Ansvarstagande – Etisk analys

Projektet vi tilldelats syftar till att optimera biorening och därmed minimera utsläpp och föroreningar i vattendrag. Det etiska dilemmat vi ska diskutera cirkulerar därmed kring miljöetik och innefattar utsläpp av skadliga ämnen och problematiken kring industri kontra miljöbevarande regleringar.

Riktlinjer kring biorening återfinns i form av juridiska gränser för utsläppsnivåer. Även om det skulle finnas utilitaristiska argument för att tillåta lägre utsläppsgränser med förtjänster i form av ökad tillväxt, fler jobb eller återinvestering av vinster i andra miljöbevarande projekt så krävs det av företaget att riktlinjerna följs. Utsläpp av syreförbrukande ämnen i vatten går inte att kompensera med vinster i andra sektorer då restaurering av vattendrag är tidskrävande och mångfald svår att återskapa. Industrin kring Östersjön har varit en stor bidragande faktor till Sveriges välstånd och tillväxt, men priset har varit högt och Östersjön är nu i ett kritiskt tillstånd med ekosystemet pressat till, eller i många fall förbi, bristningsgränsen

(Naturskyddsverket, 2016).

Detta arbete har fokuserat på att effektivisera reningsprocessen och därför minska brukets miljöpåverkan. Projektet har alltså som syfte att förbättra reningen och därmed även beställarens möjligheter att hålla sig inom de juridiska ramar som satts för vad som är en laglig utsläppsnivå.

Även om själva regleringen har en tydlig pliktetisk kärna så finns det även en dygdetisk aspekt. Vad vill vi som samhälle och individer föra vidare till nästa generation? Både i form av problem men också möjligheter till naturnära upplevelser. För att uppnå detta måste vi som samhälle utveckla ett beteendemönster och värdegrund som speglar det arv vi vill lämna efter oss. Vi anser ändå att vi har ett ansvar till framtida generationer att inte bara bevara naturen i form av ett instrumentellt värde, en resurs, utan även att det finns ett inneboende värde i naturbevarande åtaganden vilket vi ändå tycker att reningsverk faller under. Industrin spelar en nyckelroll i vårt samhälle och vår uppgift är nu att se till att den i så stor mån som möjligt inte har negativ inverkan på vår natur.

Under litteraturstudien har även vissa frågeställningar kring vetenskapligheten kring ämnet väckts. På grund av bristfällig karaktärisering av mikroorganismer och aktivslamprocessens oförutsägbara natur har det visat sig att varje verk och studie har unik mikrobiell

sammansättning, detta minskar repeterbarheten hos experimenten och gör det svårare att extrapolera andras studier till allmängiltiga lösningar. Next Generation Sequencing-tekniker har inte slagit igenom på samma sätt som inom andra mikrobiella områden och de flesta studierna präglas av ett makroskopiskt angripssätt och de individuella bakteriernas ekologi har i viss mån försummats i förmån för driftstekniska studier. Utan laborativt arbete med just den mikrobiella sammansättning som återfinns i SCA Munksunds aktivslam är det svårt att avgöra vilka studier som är applicerbara på just deras problem utan att göra stora antaganden utan empiriskt underlag.

Tack till

Vi vill tacka Stefan Lundkvist och Annette Nilsson på SCA Munksund för projektbeställning och svar på frågor under arbetets gång. Vi vill även tacka Anna Ramberg på Holmen

pappersbruk (Hallstavik) för att vi fick komma på besök och få en inblick i

bioreningsprocessen och för att vi fick ta slamprover för analys. Även ett stort tack till Sara Hallin På SLU för att du tog dig tid att träffa oss och svara på våra frågor och till Lukas Arnroth för vägledning och hjälp med den statistiska analysen. Ett stort tack till vår handledare Lena Henriksson som alltid är peppande och kommer med bra förslag. Till sist vill vi även tacka Gunnar Johannson för vägledning och stöd genom hela processen.

Referenser

Amann R, Fuchs BM. 2008. Single-cell identification in microbial communities by improved fluorescence in situ hybridization techniques. Nature Reviews Microbiology 6: 339–348.

Appels L, Baeyens J, Degrève J, Dewil R. 2008. Principles and potential of the anaerobic digestion of waste-activated sludge. Progress in Energy and Combustion Science 34: 755–781.

Aruga S. 2002. Characterization of filamentous Eikelboom type 021N bacteria and description of Thiothrix disciformis sp. nov. and Thiothrix flexilis sp. nov. INTERNATIONAL JOURNAL OF SYSTEMATIC AND EVOLUTIONARY MICROBIOLOGY 52: 1309–1316.

Araújo dos Santos L, Ferreira V, Neto MM, Pereira MA, Mota M, Nicolau A. 2015. Study of 16 Portuguese activated sludge systems based on filamentous bacteria populations and their relationships with environmental parameters. Applied Microbiology and Biotechnology 99: 5307–5316.

