Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Bioremediation of a spent metalworking fluid with auto- and allochthonous bacterial consortia

Kaszycki P., Petryszak P., Supel P.

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2015

|

Vol. 22, nr 2

285--299

EN

Spent mineral oil-based metalworking fluids are waste products of the machining processes and contribute substantially to the global industrial pollution with petroleum oil products. Wastewaters containing oily emulsions are ecologically hazardous and thus a variety of methods have been implemented to prevent these effluents from affecting the natural environment. Most of these methods rely upon physical-chemical treatment and phase separation; however, none of them proved to be effective enough to meet tightening environmental regulations. Therefore, novel technologies need to be elaborated and there is growing interest in implementing biological treatment methods based on microbial bioremediation. In this study an oil/water emulsion obtained from a waste stream of the metal-processing industry was tested for biodegradability of its organic constituents. This liquid waste was found non-toxic to bacterial consortia and was colonized with indigenous microorganisms (approx. 107 cfu · cm−3). The total load of organic content was determined as a chemical oxygen demand (COD) value of 48 200 mg O2 · dm−3. Emulsion treatment was carried out using a threefold wastewater dilution and employing two variants of biostimulated aerobic bacterial communities: (1) uninoculated emulsion, where bioremediation was carried out by the autochthonous bacteria alone, and (2) wastewater samples inoculated with a ZB-01 microbial consortium which served as a source of specialized bacteria for process bioaugmentation. Biodegradation efficiency achieved in a 14-day test was monitored by measuring both the COD parameter and the concentration of high-boiling organic compounds. Both approaches yielded satisfactory results showing significant reduction of the emulsion organic fraction; however, the resultant decrease of wastewater load tended to be more efficient for the case where the process was bioaugmented with the inoculated consortium. Gas chromatography analyses coupled with mass spectrometric detection (GC-MS) confirmed high degradation yields obtained for both cases studied (58 and 71%, respectively) in a 28-day test. It is concluded that oil-based metalworking emulsions can undergo efficient biological treatment under conditions enabling aerobic bacterial proliferation and that xenobiotic biodegradation kinetics can be accelerated by bioaugmenting the process with allochthonous microbial consortia.

PL

Zużyte płyny obróbkowe metali, powstałe na bazie oleju mineralnego, są produktami odpadowymi przemysłu maszynowego i znacząco przyczyniają się do globalnego skażenia poprzemysłowego substancjami ropopochodnymi. Ścieki zawierające emulsje olejowe stanowią zagrożenie ekologiczne i z tego powodu podjęto szereg działań mających na celu ograniczenie ich negatywnego oddziaływania na środowisko naturalne. Większość stosowanych metod opiera się na oczyszczaniu i separacji fazowej z wykorzystaniem procesów fizykochemicznych. Żadna z opracowanych technologii nie jest jednak wystarczająco efektywna, aby spełnić coraz ostrzejsze normy środowiskowe. Opracowuje się zatem nowe metody, wśród których rosnące uznanie znajduje oczyszczanie biologiczne, wykorzystujące drobnoustroje zdolne do bioremediacji zanieczyszczeń. W pracy badano możliwości biodegradacji organicznych składników emulsji typu olej/woda, będącej odpadowym płynem obróbkowym przemysłu metalurgicznego. Stwierdzono, że odciek nie był toksyczny wobec konsorcjów bakteryjnych, będąc jednocześnie skolonizowany przez mikroorganizmy autochtoniczne (ok. 107 jtk · cm−3). Całkowite obciążenie emulsji związkami organicznymi, wyznaczone jako chemiczne zapotrzebowanie tlenu (ChZT), wynosiło 48 200 mg O2 · dm−3. Testowano dwa warianty procesowe oczyszczania ścieku trzykrotnie rozcieńczonego z wykorzystaniem biostymulowanych, aerobowych biocenoz bakteryjnych: (1) emulsja niezaszczepiona, w której bioremediacja prowadzona była wyłącznie przez drobnoustroje autochtoniczne, (2) ściek zaszczepiony konsorcjum mikroorganizmów ZB-01, które stanowiło źródło wyspecjalizowanych bakterii wspomagających bioproces. Wydajność biodegradacji uzyskana w ciągu 14-dniowego testu była mierzona wartością ChZT oraz koncentracją wysokowrzących związków organicznych. Wyniki obu podejść badawczych były zadowalające, a uzyskany spadek zawartości frakcji organicznej znaczący. Jednocześnie stwierdzono większy stopień obniżenia ładunku w ścieku oczyszczanym metodą bioaugmentacji po zaszczepieniu konsorcjum bakteryjnym. Analizy chromatografii gazowej z detekcją spektrometrii mas (GC-MS) potwierdziły wysoką wydajność biodegradacji otrzymaną w ciągu 28 dni dla obu wariantów (odpowiednio 58 i 71%). Podsumowując, wykazano, że zaolejone płyny obróbkowe poddają się oczyszczaniu biologicznemu w warunkach pozwalających na proliferację bakterii tlenowych, a kinetyka biodegradacji ksenobiotyków może być przyśpieszana poprzez bioaugmentację procesu konsorcjami drobnoustrojów alochtonicznych.

