Biological Denitrification of High Nitrate Processing Wastewaters from Explosives Production Plant

Wastewater samples originating from an explosives production plant (3,000 mg N l−1 nitrate, 4.8 mg l−1 nitroglycerin, 1.9 mg l−1 nitroglycol and 1,200 mg l−1 chemical oxygen demand) were subjected to biological purification. An attempt to completely remove nitrate and to decrease the chemical oxygen demand was carried out under anaerobic conditions. A soil isolated microbial consortium capable of biodegrading various organic compounds and reduce nitrate to atmospheric nitrogen under anaerobic conditions was used. Complete removal of nitrates with simultaneous elimination of nitroglycerin and ethylene glycol dinitrate (nitroglycol) was achieved as a result of the conducted research. Specific nitrate reduction rate was estimated at 12.3 mg N g−1 VSS h−1. Toxicity of wastewater samples during the denitrification process was studied by measuring the activity of dehydrogenases in the activated sludge. Mutagenicity was determined by employing the Ames test. The maximum mutagenic activity did not exceed 0.5. The obtained results suggest that the studied wastewater samples did not exhibit mutagenic properties

Wpływ frakcji organicznej i ilastej na mobilność wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w modelowych układach glebowych

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are a group of organic compounds, which accumulation in arable land is highly unfavorable phenomenon due to their toxic properties and adverse effects on yield as well as growth of plants. In order to determine the degree of PAHs exposure, the research on the sorption and accumulation of PAHs in various components of the soil is indispensable. The aim of this study was to define the effect of the organic and clay fraction on the mobility of PAHs. Experiments were carried out in column systems and the following solid phases (sorbents) were applied: a quartz sand (a control), a mixture of quartz sand and humic acids, a mixture of quartz sand and clay mineral - montmorillonite and systems combined with quartz sand, montmorillonite and humic acids. As a labile phase, the aqueous solution of phenanthrene (concentration of 0,5 mg•l-1) was used. Quantification of PAHs in the eluate was carried out by a photoluminescence method. The obtained results indicate that the increase of both clay fraction and the humic acids resulted in an increase in the sorption of phenanthrene on a solid matrix. Moreover, the montmorillonite showed higher sorption than humic acids added in the form of a commercial preparation. Thus, it can be assumed that the soils characterized by favorable agronomic properties (a lot of clay fraction and organic matter) are particularly susceptible to the accumulation of organic compounds (e.g. PAHs). Additionally, this kind of soil - due to immobilization - is characterized by smaller capacity of natural bioremediation. These conclusions points to the need for monitoring of arable land, particularly areas with high emissions of PAHs to the environment.Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA), z uwagi na toksyczne właściwości oraz niekorzystny wpływ na plonowanie i wzrost roślin stanowią grupę związków, których akumulacja w gruntach ornych jest zjawiskiem wysoce niepożądanym. W celu określenia stopnia narażenia niezbędna jest wiedza z zakresu badań podstawowych dotycząca sorpcji i akumulacji WWA w różnych komponentach glebowych. Celem badań było zdefiniowanie wpływu frakcji organicznej i ilastej na mobilność tych związków. Doświadczenie przeprowadzano w układach kolumnowych, natomiast fazę stała (sorbent) stanowił odpowiednio: piasek kwarcowy (referencja), mieszanina piasku kwarcowego i kwasów humusowych, mieszanina piasku kwarcowego i minerału ilastego - montmorylonitu oraz układy kombinowane z piaskiem kwarcowym, montmorylonitem i kwasami humusowymi. Fazę labilna stanowił wodny roztwór fenantrenu o stężeniu 0,5 mg•l-1. Oznaczeń ilościowych WWA w eluacie dokonano metodą fotoluminescencyjną. Badania dowiodły, iż wzrost zarówno udziału frakcji ilastej jak i ilości kwasów humusowych skutkował wzrostem sorpcji fenantrenu na matrycy stałej, przy czym montmorylonit wykazywał większe właściwości sorpcyjne niż kwasy humusowe dodawane w postaci komercyjnego preparatu. Można sądzić, iż gleby charakteryzujące się dobrymi właściwościami agronomicznymi (duży udział frakcji ilastej oraz materii organicznej) są szczególnie narażone na akumulacje związków z grupy wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych a także w związku z immobilizacją - mniejszymi zdolnościami naturalnej bioremediacji. Wskazuje to na konieczność monitoringu tych gruntów ornych, szczególnie na obszarach gdzie występuje wysoka emisja WWA do środowiska

