Ocena immobilizacji metali ciężkich z popiołów ze spalania osadów ściekowych

• Autorzy: Gawdzik J. , Latosińska J.

Warianty tytułu

EN

Assessment of heavy metals immobilization from the ashes from the incineration of sewage sludge

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy badano popioły uzyskane w trakcie termicznej przeróbki osadów ściekowych pochodzących z oczyszczalni ścieków w Sitkówce-Nowiny i Olsztynie. Badane popioły poddano analizie ekstrakcyjnej według metodyki BCR. Zawartość metali ciężkich w wymienionych frakcjach oznaczono metodą dodawania wzorca na spektrofotometrze emisyjnym ze wzbudzoną plazmą ICP-OES Perkin-Elmer Optima 8000. Przeprowadzona analiza sekwencyjna wykazała obecność metali ciężkich we wszystkich wymienionych frakcjach. Dominującą formą występowania analizowanych metali są połączenia metaloorganiczne oraz glinokrzemiany. Stanowi to odpowiednio frakcję FIII oraz FIV. Zawartość metali ciężkich w mobilnych FI oraz FII jest znikoma i tylko dla kadmu przekroczyła 70% (Olsztyn) zawartości ogólnej masy badanego metalu. Podobnie niską mobilność metali potwierdziły wyniki badań metali ciężkich w eluatach uzyskanych z badanych popiołów zgodnie z PN-EN 12457-2. Mając to na uwadze, należy nadmienić, iż metale we frakcji FIV immobilizowane w popiołach z osadów ściekowych nie stanowią istotnego zagrożenia dla środowiska w aspekcie toksykologicznym. Popioły pochodzące z oczyszczalni ścieków w Olsztynie są w tym aspekcie znacznie mniej uciążliwe dla środowiska niż popioły z oczyszczalni ścieków w Sitkówce-Nowiny.

EN

The subject of the research is the evaluation of the impact of sewage sludge incineration on the mobility of heavy metals in ashes. Sewage sludge ashes from the wastewater treatment plants in Sitkowka-Nowiny and Olsztyn were analyzed in accordance with the extraction method proposed by the Community Bureau of Reference (BCR). Municipal sewage sludge can be thermally utilized in incineration plants or co-incinerated with fossil fuels or municipal wastes, subjected to the process of recovery in composting plants or biogas plants or used directly on the surface of the ground for the improvement of soil after its prior stabilization. Sewage sludge, being the product of sewage treatment, is characterised by high soil forming and fertilizing properties, thanks to which the natural utilization is possible. The use of sewage sludge in agriculture is connected with a number of limitations resulting from the presence of hazardous substances, microorganisms and heavy metals in its composition. The source of heavy metals in this sewage sludge is sewage subjected to the processes of treatment. Heavy metals in sewage occur in suspended and dissolved forms. The method of thermal stabilization of sludge uses thermal processes for the change of the properties of sludge particles or for its definite neutralization. This method is expensive and technically complex, therefore it is used in not many large treatment plants. This method contributes to the significant reduction of mass and volume of sludge. Heavy metals were determined by means of the standard addition with the use of the Perkin-Elmer Optima 8000 ICP-OES spectrophotometer. The sequence analysis revealed the presence of heavy metals in all fractions (FI, FII, FIII, FIV). It should be strongly emphasised that aluminosilicates constitute the most prevalent forms of metals under consideration. Those, according to BCR, make fraction IV, respectively. The maximum content of heavy metals in the mobile fraction I was found for cadmium (39.3% - Olsztyn). In the mobile fraction II, cadmium again turned out to bea heavy metal of the maximum content (31.0% - Olsztyn). Cadmium was thus the most mobile metal. The results for sewage sludge ashes confirmed a trend being observed in heavy metals concentration in the immobile fractions, here in combination with aluminosilicates (lead - 93.3%, chromium - 99%; Olsztyn). On the basis of the investigations, it can be concluded that the dominant forms of heavy metals are immobile. It was shown that the totalcontent of heavy metals in the sewage sludge ashes does not provide an objective criterion for the environmental risk evaluation. It should be noted that heavy metals immobilized in the fraction FIV, pose no threat a potential hazard to environment.

