Charakterystyka biomasy konsorcjów mikroglonowo-bakteryjnych w procesie oczyszczania ciężkiej frakcji przefermentowanych komunalnych osadów ściekowych

• Autorzy: Kazimierowicz Joanna , Zieliński Marcin , Dębowski Marcin , Vdovychenko Alona

Identyfikatory

DOI

10.15199/17.2023.7.5

Warianty tytułu

EN

Characteristics of the microalgae-bacterial consortia biomass used in the treatment of the liquid fraction of digested municipal sewage sludge

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Płynna frakcja pochodzącą z odwadniania przefermentowanych komunalnych osadów ściekowych stanowi duże wyzwanie technologiczne dla oczyszczalni ścieków, co uzasadnia konieczność poszukiwania skutecznych metod jej neutralizacji. W badaniach analizowano transformację monokultury Chlorella sp. do granulowanych konsorcjów mikroglonowo-bakteryjnych (GKM-B) podczas oczyszczania odcieków pofermentacyjnych w fotobioreaktorze hybrydowym (H-FBR). Stabilną strukturę taksonomiczną i morfologiczną GKM-B uzyskano po 60 dniach eksploatacji H-FBR. W jej składzie dominowały Chlorella sp., Microthrix parvicella oraz bakterie nitkowate typu 1851 i typu 1701. Rozwój populacji bakterii miał istotny wpływ na zwiększenie koncentracji biomasy GKM-B do poziomu 4800±503 mgSM/dm³ oraz wzrost sprawności usuwania OWO i ChZT z odcieków do poziomu 88,2±7,2% i 84,1±5,1%. Stężenia związków N i P ograniczano skutecznie niezależnie od składu i koncentracji biomasy w układzie.

EN

The liquid fraction from the dewatering of digested municipal sewage sludge is a major technological challenge for sewage treatment plants. This fact justifies the need to search for effective methods of its neutralization. The aim of the study was to analyse the transformation of Chlorella sp. monoculture into granular microalgae-bacterial consortia (GKM-B) during the treatment of post-fermentation effluents in a hybrid photobioreactor (H-FBR). A stable taxonomic and morphological structure of GKM-B was obtained after 60 days of H-FBR exploitation. Its composition was dominated by Chlorella sp., Microthrix parvicella and filamentous bacteria type 1851 and type 1701.The development of the bacterial population had a significant impact on the increase in the GKM-B biomass concentration to the level of 4800±503 mgDM/dm³ and the increase in the efficiency of TOC and COD removal from the leachates to the level of 88.2±7.2% and 84.1±5.1%. The concentrations of N and P compounds were effectively reduced regardless of the composition and concentration of biomass in the system.

Słowa kluczowe

PL

konsorcja mikroglonowo-bakteryjne; granule mikrobiologiczne; mikroglonowo-bakteryjny osad granulowany; hybrydowy fotobioreaktor; oczyszczanie odcieków pofermentacyjnych

EN

microalgae-bacterial consortia; microbial granules; microalgae-bacterial granular sludge; hybrid photobioreactor; treatment of post-fermentation effluents

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Gaz, Woda i Technika Sanitarna
• Rocznik: 2023
• Tom: Nr 7-8
• Strony: 31--37
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kazimierowicz Joanna

• Katedra Wodociągów i Kanalizacji, Instytut Inżynierii Środowiska i Energetyki, Wydział Budownictwa i Nauk o Środowisku, Politechnika Białostocka, 15-351 Białystok, Polska

autor

Zieliński Marcin

• Katedra Inżynierii Środowiska, Instytut Inżynierii i Ochrony Środowiska, Wydział Geoinżynierii, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, 10-720 Olsztyn, Polska

autor

Dębowski Marcin

• Katedra Inżynierii Środowiska, Instytut In2ynierii i Ochrony Środowiska, Wydział Geoinżynierii, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, 10-720 Olsztyn, Polska

autor

Vdovychenko Alona

• Department of Bioenergy, Bioinformatics and Environmental Biotechnology, Igor Sikorsky, Kyiv Polytechnic Institute, Kyiv, Ukraine

