Heavy metal compounds in wastewater and sewage sludge

• Autorzy: Szymański K. , Janowska B. , Jastrzębski P.

Warianty tytułu

PL

Związki metali ciężkich w ściekach komunalnych oraz osadach ściekowych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Sewage sludge happens to contain heavy metal compounds, including toxic mercury, considerable concentrations of which indicate appearance of new anthropogenic sources of those elements [1, 3, 4, 11]. The sewage sludge is frequently used, due to fertilising components content, in production of compost and the manufactured product (organic fertiliser) is used for soil fertilisation [5, 6]. In the event of excessive concentration of toxic, and even carcinogenic compounds of those metals in natural environment they cause its irreversible pollution. The sludge can also be incinerated, due to considerable presence of organic substance, and such generated waste (slag, ash) is often used in agriculture or applied in production of building materials - then it becomes a valuable raw material [7, 15, 19]. Reclamation of sewage sludge both through composting as well as incineration requires their preliminary treatment. Sewage sludge requires dehydration or drying before it arrives at the compost facility or incineration plant. Therefore, the manufactured product makes a concentrate in which concentration of the heavy metals can be many times (even tenfold) higher than in the sludge subjected to this process [8]. In this study an attempt was made to assess the ways of migration of heavy metals contained in municipal sewage and in sewage sludge generated in one of the seaside wastewater treatment plants. It is suspected that the sewage contains some amount of mercury compounds originating from various sources, including laundry sewage. The research work performed has indicated that following sewage thickening and then dehydration in presses the concentration of those elements in sewage sludge increases causing, consequently, increase of heavy metals concentration from low level in raw sewage up to a considerable level in sewage sludge [13, 14]. Also an assumption can be made that the metals are partly bound with the solid phase contained in tested sewage, therefore, they will occur in the thickened and then dehydrated sewage sludge. It's clear that some amount of those metals remains in the liquid phase after dehydration and depending on the applied wastewater treatment process, it is recycled or discharged to receiving water [16].

PL

W osadach ściekowych zdarzają się przypadki występowania związków metali ciężkich, w tym toksycznej rtęci, których znaczne stężenie wskazuje na pojawienie się nowych antropogenicznych źródeł tych pierwiastków. W przypadku nadmiernej koncentracji toksycznych, a nawet rakotwórczych związków tych metali w środowisku naturalnym, powodują one jego nieodwracalne skażenie Zarówno unieszkodliwianie osadów ściekowych poprzez kompostowanie, jak też spalanie, wymaga wstępnej obróbki. Osady ściekowe, zanim trafią do kompostowni lub spalarni odpadów wymagają odwodnienia lub wysuszenia. Tym samym powstały produkt stanowi koncentrat, w którym stężenie tych metali może być wielokrotnie (nawet dziesięciokrotnie) wyższe niż w ściekach poddawanych temu procesowi. Z przeprowadzonych badań wynika, że w próbkach badanych ścieków surowych niektóre metale ciężkie występują w niewielkich ilościach lub na poziomie śladowym (Hg, Cd i Cr). Obserwuje się znaczący wzrost wszystkich metali ciężkich w osadach ściekowych zagęszczonych i odwodnionych, które można uszeregować następująco: Zn > Cu > Pb > Ni > Hg >Cr, Cd W stosunku do zawartości metali ciężkich w ściekach, zawartość tych metali w ściekach zagęszczonych i odwodnionych była około 10-krotnie wyższa. W osadach ściekowych zagęszczonych nastąpiła kumulacja metali ciężkich w stosunku do zawartości tych metali w ściekach surowych jak też odwodnionych. Wzrost ten dotyczy: Cu o 106%, Cr o 282%, Ni o 249%, Zn o 150% i Hg o 28%. Jednocześnie w ściekach zagęszczonych zmalało stężenie kadmu do ilości śladowych oraz ołowiu o 59%. Oznacza to, że kadm i ołów są zdecydowanie słabiej sorbowane przez składniki mineralne i organiczne osadów, a tym samym mogą przenikać wraz z wodami ociekowymi do zbiorników wodnych. Źródłem rtęci w ściekach pralniczych mogą być dywany i wykładziny podłogowe niewiadomego pochodzenia, które mogą zawierać związki rtęci, ołowiu i chromu. Do oceny zjawisk zachodzących w badanych ściekach oraz osadach ściekowych można wykorzystać popularne pakiety numeryczne, które dobrze opisują korelacje między poszczególnymi wskaźnikami zanieczyszczenia ścieków. Większość badanych składników wykazywała ujemną korelację względem siebie, w tym: miedź z ołowiem i cynkiem oraz bardzo silną dodatnią ołowiu z cynkiem.

