Microbiological Characteristic of Composts Prepared on the basis of Sewage Sludge Supplemented with Refined Glycerol

• Autorzy: Wolna-Maruwka A. , Pilarski K.

Warianty tytułu

PL

Charakterystyka mikrobiologiczna kompostów sporządzonych na bazie osadu ściekowego z dodatkiem gliceryny rafinowanej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents microbiological characteristic of sewage sludge composted in controlled conditions together with biowastes (wheat, maize and rapeseed straw, sawdust and refined glycerol). An experiment was carried out in which the material was mixed at appropriate weight proportions and then placed in bioreactor chambers of constant air flow (4 lźmin-1). The performed composting process aimed at determining the developmental dynamics of heterotrophic bacteria, molds, actinomycetes as well as bacteria from Salmonella genus and Enterobacteriaceae family. Microbiological analyses were performed on selective substrates using Koch's plate method. Moreover, using the floatation method, the presence of live eggs of ATT (Ascaris spp., Trichuris spp., Toxocara spp.) intestinal parasites was assessed and levels of dehydrogenase activity were determined using 1% triphenylotetrazole chloride as a substrate. It was concluded, on the basis of the obtained research results, that the composting process reduced bacterial counts of heterotrophic bacteria, molds and the activity of dehydrogenases activity in all experimental treatments. On the other hand, no reduction was observed in quantities of actinomycetes in the composted materials whose changes in numbers were found to correlate positively most strongly with levels of dehydrogenases activity. In addition, it was found that changes in numbers of the analysed groups of microorganisms depended, primarily, on the pH value and concentrations of ammonia released from the composted materials. Furthermore, the obtained research results also revealed that the sewage sludge used in the experiment did not contain Salmonella spp. bacteria and live eggs of ATT intestinal parasites, and that the composting process reduced completely numbers of bacteria from the Enterobacteriaceae family in all compost treatments. The obtained composts fulfilled all sanitary standards complying with the requirements issued by the Minister of Agriculture and Rural Development (2008) as well as with the EU regulation (EC) No. 185/2007 from February 2007 changing EEC regulations No. 809/2003 and No. 810/2003 connected with the extension of the period of transitional requirements for composting and biogas plants as provided by the EU regulation No. 1774/2002 of the European Parliament and Council.

PL

Praca przedstawia charakterystykę mikrobiologiczną osadu ściekowego kompostowanego w warunkach kontrolowanych wraz z bioodpadami (słomą pszenną, kukurydzianą, łubinową, trocinami oraz gliceryną rafinowaną). Przeprowadzono doświadczenie, w którym wymieszano materiał w odpowiednim stosunku wagowym, a następnie umieszczono w komorach bioreaktora o stałym przepływie powietrza (4 l•min-1). Przeprowadzony proces kompostowania miał na celu określenie dynamiki rozwoju bakterii heterotroficznych, grzybów pleśniowych, promieniowców oraz bakterii z rodzaju Salmonella, jak również z rodziny Enterobacteriaceae. Analizy mikrobiologiczne przeprowadzano na wybiórczych podłożach, stosując metodę płytkową Kocha. W doświadczeniu oznaczano również metodą flotacyjną obecność żywych jaj pasożytów jelitowych ATT (Ascaris spp., Trichuris spp., Toxocara spp.) oraz poziom aktywności dehydrogenaz, stosując jako substrat 1% chlorek trójfenylotetrazolu. Na podstawie uzyskanych wyników badań stwierdzono, że proces kompostowania przyczynił się do zmniejszenia liczebności bakterii heterotroficznych, grzybów pleśniowych oraz aktywności dehydrogenaz we wszystkich kombinacjach. Nie zaobserwowano z kolei redukcji promieniowców w kompostowanych materiałach, których zmiany liczebność najsilniej, dodatnio korelowały z poziomem aktywności dehydrogenaz. Ponadto stwierdzono, że zmiany liczebności analizowanych grup mikroorganizmów uzależnione były głównie od wartości pH oraz stężenia wydzielanego z kompostowanych materiałów amoniaku. Uzyskane rezultaty badań wykazały również, że osad ściekowy zastosowany w doświadczeniu nie zawierał bakterii Salmonella spp. oraz żywych jaj pasożytów jelitowych ATT, zaś proces kompostowania całkowicie zredukował liczebność bakterii z rodziny Enterobacteriaceae we wszystkich kombinacjach kompostowych. Uzyskane komposty spełniały więc normy sanitarne zgodne z rozporządzeniem Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi (2008) oraz 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.

