Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Mikrozanieczyszczenia w środowisku – występowanie, interakcje, usuwanie

Miksch K., Felis E., Kalka J., Sochacki A., Drzymała J.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2016

|

Tom 18, cz. 3

1--84

PL

W artykule przedstawiono szeroki zakres zagadnień dotyczących mikrozanieczyszczeń w środowisku naturalnym i antropogenicznym. Do omówionych zagadnień należą: źródła i występowanie mikrozanieczyszczeń w środowisku (w wodzie, glebie i powietrzu), ich los w środowisku, ekotoksyczność, sposoby ograniczania powstawania mikrozanieczyszczeń, szlaki przemian i produkty transformacji w środowisku, problematyka oczyszczania ścieków zawierających mikrozanieczyszczenia, prace badawcze dotyczące omawianej problematyki i przegląd wybranych rozwiązań w skali technicznej. Usuwanie mikrozanieczyszczeń stanowi aktualnie wiodący problem inżynierii środowiska. Wiedza o występowaniu tych zanieczyszczeń w środowisku jest już dość bogata, rozpoznano też częściowo jakie są ich losy w obiektach gospodarki wodnej i odpadami, także znaczny postęp nastąpił w zakresie znajomości efektywności technologii możliwych do zastosowania dla ich eliminacji ze środowiska. Rozwój technologii oczyszczania ścieków, a w mniejszym stopniu gospodarki odpadami, doprowadził już do usunięcia lub zmniejszenia zagrożenia spowodowanego znacznymi ilościami zanieczyszczeń, jednak aktualnie najbardziej palącym zagadnieniem jest występowanie mikrozanieczyszczeń, których działanie na środowisko przyrodnicze i człowieka nie można jeszcze oszacować. Ze względu na fakt, że występujące w środowisku mikrozanieczyszczenia antropogeniczne są bardzo zróżnicowane pod względem struktury chemicznej, a co się z tym wiąże – charakteryzują się innymi właściwościami fizyko-chemicznymi i w inny sposób działają na organizmy żywe obecne w środowisku, nie można wyróżnić jednego szlaku transformacji tych zanieczyszczeń. Mikrozanieczyszczenia antropogeniczne najczęściej nie są całkowicie rozkładane biologicznie, a ich transformacja związana jest ze zjawiskiem kometabolizmu oraz współdziałaniu określonych konsorcjów mikroorganizmów. Poszukiwaniu nowych, bardziej skutecznych, metod usuwania mikrozanieczyszczeń z środowiska powinna zawsze towarzyszyć ewaluacja toksyczności powstałych produktów. Produkty transformacji niektórych zanieczyszczeń były bardziej toksyczne w stosunku do organizmów wskaźnikowych niż substancje macierzyste. Głównym źródłem mikrozanieczyszczeń przedostających się do środowiska wodnego w krajach rozwiniętych (w przypadku terenów skanalizowanych) są komunalne oczyszczalnie ścieków. Z tego względu w artykule szczegółowo omówiono problematykę usuwania mikrozanieczyszczeń ze ścieków komunalnych w układach oczyszczania i doczyszczania ścieków. W artykule przedstawiono wyniki dotyczące usuwania wybranych mikrozanieczyszczeń (benzotriazol, mekoprop, diklofenak, sulfametoksazol i karbamazpina) w 11 rodzajach układów oczyszczania ścieków opartych zarówno na procesach biologicznych (oczyszczalnie hydrofitowe, stawy stabilizacyjne i układy z osadem czynnym), jak i fizyko-chemicznych (koagulacja, sorpcja na węglu aktywnym, zaawansowane procesy utleniania, fotoliza i ozonoliza) oraz różniących się zapotrzebowaniem powierzchni (co wynika z jednostkowej szybkości procesu) i konsumpcją energii (te dwa czynniki uznano za podstawę podziału na procesy intensywne i ekstensywne). Przedstawione w artykule zagadnienia stanowią podstawę do kreowania projektów badawczych, pozwalających przybliżyć moment w którym oczyszczalnie ścieków posiadać będą (czwarty) stopień, który zapewni likwidację zagrożeń wynikających z obecności w oczyszczonych ściekach substancji priorytetowych nawet w bardzo niskim stężeniu (co powodować może odległe w czasie skutki).

