Porównanie biotycznych i abiotycznych zmian WWA w fazie stałej i ciekłej podczas beztlenowej przeróbki osadów

• Autorzy: Włodarczyk-Makuła M

Warianty tytułu

EN

Comparison of biotic and abiotic PAHs changes in solid and liquid phase during anaerobic sewage sludge digestion

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań zmian ilościowych WWA w osadach ściekowych i cieczach nadosadowych podczas fermentacji osadów. Zawartości WWA w osadach podawane są w odniesieniu do suchej masy. Podczas fermentacji osadów następuje ubytek suchej masy wynikający z przemian biochemicznych związków organicznych. Stężenia WWA w cieczach nadosadowych często są pomijane. Ciecze zawracane są do ciągu technologicznego oczyszczania, zatem mogą wzbogacać ścieki surowe w dodatkowe ilości tych związków. Badania prowadzono z wykorzystaniem osadów surowych i przefermentowanych z miejskiej oczyszczalni ścieków, do której doprowadzane są ścieki bytowo-gospodarcze oraz przemysłowe. Osady po wymieszaniu inkubowano w ciemności w temperaturze 36°C (osady biotyczne). W tych samych warunkach przechowywano osady, w których aktywność mikroorganizmów została zahamowana przez dodatek azydku sodu (osady abiotyczne). WWA analizowano w osadach przed inkubacją oraz po 22 dobach przechowywania w warunkach anaerobowych. Ekstrakcję prowadzono w płuczce ultradźwiękowej z wykorzystaniem mieszaniny rozpuszczalników organicznych. Ekstrakty zatężano w strumieniu azotu i oczyszczano w warunkach próżniowych SPE. Oznaczanie ilościowe wykonano techniką GC-MS. Określono stężenia 16 WWA zgodnie z listą US EPA. Wartość odzysków WWA wyznaczono po wprowadzeniu mieszaniny standardowej do analizowanych materiałów (osady ściekowe, ciecze nadosadowe). Uwzględniając zmiany zawartość suchej masy osadów, objętości cieczy nadosadowych oraz stężenia WWA w osadach i cieczach, sporządzono bilans WWA w fazie stałej i cieczy nadosadowej. Średnia sumaryczna zawartość WWA w mieszaninie osadow przygotowanych do badań wynosiła 70 μg/l (w tym w fazie stałej 93%). Podczas fermentacji (osady biotyczne) nastąpiło obniżenie stężenia WWA w osadach o 50% (w fazie stałej o 53-57%), natomiast podczas przechowywania osadów, w których zahamowano aktywność mikroorganizmów, odnotowano ubytek WWA w granicach od 28 do 35% (w fazie stałej 35÷40%). Potwierdza to możliwość biodegradacji tych związków w warunkach anaerobowych. Zwiększone ilości WWA w fazie ciekłej wskazują na desorpcję WWA do cieczy nadosadowych w warunkach anaerobowych.

EN

The aim of that investigation was the changes of the PAHs content in the solid phase oF sewage sludge (dry mass) and in the supernatants during the methane fermentation process. Concentration of PAHs in sewage sludge is related to dry matter of sludge. Content of PAHs in supernatants from sewage sludge is omitted. During fermentation process the content of total of suspended solid decreased. In the studies, raw and stabilized sewage sludge from municipal treatment plant were used. Sewage sludges were mixed and incubated in darkness in temperature of 36°C (biotic samples). In the same conditions sewage sludge after inhibition of microorganisms activity was incubated (abiotic samples). The PAH determination in sludge and supernatants was carried out before and after digestion process. Extraction process for sewage sludge samples with organic solvents mixture was carried out in ultrasonic bath. Prepared extracts were concentrated down in nitrogen stream and purified using SPE technique. Quantitative analysis was done using GC-MS. The 16 PAHs listed by to US EPA were analyzed. Recoveries were determined by adding standard mixture to analyzed materials (sewage sludge, supernatant). Taking into account changes in the concentration of dry matter and change of supernatants volume as well as changes of PAHs concentration in solid phase and in liquid phase, PAHs were balanced as a mixture of liquid and solid particles. Average total PAH content in the sewage sludge mixture was 70 g/L (in the solid phase, 93%). During the fermentation (sludge biotic) PAH concentrations were reduced in sewage sludge by 50% (in the solid phase of 53-57%), and during storage of sludge, which inhibited the activity of micro-organisms, the loss of PAH covered in the range from 28 to 35% (in the solid phase 35-40%). This confirms the possibility of degradation of these compounds under anaerobic conditions. Increased levels of PAHs in the liquid phase indicated the PAHs desorption into liquid phase in aerobic conditions.

