Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Zastosowanie konsorcjów mikrobiologicznych do biologicznego oczyszczania ścieków pofermentacyjnych po biometanizacji osadów ściekowych i gnojowicy świńskiej

Hałat-Łaś M., Jedynak P., Malec P., Burczyk J., Vilches A. I., Kaszycki P.

Przemysł Chemiczny

|

2018

|

T. 97, nr 7

1189--1194

PL

Badano możliwość wykorzystania bakteryjnych i bakteryjno-drożdżowych konsorcjów mikrobiologicznych do oczyszczania cieczy pofermentacyjnych o dużej zawartości azotu amonowego. Uzyskano znaczące wydajności usuwania NH4 + – N, wynoszące 46% (po 7 dniach) dla odcieku po fermentacji osadów ściekowych oraz 88,5% (po 14 dniach) dla odcieku po biometanizacji gnojowicy.

EN

Microbiol. consortia contg. bacteria and yeasts were used to reduce the content of NH4 + ions in effluents from biogas plants based on sewage sludge or liq. manure, located in Poland and Slovakia, resp. The highest removal efficiency of NH4 + ions was 46% (after 7 days) for the effluent generated upon fermentation of sewage sludge, and 88.5% (after 14 days) for the effluent obtained upon biomethanization of pig manure.

2

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.

3

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.

4

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.

5

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.

6

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.