EN

The article presents a broad range of issues concerning micropollutants in the natural and anthropogenic environment. The issues discussed are: the source and occurrence of micropollutants in the environment (water, soil and air), their environmental fate, ecotoxicity, measures to reduce the produced amount of micropollutants, transformation pathways and transformation products in the environment, treatment of wastewater containg micropollutants, research projects dedicated to the discussed issues and a review of selected solutions on an industrial scale. Removal of micropollutants is currently a pressing problem of environmental engineering. Knowledge of the presence of these pollutants in the environment is already quite advanced, with partial understandingof their fate in waste and wastewater treatment processes. Also, significant progress has been made in the understanding of the applicability of various treatment methods and their effectiveness in the removal of micropollutants from waste streams. Development of wastewater treatment technology, and to a lesser extent, waste management, has already led to elimination or reduction of the risk posed by the significant amounts of pollution, but currently the most pressing issue is the presence of micropollutants whose effect on natural environment and humanrequires further studies. There is no single transformation pathway of micropollutants, due to the fact that they are diverse in terms of chemical structure, subsequently have various physico-chemical properties, and affect the organisms present in the environment in various manner. Anthropogenic micropollutants usually are not completely degraded biologically, and their transformation is associated with the phenomenon of co-metabolism and cooperation of certain consortia of microorganisms. The search for new, more effective, methods for removing micropollutants from the environment should always be accompanied by evaluation of the toxicity of the resulting products. Transformation products of certain micropollutants were more toxic to indicator organisms than the parent compounds. The main source of micropollutants entering the water environment in developed countries (in the case of sewered areas) are municipal wastewater treatment plants. For this reason, the article discussed in detail the issue of the removal of micropollutants from municipal wastewaterin the secondary and tertiary (post-treatment)treatment steps. The article presents the results for the abatement of selected micropollutants (benzotriazole, mecoprop, diclofenac, sulfamethoxazole and karbamazpina) in 11 types of wastewater treatment based on both biological processes (constructed wetlands, stabilization ponds and activated sludge systems) and physicochemical methods (coagulation, sorption on activated carbon, advanced oxidation, photolysis and ozonolysis), and the area requirements (due to the process rate) and the energy consumption (the two factors are the basis for the distinction between the intensive and extensive technologies). The issues presented in the article the basis for new research projects, allowing accelerating the moment in which the waste water treatment plants, will have a quaternary treatment step, which will significantly reduce of the risks of the presence of priority substances in the treated wastewatereven at very low concentrations (which may cause long-time effects).

2

Wpływ polimerów zewnątrzkomórkowych na granulację osadu czynnego w warunkach tlenowych

Kończak B., Miksch K.

Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska

|

2016

|

Vol. 25, No. 4

425--432

PL

Badano wpływ polimerów zewnątrzkomórkowych na proces biogranulacji. Po 7 dnia trwania eksperymentu obserwowano pojawianie się tlenowych biogranul osadu czynnego, Zaobserwowano, że wraz ze wzrostem produkcji substancji EPS następował wzrost średnic granul. Dominującym składnikiem substancji EPS w granulach były białka. W porównaniu do luźno związanych substancji EPS (LB-EPS), mocno związane EPS (TB-EPS) miały znaczący udział w formowaniu się granul. Wykazano, że polisacharydy stanowią ważny składnik strukturalny granul.

EN

In this study the influence of extracellular polymeric substances on biogranulation process was investigated. Aerobic biogranules were emerged from floc sludge on day 7 of operation. The average diameter of biogranules increase due to EPS production. It has been found that the predominat component of EPS are proteins. Compared to loosely bound EPS (LB-EPS), tighly bound EPS (TB-EPS) showed more significant role in granules formation. It has been shown that polysaccharides are an important structural component of granules.

3

The effect of temperature on the efficiency of industrial wastewater nitrification and its (geno)toxicity

Gnida A., Wiszniowski J., Felis E., Sikora J., Surmacz-Górska J., Miksch K.

Archives of Environmental Protection

|

2016

|

Vol. 42, no. 1

27--34

EN

The paper deals with the problem of the determination of the effects of temperature on the efficiency of the nitrification process of industrial wastewater, as well as its toxicity to the test organisms. The study on nitrifi cation efficiency was performed using wastewater from one of Polish chemical factories. The chemical factory produces nitrogen fertilizers and various chemicals. The investigated wastewater was taken from the infl uent to the industrial mechanical-biological wastewater treatment plant (WWTP). The WWTP guaranteed high removal efficiency of organic compounds defi ned as chemical oxygen demand (COD) but periodical failure of nitrification performance was noted in last years of the WWTP operation. The research aim was to establish the cause of recurring failures of nitrifi cation process in the above mentioned WWTP. The tested wastewater was not acutely toxic to activated sludge microorganisms. However, the wastewater was genotoxic to activated sludge microorganisms and the genotoxicity was greater in winter than in spring time. Analysis of almost 3 years’ period of the WWTP operation data and laboratory batch tests showed that activated sludge from the WWTP under study is very sensitive to temperature changes and the nitrifi cation efficiency collapses rapidly under 16°C. Additionally, it was calculated that in order to provide the stable nitrification, in winter period the sludge age (SRT) in the WWTP should be higher than 35 days.

PL

Badanie efektywności nitryfikacji przeprowadzono przy użyciu ścieków pochodzących z jednego z polskich przedsiębiorstw chemicznych, specjalizujących się w wytwarzaniu nawozów azotowych i różnych chemikaliów, jak przykładowo alkoholi OXO, klejów mocznikowych, estrów ftalowych (plastyfikatory) i bezwodnika maleinowego. Badane ścieki stanowiły dopływ do mechaniczno-biologicznej oczyszczalni ścieków, która zapewniała wysoką efektywność usunięcia związków organicznych defi nio wanych jako chemiczne zapotrzebowanie na tlen (ChZT), jednak nie gwarantowała ona zapewnienia odpowiedniego usunięcia związków azotowych, ze względu na okresowe zakłócenia procesu nitryfi kacji. Celem badań było ustalenie przyczyn powtarzających się okresowo zakłóceń procesu nitryfikacji. W niniejszej pracy toksyczność ścieków przemysłowych badano za pomocą pomiaru zmian aktywności oddechowej osadu czynnego (OUR) oraz określono genotoksyczność ścieków stosując test mikrojądrowy (test MCN) przy zastosowaniu komórek korzenia Vicia faba. Badanie OUR wykazało, że powyższe ścieki nie wykazują toksyczności ostrej względem mikroorganizmów osadu czynnego, jednakże przeprowadzony test MCN wykazał, że ścieki wykazują działanie genotoksyczne i ich genotoksyczność jest większa w okresie zimowym w porównaniu z ich genotoksycznością w okresie wiosennym. Analiza parametrów związanych z eksploatacją oczyszczalni ścieków z okresu 3 lat oraz wyniki własnych badań laboratoryjnych (okresowych) wykazały, ze osad czynny z omawianej oczyszczalni ścieków jest bardzo wrażliwy na zmiany temperatury i wydajność nitryfikacji wyraźnie spada poniżej 16ºC. Na podstawie przeprowadzonych badań obliczono, że aby zapewnić stabilną nitryfikację w okresie zimowym wiek osadu czynnego powinien być wyższy niż 35 dni.