2

Bacterial population dynamics in waste oily emulsions from the metal-processing industry

Kaszycki P., Supel P, Petryszak P.

Journal of Ecological Engineering

|

2014

|

Vol. 15, nr 3

14--22

EN

Oil-containing wastewaters are regarded as main industrial pollutants of soil and water environments. They can occur as free-floating oil, unstable or stable oil-in-water (O/W) emulsions, and in the case of extreme organic load, as water-in-oil (W/O) emulsions. In this study two types of oily effluents, a typical O/W emulsion marked as E1 and a W/O emulsion E2, both discharged by local metal processing plants were examined to test their toxicity to microbial communities and the ability to serve as nutrient sources for bacterial growth. The organic contaminant load of the samples was evaluated on the basis of chemical oxygen demand (COD) parameter values and was equal to 48 200 mg O2dm-3 and >300 000 mg O2dm-3 for E1 and E2, respectively. Both emulsions proved to be non toxic to bacterial communities and were shown to contain biodiverse autochthonous microflora consisting of several bacterial strains adapted to the presence of xenobiotics (the total of 1.36 106 CFU cm-3 and 1.72 105 CFU cm-3 was determined for E1 and E2, respectively). These indigenous bacteria as well as exogenously inoculated specialized allochthonous microorganisms were biostimulated so as to proliferate within the wastewater environment whose organic content served as the only source of carbon. The most favorable cultivation conditions were determined as fully aerobic growth at the temperature of 25 ºC. In 9 to 18 day-tests, autochthonous as well as bioaugmented allochthonous bacterial population dynamics were monitored. For both emulsions tested there was a dramatic increase (up to three orders of magnitude) in bacterial frequency, as compared to the respective initial values. The resultant high biomass densities suggest that the effluents are susceptible to bioremediation. A preliminary xenobiotic biodegradation test confirmed that mixed auto- and allochthonous bacterial consortia obtained upon inoculation of the samples with microbiocenoses preselected for efficient hydrocarbon biodegradation led to a decrease in the organic pollution level.

3

Effect of bioremediation of oil derivatives in soil on Pterostichus sp. (COLEOPTERA, CARABIDAE) occurrence

Gospodarek J., Kołoczek H., Petryszak P., Rusin M.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2013

|

Vol. 20, nr 4-5

545--554

EN

The research aimed at investigating the effect of oil derivatives during the process of their bioremediation on dynamics of Pterostichus sp. (Coleoptera, Carabidae) occurrence. The following objects were established in two series (natural and supported bioremediation): control – unpolluted soil; soil polluted with petrol; soil polluted with diesel fuel and soil polluted with used engine oil (dose: 6000 mg of fuel kg–1d.m. of soil). Epigeal fauna was trapped using Barber’s traps. During the periods from June to October 2010, from May to October 2011 and in May and June 2012 the traps were emptied once a week. Soil pollution with petrol inhibits Pterostichus sp. beetles activity for about 3 months, whereas diesel oil may reveal a negative effect even after 14 months, and engine oil after 13 months from the moment of pollution. Bioremediation process of soil contaminated with oil derivatives generally dśs not affect Pterostichus beetles during the first 5 months after its initiation, but after a year it may contribute to increased activity under conditions of soil polluted with diesel oil. The COD data indicate that the process of bioremediation occurs in all of the tested soil samples. It was the most intensively in the case of soil polluted with used engine oil.

