Frakcjonowanie chromu i ołowiu w odpadach kofermentowanych

• Autorzy: Janowska B. , Siebielska I. , Szymański K. , Sidełko R. , Skubała A.

Identyfikatory

DOI

10.17512/ios.2018.1.8

Warianty tytułu

EN

Fractionation of chromium and lead in anaerobic co-digestion

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Fermentacja metanowa jest powszechną metodą przetwarzania różnego rodzaju odpadów organicznych, w tym osadów ściekowych. Najczęściej stosowanymi substratami do procesu kofermentacji są osady ściekowe i frakcja organiczna odpadów komunalnych. Ograniczeniem w stosowaniu przefermentowanych odpadów organicznych jako nawozu może być zawartość metali ciężkich, w tym związków chromu i ołowiu. W pracy przedstawiono wyniki badań, dotyczące zmian zawartości Cr i Pb w poszczególnych frakcjach, w trakcie trwania procesu fermentacji dwóch różniących się składem mieszanin odpadów. Frakcjonowanie Cr i Pb przeprowadzono, wykorzystując schemat modyfikowanej ekstrakcji sekwencyjnej opracowanej przez Tessiera i współpracowników. Zauważono, że Cr i Pb występowały głównie we frakcji organicznej i rezydualnej. W trakcie trwania procesu następowała immobilizacja badanych metali, co potwierdzają niskie wartości współczynnika mobilności (Mf). Celem pracy było przedstawienie wpływu składu mieszaniny odpadów o zmiennych proporcjach na proces fermentacji metanowej i dystrybucję metali w poszczególnych frakcjach. Mieszanina odpadów organicznych, składająca się z 70% frakcji organicznej odpadów i 30% osadu ściekowego, charakteryzowała się mniejszymi wartościami Mf dla Cr niż mieszanina zawierająca 70% osadu ściekowego. Natomiast wyższe wartości Mf dla Pb zanotowano w mieszaninie odpadów, w których 70% stanowiła frakcja organiczna. Oba badane pierwiastki występowały głównie w postaci związków trudno dostępnych dla organizmów żywych, o czym świadczą małe wartości współczynników mobilności.

EN

Anaerobic digestion is a common method of waste treatment various kinds of organic waste. The most commonly used substrates for the co-fermentation process are sewage sludge and organic fraction of municipal waste. The solid residue that is produced by fermentation can be used as an organic fertilizer. Restrictions on the use of fermented organic waste may be the content of heavy metals. Fractionation of heavy metals, based on sequential extraction, allows the assessment of the degree of hazard to the environment at the time of application to the soil of digested sludge. Two anaerobic digestion process cycles were performed, using different sewage sludge and municipal waste organic fraction mixing ratios. In the first cycle - M70, the materials used in the bioreactor contained 70% municipal organic waste and 30% sewage sludge. The material used in the second cycle - M30 contained 30% municipal organic waste and 70% sewage sludge. The volume of each batch was 50 dm3. The sequential extraction procedure developed by Tessier et al. was used in sludge anaerobic digestion to determine the heavy metal (Cr and Pb) fractionation. The paper presents the results of studies on changes in Cr and Pb concentrations in various fractions during the process of fermentation of substrates. During the process the immobilization of the tested metals was followed, which confirms the low values of mobility factor (Mf). The aim of this work was also to present the dependence of the composition of the mixture of organic waste, which were subjected to methane fermentation, to the distribution of metals in individual fractions. A mixture of organic waste, consisting of 70% organic fraction and 30% sewage sludge, was characterized by lower Mf values for Cr than in a 70% sludge mixture. On the other hand, the higher Mf values for Pb were recorded in waste in which 70% was organic fraction. Both studied elements were mainly found in the form of compounds difficult to access for living organisms, as evidenced by low values of mobility factor.

Słowa kluczowe

PL

frakcjonowanie; metale ciężkie; biogaz; fermentacja; osady ściekowe; odpady komunalne; biodostępność

EN

fractionation; heavy metals; biogas; fermentation; sewage sludge; municipal waste; bioavailability

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 21, nr 1
• Strony: 89--104
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., wykr.

Twórcy

autor

Janowska B.

• Politechnika Koszalińska, Wydział Inżynierii Lądowej, Środowiska i Geodezji, Katedra Gospodarki Odpadami, ul. Śniadeckich 2, 75-453 Koszalin

autor

Siebielska I.

• Politechnika Koszalińska, Wydział Inżynierii Lądowej, Środowiska i Geodezji, Katedra Gospodarki Odpadami, ul. Śniadeckich 2, 75-453 Koszalin

autor

Szymański K.