4

Nowoczesne techniki i technologie inżynierii środowiska

Miksch K., Cema G., Felis E., Sochacki A.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2015

|

Tom 17, cz. 1

833--857

EN

The novel technologies used in environmental engineering were discussed in this paper – the formation of aerobic granules, the Anammox process, the advanced oxidation processes, the use of fungi for dyes decolorization, constructed wetlands, the soil phytoremediation supported by rhizosphere microorganisms and the use of molecular biology technique in environmental engineering. The structure of granular sludge is influenced by EPS production. The average diameter and density of biogranules increase due to EPS production. Although polysaccharides are essential, proteins were found to be the predominant component of aerobic granular sludge. Compared to loosely bound EPS (LB-EPS), tightly bound EPS (TB-EPS) showed more significant correlations with granules formation. This investigation will contribute towards a better understanding of the behavior and composition of EPS in sequencing batch reactors. The traditional nitrification and denitrification processes proceed well with typical municipal wastewater. Nevertheless, there are also nitrogen-rich wastewater streams like landfill leachate or reject waters from dewatering of digested sludge, for which traditional nitrification/denitrification can be generally ineffective due to free ammonia inhibition of nitrification and unfavorable biodegradable carbon content for denitrification. Because of high requirements for oxygen and the necessity for addition of external carbon source, treating such nitrogen-rich streams with nitrification/denitrification would become expensive and unsustainable. The least resources consuming pathway for the conversion of ammonium to nitrogen gas is a combination of partial nitrification and the Anammox process. The main advantages of this process compared to the conventional nitrification/denitrification are: low sludge production, decrease of the aeration costs by almost 60% (only half of the ammonia is oxidized to nitrite in the nitritation process without further oxidation to nitrate), and no need for external organic carbon source addition (Anammox process). Furthermore, anammox bacteria oxidize ammonium under anoxic conditions with nitrite as the electron acceptor, and converse energy for CO2 fixation. Additionally, the biomass yield of the Anammox process is very low (0.08 kg VSS kg NH4-N-1 in comparison to 1 kg VSS kg NH4-N-1 in conventional nitrification/denitrification process) consequently, little sludge is produced. The low sludge production is another factor that contributes to the substantially lower operation costs compared to conventional denitrification systems. Advanced oxidation processes (AOPs) are oxidative methods which are based on the generation of the hydroxyl radicals, which are very reactive and less selective than other oxidants. In the wastewater treatment technology, AOPs can be used in a combination with conventional biological techniques (so called hybrid processes), as pre- and post- treatment processes. The advanced oxidation processes have been used in order to increase the biodegradability and also detoxification of the wastewater. The ability of fungi to degrade lignin-cellulose debris is well known. In addition to these natural molecules they may also degrade synthetic compounds, including synthetic dyes. High effectiveness of Evans blue and brilliant green mixture removal by all tested strains was demonstrated. The process was the most effective and fast in shaken conditions. Finally strain MB removed 90% of tested mixture in shaken samples after 96h. It was the best result reached among all the strains used in the experiment. High removal efficiency was accompanied by a decrease of toxicity (from V class to III class in test with D. magna and from IV class even to non-toxic in test with L. minor). The highest decrease of phytotoxicity was noticed in samples with shaken biomass in which the effect of dyes mixture elimination was the best. The research indicates very high potential of tested strains for decolorization and detoxification of dyes mixture. Constructed wetlands are man-made system mimicking the process occurring in natural wetlands. These systems are considered to be an alternative to more technically advanced waste water treatment technologies. The development of constructed wetlands is envisaged to pursue the following directions grouped according to: the type of the waste water to be treated, target contaminants, treatment intensification methods, ancillary benefits and the locality. Mycorrhiza fungi can be used for phytoremediation proccess. They support plant growth by lowering the stress caused by the lack of phosphorus and water. They produce enzymes participating in several stages of xenobiotics decomposition, which is helpful in their further biodegradation performed by the other rhisospherical organisms. The natural colonisation of PAHs contaminated soil is a long-term process. It could be shortend by adding fungal propagules as an inoculum to the soil. Fungi used for the injections should be isolated from PAHs contaminated soil. That guarantees their survival and development in the contaminated environment. The level of PAHs elimination from soil depends on a type of bioremediation modification used. It was shown that the best results are obtained with monocotylous plants combined with bacterial and fungal biopreparations obtained from contaminated soil. The symbiosis of mycorrhiza fungi with monocotylous plants caused ca. 40% increase of 3, 4, 5 and 30% of 6-ring hydrocarbons removal from soil in comparison with the conventional methods. Important aspect of environmental protection and engineering is the possibility for qualitative and quantitative monitoring of complex microbial communities, responsible for biotechnological processes, such as: soil bioremediation, wastewater treatment or composting. Due to the fact that most of the environmental bacteria cannot be grown in the laboratory conditions molecular techniques are widely used in environmental engineering. Among these methods the Polymerase Chain Reaction (PCR)-based and hybridization-based (such as Fluorescent in situ Hybridization; FISH) techniques are known to be the most useful.