PL

Celem pracy było zbadanie oddziaływania substancji ropopochodnych w trakcie procesu bioremediacji gleby na dynamikę występowania chrząszczy z rodzaju Pterostichus sp. (Coleoptera, Carabidae). W ramach doświadczenia utworzono następujące obiekty w dwóch seriach (z naturalną bioremediacją i stymulowaną bioremediacją): 1. Kontrola – gleba niezanieczyszczona. 2. Gleba z symulowanym wyciekiem benzyny, 3. Gleba z symulowanym wyciekiem oleju napędowego, 4. Gleba z symulowanym wyciekiem zużytego oleju silnikowego w dawce 6000 mg substancji ropopochodnej kg–1 s.m. gleby. Odłowy fauny naziemnej prowadzono z wykorzystaniem pułapek Barbera. W okresach od czerwca do października 2010, od maja do października 2011 oraz w maju i czerwcu 2012 r. pułapki opróżniano raz w tygodniu. Zanieczyszczenie gleby benzyną ogranicza aktywność chrząszczy z rodzaju Pterostichus przez okres ok. 3 miesięcy, natomiast olej napędowy może wykazywać negatywny wpływ jeszcze po upływie 14 miesięcy, a silnikowy po upływie 13 miesięcy od momentu zanieczyszczenia. Proces bioremediacji gleby zanieczyszczonej ropopochodnymi na ogół nie wpływa na aktywność biegaczowatych z rodzaju Pterostichus w ciągu pierwszych 5 miesięcy po jego zainicjowaniu, natomiast po upływie roku może przyczyniać się do wzrostu aktywności w warunkach gleby zanieczyszczonej olejem napędowym. Analiza parametru ChZT wskazuje, że proces bioremediacji przebiegał we wszystkich próbkach gleby, najintensywniej w przypadku gleby zanieczyszczonej olejem silnikowym.

4

Dynamics of Opiliones and Acarina occurrence in soil contaminated with oil derivatives during bioremediation process

Gospodarek J., Kołoczek H., Petryszak P.

Proceedings of ECOpole

|

2012

|

Vol. 6, No. 1

143--149

PL

Celem pracy było zbadanie oddziaływania substancji ropopochodnych (benzyny, oleju napędowego, zużytego oleju silnikowego) w trakcie procesu bioremediacji gleby na przebieg dynamiki występowania kosarzy i roztoczy. Nie stwierdzono ujemnego wpływu zastosowanych substancji ropopochodnych na występowanie na powierzchni gleby przedstawicieli pajęczaków naziemnych z rzędu kosarze oraz roztocza. Zastosowana bioremediacja gleby zanieczyszczonej benzyną przyczyniła się do ograniczenia występowania kosarzy, szczególnie w ciągu pierwszego miesiąca po jej przeprowadzeniu, natomiast odnotowano korzystny wpływ tego zabiegu na obecność roztoczy naziemnych w trzecim miesiącu po skażeniu gleby.

EN

The investigations were conducted to determine the effect of oil derivatives (petrol, diesel fuel and used engine oil) during the process of their bioremediation on dynamics of Opiliones and Acarina occurrence. No negative effect of applied oil derivatives on the occurrence of representatives of epigeal Opiliones or Acarina arachnid order on the soil surface was stated. Applied bioremediation of soil polluted with petrol contributed to a reduction in Opiliones occurrence, particularly during the first month after it was conducted, whereas a positive effect of this measure on the presence of epigeal Acarina was registered in the third month after soil contamination.

5

Dynamics of Arachnid Occurrence in Soil Contaminated with Petrol, Diesel Fuel and Engine Oil during Bioremediation Process

Gospodarek J., Kołoczek H., Petryszak P.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2012

|

Vol. 19, nr 9

1099-1106

EN

The research aimed at investigating the effect of oil derivatives during the process of their bioremediation on dynamics of arachnid (Arachnida) occurrence. The following objects were established in two series (with bioremediation and without bioremediation): control – unpolluted soil; soil polluted with petrol; soil polluted with diesel fuel and soil polluted with used engine oil (dose: 6 000 mg of fuel kg–1d.m. of soil). Epigeal fauna was trapped using Barber’s traps. The traps were emptied once a week from June to October 2010. Moreover, once a month soil samples were collected from the 0–20 horizon and then examined for arachnid presence in a laboratory under a binocular. Soil contamination with petrol, diesel fuel and used engine oil leads to drastic reduction of arachnid occurrence in the topsoil layer but is does not negatively affect soil surface penetration by these invertebrates. Some of the applied polluting substances, eg used engine oil, petrol even stimulated Arachnida occurrence on the soil surface. Bioremediation did not influence significantly total arachnid occurrence in soil for the period of 5 months since it was conducted. The marked decrease in the number of arachnids was observed in bioremediated topsoil layer while comparing with not bioremediated one during two months after petroleum contamination.

