Testy biochemiczne jako narzędzie oceny procesów biologicznego

Testy biochemiczne jako narzędzie oceny procesów biologicznego

Ochrona årodowiska i ZasobÛw Naturalnych nr 28, 2005 r.
Krystyna KosiÒska
TESTY BIOCHEMICZNE
JAKO NARZ DZIE OCENY PROCES”W
BIOLOGICZNEGO OCZYSZCZANIA åCIEK”W
BIOCHEMICAL TESTS AS A TOOL
FOR THE ASSESSMENT OF BIOLOGICAL
TREATMENT PROCESSES
S≥owa kluczowe: testy biochemiczne, osad czynny, szybkoúÊ uwalniania i poboru fosforu,
szybkoúÊ nitryfikacji, szybkoúÊ denitryfikacji, szybkoúÊ poboru tlenu.
Keywords: biochemical tests, activated sludge, phosphorus release rate-PRR, ammonia utilization rate-AUR, nitrogen utilization rate-NUR, oxygen utilization rate-OUR.
Advances in wastewater treatment technology, as well as the ever increasing demands made on the wastewater treatment systems to be applied, have created the need
for a quick assessment of the phenomena that occur in multi-stage wastewater treatment
trains. The aim of the lecture was to substantiate the usefulness of biochemical tests as
a tool for assessing the changes in the water pollutants due to the participation of the
functional groups of the microorganisms that are present in the activated sludge. Consideration was given to relevant measuring methods and to the principles of determining
the trends in, and the rates of, concentration variations for the investigated pollutants as
a function of time by the PRR, AUR, NUR and OUR tests. Using the example of integrated treatment of the effluents from food industries and municipal sewage, it was
shown that biochemical tests were of great help in assessing the effect of other wastewater than municipal sewage ñ and the effect of other substances than those typically
found in municipal wastewater ñ on the rate of conversion of phosphorus compounds,
on the nitrification and denitrification processes, and on the relation between total alkalinity and conversion of nitrogen compounds, when industrial and municipal wastewater is treated together. Physiological activity of the activated sludge was exemplified by
the comparison and assessment of the rate of biomass respiration.
25
Krystyna KosiÒska
1. WPROWADZENIE
Okreúlenie Ñtesty biochemiczneî naleøy rozumiÊ jako badania zmian w funkcji
czasu analizowanych wskaünikÛw zanieczyszczenia, zachodzπcych przy udziale
funkcyjnych grup drobnoustrojÛw, w tym wypadku osadu czynnego. Sπ to badania bardzo pomocne w okreúlaniu podatnoúci úciekÛw oraz wystÍpowania czynnikÛw toksycznych wp≥ywajπcych na biologiczny rozk≥ad zanieczyszczeÒ. Pierwowzorem testÛw do oceny podatnoúci úciekÛw na biologiczny rozk≥ad i ich
toksycznoúÊ by≥o studium zmian BZT. RozwÛj technologii oczyszczania úciekÛw i wzrost wymagaÒ, jakim powinny sprostaÊ systemy oczyszczania úciekÛw
wymusi≥ potrzebÍ szybkiej oceny zachodzπcych zmian w wielofazowych uk≥adach oczyszczania úciekÛw. Testy biochemiczne, jako narzÍdzia pozwalajπce
okreúliÊ i scharakteryzowaÊ funkcyjne grupy mikroorganizmÛw w biomasie osadu
czynnego w takich w≥aúnie uk≥adach oczyszczania úciekÛw zosta≥y wprowadzone na poczπtku lat 90. przez badaczy duÒskich ñ Uniwersytet Techniczny w Lyngby i niemieckich ñ Uniwersytet w Hanowerze [BaczyÒski 1998, Kristensen 1992].
