Effect of type and proportion of different structure-creating additions on the inactivation rate of pathogenic bacteria in sewage sludge composting in a cybernetic bioreactor

• Autorzy: Wolna-Maruwka A. , Dach J.

Warianty tytułu

PL

Wpływ rodzaju oraz udziału procentowego różnych dodatków strukturotwórczych na tempo inaktywacji bakterii chorobotwórczych w osadach ściekowych kompostowanych w cybernetycznym bioreaktorze

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper contains a micobiological characteristic of sewage sludge composted in controlled conditions together with bio-wastes (straw, sawdust, bark). An experiment was carried out in which the composted material was mixed up in adequate weight proportion and placed in bioreactor chambers with a constant air flow. The composting process aimed at defining the development dynamics and the survival of pathogenic microorganisms in the sewage sludge composted with different additions in a cybernetic bioreactor. Samples of compost necessary for microbiological analyses were taken at the same time, in reference to the actual temperature value. Bacteriological studies were carried out on selected substrates by plate method determining the number of pathogenic bacteria from the species: Salmonella, Clostridium perfringens, as well as from Enterobacteriaceae family. In the experiments, the presence of living eggs of intestinal ATT pathogens was determined by floatation method, as well. It was found that the sewage sludge used in composting process did not contain any Salmonella spp. bacteria or any living eggs of intestinal All' pathogens. Composting process completely eliminated the number of bacteria from Enlerohueleriaceae family, but it did not contribute to the elimination of Clostridium perfringens bacteria. On the basis of the obtained results, it was found that the elimination of the studied groups of microorganisms, in all studied composts took place with the increase of temperature. In the case of Enterobacteriaceae, it was found that their complete removal from the composted material took place in chamber K3, while in the remaining chambers, it followed 48 hours later. Elimination of the vegetative forms of Clostridium perfringens bacteria followed after 96 hours of composting, in all composts at the same time. The obtained composts met the sanitary' norms according to the regulations of the EC Commission No. 185/2007 of February 20, 2007 which changed the regulation of WE No. 809/2003 and WE No. 810/2003 referring to the extension of the validity period of transitional means for composting plants and biogas producing plants according to the instruction of WE No. 1774/2002 of European Parliament and Council and according to the instruction of the Minister for Agriculture and Country Development (2004).

PL

Praca przedstawia charakterystykę mikrobiologiczną osadu ściekowego kompostowanego w warunkach kontrolowanych wraz z bioodpadami (słoma, trociny, kora). Przeprowadzono doświadczenie, w którym wymieszano materiał w odpowiednim stosunku wagowym a następnie umieszczono w komorach biorcaktora o stałym przepływie powietrza. Przeprowadzony proces kompostowania miał na celu określenie dynamiki rozwoju oraz przeżywalności drobnoustrojów chorobotwórczych w osadzie ściekowym kompostowanym z różnymi dodatkami w cybernetycznym bioreaktorze. Próbki kompostu niezbędne do przeprowadzenia analiz, mikrobiologicznych pobierano w tym samym czasie, w odniesieniu do aktualnej wartości temperaturowej. Badania bakteriologiczne przeprowadzano na wybiórczych podłożach metodą płytkową oznaczając liczebność bakterii chorobotwórczych z rodzaju Salmonella, Clostridium perfringens, jak również z rodziny Enterobacteriaceae. W doświadczeniach oznaczano również metodą flotacyjną obecność żywych jaj pasożytów jelitowych ATT. Wykazano, że osad ściekowy poddawany kompostowaniu nie zawierał bakterii Salmonella spp. oraz żywych jaj pasożytów jelitowych ATT. Proces kompostowania całkowicie wyeliminowała bakterie z rodziny Enterobacteriaceae, natomiast nie przyczynił się do usunięcia bakterii Clostridium perfringens. Na podstawie uzyskanych wyników badań stwierdzono, że eliminacja badanych grup mikroorganizmów we wszystkich kompostach następowała wraz ze wzrostem temperatury. W przypadku Enterobacteriaceue stwierdzono, że całkowite ich usunięcie z kompostowanego materiału najszybciej wystąpiło w komorze K3, a w pozostałych komorach 48 h później. Eliminacja form wegetatywnych bakterii Clostridium perfringens wystąpiła po 96 h godzinach kompostowania we wszystkich kompostach jednocześnie. Uzyskane komposty spełniały normy sanitarne zgodne z Przepisem Komisji (EC) Nr 185/2007 z 20 lutego 2007 r. zmieniające rozporządzenia (WE) nr 809/2003 oraz (WE) nr 810/2003 w zakresie przedłużenia okresu obowiązywania środków przejściowych dla kompostowni i wytwórni biogazu na mocy rozporządzenia (WE) nr 1774/2002 Parlamentu Europejskiego i Rady oraz zgodne z Rozporządzeniem Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi (2004).