PL

Celem pracy było zbadanie oddziaływania substancji ropopochodnych w trakcie procesu bioremediacji gleby na dynamikę występowania pajęczaków (Arachnida). W każdej z dwóch serii badawczych (z bioremediacją i bez bioremediacji) utworzono następujące obiekty: 1. kontrola - gleba niezanieczyszczona. 2. gleba sztucznie zanieczyszczona benzyną, 3. gleba sztucznie zanieczyszczona olejem napędowym, 4. gleba sztucznie zanieczyszczona zużytym olejem silnikowym (dawka 6 000 mg paliwa ź kg-1 s.m. gleby). Odłowy fauny naziemnej prowadzono z wykorzystaniem pułapek Barbera. Pułapki opróżniano raz w tygodniu w okresie od czerwca do października 2010 roku. Ponadto raz w miesiącu pobierano próbki gleby z poziomu 0-20 cm, które następnie przeglądano w laboratorium pod binokularem, pod kątem obecności pajęczaków. Skażenie gleby benzyną, olejem napędowym i zużytym olejem silnikowym powoduje drastyczne ograniczenie występowania pajęczaków w powierzchniowej warstwie gleby, natomiast nie wpływa negatywnie na penetrację powierzchni gleby przez te bezkręgowce. Niektóre z zastosowanych substancji zanieczyszczających (zużyty olej silnikowy, benzyna) odziaływały wręcz stymulująco na występowanie pajęczaków na powierzchni gleby. Zastosowana bioremediacja, przez okres 5 miesięcy od momentu jej przeprowadzenia, nie wpłynęła istotnie na występowanie pajęczaków ogółem w glebie. Bioremediacja gleby zanieczyszczonej benzyną po upływie dwóch miesięcy od jej przeprowadzenia przyczyniła się do ograniczenia występowania pajęczaków na powierzchni gleby do poziomu podobnego jak w warunkach gleby niezanieczyszczonej.

6

Ex situ bioremediation of soil polluted with oily waste: the use of specialized microbial consortia for process bioaugmentation

Kaszycki P., Petryszak P., Pawlik M., Kołoczek H.

Ecological Chemistry and Engineering. S

|

2011

|

Vol. 18, nr 1

83-92

EN

Spontaneous, natural self-attenuation of oil-derived pollution in a ground-water environment is relatively slow and for this reason several intensification actions are necessary to speed up the process. For the case of contaminated soil, the most favorable treatment method is ex situ bioremediation, in which the ground is removed from its original site and then formed into piles located in separated cleanup sites. This enables easy adjustment and control of the process parameters and allows for taking other optimization actions such as bioaugmentation with specially-prepared microorganism cultures. The experimental part of the work was done to establish optimal conditions for the development and action of soil-derived bacterial community used as inoculum to augment bioremediation of organic compounds. The study involved two specially-constructed test piles (A and B), each of 120 cm height and area of 10 m2, made of soil polluted with petroleum waste (the average contaminant content was 4300 mg ź kg–1). The soil was ground and fluffed by admixture of 10% bark, then supplemented with the necessary minerals and watered to provide conditions favoring microorganism growth. Next, the microbial consortium was inoculated. Free aeration was provided in pile (A) by frequent mechanical mixing, whereas pile (B) remained unmixed and was only re-inoculated with fresh microorganism cultures. The level of high-boiling organic contaminants as well as the cell density was monitored with standard methods. In pile (A) a rapid drop of oil-derived compounds content was observed and the value of 600 mg ź kg–1 was achieved within 6 weeks. In pile (B) the effect was poor (3240 mg ź kg–1 within 13 weeks) despite high bacterial frequency (108 cells ź g–1). These results indicate that the lack of free gas exchange was a factor hampering microorganism metabolism and thus limiting bioremediation process. The method of intensified bioremediation was applied to biodegrade high levels of recalcitrant contaminants on a large scale at the industrial ex-situ soil cleanup site. Two technological piles (150 cm high) were formed using soil mixed with oily substances: (P1), total volume of 180 m3, containing post-refinery sludges at 24000 mg ź kg–1 concentration and (P2) of 90 m3, containing oil-separator slurries at 114000 mg ź kg–1. The oxygen penetration was provided with a passive aeration system made of drainage-pipes. In order to obtain maximum process kinetics, the piles were frequently surface-sprayed with fresh microbial suspensions enriched with autochthonous bacteria. After inoculation, the soil bacteria population increased by 16 to 42 times and reached the value of 3.6 ź 106 cells ź g–1. The described optimization actions, applied for the first stage of the long-term bioremediation project, enabled to achieve significant contaminant removal rates: over 3.5-fold at the site P1 (the resultant value of 6650 mg ź kg–1 accomplished within 6 months) and over 5-fold at P2 (22900 mg ź kg–1 within 4.5 months).

