Rola preparatu ECO TABS™ w stabilizacji osadów ściekowych Cz. II: Ocena właściwości mikrobiologicznych osadów

• Autorzy: Wolna-Maruwka A. , Jakubus M. , Jordanowska J.

Identyfikatory

DOI

10.2429/proc.2016.10(1)040

Warianty tytułu

EN

ECO TABS™ preparation action in stabilization of sewage sludge Part II: Assessment of microbiological properties of sludge

• Konferencja: ECOpole’15 Conference (14-16.10.2015, Jarnoltowek, Poland)
• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Powstające w procesach oczyszczania ścieków osady poddawane są najczęściej stabilizacji w otwartych komorach fermentacyjnych w celu zmniejszenia ich podatności do zagniwania oraz zmniejszenia ilości organizmów chorobotwórczych. Zawartość składników organicznych w osadach ściekowych (ok. 80% s.m. w osadzie surowym) jest czynnikiem determinującym stosowanie biopreparatów w celu przyspieszenia procesu biodegradacji masy organicznej. Biopreparaty tworzy się na bazie odpowiednio dobranych szczepów rodzimych lub allochtonicznych drobnoustrojów. Poddaje się je starannej selekcji, a następnie wprowadza do danych warunków środowiskowych. Z uwagi na aspekty praktyczne biopreparaty komercyjne wykazują szereg zalet, przede wszystkim są łatwe w pozyskaniu, magazynowaniu, jak również w dozowaniu. W skład biopreparatów, których zadaniem jest optymalizacja rozkładu materii organicznej, należą bakterie rodzaju Pseudomonas oraz Bacillus. Ich cechą charakterystyczną jest niezwykłe bogactwo nietypowych szlaków metabolicznych, wysokie zdolności adaptacyjne do różnych warunków środowiskowych, wytwarzanie endospor w przypadku Bacillus sp., degradacja złożonych i często toksycznych substancji, w tym również fakultatywne przełączanie aparatu metabolicznego na warunki beztlenowe (w przypadku Pseudomonas sp.). Celem przeprowadzonych badań było monitorowanie zmian liczebności heterotroficznych bakterii właściwych i grzybów pleśniowych, jak również poziomu aktywności dehydrogenaz w osadzie ściekowych po zastosowaniu biopreparatów ECO TABSTM POND TABLETS oraz ECO TABSTM ECO GRANULAR SHOCK. Obiektem badań były dwie frakcje osadu ściekowego pobieranego z otwartej komory fermentacyjnej, znajdującej się na terenie mechaniczno-biologicznej oczyszczalni ścieków komunalnych we Wrześni. Do komory fermentacyjnej w okresie od 27 kwietnia do 25 czerwca 2014 roku (codziennie) aplikowano 15 sztuk ECO TABSTM POND TABLETS i 15 sztuk ECO TABSTM ECO GRANULAR SHOCK firmy ECO TABS™ Europe. Już na początku eksperymentu zaobserwowano rozdział całej mieszaniny na 2 frakcje: cięższą opadającą na dół zbiornika i lżejszą unoszącą się w jego górnej części. W związku z tym do analiz mikrobiologicznych i biochemicznych pobierano próbki z obu frakcji jednocześnie, co 12-14 dni w kolejnych, sześciu terminach i po 25 dniach w ostatnim terminie badań (termin I - 27 kwietnia 2014, II - 5 maja, III - 22 maja, IV - 4 czerwca, V - 16 czerwca, VI - 30 czerwca, VII - 25 lipca 2014). Analizy mikrobiologiczne przeprowadzono z zastosowaniem metody płytkowej Kocha i polegały na oznaczeniu ogólnej liczebności bakterii heterotroficznych i grzybów pleśniowych. Osad ściekowy poddano również analizie biochemicznej, która polegała na określeniu metodą spektrofotometryczną poziomu aktywności dehydrogenaz. Na podstawie uzyskanych wyników badań stwierdzono, że zaaplikowanie biopreparatów ECO TABSTM POND TABLETS oraz ECO TABS TM ECO GRANULAR SHOCK przyczyniło się do istotnie statystycznego wzrostu ogólnej liczby heterotroficznych bakterii właściwych, grzybów pleśniowych, jak również poziomu aktywności dehydrogenaz w osadzie, pochodzącym zarówno z dolnej, jak i górnej części komory fermentacyjnej. Najsilniejsze namnażanie się mikroorganizmów oraz najwyższą ich aktywność odnotowano w ostatnich, trzech terminach analiz. Ponadto wykazano, że wyższą liczebnością oraz aktywnością analizowanych drobnoustrojów charakteryzowała się dolna frakcja osadu ściekowego.

