Na UJ znaleziono sposób na udoskonalenie biologicznej metody oczyszczania ścieków

Opracowana na Uniwersytecie Jagiellońskim technologia pozwoli ograniczyć koszty eksploatacji oczyszczalni ścieków, poprawić ich efektywność oraz zmniejszyć negatywny wpływ na środowisko, jaki mają stosowane przez nie odczynniki chemiczne. Metoda została już z powodzeniem przetestowana w kilku oczyszczalniach i jest gotowa do wdrożenia.

Na Uniwersytecie Jagiellońskim odkryto sposób na ograniczenia puchnięcia osadu czynnego w oczyszczalniach ścieków. Polega on na utrzymywaniu w równowadze mikroorganizmów odpowiadających za kontrolowanie liczebności bakterii nitkowatych. W opinii badaczy odkrycie pozwoli zmniejszyć koszty eksploatacji oczyszczalni, jak i ograniczyć ilość stosowanych przez nie odczynników chemicznych mających negatywny wpływ na środowisko naturalne.

Nową metodę, która nadaje się do zastosowania przez oczyszczalnie wykorzystujące osad czynny, opracowały dr hab. Agnieszka Pajdak-Stós i dr hab. Edyta Fiałkowska z Wydziału Biologii UJ. Badaczki znalazły sposób na ograniczenia puchnięcia osadu czynnego, czyli zbiorowiska mikroorganizmów, które poprzez biologiczne procesy degradują zanieczyszczenia. Opracowana technika przeciwdziała przypadkom nadmiernego rozwoju bakterii nitkowatych w oczyszczalniach ścieków. Wysokie zagęszczenie takich bakterii powoduje, że oczyszczalnie ponoszą wysokie koszty, zmniejsza się ich efektywność, a stosowane dotychczas działania prewencyjne mają negatywny wpływ na środowisko naturalne.

Osad czynny jest stosowany zarówno w dużych oczyszczalniach ścieków komunalnych i przemysłowych, jak i w mniejszych obiektach oraz w oczyszczalniach przydomowych. Badacze z powodzeniem przetestowały już swoją metodę w kilku różnych oczyszczalniach o odmiennych wydajnościach i zróżnicowanych rodzajach ścieków, co oznacza, iż jest ona gotowa do wdrażania w środowisku przemysłowym.

Równowaga biologiczna

Metoda oczyszczania z udziałem osadu czynnego opiera się na takich samych biologicznych procesach samooczyszczania, jakie zachodzą w naturalnym środowisku wodnym. Z punktu widzenia oczyszczalni efektywność i tempo tych procesów ściśle zależy od jakości osadu czynnego, w skład którego wchodzi mieszanka różnych gatunków bakterii, pierwotniaków, grzybów i innych mikroorganizmów.

– Osad czynny to niezwykle dynamiczne środowisko, które trudno jest stabilizować i utrzymywać w równowadze. Trudność ta wynika z licznych zależności i interakcji między gatunkami tworzącymi osad, jak również z tego, że mikroorganizmy występujące w osadzie namnażają się w różnym tempie. Na zmianę proporcji między poszczególnymi mikroorganizmami wpływa wiele czynników, a zmienność ta często sprawia, że pewne szczepy, gatunki czy grupy organizmów zaczynają dominować w osadzie. Tak się dzieje w przypadku nadmiernego rozwoju bakterii nitkowatych. Dla oczyszczalni jest to technologiczny problem, którego rozwiązanie pociąga za sobą znaczne koszty, a w skrajnych przypadkach powoduje przestoje w ich pracy – mówi dr hab. Agnieszka Pajdak-Stós z UJ, współautorka odkrycia.

Kiedy następuje niekontrolowany rozwój bakterii nitkowatych, a to zdarza się często, osad zaczyna się pienić i puchnąć, co prowadzi do problemów eksploatacyjnych i technologicznych w oczyszczalniach. Pojawia się niewłaściwa recyrkulacja osadu i trudności w utrzymaniu jego właściwego stężenia w komorach napowietrzania. Zaburzony zostaje skład mikrobiologiczny.

Puchnięcia osadu czynnego

Puchnięcie osadu skutkuje spadkiem wydajności oczyszczalni, pojawiają się dodatkowe trudności w odseparowaniu oczyszczonego ścieku i pogorszenie jakości jego odpływu. W skrajnych przypadkach oczyszczalnia musi wstrzymać swoje działanie i wymienić osad czynny lub przynajmniej jego część na nowy, a osad wadliwy zutylizować, co z kolei oznacza konieczność poniesienia dodatkowych, znacznych kosztów i wykonania uciążliwych procedur.