PL

Procesy spontanicznego samooczyszczania środowiska gruntowo-wodnego, zanieczyszczonego związkami ropopochodnymi, przebiegają wolno i dlatego, w celu przyśpieszenia procesu rekultywacji skażonych obszarów, jest konieczne stosowanie zabiegów intensyfikacyjnych. W przypadku oczyszczania skażeń w gruncie uzyskuje się najkorzystniejsze efekty, stosując metodę bioremediacji ex situ, tzn. umieszczenia gruntu na wydzielonych stanowiskach oczyszczania. Możliwe jest wówczas efektywne i w pełni kontrolowane ustalanie parametrów procesowych. Jednym z zabiegów optymalizacyjnych jest bioaugmentacja procesu z wykorzystaniem specjalnie przygotowanych mikroorganizmów. W eksperymentalnej części pracy określono warunki optymalnego działania drobnoustrojów glebowych, wchodzących w skład konsorcjum stosowanego do wspomagania bioremediacji skażeń organicznych. Badania prowadzono w dwóch specjalnie skonstruowanych pryzmach testowych (A i B) o wysokości 120 cm i powierzchni 10 m2, usypanych z zaolejonej ziemi (średnia zawartość zanieczyszczeń wynosiła 4300 mg ź kg–1). Grunt został rozdrobniony, spulchniony ok. 10% domieszką kory, zasilony niezbędnymi substancjami mineralnymi oraz nawodniony tak, aby stworzyć optymalne warunki dla mikroorganizmów, a następnie zaszczepiony biopreparatem. W pryzmie (A) zapewniono wymianę gazową poprzez częste mechaniczne mieszanie, podczas gdy do pryzmy (B) jedynie doszczepiano świeże kultury drobnoustrojów. Zawartość skażeń monitorowano według standardowej procedury oznaczania wysokowrzących substancji organicznych w glebie. Liczebność mikroorganizmów glebowych określano standardową, płytkową metodą Kocha. W pryzmie (A) nastąpiło dynamiczne zmniejszenie koncentracji związków ropopochodnych (do 600 mg ź kg–1 w ciągu 6 tygodni), natomiast w pryzmie (B) zaobserwowany spadek był niewielki (do 3240 mg ź kg–1 po 13 tygodniach), pomimo dużej liczebności bakterii (ok. 108 kom. ź g–1). Wynik ten wskazuje, że warunkiem ograniczającym bioremediację był brak swobodnej wymiany gazowej hamujący metabolizm drobnoustrojów. Metodę intensyfikowanej bioremediacji zastosowano w celu biodegradacji dużych stężeń uciążliwych zanieczyszczeń na przemysłowym stanowisku oczyszczania gruntu ex situ. Utworzono pryzmy technologiczne o wysokości 150 cm i objętości 180 m3 (P1) i 90 m3 (P2), w których ziemia została zmieszana, odpowiednio z osadami porafineryjnymi (24 000 mg ź kg–1) oraz ze szlamami z separatorów olejowych (114 000 mg ź kg–1). Penetrację tlenu zapewniono poprzez system biernej aeracji, utworzony z sieci rur drenarskich. Pryzmy wielokrotnie zraszano powierzchniowo zawiesiną biopreparatu wzbogaconego o drobnoustroje autochtoniczne w celu uzyskania maksymalnej szybkości procesu. Liczebność drobnoustrojów w glebie wzrosła, po zaszczepieniu, od 16 do 42 razy, osiągając wartość 3,6 ź 106 kom. ź g–1. Opisane zabiegi optymalizacyjne, stanowiące pierwszą fazę projektu bioremediacji, pozwoliły na uzyskanie znaczącego obniżenia poziomu zanieczyszczeń: ponad 3,5-krotnego na stanowisku P1 (do 6650 mg ź kg–1 w ciągu 6 miesięcy) oraz ponad 5-krotnego na pryzmie P2 (do 22 900 mg ź kg–1 w ciągu 4,5 miesiąca).

