The effect of a Sewage Treatment Plant modernization on changes in the microbiological and physicochemical quality of water in the receiver

• Autorzy: Lenart-Boroń Anna , Bojarczuk Anna , Jelonkiewicz Łukasz , Żelazny Mirosław

Identyfikatory

DOI

10.24425/aep.2019.127979

Warianty tytułu

PL

Wpływ modernizacji oczyszczalni ścieków na zmiany jakości mikrobiologicznej i fizykochemicznej wody w odbiorniku

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Due to insufficient operation efficiency, the studied treatment plant has undergone modernization. The aim of this study was to assess whether this modernization improved quality of the STP effluent and water quality in the receiver. The research period of fifty months covered time before and after the modernization. Samples were collected in four sites – upstream and downstream of the STP and by the sewage discharge. Electrolytic conductivity, water temperature and pH were measured onsite. Chemical analyzes were based on ion chromatography and determined the concentration of NH₄⁺, NO₃^-, NO₂^-, PO₄^3-, TDS. Microbiological analysis comprised serial dilutions to assess the number of mesophilic and psychrophilic bacteria and membrane filtration to enumerate E. faecalis, total and fecal coliforms as well as total and fecal E. coli. Values of most analyzed parameters did not improve after the modernization, or improved for a very short period of time (NH₄⁺), while some of them even increased, such as PO₄^3-, total and thermotolerant coliforms and E. coli. The maximum value of thermotolerant E. coli reached nearly 7 million CFU/100 ml and was observed after modernization. Also at the sites situated downstream of the STP some of analyzed parameters increased. The conducted modernization did not improve the quality of treated sewage and even a further deterioration was observed. It could have been a result of rapidly growing number of tourists visiting the studied area, thus generating large amounts of sewage causing STP overload coupled with poor water and wastewater management. Significant percentage of unregistered tourists hinders proper assessment of the STP target efficiency.

PL

Z powodu niewystarczającej efektywności, badana oczyszczalnia ścieków została poddana modernizacji, a celem badań była ocena czy modernizacja ta poprawiła jakość ścieków wypływających z oczyszczalni i jakość wody w odbiorniku. Okres badań (50 miesięcy) objął czas przed i po modernizacji. Próbki pobrano w czterech punktach – przed i za oczyszczalnią oraz przy zrzucie ścieków. Przewodnictwo elektrolityczne, temperaturę i pH wody mierzono na miejscu. Analizy chemiczne oparto na chromatografii jonowej i oznaczono stężenia NH₄⁺, NO₃^-, NO₂^-, PO₄^3-, TDS. Analizy mikrobiologiczne obejmowały oznaczenie liczby bakterii mezofilnych i psychrofilnych techniką seryjnych rozcieńczeń oraz filtrację membranową w celu oznaczenia liczebności E. faecalis, bakterii grupy coli i E. coli całkowitych i kałowych. Wartości większości badanych parametrów nie uległy poprawie po modernizacji lub poprawiły się na bardzo krótki okres (NH₄⁺), natomiast wartości niektórych wzrosły, np. PO₄^3-, bakterii grupy coli i E. coli. Maksymalną liczebność termotolerancyjnych E. coli – niemal 7 milionów jtk/100 ml – stwierdzono w okresie po modernizacji. Również w punktach położonych za oczyszczalnią nastąpił wzrost niektórych analizowanych parametrów. Przeprowadzona modernizacja nie poprawiła jakości mikrobiologicznej oczyszczanych ścieków, a nawet stwierdzono dalsze jej pogorszenie. Może być to wynikiem gwałtownie rosnącej liczby turystów odwiedzających badany region, generujących ogromne ilości ścieków powodujących przeciążenie oczyszczalni, a także może być spowodowane słabą gospodarką wodno-ściekową. Znaczny odsetek turystów, których pobyt nie jest rejestrowany, utrudnia właściwe zaprojektowanie docelowej skuteczności oczyszczalni ścieków.

Słowa kluczowe

EN

fecal bacteria; nitrogen; phosphorus; receiver; sewage treatment plant modernization

PL

bakterie kałowe; azot; fosfor; zbiornik; modernizacja oczyszczalni ścieków

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2019
• Tom: Vol. 45, no. 2
• Strony: 37--49
• Opis fizyczny: Bibliogr. 38 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Lenart-Boroń Anna

• University of Agriculture in Cracow, Faculty of Agriculture and Economy, Department of Microbiology, Poland

autor

Bojarczuk Anna

• Jagiellonian University in Cracow, Institute of Geography and Spatial Management, Department of Hydrology, Poland

autor

Jelonkiewicz Łukasz

• Jagiellonian University in Cracow, Institute of Geography and Spatial Management, Department of Hydrology, Poland

autor

Żelazny Mirosław

• Jagiellonian University in Cracow, Institute of Geography and Spatial Management, Department of Hydrology, Poland