Słowa kluczowe

EN

microorganisms; dehydrogenases; waste; compost; bioreactor; glycerol

PL

mikroorganizmy; kompostowanie; odpady; bioreaktor; gliceryna rafinowana

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 37, no. 1
• Strony: 43--56
• Opis fizyczny: Bibliogr. 38 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Wolna-Maruwka A.

autor

Pilarski K.

• Department of General and Environmental Microbiology, University of Life Sciences in Poznań, Szydłowska str. 50, 60-656 Poznań,

Bibliografia

• [1] Błaszczyk M.K.: Mikroorganizmy w ochronie środowiska, PWN, Warszawa, s. 195 (2007).
• [2] Błaszczyk M.K., M. Fit: Sukcesja mikroorganizmów w czasie kompostowania odpadów organicznych, VII Konferencja Naukowo-Techniczna WODA - ŚCIEKI - ODPADY W ŚRODOWISKU "Biologiczne przetwarzanie stałych odpadów organicznych", Zielona Góra 9-10 września. www.pigo.org.pl/sites/kronika/ziel_gora/referat_ziel_gora.doc (2006).
• [3] Budzińska K., M. Michalska: Przeżywalność pałeczek E. coli O157 w procesie kompostowania osadów ściekowych, VII Ogólnopolska Konferencja Naukowa, Koszalin, 19, 1-12 (2005).
• [4] Czekała J., A. Sawicka: Przetwarzanie osadu ściekowego z dodatkiem słomy i trocin na produkt bezpieczny dla środowisk,. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie, 6, 2: 41-50 (2006).
• [5] Eiland F., M. Klame, A.M. Lind, E. Baath: Influence of initial C/N ratio and microbial composition during long term composting of straw, Microb. Ecol., 41, 272-280 (2001).
• [6] Epstein E.: The Science of Composting, Technomic Publishing Comp. Inc. Pennsylvania, USA, 87-106 (1997).
• [7] Hassen A., K. Belguith, N. Jedidi, A. Cherif, M. Cherif, A. Boudabous: Microbial characterization during composting of municipal solid waste, Bioresource Technology, 80, 217-225 (2001).
• [8] Gundłach J.L., A.B. Sadzikowski, K. Tomczuk: Zanieczyszczenie jajami Toxocara sp. Wybranych środowisk miejskich i wiejskich, Medycyna Weterynaryjna, 52(6), 395-396, 1996.
• [9] Ishii K., M. Fukui, S. Takii: Microbial succession during a composting process as evaluated by denaturing gradient gel electrophoresis analysis, Jour. Apel. Microbiol., 89, 768-777 (2000).
• [10] Janda K., J. Falkowski: The adapt of microorganisms to high temperature, Advances of Agricultural Sciences Problem Issues, 429, 117-122 (2003).
• [11] Kańska Z., A. Grabińska-Łoniewska, M. Łebkowska, E. Żechowska: Ćwiczenia laboratoryjne z biologii sanitarnej, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, s. 193 (2001).
• [12] Kempa E., J. Bień: Problemy przeróbki osadów ściekowych, I Międzynarodowa Konferencja "Problemy gospodarki osadowej w oczyszczalniach ścieków", Częstochowa, 51-74 (1995).
• [13] Lacey J.: Actinomyces in composts, Ann. Agric. Environ. Med., 4: 113-121 (1997).
• [14] Manafi M., W. Kneifel: Combined chromogenic-fluorogenic medium for simultaneous detection of total coilforms and E.coli in water, Zentralbl. Hyg., 189, 225-234. (1989).
• [15] Martin J. P.: Use of acid, rose bengal and streptomycin in the plate method for estimating soil fungi, Soil Sc., 69, 215-232 (1950).
• [16] Merck-Polska.: 101621 Standard count agar for microbiology, 1 (2004).
• [17] Miller R.G., C.R. Tate: XLT 4: A highly selective planting medium for the isolation of Salmonell, The Maryland Polutryman, 2-7 (1990).
• [18] Ott L.: An introduction to statistical methods and data analysis, PWS Publishers, Boston, pp.750 (1984).