7

Aerobic Process for in Situ Bioremediation of Petroleum-Derived Contamination of Soil: a Field Study Based on Laboratory Microcosm Tests

Kaszycki P., Pawlik M., Petryszak P., Kołoczek H.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2010

|

Vol. 17, nr 4-5

405-414

EN

The on-site ground-water recultivation project was established in April 2007 and lasted till August '07. The work was carried out in the area of a fuel station of the chemical industry-production plant, after dismantling and scrapping of three corroded and leaking oil-storage tanks, each of 50 m3 capacity. Geochemical analyses revealed that the area of approximately 150 m2 was affected by a significant pollution of ground with migrating oily products whose concentration exceeded permissible standard levels. The average content of high-boiling (Tb > 105 °C) organic compounds was 3 655 mg o kg-1 and the hydrocarbon contamination reached the level of 5.5 m of underground water. Possible pollutant migration with the aqueous phase caused high risk of affecting the nearby river that served as a drinking-water resource. The aim of the study was to optimize the in situ cleanup biotechnology to enable pollution biodegradation within one season of 2007. The treatment was based on biological activities of soil-derived microorganisms. The occurrence of soil autochthonous bacteria was established as 0.8 o 106 cells o g-1. Tests carried out in microcosm models revealed that contaminant bioremediation was effective only in the presence of oxygen that proved to be a limiting factor for indigenous bacteria proliferation. Then, the additional soil inoculation with specialized, biochemically active microbial consortia enabled to significantly accelerate kinetics of organic compounds removal. In a field study, an active aeration system was constructed to provide growing microbial biomass with the oxygen. Next, the area became bioaugmented with the active community by applying biomass at initial density of l .5 o 105 cells per g of soil. The pollution level and cell population dynamics were monitored in soil samples collected at several distinct levels of the first geotechnical layer, ie from O to 120 cm. The content of high-boiling organic substances as well as the cell frequency were analyzed with standard procedures. The final biodegradation yields of 92.3 %, 68.1 %, 84.3 % and 93.9 % were obtained within 16 weeks for layers 0-30, 30-60, 60-90 and 90-120 cm, respectively. The observed diversity of the resultant effect was due to heterogeneous geochemical structure of the analyzed soil profile. The highest drop in contamination content correlated with a dramatic increase of soil microflora population up to 7.1 o l O7 cells o g-1. The method of biological treatment, elaborated and implemented in the study, led to a decrease of pollutant concentration to the limits acceptable for industrial group "C" areas within one bioremediation season.

PL

Prace rekultywacyjne środowiska gruntowo-wodnego prowadzono w okresie kwiecień - sierpień 2007 r, na terenie przebudowywanej stacji paliw w obrębie kompleksu zakładów produkcyjnych przemysłu chemicznego. Po usunięciu starych, skorodowanych i przeciekających zbiorników paliwa o pój. 50 m3 każdy dokonano geochemicznego rozpoznania stanu środowiska i wykazano znaczące skażenie gruntu migrującymi substancjami ropopochodnymi. Ponadnormatywne poziomy zanieczyszczeń węglowodorowych stwierdzono na obszarze ok. 150 m2, sięgające w głąb gruntu aż do poziomu lustra wody podziemnej na głębokości ok. 5,5 m. Średnia zawartość wysokowrzących związków organicznych (Tw > 105 °C) wynosiła 3 655 mg o kg-1. Dodatkowo, powstało zagrożenie dalszej migracji skażeń wraz z wodą gruntową do pobliskiej rzeki stanowiącej ujęcie wody pitnej. Celem pracy była optymalizacja proponowanej biotechnologii oczyszczania ziemi in situ, wykorzystującej aktywność biologiczną drobnoustrojów glebowych tak, aby umożliwić biodegradację skażeń w ciągu jednego sezonu. W ziemi stwierdzono występowanie autochtonicznej mikroflory glebowej o liczebności 0,8 o 106 komórek o g-1 gruntu. Testy prowadzone w układach modelowych (ang. microcosms) wykazały, że procesy bioremediacji zanieczyszczeń przebiegały wyłącznie w obecności tlenu, umożliwiającego proliferację bakterii autochtonicznych (40 % spadek poziomu skażeń w ciągu 16 tygodni). Dodatkowe zaszczepienie gruntu specjalistycznym konsorcjum aktywnych biochemicznie drobnoustrojów (biopreparatem) pozwoliło przyśpieszyć kinetykę rozkładu skażeń organicznych (wzrost wydajności do 59 %). W pracach polowych skonstruowano system aktywnego napowietrzania zapewniający dostępność tlenu dla rozwijających się autochtonów, po czym grunt suplementowano aktywnymi drobnoustrojami w ilości ok. 1,5 o l O5 komórek o g-1. W próbkach ziemi, pochodzących z poszczególnych poziomów pierwszej warstwy geotechnicznej do głębokości 120 cm prowadzono monitoring poziomu skażeń oraz dynamiki rozwoju populacji drobnoustrojów. Oznaczanie zawartości substancji ropopochodnych prowadzono według standardowej procedury oznaczania wysokowrzących substancji organicznych w glebie. Liczebność mikroorganizmów glebowych określano standardową, płytkową metodą Kocha. Dla warstw 0-30 cm, 30-60 cm, 60-90 cm oraz 90-120 cm uzyskano końcową efektywność biodegradacji wynoszącą, w ciągu 16 tygodni, odpowiednio: 92,3 %, 68,1 %, 84,3 % oraz 93,9 %. Zróżnicowanie końcowego wyniku wiązało się z heterogeniczną strukturą geochemiczną analizowanego profilu glebowego. Najsilniejszy obserwowany spadek zanieczyszczeń korelował z gwałtownym rozwojem mikroflory glebowej (do 7,1 o l O7 komórek o g-1). Opracowana i zastosowana metoda biorekultywacji pozwoliła obniżyć koncentrację skażeń w sezonie 2007 do poziomu akceptowalnego dla obszarów przemysłowych grupy C.