Oczyszczalnie najczęściej radzą sobie z bakteriami nitkowatymi stosując środki chemiczne na bazie glinu, o bardzo niskim pH. Jest to jednak metoda nieefektywna kosztowo, niosąca pewne ryzyko dla pracowników oczyszczani, jak i wpływająca negatywnie na środowisko naturalne.

– Oczyszczalnie, stosując profilaktykę i prewencję w rozwoju bakterii nitkowatych, dodają do komór osadu środki chemiczne. Metoda nie zawsze jest skuteczna, ma też istotne wady i daje skutki uboczne. Jest kosztowna, wymaga zachowania szczególnych środków ostrożności przez pracowników, a przede wszystkim może mieć niekorzystny wpływ na środowisko naturalne. Badania wykazały, że stosowane odczynniki niekorzystnie wpływają na część mikroorganizmów występujących w środowisku wodnym. W naszej ocenie, ze względu na łatwość adaptacji mikroorganizmów do zmienności warunków bytowania, istnieje wysokie ryzyko pojawiania się w przyszłości szczepów bakterii nitkowatych odpornych na obecnie stosowane środki, co spowoduje, że przestaną być one skuteczne – wyjaśnia dr hab. Edyta Fiałkowska z Wydziału Biologii UJ, współtwórczyni technologii.

Wrotki Lecane inermis – klucz do sukcesu

Istotą nowej metody jest utrzymywanie stosunkowo wysokiego zagęszczenia populacji wrotków Lecane inermis wchodzących w skład osadu czynnego. Są to mikroorganizmy żerujące na bakteriach nitkowatych, co w sposób naturalny ogranicza puchnięcie osadu czynnego, zmniejsza produkcję biomasy, a tym samym ilość tzw. osadu nadmiernego. Gdy wrotków jest wystarczająco dużo, nie ma mowy o niekontrolowanym rozroście populacji bakterii.

– Wrotki mają kluczowe znaczenie w utrzymywaniu niskiego zagęszczenia bakterii nitkowatych w osadzie czynnym. Nasza technologia koncentruje się więc na dwóch aspektach. Pierwszym jest wspomaganie osadu czynnego poprzez szczepienie go populacją wrotków wyhodowanych zgodnie z opatentowaną przez nasz zespół metodą. Drugim jest zwalczanie lub ograniczanie w osadzie czynnym naturalnych wrogów wrotków Lecane inermis – dodaje dr hab. Agnieszka Pajdak-Stós.

Naturalnym wrogiem wrotków są drapieżne grzyby Zoophagus i Lecophages. Badaczki z UJ znalazły prosty sposób na ograniczanie ich populacji na tyle, by nie wyeliminować ich całkowicie z osadu czynnego, ale jednocześnie by nie zagrażały one równowadze mikrobiologicznej. Sposobem tym jest dodawanie do ścieków glicerolu w odpowiednim stężeniu, które jest bezpieczne dla środowiska.

Opracowana na UJ technologia może być stosowana w oczyszczalniach z dopływem różnego rodzaju ścieków zarówno komunalnych jak i z przemysłu spożywczego.

– Ważną zaletą opracowanej technologii jest to, iż jest ona prosta w użyciu i nie zmusza oczyszczalni do dokonywania zmian technologicznych. Co więcej, metoda może być stosowana prewencyjnie, a to oznacza, że oczyszczalnie potencjalnie mogą zaoszczędzić znaczne środki wydawane obecnie na odczynniki chemiczne. Ważne jest też to, że technologia już została przetestowana w kilku zakładach oczyszczania i już dowiedziono, iż jest ona po prostu skuteczna – wyjaśnia dr inż. Gabriela Konopka-Cupiał, dyrektorka Centrum Transferu Technologii UJ, CITTRU.

Obecnie CITTRU UJ poszukuje partnera technologicznego, zainteresowanego licencją na nową technologię, W przypadku podjęcia współpracy z partnerem technologicznym zespół naukowy gotowy jest udzielać konsultacji w zakresie wdrażania nowej metody. Prezentowana technologia jest chroniona prawem własności przemysłowej.

Źródło: Uniwersytet Jagielloński Centrum Transferu Technologii CITTRU, fot. Wikimedia Commons/ CC BY-SA 1.0/ Xofc