Impact of crude glycerol on numbers of selected microorganisms during composting of sewage sludge with sawdust and different types of straws

• Autorzy: Wolna-Maruwka A. , Pilarski K. , Dach J.

Warianty tytułu

PL

Wpływ dodatku gliceryny surowej na liczebność wybranych grup mikroorganizmów podczas kompostowania osadu ściekowego z trocinami oraz różnymi rodzajami słomy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The objective of the performed investigations was to determine the impact of the addition of various glycerol doses and different types of straws (wheat, lupine and maize straws) on some parameters of the composting process of sewage sludge. The experiment was carried out in a four-chamber isothermal bioreactor equipped in sensors for continual recording of some parameters of the composting process, e.g. temperature or degree of concentration of liberated ammonia. The performed investigations involved determination in the composted biowastes of total numbers of heterotrophic bacteria, actinomycetes, molds, Enterobacteriaceae numbers of helminth eggs (ATT). In addition, levels of dehydrogenases activity, temperature, pH and concentration of liberated ammonia in the composted material were analysed. The obtained results prove that despite changes occurring in the course of the composting process, numbers of actinomycetes and molds remained unchanged. It was found that the composting process resulted in the reduction of total bacterial counts and a complete elimination of Enterobacteriaceae. On the other hand, high level of dehydrogenases activities during the process can indicate high efficiency of organic matter mineralisation in the composted biowastes. It was concluded, on the basis of the obtained research results, that the addition of glycerol to composted sewage sludge, supplemented with such structure-forming materials as straw or sawdust, is an effective method of utilisation of these materials and provides possibilities for its further management for agricultural purposes. No indications were found to confirm that levels of glycerol doses exerted a significant impact on microbiological and biochemical parameters of composting. Furthermore, the final products obtained as a result of the composting process were characterised by similar C/N and NH3 values, as well as metabolic activity of microorganisms. Therefore, it can be concluded that glycerol composting provides: an effective and environmentally-friendly way of its disposal which is of considerable importance in connection with the increasing biodiesel production and, in addition, a method for obtaining a valuable fertiliser of considerable ecological potentials.

PL

Celem przeprowadzonych badań było określenie wpływu dodatku różnych dawek gliceryny na niektóre parametry procesu kompostowania osadu ściekowego ze słomą (pszenna, łubinową i kukurydzianą) oraz z trocinami. Doświadczenie przeprowadzono w czterokomorowym, izotermicznym bioreaktorze, wyposażonym w czujniki do stałej rejestracji niektórych parametrów procesu kompostowania, np. temperatury czy stężenia wydzielanego amoniaku. Badania dotyczyły oznaczenia w kompostowanych bioodpadach ogólnej liczby bakterii heterotroficznych, promieniowców, grzybów pleśniowych, bakterii z rodziny Enterobacteriaceae, jak również liczby jaj helmintów (ATT). Ponadto w kompostowanym materiale dokonywano analizy poziomu aktywności dehydrogenaz, temperatury, pH i stężenia wydzielanego amoniaku. Uzyskane wyniki dowodzą, że mimo zmian zachodzących w procesie kompostowania liczebność promieniowców i grzybów pleśniowych pozostała na stałym poziomie. Stwierdzono, że proces kompostowania przyczynił się do zmniejszenia ogólnej liczby bakterii i całkowitej eliminacji pałeczek należących do rodziny Enterobacteriaceae. Wysoki poziom aktywności dehydrogenaz w trakcie prowadzonych badań świadczyć może z kolei o bardzo dużej skuteczności mineralizacji materii organicznej kompostowanych bioodpadów. Na podstawie uzyskanych wyników stwierdzono, że kompostowanie gliceryny z osadem ściekowym i dodatkiem strukturotwórczych materiałów, takich jak słoma czy trociny, jest skutecznym sposobem ich utylizacji i stwarza możliwości ich dalszego zagospodarowania na cele rolnicze. Nie stwierdzono, aby wielkość dawek gliceryny wywierała istotny statystycznie wpływ na mikrobiologiczne i biochemiczne parametry kompostowania. Ponadto, końcowe produkty uzyskane w wyniku powyższego procesu charakteryzowały się podobnym stosunkiem C/N, wartością NH3, jak również aktywnością metaboliczną drobnoustrojów. Na podstawie uzyskanych wyników badań można więc wnioskować, że kompostowanie gliceryny stanowi skuteczny i przyjazny dla środowiska sposób jej zagospodarowania, co ma istotne znaczenie w związku ze zwiększeniem produkcji biodiesla, a ponadto jest sposobem na pozyskanie cennego nawozu o znacznym potencjale ekologicznym.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Nauka Przyroda Technologie. Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu
• Rocznik: 2012
• Tom: 06
• Numer: 2
• Opis fizyczny: http://www.npt.up-poznan.net/pub/art_6_28.pdf

Twórcy

autor

Wolna-Maruwka A.

