Extracellular polymeric substances in the nitrifying activated sludge

• Autorzy: Raszka A. , Surmacz-Górska J. , Żabczyński S.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the study was to find out the amount and composition of extracellular polymeric substances (EPS) produced by activated sludge bacteria during nitrification of high ammonia concentrations. Treatment of synthetic leachate-imitated and real landfill leachate wastewater was performed in seven lab-scale membrane bioreactors during approx. 9 months and at different sludge age. Proteins, saccharides, humic substances were measured in an activated sludge extract. The obtained results showed that proportions of analyzed constituents were approximate in synthetically loaded reactors: proteins 40-65%, saccharides 26-45% and humic substances 7-17%, while in real leachate loaded reactor the main constituent were saccharides (50-62%) and the rest was divided equally between proteins and humus. The total EPS production (sum of proteins, saccharides and humic substances) seems to be dependent mostly on ammonia load, but a stress originated from toxic wastewater constituents or short sludge age can also have influence on final EPS concentration.

PL

Celem pracy było określenie ilości i składu substancji zewnątrzkomórkowych (ang. extracellular polymeric substances, EPS) produkowanych przez bakterie osadu czynnego podczas nitryfikacji wysokich stężeń azotu amonowego. Proces oczyszczania ścieków syntetycznych oraz rzeczywistych imitujących odcieki wysypiskowe prowadzono w siedmiu bioreaktorach membranowych przez okres ok. 9 miesięcy metodą osadu czynnego przy różnych wiekach osadu. W ekstrakcie osadu czynnego oznaczano białka, cukry oraz substancje humusowe. W oparciu o uzyskane wyniki stwierdzono, że proporcje pomiędzy składnikami EPS są zbliżone dla reaktorów zasilanych ściekami syntetycznymi i wynosiły: białka 40-65%, cukry 26-45% i kwasy humusowe 7-17%, podczas gdy EPS osadu czynnego poddanego działaniu rzeczywistych odcieków wysypiskowych zawierało 50-62% cukrów a resztę w równych proporcjach stanowiły białka i kwasy humusowe. Całkowita ilość EPS (suma cukrów, białek i substancji humusowych) była zależna od obciążenia ładunkiem azotu amonowego, aczkolwiek stres wynikający z obecności substancji toksycznych zawartych w ściekach oraz krótki wiek osadu mogły również wpłynąć na ilość powstałego EPS.

Słowa kluczowe

EN

extracellular polymeric substance; activated sludge; nitrification

PL

zewnątrzkomórkowa substancja polimerowa; osad czynny; nitryfikacja

• Wydawca: Silesian University of Technology
• Czasopismo: Architecture Civil Engineering Environment
• Rocznik: 2010
• Tom: Vol. 3, no. 3
• Strony: 115--119
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz.

Twórcy

autor

Raszka A.

autor

Surmacz-Górska J.

autor

Żabczyński S.

• Faculty of Energy and Environmental Engineering, The Silesian University of Technology, Akademicka 2, 44-100 Gliwice, Poland,

Bibliografia

• [1] Bura R., Cheung M., Liao B., Finlayson J., Lee B.C., Droppo I.G., Leppard G.G., Liss S.N.; Composition of extracellular polymeric substances in the activated sludge floe matrix. Water Science and Technology, Vol. 37, No. 4-5, 1998, p. 325-333
• [2] Chang I-C., Lee C-H.; Membrane filtration characteristics in membrane-coupled activated sludge system - the effect of physiological states of activated sludge on membrane fouling. Desalination, Vol. 120, 1998, p. 221-233
• [3] Dubois M., Gilles K.A., Hamilton J.K., Reber P.A., Smith F:, Colorimetric method for determination of sugars and related substances. Analyt. Chem., Vol. 28, 1956, p. 350-356
• [4] Frolund B., Keiding K., Nielsen P.H.; A comparative study of biopolymers from a conventional and an advanced activated sludge treatment plant. Water Science and Technology, Vol. 29, 1994, p. 137-141
• [5] Frolund B., Griebe T., Nielsen PH.; Enzymatic activity in the activatedsludge floc matrix. Applied Microbiol. Biotechnol., Vol. 43, 1995, p. 755-761
• [6] Hermanowicz W., Dojlido J.; Physical and chemical methods in water and wastewater analysis. Arkady, Warszawa, 1999
• [7] Karapanagiotis N.K., Rudd T., Sterritt R.M., Lester J.N.; Extraction and characterisation of extracellular polymers in digested sewage sludge. J. Chem. Tech. Biotechnol., Vol. 44, 1989, p. 107-120
• [8] Kim J-S., Lee C-H., Chang l-C.; Effect of pump shear on the performance of a crossflow membrane bioreactor. Water Research, Vol. 35, No.9, 2001, p. 2137-2144
• [9] Lowry O., Rosebrough N., Farr A.L, Randall R.; Protein measurement with the Folin phenol reagent. J. Biol. Chem., Vol. 193, 1951, p. 265-275
• [10] Morgan J.W., Forster C.F., Evison L.; A comparative study of the nature of biopolymers extracted from anaerobic and activated sludges. Water Research., Vol. 24, No.6, 1990, p. 743-750
• [11] Prosser J.I.; Autotrophic nitrification in bacteria. Adv. Microb. Physiol., Vol. 30, 1989, p. 125-181
• [12] Rittmann B.E., McCarty P.L.; Environmental Biotechnology: Principles and Applications. McGraw-Hill. New York, 2001
• [13] Sharma O.K., Krishnan P.S.; Colorimetric estimation of humic acid with the phenol reagent of Folin and Ciocalteu. Analyt. Biochem., Vol. 14, 1966, p. 11-16
• [14] Wilen B.M., Jin B. Lant P.; The influence of key chemical constituents in activated sludge on surface and flocculating properties. Water Research, Vol. 37, 2003, p. 2127-2139
• [15] Wingender J., Neu T.R., Flemming H.C.; Microbial extracellular polymeric substances. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, p. 1-53, 1999