5

Wykorzystanie sztucznego światła słonecznego do usuwania wybranych farmaceutyków ze środowiska wodnego

Miksch K.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2015

|

Nr 3

109--110

PL

Celem pracy było określenie podatności dwóch farmaceutyków, tj. diklofenaku (DCF) i sulfametoksazolu (SMX) na rozkład pod wpływem sztucznego światła słonecznego. Badania prowadzono przy różnym natężeniu promieniowania. Uzyskane wyniki wskazują, że badane substancje są podatne na fotolityczny rozkład, jednakże substancją efektywniej rozkładaną w tym procesie był DCF. Na podstawie uzyskanych wyników wyznaczono parametry kinetyczne reakcji fotolitycznego rozkładu tych substancji. Obliczone pseudo pierwszorzędowe stałe szybkości tych reakcji zmieniały się z zakresie od 0,09 h-1 (SMX, irradiancja 250 W/m2) do 2,95 h-1 (DCF, irradiancja 1000 W/m2).

EN

The aim of this study was to determine the susceptibility of two pharmaceuticals, i.e. diclofenac (DCF) and sulfamethoxazole (SMX) for decay by means of artificial sunlight. The study was conducted for different irradiation intensity. The obtained results show that the investigated substances are prone to the photolytic degradation, however, DCF was more efficiently degraded in these processes. According to the obtained results, the kinetic parameters of photolytic reactions were determined. The calculated values of pseudo first order kinetic constants of these reactions varied in the range from 0.09 h-1 (SMX, irradiance = 250 W/m2) to 2.95 h-1 (DCF irradiance = 1000 W/m2).

6

Rozkład wybranych mikrozanieczyszczeń organicznych za pomocą sztucznych mokradeł

Felis E., Sochacki A., Nowrotek M., Miksch K.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2015

|

Nr 4

154--156

PL

Celem pracy było określenie efektywności usunięcia ze ścieków wybranych mikrozanieczyszczeń antropogenicznych za pomocą sztucznych mokradeł. Układ laboratoryjny składał się z systemów obsadzonych Phalaris arundinacea oraz reaktorów nieobsadzonych roślinnością. W badaniach wykorzystano 2 farmaceutyki, tj. diklofenak i sulfametoksazol oraz 2 inhibitory korozji, a mianowicie: benzotriazol i benzotiazol. Wyniki badań pokazały, że substancją najbardziej podatną na rozkład był benzotiazol, a rośliny nie miały istotnego wpływu na efektywność procesów usuwania tych związków ze ścieków.

EN

The aim of this study was to determine the removal efficiency of selected anthropogenic micropollutants from wastewater by means of constructed wetlands. The lab-scale system consisted of several unplanted columns and columns planted with Phalaris arundinacea. In the study 2 pharmaceuticals were used, i. e. diclofenac and sulfamethoxazole and 2 corrosion inhibitors, namely benzotriazole and benzothiazole. The results showed that benzothiazole was the most susceptible to degradation and the plants did not have a significant impact on the effectiveness of abovementioned processes.

7

Wpływ nadtlenku wapnia na zootoksyczność gleby skażonej fluorantenem

Małachowska-Jutsz A., Turek-Szytow J., Miksch K.

Przemysł Chemiczny

|

2014

|

T. 93, nr 12

2197-2200

PL

Określono wpływ dodatku nadtlenku wapnia na proces bioremediacji gleby skażonej fluorantenem. W badaniach wykazano, że wprowadzenie Ca02 w ilości 12 mg/100 g suchej masy gleby jest już wystarczające, aby zapoczątkować i przyspieszyć proces rozkładu fluorantenu. Ocenę toksyczności gleby podczas procesu bioremediacji prowadzono z użyciem dżdżownic Eisenia fetida. Testy toksyczności ostrej nie wykazały negatywnego wpływu zastosowanych dodatków do gleby podczas bioremediacji.

EN

Soil samples were polluted with fluoranthene and treated with Ca02 to study the decompn. of the hydrocarbon pollutant. The soil toxicity was studied during bioremediation process with use of earthworms Eisenia fetida. Neither acute toxicity test nor avoidance test showed any effect of the treated soil on the earthworms. The addn. of Ca02 (12 mg/100 g dry mass of soil) was sufficient to initiate and accelerate the decompn. of fluoranthene.

8

Ocena wpływu zmodyfikowanego nadtlenku wapnia na właściwości gleb trwale zanieczyszczonych związkami ropopochodnymi

Turek-Szytow J., Ziembińska A., Miksch K., Tekla P., Walawska B., Gluzińska J.

Przemysł Chemiczny

|

2012

|

T. 91, nr 6

1209-1213

PL

Nadtlenek wapnia został użyty do wspomagania biodegradacji wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w glebie trwale zanieczyszczonej związkami ropopochodnymi. Badania wykazały korzystny wpływ zabiegu na właściwości fizyczno-chemiczne zdegradowanej gleby oraz wzrost bioróżnorodności mikroflory autochtonicznej w niej występującej.

