The effect of temperature on the efficiency of industrial wastewater nitrification and its (geno)toxicity

The paper deals with the problem of the determination of the effects of temperature on the efficiency of the nitrification process of industrial wastewater, as well as its toxicity to the test organisms. The study on nitrifi cation efficiency was performed using wastewater from one of Polish chemical factories. The chemical factory produces nitrogen fertilizers and various chemicals. The investigated wastewater was taken from the infl uent to the industrial mechanical-biological wastewater treatment plant (WWTP). The WWTP guaranteed high removal efficiency of organic compounds defi ned as chemical oxygen demand (COD) but periodical failure of nitrification performance was noted in last years of the WWTP operation. The research aim was to establish the cause of recurring failures of nitrifi cation process in the above mentioned WWTP. The tested wastewater was not acutely toxic to activated sludge microorganisms. However, the wastewater was genotoxic to activated sludge microorganisms and the genotoxicity was greater in winter than in spring time. Analysis of almost 3 years’ period of the WWTP operation data and laboratory batch tests showed that activated sludge from the WWTP under study is very sensitive to temperature changes and the nitrifi cation efficiency collapses rapidly under 16°C. Additionally, it was calculated that in order to provide the stable nitrification, in winter period the sludge age (SRT) in the WWTP should be higher than 35 days.

Badanie efektywności nitryfikacji przeprowadzono przy użyciu ścieków pochodzących z jednego z polskich przedsiębiorstw chemicznych, specjalizujących się w wytwarzaniu nawozów azotowych i różnych chemikaliów, jak przykładowo alkoholi OXO, klejów mocznikowych, estrów ftalowych (plastyfikatory) i bezwodnika maleinowego. Badane ścieki stanowiły dopływ do mechaniczno-biologicznej oczyszczalni ścieków, która zapewniała wysoką efektywność usunięcia związków organicznych defi nio wanych jako chemiczne zapotrzebowanie na tlen (ChZT), jednak nie gwarantowała ona zapewnienia odpowiedniego usunięcia związków azotowych, ze względu na okresowe zakłócenia procesu nitryfi kacji. Celem badań było ustalenie przyczyn powtarzających się okresowo zakłóceń procesu nitryfikacji. W niniejszej pracy toksyczność ścieków przemysłowych badano za pomocą pomiaru zmian aktywności oddechowej osadu czynnego (OUR) oraz określono genotoksyczność ścieków stosując test mikrojądrowy (test MCN) przy zastosowaniu komórek korzenia Vicia faba. Badanie OUR wykazało, że powyższe ścieki nie wykazują toksyczności ostrej względem mikroorganizmów osadu czynnego, jednakże przeprowadzony test MCN wykazał, że ścieki wykazują działanie genotoksyczne i ich genotoksyczność jest większa w okresie zimowym w porównaniu z ich genotoksycznością w okresie wiosennym. Analiza parametrów związanych z eksploatacją oczyszczalni ścieków z okresu 3 lat oraz wyniki własnych badań laboratoryjnych (okresowych) wykazały, ze osad czynny z omawianej oczyszczalni ścieków jest bardzo wrażliwy na zmiany temperatury i wydajność nitryfikacji wyraźnie spada poniżej 16ºC. Na podstawie przeprowadzonych badań obliczono, że aby zapewnić stabilną nitryfikację w okresie zimowym wiek osadu czynnego powinien być wyższy niż 35 dni.