Inactivation of Ascaris suum Eggs During the Process of Sewage Sludge Composting in Piles

• Autorzy: Budzińska K. , Szejniuk B. , Jurek A.

Warianty tytułu

PL

Inaktywacja jaj Ascaris suum w procesie pryzmowego kompostowania osadów ściekowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The purpose of the performed study was to determine the effectiveness of Ascaris suum eggs inactivation in the composting sewage sludge. Materials used in this experiment was sewage sludge derived from mechanical and biological sewage treatment, dehydrated on the belt press. In addition to sludge, straw and hydrated lime in the ratio 1: 0.7: 0.1 was used. Preparation of the compost mixture involved mixing sewage sludge with particular components with a dung spreader. A pile was built of the prepared material, with the cross section of a trapezium with the following dimensions: the lower base 2.5 m, the upper base 1.5 m, the height of 1.3 m and the length of 5.0 m. The pile was turned using a dung spreader every day in the 1st and 2nd week, twice a week in the 3rd week, whereas in 4th, 5th and 6th week turning was performed once a week. Then the compost was subjected to maturation for successive 10 weeks. To determine the effect of composting process on the inactivation of Ascaris suum eggs, we placed perforated perlon sacks containing 1 ml of Ascaris suumegg suspension each, at three pile levels at the following heights: top – 90 cm, middle – 60 cm; bottom – 30 cm. After such preparation, the samples with Ascaris suum eggs were introduced into the composted material and collected from different parts of the pile to evaluate vitality on 11, 28, 37, 42, 51 and 64 days of composting. Calculations were made for 200 eggs. Eggs were sought in each sample in a phase of embryonic development or larvae. At the start of the experiment, the percentage of live eggs in the composted material stayed at a similar level in all parts of the pile, within the range from 87.1 to 89.0%. After 10 days of composting, the presence of numerous invasive Ascaris eggs was still recorded, equally in the top (82.6%), middle (85.5%) and bottom (86.6%) parts of the pile. In the present study, a marked increase in inactivation of enteric parasite eggs was recorded after 28 days of composting. Then the average percentage of dead eggs were accounted for 32.8%. Next 11 days of composting had a destructive effect on the eggs of those parasites. In that period, almost 50.0% elimination of eggs was observed in the middle and top parts of the pile. The eggs placed in carriers in the bottom layer of the pile were characterized with a slower dying rate. A rapid decrease in the number of invasive eggs was recorded after the 42nd day of the experiment, when the inactivation of eggs at a level of 80.2% was observed, on average for the whole pile. On 51st day of composting, single invasive eggs were observed only in samples collected from the lower part of the pile (2.4%). On the 64th day of the experiment, no live parasite eggs were found in composted sewage sludge. It was shown that inactivation of nematodes depends, among other things, on the time and temperature of composted material. High temperatures generated during the process (50-70°C) contributed to the complete elimination of parasite eggs at all three layers of the compost piles and allowed for obtaining compost which was safe in respect of sanitary state.

PL

Przeprowadzone badania miały na celu określenie skuteczności inaktywacji jaj Ascaris suum w procesie kompostowania osadów ściekowych. W doświadczeniu wykorzystano osady ściekowe pochodzące z mechaniczno-biologicznego oczyszczania ścieków, odwodnionych na prasie taśmowej Do kompostowania zastosowano oprócz osadów słomę i wapno hydratyzowane w stosunku 1: 0,7: 0,1. Przygotowanie mieszaniny kompostowej polegało na wymieszaniu osadu ściekowego z poszczególnymi komponentami za pomocą rozrzutnika obornika. Z tak przygotowanego materiału usypano pryzmę o przekroju poprzecznym trapezu o wymiarach: podstawa dolna 2,5 m, podstawa górna 1,5 m, wysokość 1,3 m i długość 5 m. Prymę przerzucano w 1 i 2 tygodniu codziennie, w trzecim dwukrotnie, natomiast 4, 5 i 6 przerzucanie odbywało się raz na tydzień. Następnie kompost był poddawany dojrzewaniu przez kolejne 10 tygodni. W celu określenia wpływu procesu kompostowania na inaktywację jaj pasożytów Ascaris suum w trzech poziomach pryzmy na wysokości: góra – 90 cm, środek – 60 cm; dół – 30 cm umieszczono perforowane perlonowe woreczki zawierające po 1 ml zawiesiny jaj Ascaris suum. Przygotowane w ten sposób próbki z jajami Ascaris suum wprowadzano do kompostowanego materiału i pobierano do oceny żywotności w 11, 28, 37, 42, 51 i 64 dniu kompostowania z poszczególnych części pryzmy. Obliczenia prowadzono dla 200 jaj dla każdej próbki poszukiwano jaj w fazach rozwoju embrionalnego lub z larwą. Na początku doświadczenia odsetek żywych jaj w kompostowanym materiale kształtował się na zbliżonym poziomie we wszystkich częściach pryzmy w zakresie od 87 do 89%. Po 10 dniach kompostowania nadal odnotowano występowanie licznych inwazyjnych jaj Ascaris, zarówno w górnej (82,6%), środkowej (85,5%), jak i dolnej części pryzmy (86,6%). W badaniach własnych znaczący wzrost inaktywacji jaj pasożytów jelitowych odnotowano po 28 dniach kompostowania, wówczas odsetek jaj zamarłych wynosił średnio 32,8%. Kolejne 11 dni kompostowania wpływało destrukcyjnie na jaja tych pasożytów, w okresie tym stwierdzono prawie 50% eliminację jaj w części środkowej i górnej pryzmy. Wolniejszym tempem zamieralności cechowały się jaja umieszczone w nośnikach w warstwie dolnej pryzmy. Gwałtowny spadek liczby inwazyjnych jaj stwierdzono po 42 dniu doświadczenia, w którym średnio dla całej pryzmy stwierdzono inaktywację jaj na poziomie 80% . W 51 dniu kompostowania pojedyncze inwazyjne jaja obserwowano jedynie w próbkach pobranych z dolnej części pryzmy (2,4%). W 64 dniu doświadczenia w kompostowanych osadach ściekowych nie stwierdzono obecności żywych jaj pasożytów. Wykazano, że inaktywacja nicieni zależy między innymi od czasu i temperatury kompostowanego materiału. Wysoka temperatura generowana w trakcie procesu (50-70°C) przyczyniła się do całkowitej redukcji jaj pasożytów we wszystkich trzech warstwach pryzm kompostowych oraz umożliwiła uzyskanie bezpiecznego pod względem sanitarnym kompostu.