EN

CaO₂ was optionally modified by addn. of urea and phosphates and then used for enhancement of biodegrdn. of polycyclic arom. hydrocarbons (PAH) in soil permanently polluted with petroleum. The CaO₂ treatment of microfloracontg. soil resulted in an increase in PAH removal by biodegrdn. up to 58% for anthracene, 66% for fluoranthene, 80% for pyrene ang 96% for chryzene.

9

Distribution of extracellular polymeric substances and their role in aerobic granule formation

Miksch K., Kończak B.

Chemical and Process Engineering

|

2012

|

Vol. 33, nr 4

679--688

EN

This study investigated the quantity and distribution of extracellular polymeric substances (EPS) in aerobic granules. Results showed that EPS play an important role in the formation and stabilisation of granules. The content of EPS significantly increases during the first weeks of biogranulation. An analysis of EPS in the granules revealed that the protein level was 5 times higher than in polysaccharides. The increase of protein content correlated with the growth of cell hydrophobicity (r2 = 0.95). EPS and hydrophobicity are important factors in cell adhesion and formation of granules. The aim of this work was also to determine the distribution of EPS in the granule structure. In situ EPS staining showed that EPS are located mostly in the center of granules and in the subsurface layer. The major components of the EPE matrix are proteins, nucleic acids and [beta]-polysaccharides. These observations confirm the chemical extraction data and indicate that granule formation and stability are dependent on protein content.

10

Wpływ kationów Ca²⁺, Mg²⁺ i Fe ³⁺ na formowanie tlenowej granulowanej biomasy

Kończak B., Miksch K.

Przemysł Chemiczny

|

2011

|

T. 90, nr 11

2002-2005

11

Proces formowania granulowanego osadu w warunkach tlenowych: przegląd literaturowy

Kończak B., Miksch K.

Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska

|

2011

|

Vol. 20, No. 1

43--51

PL

Granulowany osad czynny pracujący w warunkach tlenowych jest nową, obiecującą technologią dla kompaktowych oczyszczalni ścieków. System ten, w odróżnieniu od konwencjonalnego układu z osadem czynnym, posiada wiele zalet, takich jak wysoki stopień retencji biomasy, wysoka efektywność oczyszczania ścieków, mniejsza produkcja osadów nadmiernych, doskonałe właściwości sedymentacyjne oraz odporność na substancje toksyczne. Tlenowe granule z sukcesem udało się pozyskać w reaktorach sekwencyjnych typu SBR (Sequencing Batch Reactor). Na formowanie tlenowych granul ma wpływ: kompozycja pożywki, warunki „uczta-głód”, siły hydrodynamiczne, krótki czas sedymentacji, wysoka zawartość polimerów zewnątrzkomórkowych, a także inkluzje kationów dwuwartościowych. W tym przeglądzie przedstawiono dotychczasową wiedzę dotyczącą procesu formowania tlenowych granul.

EN

The aerobic granular activated sludge process is a promising technology for compact wastewater treatment plants. This system is superior to conventional activated sludge processes, in terms of high biomass retention, high conversion capacity, less biomass production, excellent settleabilty and resistance to inhibitory and toxic compounds. Aerobic granules were successfully cultivated in a sequencing batch reactor (SBR). These systems fulfil most of the requirements for their formation as: substrate composition, feast-famine regime, hydrodynamic shear force, short settling time, high extracellular polymeric substances (EPS) content, inclusion of divalent cations. In this review the current knowledge of aerobic granules formation is present.

12

Ocena zdolności wybranych biomimetyków hormonalnych do sorpcji na kłaczkach osadu czynnego

Felis E., Borok S., Miksch K.

Ochrona Środowiska

|

2011

|

Vol. 33, nr 2

49-52

PL

W pracy określono zdolność trzech wybranych substancji zaliczanych do grupy biomimetyków hormonalnych - bisfenolu A (BPA), 4-n-nonylofenolu (4NP) oraz polichlorowanego bifenylu nr 7 (PCB7) - do sorpcji w procesie osadu czynnego. Skuteczność sorpcji tych substancji na kłaczkach osadu czynnego określono poprzez wyznaczenie wartości współczynnika podziału osad czynny/woda (KD). Badania przeprowadzono wykorzystując osad czynny z oczyszczalni ścieków miejskich Zabrze-Śródmieście oraz oczyszczalni ścieków przemysłowych w Zakładach Azotowych Kędzierzyn SA. Wyznaczone doświadczalnie wartości współczynnika KD w testach z osadem czynnym z oczyszczalni ścieków komunalnych wynosiły odpowiednio 475 š161 dm3/kg (BPA), 15975 š56 dm3/kg (4NP) oraz 35452 š5713 dm3/kg (PCB7). Podczas testów z osadem czynnym z oczyszczalni ścieków przemysłowych wartość współczynnika KD w przypadku 4NP oszacowano na ponad 26162 dm3/kg, natomiast wartości współczynnika KD w odniesieniu do pozostałych substancji wynosiły 897 š301 dm3/kg (BPA) oraz 15499 š526 dm3/kg (PCB7). Wyznaczone wartości współczynnika podziału osad czynny/woda wskazują, że badane substancje ulegały w znacznym stopniu sorpcji na kłaczkach osadu czynnego podczas procesu biologicznego oczyszczania ścieków.

