The influence of fenton reaction on the excess sludge sanitation

• Autorzy: Dębowski M. , Krzemieniewski M.

Warianty tytułu

PL

Wpływ reakcji fentona na procesy higienizacji nadmiernych osadów ściekowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Fenton reaction was investigated for its potential to improve the sanitary effects of the excess sludge from wastewater treatment plants. The investigations were conducted in three phases, on laboratory-scale experimental stands. The importance of Fenton's reagents doses, ferrous sulphate and hydrogen peroxide doses as independent agents influencing the technological effects were determined. Microbial analysis concentrated on coli form bacteria, faecal coli form bacteria, anaerobic endosporous form of Clostridium perfringens and microorganisms of Salmonella genus. In activated sludge not exposed to chemical treatment, the number of coli form bacteria was approximately on the level of 4.7‧ 10⁶ MPN/g d. m., faecal coli forms 3.2‧10⁶ MPN/g d. m., however, anaerobic endosporous form of Clostridium perfringens was on the level of 1.2 ‧10⁴ CFU/g d. m. Salmonella microorganisms were present. The most effective method to improve the sanitary effects of the excess sludge was advanced oxidation process (AOP). The best results revealed that the number of coli forms was reduced to 6.2 ‧10¹MPN/ g d. m. and anaerobic forms to 4.9 ‧10¹CFU/g d. m. Salmonella did not appear in the sludge. The efficiency of the presented method depended directly on chemical reagent doses

PL

W eksperymencie analizowano możliwość zastosowania reakcji Fentona w procesie higienizacji osadów ściekowych. Badania przeprowadzono w trzech etapach, przy wykorzystaniu stanowisk odpowiadających skali laboratoryjnej. Określono wpływ dawki reagentów chemicznych (jonów Fe²⁺, H₂O₂, układu Fe²⁺H₂O₂) na ostateczny efekt technologiczny. Analizy mikrobiologiczne dotyczyły bakterii z grupy coli, bakterii coli typu kałowego, przetrwalnikowych form Clostridium perfringens oraz bakterii z rodzaju Salmonella. W surowym osadzie nadmiernym koncentracja bakterii z grupy coli wynosiła 4,7 x 10⁶ NPM/g s.m., bakterii coli typu kałowego 3,2 ‧10⁶4 JTK/g s.m. Stwierdzono również obecność bakterii z rodzaju Salmonella. Najskuteczniejszą metodą higienizacji analizowanych osadów ściekowych okazało się zastosowanie techniki pogłębionego utleniania. W wariancie najskuteczniejszym liczbę bakterii z grupy coli ograniczono do 6.2 ‧10¹NPM/g s.m., a beztlenowców do 4,9 ‧10¹ 10⁴ JTK/g s.m. W tym przypadku nic stwierdzono bakterii z rodzaju Salmonella. Skuteczność prezentowanej technologii rosła wraz z kolejnymi dawkami reagentów chemicznych wprowadzanych do układu.

Słowa kluczowe

EN

sewage sludge; Fenton reaction; sanitation; stabilization; advanced oxidation processes

PL

osad ściekowy; reakcja Fentona; higienizacja; stabilizacja

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archiwum Ochrony Środowiska
• Rocznik: 2005
• Tom: Vol. 31, no. 4
• Strony: 17--32
• Opis fizyczny: Bibliogr. 39 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Dębowski M.

• The University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Wydział Ochrony Środowiska i Rybactwa, Katedra Inżynierii Ochrony Środowiska, ul. Oczapowskiego 5, 10-719 Olsztyn

autor

Krzemieniewski M.

• The University of Warmia and Mazury in Olsztyn, Wydział Ochrony Środowiska i Rybactwa, Katedra Inżynierii Ochrony Środowiska, ul. Oczapowskiego 5, 10-719 Olsztyn

