CELE, STRATEGIE I OCENA EFEKTYWNOŚCI BIOAUGMENTACJI OSADU CZYNNEGO ZDEFINIOWANYMI MIKROORGANIZMAMI W USUWANIU TOKSYCZNYCH ZWIĄZKÓW CHEMICZNYCH


Objectives, strategies and evaluation of the effectiveness of activated sludge bioaugmentation with defined microorganisms in the removal of toxic chemicals
Justyna Michalska, Izabela Greń, Agnieszka Mrozik

Streszczenie: Technologia konwencjonalnego osadu czynnego stanowi obecnie jedną z najpowszechniej stosowanych metod w systemach biologicznego oczyszczania ścieków. Jej stosunkowo nową alternatywą jest technologia tlenowego granulowanego osadu czynnego, zapewniająca intensyfikację usuwania zanieczyszczeń i bardziej korzystna ekonomicznie. Współczesne oczyszczalnie ścieków coraz częściej bywają narażone na wysoki ładunek toksycznych i opornych na rozkład zanieczyszczeń chemicznych dopływających w ściekach. Mikroorganizmy naturalnie obecne w osadzie czynnym często nie są jednak zdolne do wykorzystywania tych złożonych związków chemicznych jako źródeł węgla i energii. Zastosowanie bioaugmentacji poprzez wprowadzenie do środowiska osadu czynnego wyselekcjonowanych szczepów lub konsorcjów mikroorganizmów, w celu wzmocnienia potencjału degradacyjnego mikroorganizmów autochtonicznych, wydaje się być atrakcyjnym rozwiązaniem problemów wielu oczyszczalni ścieków, związanych z ich narażeniem na wysokie stężenia ksenobiotyków. Jednakże aby strategia ta mogła stanowić skuteczne narzędzie wspomagające funkcjonowanie osadu czynnego, kluczowym aspektem jest dobór odpowiednich mikroorganizmów do inokulacji. Wybrane do bioaugmentacji mikroorganizmy powinny charakteryzować się nie tylko wysokim potencjałem degradacyjnym w kierunku rozkładu wybranych zanieczyszczeń, ale również odznaczać się zdolnością do chemotaksji, bioflokulacji, aggregacji, a także produkcji substancji egzopolisacharydowych, biosurfaktantów i autoinduktorów. Ponadto po wprowadzeniu do osadu czynnego powinny być one zdolne do wbudowywania się w strukturę kłaczków lub tworzenia granul. Bioaugmentacja osadu czynnego może być prowadzona z udziałem zarówno pojedynczych szczepów bakterii i grzybów, konsorcjów bakteryjnych i grzybowych, a także mieszanych konsorcjów mikroorganizmów. W oczyszczalniach ścieków wykorzystuje się natomiast w tym celu przede wszystkim komercyjnie dostępne preparaty handlowe. Mniej powszechna jest inokulacja osadu czynnego mikroorganizmami genetycznie modyfikowanymi, z obawy na ich niekontrolowany transfer do środowiska. Liczne badania wskazują, iż bioaugmentacja osadu czynnego może stanowić skuteczną strategię eliminacji związków ze ścieków toksycznych, takich jak fenol i jego pochodne, wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne, barwniki, farmaceutyki i wiele innych.

1. Wprowadzenie. 2. Bioaugmentacja osadu czynnego. 3. Selekcja mikroorganizmów do bioaugmentacji osadu czynnego. 3.1. Pojedyncze szczepy bakterii. 3.2. Pojedyncze szczepy grzybów mikroskopowych. 3.3. Konsorcja mikroorganizmów. 3.4. Mikroorganizmy modyfikowane genetycznie. 3.5. Biopreparaty handlowe. 4. Podsumowanie

Abstract: Among the currently used biological wastewater treatment systems, the conventional floccular-sludge method has been the most common. Its relatively novel alternative is aerobic granular activated sludge, which offers numerous operational and economic advantages. Although the activated sludge for modern wastewater treatment is often exposed to high concentrations of diverse chemicals, particularly inhibitory and recalcitrant ones, its autochthonous microorganisms may not be familiar with these compounds and can not use them as carbon and energy sources. For this reason, bioaugmentation, defined as a method for improvement of the degradative capacity of contaminated environment by adding selected strains or consortia of microorganisms, seems to be an attractive solutio to overcome the problems associated with the exposure of sewage plants to high concentrations of xenobiotics. The most important step in the achievement of successful bioaugmentation is the selection of proper microorganisms with desirable abilities. They should be characterized by high degradative potential towards specific pollutant(s), ability to form biofilm, aggregation and production of extracellular polymeric substances, bioflocculating activity, motility, biosurfactants and autoinductors synthesis. Moreover, they should survive after inoculation into the activated sludge and possess the ability to incorporate into the flocs or form granules. In bioaugmentation of the activated sludge, several approaches can be distinguished – bioaugmentation with: single strains of bacteria or fungi, consortia of bacteria, consortia of fungi or mixed consortia, genetically modified microorganisms and commercial formulations. As many studies have indicated, bioaugmentation is an effective technology for eliminating from sewage toxic compounds, such as phenols and its derivatives, polycyclic aromatic hydrocarbons, dyes, pharmaceuticals and many others.

1. Introduction. 2. Bioaugmentation of activated sludge. 3. Selection of microorganisms for bioaugmentation of activated sludge. 3.1. Single strains of bacteria. 3.2. Single strains of filamentous fungi. 3.3. Consortia of microorganisms. 3.4. Genetically modified microorganisms. 3.5. Commercial formulations. 4. Summary

Najnowszy numer

Najnowszy numer

POSTĘPY MIKROBIOLOGII
2018, 57, 2

O Towarzystwie

PTM

Celem Polskiego Towarzystwa
Mikrobiologów jest propagowanie rozwoju nauk mikrobiologicznych

i popularyzowanie osiągnięć
mikrobiologii wśród członków Towarzystwa oraz szerokich kręgów społeczeństwa. Formami działalności jest organizowanie zjazdów, posiedzeń naukowych, kursów, wykładów
i odczytów oraz konkursów prac naukowych; wydawanie i popieranie wydawania czasopism naukowych, książek
i innych publikacji
z dziedziny mikrobiologii; opiniowanie o stanie i potrzebach mikrobiologii polskiej

i występowanie w jej sprawach wobec
władz państwowych; współpraca
z pokrewnymi stowarzyszeniami
w kraju i za granicą.