Testy te zdoby≥y rangÍ standardowych oznaczeÒ do oceny kondycji fizjologicznej osadu czynnego i jego funkcyjnych grup drobnoustrojÛw (bakterie heterotroficzne, nitryfikacyjne i denitryfikacyjne oraz fosforowe). Podstawowym celem
testÛw jest okreúlenie w≥aúciwych dla nich szybkoúci jednostkowych procesÛw
w przebiegu oczyszczania w danych warunkach, a takøe ocena toksycznoúci lub
inhibicji substancji lub innych úciekÛw wprowadzanych do systemu oczyszczania. Sπ to nastÍpujπce testy [BaczyÒski 1998, Kristensen 1992]:
1) test uwalniania i poboru fosforu przez biomasÍ osadu czynnego (PRR ñ Phosphorus Release Rate);
2) test nitryfikacji azotu amonowego (AUR ñ Ammonia Utilization Rate);
3) test denitryfikacji azotanÛw (NUR ñ Nitrogen Utilization Rate);
4) test prÍdkoúci poboru tlenu przez biomasÍ (OUR ñ Oxygen Utilization Rate).
2. METODYKA BADA—
Osad czynny i úcieki w reaktorze, poddaje siÍ mieszaniu lub napowietrzaniu.
Mieszanie powinno byÊ na tyle intensywne, by utrzymywaÊ biomasÍ w stanie
zawieszenia w ca≥ej objÍtoúci reaktora, ale nie powodowaÊ jej napowietrzania.
Napowietrzanie powinno byÊ drobno pÍcherzykowe. W reaktorze naleøy okreúliÊ zawartoúÊ biomasy osadu czynnego (g s.m./l, jak i jego frakcje: organicznπ
i mineralnπ. W czasie badaÒ naleøy pobieraÊ prÛbkÍ z czÍstotliwoúciπ minimum
co 0,5 h, ktÛrπ naleøy natychmiast przesπczyÊ najlepiej przy zastosowaniu pompy prÛøniowej. W filtracie analizuje siÍ wskaüniki w≥aúciwe dla poszczegÛlnych
procesÛw jednostkowych.
26
Testy biochemiczne jako narzÍdzie oceny procesÛw biologicznego oczyszczania úciekÛw
3. PRZEMIANY ZWI•ZK”W FOSFOROWYCH
W TESTACH UWALNIANIA I POBORU FOSFORU (PRR)
Test uwalniania i poboru forsforu sk≥ada siÍ z dwÛch etapÛw: w etapie I
wymagane sπ warunki beztlenowe ñ zawartoúÊ reaktora jest lekko mieszana za
pomocπ mieszad≥a np. magnetycznego. NastÍpuje tu uwalnianie fosforu z osadu
czynnego. W etapie II konieczne jest napowietrzanie osadu. W tym czasie fosfor
jest pobierany przez biomasÍ. Kierunki przemian zwiπzkÛw fosforowych w obu
etapach przedstawiono na rysunku 1.
Rys. 1. Zasada biologicznego usuwania fosforu ze úciekÛw
Fig. 1. Principle of biological phosphorus removal from wastewater
W etapie I biomasa, uwalniajπc fosfor do otoczenia, pobiera z niego w zamian substraty organiczne, najlepiej w postaci produktÛw kwaúnej fermentacji
(KLT). Substraty te sπ magazynowane w komÛrkach w postaci polihydroksymaúlanÛw (PHM). Wydzielenie fosforu z komÛrki jest metodπ uzyskiwania przez
niπ energii w procesie odszczepiania fosforanu z ATP:
ATP → ADP + P
Ponowny pobÛr fosforu przez biomasÍ osadu nastÍpuje w warunkach tlenowych. Wtedy zachodzi spalanie PHM do CO2, pobÛr fosforanÛw i zmagazynowanie energii w odbudowanym ATP:
ADP + P → ATP
27
Krystyna KosiÒska
Zasada biologicznego usuwania fosforu ze úciekÛw opiera siÍ na wytworzeniu optymalnych warunkÛw do rozwoju drobnoustrojÛw fosforowych, w ktÛrych mogπ one w swoich komÛrkach zgromadziÊ znacznie wiÍcej fosforu, niø
wynika to z ich fizjologicznych potrzeb. DrogÍ przemian fosforu, jaka odbywa
siÍ w czasie oczyszczania úciekÛw przede wszystkim dziÍki drobnoustrojom fosforowym, pokazano na rysunku 2.