EN

Three substances of choice classified as endocrine disruptors, namely bisphenol A (BPA), 4-n-nonyl-phenol (4NP) and polychlorinated biphenyl No. 7 (PCB7), were analyzed for sorbability in the course of the activated sludge process. The extent of their sorption onto activated sludge flocs was expressed in terms of the solid-water distribution coefficient (KD). The experiments were performed using samples of activated sludge derived from the Zabrze Srodmiescie Municipal Sewage Treatment Plant and from the Industrial Wastewater Treatment Plant at Zaklady Azotowe Kedzierzyn SA. The experimental values of the KD coefficient obtained with the sewage sludge amounted to 475 š161 dm3/kg (BPA), 15975 š56 dm3/kg (4NP) and 35452 š5713 dm3/kg (PCB7), those attained with the industrial sludge being 897 š301 dm3/kg (BPA), 26162 dm3/kg (4NP), and 15499 š526 dm3/kg (PCB7). The values of the solid-water distribution coefficient determined in the course of this study have revealed a high extent of sorption onto activated sludge flocs for all of the substances tested during biological treatment of both municipal sewage and industrial wastewater.

13

Molecular Analysis of Microorganisms Responsible for the First Phase of Nitrification in an Anoxic Environment

Ziembińska A., Ciesielski S., Raszka A., Miksch K.

Archives of Environmental Protection

|

2011

|

Vol. 37, no. 1

89-98

EN

Ammonia-oxidizing bacteria communities were evaluated in a completely mixed, laboratory scale membrane reactor (MBR) working under anoxic conditions for 5 months. The microorganisms in activated sludge were fed a synthetic medium containing 66-150 mg NH4 +-N/l. The age of the activated sludge in MBR was 50 days and the hydraulic retention time (HRT) was 3.3 days. The estimation of the diversity and complexity of the AOB community together with the identification of the dominant bacteria in the activated sludge under anoxic conditions were performed using denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) and DNA sequencing. Molecular analysis of the microbial community carried out with two microbial molecular markers, 16S rRNA gene and amoA gene, suggested that nitrification was led by a Nitrosomonas-like species. In the biocenosis of the investigated bioreactor, oxygen was the crucial selective parameter. The results obtained in this work showed that amoA gene research is more suitable to study the stability and effectiveness of ammonia oxidation. This information emphasizes the necessity of the usage of molecular markers based on functional genes instead of ribosomal ones in order to present the actual state of the process performed in bioreactors. It was also stated that Nitrosomonas -like bacteria are able to perform nitritation even in anoxic environment, that is probably the reason why these bacteria are the most common AOB in different bioreactors.

PL

W eksperymencie badano grupę bakterii utleniających amoniak w bioreaktorze membranowym całkowitego wymieszania (MBR), pracującym w warunkach anoksycznych przez 5 miesięcy. Osad czynny zasilano pożywką syntetyczną, zawierającą 66-150 mg N-NH4 +/l. Wiek osadu wynosił 50 dni, a hydrauliczny czas zatrzymania - 3,3 dnia. Oszacowanie różnorodności i złożoności zbiorowiska bakterii utleniających amoniak oraz identyfikacja mikroorganizmów dominujących w badanym osadzie czynnym w warunkach anoksycznych została przeprowadzona metodą elektroforezy w gradiencie denaturacji (DGGE) i sekwencjonowania DNA. Analiza molekularna biocenozy, przeprowadzona z użyciem dwóch markerów molekularnych: genu kodującego 16S rRNA i genu kodującego monooksygenazę amonową (amoA), wykazała, że proces nitritacji był prowadzony przez gatunki bakterii z rodzaju Nitrosomonas. W biocenozie badanego bioreaktora stężenie tlenu było głównym parametrem selekcyjnym dla nitritatorów. W badaniach wykazano, że markerem molekularnym sprawdzającym się lepiej w monitoringu efektywności procesu nitryfikacji pierwszej fazy jest gen amoA. Te dane podkreślają, że w badaniach efektywności prowadzonego procesu zachodzącego w bioreaktorach, informacje uzyskiwane z markerów funkcjonalnych mają większą wartość niż uzyskane z markerów rybosomalnych. Stwierdzono również, że bakterie Nitrosomonas sp. są zdolne do prowadzenia nitritacji w warunkach anoksycznych i prawdopodobnie z tego powodu są najczęściej spotykaną bakterią utleniającą amoniak.

14

Zastosowanie modeli matematycznych w symulacji procesów oczyszczania ścieków metodą osadu czynnego

Sochacki A., Płonka L., Miksch K.

Forum Eksploatatora

|

2010

|

Nr 1 (46)

50-56

PL

Modelowanie matematyczne staje się nieodłącznym narzędziem w projektowaniu i obsłudze oczyszczalni ścieków z osadem czynnym. Opublikowany w 1987 roku model ASM1 otworzył nowe możliwości w dziedzinie tworzenia i wykorzystania modeli biokinetycznych oczyszczania ścieków i stał się standardem w modelowaniu procesu osadu czynnego. Model oczyszczalni ścieków składający się z podmodeli osadu czynnego i procesów towarzyszących (np. sedymentacji) zaimplementowany w odpowiednim oprogramowaniu ma wiele zastosowań w nauce oraz w praktyce inżynierskiej. Warunkiem uzyskania zadowalających wyników symulacji (eksperymentu prowadzonego na modelu) jest skalibrowanie wykorzystywanego modelu. Przebieg kilkuetapowej procedury kalibracji zależy od przeznaczenia modelu i polega na scharakteryzowaniu go na podstawie dostępnych danych określających właściwości modelowanego obiektu. Brak jednoznacznych zasad kalibracji modelu i dowolność w sposobie jej wykonania często uniemożliwiają porównanie jej jakości i efektów. Próby usystematyzowania kalibracji modeli procesów oczyszczania ścieków podjęli się autorzy tzw. protokołów kalibracyjnych, podając wytyczne kalibracji modelu. Zasady kalibracji omówione w poszczególnych protokołach kalibracyjnych są zbliżone pod względem kolejności i celów etapów kalibracji, różną się jednak pod względem metodyki. Z tego powodu konieczne jest opracowanie ujednoliconego zbioru wytycznych kalibracji modeli procesów oczyszczania ścieków.

