Wpływ składu osadów na zmiany ilościowe małocząsteczkowych WWA w procesie fermentacji

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

Warianty tytułu

EN

Effect of composition of the sewage sludge on degradation of low molecular weight PAHs in the fermentation process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań kofermentacji osadów komunalnych z osadami wydzielonymi ze ścieków koksowniczych. Proces fermentacji prowadzono przez 20 dób w temperaturze 37°C w szklanych bioreaktorach bez dostępu światła. Badania fermentacji prowadzono dla mieszaniny osadów nadmiernych i przefermentowanych (zaszczep), oraz z dodatkiem osadów koksowniczych w ilości 15% (objętościowej). Na podstawie oznaczonych stężeń WWA w osadach (fazie stałej i ciekłej) przed i po fermentacji wyznaczono bilans masowy WWA. W osadach komunalnych i wydzielonych z nich cieczach nadosadowych ilość małocząsteczkowych (2-, 3- i 4-pierścieniowych) WWA wynosiła sumarycznie 26,74 μg, natomiast po procesie stabilizacji beztlenowej - 8,57 μg. Ubytek WWA w fazie stałej był rzędu 82%. W fazie ciekłej natomiast odnotowano wzrost 10 WWA o 0,63 μg. W przypadku kofermentacji mieszaniny, w której 15% objętości stanowiły osady koksownicze, sumaryczna zawartość węglowodorów w fazie stałej po procesie była mniejsza od początkowej o 78% (ubytek z 82,85 do 17,91 μg). W fazie ciekłej natomiast odnotowano ponad 3-krotny wzrost stężenia WWA (od 9,37 do 30,26 μg). Sumaryczna ilość WWA w obu fazach (stałej i ciekłej) przed procesem wynosiła 92,22 μg, natomiast po 20-dobowej inkubacji - 48,17 μg. Wskazuje to na możliwość degradacji małocząsteczkowych WWA w osadach poddawanych fermentacji.

EN

The paper presents the results of co-digestion of municipal and coke sewage sludge. The fermentation process was carried out for 20 days 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 excess and fermented sludge), and the second - a mixture of municipal sewage sludge (composition as above) with the addition of coke sewage sludge in the amount of 15% by volume. In order to control the fermentation process determinations of selected physico-chemical properties of the sewage sludge before and after incubation were performed. In sewage sludge were determined: dry residue, residue after calcination and hydration. In supernatant obtained from centrifugation of sewage sludge were determined: pH, alkalinity, chemical oxygen demand and volatile fatty acids. Determination of PAHs was performed three times parallel in the sewage sludge and in supernatants: before fermentation, after 10 days of its duration and at the end of the process. 10 PAHs was determined using a gas chromatograph coupled with a mass detector. Dry residue content in excessive sludge after 20 days fermentation decreased by 21% and after the process was 13.6 g/L. Participation of organic matter in the fermented sludge was 62%. In sewage sludge with 15% addition of coke sludge dry weight decreased by 16%, and the content of organic matter in the fermented sludge was 61% In control sewage sludge the degree of decomposition of organic compounds was 25.7%, while in sludge with the 15% addition of coke sewage sludge was 23.9%. 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 26.74 μg in total, while after the stabilization process - 8.57 μg. In liquid phase an increase of 10 PAHs by 0.63 μg was obtained, while in the solid phase - 82% decrease. In the case of the mixture fermentation, in which 15% 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 78%. While in the liquid phase, reported 3.2-fold increase in PAHs concentration during the process. The total amount of PAHs in both phases (solid and liquid) before the process was 92.22 μg, and after 20 days incubation - 48.17 μg.

Słowa kluczowe

PL

osady ściekowe; ciecze nadosadowe; WWA; degradacja

EN

sewage sludge; supernatants; PAHs; degradation

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2014
• Tom: T. 17, nr 4
• Strony: 533--545
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz.

Twórcy

autor

Macherzyński B.

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

autor

Włodarczyk-Makuła M.