Rys. 2. Uwalnianie i pobieranie fosforu przez bakterie fosforowe osadu czynnego w warunkach
beztlenowych i tlenowych
Fig. 2. Release and uptake of phosphorus by phosphorus bacteria in activated sludge under anaerobic and aerobic conditions
Przemienne poddawanie osadu czynnego warunkom beztlenowym wraz z dostÍpem do ürÛd≥a LKT i nastÍpnie warunkom tlenowym sprzyja rozwojowi funkcyjnej grupy bakterii fosforowych: Acinetobacter sp. i Arthrobacter sp., ktÛre
28
Testy biochemiczne jako narzÍdzie oceny procesÛw biologicznego oczyszczania úciekÛw
majπ zdolnoúÊ pobierania i magazynowania zwiÍkszonych ponad fizjologiczne
potrzeby komÛrki iloúci fosforu w postaci polifosforanÛw.
W teúcie tym w zaleønoúci od potrzeby okreúla siÍ maksymalnπ (z krÛtkiego
okresu) oraz úredniπ (z okresu d≥uøszego) szybkoúÊ uwalniania i poboru fosforu.
Rys. 3. Uwalnianie i pobÛr fosforu przez osad czynny w teúcie PRR dla úciekÛw komunalnych
(uk≥ad odniesienia) i úciekÛw komunalnych z 20% udzia≥em úciekÛw z przetwÛrstwa
spoøywczego
Fig. 3. Release and uptake of phosphorus by activated sludge, determined by the PRR test in
municipal sewage (reference system) and municipal sewage with wastewater from food
processing accounting for 20% of the overall volume
Na rysunku 3 pokazano dla przyk≥adu wyniki omawianego testu, zastosowanego do oceny wp≥ywu udzia≥u 20% úciekÛw z przetwÛrstwa spoøywczego (z
przetwÛrstwa ziemniakÛw) w úciekach komunalnych na szybkoúÊ uwalniania, a
nastÍpnie na szybkoúÊ poboru fosforu podczas realizacji koncepcji wspÛlnego
oczyszczania úciekÛw komunalnych i przemys≥owych [KosiÒska 1998, KosiÒska, MiodoÒski 2001]. Testy uwalniania fosforu przeprowadzano w nastÍpujπcych warunkach:
1) zawartoúÊ tlenu w reaktorze: 0,0ñ0,1 mg O2/l,
2) temperatura w reaktorze: 14,8ñ17,5°C.
PobÛr fosforu przez osad czynny badano podczas testÛw nitryfikacyjnych
w warunkach:
3) zawartoúÊ tlenu w reaktorze: 4,5ñ6,2 mg O2/l,
4) temperatura w reaktorze: 14,7ñ18,5°C.
29
Krystyna KosiÒska
Uk≥adem odniesienia by≥ test wykonany tylko dla úciekÛw komunalnych.
Odcinki krzywych AB (dla úciekÛw mieszanych) oraz ab (dla úciekÛw komunalnych) w etapie I pos≥uøy≥y do okreúlenia zaleønoúci liniowej zmian stÍøenia
fosforu w úciekach w funkcji czasu, co pokazano na rysunku 4.
Rys. 4. SzybkoúÊ uwalniania fosforu z osadu czynnego podczas testu PRR dla úciekÛw komunalnych i úciekÛw komunalnych z 20% udzia≥em úciekÛw z przetwÛrstwa spoøywczego
Fig. 4. Rate of phosphorus release from activated sludge during PRR test in municipal sewage
and municipal sewage with wastewater from food processing accounting for 20% of the
overall volume
Uwalnianie fosforu z biomasy przebiega≥o z podobnπ maksymalnπ prÍdkoúciπ: 6,11 mg P/g s.m.o. ∑ h dla úciekÛw komunalnych oraz 6,1 mg P/g s.m.o. ∑ h
dla úciekÛw komunalnych z udzia≥em úciekÛw przemys≥owych. Niemniej úrednia prÍdkoúÊ uwalniania fosforu w takim samym czasie (3,5 h) pod wp≥ywem
úciekÛw przemys≥owych by≥a ponad 2-krotnie wiÍksza i wynosi≥a 4,82 mg
P/g s.m.o. ∑ h, natomiast dla úciekÛw komunalnych by≥o to tylko 2,1 mg P/g
s.m.o. ∑ h.
