Stymulacja rozkładu 3-pierścieniowych WWA podczas fermentacji osadów ściekowych

• Autorzy: Włodarczyk-Makuła M. , Macherzyński B.

Warianty tytułu

EN

The Stimulation of Degradation of 3-ring of PAHs in Sewage Sludge During Fermentation Process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule zaprezentowano wyniki badań kofermentacji osadów wydzielonych ze ścieków miejskich i ze ścieków koksowniczych. Proces fermentacji prowadzono w temperaturze 37°C, w szklanych bioreaktorach. Fermentację prowadzono w dwóch próbach: jedną stanowiły osady osady komunalne (mieszanina osadów wstępnych, nadmiernych oraz inokulum), drugą – mieszanina osadów komunalnych (jak wyżej) z dodatkiem osadów koksowniczych w ilości stanowiącej 5% objętościowo. Oznaczanie WWA było prowadzone równolegle dwukrotnie w osadach ściekowych i w cieczach nadosadowych: przed procesem fermentacji oraz po jego zakończeniu. Oznaczono ilościowo takie WWA jak: naftalen, acenaftylen, acenaften, fluoren, fenantren, antracen, fluoranten, piren, benzo(a)antracen oraz chryzen z wykorzystaniem chromatografu gazowego z detektorem masowym. Na podstawie stężeń WWA w przeliczeniu na suchą masę osadów, zawartości suchej masy oraz stężenia w cieczy nadosadowej i jej objętości wyznaczono ilości WWA w jednostkowej objętości osadów. W osadach komunalnych zawartość małocząsteczkowych (2-, 3- i 4-pierścieniowych) WWA przed procesem fermentacji w jednostce objętości osadów była na poziomie 1162 μg l, natomiast po procesie fermentacji wynosiła 302 μg. W cieczach nadosadowych odnotowano wzrost 10 WWA do wartości 1,8 μg, podczas gdy w fazie stałej, spadek wartości wyniósł 74%. W przypadku mieszaniny osadów, w której 5% objętości stanowiły osady koksownicze, całkowita zawartość WWA w fazie stałej po procesie fermentacji była mniejsza od początkowej o 73%. W tym samym czasie w fazie ciekłej odnotowano wzrost ilości WWA. Całkowita zawartość WWA w obu fazach (osadach i cieczach) wynosiła przed procesem fermentacji 51 μg, natomiast po procesie – 17 μg. Dodatek osadów koksowniczych wpływał stymulująco na degradację naftalenu i 3-pierścieniowych WWA.

EN

The paper presents the results of co-digestion of municipal and coke sewage sludge. The fermentation process was carried out at 37°C, in glass bioreactors in the dark. Fermentation research was carried out for two mixtures. The first one was municipal sewage sludge (a mixture of preliminary sewage sludge, excess sewage sludge and inoculum), and the second – a mixture of municipal sewage sludge (composition as above) with the addition of coke sewage sludge in the amount of 5% by volume. Determination of PAHs was performed two times parallel in the sewage sludge and in supernatants: before fermentation and at the end of the process. Naphtalene, acenaphtylene, acenaphtene, fluorine, phenanthrene, anthracene, fluoranthene, pyrene, benzo(a)anthracene and chrysene was determined using a gas chromatograph coupled with a mass detector. On the basis of designated concentrations of PAHs and dry matter content in sewage sludge amounts of these compounds in solid and liquid phase in relation to the unit volume was calculated. In municipal sewage sludge amount of low molecular weight (2-, 3- and 4-ring) PAHs before the process in sewage sludge and separated from them supernatants was 1162 μg in total, while after the stabilization process – 302 μg. In liquid phase an increase of 10 PAHs by 1,8μg was obtained, while in the solid phase – 74% decrease. In the case of the mixture fermentation, in which 5% of the volume was coke sewage sludge, the total hydrocarbon content in the solid phase after the process was less than the initial by about 73%. While in the liquid phase, reported increase in PAHs concentration during the process. The total amount of PAHs in both phases (solid and liquid) before the process was 51μg, and after fermentation process – 17 μg. The addition of coke sewage sludge stimulated decomposition of naphthalene and 3-ring of PAHs.

Słowa kluczowe

PL

WWA; osady ściekowe; osady koksownicze; ciecze nadosadowe; kofermentacja

EN

PAHs; sewage sludge; coke sludge; supernatants; co-fermentation

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2017
• Tom: Tom 19
• Strony: 451--464
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Włodarczyk-Makuła M.

• Politechnika Częstochowska

autor

Macherzyński B.