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

Bibliografia

• [1] Myszograj S., Produkcja metanu wskaźnikiem oceny biodegradowalności substratów w procesie fermentacji metanowej, Rocznik Ochrona Środowiska 2011, 13, 77, 1245-1260.
• [2] Rosik-Dulewska C., Podstawy gospodarki odpadami, Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2010.
• [3] Gazda M., Rak A., Sudak M., Badania kofermentacji osadów ściekowych z tłuszczami odpadowymi w oczyszczalni ścieków Brzeg, Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich, 2012, 3, 79-90.
• [4] Podedworna J., Umiejewska K., Technologia osadów ściekowych, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa 2008.
• [5] Barret M., Carrere H., Patureau D., PAH fate during the anaerobic digestion of contaminated sludge: Do bioavailability and/or cometabolism limit their biodegradation? Water Research 2010, 44, 3797-3806.
• [6] Haritash A.K., Kaushik C.P., Biodegradation aspects of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs): A review, Journal of Hazardous Materials 2009, 169, 1-15.
• [7] Juhasz A., Naidu R., Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons: a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene, International Biodeterioration and Biodegradation 2000, 45, 57-88.
• [8] Seo J-S., Keum Y-S., Li Q.X., Bacterial degradation of aromatic compounds, International Journal of Environmental Research and Public Health 2009, 6, 278-309.
• [9] Włodarczyk-Makuła M., Zmiany ilościowe WWA podczas oczyszczania ścieków i przeróbki osadów, Monografie 125, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa 2007.
• [10] Hermanowicz W., Dojlido J., Zerbe J., Dożański W., Koziorowski B., Fizyczno-chemiczne badanie wody i ścieków, Wydawnictwo Arkady, Warszawa 2003.
• [11] Macherzyński B., Włodarczyk-Makuła M., Nowacka A., Simplification of procedure of preparing samples for PAHs and PCBs determination, Archives of Environmental Protection 2012, 38, 4, 22-23.
• [12] Macherzyński B., Włodarczyk-Makuła M., Ekstrakcja WWA z osadów wydzielonych ze ścieków koksowniczych, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2011, 14, 4, 333-343.
• [13] Zhang W., Wei C., Chai X., He J., Cai Y., Ren M., Yan B., Peng P., Fu J., The behaviors and fate of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in a coking wastewater treatment plant, Chemosphere 2012, 88, 174-182.
• [14] Hua L., Wu W-X., Tientchen C.M., Chen Y-X., Heavy metals and PAHs in sewage sludge from twelve wastewater treatment plants in Zhejiang Province, Biomedical and Environmental Sciences 2008, 21, 345-352.
• [15] Dai J., Xu M., Chen J., Yang X., Ke Z., PCDD/F, PAH and heavy metals in the sewage sludge from six wastewater treatment plants in Beijing, China, Chemosphere 2007, 66, 353-361.
• [16] Bernal-Martinez A., Carrere H., Patureau D., Delgenes J.P., Combining anaerobic digestion and ozonation to removal PAH from urban sludge, Process Biochemistry 2005, 40, 3244-3250.
• [17] Bernal-Martinez A., Patureau D., Delgenes J.P., Carrere H., Removal of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) during anaerobic digestion with recirculation of ozonated digested sludge, Journal of Hazardous Materials 2009, 162, 1145-1150.
• [18] Wiśniowska E., Janosz-Rajczyk M., Possibility of PAHs removal during co-fermentation of sewage sludge and organic fraction of municipal solid waste, Proceedings of the 9th International Conference of Environmental Science and Technology, Rhodes Island, Greece 2005.
• [19] Włodarczyk-Makuła M., Ilościowe zmiany WWA w osadach i cieczach nadosadowych podczas fermentacji prowadzonej w warunkach denitryfikacji, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2010, 13, 4, 311-319.
• [20] Traczewska T.M., Biotoksyczność produktów mikrobiologicznych przemian antracenu i fenantrenu w wodzie oraz możliwość ich usuwania, Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław 2003.
• [21] Macherzyński B., Włodarczyk-Makuła M., Nowacka A., Desorption of PAHs from solid phase into liquid phase during co-fermentation of municipal and coke sewage sludge, Desalination and Water Treatment 2014, 52, 3859-3870.