Zmiany ilościowe WWA w ściekach oczyszczonych podczas utleniania

• Autorzy: Włodarczyk-Makuła M.

Warianty tytułu

EN

Changes of PAHs content in wastewater during oxidation process

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Obecność WWA w ściekach potwierdzają doniesienia literaturowe i badania własne. Wykazano, że najbardziej obciążone tymi związkami są ścieki pochodzące z przeróbki paliw (koksownicze, petrochemiczne) [1, 2]. Potwierdzono także, w mniejszych stężeniach, występowanie WWA w ściekach komunalnych i bytowych [3, 4]. Dlatego udział ścieków przemysłowych decyduje o zawartości WWA w ściekach dopływających do oczyszczalni. W niektórych przypadkach do oczyszczalni wprowadzane są także ścieki deszczowe, które również zawierają WWA [5]. W prawnych przepisach dotyczących ścieków odprowadzanych do środowiska podano dopuszczalne wartości dla lotnych węglowodorów aromatycznych BTX, węglowodorów ropopochodnych oraz adsorbowanych związków chloroorganicznych AOX. W odniesieniu do WWA nie wyznaczono wartości dopuszczalnych. Jednak ze względu na wielokrotnie potwierdzone rakotwórcze, mutagenne i teratogenne właściwości należy je zaliczyć do substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego, które należy eliminować [6, 7]. Z drugiej strony wymienia się WWA w przepisach prawnych dotyczących monitoringu wód powierzchniowych [8]. Ze względu na to, że WWA nie są usuwane w procesach oczyszczania ścieków w wystarczającym stopniu, ścieki odprowadzane do odbiorników mogą wnosić znaczny ładunek tych zanieczyszczeń [4]. W wodach powierzchniowych są kumulowane w organizmach wodnych i osadach dennych [9, 10]. Mimo tego, że WWA zaliczane są do ksenobiotyków w określonych warunkach środowiska podlegają przemianom biologicznym i fizyczno-chemicznym [11, 12]. Wśród procesów zachodzących bez udziału mikroorganizmów wymienia się takie, w wyniku których ulegają przemieszczeniu do innego środowiska, takie, które prowadzą do destrukcji WWA oraz takie, w wyniku których powstają nowe związki. Ponadto WWA ulegają sorpcji na cząstkach stałych [13]. W przypadku zabsorbowanych WWA, eliminacja tych związków z wody i ścieków polega na usuwaniu zawiesin np. z wykorzystaniem metod membranowych (ultrafiltracja, odwrócona osmoza) [14, 15]. Migracja do innego środowiska następuje podczas ulatniania WWA do atmosfery lub wymywania z materiałów stałych przez opady atmosferyczne [16, 17]. Pochodne WWA powstają w wyniku reakcji z innymi składnikami matrycy (fluorowcowanie, nitrowanie, sulfonowanie, alkilowanie, acylowanie) [18]. Procesy destrukcji WWA skupiają się wokół chemicznego utleniania i fotodegradacji [19, 20]. Proces fotolizy wydaje się być jednym z obiecujących procesów w usuwaniu WWA z wody i ścieków. Efektywność usuwania WWA w tym procesie były przedmiotem badań własnych [21]. Utlenianie chemiczne można prowadzić z wykorzystaniem rodnika hydroksylowego z odczynnika Fentona, ozonu, nadmanganianu czy ditlenku diwodoru. Celem badań opisanych w niniejszym artykule było określenie zmian WWA w ściekach podczas działania silnego utleniacza jakim jest ditlenek diwodoru.

EN

The presence of PAHs in wastewater is by literature reports and own investigations. It was proved that their highest content is found in wastewater from the treatment of fuels (coke, petrochemicals) [1, 2]. It was also confirmed in lower concentrations, PAHs are present in municipal sewage [3, 4]. There-fore, the share of industrial wastewater determines the content of PAHs in sewage inflowing to treatment plants. In some cases, the rainwater also inflows to treatment plants, which also contains PAHs [5]. The investigations were carried out using wastewater from a municipal sewage treatment plant. The samples of wastewater were primarily characterized for concentration of selected indicators. Chemical oxidation process using hydrogen peroxide in two doses was carried out. Changes in the concentration of PAHs were determined in wastewater samples before and after adding chemical reagent. A quantitative analysis of PAHs was provided by GC-MS. The extraction of organic matrices from wastewater samples was done by the mixture of the organic solvents used (methanol, cyclohexane and dichloromethane). The extracts were separated from samples, purified on silica gel and concentrated under nitrogen stream. 16 PAHs according to EPA were determined. The limit of detection was in the range from 0.14 to 0.59 ?g/L. The sum of 16 PAHs in wastewater taken from a municipal sewage treatment plant was 1.39 ?g/l in average. After chemical oxidation process decrease in PAHs concentration in the samples was observed. Addition of hydrogen peroxide resulted in a decrease in the concentration of PAHs in wastewater coming from sewage treatment plant up to 51-59%. The efficiency of the removal of hydrocarbons grouped according to a number of rings was different (0%-64%).