8

Biological treatment of wastewaters generated by furniture industry. Part 1. Laboratory-scale process for biodegradation of recalcitrant xenobiotics

Petryszak P., Kołoczek H., Kaszycki P.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2008

|

Vol. 15, nr 10

1129-1141

EN

The possibilities and conditions for biodegradation of contaminants present in heavily-Loaded and toxic wastewaters generated by typical production plants of the furniture industry were studied on laboratory scale. The toxicity effect was suppressed upon averaging the wastewater by mixing the eff1uents generated by particular technologi-cal lines. This made it possible to undergo biological treatment with microorganisms. A complex pro- and eukaryotic biocenosis was prepared, whose activity was directed towards biological oxidation of heterogeneous xenobiotics. The active consortium consisted of methylotrophic yeasts: Hansenula polymorpha and Trichosporon sp., bacteria originating from a microbial community used for degradation of organic pollution as well as autochthonous microorganisms (bacteria and yeast) isolated from wastewater samples. In a flowless experiment, after inoculation with the elaborated biocenosis, the wastewaters could be effectively treated when the initial contaminant load, expressed as chemical oxygen demand (COD), exceeded 10000 mg O2 ź dm-3. Within 4 days the COD level was reduced to 1400 mg O2 ź dm-3. At lower starting load levels (COD of 3000 mg O2 źdm-3) and after prolonged treatment periods (16 days of retention time), the resultant COD values were equal to 330 mg O2 ź dm-3. Formaldehyde (the mean concentration value of 323 mg . dm-3) was shown to be an important factor responsible for the arduous conditions of wastewater purification. This compound was present both, in a monomeric, biodegradable state, and in a chemically-bound form, extremely resistant to biological decomposition. It is concluded that further optimization semi-technical scale-rests are required prior to implementation of the presented approach in technological practice. These tests will be aimed at shortening the retention time of treated wastewaters and removing the fractions that are difficult to biodegrade.

PL

W skali laboratoryjnej badano możliwości i warunki biodegradacji zanieczyszczeń w wysokoobciążonych i toksycznych ściekach, generowanych przez typowe zakłady produkcyjne przemysłu meblarskiego. Uśrednienie ścieku poprzez zmieszanie strumieni pochodzących z poszczególnych linii technologicznych niwelowało efekt toksyczności, stwarzając możliwość poddania go biooczyszczaniu przez drobnoustroje. Opracowano skład i wytworzono mieszaną biocenozę pro- i eukariotyczną, o aktywności ukierunkowanej na biologiczne utlenianie heterogenicznych ksenobiotyków. Skład aktywnego konsorcjum obejmował: drożdże metylotroficzne: Hansenula polymorpha i Trichosporon sp., bakterie pochodzące z biopreparatu przeznaczonego do degradacji skażeń organicznych oraz mikroorganizmy autochtoniczne (bakterie i drożdże), wyizolowane ze ścieków. W teście bezprzepływowym, po zaszczepieniu przygotowaną biocenozą, wykazano możliwość znacznego oczyszczenia ścieków o początkowym ładunku zanieczyszczeń, wyrażonym jako chemiczne zapotrzebowanie na tlen (ChZT), przekraczającym 10000 mg O2 ź dm-3. W ciągu 4 dni wartość ChZT obniżała się do około 1000 mg O2 ź dm-3. Przy mniejszym początkowym obciążeniu (ChZT około 3000 mg O2 ź dm-3) oraz wydłużonym czasie za-trzymania (16 dni) uzyskano ChZT równe 330 mg O2 ź dm-3. Stwierdzono, że obecność formaldehydu (w stężeniu, średnio, 323 mg . dm-3) była decydującym czynnikiem odpowiedzialnym za uciążliwość ścieku. Związek ten występował w formie monomerycznej (180 mg ź dm-3), poddającej się biodegradacji, oraz w postaci związanej chemicznie (ok. 140 mg ź dm-3 niezwykle opornej na rozkład biologiczny. Wykorzystanie uzyskanych wyników w praktyce oczyszczania wymaga niezbędnych prac optymalizacyjnych w skali półtechnicznej, które pozwolą skrócić czasu zatrzymania ścieków oraz usunąć frakcje trudno degradowalne.

