Wpływ zwiększonego stężenia jonów miedzi i ołowiu na proces fermentacji osadów ściekowych

• Autorzy: Dąbrowska L.

Warianty tytułu

EN

The influence of increased concentration of copper and lead ions on fermentation process of sewage sludge

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Modyfikacje procesów stabilizacji osadów ściekowych to poszukiwanie metod intensyfikacji rozkładu substancji organicznych. Temu celowi służy fermentacja termofilowo-mezofilowa osadów. Przeprowadzone badania dotyczyły oceny wpływu celowo zwiększonego stężenia jonów miedzi i ołowiu na przebieg fermentacji mezofilowej osadów ściekowych, poprzedzonej biochemiczną hydrolizą osadów przeprowadzoną w warunkach termofilowych. Przebieg fermentacji oceniono na podstawie pomiaru ilości i składu biogazu oraz obniżenia zawartości substancji organicznych w przefermentowanych osadach. Stwierdzono, że wprowadzenie dodatkowych ilości jonów miedzi lub ołowiu (ok. 10 mg/dm³) nie zakłóciło przebiegu fermentacji mezofilowej osadów ściekowych. Uzyskano porównywalną ilość biogazu oraz stopień rozkładu substancji organicznych. Wprowadzone do osadów dodatkowe dawki rozpuszczalnych związków ww. metali zaraz po rozpoczęciu fermentacji wytrąciły się i pozostały związane w osadach do końca procesu stabilizacji. Najwyższy wzrost zawartości miedzi po fermentacji stwierdzono we frakcji organiczno-siarczkowej, natomiast ołowiu we frakcji pozostałościowej osadów, czyli w tych frakcjach, w których metale te głównie występowały w osadach przed procesem stabilizacji. Frakcje te są chemicznie stabilne. W przypadku cynku, kadmu i chromu największa ich zawartość występowała po fermentacji we frakcji organiczno-siarczkowej, natomiast w przypadku niklu również we frakcji wymienno-węglanowej.

EN

For the experiments the following types of sludges have been used: the mixture of primary and excess sludge and fermenting sludge (with a ratio of about 4:1). Samples were collected at a municipal mechanical-biological wastewater treatment plant in Silesia Voivodeship. In the first stage of fermentation, the hydrolysis of the mixture of primary and excess sludge was carried out at the temperatureof 55°C for 4 days. In the second stage, after the additional insertion of the fermenting sludge (volumetric ratio 1:2) and heavy metal ions (Cu2+, Pb2+) mesophilic fermentation was carried out at 37°C for 14 days. During mesophilic fermentation of prehydrolyzed sludge the decrease of heavy metal concentrations in the liquid phase of the sludge was observed until the 7th day of the fermentation. It is in agreement with the observation that heavy metal ions may precipitate in the form of sulfides. It has been calculated that a specific biogas production from 1 g of dry organic matter removed from sludges was ab. 1 dm³. The amount of methane in the biogas, except the first day, was at the level of 61惁%. The present work has confirmed that shifting of heavy metals between the particular sludge fractions is possible during sludge modification (mesophilic fermentation preceded by thermophilic hydrolysis). Mesophilic fermentation has not caused the accumulation of heavy metals (except nickel) in the mobile fractions of sludge. After the fermentation the highest increase of zinc, copper, and nickel content was observed in the organic-sulfide fraction, while of lead in the residual fraction; this corresponds to the fractions of main occurrence of the metals in the sludge before stabilization process. Though, after the fermentation the percentage share of the organic-sulfide fraction in bounding copper, chromium, zinc and cadmium was 93; 94; 54, and 62%, respectively, whereas the content of lead in the residual fraction was 65%.

Słowa kluczowe

PL

fermentacja metanowa; osady ściekowe; biogaz; metale ciężkie

EN

methanogenic fermentation; sewage sludge; biogas; heavy metals

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2010
• Tom: T. 13, nr 3
• Strony: 211--220
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz.

Twórcy

autor

Dąbrowska L.

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

Bibliografia

• [1] Boruszko D., Magrel L., Wierzbicki T.L., Wpływ wybranych jonów metali ciężkich na proces fermentacji statycznej osadów ściekowych. Materiały I Międzynarodowej Konferencji Nauko wo-Technicznej nt. Problemy gospodarki osadowej w oczyszczalniach ścieków. Częstochowa 1995, 75-84.
• [2] Cimochowicz-Rybicka M., Wpływ metali ciężkich na proces fermentacji metanowej. Materiały Seminarium Naukowo-Technicznego nt. Metody zagospodarowania i przeróbki odpadów oraz osadów ściekowych. Nowy Targ 2001, 72-82.
• [3] Heidrich Z., Nieścier A., Stabilizacja beztlenowa osadów ściekowych, Seria: Wodociągi i Kanalizacja nr 4. Wydawnictwo ZGPZIiTS, Warszawa 1999.
• [4] Sądecka Z., Toksyczność i biodegradacja insektycydów w procesie fermentacji metanowej osadów ściekowych, Wydawnictwo Uniwersytetu Zielonogórskiego, Zielona Góra 2002.
• [5] Skiba W., Metody intensyfikowania procesu fermentacji - badania i wdrożenia. Techniczne i technologiczne uwarunkowania fermentacji dwustopniowej, Przegląd Komunalny 2008, 5, 2-7.
• [6] Janosz-Rajczyk M. (red.). Badania wybranych procesów oczyszczania ścieków, Wyd. Politechniki Częstochowskiej. Częstochowa 2008.
• [7] Glyzes Ch., Tellier S., Astruc M., Fractionation studies of trace elements in contaminated soils and sediments: a review of sequential extraction procedures, Trends in Analytical Chemistry 2002, 21, 451-467.
• [8] Dymaczewski Z., Oleszkiewicz J.A., Sozański M.M. i inni, Poradnik eksploatatora oczyszczalni ścieków, Wyd. PZIiTS, Poznań 1997.
• [9] Walter I., Martinez F., Cala V., Heavy metals speciation and phytotoxic effects of three representative sewage sludges for agricultural uses, Environmental Pollution 2006, 139, 507-514.
• [10] Chen M., Li X., Yang Q., ZengG., Zhang Y., Liao D., Liu J., HuJ., Guo L., Total concentrations and speciation of heavy metals in municipal sludge from Changsha, Zhuzhou and Xiangtan in middle-south region of China, Journal of Hazardous Materials 2008, 160, 324-329.
• [11] Fuentes A., Llores M., Saez J., Aguilar M.I., Orluno J.F., Meseguer V.F., Comparative study of six different sludges by sequential speciation of heavy metals. Bioresource Technology 2008, 99, 517-525.
• [12] Lasheen M.R., Amman N.S., Assessment of metals speciation in sewage sludge and stabilized sludge from different Wastewater Treatment, Greater Cairo. Egypt, Journal of Hazardous Materials 2009, 164, 740-749.
• [13] Alonso E., Villar P., Sanlos A., Aparicio I., Fractionation of heavy metals in sludge from anaerobic wastewater stabilization ponds in southern Spain, Waste Management 2006, 26, 1270-1276.
• [14] Pathak A., Daslidar M.G., Sreekrishnan T.R., Bioleaching of heavy metals from sewage sludge by indigenous iron-oxidizing microorganisms using ammonium ferrous sulfate and ferrous sulfate as energy sources: A comparative study, Journal of Hazardous Materials 2009, 171, 273-278.