Słowa kluczowe

PL

ścieki oczyszczone; proces utleniania; WWA

EN

PAHs; treated sewage; oxidation process

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2011
• Tom: Tom 13
• Strony: 1093--1104
• Opis fizyczny: Bibliogr. 24 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Włodarczyk-Makuła M.

• Politechnika Częstochowska

Bibliografia

• 1. Zhao X., Wang Y., Ye Z., Borthwick A.G.L., Ni J.: Oil field wastewater treatment in Biological Aerated Filter by immobilized microorganisms. Process Biochemistry, 41, 2006, 1475÷1483.
• 2. Bartulewicz E., Bartulewicz J., Gawłowski J.: Oznaczanie WWA w wodzie i ściekach. Materiały Konferencyjne Problemy analityczne oznaczania substancji rakotwórczych w wodach, PZH, Warszawa 1997, 95÷109
• 3. Perez S., Guillamon M., Barcelo D.: Quantitative analysis of polycyclic aromatic hydrocarbons in sewage sludge from wastewater treatment plants. Journal of Chromatography. 2001, 938, 57÷65.
• 4. Włodarczyk-Makuła M.: The Loads of PAHs in wastewater and sewage sludge of municipal Treatment Plant. Polycyclic Aromatic Compounds, 2005, 25, 183÷194.
• 5. Martinnents K., Kettunen R.H., Rintala J.A.: Occurence and removal of organic pollutants In sewage and landfill leachates. Sci. Total Environ. 2003, 1-3, 1÷12.
• 6. Dz. U 137, 984, 2006, Rozporządzenie Ministra Środowiska w sprawie warunków, jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego
• 7. Dz. U Nr 27, poz. 169, 2009, Rozporządzenie Ministra Środowiska zmieniające rozporządzenie w sprawie warunków jakie należy spełnić przy wprowadzaniu ścieków do wód lub do ziemi, oraz w sprawie substancji szczególnie szkodliwych dla środowiska wodnego
• 8. Dz.81. poz. 685, 2009, Rozporządzenie Ministra Środowiska w sprawie form i sposobu prowadzenia monitoringu jednolitych części wód powierzchniowych i podziemnych
• 9. Traczewska T.: Aspekty ekologiczne zanieczyszczenia środowiska wodnego wielopierścieniowymi węglowodorami aromatycznymi. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, 2000
• 10. Haddox D.C., Cutright T.J.: Evaluation of two Bacterial Delivery Systems for in-situ Remediation of PAH Contamined Sediments. Soils and Sed-iments. 2003, 3 (1), 41÷48.
• 11. Mulder H., Breure A.M., Rulkens W.H.: Prediction of complete bioremediation periods for PAH soil pollutants in different physical states by mechanistic models. Chemosphere, 43, 2001, 1085÷1094.
• 12. Haftka J.J.H., Govers H.A.J., Parsons J.R.: Influence of temperature and origin of dissolved organic matter on the partitioning behaviour of polycyclic aromatic hydrocarbons. Environ. Sci. Pollut. Res., 2010, 17, 1070÷1079.
• 13. 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, 1385÷1390, 2009.
• 14. Dudziak M., Luks-Betlej K., Bodzek M.: Application of ultrafiltration process for the removal of organic micropollutants from water. Proceedings of International Conference PERMEA, 2003, Słowacja, wrzesień 7-11
• 15. Luks-Betlej K., Dudziak M.: Techniki membranowe w procesach uzdatniania wody usuwanie wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych i ftalanów za pomocą nanofiltracji. Ecohydrology and Hydrobiology, 5, 93÷99, 2005.
• 16. Lepri L., Bubba M.D., Masi F., Udisti R., Cini R.: Particle size distribution of organic compounds in aqueous aerosols collected from above sewage aeration tanks. Aerosol Science and Technology, 32, 404÷420. 2000.
• 17. Szymański K.: Wpływ składowisk odpadów komunalnych na wody pod-ziemne. Materiały Konferencyjne „Kompostowanie i wartości użytkowe kompostu”, Puławy – Warszawa, 425÷443, 1999.
• 18. Kupryszewski G.: Wstęp do chemii organicznej. PWN, Warszawa 1997.
• 19. Brown G.S., Barton L.L., Thomson B.M.: Permanganate oxidation of sorbed polycyclic aromatic hydrocarbons. Waste Management. 2003, 23, 737÷740.
• 20. Hassen A., Mahrouk M., Ouzari H., Cherif M., Boudabous A., Dame-lincourt J.J.: UV disinfection of treated wastewater in a large-scale pilot plant and inactivation of selected bacteria in a laboratory UV device. Bioresource Technol. 2000, 74, 141÷150.
• 21. Little C., Hepher M.J., El-Sharif M.: The sonodegradation of phenan-threne in an aqueous environment. Ultrasonics, 40, 667÷674. 2002
• 22. Dojlido J., Dożańska W., Hermanowicz W., Koziorowski B., Zerbe J.: Fizyczno-chemiczne badanie wody i ścieków. Arkady, 1999.
• 23. Zgirski A.; Gondko R.: Obliczenia biochemiczne. PWN, Warszawa, 1998.
• 24. Włodarczyk-Makuła M.: Preparation of wastewater samples for GC analysis of PAHs. Archives of Environmental Protection, 2008.