EN

Sludge produced in sewage treatment processes is usually stabilized in open fermentation chambers in order to reduce its rotting tendency and to reduce the amount of pathogenic organisms. The content of organic components in sewage sludge (about 80% of dry weight in raw sludge) is a factor that determines the use of biopreparations to accelerate the process of organic mass degradation. Biopreparations are based on appropriately selected native or allochthonous microorganisms. They are carefully selected to match the environmental conditions. Due to practical aspects commercial biopreparations exhibit a wide range of advantages - above all, they can be easily acquired, stored and dosed. Pseudomonas and Bacillus are the bacterial genera used as components in biopreparations. They are responsible for optimisation of decomposition of organic matter. They are characterised by unique richness of atypical metabolic pathways, high adaptability to different environmental conditions, formation of endospores (Bacillus sp.), degradation of complex and usually toxic substances and facultative switching of the metabolic apparatus to anaerobic conditions (Pseudomonas sp.). The aim of the study was to monitor variation in the population of heterotrophic eubacteria and moulds and to monitor dehydrogenases activity in sewage sludge after the application of ECO TABSTM POND TABLETS and ECO TABSTM ECO GRANULAR SHOCK biopreparations. The research objects were two fractions of sewage sludge collected from an open fermentation chamber located in a biomechanical sewage treatment plant in Września, Poland. From 27 April to 25 June 2014 15 pieces of ECO TABSTM POND TABLETS and 15 pieces of ECO TABSTM ECO GRANULAR SHOCK (ECO TABS™ Europe) were applied daily to the fermentation chamber. As early as the beginning of the experiment we observed that the mixture had split into two fractions: a heavier fraction, which dropped to the bottom of the container and a lighter fraction, which floated in the upper part of the container. In view of this fact, samples for microbiological and biochemical analyses were collected from both fractions simultaneously, every 12-14 days at six consecutive terms and after 25 days at the last term of the research (term I - 27 April 2014, II - 5 May, III - 22 May, IV - 4 June, V - 16 June, VI - 30 June, VII - 25 July 2014). The microbiological analyses consisted in applying Koch's plate technique to determine the total number of heterotrophic bacteria and moulds. The sewage sludge was also analysed biochemically, where spectrophotometry was applied to determine the level of dehydrogenases activity. The research findings revealed that the application of ECO TABS TM POND TABLETS and ECO TABS TM ECO GRANULAR SHOCK biopreparations caused a statistically significant increase in the total number of heterotrophic bacteria and moulds. The biopreparations also increased dehydrogenases activity in the sludge collected both from the upper and lower parts of the fermentation chamber. The greatest proliferation of microorganisms and their highest activity was observed at the last three terms of analyses. Apart from that, the lower fraction of the sewage sludge proved to have greater populations of the microorganisms under study and the microorganisms were more active.

Słowa kluczowe

PL

biopreparat; mikroorganizmy; osad ściekowy; stabilizacja

EN

biopreparation; microorganisms; sewage sludge; stabilization

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Proceedings of ECOpole
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 10, No. 1
• Strony: 367--378
• Opis fizyczny: Bibliogr. 35 poz., tab.

Twórcy

autor

Wolna-Maruwka A.

• Katedra Mikrobiologii Ogólnej i Środowiskowej, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, ul. Szydłowska 50, 60-656 Poznań

autor

Jakubus M.

• Katedra Gleboznawstwa i Ochrony Gruntów, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, ul. Szydłowska 50, 60-656 Poznań

autor

Jordanowska J.

• Przedsiębiorstwo Wodociągów i Kanalizacji we Wrześni Sp. z o.o., ul. Miłosławska 8, 62-300 Września

