Witryfikacja osadów ściekowych z przemysłu garbarskiego ze stłuczką szklaną

• Autorzy: Celary P. , Sobik-Szołtysek J.

Warianty tytułu

EN

Vitrification of tannery sewage sludge with glass cullet

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy weryfikowano możliwość witryfikacji osadów ściekowych z przemysłu garbarskiego ze stłuczką szklaną. Witryfikacja mieszanek zawierających 35% osadów oraz 65% stłuczki szklanej pozwoliła na redukcję masową sięgającą 42,1% oraz otrzymanie zwięzłych i w pełni zeszklonych witryfikatów, które charakteryzowały się twardością porównywalną do szkieł oraz ograniczonym wymywaniem metali ciężkich. W kontekście zbadanych parametrów można przypuszczać, że otrzymane witryfikaty mogą znaleźć zastosowanie w szeroko rozumianym przemyśle budowlanym jako pełnowartościowy produkt handlowy, co wymaga dalszych badań. Witryfikacji osadów ściekowych w zadanych warunkach towarzyszyła jednak znaczna emisja chromu do atmosfery, co wiąże się z koniecznością zastosowania odpowiednich zabezpieczeń w instalacji realizującej proces i/lub zmianę warunków prowadzenia procesu poprzez zastosowanie innych dodatków mineralnych i/lub odpowiednie kondycjonowanie osadów ściekowych przed ich witryfikacją, np. kwasem ortofosforowym.

EN

The tannery industry is responsible for about 40% of the world’s chromium pollution which results from huge amounts of generated sewage and solid waste, including sewage sludge, and the fact that circa 90% of the industry in the world uses chromium salts as tanning agents. Due to this tannery sewage sludge contains significant amounts of this metal, which impedes its biological treatment and landfilling remains a common practice for managing of this waste. Regardless of taken protection measures, landfilling of waste containing significant amounts of heavy metals remains a threat to the soil and water environment, additionally the law enforces a reduction in the levels of landfilled biodegradable waste, which requires the development of alternative methods of their treatment. The aim of the conducted research was the evaluation of the possibility of vitrification of tannery sewage sludge with glass cullet. Sewage sludge used in the research was obtained from 2 tanneries in the Silesian Voivodeship: “Szczakowa” located in Jaworzno and “SKOTAN” in Skoczów. The vitrification process was carried out in a plasma-arc furnace with argon as the plasma gas, at constant gas flow of 20 dm³/minute. The mixtures of sewage sludge and glass cullet underwent plasma treatment for 10 minutes. Uniform, homogenous and vitreous products obtained in result of the plasma treatment were of negligible heavy metal leachability and hardness similar to glass (6.5-7 on Mohs scale). In the carried out vitrification process the highest level of chrome incorporation in the silica matrix was 27% achieved for the mixture with “SKOTAN” tannery sludge. Overall the highest incorporation of heavy metals was observed for nickel (range of 37 to 50%) and lead (43.58%). Vitrification of tannery sewage sludge with glass cullet allows for achieving a glass-hard, vitreous, homogenous product safe for the soil and water environment. The hardness and limited heavy metal leaching of the final products suggest that they could probably be used in the construction industry, which, however, requires further investigation.

Słowa kluczowe

PL

osady ściekowe; przemysł garbarski; stłuczka szklana; witryfikacja

EN

glass cullet; sewage sludge; tannery industry; vitrification

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 17, nr 3
• Strony: 449--457
• Opis fizyczny: Bibliogr. 26 poz.

Twórcy

autor

Celary P.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii, Instytut Inżynierii Środowiska, ul. Brzeźnicka 60a, 42-200 Częstochowa