Słowa kluczowe

EN

heavy metals; municipal sewage; sewage sludge

PL

metale ciężkie; ścieki komunalne; osady ściekowe

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2011
• Tom: Tom 13
• Strony: 83--99
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., rys., tab

Twórcy

autor

Szymański K.

autor

Janowska B.

autor

Jastrzębski P.

• Koszalin University of Technology, Poland

Bibliografia

• 1. Miguła P.: Kiedy metale ciężkie są szkodliwe. Biblioteczka Fundacji Ekologicznej „Silesia”, Tom VII, Katowice, 1993.
• 2. Dereń J. i in.: Chemia ciała stałego. Wydawnictwo PWN, Warszawa, 1975.
• 3. Szefer P.: Metals, metalloids and radionuclides in the Balic Sea ecosystem. Trace metals in the environment. Volume 5, ELSEVIER, 2002.
• 4. Badura L.: Rozważania nad stopniem zanieczyszczenia środowiska emisjami przemysłowymi i wynikającymi z tego implikacjami ekologicznymi. Postępy mikrobiologii, Tom XXIII, Zeszyt 2, 1984.
• 5. Amir S., Hafidi M., Merlina G., Revel J-C.: Sequential extraction of heavy metals during composting of sewage sludge. Chemosphere 59, 2005, 801÷810.
• 6. Ciba J., Zołotajkin M., Kluczka J., Loska K., Cebula J.: Comparison of methods for leaching heavy metals from compost. Waste Management 23, 2003, 897÷90.
• 7. Düring R.A., Hoβ T., Gäth S.: Sorption and bioavailability of heavy metals in longterm differently tilled soils amended with organic wastes. The Science of the Total Environment 313, 2003, 227÷234.
• 8. Flyhammar P.: Estimation of heavy metal transformations in municipal solid waste. The Science of the Total Environment 198, 1997, 123÷133.
• 9. Hullebusch E.D., Utomo S., Zandvoort M.H., Lens P. N.: Comparison of tree sequential extraction procedures to describe metal fractionation in anaerobic granular sludges. Talanta 65, 2005, 549÷558.
• 10. Richards B.K., Steenhuis T.S., Peverly J.H., McBride M.B.: Effect of sludge-processing mode, soil pH on metal mobility in undisturbed soil columns under accelerated loading. Environmental Pollution 109, 2000, 327÷346
• 11. Janowska B., Szymański K.: Chemiczne formy metali w odpadach komunalnych i kompostach. II Kongres Inżynierii Środowiska. Tom I, Vol.32. Lublin 2005, 1127÷1136.
• 12. Janowska B.: Specjacja wybranych metali ciężkich w odpadach komunalnych i kompostach, rozprawa doktorska. UAM, Poznań, 2004.
• 13. Jansen S., Paciolla M., Ghabbour E., Davies G., Varunum J.M.: The role of metal complexation in the solubility and stability of humic acid. Materials Science Engineering C 4, 1995, 181÷187.
• 14. Janowska B., Walendzik B., Wrona A.: Związki metaloorganiczne w kompostach. Praca zbiorowa pod red. K. Szymańskiego Pt. Gospodarka Odpadami Komunalnymi tom II, Koszalin 2007, 279÷287
• 15. Lo I. M. C., Yang X. Y.: Removal and redistribution of metals from contaminated soils by a sequential extraction method. Waste Management 18, 1998, 1÷7.
• 16. Markiewicz-Patkowska J., Hursthouse A., Przybyła-Kij H.: The interaction of heavy metals with urban soils: sorption behaviour of Cd, Cu, Cr, Pb and Zn with a typical mixed brownfield deposit. Environment International 31, 2005, 513÷521.
• 17. Szymański K., Janowska B.: Formy występowania metali ciężkich w osadach ściekowych. Konferencja nt. Nowe Spojrzenie na Osady Ściekowe. Częstochowa 2003.
• 18. Szymański K., Janowska B.: Tendencje w analityce odpadów komunalnych i kompostów. VII Polski Kongres Oczyszczania Miast. Szczecin 2004, 135÷146.
• 19. Szymański K., Janowska B., Sidełko R.: Estimation of bioavailability of copper, lead and zinc in municipal solid waste and compost. Asian Jouranal of Chemistry 17, 2005, 1646÷1660.
• 20. McBride M.B.: Toxic metals in sewage sludge-amended soils: has promotion of beneficial use discounted the risks? Advances in Environmental Research 8, 2003, 5÷19.
• 21. Stanisz A.: Przystępny kurs statystyki w oparciu o program STATISTICA PL na przykładach z medycyny. Wydanie drugie, Kraków, 2001.
• 22. Stanisz A.: Przystępny kurs statystyki z wykorzystaniem programu STATISTICA PL na przykładach z medycyny. Tom II, Kraków, 2000.