Biofilm in Gravitational Sewer System and Its Influence on Wastewater Biodegradation

• Autorzy: Łagód G. , Sobczuk H. , Suchorab Z. , Widomski M.

Warianty tytułu

PL

Błona biologiczna w kanalizacji grawitacyjnej i jej wpływ na biodegradację ścieków

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The biofilm layer developed on the wall of sewer pipes is a common formation in the natural environment. The biofilm can be defined as a natural accumulation of microorganisms on the solid body surface, like the pecton covering the surface of solid in the river water or the devices of the biological sewage treatment plant. The proportions of particular species in biofilm composition are different in various WWTPs or rivers due to the environmental condition influence. In the sanitation a fresh sewage is characterized by high concentration of pollutants in a form of organic compounds with particles of various properties and dimensions. It forms the environment rich in nourishment substrates available both for the biofilm and the suspended biomass. The biofilm in sewers is spatially strongly heterogeneous. It consists of caverns, channels and pores filled with liquids or gases depending on actual environmental conditions. It can be said that it is a potently diversified system, important in the biodegration of sewage in gravitational sewerage. Basing on the field and the literature examinations the authors will present the most important sewer biofilm parameters and their influence on the sewage biodegradation, as well as a basic model of this process.

PL

Warstwa błony biologicznej narastająca na ściankach przewodów kanalizacyjnych jest formacją pospolicie występującą w środowisku naturalnym. Szeroką definicję błony biologicznej stanowi stwierdzenie, że jest to naturalna akumulacja mikroorganizmów na powierzchni ciała stałego. Przykładem może być chociażby pekton pokrywający przedmioty zanurzone w wodzie rzecznej, czy też biofilm porastający zanurzone w oeciekach części urządzeń biologicznej oczyszczalni ścieków. Jednakże proporcje udziału poszczególnych gatunków w składzie biofilmu kanalizacyjnego są inne niż w oczyszczalniach czy rzekach, ze względu na różne warunki środowiskowe. W systemach kanalizacyjnych świeże ścieki charakteryzują się dużą koncentracją zanieczyszczeń w postaci związków organicznych o różnorodnych właoeciwościach oraz rozmiarach cząstek. Tworzy to środowisko życia mikroorganizmów bogate w składniki odżywcze, dostępne zarówno dla błony biologicznej, jak i biomasy zawieszonej. Błona biologiczna ma silnie heterogeniczną strukturę jakościowo-przestrzenną z licznymi zagłębieniami i porami wypełnionymi cieczą bądź gazem, w zależności od aktualnych warunków środowiskowych. Można więc stwierdzić, że jest mocno zróżnicowanym systemem, odgrywającym znaczącą rolę w procesach biodegradacji ścieków w kanalizacji grawitacyjnej. Korzystając z badań terenowych oraz literaturowych, autorzy prezentują najważniejsze właściwooeci biofilmu kanalizacyjnego, jego wpływ na biodegradację ścieków oraz podstawowe modele opisujące ten proces.

Słowa kluczowe

EN

sewer biofilm; gravitational sewer systems; sewage biodegradation in sewer conduits

PL

błona biologiczna; kanalizacja grawitacyjna; biodegradacja ścieków w kanalizacji

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 17, nr 12
• Strony: 1645--1654
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Łagód G.

autor

Sobczuk H.

autor

Suchorab Z.

autor

Widomski M.

• Lublin University of Technology, Faculty of Environmental Engineering, ul. Nadbystrzycka 40B, 20–618 Lublin, Poland, phone: [phone],,