Bibliografia

• [1] Budzińska K, Jurek A, Szejniuk B, Wroński G. Skuteczność usuwania zanieczyszczeń bakteriologicznych w procesach oczyszczania ścieków z zastosowaniem stawów biologicznych. Rocz Ochr Środ. 2011;13(2):1519-1530. http://ros.edu.pl/images/roczniki/archive/pp_2011_096.pdf.
• [2] Estrada IB, Aller A, Aller F, Gomez X, Moran A. The survival of Eschericha coli, faecal coliforms and Enterobacteriaceae in general in soil treated with sludge from wastewater treatment plants. Bioresour Technology. 2004;93(2):181-189. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15051081.
• [3] Piotrowska M, Wolna-Maruwka A. Stan sanitarny osadów ściekowych pochodzących z wybranych oczyszczalni ścieków województwa wielkopolskiego. Nauka Przyroda Technologie. 2010;4(6):#92. http://www.npt.up-poznan.net/pub/art_4_92.pdf.
• [4] Sun YH, Luo YM, Wu LH, Li ZG, Song J, Christie P. Survival of faecal coliforms and risks in soils treated with municipal sewage sludges. Environ Geochem Health. 2006;628:97-101. DOI: 10.1007/s10653-005-90.
• [5] Lin H, Ong SL, Ng WJ, Khan E. Monitoring of bacterial morphology for controlling filamentous overgrowthin an ultracompact biofilm reactor. Water Environ Res. 2004;76(5):413-424. http://www.ingentaconnect.com/content/wef/wer/2004/00000076/00000005/art00005.
• [6] Ceprowski M, Krajewski JA. Czynniki szkodliwe dla zdrowia występujące w oczyszczalniach ścieków komunalnych. Medycyna Pracy. 2003;54(1):73-80. http://test.imp.lodz.pl/upload/kasia/czy_szkod_kom.pdf.
• [7] Wolna-Maruwka A, Piotrowska M, Niżewski P. Zmiany liczebności grzybów pleśniowych oraz aktywności proteolitycznej osadu ściekowego kompostowanego w warunkach kontrolowanych. Nauka Przyroda Technologie. 2010;4(1):#6. http://www.npt.up-poznan.net/pub/art_4_6.pdf.
• [8] Ulfig K. Studies of keratinolytic and keratinophilic fungi in sewage sludge by means of a multi-temperature hair baiting method. Polish J Environ Stud. 2003;12(4):461-466. http://www.pjoes.com/pdf/12.4/461-466.pdf.
• [9] Tawfik MM, Rawa BH. Degradation of keratin substrates by fungi isolated from sewage sludge. Mycopathologia. 2002;154(4):85189. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12206319.
• [10] Błaszczyk K, Krzyśko-Łupicka T. Różnorodność mikrobiologiczna osadów ściekowych. Proc ECOpole. 2013;7(2):451-466. DOI: 10.2429/proc.2013.7(2)059.
• [11] Borkowski S. Tlenowa stabilizacja termofilna osadów ściekowych. Ochr Środ. 2000;4(79):21-25. http://www.os.not.pl/docs/czasopismo/2000/Borowski_4-2000.pdf.
• [12] Worwąg M, Bień J, Zawieja I. Zespoły mikroorganizmów w procesach beztlenowej stabilizacji osadów. Proc ECOpole. 2010;4(2):515-522. http://tchie.uni.opole.pl/ecoproc10b/WorwagBien_PECO10_2.pdf.
• [13] Brzezińska M, Włodarczyk T. Enzymy wewnątrzkomórkowych przemian redoks (oksydoreduktazy). Acta Agrophys. Rozprawy i monografie. 2005;3:11-26. http://www.old.acta-agrophysica.org/artykuly/ acta_agrophysica/ActaAgr_120_2005_0_3_11.pdf.
• [14] Kieliszewska-Rokicka B. Enzymy glebowe i ich znaczenie w badaniach aktywności mikrobiologicznej gleby. W: Dahm H, Pokojska-Burdziej A, redaktorzy. Drobnoustroje środowiska glebowego, aspekty fizjologiczne, biochemiczne, genetyczne. Toruń: Wyd Adam Marszałek; 2001:37-47.
• [15] Dąbek-Szreniawska M, Zimon A, Wyczółkowski AI. Aktywność enzymów w procesie amonifikacji w glebie z dodatkiem azotowych substancji organicznych. Acta Agroph. Rozprawy i monografie. 2006;8(1):23-33. http://www.old.acta-agrophysica.org/artykuly/acta_agrophysica/ActaAgr_139_2006_1_8_23.pdf.
• [16] Mocek-Płóciniak A. Wykorzystanie aktywności enzymatycznej do oceny wpływu antropogenicznych zmian wywołanych przez metale ciężkie w środowisku glebowym. Nauka Przyroda Technologie. 2010;4(6):#86. http://www.npt.up-poznan.net/pub/art_4_86.pdf.
• [17] Wiechetek A, Turek-Szytow J, Choiński D, Georgi M, Miksch K. Wpływ substratu na zmiany aktywności lipolitycznej i parametry osadu czynnego. Biotechnologia. 2008;3(82):159-173. http://www.pfb.info.pl/files/kwartalnik/3_2008/12.%20wiechetek.pdf.