Bibliografia

• 1. Atlas, R.M. & Bartha, R. (1993). Microbial ecology: fundamentals and applications, Redwood City, Benjamin-Cummings, pp. 633-688.
• 2. Brüssow, H., Canchaya, C. & Hardt, W.D. (2004). Phages and the evolution of bacterial pathogens: from genomic rearrangements to lysogenic conversion, Microbiology and Molecular Biology Reviews, 68, pp. 560-602.
• 3. Budzińska, K., Jurek, A., Szejniuk, B. & Wroński, G. (2011). Efficiency of bacteriological pollution removal in sewage treatment using biological ponds, Annual Set The Environment Protection, 13, pp. 1519-1530.
• 4. Central Statistical Office, CSO (2016), (https://bdl.stat.gov.pl/BDL/dane/teryt/jednostka# (9.05.2018)).
• 5. Chmiel, M.J., Lis, E. & Korta-Pepłowska, M. (2016). Evaluation of the quality of surface water in the vicinity of wastewater treatment plants based in bacteriological contamination, Folia Pomeranae Universitatis Technologiae Stetinensis, 330, 40, pp. 4-56.
• 6. Dambeniece-Migliniece, L. & Lagzdiņš, A. (2017). Impacts of municipal wastewater treatment plants on water quality in the Berze river basin, Rural and Environmental Engineering, Landscape Architecture, 1, pp. 153-159, DOI:10.22616/rrd.23.2017.022.
• 7. Design considerations for sewage treatment plants (2016). In: Design Guidelines For Sewage Works, Ontario, (https://www.ontario.ca/document/design-guidelines-sewage-works/designconsiderations-sewage-treatment-plants (16.05.2018)).
• 8. Directive 2000/60/EC of the European Parliament and of the Council of 23 October 2000 establishing a framework for Community action on the field of water policy.
• 9. Frąk, M. (2010). Bacteriological contamination in the assessment of Biebrza water quality, Water Environment Rural Areas, 10, pp. 73-82.
• 10. Gizińska-Górna, M., Jóźwiakowski, K., Marzec, M., Pytka, A., Sosnowska, B., Różańska-Boczula, M. & Listosz, A. (2017). Analysis of the influence of a hybrid constructed wetland wastewater treatment plant on the water quality of the receiver, Annual Set The Environmental Protection, 19, pp. 370-393.
• 11. Godela, A., Lewańska, M. & Myga-Nowak, M. (2017). Changes in surface water microflora caused by discharge of purified sewage into rivers, World Scientific News, 75, pp. 26-32.
• 12. Gutry-Korycka, M., Sadurski, A., Kundzewicz, Z.W., Pociask-Karteczka, J. & Skrzypczyk, L. (2014). Water resources and their use, Nauka, 1, pp. 77-98.
• 13. Hełdak, D. (2016). Development of tourist services in Podhale as exemplified by the village Białka Tatrzańska, Annales Universitatis Mariae Curie-Skłodowska, Sectio B, 71, 2, pp. 129-137.
• 14. Holguin-Gonzalez, J.E., Everaert, G., Boets, P., Galvis, A. & Goethals, P.L.M. (2013). Development and application of an integrated ecological modelling framework to analyze the impact of wastewater discharges on the ecological water quality of rivers, Environmental Modelling & Software, 48, pp. 27-36.
• 15. Jakubaszek, A. & Płuciennik-Koropczuk, E. (2012). Period of operation impact on the effectiveness of work constructed wetland in Małyszyn, Quaterly of Environmental Engineering and Design, 148, 28, pp. 97-106.
• 16. Jaromin-Gleń, K., Kurek, E., Bis, M., Kopertowska, A., Jaczyński, M. & Jaworska, M. (2015). Effect of “Hajdow” wastewater treatment plant modernization on wastewater purification process, Ecological Chemistry and Engineering A, 22, 3, pp. 297-311.
• 17. Kanownik, W., Policht-Latawiec, A. & Wiśnios, M. (2016). The effect of purified sewage discharge from a sewage treatment plant on the physicochemical state of water in the receiver, Annals of Warsaw University of Life Sciences - SGGW, Land Reclamation, 48, 3, pp. 267-284.
• 18. Kanownik, W., Policht-Latawiec, A. & Gajda, A. (2017). Influence of Sitkówka sewage treatment plant on the Bobrza River water quality, Journal of Water and Land Development, 34, pp. 153-162.
• 19. Kanownik, W. & Rajda, W. (2011). The effect of treated sewage on the quality of water in the receiver, Gas, Water and Sanitary Engineering, 10, pp. 366-368.
• 20. Krzesiwo, K. (2016). Evaluation of the size of tourist traffic in the Kotelnica Białczańska Ski Resort in the winter season 2014/2015, Geographical Studies, 145, pp. 47-70.