PobÛr fosforu przez osad czynny w warunkach tlenowych dla úciekÛw mieszanych (odcinek CD etapu II na rys. 3) w takim samym czasie (2,5 h) charakteryzowa≥a wiÍksza o ok. 35% úrednia szybkoúÊ w stosunku do uk≥adu odniesienia (odcinek cd na rys. 3). Funkcyjnπ zaleønoúÊ liniowπ przedstawiono na
rysunku 5.
Wyniki te úwiadczπ o tym, øe w strukturze badanego osadu funkcjonujπ bakterie fosforowe, a warunki beztlenowo-tlenowe sprzyja≥y bytowaniu ich popula30
Testy biochemiczne jako narzÍdzie oceny procesÛw biologicznego oczyszczania úciekÛw
Rys. 5. SzybkoúÊ uwalniania fosforu z osadu czynnego podczas testu PRR dla úciekÛw komunalnych i úciekÛw komunalnych z 20% udzia≥em úciekÛw z przetwÛrstwa spoøywczego
Fig. 5. Rate of phosphorus uptake by activated sludge during PRR test in municipal sewage and
municipal sewage with wastewater from food processing accounting for 20% of the overall volume
cji w biomasie osadu czynnego. Ponadto badane úcieki przemys≥owe (z przetwÛrstwa ziemniakÛw) stanowi≥y dobre ürÛd≥o przyswajalnego wÍgla, tak niezbÍdnego w beztlenowych przemianach zwiπzkÛw fosforu.
4. PRZEMIANY ZWI•ZK”W AZOTOWYCH
W TESTACH NITRYFIKACJI (AUR)
Wymagane warunki tlenowe ñ zawartoúÊ reaktora napowietrzana drobno
pÍcherzykowo. O przebiegu nitryfikacji decydujπ dwie grupy funkcyjne osadu
czynnego:
1) utleniajπca azot amonowy do azotynÛw:
NH4+ + 1,5 O2 = NO2ñ + 2Hñ + H2O (np. Nitrosomonas sp.)
2) utleniajπca azotyny do azotanÛw:
NO2ñ + 0,5 O2 = NO3ñ (np. Nitrobacter sp.)
Kierunki zmian form azotu w czasie nitryfikacji zilustrowano na rysunku 6.
Przemiany te dotyczπ przede wszystkim obniøania stÍøenia azotu amonowego
31
Krystyna KosiÒska
Rys. 6. Kierunki zmian form azotu w czasie procesu nitryfikacji. IloúÊ azotu wbudowanego w biomasÍ wynosi zwykle 8ñ12% biomasy
Fig. 6. Trends of change in nitrogen from during nitrification process. The amount of nitrogen
build in into the biomass generally ranges between 8 and 12% of the biomass
oraz wzrostu stÍøenia azotu azotanowego i okresowo zwiÍkszenia iloúci azotu
azotynowego. O jakoúci procesu nitryfikacji úwiadczy przede wszystkim powstawanie azotanÛw. Za efektywny przebieg nitryfikacji uznaje siÍ proces, w ktÛrym
uzyskuje siÍ niemal ca≥kowite utlenienie azotu amonowego poza czÍúciπ wykorzystanπ na potrzeby fizjologiczne biomasy.