Biodegradation of wastes from oil industry by composting process

Celem pracy było zbadanie możliwości biodegradacji odpadu z przemysłu tłuszczowego charakteryzującego się bardzo dużą zawartością substancji tłuszczowych (57%) oraz wynikającą stąd mazistą konsystencją. Proces kompostowania prowadzono w warunkach tlenowych metodą pryzmową w trzech niezależnie, jednocześnie przygotowanych stosach kompostowych. Warunkiem skuteczności prowadzonego procesu było polepszenie właściwości fizycznych wyżej wspomnianego odpadu poprzez dobranie odpowiedniego materiału strukturotwórczego stwarzającego warunki tlenowe dla prawidłowego funkcjonowania mikroorganizmów odpowiedzialnych za rozkład substancji tłuszczowych. Istotne znaczenie w przeprowadzonych badaniach odegrało ustalenie odpowiedniej wilgotności pryzm kompostowych na początku procesu (w zakresie 60–75%) w celu zapewnienia odpowiedniej aktywności wodnej dla rozwoju mikroorganizmów i zainicjowania wytwarzania metabolitów przez bakterie mezofilne, które ulegając utlenieniu zainicjowały wytworzenie dużej ilości ciepła, a tym samym gwałtowny wzrost temperatury w pryzmach już w trzeciej dobie do 40°C, a następnie osiągnięcie temperatury maksymalnej (60°C) w dwunastej dobie i utrzymywanie się zakresu temperaturowego 50–57°C przez kolejne 15 dni. Ustalone optymalne wilgotności i proporcje materiałów do skomponowania stosów kompostowych przyczyniły się do ustalenia również właściwego pH wewnątrz stosów kompostowych w zakresie pH 6,5 do 7,5, co przy niekorzystnej wartości pH = 3 odpadu podlegającego biodegradacji czyli zaolejonej ziemi bielącej, stanowiło niebagatelny problem na początku procesu. Konsekwencją intensywnie przebiegającego procesu mineralizacji wyrażonego wzrostem temperatury były ilościowe zmiany węgla i azotu ogólnego prowadzące z kolei do systematycznego zmniejszania się wartości stosunku C:N z 29:1 do 15:1 po 6 miesiącach kompostowania. W gotowym kompoście zawartość substancji tłuszczowych wynosiła 9,1 g•kg-1s.s., która to wartość nie obniża wartości nawozowej uzyskanego kompostu.The aim of the study was to investigate biodegradability of fat industry waste, characterized by very high contents of fatty substances (57%) and the resulting greasy consistency. The composting process was run under aerobic conditions using the compost heap method in three independent, simultaneously prepared compost heaps. A necessary pre-condition to ensure the effectiveness of the conducted process was to improve physical properties of the above mentioned waste by selecting an appropriate structure-forming material, providing aerobic conditions for the adequate functioning of microorganisms responsible for decomposition of fatty substances. In the conducted investigations it was essential to determine adequate moisture content of compost heaps at the beginning of the process (ranging from 60 to 75%) in order to provide appropriate water activity for the development of microorganisms and initiation of metabolite production by mesophilous bacteria, which when oxidized initiated generation of large amounts of heat, and thus a rapid increase in temperature in heaps already at the third day to 40°C, and next reaching the maximum temperature (60°C) at day 12, and the maintenance of the temperature range of 50–57°C for the next 15 days. Determined optimal moisture contents and proportions of component materials for compost heaps contributed additionally to the determination of appropriate pH inside compost heaps to be within the range of 6.5 to 7.5, which at the adverse value pH = 3 of the biodegradable waste, i.e. oiled fuller's earth, constituted a serious problem at the beginning of the process. The intensive mineralization process, manifested in an increase in temperature, resulted in quantitative changes in carbon and total nitrogen, leading in turn to a regular decrease in the values of the C:N ratio ration from 29:1 to 15:1 was reduced. The content of fat substances was 9,1 g·kg-1d.m in mature compost. That concentration of fat not reduce organic value of prepared compost