• Politechnika Koszalińska, Wydział Inżynierii Lądowej, Środowiska i Geodezji, Katedra Gospodarki Odpadami, ul. Śniadeckich 2, 75-453 Koszalin

autor

Sidełko R.

• Politechnika Koszalińska, Wydział Inżynierii Lądowej, Środowiska i Geodezji, Katedra Gospodarki Odpadami, ul. Śniadeckich 2, 75-453 Koszalin

autor

Skubała A.

• Politechnika Koszalińska, Wydział Inżynierii Lądowej, Środowiska i Geodezji, Katedra Gospodarki Odpadami, ul. Śniadeckich 2, 75-453 Koszalin

Bibliografia

• [1] Appels L., Baeyens J., Degre`ve J., Dewil R., Principles and potential of the anaerobic digestion of waste-activated sludge, Prog. Energy Combust. Sci. 2008, 34(6), 755-781.
• [2] Tomei M.C., Rita S., Mininni G., Performance of sequential anaerobic/aerobic digestion applied to municipal sewage sludge, J. Environ. Manage. 2011, 92(7), 1867-1873.
• [3] Bień J., Neczaj E., Worwąg M., Grosser A., Nowak D., Milczarek M., Janik M., Kierunki zagospodarowania osadów w Polsce po roku 2013, Inż. Ochr. Środ. 2011, 14(4), 375-384.
• [4] Ramdani N., Hamou A., Lousdad A., Al-Douri Y., Physicochemical characterization of sewage sludge and green waste for agricultural utilization, Environ. Technol. 2015, 36 (12), 1594-1604.
• [5] Pająk T., Termiczne przekształcanie osadów ściekowych wobec wyzwań roku 2016, Inż. Ochr. Środ. 2014, 17(3), 363-376.
• [6] Mata-Alvarez J., Dosta J., Romero-Güiza M.S., Fonoll X., Peces M., Astals S., A critical review on anaerobic co-digestion achievements between 2010 and 2013, Renew. Sust. Energ. Rev. 2014, 36, 412-427.
• [7] Madsen M., Holm-Nielsen J.B., Esbensen K.H., Monitoring of anaerobic digestion processes: A review perspective, Renew. Sust. Energ. Rev. 2011, 15, 3141-3155.
• [8] Lebiocka M., Montusiewicz A., Depta M., Co-digestion of sewage sludge and organic fraction of municipal solid waste in the aspect of heavy metals content, Rocz. Ochr. Środ. 2016, 18, 555-566.
• [9] Bustamante M.A., Alburquerque J.A., Restrepo A.P., de la Fuente C., Paredes C., Moral R., Bernal M.P., Co-composting of the solid fraction of anaerobic digestates, to obtain added-value materials for use in agriculture, Biomass Bioenergy 2012, 43, 26-35.
• [10] Dong B., Liu X., Dai L., Dai X., Changes of heavy metal speciation during high-solid anaerobic digestion of sewage sludge, Bioresour. Technol. 2013, 131, 152-158.
• [11] Dąbrowska L., Rosińska A., Change of PCBs and forms of heavy metals in sewage sludge during thermophilic anaerobic digestion, Chemosphere 2012, 88 (2), 168-173.
• [12] Janowska B., Szymański K., Transformation of selected trace elements during the composting process of sewage sludge and municipal solid waste, Fresenius Environ. Bull. 2009, 18(7), 1110-1117.
• [13] Zhu N.M, Li Q., Guo X.J., Zhang H., Deng Y., Sequential extraction of anaerobic digestate sludge for the determination of partitioning of heavy metals, Ecotoxicol. Environ. Saf. 2014, 102, 18-24.
• [14] Zhang M., Yang C., Jing Y., Li J., Effect of energy grass on methane production and heavy metal fractionation during anaerobic digestion of sewage sludge, Waste Manage. 2016, 58, 316-323.
• [15] Rozporządzeniu Ministra Rolnictwa i Rozwoju Wsi z dnia 18 czerwca 2008r (Dz.U. Nr 119, poz. 765).
• [16] Siebielska, I., Sidełko, R., Polychlorinated biphenyl concentration changes in sewage sludge and organic municipal waste mixtures during composting and anaerobic digestion, Chemosphere 2015, 126, 88-95.
• [17] Kabata-Pendias A., Trace Elements in Soils and Plants, Taylor & Francis Group LLC, London 2010.

Uwagi

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