Słowa kluczowe

EN

sewage sludge; composting; Ascaris suum; temperature; inactivation

PL

osady ściekowe; kompostowanie; Ascaris suum; temperatura; inaktywacja

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2016
• Tom: Tom 18, cz. 1
• Strony: 258--272
• Opis fizyczny: Bibliogr. 31 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Budzińska K.

• UTP University of Science and Technology, Bydgoszcz

autor

Szejniuk B.

• UTP University of Science and Technology, Bydgoszcz

autor

Jurek A.

• UTP University of Science and Technology, Bydgoszcz

Bibliografia

• 1. Aitken, M.D., Sobsey, M.D., Blauth, K.E., Shehee, M., Crunk, P.L., Walters, G.W. (2005). Inactivation of Ascaris suum and Poliovirus in biosolids under thermophilic anaerobic digestion conditions. Environmental Science & Technology, 39, 5804-5809.
• 2. Amin, O.M. (1988). Pathogenic micro-organisms and helminths in sewage products. Arabian Gulf, Country of Bahrain. American Journal of Public Health, 78(3), 314-315.
• 3. Aubain, P., Gazzo, A., le Moux, J., Mugnier, E. (2002). Disposal and recycling routes for sewage sludge. Synthesis report 22 February 2002. Arthur Andersen, EC DG Environment–B/2. http: //ec.europa.eu/environment/waste/sludge/pdf/synthesisreport020222.pdf
• 4. Berggren, I., Albihn, A., Johansson, M. (2004). The effect of the temperature on the survival of pathogenic bacteria and Ascaris suum in stored sewagesludge. In: Sustainable organic waste management for environmental protection and food safety. Vol 2. Scientific paper RAMIRAN conference, Murcia, Spain 6-9,10, 53-56.
• 5. Black, M.I., Scarpino, P.V., O’Donnell, C.J., Meyer, K.B., Jones, J.V., Kaneshiro, E.S. (1982). Survival rates of parasite eggs in sludge during aerobic and anaerobic digestion. Applied and Environmental Microbiolgy, 44(5), 1138-1143.
• 6. Boruszko, D., Butarewicz, A., Dąbrowski, W., Magrel, L. (2005). Badania nad ostatecznym wykorzystaniem odwodnionych osadów ściekowych do nieprzemysłowego wykorzystania. Wydawnictwo Politechniki Białostockiej.
• 7. Capizzi-Banas, S., Deloge, M., Remy, M., Schwartzbrod, J. (2004). Liming as an advanced treatment for sludge sanitisation: helminth eggs elimination Ascaris eggs as model. Water Research, 38, 3251-3258.
• 8. Christensen, K.K., Carlsbaek, M., Kron, E. (2002). Strategies for evaluating the sanitary quality of composting. Journal of Applied Microbiology, 92, 1143-1158.
• 9. Czekała, J. (2008). Właściwości chemiczne kompostu wytworzonego z komunalnego osadu ściekowego i różnych bioodpadów. Journal of Research and Applications and Agricultural Engineering, 53(3), 35-41.
• 10. Dach, J., & Zbytek, Z. (2005). Recykling organiczny osadów ściekowych przy zastosowaniu ciągnikowego aeratora pryzm. Journal of Research and Applications and Agricultural Engineering, 1(50), 24-27.
• 11. Gantzer, C., Gaspard, P., Galvez, L., Huyard, A., Dumouthier, N., Schwartzbrod, J. (2001). Monitoring of bacterial and parasitological contamination during various treatment of sludge. Water Research, 35(16), 3763-3770
• 12. Gaspard, P.G., Wiart, J., Schwartzbrod, J. (1995). Urban sludge reuse in agri culture: waste treatment and parasitological risk. Bioresource Technology, 52, 37-40.
• 13. Hassen, A., Belguith, K., Jedidi, N., Cherif, A., Cherif, M., Boudabous, A. (2001). Microbial characterization during composting of municipal solid waste. Bioresource Technology, 80, 217-225.