• Department of General and Environmental Microbiology, Poznan University of Life Sciences, Szydlowska 50, 60-656 Poznan, Poland

autor

Pilarski K.

autor

Dach J.

Bibliografia

• BALAT M., 2005. Current alternative engine fuels. Energ. Sour. 27: 569-577.
• BARAN S., OLESZCZUK P., 2005. Wpływ dojrzewania kompostu na zmianę wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 506: 31-37.
• BARAN S., OLESZCZUK P., ŻUKOWSKA G., 2002. Zasoby i gospodarka odpadami organicznymi w Polsce. Acta Agrophys. 73, 2: 17-34.
• BAUZA-KASZEWSKA J., PALUSZAK Z., SKOWRON K., 2010. Wpływ kompostowania osadów ściekowych na liczebność wybranych mikroorganizmów autochtonicznych. Woda Środ. Obsz. Wiej. 10, 2(30): 19-27.
• BŁASZCZYK M., 2007. Mikroorganizmy w ochronie środowiska. PWN, Warszawa.
• BOZBAS K., 2008. Biodiesel as an alternative motor fuel: production and policies in the European Union. Renew. Sustain. Energ. Rev. 12: 542-552.
• BUDZIŃSKA K., JUREK A., MICHALSKA M., BERLEĆ K., 2005. Wpływ temperatury na przeżywalność pałeczek Salmonella w osadzie ściekowym. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 506: 103-109.
• BUSTAMANTE M.A, MORAL R., PAREDES C., VARGAS-GARCIA M.C., SUÁREZ-ESTRELLA F., MORENO J., 2008. Evolution of the pathogen content during co-composting of winery and distillery wastes. Bioresour. Technol. 99: 7299-7307.
• CHRONI C., KYRIACOU A., GEORGAKI I., KOTSOU M., LASARIDI K., 2009. Microbial characterization during composting of biowaste. Waste Manage. 29: 1520-1525.
• CIEĆKO Z., WYSZKOWSKI M., ROLKA E., 2001. Charakterystyka chemiczna osadów ściekowych z oczyszczalni mleczarskich. Zesz. Probl. Post. Nauk Roln. 477: 313-318.
• GUNDŁACH J.L., SADZIKOWSKI A.B., TOMCZUK K., 1996. Zanieczyszczenie jajami Toxocara sp. wybranych środowisk miejskich i wiejskich. Med. Wet. 52, 6: 395-396.
• HASSEN A., BELGUITH K., JEDIDI N., CHERIF A., CHERIF M., BOUDABOUS A., 2001. Microbial characterization during composting of municipal solid waste. Bioresour. Technol. 80: 217-225.
• HAYYAN M., MJALLI F.S., HASHIM M.A., ALNASHEF A., 2010. A novel technique for separating glycerine from palm oil-based biodiesel using ionic liquids. Fuel Process. Technol. 91: 116-120.
• HEINONEN-TANSKI H., MOHAIBES M., KARINEN P., KOIVUNEN J., 2006. Methods to reduce pathogen microorganisms in manure. Livest. Sci. 102: 248-255.
• HUANG H., CHENG S.G., GEORGE T.T., 2002. Production of 1,3-propanediol by Klebsiella pneumoniae. Appl. Biochem. Biotechnol. 98: 687-698.
• IPEK U., ÖBEK E., AKÇA L., ARSLAN E.I., HASAR H., 2001. Anaerobic co-composting of sugarbeet waste and wine factory wastes. Fres. Environ. Bull. 10, 12: 863-868.
• KAŃSKA Z., GRABIŃSKA-ŁONIEWSKA A., ŁEBKOWSKA M., RZECHOWSKA E., 2001. Ćwiczenia laboratoryjne z biologii sanitarnej. Część I. Ofic. Wyd. PW, Warszawa.
• LEE P.C., LEE W.G., LEE S.Y., CHANG H.N., 2001. Succinic acid production with reduced byproduct formation in the fermentation of Anaerobiospirillum succiniciproducens using glycerol as a carbon source. Biotechnol. Bioeng. 72: 41-48.
• MANAFI M., KNEIFEL W., 1989. A combined chromogenic-fluorogenic medium for the simultaneous detection of total coliforms and E. coli in water. Zentralbl. Hyg. 189: 225-234.
• MARTIN J.P., 1950. Use of acid, rose bengal and streptomycin in the plate method for estimating soil fungi. Soil Sci. 69: 215-232.
• MCKINLEY V.L., VESTAL J.R., 1984. Biokinetic analyses of adaptation and succession: microbial activity in composting municipal sewage sludge. Appl. Environ. Microbiol. 47: 933-941.
• MILLER R.G., TATE C.R., 1990. XLT4: a highly selective planting medium for the isolation of Salmonella. Maryland Poultrym. April: 2-7.
