The Optimization of Food Effluent Treatment Using Desulfotomaculum Ruminis in Anaerobic Conditions

• Autorzy: Wawrzak D.

Warianty tytułu

PL

Optymalizacja oczyszczania ścieków żywnościowych za pomocą Desulfotomaculum Ruminis w warunkach anaerobowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

One of the most heavily laden pollutants is dairy wastewater with excessive volume of sulphates. Biological methods use sulphate-reducing bacteria Desulfotomaculum ruminis in diary wastewater treatment. Diary wastewater treatment process with the participation of SRB results in secretion of hydrogen sulfide and a decreasing COD, i.e. reducing the concentration of organic substrates. An application of the sulfate reducing bacteria in the treatment of dairy wastewater was investigated. The wastewater impurities formed in the milk and dairy product processing consist of carbohydrates – (mainly lactose), proteins, including important part of casein), and fats. The activity of catabolic growth of the sulfate reducing bacteria cultures was studied. SRB carry out dissimilatory reduction of sulphates, which uses sulphate ions (IV) and (VI) as the final acceptors of electrons and hydrogen. Laboratory studies have shown that sulfides (mostly FeS) precipitated the growth environment during dissimilatory reduction having deterrent effect on the decrease of ions SO42- to S2- In this article there are presented results of treating wastewater containing different concentration of affluent. The sulphate breathing process was carried out in laboratory conditions using the SRB culture on modified Starkey medium containing dairy wastewaters as the unique source of carbon and energy. The study examines and determines the optimum pH level for SRB which ranges between 6.84 to 8.0. There were four samples with different waste water content: 2,5%, 5%, 7,5% and 10%. Dependence of affluent content in waste water was research through measuring the reduction of sulphates to sulfites by increasing the last as well as COD changes.

PL

Jednym z największych istniejących zanieczyszczeń wód są ścieki spożywcze zawierająca ogromne ilości siarczanów. Biometody uwzględniają użycie bakterii redukującej siarczany (ang. skrót SRB) Desulfotomaculumruminis w procesach przetwórczych ścieków. Proces przetwórczy ścieków spożywczych z udziałem SRB powoduje wydzielanie siarkowodoru i spadek chemicznego zapotrzebowania na tlen, czyli redukcję stężenia substratów organicznych. Zbadano efekty po dodaniu bakterii redukującej siarczany w procesie przetwórstwa ścieków spożywczych. Zanieczyszczenia wody ściekowej powstałej z mleka i przetworzonych produktów nabiałowych składają się z węglowodorów-(głównie laktozy), protein (w dużej mierze kazein) i tłuszczy. Zbadano również aktywność wzrostu katabolitycznego kultury bakterii redukującej siarczany. SRB przeprowadza dysymilacyjną redukcję siarczanów, które wykorzystują jony siarczanów (IV) oraz (VI), jako główne akceptory elektronów i wodoru. Badania laboratoryjne wykazały, że siarczki (głównie FeS) wzrost osadów w środowisku podczas dysymilacyjnej redukcji, tym samym wstrzymując redukcję jonów z SO42- na S2-. W artykule przedstawiono wyniki przetwórstwa ścieków zawierających różnego rodzaju składniki. W warunkach laboratoryjnych przeprowadzono proces utleniania siarczanowego, przy użyciu kultur bakterii redukującej siarczany na zmodyfikowanym medium Starkey’a zawierającym ścieki spożywcze, które są wyjątkowym źródłem węgla i energii. W pracy sprawdzono i określono optymalny poziom pH dla SRB, które zamknęło się w zakresie od 6,84 do 8,0. Wzięto pod uwagę 4 próbki ze zróżnicowaną zawartością ścieków: 2,5%, 5%, 7,5% oraz 10%. Zależność zawartości istotnych składników w ściekach zbadano przez pomiar redukcji siarczanów do siarczynów i zmniejszenie chemicznego zapotrzebowania na tlen.

Słowa kluczowe

EN

dairy wastewater treatment; sulphate-reducing bacteria (SRB); Desulfotomaculum ruminis; dissimilatory sulfate reduction

PL

oczyszczanie ścieków mleczarskich; bakterie redukujące siarczany; Desulfotomaculum ruminis; dissimilatory redukcji siarczanu

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Przeróbki Kopalin
• Czasopismo: Inżynieria Mineralna
• Rocznik: 2015
• Tom: R. 16, nr 2
• Strony: 271--276
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Wawrzak D.