9

Biological treatment of wastewaters generated by furniture industry part 2. Construction of a specialized activated sludge and optimization of bioprocess parameters in semi- technical scale tests

Kaszycki P., Petryszak P., Kołaczek H.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2008

|

Vol. 15, nr 11

1257-1271

EN

The study presents OUT continued research on biodegradation of contaminants in averaged wastewaters containing furniture industry-generated effluents. For biological treatment purposes, a defined, complex pro- and eukaryotic biocenosis was used, which tended to produce typical activated sludge floc structures in the wastewater environment. The aim of the work was to optimize biodegradation conditions, that is to achieve the maximum effect of wastewater initial load reduction at minimized retention time. A three-stage treatment method was elaborated. At stage l, a semi-technical scale test was carried out (total wastewater volume: 200 dm3) in a specially constructed, two-chamber model system operating under simulated wastewater flow conditions. The mean aeration time in bioreactors was gradually reduced to 3 days at the end of a 37-day experiment. Stage 2 involved wastewater acidification which caused a release of free formaldehyde (Fd) from its chemical derivatives - fractions the most resistant to biological degradation. Then, monomeric Fd was biodegraded with monocultures of the methylotrophic yeast Hansenula polymorpha. At stage 3, the biologically-treated wastewater was subjected to chemical coagulation with a PIX-preparation. The resultant parameters of contaminant level reduction were satisfactory: at initial chemical oxygen demand (COD) values of approx. 10000 mg O2 ź dm-3 the total load decreased during consecutive treatment stages to 2260, 1097 and 326 mg O2 ź dm-3, respectively. Based on the obtained results an installation scheme of purification system was proposed. This complex plant was expected to be capable of efficient management of total liquid industrial waste originating from furniture-producing plants. The presented approach is discussed and confronted with the alternative methods used for treatment of heavily-polluted wastewaters.

PL

Badano procesy biodegradacji zanieczyszczeń w ścieku poprodukcyjnym przemysłu meblarskiego, powstałym przez uśrednienie ścieków cząstkowych. Do biooczyszczania użyto zdefiniowanej, mieszanej biocenozy drobnoustrojów pro- i eukariotycznych, która w środowisku ścieku wykształcała struktury kłaczków typowe dla osadu czynnego. Celem prac było maksymalne obniżenie ładunku zanieczyszczeń przy minimalizacji czasu zatrzymania ścieków. Opracowano trój etapową metodę oczyszczania. W etapie I, prowadzono testy w skali półtechnicznej (łączna objętość ścieków - 200 dm3) w specjalnie skonstruowanym modelowym, dwukomorowym układzie oczyszczania, w warunkach symulowanego przepływu ścieków. Średni czas napowietrzania w bioreaktorach ograniczano stopniowo, aż do 3 dni w końcowej fazie 37-dniowego testu. Etap II obejmował zakwaszenie ścieku w celu uwolnienia formaldehydu (Fd) z części jego połączeń chemicznych, najbardziej opornych na biologiczny rozkład, a następnie zastosowanie monokultury metylotroficznych drożdży Hansenula polymorpha w celu biodegradacji monomerycznego Fd. W etapie III ściek podczyszczony poddano chemicznej koagulacji z użyciem preparatu Plx. Wynikowe parametry redukcji zanieczyszczeń były zadowalające: przy początkowych wartościach ChZT wynoszących ok. 10000 mg O2 ź dm-3 ogólny ładunek ścieków obniżył się w poszczególnych etapach do wartości, odpowiednio: 2260, 1097 oraz 326 mg O2 ź dm-3. Na podstawie uzyskanych wyników opracowano koncepcję instalacji do oczyszczania całej masy ścieków przemysłowych, generowanych przez zakłady przemysłu meblarskiego. Zaproponowaną metodę przeanalizowano w kontekście alternatywnych sposobów postępowania ze ściekami wysokoobciążonymi.