Przemiany substancji humusowych, azotu oraz form metali ciężkich w osadach ściekowych kompostowanych w mieszaninie z odpadami lignocelulozowymi

Gusiatin, Z. M.; Kulikowska, D.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Przemiany substancji humusowych, azotu oraz form metali ciężkich w osadach ściekowych kompostowanych w mieszaninie z odpadami lignocelulozowymi

Autorzy

Gusiatin Z. M. , Kulikowska D.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Transformations of humic substances, nitrogen and heavy metal forms in sewage sludge composted in a mixture with lignocellulosic waste

Języki publikacji

Abstrakty

Celem pracy była ocena wpływu kompostowania osadów ściekowych z odpadami lignocelulozowymi na przemiany materii organicznej, w tym substancji humusowych, związków azotu oraz zawartość metali ciężkich i ich form chemicznych. Proces prowadzono w układzie dwustopniowym (1o napowietrzany bioreaktor, 2o okresowo przerzucana pryzma). Wykazano, że w wyniku kompostowania nastąpił ubytek materii organicznej z 615,9 g/kg s.m. do 486,6 g/kg s.m., ale wzrosła zawartość substancji humusowych, w tym głównie kwasów huminowych (z 93,3 mg C/g mat. org. do 182,3 mg C/g mat. org). W dojrzałym kompoście azot mineralny występował głównie w postaci azotu azotanowego, a stosunek NNH4/NNO3 kształtował się na poziomie 0,07. Całkowita zawartość miedzi, cynku, niklu, ołowiu i kadmu nie przekraczała wartości normatywnych. W wyniku kompostowania nastąpiła redystrybucja form metali ciężkich, a w dojrzałym kompoście, w porównaniu ze wsadem, największe zmniejszenie mobilności metali (jako Mf) odnotowano dla cynku (z 48,3% do 41,6%) oraz miedzi (z 7,2% do 1,6). Dodatkowo, dla wszystkich metali nastąpiło zwiększenie siły ich wiązania (jako IR) z 0,48 do 0,59 dla Cu, z 0,19 do 0,21 dla Zn, z 0,79 do 0,87 dla Ni oraz z 0,47 do 0,56 dla Pb.

The aim of this study was to assess the impact of sewage sludge composting in mixture with lignocellulosic waste on the transformations of organic matter, therein humic substances, nitrogen compounds, heavy metals and their chemical forms. Composting in two-stage system (1o aerated bioreactor, 2o periodically aerated windrow) led to loss of organic matter from 615.9 g/kg d.w. to 486.6 g/kg d.w. and increase of humic substances content, mainly humic acids from 93.3 mg C/g OM to 182.3 mg C/g OM. In mature compost, mineral nitrogen occurred mainly as nitrate and the NNH4/NNO3 ratio was 0.07. Total Cu, Zn, Ni, Pb and Cd concentration was below permissible values. Composting resulted in redistribution of metal forms and in final product the highest lowering of metal mobility (as Mf), compared to the feedstock, was achieved for Zn and Cu. For all metals the increase of metal binding intensity (IR) was observed: 0.48 to 0.59 (Cu), 0.19 to 0.21 (Zn), 0.79 to 0.87 (Ni), 0.47 to 0.56 (Pb).

Słowa kluczowe

osady ściekowe kompost substancje humusowe metale ciężkie formy metali

sewage sludge compost humic substances heavy metals fractions

Wydawca

Polskie Towarzystwo Inżynierii Ekologicznej

Czasopismo

Inżynieria Ekologiczna

Rocznik

2012

Tom

Nr 28

Strony

81--93

Opis fizyczny

Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gusiatin Z. M.

autor

Kulikowska D.