Przyk≥ad zastosowania badaÒ testowych procesu nitryfikacji do okreúlenia
wp≥ywu úciekÛw przemys≥owych na przebieg nitryfikacji úciekÛw komunalnych
przedstawiono na rysunku 7. Badania testowe prowadzono w nastÍpujπcych
warunkach:
1) zawartoúÊ tlenu w reaktorze: 4,5ñ6,2 mg O2/l,
2) temperatura w reaktorze: 14,7ñ18,5°C.
Przebieg krzywych zmian stÍøenia azotu amonowego moøna uznaÊ za podobny, choÊ znitryfikowanie azotu amonowego w úciekach z udzia≥em 20% úciekÛw przemys≥owych do poziomu, jaki uzyskano dla úciekÛw komunalnych wymaga≥o wiÍkszego czasu ze wzglÍdu na wiÍksze jego stÍøenie poczπtkowe. Potwierdza to przedstawiona na rysunku 8 analiza funkcyjnych zaleønoúci zmian
wskaünikÛw zanieczyszczenia w czasie. Wykaza≥a ona, øe jednostkowa szybkoúÊ nitryfikacji w obu uk≥adach badawczych by≥a podobna i wynosi≥a odpowiednio 2,52 mg NH4/g s.m.o. ∑ h i 2,58 mg NH4/g s.m.o. ∑ h.
32
Testy biochemiczne jako narzÍdzie oceny procesÛw biologicznego oczyszczania úciekÛw
Rys. 7. Przebieg zmian form azotu podczas testu nitryfikacji (AUR) w úciekach komunalnych
i komunalnych z udzia≥em 20% úciekÛw z przetwÛrstwa spoøywczego
Fig. 7. Variations in nitrogen from during AUR test in municipal sewage with wastewater from
food processing accounting for 20% of the overall volume
Rys. 8. Zmiany stÍøenia azotu amonowego w funkcji czasu podczas testu AUR dla úciekÛw
komunalnych i úciekÛw komunalnych z udzia≥em 20% úciekÛw z przetwÛrstwa spoøywczego
Fig. 8. Variations in ammonia nitrogen concentration related to the duration of the nitrification
process during AUR test in municipal sewage and municipal sewage with wastewater
from food processing accounting for 20% of the overall volume
33
Krystyna KosiÒska
åcieki przemys≥owe w stosowanych iloúciach nie powodowa≥y zatem
hamowania procesu nitryfikacji i nie stanowi≥y czynnika toksycznego dla biomasy osadu.
5. PRZEMIANY ZWI•ZK”W AZOTOWYCH
W TESTACH DENITRYFIKACJI (NUR)
Proces denitryfikacji zaleøy g≥Ûwnie od funkcyjnych drobnoustrojÛw denitryfikacyjnych: (np. Microccus denitryficans, Thiobacillus denitryficans). Kierunki zmian zanieczyszczenia azotowego w procesie denitryfikacji przedstawia
nastÍpujπce rÛwnanie:
NO3ñ → NO2ñ → NO → N2O → N2
↓
NH2OH → NH3
Drobnoustroje funkcyjne wymagajπ warunkÛw anoksycznych oraz dostÍpu
do ≥atwo przyswajalnego ürÛd≥a wÍgla. Testy przeprowadzano w warunkach:
1) zawartoúÊ tlenu w reaktorze: 0,1ñ0,2 mg O2/l,
2) temperatura w reaktorze: 15,7ñ19,5°C.
Rys. 9. Profil przebiegu nitryfikacji w úciekach komunalnych (AUR) oraz denitryfikacji azotanÛw (NUR) w obecnoúci rÛønych ürÛde≥ wÍgla
Fig. 9. Profile of nitrification in municipal sewage (AUR test) and profile of denitrification of
nitrates (NUR test) in the presence of diverse carbon sources
34
Testy biochemiczne jako narzÍdzie oceny procesÛw biologicznego oczyszczania úciekÛw
Profil zmian zanieczyszczeÒ azotowych w nitryfikacji i denitryfikacji oraz
wp≥yw rodzaju ürÛd≥a wÍgla na przebieg denitryfikacji przedstawia rysunek 9.