Asvapathanagul P, Olson BH, Gedalanga PB, Hashemi A, Huang Z, La J. 2015. Identification and quantification of <Emphasis Type="Italic">Thiothrix

eikelboomii</Emphasis> using qPCR for early detection of bulking incidents in a full-scale water reclamation plant. Applied Microbiology and Biotechnology 99: 4045–4057.

Bolzonella D, Pavan P, Battistoni P, Cecchi F. 2005. Mesophilic anaerobic digestion of waste activated sludge: influence of the solid retention time in the wastewater treatment process. Process Biochemistry 40: 1453–1460.

Brault J-M, Labib R, Perrier M, Stuart P. 2011. Prediction of activated sludge

filamentous bulking using ATP data and neural networks. The Canadian Journal of Chemical Engineering 89: 901–913.

Buali AM, Horan NJ. 1989. Variable morphology in certain filamentous bacteria and the implications of this for theories of activated sludge bulking. Environmental

Technology Letters 10: 941–950.

Cenens C, Smets IY, Ryckaert VG, Van Impe JF. 2000. Modeling the competition between floc-forming and filamentous bacteria in activated sludge waste water treatment systems—I. Evaluation of mathematical models based on kinetic selection theory. Water Research 34: 2525–2534.

de los Reyes III FL, Raskin L. 2002. Role of filamentous microorganisms in activated sludge foaming: relationship of mycolata levels to foaming initiation and stability. Water Research 36: 445–459.

Eikelboom DH. Process control of activated sludgeplants by microscopic investigation. London, UK: IWA. Publishing; 2000.

Eikelboom DH. 2018. Assisludge, the Microbiology of activated sludge, Haliscomenoba. https://www.asissludge.com/pdf/Haliscomenobacter%20h.pdf. Hämtad: 2018-05-24. Fan N, Qi R, Rossetti S, Tandoi V, Gao Y, Yang M. 2017. Factors affecting the growth

of Microthrix parvicella: Batch tests using bulking sludge as seed sludge. Science of The Total Environment 609: 1192–1199.

Farquhar GJ, Boyle WC. 1972. Control of Thiothrix in Activated Sludge. Journal (Water Pollution Control Federation) 44: 14–24.

Feng Y, Zhang Y, Quan X, Chen S. 2014. Enhanced anaerobic digestion of waste activated sludge digestion by the addition of zero valent iron. Water Research 52: 242–250.

Ferreira V, Martins C, Pereira MO, Nicolau A. 2014. Use of an aerobic selector to overcome filamentous bulking in an activated sludge wastewater treatment plant. Environmental Technology 35: 1525–1531.

Food and Agriculture Organiation f the United Nations. Dissolved oxygen.

Foot RJ, Kocianova E, Forster CF. 1992. Variable morphology of Microthrix parvicella in activated sludge systems. Water Research 26: 875–880.

Gaur RZ, Suthar S. 2017. Anaerobic digestion of activated sludge, anaerobic granular sludge and cow dung with food waste for enhanced methane production. Journal of Cleaner Production 164: 557–566.

Ghosh W, Dam B. 2009. Biochemistry and molecular biology of lithotrophic sulfur oxidation by taxonomically and ecologically diverse bacteria and archaea. FEMS Microbiology Reviews 33: 999–1043.

Gilbert E, Hoffmann-Glewe S. 1990. Ozonation of ethylenediaminetetraacetic acid (edta) in aqueous solution, influence of pH value and metal ions. Water Research 24: 39– 44.

Gregory J. 2013. Flocculation Fundamentals. Encyclopedia of Colloid and Interface Science, s. 459–491. Springer, Berlin, Heidelberg

Guest RK, Smith DW. 2002. A potential new role for fungi in a wastewater MBR biological nitrogen reduction system. Journal of Environmental Engineering and Science 1: 433–437.

Guo J, Wang S, Wang Z, Peng Y. 2014. Effects of feeding pattern and dissolved oxygen concentration on microbial morphology and community structure: The competition between floc-forming bacteria and filamentous bacteria. Journal of Water Process Engineering 1: 108–114.

Henriet O, Meunier C, Henry P, Mahillon J. 2017. Filamentous bulking caused by Thiothrix species is efficiently controlled in full-scale wastewater treatment plants by implementing a sludge densification strategy. Scientific Reports 7: 1430. Jaimes-Lizcano YA, Hunn DD, Papadopoulos KD. 2014. Filamentous Escherichia coli

cells swimming in tapered microcapillaries. Research in Microbiology 165: 166– 174.

Johnson R, Wichern D. 2014. Applied multivariate statistical analysis. 6e:uppl. Pearson new international edition.