Bibliografia

• [1] Bishop P.L.: Biofilm structure and kinetics. Water Sci. Technol. 1997, 36(1), 287–294.
• [2] Huisman J.L.: Transport and transformation process in combined sewers. IHW Schriftenreihe 2001, 10, 1–180.
• [3] £agód G., Malicki J., Montusiewicz A. and Chomczyńska M.: Wykorzystanie mikrofauny saprobiontów do bioindykacji jakości ścieków w systemach kanalizacyjnych. Arch. Environ. Protect. 2004, 30(3), 3–12.
• [4] £agód G., Sobczuk H. and Suchorab Z.: Modelling of transformation and biodegradation of pollutants in sewer system. Proc. ECOpole ’05. Jamrozowa Polana–Hradec Kralove 2005, 159–165.
• [5] £agód G. and Sobczuk H.: Transformation and biodegradation of pollutants in sewer systems as a processes leading to sewage self-purification. Ecol. Chem. Eng. 2006, 13(3–4), 247–254.
• [6] £agód G., Malicki J., Chomczyńska M. and Montusiewicz A.: Interpretation of the results of wastewater quality biomonitoring using saprobes. Environ. Eng. Sci., 2007, 24(7), 873–879.
• [7] RaunkjĆr K., Hvitved-Jacobsen T. and Nielsen P.H.: Transformation of organic matter in a gravity sewer. Water. Environ. Res. 1995, 67(2), 181–188.
• [8] Hvitved-Jacobsen T.: SEWER PROCESSES Microbial and Chemical Process Engineering of Sewer Networks. CRC PRESS, Boca Raton–London–New York–Washington 2002.
• [9] Bishop P.L., Tian C.Z. and Yun-Chang F.: Effects of biofilm structure, microbial distributions and mass transport on biodegradation processes. Water Sci. Technol. 1995, 31(1), 143–152.
• [10] Ćsoy A., Storfjell M., Mellgren L., Helness H., Thorvaldsen G., Odegaard H. and Bentzen G.: A comparison of biofilm growth and water quality changes in sewers with anoxic and anaerobic (septic) conditions. Water Sci. Technol. 1997, 36(1), 303–310.
• [11] Hermanowicz S.W.: Two-dimensional simulations of biofilm development: effects of external environmental conditions. Water Sci. Technol. 1999, 39(7), 107–114.
• [12] Lewandowski Z., Webb D., Hamilton M. and Harbin G.: Quantifying biofilm structure. Water Sci. Technol. 1999, 39(7), 71–76.
• [13] Beyenal H. and Lewandowski Z.: Modeling mass transport and microbial activity in stratified biofilm. Chem. Eng. Sci. 2005, 60, 4337–4348.
• [14] Norsker N.H., Nielsen P.H. and Hvitved-Jacobsen T.: Influence of oxygen on biofilm growth and potential sulfate reduction in gravity sewer biofilm. Water Sci. Technol. 1995, 31(7), 159–167.
• [15] Wilderer P.A., Cunningham A. and Schnidler U.: Hydrodynamic and shear stress: report from the discussion session. Water Sci. Technol. 1995, 32(8), 271–271.
• [16] DeBeer D., Stoodley P. and Lewandowski Z.: Liquid flow and mass transport in heterogeneous biofilms. Water Res. 1996, 30(11), 2761–2765.
• [17] Ahyerre M., Chebbo G. and Saad M.: Sources and erosion of organic solids in a combined sewer. Urban Water 2000, 2, 305–315.
• [18] Banasiak R., Verhśven R., De Suttera R. and Tait S.: The erosion behavior of biologically active sewer sediment deposits: Observations from a laboratory study. Water Res. 2005, 39, 5221–5231.
• [19] Tijhuis L., Hijman B., van Loosdrecht M.C.M. and Heijnen J.J.: Influence of detachment, substrate loading and reactor scale on the formation of biofilms in airlift reactors. Appl. Microbiol. Biotechnol. 1996, 45(1–2), 7–17.
• [20] Hvitved-Jacobsen T., Vollertsen J. and Nielsen P.H.: Koncepcja procesu i modelu dla przemian mikrobiologicznych zachodzących w ściekach w kanalizacjach grawitacyjnych. Materiały Międzynarodowej Konferencji Naukowo-Technicznej „Usuwanie związków biogennych ze ścieków”, Kraków 1997, 227–239.
• [21] Hvitved-Jacobsen T., Vollertsen J. and Nielsen P.H.: A process and model concept for microbial wastewater transformations in gravity sewers. Water Sci. Technol. 1998, 37(1), 233–241.
• [22] Almeida M.C., Butler D. and Davies J.W.: Modelling in-sewer changes in wastewater quality under aerobic conditions. Water Sci. Technol. 1999, 39(9), 63–71.