Bibliografia

• [1] Adams C.E., W.W. Eckenfelder, R.M Stein: Modification to aerobic digester design, Wat. Res., 8 (4), 213-218 (1974).
• [2] Ahring B.K.: Perspectives for anaerobic digestion, Advances in Biochemical Engineering, Biotechnology, 81, 1-30 (2003).
• [3] Angelidaki J., L. Ellegaard, B.K. Ahring: Applications of the anaerobic digestion process. Advances in Biochemical Engineering, Biotechnology, 82, 1-33 (2003).
• [4] Balcioglu I.-A., J. Arslan: Partial oxidation of reactive dyestuffs and synthetic textile dye-bath by the 03 and 0/H,0, processes, Wat. Sci. Tech., 43 (2), 221-228 (2001).
• [5] Barbusiński K.: Intensyfikacja procesu oczyszczania ścieków i stabilizacji osadów nadmiernych z wykorzystaniem odczynnika Fentona, Zeszyty Naukowe Politechniki Śląskiej, Gliwice 2004.
• [6] Bayliss C.E., W.M. Waites: The effect of hydrogen peroxide on spores of Clostridium bifermentans, J. Gen. Microbiol., 96, 401-407 (1976).
• [7] Bień J.B.: Osady ściekowe teoria i praktyka, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2002.
• [8] Bjelland S., E. Seeberg: Mutagenicity, toxicity and repair of DNA base damage induced by oxidation, Mutation Res., 531, 37-80 (2003).
• [9] Buhr O.H., J.F. Andrews: The termophilic anaerobic digestion process, Wat. Res., 11, 129-135 (1977).
• [10] Cerf O., F. Metro: Tailing of survival curves of Bacilluslicheniformis spores treated with hydrogen peroxide, J. Appl. Bactcriol., 42, 405-415 (1977).
• [11] Chang M.-С., S.-H. Huang, H.-L. Lin: Effects of calcium ion on sludge conditioning, Wat. Sei. Tech., 35 (8), 217-222 (1997).
• [12] Dębowski M., M. Krzcmieniewski, T. Płodzień: Możliwości zastosowania reakcji Fentona w procesach przeróbki osadów ściekowych pochodzących z oczyszczalni ścieków przemysłu mleczarskiego, [w:] Problemy Gospodarki Energią i Środowiskiem w Mleczarstwie, XXIII Krajowa Konferencja Naukowo- Techniczna, Rytro 1-3.09.2004, 76-84.
• [13] Dębowski M., M. Krzemieniewski: Możliwości zastosowania reakcji Fentona w procesach przeróbki osadów ściekowych, [w:] Oczyszczanie Ścieków i Przeróbka Osadów Śiekowych, VIII Ogólnopolska Konferencja z cyklu Woda - Ścieki - Odpady w Środowisku, Zielona Góra 9-10.06.2005.
• [14] Gaspard P., J. Wiart, J. Schwartzbrod: Parasitological contamination of urban sludge used for agricultural purposes, Waste Managements & Research, 15, 429-436 (1997).
• [15] Gavala H.N., U. Yenal, I.V. Skiadas, R Westermann, B.K. Ahring: Mesophilic and thermophilic anaerobic digestion of primary and secondary sludge. Effect of pre-treatment at elevated temperature, Wat. Res. 37, 4561-4572 (2003).
• [16] Gierżatowicz R., L. Pawłowski: Nadtlenek wodoru w sozotechnice: perspektywy wykorzystania, Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej, Lublin 1996.
• [17] Hu C.J., R.A. Gibbs: A comparison of culture methods for the detection of Salmonella in wastewater sludge, Wat. Sci. Tech., 31 (5-6), 303-306 (1995).
• [18] Janczukowicz W., M. Krzemieniewski, M. Zielinski, J. Pesta: Simultaneous use of Fentons reaction with activated sludge method in batch reactor type SBR, Pol. J. Nat. Sc., 12 (3), 285-292 (2002).
• [19] Jepsen S.-E., M. Krause, H. Gruttner: Reduction of fecal streptococcus and salmonella by selected treatment methods for sludge and organic waste, Wat. Sei. Tech., 36 (11), 203-210 (1997).
• [20] Khadre M.A., A.E. Yousef: Sporicidal action of ozone and hydrogen peroxide: a comparative study, Inter. J. Food. Microb., 71, 131-138 (2001).
• [21] Kosaka K., H. Yamada, K. Shishida, S. Echigo: Evaluation of the treatment performance of a multistage ozone/hydrogen peroxide process by decomposition by-products, Wat. Res., 35, 15, 3587-3594 (2001).