Katedra Biotechnologii w Ochronie Środowiska, Wydział Nauki o Środowisku, Uniwersytet Warmińsko-Mazurski w Olsztynie, ul. Słoneczna 45G, 10-907 Olsztyn-Kortowo, dorotak@uwm.edu.pl

Bibliografia

1. Castaldi P., Santona L., Melis P. 2006. Evolution of heavy metals mobility during municipal solid waste composting. Fresenius Environmental Bulletin 15, 1133–1140.
2. Gieguzynska E., Amine-Khodja A., Trubetskoj O.A., Trubetskaya O.E., Guyot G., ter Halle A., Golebiowska D., Richard C. 2009. Compositional differences between soil humic acids extracted by various methods as evidenced by photosensitizing and electrophoretic properties. Chemosphere 75, 1082–1088.
3. Han F.X., Banin A., Kingery W.L., Triplett G.B., Zhou L.X., Zheng S.J. 2003. New approach to studies of heavy metal redistribution in soil. Advances in Environmental Research, 8, 113–120.
4. Hsu J.H., Lo S.L. 2001. Effect of composting on characterization and leaching of copper, manganese and zinc from swine manure. Environ. Pollut., 114, 119–127.
5. Ignatowicz K., Garlicka K., Breńko T. 2011. Wpływ kompostowania osadów ściekowych na zawartość wybranych metali i ich frakcji. Inżynieria Ekologiczna, 25, 231–241.
6. Jouraiphy A., Amir S., El Gharous M., Revel J., Hafidi M. 2005. Chemical and spectroscopic analysis of organic matter transformation during composting of sewage sludge and green plant waste. Int. Biodeter. Biodegr., 56, 101–108.
7. Kulikowska D., Klimiuk E. 2011. Organic matter transformations and kinetics during sewage sludge composting in a two-stage system. Bioresource Technolology, doi:10.1016/j. biortech.2011.09.009
8. Lim T.-T., Tay J.-H., The C.-I. 2002. Contamination time effect on lead and cadmium fractionation in a tropical coastal clay. Journal of Environmental Quality, 31, 806–812.
9. Piotrowska M., Dudka S. 1987. Frakcje metali śladowych w osadach ściekowych jako kryterium ich przydatności w rolnictwie. Archiwum Ochrony Środowiska PAN, nr 1–2, 65–72.
10. Rauert G., López-Sánchez J.F., Sahuquillo A., Barahona E., Lachica M., Ure A.M., Davidson C.M., Gomez A., Lück D., Bacon J., Yli-Halla M., Muntau H., Quevauviller Ph. 2000. Application of a modified BCR sequential extraction (three-step) procedure for the determination of extractable trace metal contents in a sewage sludge amended soil reference material (CRM 483), complemented by three-year stability study of acetic acid and EDTA extractable metal content. Journal of Environmental Monitoring, 2: 228–233.
11. Rosik-Dulewska Cz., Mikszta M. 2004. Formy wybranych metali ciężkich w kompostach z odpadów komunalnych jako wskaźnik oddziaływania na środowisko. [W:] Komposty z odpadów komunalnych produkcja, wykorzystanie i wpływ na środowisko. Drozd J. (red.), Wyd. Polskie Towarzystwo Substancji Humusowych, 171–185.
12. Sánchez-Monedero M.A., Roig A., Paredes C., Bernal M.P. 2001. Nitrogen transformation during organic waste composting by the Rutgers system and its effects on pH, EC and maturity of the composting mixtures. Biores. Technol. 78, 301–308.
13. Schnitzer M., Schuppli P. 1989. The extraction of organic matter from soils with 0.5 M NaOH and 0.1 M Na2P2O7 solutions. Can. J. Soil Sci., 69, 253–262.
14. Sidełko R. 2004. Zmiana form wiązania miedzi, ołowiu i chromu podczas kompostowania odpadów. Ochrona Środowiska, 3, 37–40.
15. Tessier A., Cambell P.G.C., Bisson M. 1979. Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metals. Analytical Chemistry, 51, 844–851.
16. Unsal T., Ok S.S. 2001. Description of characteristics of humic substances from different waste materials. Biores. Technol., 78, 239–242.
17. Wang W., Wang X., Liu J., Ishii M., Igarashi Y., Cui Z. 2007. Effects on oxygen concentrations on the composting process and maturity. Compost Sci. Util., 3: 184–190.
18. Wang Z.-W., Nan Z.-R., Wang S.L., Zhao Z.-J. 2010. Accumulation and distribution of cadmium and lead in wheat (Triticum aestivum L.) grown in contaminated soils from the oasis, north-west China. J. Sci. Food Agr., 91, 377–384.
19. Zorpas A.A., Arapoglou D., Panagiotis K. 2003. Waste paper and clinoptilolite as a bulking material with dewatered an aerobically stabilized primary sewage sludge (DASPSS) for compost production. Waste Management, 23, 27–35.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BPWR-0003-0057