• MOSSEL D.A.A., CORNELISSEN A.M.R., 1963. The examination of foods for Enterobacteriaceae using a test of the type generally adopted for the detection of Salmonella. J. Appl. Bacteriol. 26: 444-452.
• OTT L., 1984. An introduction to statistical methods and data analysis. PWS Publ., Boston.
• OZDEMIR S., DEDE O.H., KOSEOGLU G., 2004. Recycling of MSW compost and sewage sludge as growing substrate for ornamental potted plants. Fres. Environ. Bull. 13, 1: 30-33.
• PAGANS E., BARRENA R., FRONT X., SANCHEZ A., 2006. Ammonia emissions from the composting of different organic wastes. Dependency on process temperature. Chemosphere 62: 1534-1542.
• PIOTROWSKA-CYPLIK A., CYPLIK P., BIAŁAS W., CZARNECKI Z., 2008. Wpływ sposobu kompostowania odpadów z przemysłu tytoniowego na wybrane parametry fizykochemiczne i enzymatyczne. Acta Agrophys. 12, 2: 487-498.
• PN-Z-15011-1:1998. Kompost z odpadów komunalnych. Pobieranie próbek. PKN, Warszawa.
• PN-Z-19000-1:2001. Jakość gleby. Ocena stanu sanitarnego gleby. Wykrywanie bakterii z rodzaju Salmonella. PKN, Warszawa.
• REINTHALER F.F., POSCH J., FEIERL G., WÜST G., HAAS D., RUCKENBAUER G., MASCHER F., MARTH E., 2003. Antibiotic resistance of E. coli in sewage and sludge. Water Res. 37: 1685-1690.
• ROZPORZĄDZENIE Ministra Środowiska z dnia 13 lipca 2010 r. w sprawie komunalnych osadów ściekowych. 2010. Dz. U. 137, item 924.
• RYCKEBOER J., MERGAERT J., VAES K., KLAMMER S., DE CLERCQ D., COOSEMANS J., INSAM H., SWINGS J., 2003. A survey of bacteria and fungi occurring during composting and self-heating processes. Ann. Microbiol. 53, 4: 349-410.
• SAWICKA A., WOLNA-MARUWKA A., 2008. Sukcesja mikroorganizmów podczas kompostowania i humifikacji odpadów biodegradowalnych. In: II Ogólnopolska Konferencja pt. „Planowanie technologii osadów ściekowych i innych bioodpadów”, Tarnowo Podgórne k. Poznania. Wyd. UP, Poznań: 49-53.
• SIDHU J.P.S., SIMON G.T., 2009. Human pathogens and their indicators in biosolids: a literature review. Environ. Int. 35: 187-201.
• 101621 STANDARD COUNT agar for microbiology, 1. 2004. Merck, Polska.
• SUÁREZ-ESTRELLA F., VARGAS-GARCIA M.C., LÓPEZ M.J., MORENO J., 2007. Effect of horticultural waste composting on infected plant residues with pathogenic bacteria and fungi: integrated and localized sanitation. Waste Manage. 2: 886-892.
• THALMANN A., 1968. Zur Methodik der Bestimmung der Dehydrogenase Aktivität in Boden mittels Triphenyltetrazoliumchlorid (TTC). Landwirtsch. Forsch. 21: 249-258.
• THAMBIRAJAH J.J., ZULKALI M.D., HASHIM M.A., 1995. Microbiological and biochemical changes during the composting of oil palm empty-fruit-bunches. Effect of nitrogen supplementation on the substrate. Bioresour. Technol. 52: 133-144.
• TUOMELA M., VIKMAN M., HATAKKA A., ITÄVAARA M., 2000. Biodegradation of lignin in a compost environment: a review. Bioresour. Technol. 72: 169-183.
• VLYSSIDES A., KARLIS P., BARAMPOUTI E.M., MAI S., 2004. Characteristics of leachates from a municipal solid waste composting plant in Kalamata city, Greece. Fres. Environ. Bull. 13, 6: 491-493.
• WOLNA-MARUWKA A., 2009. Estimation of the microbiological status of sewage sludges subject to composting process in controlled conditions. Pol. J. Environ. Stud. 18, 2: 279-288.
• WOLNA-MARUWKA A., CZEKAŁA J., PIOTROWSKA-CYPLIK A., 2009. Określenie tempa inaktywacji bakterii chorobotwórczych w osadach ściekowych poddanych procesowi kompostowania z różnymi dodatkami w cybernetycznym bioreaktorze. J. Res. Appl. Agric. Eng. 54, 1: 73-78.
• WOLNA-MARUWKA A., SAWICKA A., KAYZER D., 2007. Size selected groups of microorganisms and soil respiration activity fertilized by municipal sewage sludge. Pol. J. Environ. Stud. 16, 1: 129-138.
• WYSOCKI F., LIRA J., 2003. Statystyka opisowa. Wyd. AR, Poznań.