Słowa kluczowe

EN

pathogenic microorganisms; sewage sludge; compost; bioreactor

PL

mikrobiologia; osad ściekowy; kompost; bioodpady; bioreaktor

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 35, no. 3
• Strony: 87--100
• Opis fizyczny: bibliogr. 28 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Wolna-Maruwka A.

autor

Dach J.

• The Life Sciences University of Poznań, Department of Agricultural Microbiology ul. Szydłowska 50, 60-656 Poznań, Poland,

Bibliografia

• [1] Blaszczyk M, M. Fit: Succession of microorganisms during composting of organic wastes, [in:] Materials from the VII Scientific-Technical Conference Biological process of solid organic, September 8-9, 2008, Zielona Góra, pp. 1-5 (in Polish).
• [2] Boulter J.I., J.T. Trevors, G.J. Boland: Microbial studies of compost: bacterial identification, and their potential for turfgrass pathogen suppression. World Journal Microbiology and Biotechnology, 18(7), 661-671 (2007).
• [3] Budzińska K., M. Michalska: Survival ofE. coli 0157 in the composting process of sewage sludges, [in:] Materials from the VII Scientific Native Conference, August 1-3, 2005, Koszalin, pp. 1-12 (in Polish).
• [4] Burtscher C, P.A. Fall, O. Christ, P.A. Wilderer, S. Wuertz: Detection and survival of pathogens during two-stage termophilic/mesophilic anaerobic treatment of suspended organic waste. Water Science and Technology, 38( 12), 123-126 (1998).
• [5] Capizzi-Banas S., M. Deloge, M. Remy, J. Schwartzbrod: Liming as an advanced treatment for sludge sanitisation: helminth eggs elimination - Ascaris eggs as model, Water Research, 38(14-15), 3251-3258 (2004).
• [6] Commission Regulation (EC) No 185/2007 of 20 February 2007 amending Regulations (EC) No 809/2003 and (EC) No 810/2003 as regards extension of the validity of the transitional measures for composting and biogas plants under Regulation (EC) No 1774/2002 of the European Parliament and of the Council.
• [7] Czekała J., .J. Dach, A. Wolna-Maruwka: Use of bioreactor in model studies of sewage sludges composting. Water, Environmental, Country Area, 6(2), 29-40 (2006) (in Polish).
• [8] Dach J., J. Jędruś, M. Adamski, I. Kowalik, Z. Zbytek: Bioreactor for studies on organic materials decomposition processes. Journal of Research and Applications in Agricultural Engineering, 48, 4-9 (2003) (in Polish).
• [9] Dusch H., M. Altwegg: Evaluation of five new planting media for isolation of Salmonella species, Journal of Clinical Microbiology, 33(4), 801-804 (1995).
• [10] Directive of the Minister of Agriculture and Rural Development 04.236.2369, 2004 (in Polish).
• [11] Epstein E.: The Science of Composting, Tcchnomic Publishing Comp. Inc, 87-106, Pennsylvania USA, 1997.
• [12] Garcia-Orenes F., A. Roldan, C. Guerrero, J. Mataix-Solcra, J. Navarro-Pedreno, I. Gomez, J. Mataix-Beneyto: Effect of irrigation on the survival of total coliforms in three semiarid soils after amendment with sewage sludge. Waste Management, 27(12), 1815-1819 (2007).