Bibliografia

• [1] Cao Jinhua, Fanzhen Chen, Zheng Fang, Yue Gu, Hao Wang, Jingfang Lu, Yanmeng Bi, Shaopo Wang, Wenli Huang, Fansheng Meng. 2022. "Effect of filamentous algae in a microalgal-bacterial granular sludge system treating saline wastewater: Assessing stability, lipid production and nutrients removal" Bioresour. Technol. 354: 127182.
• [2] Chalima Angelina, Laura Oliver, Laura Fernandez de Castro, Anthi Karnaouri, Thomas Dietrich, Evangelos Topakas. 2017. "Utilization of Volatile Fatty Acids from Microalgae for the Production of High Added Value Compounds". Ferment. 3 (4): 54.
• [3] Chen Han, Ang Li, Di Cui, Chongwei Cui, Fang Ma. 2019. "Evolution of microbial community and key genera in the formation and stability of aerobic granular sludge under a high organic loading rate". Bioresour. Technol. Reports 7: 100280.
• [4] Dong Xiaochuan, Ziwen Zhao, Xiaojing Yang, Zhongfang Lei, Kazuya Shimizu, Zhenya Zhang, Duu-Jong Lee. 2021. "Response and recovery of mature algal-bacterial aerobic granular sludge to sudden salinity disturbance in influent wastewater: Granule characteristics and nutrients removal/accumulation". Bioresour. Technol. 321: 124492.
• [5] Fan Siqi, Lin Zhu, Bin Ji. 2021. "Deciphering the effect of light intensity on microalgal-bacterial granular sludge process for non-aerated municipal wastewater treatment". Algal Res. 58: 102437.
• [6] He Qiulai, Li Chen, Shujia Zhang, Rongfan Chen, Hongyu Wang, Wei Zhang, Jianyang Song. 2018. "Natural sunlight induced rapid formation of water-born algal-bacterial granules in an aerobic bacterial granular photo-sequencing batch reactor". J. Hazard. Mater. 359: 222-230.
• [7] Hou Huan, Shulian Wang, Bin Ji, Yu Zhang, Kewu Pi, Yafei Shi. 2022. "Adaptation responses of microalgal-bacterial granular sludge to polystyrene microplastic particles in municipal wastewater". Environ. Sci. Pollut. Res. 29 (40), 59965-59973.
• [8] Iqbal Khushboo, Abhishek Saxena, Priyanshi Pande, Archana Tiwari, Naveen Chandra Joshi, Ajit Varma, Arti Mishra. 2022. "Microalgae-bacterial granular consortium: Striding towards sustainable production of biohydrogen coupled with wastewater treatment". Bioresour. Technol. 354: 127203.
• [9] Ji Bin, Yuting Shi, Murat Yilmaz. 2022. "Microalgal-bacterial granular sludge process for sustainable municipal wastewater treatment: Simple organics versus complex organics". J. Water Process Eng. 46: 102613.
• [10] Ji Bin. 2022. "Towards environment-sustainable wastewater treatment and reclamation by the non-aerated microalgal-bacterial granular sludge process: Recent advances and future directions". Sci. Total Environ. 806: 150707.
• [11] Jiang Qianrong, Honglei Chen, Zeding Fu, Xiaohua Fu, Jiacheng Wang, Yingqi Liang, Hailong Yin, Junbo Yang, Jie Jiang, Xinxin Yang, He Wang, Zhiming Liu, Rongkui Su. 2022. "Current progress, challenges and perspectives in the microalgal-bacterial aerobic granular sludge process: A review. Int. J. Environ. Res. Public Heal. 19 (21): 13950.
• [12] Nguyen Bach Van, Xiaojing Yang, Shota Hirayama, Jixiang Wang, Ziwen Zhao, Zhongfang Lei, Kazuya Shimizu, Zhenya Zhang, Sinh Xuan Le. 2021. "Effect of salinity on Cr(VI) bioremediation by algal-bacterial aerobic granular sludge treating synthetic wastewater". Process 9 (8): 1400.
• [13] Shen Yao, Lin Zhu, Bin Ji, Siqi Fan, Yabin Xiao, and Yingqun Ma. 2021. "Reactivation of frozen stored microalgal-bacterial granular sludge under aeration and non-aeration conditions". Water (Switzerland) 13 (14): 1974.
• [14] Wang Jixiang, Zhongfang Lei, Caixing Tian, Sen Liu, Qian Wang, Kazuya Shimizu, Zhenya Zhang, Yasuhisa Adachi, Duu-Jong Lee. 2021. "Ionic response of algal-bacterial granular sludge system during biological phosphorus removal from wastewater". Chemosphere 264: 128534.
• [15] Wilén Britt-Marie, Raquel Liébana, Frank Persson, Oskar Modin, Malte Hermansson. 2018. "The mechanisms of granulation of activated sludge in wastewater treatment, its optimization, and impact on effluent quality". Appl. Microbiol. Biotechnol. 102 (12): 5005-5020.
• [16] Zhang Xiaoyuan, Zhongfang Lei, Yu Liu. 2022. "Microalgal-bacterial granular sludge for municipal wastewater treatment: From concept to practice". Bioresour. Technol. 354: 127201.
• [17] Zhang Yihao, Xiaochuan Dong, Sen Liu, Zhongfang Lei, Kazuya Shimi-zu, Zhenya Zhang, Yasuhisa Adachi, Duu-Jong Lee. 2020. "Rapid establishment and stable performance of a new algal-bacterial granule system from conventional bacterial aerobic granular sludge and preliminary analysis of mechanisms involved". J. Water Process Eng. 34: 101073.
• [18] Zhang Yuqing, Minchao Zha, Mingming Gao, Xinhua Wang. 2022. "How weak static magnetic field contributes to rapid granulation and better performance of microalgal-bacterial granular sludge?" Chem. Eng. J. 450: 138162.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).