Najwolniej denitryfikacja przebiega≥a wÛwczas, gdy drobnoustroje dysponowa≥y tylko w≥asnym wÍglem endogennym. Nieco lepszym ürÛd≥em wÍgla okaza≥
siÍ metanol, ale najlepszym by≥a siÍ glukoza.
Rys. 10. Zmiany stÍøenia azotanÛw w funkcji czasu podczas testu (NUR) w úciekach komunalnych i komunalnych z udzia≥em 20% úciekÛw z przetwÛrstwa spoøywczego
Fig. 10. Variations in the concentration of nitrates related to the duration of the denitrification
process in NUR test in municipal sewage and municipal sewage with wastewater from
food processing accounting for 20% of the overal volume
Na rysunku 10 przedstawiono wp≥yw úciekÛw przemys≥owych na przebieg
denitryfikacji podczas sprawdzania testami koncepcji wspÛlnego oczyszczania
úciekÛw komunalnych i przemys≥owych z przetwÛrstwa ziemniakÛw [KosiÒska
1998, KosiÒska, MiodoÒski 2001]. åcieki z przetwÛrstwa ziemniakÛw stanowi≥y dobre ürÛd≥o wÍgla i nie hamowa≥y przebiegu denitryfikacji, a nawet zwiÍkszy≥y jej prÍdkoúÊ o ok. 81%. Jednostkowa szybkoúÊ tego procesu wzros≥a
z wielkoúci 1,45 mg NO3/g s.m.o. ∑ h dla uk≥adu odniesienia do poziomu 2,62 mg
NO3/g s.m.o. ∑ h dla mieszaniny úciekÛw.
35
Krystyna KosiÒska
6. WERYFIKACJA NITRYFIKACJI I DENITRYFIKACJI
NA PODSTAWIE ZMIANY ZASADOWOåCI åCIEK”W
Uzupe≥nieniem testÛw nitryfikacji i denitryfikacji jest pomiar zmian zasadowoúci úciekÛw. Nitryfikacja azotu amonowego skutkuje obniøeniem zasadowoúci úciekÛw, co pokazano na przyk≥adzie úciekÛw komunalnych na rysunku 11.
Rys. 11. Zmiany stÍøenia form azotu oraz wartoúci zasadowoúci ogÛlnej w úciekach komunalnych podczas testu nitryfikacji (AUR)
Fig. 11. Variations in the concentration of nitrogen forms and in the value of total alkalinity in
municipal sewage during AUR test
W prawid≥owym przebiegu procesu nitryfikacji, utlenienie (nitryfikowanie) azotu
amonowego powoduje utratÍ zasadowoúci zgodnie z reakcjπ:
NH4+ + O2 + 2HCO3 → NO3ñ + 2CO2 + 3H2O
W reakcji tej nastÍpuje zmniejszenie zasadowoúci, wyraøone stratπ 7,14 mg
CaCO3 na 1 mg utlenianego NñNH4. Uzyskana w badaniach testowych zaleønoúÊ funkcyjna zasadowoúci od zmian stÍøenia azotu amonowego przedstawiono na rysunku 12 (krzywa A). Wynosi≥a ona: 7,15 mg CaCO3 na 1 mg NñNH4
i potwierdza≥a przebieg nitryfikacji bez zak≥ÛceÒ.