• Institute of Chemistry, Environmental Protection and Biotechnology Jan Długosz University of Częstochowa, Poland

Bibliografia

• 1. JAKUBUS, M. 2008. Siarka w środowisku. Poznań: Wydawnictwo Akademii Rolniczej im. Augusta Cieszkowskiego w Poznaniu.
• 2. ANIELAK, AM. 2008. "Gospodarka wodno-ściekowa przemysłu mleczarskiego." Agro Przemysł 2: 57–59.
• 3. BEDNARCZUK, B. MIZERSKI, W. KAWALEC, M. 2008. Słownik bakterii ciekawych, pożytecznych, groźnych. Warszawa: Adamantan.
• 4. KLIMIUK. E, ŁEBKOWSKA M. 2005. Biotechnologia w ochronie środowiska, Warszawa: PWN.
• 5. BEDNARSKI, W. REPS A. 2003. Biotechnologia żywności. Warszawa: WTN.
• 6. SPRING, S. at al. 2012. "Complete genome sequence of the sulfate-reducing firmicute Desulfotomaculum ruminis type strain (DL(T))." Stand. Genomic Sci. 27(2): 304–319.
• 7. WAWRZAK, D. ČABLÍK, V. 2014. "Microbiological decomposition of sulphates in reduction of COD in diary industry wastewater." Journal of the Polish Mineral Engineering Society 2(34): 269–274.
• 8. KONIECZNY, P. SZYMAŃSKI. M. 2007. "Ścieki i osady z przemysłu spożywczego – charakterystyka problemu w aspekcie zagrożeń i korzyści." Zeszyty Komunalne 2(49), Przegląd Komunalny 2: 35–40.
• 9. SADECKA, Z. PŁUCIENNIK-KOROPCZUK, E. 2011. "Frakcja ChZT ścieków w mechaniczno-biologicznej oczyszczalni." Rocznik Ochrony Środowiska 13: 1157–1172.
• 10. MENERT, A. PAALME, V. JUHKAMA, J. 2003. Characterization of sulfate-reducing bacteria in yeast industry waste by microcalorimetry and PCR amplification, Department of Chemistry, Chair of Biotechnology. Tallinn: Technical University.
• 11. RISTOW, N.E. SÖTEMANN, S.W. WENTZEL, M.C. Considerations for the use of primary sewage sludge and sulfate-reducing bacteria for the treatment of sulfate-rich wastes. Water Research Laboratory, Department of Civil Engineering, University of Cape Town.
• 12. JADALI, K. BALDWIN, S.A. 2000. "The role of sulphate reducing bacteria In copper removal from aqueous sulphate solutions." Wat. Res. 34: 797–806.
• 13. WINFREY, M.R., ZEIKUS, J.G. 1997. "Effect of sulfate on carbon and electron flow during microbiological methanogenesis in fresh water sediment." Appl. Env. Microbiol. 33: 275–281.
• 14. CHOI, E. RIM, J.H. 1991. "Competition and inhibition of sulfate reducers and methane producers in anaerobic treatment." Wat. Sanit. Technol. 23:1256–1264.
• 15. BARTON, L.L. TOMEI, F.A. 1995. "Characteristics and activites of sulfate – reducing bacteria." Biotechnology Handbooks, Barton, L.L. (Ed.), vol. 8, Sulfate – reducing bacteria, New York – London: Plenum Press: 1–22.
• 16. DANALEWICH, I.R. PAPAGIANNIS, T.G. BELYEA, R.L. TUMBLESON, M.E. RASKIN, L. 1998. "Characterization of dairy wastewater streams, current treatment practices and potential for biological nutrient removal." Water Res. 32: 3555–3568.
• 17. WHEATLEY, A. 1990. Anaerobic digestion: a waste treatment technology. London and New York: Elsevier Applied Science.
• 18. BURAK, D. ORHAN, Y. TURGUT, T.O. 2005. "Anaerobic treatment of dairy wastewaters: a review." Process Biochemistry 40: 2583–2595.
• 19. SZCZERBA, J. DZIERŻEWICZ, Z. 2008. "Implikacje kliniczne związane z obecnością bakterii redukujących siarczany (BRS) w organizmie człowieka i zwierząt oraz ich wpływ na środowisko naturalne." Post. Microbiol 47: 97–110.
• 20. WHITMAN, WB. 2009. Bergey's manual of systematic bacteriology. Vol. 3, Department of Microbiology, University of Georgia.