• [18] Jakubus M, Wolna-Maruwka A, Jordanowska J. Rola preparatu ECO TABS™ w stabilizacji osadów ściekowych Cz. I: Ocena składu chemicznego osadów. Proc ECOpole. 2015;9(2):615-625. DOI: 10.2429/proc.2015.9(2)072.
• [19] PN-EN ISO 5667-13:2004 Jakość wody-Pobieranie próbek-Część 13: Wytyczne dotyczące pobierania próbek osadów z oczyszczalni ścieków i stacji uzdatniania wody. http://sklep.pkn.pl/pn-en-iso-5667-13-2011e.html.
• [20] Thalmann A. Zur Methodik der Bestimmung der Dehydrogenase Aktivität in Boden Mittels Triphenyltetrazoliumchlorid (TTC). Landwirtsch. Forsch. 1968;21:249-258.
• [21] Merck-Polska. 101621 Standard count agar for microbiology. 2004;1.
• [22] Martin JP. Use of acid, rose bengal and streptomycin in the plate method for estimating soil fungi. Soil Sci. 1950;69:215-232. DOI: 10.1097/00010694-195003000-00006.
• [23] Bielińska EJ, Futa B, Mocek A. Wpływ zabiegów agrotechnicznych na funkcjonowanie krajobrazu rolniczego. Inż Roln. 2008;12:10(108):7-15. http://yadda.icm.edu.pl/yadda/element/bwmeta1.element.baztech-article-BAR0-0042-0079.
• [24] Koper J, Piotrowska A. Aktywność enzymatyczna gleby płowej w zależności od uprawy roślin w zmianowaniu i monokulturze. Roczniki Glebozn. 1996;33:89-100. http://ssa.ptg.sggw.pl/files/artykuly/1996_47/1996_tom_47_nr_3-4/tom_47_nr_3-4_89-100.pdf.
• [25] Bielińska EJ, Kołodziej B, Sugier D. Relationship between organic carbon content and the activity of selected enzymes in urban soils. J Geochem Exploration. 2013;129:52-56. https://www.infona.pl/resource/bwmeta1.element.elsevier-bef77512-7224-364a-b2b3-2d82992bf2fd.
• [26] Nannipieri P, Ascher J, Ceccherini T, Landi L, Piertlamellara G, Renella G. Microbial diversity and soil functions. European J Soil Sci. 2003;54:655-670. http://www.suelos.org.ar/publicaciones/vol_25n1/25_1_nannipieri_89_97.pdf.
• [27] Shah MP. Exploited application of pyrosequencing in microbial diversity of activated sludge system of common effluent treatment plants. American J Microbiol Res. 2014;2(5):157-165. http://pubs.sciepub.com/ajmr/2/5/6/index.html.
• [28] Lenart A, Kowalska A. Wykorzystanie osadu czynnego w oczyszczaniu ścieków. Kosmos. Problemy Nauk Biol. 2012;61(4):677-689. http://kosmos.icm.edu.pl/PDF/2012/677.pdf.
• [29] Kuziemska B. Aktywność dehydrogenaz w glebie zanieczyszczonej niklem. Ochrona Środ Zasob Natur. 2012;5:104-105. http://www.ios.edu.pl/pol/pliki/nr52/nr_52_105.pdf.
• [30] Hassen A, Belguith K, Jedidi N, Cherif A, Cherif M, Boudabous A. Microbial characterization during composting of municipal solid waste. Bioresour Technology. 2001;80(3):217-225. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11601546.
• [31] Janda K, Falkowski J. Termofilny grzyb Thermomyces lanuginosus: występowanie i właściwości. Postępy Mikrobiologii. 2003;42(1):55-66. http://www.pm.microbiology.pl/web/archiwum/vol4212003055.pdf.
• [32] Swędrzyńska D, Zielewicz W, Swędrzyński A, Starzyk J, Wolna-Maruwka A. Wpływ biokondycjonera glebowego Soleflor na stan środowiska mikrobiologicznego gleby oraz żywotność i plonowanie kupkówki pospolitej (Dactylis glomerata L.). Rocz Ochr Środ. 2015;17(2):1320-1338. http://ros.edu.pl/images/roczniki/2015/079_ROS_V17_R2015.pdf.
• [33] Worwąg M, Brzeska K, Zawieja I, Bień J. Stabilizacja beztlenowa osadów ściekowych pochodzących z przemysłu celulozowo-papierniczego. Proc ECOpole. 2008;2(2):493-498.
• [34] Lombard GL, Dowell VR. Anaerobic growth of molds isolated from fermentation starters used for foods in Asian countries. Mycologia. 1985;77(3):390-400. http://naldc.nal.usda.gov/download/24049/PDF.
• [35] Jezierska-Tys S, Frąc M. Badanie nad wpływem osadu z oczyszczalni ścieków mleczarskich na aktywność mikrobiologiczną i biochemiczną gleby. Acta Agrophys. Rozprawy i monografie. 2008;3:14-25. http://www.old.acta-agrophysica.org/artykuly/acta_agrophysica/ActaAgr_160_2008_0_3_0.pdf.