autor

Sobik-Szołtysek J.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Środowiska i Biotechnologii, Instytut Inżynierii Środowiska, ul. Brzeźnicka 60a, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Swarnalatha S., Srinivasulu T., Srimurali M., Sekaran G., Safe disposal of toxic chrome buffing dust generated from leather industries, Journal of Hazardous Materials 2008, 150, 290-299.
• [2] Famielec S., Wieczorek-Ciurowa K., Waste from leather industry. Threats to the environment, Chemia Czasopismo Techniczne 2011, 8, 43-48.
• [3] Chuan M., Liu J., Release behaviour of chromium from tannery sludge, Water Research 1996, 30, 4, 932-938.
• [4] Lopez-Luna J., Gonzalez-Chavez M.C., Esparza-Garcia F.J., Rodriguez-Vazquez R., Toxicity assessment of soil amended with tannery sludge, trivalent chromium and hexavalent chromium using wheat, oat and sorghum plants, Journal of Hazardous Materials 2009, 163, 829-834.
• [5] Społeczny i Środowiskowy Raport Europejskiego Przemysłu Skórzanego 2012, http://www.euroleather.com/socialreporting/SER/ESERPolish.pdf
• [6] Altas L., Inhibitory effect of heavy metals on methane-producing anaerobic granular sludge. Journal of Hazardous Materials 2009, 162, 1551-1556.
• [7] Chandra P., Kulshreshtha K., Chromium accumulation and toxicity in aquatic vascular plants, The Botanical Review 2004, 70(3), 313-327.
• [8] Ghosh S., Mukherjee S., Al-Hamdan A., Reddy K., Efficacy of fine-grained soil as landfill liner material for containment of chrome tannery sludge, Geotechnical and Geological Engineering 2013, 31, 493-500.
• [9] Li G., Zhang Ch., Zhan J., Wang F., Chrome sludge compost - effect on crops and soils, Journal of the Society of Leather Technologists and Chemists 2005, 90, 10-13.
• [10] Ociepa A., Pruszek K., Lach J., Ociepa E., Wpływ długotrwałego nawożenia gleb obornikiem i osadem ściekowym na wzrost zawartości metali ciężkich w glebach, Ecological Chemistry and Engineering S 2008, 15, 1, 103-109.
• [11] Apte A., Verma S., Tare V., Bose P., Oxidation of Cr(III) in tannery sludge to Cr(VI): Field observations and theoretical assessment, Journal of Hazardous Materials 2005, 121, 215-222.
• [12] Murray K., Mozafarzadeh M., Tebo B., Cr(III) oxidation and Cr toxicity in cultures of the manganese(ii)-oxidizing Pseudomonas putida strain GB-1, Geomicrobiology Journal 2005, 22, 151-159.
• [13] Thompson S., Manning F., McColl S., Comparison of the toxicity of chromium III and chromium VI to cyanobacteria, Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology 2002, 69, 286-293.
• [14] Pereira M., Resende P., Azeiteiro U., Oliveira J., de Figueiredo D., Differences in the effects of metals on growth of two freshwater green algae (Pseudokirchneriella subcapitata (Korshikov) Hindak and Gonium pectorale Müller), Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology 2005, 75, 515-522.
• [15] Wolski P., Zawieja I., Stańczyk-Mazanek E., Thermal utilization and agricultural use of sewage sludge in Poland, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2011, 14, 4, 411-418.
• [16] Pelino M., Pisciella P., Crisucci S., Karamanov A., Chemical durability of glasses obtained by vitrifcation of industrial wastes, Waste Management 2001, 21, 1-9.
• [17] Pelino M., Cantalini C., Rincon J., Preparation and properties of glass-ceramic materials obtained by recycling goethite industrial waste, Journal of Materials Science 1997, 32, 4655-4660.
• [18] Bień J., Celary P., Morzyk B., Sobik-Szołtysek J., Wystalska K., Effect of additives on heavy metal immobilization during vitrification of tannery sewage sludge, Environmental Protection Engineering 2013, 39, 2, 33-40.
• [19] Basegio T., Leăo A., Bernardes A., Bergmann C., Vitrification: An alternative to minimize environmental impact caused by leather industry wastes, Journal of Hazardous Materials 2009, 165, 604-611.
• [20] Pisciella P., Crisucci S., Karamanov A., Pelino M., Chemical durability of glasses obtained by vitrification of industrial wastes, Waste Management 2001, 21, 1-9.
• [21] Karamberi A., Orkopoulos K., Moutsatsou A., Synthesis of glass-ceramics using glass cullet and vitrified industrial by-products, Journal of the European Ceramic Society 2007, 27, 2-3, 629-636.
• [22] PN-EN 12457, Charakteryzowanie odpadów. Wymywanie, Badanie zgodności w odniesieniu do wymywania ziarnistych materiałów odpadowych i osadów, Część 2: Jednostopniowe badanie porcjowe przy stosunku cieczy do fazy stałej 10 l/kg w przypadku materiału o wielkości cząstek poniżej 4 mm (bez redukcji lub z redukcją wielkości).
• [23] Shih K., Formation of nickel and copper ferrites in ceramics: a potential reaction in the reuse of iron rich sludge incineration ash, Advanced treatment technologies for waste recycling: Selected papers from the International Conference on Solid Waste - Moving Towards Sustainable Resource Management, 2-6 May, Hong Kong 2011.
• [24] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 24 lipca 2006 r. w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego, DzU z dnia 31 lipca 2006 r.
• [25] Tang P., Zhou Y., Xie Z., Effects of hydroxyapatite addition on heavy metal volatility during tannery sludge incineration, Environmental Science and Pollution Research 2013, 20, 7, 4405-4413.
• [26] Tang P., Zhao Y., Xia F., Thermal behaviors and heavy metal vaporization of phosphatized tannery sludge in incineration process, Journal of Environmental Sciences 2008, 20, 1146-1152.