Biodegradacja kwasów tłuszczowych (C8:0 C22:1) zawartych w ściekach komunalnych metodą osadu czynnego

• Autorzy: Łobos-Moysa E. , Dudziak M.

Warianty tytułu

EN

Biodegradation fatty acids (C8:0 C22:1) contain in the municipal wastewater by activated sludge method

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Obecność wyższych kwasów tłuszczowych (WKT) w ściekach może być związana z doprowadzeniem zarówno ścieków przemysłowych, jak i komunalnych. W pierwszym przypadku głównym źródłem tych kwasów są ścieki z przemysłu spożywczego (tłuszczowego, mięsnego). W przypadku ścieków komunalnych źródłem są gospodarstwa domowe oraz zakłady gastronomiczne. W badaniach nad usuwaniem wyższych kwasów tłuszczowych (WKT) ze ścieków metodą biologiczną zastosowano modelowe ścieki składające się z pożywki organiczno-mineralnej oraz zanieczyszczenia dodatkowego spożywczego oleju rzepakowego. Emulsję olejową przygotowywano w płuczce ultradźwiękowej InterSonic IS 5.5. Oznaczane w tak przygotowanych ściekach kwasy pochodziły z bulionu wzbogaconego, który jest wyciągiem mięsnym, oraz oleju roślinnego. Wstępna enzymatyczna hydroliza, prowadzona pozakomórkowo, umożliwia rozłożenie cząsteczki tłuszczu do glicerolu i wyższych kwasów tłuszczowych (WKT). Końcowym produktem w beztlenowym procesie jest dwutlenek węgla i metan, a tlenowym dwutlenek węgla i woda. Proces biodegradacji prowadzono w 3 dm3 bioreaktorach sekwencyjnych w zakresie niskich obciążeń osadu czynnego ładunkiem zanieczyszczeń (od 0,13 do 17 gBZT5/g s.m.o. · d). Efektywność procesu określono na podstawie ubytku kwasów nasyconych C8:0 C22:0 oraz nienasyconych C16:1 C18:2. Największe zmiany w zawartości poszczególnych kwasów w pierwszych godzinach procesu stwierdzono dla kwasu mirystynowego, palmitynowego i stearynowego, a całkowite usunięcie dla oktanowego, dekanowego, behenowego oraz palmitoleinowego i linolowego. Zawartość kwasu oleinowego natomiast ulegała ciągłym wahaniom.

EN

The presence of High Fatty Acids (HFA) in wastewater can be connected with the supply of both, industrial and municipal wastewater. In the first case, the main source of those acids are wastewater coming from grocery industry (fatty and meat industry). In the case of municipal wastewater, the source of HFA are households and gastronomic facilities. Simulated wastewater composed from organic-mineral broth and rape oil were used in the study in order to remove of HFA from wastewater via biological treatment. Oil emulsion was prepared in an InterSonic IS 5.5 ultrasonic washer and lasted for 24 h (based TOC change). The source of HFA was the enriched bullion, which comprised of the meat extract and plant oil. Fats biodegradation may be limited by their physical and chemical properties e.g. insolubility in water. The process starts with the enzymatic hydrolysis which removes fatty acids from the glycerol molecules of triglycerides. The final products in the aerobic process are carbon and water, while in the anaerobic one carbon and methane. The biodegradation process was carried out in 31 sequential bioreactors under low activated sludge load condition (0,13 ÷ 0,17 gBOD5/gTS · d). The process was stopped after 2, 6, 24 and 72 h followed by activated sludge sedimentation and samples were taken for chemical analysis. The effectiveness of the treatment was established by the decrease of concentration of following saturated acids: octanoic (C8:0), decanoic (C10:0), myristic (C14:0), palmitic (C16:0), stearic (C18:0), behenic (C22:0) and unsaturated acids: palmitoleic (C16:1), oleic (C18:1), linoleic (C18:2). The highest changes in the concentration of investigated acids in the first several hours of the process were observed for myristic, palmitic and stearic acids whereas the total removal of octanoic, decanoic, behenic, palmitoleic and linoleic acid occurred. The concentration of oleic acid was constantly fluctuating.

Słowa kluczowe

PL

oleje jadalne; kwasy tłuszczowe; ścieki; osad czynny; tlenowa biodegradacja

EN

edible oil; fatty acids; wastewaters; activated sludge; aerobic condition

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2011
• Tom: T. 14, nr 2
• Strony: 167--173
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz.

Twórcy

autor

Łobos-Moysa E.

autor

Dudziak M.

• Politechnika Śląska, Wydział Inżynierii Środowiska i Energetyki, ul. Akademicka 2A, 44-100 Gliwice

Bibliografia

• [1] Saatci Y., Arslan E.L., Konar V., Removal of total lipids and fatty acids from sunflower oil factory effluent by UASB reactor, Bioresource Technology 2003, 87, 269-272.
• [2] Lefebvre X., Paul E., Mauret M., Baptiste P., Capdeville B., Kinetic characterization of saponified domestic lipid residues aerobic biodegradation, Wastewater Research 1998, 32, 3031-3038.
• [3] Fernandez M.P., Ikonomou M.G., Buchanan I., An assessment of estrogenic organic contaminants in Canadian wastewaters, Science of the Total Environment 2007, 373, 250-269.
• [4] Gonzalez Casado A., Alonso Hernandez E.J., Vilchez J.L., Determination of fatty acids (C8- C22) in urban wastewater by GC-MS, Wastewater Research 1998, 32, 10, 3168-3172.
• [5] Man-hong Huang, Yong-mei Li, Guo-wei Gu, Chemical composition of organic matters in domestic wastewater, Desalination 2010, 262, 36-42.
• [6] Jeganathan J., Nakhla G., Bassi A., Long-term performance of high-rate anaerobic reactors for the treatment of oily wastewater, Environ. Sci. Technol. 2006, 40, 6466-6472.
• [7] Cammarota M.C., Freire D.M.G., A review on hydrolytic enzymes in the treatment of wastewater with high oil and grease content, Bioresource Technology 2006, 97, 2195-2210.
• [8] Jeganathan J., Bassi A., Nakhla G., Pretreatment on high oil and grease pet food industrial wastewaters using immobilized lipase hydrolyzation, J. of Hazardous Materials 2006, 137, 121-128.
• [9] Gonzalez Casado A., Alonso Hernandez E.J., Vilchez J.L., Determination of fatty acids (C8- C22) in urban wastewater by GC-MS, Wastewater Reasearch 1998, 32, 10, 3168-3172.
• [10] Łobos-Moysa E., Dudziak M., Zastosowanie metody GC-MS do oznaczania zawartości kwasów tłuszczowych w ściekach zanieczyszczonych olejami jadalnymi, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2011 (w druku).
• [11] Hermanowicz W., Dojlido J., Dożańska W., Koziorowski B., Zerbe J., Fizyczno-chemiczne badanie wody i ścieków, Arkady, Warszawa 1999.
• [12] Wroniak M., Ramotowska J., Matuszewska M., Obiedziński M., Możliwość zastosowania oznaczenia izomerów trans kwasów tłuszczowych i 3,5-stigmastadienu do badania autentyczności olejów tłoczonych na zimno, Żywność. Nauka. Technologia. Jakość 2006, 47, 2, 365-373.
• [13] Malarz W., Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu, nr 52, Wrocław 2008.
• [14] Chipasa K.B., Mędrzycka K., Behavior of lipids in biological wastewater treatment processes, J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 2006, 33, 635-645.