Słowa kluczowe

PL

popiół z osadów ściekowych; metale ciężkie; mobilność

EN

sewage sludge ash; heavy metals; mobility

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 17, nr 3
• Strony: 415--421
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz.

Twórcy

autor

Gawdzik J.

• Politechnika Świętokrzyska w Kielcach, Wydział Inżynierii Środowiska, Geomatyki i Energetyki, al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce

autor

Latosińska J.

• Politechnika Świętokrzyska w Kielcach, Wydział Inżynierii Środowiska, Geomatyki i Energetyki, al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce

Bibliografia

• [1] Uchwała Nr 217 Rady Ministrów z dnia 24 grudnia 2010 r. w sprawie Krajowego planu gospodarki odpadami 2014, MP Nr 101, poz. 1183.
• [2] Główny Urząd Statystyczny, GUS 2014, Bank danych lokalnych, Stan i Ochrona Środowiska, www.stat.gov.pl
• [3] Rozporządzenie Ministra Gospodarki z dnia 8 stycznia 2013 r. w sprawie kryteriów oraz procedur dopuszczania odpadów do składowania na składowisku odpadów danego typu, DzU 2013, poz. 38.
• [4] Werther J., Ogada T., Sewage sludge combustion, Progress in Energy and Combustion Science 1999, 25, 55-116.
• [5] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 13 lipca 2010 r. w sprawie komunalnych osadów ściekowych, DzU 2010, Nr 137, poz. 924.
• [6] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 21 marca 2006 r. w sprawie odzysku lub unieszkodliwiania odpadów poza instalacjami i urządzeniami, DzU 2006, Nr 49, poz. 356.
• [7] Bauman-Kaszubska H., Sikorski M., Możliwości rolniczego i przyrodniczego wykorzystania osadów ściekowych na przykładzie wybranych obiektów, Inżynieria Ekologiczna 2007, 18, 123-124.
• [8] Ociepa A., Bień J., Kacprzak M., Wpływ zróżnicowanego nawożenia gleb na wysokość plonów miskanta olbrzymiego i ślazowca pensylwańskiego, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2008, 11, 255-260.
• [9] Antonkiewicz J., Influence of various ash-sludge and ash-peat mixtures on quantity and quality of maize yield. Part 2, Microelements, Chemia i Inżynieria Ekologiczna 2007, 14, 257-263.
• [10] Latosińska J., Gawdzik J., The effect of incineration temperatures on mobility of heavy metals in sewage sludge ash, Environment Protection Engineering 2012, 3, 38, 31-44.
• [11] Hanay Ö., Hasar H., Kocer N.N., Aslan S., Evaluation for agricultural usage with speciation of heavy metals in a municipal sewage sludge, Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology 2008, 81, 42-46.
• [12] Latosińska J., Gawdzik J., Specjacja metali ciężkich w osadach ściekowych z oczyszczalni ścieków w Daleszycach, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2010, 13(4), 301-309.
• [13] Chen M., Total concentration and speciation of heavy metals in sewage sludge from Chanasha, Zhuzhou and Xiangatan in middle-south region of China, Journal of Hazardous Materials 2008, 324-329.
• [14] Gawdzik J., Gawdzik B., Mobility of heavy metals in municipal sewage sludge from different throughput sewage treatment plant, Polish Journal of Environmental Studies 2012, 21, 6, 1603-1611.
• [15] PN-EN ISO 15587:2002. Water quality. Digestion for the determination of selected elements in water. Part 1: Aqua regia digestion.
• [16] PN-EN ISO 11885:2009. Jakość wody - Oznaczanie wybranych pierwiastków metodą optycznej spektrometrii emisyjnej z plazmą wzbudzoną.
• [17] PN-EN 12457-2. 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 materiałów wielkości cząstek poniżej 4 mm (bez redukcji lub z redukcją wielkości).
• [18] Dąbrowska L., Fractions of heavy metals in residue after incineration of sewage sludge, Environment Protection Engineering 2013, 39, 105-113.