• 21. Krzesiwo, K. & Mika, M. (2011). Evaluation of tourist attractiveness of ski resorts with regard to their competitiveness - a comparative study of Szczyrk and Białka Tatrzańska, Geographical Studies, 125, pp. 95-110.
• 22. Lenart-Boroń, A., Prajsnar, J., Krzesiwo, K., Wolanin, A., Jelonkiewicz, Ł., Jelonkiewicz, E. & Żelazny, M. (2016a). Diurnal variation in the selected indicators of water contamination in the Białka river affected by a sewage treatment plant discharge, Fresenius Environmental Bulletin, 25, 12, pp. 5271-5279.
• 23. Lenart-Boroń, A., Wolanin, A., Jelonkiewicz, Ł., Chmielewska-Błotnicka, D. & Żelazny, M. (2016b). Spatiotemporal variability in microbiological water quality of the Białka river and its relation to the selected physicochemical parameters of water, Water Air and Soil Pollution, 227, p. 22, DOI: 10.1007/s11270-015-2725-7.
• 24. Lewandowska-Robak, M., Górski, Ł., Kowalkowski, T., Dąbkowska-Naskręt, H. & Miesikowska, I. (2011). The impact of effluent discharged from the sewage treatment plant in Tuchola on the quality of the water in the stream of Kicz, Engineering and Protection of Environment, 14, 3, pp. 209-221.
• 25. Management strategy for the Natura area 2000 „Dolina Białki”, (http://www.iop.krakow.pl/karpaty/public/userfi les/Image/strategie%20pdfy%202/Strategia_zarzadzania_obszarem_Dolina_Bialki.pdf (18.03.2019)). (in Polish)
• 26. Miernik, W., Młyński, D., Wałęga, A., Chmielowski, K. & Karwacki, P. (2016). Impact of treated sewage on sewage treatment plant in Myślenice on the quality of their receiver, Infrastructure and Ecology of Rural Areas, 1, pp. 191-207.
• 27. Mika, M. & Pitrus, E. (2007). Sources of tourist information, in: Tourism. Kurek, W. (Ed.). PWN Scientific Publisher, Warszawa, pp. 283-508. (in Polish)
• 28. Neverova-Dziopak, E. & Cierlikowska, P. (2014). Impact of wastewater treatment plant modernization on trophic state of recipient, Environmental Protection, 36, 2, pp. 53-58.
• 29. Olańczuk-Neyman, K., Stosik-Fleszar, H. & Mikołajski, S. (2001). Evaluation of indicator bacteria removal in wastewater treatment process, Polish Journal of Environmental Studies, 10, 6, pp. 457-461.
• 30. Przywara, L. (2017). Assessment of carbon, nitrogen and phosphorus transformations during municipal wastewater treatment, Ecological Engineering, 18, 4, pp. 142-147.
• 31. Rutkowska, A., Żelazny, M., Kohnová, S., Łyp, M. & Banasik, K. (2017). Regional L-moment-based flood frequency analysis in the Upper Vistula River basin, Poland, Pure and Applied Geophysics, 174, 2, pp. 701-721.
• 32. Sadecka, Z. & Mazurkiewicz, M. (2011). Denitrification process conditions based on the sewage treatment plant in Kostrzyń nad Odrą, Quaterly of Environmental Engineering and Design, 142, 22, pp. 35-43.
• 33. Sanders, E.C., Yuan, Y. & Pitchford, A. (2013). Fecal coliform and E. coli concentrations in effluent-dominated streams of the upper Santa Cruz watershed, Water, 5, pp. 243-261.
• 34. Skorbiłowicz, M., Skorbiłowicz, E., Wójtowicz, P., Ofman, P. & Zamojska, E. (2016). Pollution sources and water quality state of the Supraśl river, Journal of Ecological Engineering, 17, 2, pp. 64-69.
• 35. Vega, M., Pardo, R., Barrado, E. & Debán, L. (1998). Assessment of seasonal and polluting effects on the quality of river water by exploratory data analysis, Water Research, 32, 12, pp. 3581-3592, DOI: 10.1016/S0043-1354(98)00138-9.
• 36. Wałęga, A., Chmielowski, K. & Satora, S. (2009). Water and wastewater management condition in Poland regarding Water Framework Directive implementation, Infrastructure and Ecology of Rural Areas, 4, pp. 57-72.
• 37. Wąsik, E., Chmielowski, K., Młyński, D. & Bedla, D. (2017). Selected aspects of functioning of the sewage treatment plant in Szczawnica in terms of receiver water quality, Ecological Engineering, 18, 6, pp. 41-51.
• 38. Żelazny, M., Siwek, J.P., Liová, S., Šimor, V., Dąbrowska, K., Wolanin, A., Pociask-Karteczka, J., Pęksa, Ł., Gajda, A., Siwek, J.P., Rzonca, B. & Gavurník, J. (2015). Water relations and hydrographic regions (1:100 000). In: Atlas of the Tatra mountains: inanimate nature, Dąbrowska, K. & Guzik, M. (Eds.). Wydawnictwa Tatrzańskiego Parku Narodowego, Zakopane 2015.

Uwagi

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2019).