• Uniwersytet Kardynała Stefana Wyszyńskiego w Warszawie

Bibliografia

• 1. Anielak, A. (2013). Czy archeany najstarsze mikroorganizmy świata mogą współtworzyć nowoczesne systemy oczyszczania? Materiały konferencyjne „Gospodarka wodno-ściekowa i odpadowa miast i wsi” Wyższa Szkoła Zarządzania Środowiskiem w Tucholi, 7-8.
• 2. Barret, M., Carrere, H., Delgadillo, L., Patureau, D. (2010). PAH fate during the anaerobic digestion of contaminated sludge: Do bioavailability and/or cometabolism limit their biodegradation? Water Research, 44, 3797-3806.
• 3. Bernal-Martinez, A., Carrere, H., Patureau ,D., Delgenes, J.P. (2005). Combining anaerobic digestion and ozonation to removal PAH from urban sludge. Process Biochemistry, 40, 3244-3250.
• 4. Bernal-Martinez, A., Patureau, D., Delgenes, J.P., Carrere, H. (2009). Removal of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) during anaerobic digestion with recirculation of ozonated digested sludge. Journal of Hazardous Materials, 162, 1145-1150.
• 5. Bernacka, J., Pawłowska, L. (2000). Substancje potencjalnie toksyczne w osadach z komunalnych oczyszczalni ścieków. Warszawa: Instytut Ochrony Środowiska.
• 6. Bień, J., Wystalska, K. (2011). Osady Ściekowe. Teoria i praktyka. Częstochowa: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej.
• 7. Chang, B., Shiung, L., Yuan, S. (2002). Anaerobic biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbon in soil. Chemosphere, 48, 717-724.
• 8. Christensen, N., Batstone, D.J., He, Z., Angelidaki, I., Schmidt, J.E. (2004). Removal of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) from sewage sludge by anaerobic degradation. Water Science and Technology, 50, 237-244.
• 9. Dymaszewski, Z., Sozański, M. Poradnik eksploatatora oczyszczalni ścieków. (2011). Poznań: Wydanie III, PZITS.
• 10. Gazda M., Rak A., Sudak, M. (2012). Badania kofermentacji osadów ściekowych z tłuszczami odpadowymi w oczyszczalni ścieków w Brzegu. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, Polska Akademia Nauk, 3, 79-90.
• 11. Hua, L., Wu, W.X., Tientchen, C.M., Chen, Y-X. (2008). Heavy metals and PAHs in sewage sludge from twelve wastewater treatment plants in Zhejiang Province. Biomedical and Environmental Sciences, 4, 345-352.
• 12. Jędrczak, A.(2008). Biologiczne przetwarzanie odpadów. Warszawa: Wydawnictwo Naukowe PWN.
• 13. Kalderis, D., Aivalioti, M., Gidarakos, E. (2010). Options for sustainable sewage sludge management in small wastewater treatment plants on islands: The case of Crete. Desalination, 260(1), 211-217.
• 14. Kardos, L., Juhasz, A., Palko, GY., Olah, J., Barkacs, K., Zaray, GY. (2011). Comparing of mesophilic and thermophilic anaerobic fermented sewage sludge based on chemical and biochemical tests. Applied Ecology and Environmental Research, 9(3), 293-302.
• 15. Khadhar, S., Higashi, T., Hamdi, H., S. Matsuyama, S. Charef A. (2010). Distribution of 16 EPA-priority polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in sludges collected from nine Tunisian wastewater treatment plants. Journal of Hazardous Materials, 183, 98-102.
• 16. Li, X., Li, P., Lin, X., Zhang, C., Li, Q., Gong, Z. (2008). Biodegradation of aged polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) by microbial consortia in soil and slurry phases. Journal of Hazardous Materials, 150, 21-62.
• 17. Macherzyński, B., Włodarczyk-Makuła, M. (2011). Ekstrakcja WWA z osadów wydzielonych ze ścieków koksowniczych. Inżynieria i Ochrona Środowiska, 4, 333-343.
• 18. Macherzyński, B., Włodarczyk-Makuła, M. (2015). Ocena możliwości unieszkodliwiania osadów koksowniczych w procesie kofermentacji. Rocznik Ochrona Środowiska (Annual Set The Environment Protection), 17, 1142-1161.
• 19. Macherzyński, B., Włodarczyk-Makuła, M., Nowacka, A. (2012). Simplification of procedure of preparing samples for PAHs and PCBs determination. Archives of Environmental Protection, 4, 22-33.
• 20. Myszograj, S. (2011). Produkcja metanu wskaźnikiem oceny biodegradowalności substratów w procesie fermentacji metanowej., Rocznik Ochrona Środowiska (Annual Set The Environment Protection), 13, 1245-1260.
• 21. Park, J.M., Lee, B.J., Kim, J.P., Kim, M.J., Kwon, O.S., Jung, D.I. (2009). Behavior of PAHs from sewage sludge incinerators in Korea. Waste Management, 29, 690-695.
• 22. Pawłowska, M., Jerzy Siepak, J. (2009). Współfermentacja odpadów komunalnych i osadów ściekowych na składowisku odpadów. Polska Inżynieria Środowiska pięć lat po wstąpieniu do Unii Europejskiej, Monografie Komitetu Inżynierii Środowiska, 60(3), 191-198.
• 23. Sadecka, Z., Myszograj, S., Suchowska-Kisielewicz, M. (2011). Aspekty prawne przyrodniczego wykorzystania osadów ściekowych. Zeszyty Naukowe Uniwersytetu Zielonogórskiego, Inżynieria Środowiska, 24(144), 5-17.
• 24. Szaflik, W., Iżewska, A., Dominowska, M. (2014). Bilans energii chemicznej przefermentowanych osadów Oczyszczalni Ścieków Pomorzany w Szczecinie. Rocznik Ochrona Środowiska (Annual Set The Environment Protection), 16, 16-33.
• 25. Włodarczyk-Makuła, M. (2010). Ilościowe zmiany WWA w osadach i cieczach nadosadowych podczas fermentacji prowadzonej w warunkach denitryfikacji. Inżynieria i Ochrona Środowiska, 4, 311-319.
• 26. Włodarczyk-Makuła, M. (2007). Zmiany ilościowe WWA podczas oczyszczania ścieków i przeróbki osadów. Częstochowa: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej.
• 27. Zhang, W., Wei, C., Chai, X., He, J., Cai, Y., Ren, M., Yan, B., Peng, P., Fu, J. (2012). The behaviors and fate of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in a coking wastewater treatment plant. Chemosphere, 88, 174-182.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).