Composting of briquetted tobacco dust

W pracy przedstawiono wyniki badań nad efektywnością zagospodarowania zbrykietowanego pyłu tytoniowego w procesie kompostowania z dojrzałym kompostem (z komunalnego osadu ściekowego i słomy pszennej) i świeżym osadem czynnym po stabilizacji tlenowej. Celem badań było określenie możliwości uzyskania stabilnego kompostu z przeznaczeniem na cele nieprzemysłowe oraz sprawdzenie tempa rozkładu zbrykietowanego pyłu tytoniowego charakteryzującego się bardzo dużą twardością. Doświadczenie obejmowało dwie pryzmy kompostowe i prowadzone było przez pięć miesięcy. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, iż proces kompostowania odpadu tytoniowego z dojrzałym kompostem i osadem ściekowym w przyjętych proporcjach stosunku C:N stanowi korzystną alternatywę zagospodarowania tego odpadu w stosunku do dotychczas stosowanych metod.This study undertook investigations on the elaboration and determination of the utilization efficiency of briquetted tobacco dust in the composting process using mature compost (with municipal sewage sludge and wheat straw) and fresh municipal aerobic sewage sludge. The objective of performed investigations was to ascertain possibilities of obtain of a stable compost intended for non-industrial purposes and to check up on rate of biodegradation of briquetted tobacco dust characterized by exceptional hardness. The experiment comprised two compost piles and was conducted for five months. The performed studies indicated, that composting of tobacco waste with mature compost and sewage sludge in estimated C:N ratio is advisable alternative of this waste management to till now using methods

Measurement of dehydrogenase activity and traditional method of microorganisms count estimation as indicators of microorganisms activity in compost from municipal sewage sludge

W pracy przedstawiono metodę pomiaru aktywności dehydrogenaz w kompostach i porównano otrzymane wartości z danymi uzyskanymi z oznaczenia ogólnej liczby mikroorganizmów (bakterii mezofilnych i termofilnych, pleśni i drożdży) metodą posiewu zalewowego. Zbadano korelację pomiędzy dwiema metodami zastosowanymi w celu sprawdzenia aktywności i stanu fizjologicznego mikroorganizmów zasiedlających kompost. Na podstawie przeprowadzonej analizy statystycznej wykazano brak jakiejkolwiek zależności pomiędzy oznaczeniem ogólnej liczby mikroorganizmów metodą tradycyjną - płytkową a pomiarem aktywności dehydrogenaz. Oznaczenie ogólnej liczby mikroorganizmów nie daje pełnej odpowiedzi na temat stanu fizjologicznego mikroorganizmów prowadzących proces kompostowania.The study presents a measurement method of dehydrogenase activity in composts. The results of measurements were later compared with the data obtained from assays of the total numbers of microorganisms (mesophyllic and thermophilic bacteria, moulds and yeasts) using the method of flood culture. The authors examined the correlation between the two methods employed to assess the activity and the physiological status of compost settling microorganisms. The performed statistical analysis failed to show any correlations between the total number of microorganisms determined by the traditional and plate methods and the measurement of dehydrogenase activity. The determination of the total number of microorganisms does not provide a full answer to the question of the physiological status of microorganisms carrying out the composting process

Wpływ reakcji rodnikowych na kinetykę biodegradacji wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych

Progressing from the eighteenth century industrial development, transport and urban areas expansion contribute to the accumulation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in different components of the environment and their deposition into soils. Due to the established, highly adverse PAHs effects on living organisms, there is a tendency to develop effective remediation technologies which can result in PAHs removing from the environment. The aim of this study was to determine the effect of ozone-initial radical reactions on biodegradation kinetics of selected PAHs by an environmental consortium. The consortium was composed of microorganisms isolated from soil permanently contaminated with organic substances such as PAHs. The decomposition reactions were carried out under aerobic conditions at 25°C for 240h in model systems containing water and PAH (naphthalene, phenanthrene or pyrene) at a concentration of 50 mg/l. The ozonation process was conducted before microbial inoculation and lasted 60 minutes (yield 2-5 g of ozone/h). The final PAHs concentrations were measured by photochemiluminescent method. It was found that pre-ozonation does not result in the death of microorganisms. The biodegradation kinetics was evaluated by a comparison of PAH half-life degradation. The results indicate that radical reactions increase the biodegradation efficiency by 25%. These results demonstrate a good efficiency of combined techniques - ozonation and biodegradation - and can provide the possibility of their application in the protection of agricultural land against degradation.Postępujący od wieku XVIII rozwój przemysłu i transportu samochodowego oraz ekspansja aglomeracji miejskich przyczyniają się do akumulacji związków z grupy wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (WWA) w różnych komponentach środowiska oraz ich późniejszej depozycji do gleb. Z uwagi na stwierdzone, wysoce niekorzystne oddziaływanie WWA na organizmy żywe dąży się do opracowania technologii ich efektywnej remediacji. Niniejsza praca miała na celu określenie wpływu reakcji rodnikowych indukowanych ozonowaniem na kinetykę biodegradacji wybranych WWA przez konsorcjum środowiskowe wyizolowane z gleb trwale zanieczyszczonych substancjami organicznymi. Reakcje rozkładu prowadzono w warunkach tlenowych, w temperaturze 25oC przez 240h w modelowych mineralnych układach wodnych z dodatkiem odpowiednio: naftalenu, fenantrenu lub pirenu w stężeniach 50 mg/l. Proces ozonowania wykonano przed mikrobiologicznym zaszczepieniem układów i trwał on 60 minut (wydajność 2-5 g ozonu/godz.). Pomiaru ubytków WWA dokonano stosując metodę fotochemiluminescencyjną z uprzednią ekstrakcją heksanem. Stwierdzono, iż wstępne ozonowanie nie wpływa letalnie na konsorcjum środowiskowe. Ocena kinetyki biodegradacji dokonana na podstawie porównania czasu połowicznego rozkładu WWA świadczy, iż reakcje rodnikowe zwiększają o średnio 25% efektywność biodegradacji. Powyższe wyniki świadczące o dobrej efektywności kombinowanych technik - ozonowania i biodegradacji - wskazują na możliwości aplikacyjne w ochronie gruntów rolnych przed degradacja

Application of conductivity measurement to maturity index of composts from municipal sewage sludge estimation

W pracy przedstawiono metodę pomiaru przewodności w wyciągach wodnych kompostów z komunalnego osadu tlenowego ze słomą pszenną i komunalnego osadu ściekowego z obornikiem. Ponieważ oznaczone w tych samych wyciągach wodnych pierwiastki: sód, potas, wapń i magnez występowały w formie jonowej, dlatego dla określenia zmian w ilości rozpuszczonych pierwiastków, a przez to zmian ilościowych rozpuszczalnych substancji, przeprowadzono pomiary przewodnictwa. Wyciągi wodne z kompostów można zatem traktować, jako wodne roztwory elektrolitów stanowiących specyficzny rodzaj przewodników.Conductivity measurement method in water extracts from compost of aerobic municipal sewage sludge has been described. The experiment comprised of 2 variants of compost: aerobic municipal sewage sludge with straw and second variant with manure. The elements K+, Na+, Ca+2 and Mg+2 measured in the same water extracts were in ionic form therefore for estimation quantity changes of dissolved elements which results in quantity changes in dissolved substances, the conductivity measurement was applied in the studies. It means that water extracts from composts can be treated as water solutions of electrolytes which makes a specific kind of conductors