• [22] Koutchma Т., H.S. Ramaswamy: Combined effects of microwave heating and hydrogen peroxide on the destruction of Escherichia coli, Lebensm. Wiss. Technol., 33, 30-36 (2000).
• [23] Krzemieniewski М., M. Dębowski, W. Janczukowicz, J. Pesta: Effect of sludge conditioning by chemical methods with magnetic field application, Pol. J. Environ. Stud., 12 (5), 595-605 (2003).
• [24] Krzemieniewski M., W. Janczukowicz, J. Pesta, M. Dębowski: Wpływ reakcji Fentona oraz zjawisk zachodzących podczas przepływu prądu elektrycznego na kondycjonowanie osadów ściekowych, Zeszyty Naukowe Politechniki Koszalińskiej, Inżynieria Środowiska, 21,195-214 (2003).
• [25] Krzemieniewski М., M. Dębowski, W. Janczukowicz, J. Pesta: Wpływ rodzaju katalizatora i dawki odczynnika Fentona na procesy kondycjonowania oraz stabilizacji osadów ściekowych metodą pogłębionego utleniania, [w:] Eksploatacja Oczyszczalni Ścieków, XI Ogólnopolskie Seminarium, Cedzyna 26-27.06.2003, 151-163.
• [26] Krzemieniewski М., M. Dębowski, J. Sikora: Możliwość zastosowania reakcji Fentona w procesach kondycjonowania i stabilizacji osadów pochodzących z ośrodków intensywnej hodowli ryb, Roczniki Ochrony Środowiska, in press (2004).
• [27] Lee K.M., C.A. Brunner, J.B. Farrell, E.E. Aral: Destruction of enteric bacteria and viruses during two - phases digestion, J. Water. Pollut. Control Fed,, 61 (8), 1421-1428 (1989).
• [28] Leke N., D. Grenier, M. Goldner, D. Mayrand: Effects of hydrogen peroxide on growth and selected properties of Porphyromonas gingivalis, Microbiol. Letters, 174, 347-353 (1999).
• [29] Lu M.-С., C.-J. Lin, C.-H. Liao, W.-P. Ting, R.-Y. Huang: Influence of pH on the dewatering of activated sludge by Fenton’s reagent, Wat. Sci. Technol., 44 (10), 327-332 (2001).
• [30] Mattana J., L. Margiloff, P.C. Singhal: Oxidation of mesangial matrix using a mixed function oxidase system augments adhesion of macrophages: possible role of macrophage scavenger receptors, Biochemical and Biophysical Research Communications, 212 (1), 63-69 (1995).
• [31] Pesta J., M. Krzemieniewski, W. Janczukowicz, M. Jędrzejewska, M. Dębowski: Nowe technologie i urządzenia do oczyszczania ścieków oraz przeróbki osadów ściekowych z przemysłu mleczarskiego, [w:] Problemy Gospodarki Energią i Środowiskiem w Mleczarstwie, XXII Krajowa Konferencja Naukowo-Techniczna, Druskienniki, Litwa 2-5.09.2003, 58-82.
• [32] Raha S., B.H. Robinson: Mitochondria, oxygen free radicals, disease and ageing, TIBS, 25, 502-508 (2000).
• [33] Scancar J., R. Milacic, M. Strazar, O. Burica: Total metal concentrations and partitioning of Cd, Cr, Cu, Fe, Ni and Zn in sewage sludge, The Science of the Total Environment, 250, 9-19 (2000).
• [34] Sigge G.O., T.J. Britz, P.C. Fourie, C.A. Bamardt, R. Strydom: Use of ozone and hydrogen peroxide in the post-treatment of UASB treated alkaline fruit cannery effluent, Wat. Sci. Tech., 44 (5), 69-74 (2001).
• [35] Stadtman E.R.: Metal ion-catalyzed oxidation of proteins: biochemical mechanism and biological consequences, Free Radic. Biol. Med., 9, 315-332 (1999).
• [36] Storz G., J.A. Imlay: Oxidative stress, Current Opinion in Microbiology, 2, 188-194 (1999).
• [37] Thibessard A., A. Fernandez, B. Gintz, N. Leblond-Bourget, B. Decaris: Hydrogen peroxide effects on Streptococcus thermophilus CNRZ368 cell viability, Res. Microbiol., 152, 593-596 (2001).
• [38] Watanebe H., T. Kitamura, S. Ochi, M. Ozaki: Inactivation of pathogenic bacteria under mesophilic and thermophilic conditions, Wat. Sci. Tech., 36 (6-7), 25-32 (1997).
• [39] Winterbourn C.C.: Toxicity of iron and hydrogen peroxide: the Fenton reaction, Toxicology Letters, 82/83, 969-974 (1995).