Kavanagh K. 2017. Fungi: Biology and Applications. John Wiley & Sons Korhonen MS, Metsärinne SE, Tuhkanen TA. 2000. Removal of

Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) from Pulp Mill Effluents by Ozonation. Ozone: Science & Engineering 22: 279–286.

Kämpfer P. 1997. Detection and cultivation of filamentous bacteria from activated sludge. FEMS Microbiology Ecology 23: 169–181.

Levén L, Wijnbladh E, Tuvesson M, Kragelund C, Hallin S. 2016. Control of Microthrix parvicella and sludge bulking by ozone in a full-scale WWTP. Water Science and Technology: A Journal of the International Association on Water Pollution Research 73: 866–872.

Lienen T, Kleyböcker A, Verstraete W, Würdemann H. 2014. Moderate temperature increase leads to disintegration of floating sludge and lower abundance of the filamentous bacterium Microthrix parvicella in anaerobic digesters. Water Research 65: 203–212.

Maachou R, Lefkir A, Merabtene T, Hamriche A, Bermad A. 2017. Contribution to optimize decision parameters in activated-sludge process using ANFIS model. MATEC Web of Conferences 120: 05001.

Madoni P. 2000. Survey of filamentous microorganisms from bulking and foaming activated-sludge plants in Italy. Water Research 34: 1767–1772.

Maine Department of Environmental Protection. 2005a. Ten most Filamentous Bacteria. http://www.maine.gov/dep/water/wwtreatment/ten.pdf. Hämtad 2018-05-24.

Maine Department of Environmental Protection. 2005b. Troubleshooting Guide.

https://www1.maine.gov/dep/water/wwtreatment/troubleshooting_guide.pdf. Hämtad 2018-05-24.

Martins AMP, Pagilla K, Heijnen JJ, van Loosdrecht MCM. 2004. Filamentous bulking sludge—a critical review. Water Research 38: 793–817.

http://web2.uwindsor.ca/courses/biology/fackrell/Microbes/14300.htm. Hämtad: 2018-05-24.

Metcalf and Eddy, Inc. (2003). Wastewater Engineering: Treatment and Reuse, McGraw-Hill, New York, USA.

More TT, Yan S, Tyagi RD, Surampalli RY. 2010. Potential use of filamentous fungi for wastewater sludge treatment. Bioresource Technology 101: 7691–7700.

Narayanan B, de Leon C, Radke CJ, Jenkins D. 2010. The Role of Dispersed Nocardioform Filaments in Activated Sludge Foaming. Water Environment Research 82: 483–491.

Naturvårdsverket. 2016. Så här vill vi rädda Östersjön. WWW-dokument 2016-11-24: https://www.naturskyddsforeningen.se/nyheter/sa-har-vill-vi-radda-ostersjon. Hämtad 2018-05-07.

NE.se - Uppslagsverk - Sulfatprocessen WWW-dokument:

https://www.ne.se/uppslagsverk/encyklopedi/l%C3%A5ng/sulfatprocessen. Hämtad 2018-05-24.

Nilsson F, Davidsson Å, Falås P, Bengtsson S, Bester K, Jönsson K. 2018. Impact of activated sludge ozonation on filamentous bacteria viability and possible added benefits. Environmental Technology 0: 1–7.

Noutsopoulos C, Andreadakis A, Mamais D, Gavalakis E. 2007. Identification of Type and Causes of Filamentous Bulking under Mediterranean Conditions.

Environmental Technology 28: 115–122.

Nowak G, Brown GD. 1990. Characteristics of Nostocoida limicola and Its Activity in Activated Sludge Suspension. Research Journal of the Water Pollution Control Federation 62: 137–142.

Nörtemann B. 1999. Biodegradation of EDTA. Applied Microbiology and Biotechnology 51: 751–759.

Onetto CA, Eales KL, Grbin PR. 2017. Remediation of Thiothrix spp. associated bulking problems by raw wastewater feeding: A full-scale experience. Systematic and Applied Microbiology 40: 396–399.

Pagilla KR, Sood A, Kim H. 2002. Gordonia (nocardia) amarae foaming due to biosurfactant production. Water Science and Technology: A Journal of the International Association on Water Pollution Research 46: 519–524. Pellegrin V, Juretschko S, Wagner M, Cottenceau G. 1999. Morphological and

Biochemical Properties of a Sphaerotilus sp. Isolated From Paper Mill Slimes. Applied and Environmental Microbiology 65: 156–162.

Pettersen RC. 1984. The Chemical Composition of Wood. I: Rowell R (red.). The

Chemistry of Solid Wood, s. 57–126. American Chemical Society, Washington, DC. R Core Team. 2018. R: A Language and Environment for Statistical Computing.

R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria. URL: http://www.R- project.org

Richard M. 2003. Activated Sludge Microbiology Problems and Their Control. USEPA National Operator Trainers Conference 2003.