• [13] Gauthier F., A. Archibald: The ecology of "fecal indicator" bacteria commonly found in Pulp and paper mill water system. Water Research, 35(9), 2207-2218 (2001).
• [14] Gbolagade J.S.: Bacteria associated with compost used for cultivation of Nigerian edible mushrooms Pleurolus tuber-regium (Fr.) Singer, and Lentinus squarrosulus (Berk.), African Journal of Biotechnology, 5(4), 338-342 (2006).
• [15] Gundłach J.L., A.B. Sadzikowski, K. Tomczuk: Contamination with Toxocora sp. eggs in selected urban and rural environments. Veterinary Medicine, 52(6), 395-396 (1996) (in Polish).
• [16] Flauschild A.H.W., R. Hilsheimer: Evaluation and modifications of media for enumeration of Closlridium perfrimgens. Applied Microbiology, 27, 78-82 (1974).
• [17] Jahanncssen G.S., Ch.E. James, H.E. Allison, D.L. Smith, J.R. Saunders, A..I. McCarthy: Survival of Shiga toxin-encoding bacteriophage in a compost model, FEMS Microbiology Letters, 245(2), 369-375 (2005).
• [18] Juteau P., D. Tremblay, O. Cheikh-Baye, J.G. Bisaillon, R. Beaudet: Swine waste treatment by self-healing aerobic thermophilic bioreactors. Water Research, 38, 539-546 (2004).
• [19] Krzywy E., A. Iżewska, C. Wotoszyk: Estimation of chemical composition and fertilization value of sewage sludges and composts produced of communal sewage sludge. Advances of Agricultural Sciences Problem Issues, 499, 165-171 (2004) (in Polish)
• [20] Lasaridi K., I. Protopapa, M. Kotsou, G. Pilidisb, T. Maniosc, A. Kyriacou: Quality assessment of composts in the Greek market: The need for standards and quality assurance, Journal of Environmental Management, 80, 58-65 (2006).
• [21] Manafi M., W. Kneifel: A combinedchromogenic-fluorogenic medium for simultaneous detection oftotal coilforms and E. coli in water, Zentralbl. Hyg, 225-234 (1989).
• [22] Pionek M.: The effect of sewage sludge composting on the quantitative state of some groups of bacteria and fungi, Acta Microbiologica Polonica, 29( 1), 83-90 (2000).
• [23] Polish Standard Committee, Polish Standard PN-Z-19000-1: Evaluation of the sanitary soil condition. Identification of bacteria of Salmonella genus, 2001 (in Polish).
• [24] Szejniuk B., J.P. Kluczek: Survival of Escherichia coli of faces type and fecal Strepococcus in composts from communal sludges. Sciences Issues AU in Wrocław, 13 (293), 77-83 (1996) (in Polish).
• [25] Singh R.P., M. Agrawal: Potential benefits and risks of land application of sewage sludge. Waste Management, 28(2), 347-358 (2008).
• [26] Wieland E., A. Sawicka: Microbiological transformations in sewage sludge in the SDEsystem. Municipal Review, 12(11), 53-56 (2000) (in Polish).
• [27] Wolna-Maruwka A., J. Czekała, J. Dach: Dynamics of microorganisms changes in sewage sludges composted with straw. Advances Agricultural Sciences Problem Issues, 506, 531-540 (2005) (in Polish).
• [28] Zaremba M.L., J. Borowski: Bases of medical microbioloogy. Medical Publisher PZW, Warszawa 1994 (in Polish).