Pomiar zasadowoúci ogÛlnej w czasie denitryfikacji pomaga rÛwnieø w ocenie jej przebiegu. W czasie denitryfikacji bowiem nastÍpuje odbudowa zasadowoúci zgodnie z uogÛlnionπ reakcjπ:
substrat organiczny + NO3ñ → HCO3ñ + N2 + CO2 + H2O
36
Testy biochemiczne jako narzÍdzie oceny procesÛw biologicznego oczyszczania úciekÛw
Rys. 12. ZaleønoúÊ funkcyjna zasadowoúci ogÛlnej úciekÛw komunalnych od zmian stÍøenia
azotu amonowego (podczas testu AUR) oraz stÍøenia azotanÛw (podczas testu NUR)
Fig. 12. Total alcalinity in municipal sewage related to ammonia nitrogen concentration variations during AUR test and nitrates concentration variations during NUR test
Z teoretycznych danych wynika, øe zdenitryfikowanie 1 mg NñNO3 powoduje zwiÍkszenie zasadowoúci o 3,57 mg CaCO3. ZaleønoúÊ funkcyjna zasadowoúci ogÛlnej od denitryfikacji azotanÛw w úciekach komunalnych pokazana na
rysunku 12 (krzywa B) wskazywa≥a, øe wartoúÊ ta wynosi≥a 3,3 mg CaCO3/1 mg
N-NO3. Wynik ten, zbliøony do wartoúci teoretycznej, potwierdza prawid≥owy
przebieg procesu denitryfikacji.
7. TEST PR DKOåCI POBORU TLENU
PRZEZ BIOMAS OSADU CZYNNEGO (OUR)
Jednostkowa prÍdkoúÊ poboru tlenu (JPPT) przez biomasÍ úwiadczy o jej
fizjologicznej kondycji, zaleønej od iloúci ≥atwo rozk≥adalnych substratÛw oraz
od obecnoúci czynnikÛw szkodliwych. Pomiary wykonuje siÍ sondπ tlenowπ
w szczelnie zamkniÍtym naczyniu z biomasπ, odczytujπc wskazania sondy w czasie kilku minut.
ZasadÍ pomiarÛw poboru tlenu przez biomasÍ osadu pokazano na rysunku 13. Analizujπc pobÛr tlenu przez osad czynny uzyskuje siÍ porÛwnawcze dane
do oceny czynnikÛw wp≥ywajπcych na stan biomasy w sposÛb pokazany na rysunku 14.
37
Krystyna KosiÒska
Rys. 13. Zasada okreúlania prÍdkoúci poboru tlenu (OUR) przez osad czynny
Fig. 13. Principle of determining the rate of oxygen uptake (OUR test) by activated sludge
Rys. 14. ZaleønoúÊ oddychania biomasy od jej kondycji fizjologicznej
Fig. 14. Biomass respiration related to physiological condition
W teúcie prÍdkoúci poboru tlenu przez biomasÍ osadu czynnego (OUR) badano wp≥yw okreúlonego udzia≥u úciekÛw przemys≥owych z przetwÛrstwa spo38
Testy biochemiczne jako narzÍdzie oceny procesÛw biologicznego oczyszczania úciekÛw
øywczego w úciekach komunalnych (uk≥ad badany) na szybkoúÊ oddychania osadu
czynnego w odniesieniu do tego parametru w úciekach komunalnych (uk≥ad odniesienia) w nastÍpujπcych warunkach:
1) zawartoúÊ tlenu w reaktorze: 4,5ñ6,2 mg O2/l,
2) temperatura w reaktorze: 14,7ñ18,5°C.
Uzyskane wyniki przedstawiono na rysunku 15. Dane wskazujπ, øe okreúlony udzia≥ úciekÛw przemys≥owych, zawierajπcych ≥atwo rozk≥adalne substraty
organiczne nie wp≥ywa≥ negatywnie na kondycjÍ zdrowotnπ osadu. Biomasa
w badanym uk≥adzie oddycha≥a z szybkoúciπ 15,9 mg O2/g s.m.o. ∑ h, podczas
gdy w uk≥adzie odniesienia szybkoúÊ ta wynosi≥a 10,1 mg O2/g s.m.o. ∑ h. i by≥a
o ok. 30% mniejsza. Obie prÍdkoúci mieúci≥y siÍ w granicach normalnej dla osadu czynnego prÍdkoúci oddychania, wyznaczonych przez zakres wartoúci 8ñ20
mg O2/g s.m.o. ∑ h.