Rivas J, Beltrán F, Acedo B, Gimeno O. 2000. Two-Step Wastewater Treatment:

Sequential Ozonation - Aerobic Biodegradation. Ozone: Science & Engineering 22: 617–636.

Sankaran S, Khanal SK, Jasti N, Jin B, III ALP, Leeuwen JHV. 2010. Use of

Filamentous Fungi for Wastewater Treatment and Production of High Value Fungal Byproducts: A Review. Critical Reviews in Environmental Science and Technology 40: 400–449.

Santos LA dos, Ferreira V, Neto MM, Pereira MA, Mota M, Nicolau A. 2015. Study of 16 Portuguese activated sludge systems based on filamentous bacteria populations and their relationships with environmental parameters. Applied Microbiology and Biotechnology 99: 5307–5316.

Seder-Colomina M, Goubet A, Lacroix S, Morin G, Ona-Nguema G, Esposito G, Hullebusch EDV, Pernelle J-J. 2015. Moderate oxygen depletion as a factor favouring the filamentous growth of Sphaerotilus natans. Antonie van Leeuwenhoek 107: 1135–1144.

Seviour EM, Williams C, DeGrey B, Soddell JA, Seviour RJ, Lindrea KC. 1994. Studies on filamentous bacteria from australian activated sludge plants. Water Research 28: 2335–2342.

Slijkhuis H, Deinema MH. 1988. Effect of environmental conditions on the occurrence of Microthrix parvicella in activated sludge. Water Research 22: 825–828.

Strom PF, Jenkins D. 1984. Identification and Significance of Filamentous

Microorganisms in Activated Sludge. Journal (Water Pollution Control Federation) 56: 449–459.

Suzuki T, Kanagawa T, Kamagata Y. 2002. Identification of a Gene Essential for Sheathed Structure Formation in Sphaerotilus natans, a Filamentous Sheathed Bacterium. Applied and Environmental Microbiology 68: 365–371.

Seder-Colomina M, Goubet A, Lacroix S, Morin G, Ona-Nguema G, Esposito G, Hullebusch EDV, Pernelle J-J. 2015. Moderate oxygen depletion as a factor favouring the filamentous growth of Sphaerotilus natans. Antonie van Leeuwenhoek 107: 1135–1144.

Tabak HH, Cooke WB. 1968. The effects of gaseous environments on the growth and metabolism of fungi. The Botanical Review 34: 126–252.

Thompson G, Swain J, Kay M, Forster CF. 2001. The treatment of pulp and paper mill effluent: a review. Bioresource Technology 77: 275–286.

Tsang YF, Chua H, Sin SN, Tam CY. 2006. A novel technology for bulking control in biological wastewater treatment plant for pulp and paper making industry.

Biochemical Engineering Journal 32: 127–134.

van Leeuwen J (Hans), Sridhar A, Harrata AK, Esplugas M, Onuki S, Cai L, Koziel JA. 2009. Improving the Biodegradation of Organic Pollutants with Ozonation during Biological Wastewater Treatment. Ozone: Science & Engineering 31: 63–70.

Voelkel KG, Martin DW, Deering RW. 1974. Joint Treatment of Municipal and Pulp Mill Effluents. Journal (Water Pollution Control Federation) 46: 634–656. Wanner J. 2014. Activated Sludge: Bulking and Foaming Control. CRC Press

Wei Z, Liu Y, Feng K, Li S, Wang S, Jin D, Zhang Y, Chen H, Yin H, Xu M, Deng Y. 2018. The divergence between fungal and bacterial communities in seasonal and spatial variations of wastewater treatment plants. Science of The Total Environment 628–629: 969–978.

Welz PJ, Esterhuysen A, Vulindlu M, Bezuidenhout C. 2014. Filament identification and dominance of Eikelboom Type 0092 in activated sludge from wastewater treatment facilities in Cape Town, South Africa. Water SA 40: 649–658.

Wijnbladh E. 2007. Ozone Technology for Sludge Bulking Control. 42.

Williams TM, Unz RF. 1989. The nutrition of Thiothrix, type 021N, Beggiatoa and Leucothrix strains. Water Research 23: 15–22.

Wörner U, Zimmermann-Timm H. 2000. Beggiatoa leptomitiformis — a filamentous sulfur-oxidizing bacterium colonizing laboratory-made aggregates. Limnologica - Ecology and Management of Inland Waters 30: 215–221.

Xia Y, Wen X, Zhang B, Yang Y. Diversity and assembly patterns of activated sludge microbial communities: A review. Biotechnology Advances, doi

10.1016/j.biotechadv.2018.03.005.

Young MN, Marcus AK, Rittmann BE. 2013. A Combined Activated Sludge Anaerobic Digestion Model (CASADM) to understand the role of anaerobic sludge recycling in wastewater treatment plant performance. Bioresource Technology 136: 196–204.