Słowa kluczowe

PL

WWA; osady ściekowe; ciecze nadosadowe; GC-MS; warunki anaerobowe

EN

PAHs; sewage sludge; supernatants; GC-MS; anaerobic conditions

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2012
• Tom: T. 15, nr 4
• Strony: 365--372
• Opis fizyczny: Bibliogr. 18 poz.

Twórcy

autor

Włodarczyk-Makuła M

• Politechnika Częstochowska, Katedra Chemii, Technologii Wody i Ścieków ul. Dąbrowskiego 69, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• [1] Helaleh M.I.H., Al-Omair A., Nisar A., Gevao B., Validation of various extraction techniques for the quantitative analysis of polycyclic aromatic hydrocarbons in sewage sludges using gas chromatography- ion trap mass spectrometry, J. Chromatogr. A. 2005, 1083, 153-160.
• [2] Perez S., Guillamon M., Barcelo D., Quantitative analysis of polycyclic aromatic hydrocarbons in sewage sludge from wastewater treatment plants, J. Chromatogr. A. 2001, 938, 57-65.
• [3] Rogers H.R., Sources, behaviour and fate of organic contaminants during sewage treatment and in sewage sludges, The Sci. of Total Environ. 1996, 185, 3-26.
• [4] Chang B.V., Chang S.W., Yuan S.Y., Anaerobic biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbon in sludge, Advances in Environmental Research, 2003, 7, 623-628.
• [5] Bernal-Martinez A., Carrere H., Patureau D., Delgenes J-P., Ozone pre-treatment as improver of PAH removal during anaerobic digestion of urban sludge, Chemosphere, 68, 2007, 1013-1019.
• [6] Yakan S.D.; KAracik B.; Ceylan D., Dogu S., Okay O.S.; Okay O., Sorption kinetics of PAH by using various sorbents. Proceedings of the 2th International CEMEPE and SECOTOX Conference Mykonos. Greece, June 21-26, 2009, 1385-1390.
• [7] Sadecka Z., Inhibicja w procesie fermentacji metanowej., Ochrona Środowiska, 2005, nr 3, s. 60-64.
• [8] Sadecka Z., Podstawy biologicznego oczyszczania ścieków, Wydaw. Seidel-Przywecki, Warszawa 2010.
• [9] McNally D.L., Mihelcic J.R., Lueking D.R., Biodegradation of mixtures of polycyclic aromatic hydrocarbons under aerobic and nitrate-reducing conditions, Chemosphere, 1999, 6, 1313-1321.
• [10] Kirk P.W.; Lester J.N., The rate of polycyclic aromatic hydrocarbons during sewage sludge digestion, Environ. Technol. 1990, 12, 13-20.
• [11] Włodarczyk-Makuła M., Wiśniowska E., Changes of PAHs content during sewage sludge processing, Fresenius Environmental Bulletin, 2004, 10, 936-940.
• [12] Hamzawi N., Kennedy K.J., McLean D.D., Anaerobic digestion of co-mingled municipal solid waste and sewage sludge.Water Science Technology, 1998, 38.
• [13] Traczewska T.M., Biotoksyczność produktów mikrobiologicznych przemian antracenu i fenantrenu w wodzie oraz możliwość ich usuwania, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, 2003.
• [14] Hermanowicz W., Dojlido J., Zerbe J., Dożański W., Koziorowski B., Fizyczno-chemiczne badanie wody i ścieków, Wydawnictwo Arkady, Warszawa 2003.
• [15] Mihelcic J.R, Luthy D.G., Degradation of PAH compounds under various redox conditions in soil-water systems, Applied and Environmental Microbiology 1998, 54, 1188-1198.
• [16] Haftka J.J.H., Govers H.A.J., Parsons J.R., Influence of temperature and origin of dissolved organic matter on the partitioning behavior of polycyclic aromatic hydrocarbons, Environ Sci. Pollut Res. 2010, 17, 1070-1079.
• [17] Miege C., Bouzige M., Nicol S., Dugay J., Pichon V., Hennion M.C., Selective immunoclean-up followed by liquid or gas chromatography for the monitoring of polycyclic aromatic hydrocarbons in urban waste water and sewage sludges used for soil amendment., Journal of Chromatography 1999, 859, 29-39.
• [18] Enell A., Reichenberg F., Warfvinge P., Ewald G., A column method for determination of leaching of polycyclic aromatic hydrocarbons from aged contaminated soil, Chemosphere, 2004, 54, 707-71.