• [19] Piotrowska-Cyplik A., P. Cyplik, Z. Czarnecki: Measurement of dehydrogenase activity and traditional method of microorganisms estimation as indicators of microorganisms activity in compost from municipal sewage sludge, Jour. Res. Appl. in Agricul. Engineer., 52, 4, 22-26 (2007).
• [20] Polski Komitet Normalizacyjny. Polska Norma PN-Z-19000-1. Ocena stanu sanitarnego gleby. Wykrywanie bakterii z rodzaju Salmonella (2001).
• [21] Przepis 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 (2007).
• [22] Rozporządzenie Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 18 czerwca 2008 r. w sprawie wykonania niektórych przepisów ustawy o nawozach i nawożeniu. Dziennik Ustaw z 2008 r. Nr 119 poz. 765 (2008).
• [23] Ryckeboyer J., J. Mergaert, K. Vaes, S. Klammer, D. De Clercq, J. Coosemans, H. Insam, J. Swings: A survey of bacteria and fungi occurring during composting and self-heating processes, Annals of Microbiology, 53, 4, 349-410 (2003).
• [24] Schlegel H.G.: Mikrobiologia ogólna, Wydawnictwo Naukowe PWN, s. 736 (2003).
• [25] Siuta J.: Sposoby i obiekty przyrodniczego użytkowania osadów ściekowych, Materiały Ogólnopolskiej Konferencji Naukowo-Technicznej pt. "Charakterystyka i zagospodarowanie osadów ściekowych", Gdańsk, 7-8 (2000).
• [26] Storm P.F.: Effect temperature on bacterial species diversity in thermophilic solid-waste composting, Appl. Environ. Microbiol., 50, 899-905 (1985).
• [27] Szejniuk B., J.P. Kluczek: Przeżywalność Escherichia coli typu kałowego i Streptokoków fekalnych w kompostach z osadów komunalnych, Zesz. Nauk. AR we Wrocławiu, 13, 293, 77-83 (1996).
• [28] Szember A.: Zarys mikrobiologii rolniczej, Wydawnictwo AR, Lublin, s. 216 (2000).
• [29] Taiwo L.B., B.A. Oso: Influence of composting techniques on microbial succession, temperature and pH in a composting municipal solid waste, African J. Biotechnol., 4, 239-243 (2004).
• [30] Thalmann A.: Zur Methodik der Bestimmung der Dehydrogenase Aktivität in Boden Mittels Triphenyltetrazoliumchlorid (TTC), Landwirtsch. Forsch., 21, 249-258 (1968).
• [31] Tiquia S.M., J.H.C. Wan, N.F.Y. Tam: Microbial Population Dynamics and Enzyme Activities During Composting, Compost Science and Utilization, 10, 2, 150-161 (2002).
• [32] Tse-Dinh Y.Ch., H. Qi, R. Menzel: DNA supercoiling and bacterial adaptation: thermotolerance and thermoresistance, Trends in Microbiology, 5, 8, 323-326 (1997).
• [33] Urbaniak M., B. Mokrzycka: Badania nad kompostowaniem osadów ściekowych jako element gospodarki osadowej dużej oczyszczalni, Zeszyty Naukowe Politechniki Łódzkiej, 756, 91-102 (1996).
• [34] Wieland E., A. Sawicka: Microbiological transformations in sewage sludge in the SDE system, Przegląd Komunalny, 12, 11, 53-56 (2000).
• [35] Wolna-Maruwka A., J. Dach: 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, Archives of Environmental Protection, 35, 3, 87-100 (2009).
• [36] Wolna-Maruwka A., A. Sawicka: Ocena stanu mikrobiologicznego i biochemicznego osadu ściekowego poddanego procesowi kompostowania w warunkach kontrolowanych, Ekologia i Technika, XVI, 5A, 190-194 (2008).
• [37] Wysocki F., J. Lira: Statystyka opisowa, Wydawnictwo Akademii Rolniczej w Poznaniu, Poznań, s. 203 (2003).
• [38] Zaremba M.L., J. Borowski: Podstawy mikrobiologii lekarskiej, Wydawnictwo Lekarskie PZW, Warszawa, s. 330 (1994).