Rys. 15. SzybkoúÊ poboru tlenu przez osad czynny w teúcie OUR podczas nitryfikacji úciekÛw
komunalnych i úciekÛw komunalnych z udzia≥em 20% úciekÛw przetwÛrstwa spoøywczego
Fig. 15. Rate of oxygen uptake by activated sludge during nitrification in OUR test in municipal
sewage and municipal sewage with wastewater from food processing accounting for
20% of the overal volue
Udzia≥ úciekÛw przemys≥owych w oczyszczaniu úciekÛw komunalnych w badanych iloúciach nie stanowi≥ zatem czynnika toksycznego, nie hamowa≥ procesÛw øyciowych osadu czynnego, a nawet poprawia≥ jego stan fizjologiczny.
39
Krystyna KosiÒska
8. PODSUMOWANIE I WNIOSKI
W celu poprawnej interpretacji uzyskanych wynikÛw naleøa≥oby przeprowadziÊ porÛwnawcze badania testowe z wykorzystaniem zdefiniowanych substratÛw dla wszystkich funkcyjnych grup drobnoustrojÛw w osadzie czynnym
(uk≥ad odniesienia) i wtedy odnieúÊ je do wynikÛw uzyskanych dla uk≥adu badanego, zarÛwno na úciekach komunalnych, jak i na mieszaninie úciekÛw. NajczÍúciej jednak, jeøeli zachodzi potrzeba w≥πczenia do juø funkcjonujπcego systemu
oczyszczania dodatkowego strumienia úciekÛw (zw≥aszcza przemys≥owych) uk≥adem odniesienia w badaniach testowych mogπ byÊ testy wykonane na úciekach
oczyszczanych na funkcjonujπcej oczyszczalni.
Reasumujπc, naleøy stwierdziÊ:
1) testy biochemiczne sπ przydatnym narzÍdziem do stosunkowo szybkiej porÛwnawczej oceny funkcjonowania osadu czynnego w zakresie jednostkowych procesÛw biologicznego oczyszczania úciekÛw: defosfatacji osadÛw i úciekÛw, nitryfikacji, denitryfikacji, a takøe kondycji fizjologicznej biomasy.
2) na podstawie wynikÛw testÛw moøna oceniÊ podatnoúci úciekÛw na biologiczne oczyszczanie i okreúlenie toksycznoúci lub inhibicji wzglÍdem poszczegÛlnych grup funkcyjnych drobnoustrojÛw osadu czynnego.
3) testy umoøliwiajπ uzyskanie informacji potrzebnych do prawid≥owej eksploatacji systemu oczyszczania úciekÛw bez uciekania siÍ do d≥ugotrwa≥ych badaÒ
pilotowych.
PIåMIENNICTWO
BaczyÒski T. 1998. ÑTesty OUR, AUR, NUR, PRR jako narzÍdzie oceny przebiegu procesÛw
biologicznego oczyszczania úciekÛwî. Materia≥y Seminarium naukowo-technicznego ÑEksploatacja i badania oczyszczalni úciekÛw SBRî. Nowy Targ, 163ñ172.
Kristensen G. H. 1992. ÑCharacterization of functional microorganism groups and substrate
in activated sludge and wastewater by AUR, NUR and OURî. Wat. Sci. Tech., Vol. 25,
No. 6, 43ñ57.
KosiÒska K. 1998. ÑZastosowanie wybranych oznaczeÒ I testÛw biochemicznych do oceny przebiegu podstawowych procesÛw jednostkowych biologicznego oczyszczania úciekÛwî. Opracowanie IOå, Wroc≥aw.
KosiÒska K., MiodoÒski J. M. 2001. ÑEkspertyza nt. warunkÛw i moøliwoúci w≥πczenia úciekÛw
z Zak≥adu ÑElipsaî Sp. z o.o. do kanalizacji miejskiej i oczyszczalni úciekÛw w Kπtach
Wroc≥awskichî. Etap II. Opracowanie IOå, Wroc≥aw.
Dr hab. Krystyna KosiÒska
Instytut Ochrony årodowiska, Oddzia≥ we Wroc≥awiu
ul. Wyb. WyspiaÒskiego 39e, 50-370 Wroc≥aw
40