EN

Mathematical modelling has become an inherent part of the design and operation of activated sludge systems. The ASM1 model is the international standard for modelling of the activated sludge process. The model was published in 1987 to bring new opportunities for development and application of biokinetic models of wastewater treatment processes. Wastewater plant model consisting of submodels of the activated sludge process and accompanying processes (eg. sedimentation) may be implemented in relevant software for various engineering and scientific applications. In order to obtain acceptable results of simulation (experiment on model) the applied model must be calibrated. The steps within the calibration procedure in which model is characterized based on available real-world plant data may vary depending on the goal set. The lack of standard approach in performing the calibration study makes it virtually impossible to compare different calibrations with each other. In order to bring guidance to the modelling of wastewater treatment processes systematic calibration protocols have been proposed. The calibration procedures presented in the calibration protocols are similar in terms of goals and order of calibration steps but they introduce different methodology. Hence, it is necessary to develop unified calibration protocol for wastewater treatment processes models.

15

Kilka mitów i prawd o nitryfikacji

Miksch K., Sikora J., Surmacz-Górska J.

Forum Eksploatatora

|

2010

|

Nr 3 (48)

112-115

PL

Nitryfikacja jest procesem stosowanym w technologii oczyszczania ścieków, zarówno bytowo-gospodarczych, jak i przemysłowych i aktualnie w połączeniu z denitryfikacją jest jednym z głównych procesów jednostkowych wykorzystywanych do biologicznego usuwania związków azotu w miejskich oczyszczalniach ścieków. Od lat w środowisku naukowców i praktyków wiedza o nitryfikacji jest wciąż poszerzana. Niemniej jednak istnieje kilka mitów dotyczących tego procesu, których przedstawienie było celem niniejszego artykułu. Niesłuszne jest mniemanie, że głównymi bakteriami prowadzącymi ten proces SĄ rodzaje Nitrosomonas i Nitrobacter, a nitryfikacja prowadzana przez osad czynny lub błonę biologiczną jest bardzo wrażliwa na wiele związków chemicznych. Również wpływ temperatury okazuje się bardziej złożony niż powszechnie sądzono.

EN

Nitrification is widely applied in wastewater treatment. Not only is nitrification suitable for municipal wastewater but also for industrial sewage and together with denitrification it makes possible biological nitrogen removal at sewage treatment plant. Knowledge of nitrification is getting deeper with years. However, a few myths about nitirifying bacteria are still present in common opinion and this article explains them. First, widely spread opinion about Nitrosomonas and Nitrobacteras main nitrifiers at sewage treatment plant is not obligatory. Further vulnerability of nitrifiers to many chemical compounds and temperature influence on nitrification have been discussed.

16

Wykorzystanie nadtlenku wapnia do poprawy biodegradacji produktów naftowych zanieczyszczających środowisko przyrodnicze

Miksch K., Walawska B., Turek-Szytow J., Gluzińska J.

Przemysł Chemiczny

|

2009

|

T. 88, nr 5

520-524

17

Zmiany biochemicznych właściwości osadu czynnego pod wpływem niesteroidowych leków przeciwzapalnych

Felis E., Ledakowicz S., Miksch K.

Inżynieria i Aparatura Chemiczna

|

2009

|

Nr 3

42-43

PL

Celem pracy było określenie wpływu diklofenaku, ibuprofenu i na-proksenu na biochemiczne właściwości osadu czynnego. Właściwości te określano na podstawie pomiarów aktywności dehydrogenaz (wykorzystując test TTC). Najbardziej toksyczną substancją okazał się diklofenak. Obliczona dla diklofenaku wartość parametru ECso wynosiła 6,7 mg/dm3.

EN

An investigation of diclofenac, ibuprofen and naproxen influence on the activated sludge biochemical properties was the aim of present study. The biochemical properties of activated sludge were determined based on dehydrogenase activity (using TTC-test). Diclofenac was the most toxic substance. The calculated ECso value for diclofenac was equal to 6.7 mg/dm3.

18

Advanced oxidation of diclofenac in various aquatic environments

Felis E., Wiszniowski J., Miksch K.

Archives of Environmental Protection

|

2009

|

Vol. 35, no. 2

15-25

EN

Many of the drugs used are not completely metabolized in the human body and with urine and laces are introduced into the sewage system. Finally, due to their incomplete removal during the conventional waste-water treatment process (CWTP), they can be released into the receiving water. One of the medicaments frequently delected in surface water is diclofenac. The present study addresses the problem of diclofenac removal in various aquatic samples using advanced oxidation processes (AOPs). The experiments were performed in distilled water and in biologically treated wastewater. The following AOPs were applied: Fonton's reagent. UV-and UVH_2O_2 processes. The concentration of diclofenac in distilled water corresponded to the concentration of this drug in human urine (ca. 20 mgdm^-3). The real wastewaler samples contained diclofenac concentrations ranging from 630 to 790 ngdm^-3. The photodegradation of diclofenac was carried out in the photoreaetor with a medium pressure Hg-vapor lamp (400 W). In the Fonton's reaction different molar ratios of H_2O_2/Fe^3 were used. The diclofenac mineralization (TOC removal) strictly depended on the amount of H_2O_2 applied in the Fonton's reaction. Diclofenac was rapidly degraded by direct photolysis (UV) and in UV/H_2O_2 process both in distilled water and in wastewater samples. The results proved that the advanced oxidation processes are effective in diclofenac removal from aquatic samples. The pseudo first order rate constants for diclofenac photodegradation were determined.