• 14. Kaniuczak, J., Hajduk, E., Zamorska, J., Ilek, M. (2009). Charakterystyka osadów ściekowych pod względem przydatności do przyrodniczego wykorzystania. Zeszyty Naukowe Polskiego Towarzystwa Gleboznawczego w Rzeszowie, 11, 89-94.
• 15. Koné, D., Cofie, O., Zurbrügg, Ch., Gallizzi, K., Moser, D., Drescher, S., Strauss, M. (2007). Helminth eggs inactivation efficiency by faecal sludge dewatering and co – composting in tropical climates. Water Research,41(19), 4397-4402.
• 16. Kosarewicz, O., Firlus, J., Uniejewska, G. (1999). Removal of pathogenic microorganisms in municipal sewage treatment plants. Gaz Woda i Technika Sanitarna, 73(8), 292-297.
• 17. Krzywy, E., Wołoszyk, Cz., Iżewska, A., Krzywy-Gawrońska, E. (2008). Ocena składu chemicznego i wartości nawozowej komunalnych osadów ściekowych i kompostów z ich udziałem. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 533, 239-247.
• 18. Kulikowska, D., & Moszczyńska, M. (2010). Kompostowanie osadów ściekowych – charakterystyka procesu oraz analiza jakości kompostu. Gaz, Woda i Technika Sanitarna, 11, 36-39.
• 19. Paluszak, Z., Ligocka, A., Olszewska, H. (2003). Inaktywacja jaj Ascaris suum w kompostowanych osadach ściekowych. Medycyna Weterynaryjna, 59(2), 154-156.
• 20. Papajová, I., Szabová, E., Juriš, P., Oláhová, K. (2005). Asanation of the environment contaminated with enteronematode eggs. Folia Veterinaria, 49(3),Supplementum, S40-S42, 40-42.
• 21. Pecson, B.M., & Nelson, K.L. (2005). Inactivation of Ascaris suum eggs by ammonia. Environmental Science & Technology, 39, 7909-7914.
• 22. Plym-Forshell, L. (1995). Survival of salmonellas and Ascaris suum eggs in a thermophile biogas plant. Acta Veterinaria Scandinavica, 36(1), 79-85.
• 23. Reimers, R.S., McDonell, D.B., Little, M.D., Bowman, D.D., Englande, A. J., Henriques, W.D. (1986). Effectiveness of wastewater sludge treatment prcesses to inactivate parasites. Water Science & Technology, 18, 387-404.
• 24. Romdhana, M.H., Lecomte, D., Ladevie, B., Ladevie, B., Sablayrolles, C. (2009). Monitoring of pathogenic microorganisms contamination during heat drying process of sewage sludge. Process Safety and Environmental Protection, 87, 377-386.
• 25. Siuta, J., Dusik, L., Lis, W. (2007). Kompostowanie osadu ściekowego w Sierpcu. Inżynieria Ekologiczna, 19, 97-105.
• 26. Songin, H., & Hury, G. (2002). Zmiany składu chemicznego kompostów i wermikompostów wytworzonych na bazie osadu ściekowego. Zeszyty Problemowe Postępów Nauk Rolniczych, 484, 589-594.
• 27. Szala, B., & Paluszak, Z. (2008). Wpływ procesu kompostowania bioodpadów w kontenerowej technologii Kneer na inaktywację jaj glist Ascaris suum. Medycyna Weterynaryjna, 64(3), 361-364.
• 28. Szejniuk, B., & Żak, S. (2004). Wpływ nadtlenku wodoru na inaktywacje jaj Ascaris suum. Zeszyty Naukowe Akademii Rolniczej we Wrocławiu, Zootechnika, 505, 241-247.
• 29. Taiwo, L.B., Oso, B.A. (2004). Influence of composting techniques on microbial succession, temperature and pH in a composting municipal solid waste. African Journal of Biotechnology, 3(4), 239-243.
• 30. Wharton, D. (1980). Nematode egg – shells. Parasitology, 81, 447-463.
• 31. Zdybel, J., Karamon, J., Cencek, T. (2009). Występowanie jaj nicieni pasożytniczych z rodzaju Ascaris, Trichuris i Toxocara w nawozach organicznych i organiczno-mineralnych oraz osadach ściekowych. Życie Weterynaryjne, 84(12), 992-996.