PL

Większość farmaceutyków stosowanych w medycynie nie ulega całkowitemu zmelabolizowaniu w ciele pacjenta i wraz. z. moczem i kalem trafia do systemu kanalizacyjnego. Ze względu na swe właściwości, nic są one całkowicie usuwane ze ścieków w konwencjonalnych procesach oczyszczania ścieków i wraz /e ściekami oczyszczonymi mogą przedostawać się do odbiorników. Diklofenak jest lekiem często identyfikowanym w wodach powierzchniowych. Prezentowane w niniejszej publikacji badania dotyczą problemu usuwania diklofenaku ze środowiska wodnego za pomocą zaawansowanych procesów utleniania (ang. advanced oxidation processes. AOPs). Badania prowadzono w roztworach wodnych diklofenaku (przygotowanego z wykorzystaniem wody destylowanej) oraz. w ściekach po biologicznym procesie oczyszczania. W badaniach zastosowano następujące techniki AOPs: utlenianie odczynnikiem Fentona, utlenianie za pomocą promieniowania UV oraz proces UV/H_2O_2. Stężenie diklofenaku odpowiadało stężeniom, jakich można spodziewać się w moczu pacjenta podczas kuracji tym lekiem (20 mg-dm ^-3). Ścieki oczyszczone zawierały diklofenak na poziomie 630-790 ng dm^-3. Badania z wykorzystaniem promieniowania UV prowadzono w fotoreaktorze wyposażonym w średniociśnieniową lampę rtęciową (400 W). Utlenianie za pomocą odczynnika Fentona prowadzono przy różnych stosunkach molowych H_2O_2/Fe^-2. Mineralizacja diklofenaku (określana jako usunięcie OWO) bezpośrednio zależała od ilości 11,0, w odczynniku Fentona stosowanego podczas badań. Diklofenak ulegał szybkiemu rozkładowi za pomocą promieniowania UV i w procesie UV/H_2O_2 zarówno w roztworze wodnym lego leku jak i w próbkach ścieków. Wyniki przeprowadzonych badań wskazują, iż zastosowanie zaawansowany cli procesów utleniania w znacznym stopniu zwiększa efektywność usuwania diklofenaku ze środowiska wodnego. W ramach niniejszych badań obliczone zostały pseudo pierwszorzędowe stale szybkości rozkładu diklofenaku przy zastosowaniu metod fotochemicznych.

19

Fate of PPCPs in sequencing batch reactor (SBR)

Żabczyński S., Felis E., Surmacz-Górska J., Miksch K., Ternes T.

Architecture Civil Engineering Environment

|

2009

|

Vol. 2, no. 3

127-132

EN

In this study, the main objective was to investigate the possibilities of the removal PPCPs (pharmaceuticals and personal care products) in the SBRs at the sludge ages of 20 and 10 days and at the two different temperatures 10°C and 20°C. The pharmaceuticals and personal care products can appear in the aquatic environment in several ways: via urine and faeces, by direct use of manure as fertilizer and also by inappropriate storage of the mentioned products. The obtained results showed, that the highest removal was gained for acidic compounds (ibuprofen, ketoprofen and naproxen). At the sludge age 20 d ibuprofen was degraded in above 90%, but at the sludge age 10 d, it was removed at the same level only at the temperature of 20°C. Moreover, it can be stated, that removal of some PPCPs shows strong correlation with sludge age. The following compounds showed higher removal at the longer sludge age: iopromide, DAMI, ibuprofen, bezafibrate, ketoprofen and pentoxifyllin. Furthermore, at the sludge age 10 d the emphatic correlation temperature – removal is observed for ibuprofen, ketoprofen and bezafibrate.

PL

Głównym celem pracy było przeprowadzenie badań dotyczących możliwości usuwania substancji farmaceutycznych ze ścieków przy użyciu reaktora typu SBR o różnych wiekach osadu czynnego (10 i 20 d) w temperaturze 10°C i 20°C. Największą podatność na degradację uzyskano dla ibuprofenu, ketoprofenu i naproxenu. Przy wieku osadu równym 20 d usunięcie ibuprofenu przekraczało 90% w obu badanych temperaturach, natomiast przy wieku osadu równym 10 d, ten sam poziom usunięcia otrzymano w temperaturze 20°C. Stwierdzono, że usunięcie niektórych badanych substancji farmaceutycznych (iopromid, DAMI, ibuprofen, bezafibrat, ketoprofen i pentoxifyllina) jest zależne od wieku osadu. Dodatkowo, przy wieku osadu 10 d wykazano zależność między eliminacją substancji farmaceutycznych (ibuprofen, ketoprofen, i bezafibrat) a temperaturą prowadzenia procesu.

20

Biotechnologiczne podstawy usuwania farmaceutyków ze ścieków i ich ograniczenia

Żabczyński S., Buntner D., Miksch K.

Chemik

|

2008

|

Vol. 61, nr 11

619-622