Specjacja metali ciężkich w osadach ściekowych z oczyszczalni ścieków w Daleszycach

• Autorzy: Latosińska J. , Gawdzik J. I.

Warianty tytułu

EN

Speciation of heavy metals in sewage sludge from wastewater treatment plant in Daleszyce

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań specjacji metali ciężkich w osadach ściekowych. Zastosowano metodykę proponowaną przez Community Bureau of Reference (BCR). Badano osady ściekowe z oczyszczalni ścieków w Daleszycach. Przepustowość oczyszczalni ścieków wynosiła 5000 RLM. Wykazano obecność metali ciężkich we wszystkich frakcjach (F-I, FII, F-III, F-IV). Należy stanowczo podkreślić, że dominującymi formami występowania analizowanych metali są połączenia metaloorganiczne oraz glinokrzemiany. Stanowi to odpowiednio frakcję III i frakcję IV wg BCR. Metalem o maksymalnej zawartości w mobilnej frakcji I był cynk (18,4%). Zawartość cynku w mobilnej frakcji II również była największa (16,1%). Cynk był więc najbardziej mobilnym metalem. Wyniki badań dla ustabilizowanych tlenowo osadów ściekowych potwierdziły obserwowaną tendencję koncentracji metali ciężkich we frakcjach niemobilnych, tu w połączeniach z glinokrzemianami (chrom - 55,9%; ołów - 95,6%). Wynika z tego, że dominujące formy występowania badanych metali ciężkich są niemobilne. Wykazano, że sumaryczna zawartość metali ciężkich w osadach ściekowych nie jest obiektywnym kryterium oceny zagrożenia środowiska. Mając to na uwadze, należy jednak nadmienić, iż immobilizowane we frakcji F-III metale ciężkie mogą stanowić potencjalne niebezpieczeństwo dla gruntu w strefie aeracji.

EN

The sewage sludge heavy metals can be dissolved, precipitated, precipitated with metal oxides, and adsorbed or associated on the particles in biological debris. Heavy metals are found in the form of oxides, hydroxides, sulphides, sulphates, phosphates, silicates, organic connections forming complexes with humic compounds and complex sugars. Polish regulations specify the maximum levels of heavy metals in municipal sewage sludge used for agricultural purposes referring to the total content of lead, cadmium, mercury, nickel, zinc, copper and chromium. The aim of this study was to evaluate the mobility of heavy metals in sewage sludge from wastewater treatment plants in Daleszyce (the Świętokrzyskie Province). The wastewater treatment plant is located in the river Belnianka floodplain which is a part of the buffer zone of the Cisowsko-Orłowiński Landscape Park. The Daleszyce wastewater treatment plant of the capacity of 5000 PE uses the activated sludge method complemented with the system of sequencing batch reactors (SBR). Stabilized sewage sludge from the wastewater treatment plant in Daleszyce was analyzed in accordance with the extraction method proposed by the Community Bureau of Reference (BCR). Zinc, cadmium, lead and nickel were determined by means of the standard addition with the use of the Perkin-Elmer 3100-BG FAAS atomic absorption spectrophotometer (with the background correction function turned on). Chromium and copper were tested using the FAAS technique. In order to determine mercury the CVAAS method was employed. The sequence analysis revealed the presence of heavy metals in all fractions (F-I, F-II, F-III, F-IV). It should be strongly emphasised that organometallics and aluminosilicates constitute the most prevalent forms of metals under consideration. Those, according to BCR, make fraction III and fraction IV, respectively. The maximum content of heavy metals in the mobile fraction I was found for zinc (18.4%). In the mobile fraction II, zinc again turned out to be a heavy metal of the maximum content (16.1%). Zinc was thus the most mobile metal. The results for oxygen stabilized sewage sludge confirmed a trend being observed in heavy metals concentration in the immobile fractions, here in combination with aluminosilicates (chromium - 55.9%, lead - 95.6%). On the basis of the investigations, it can be concluded that the dominant forms of heavy metals are immobile. It was shown that the total content of heavy metals in the sewage sludge does not provide an objective criterion for the environmental risk evaluation. Bearing that in mind, however, it should be noted that heavy metals immobilized in the fraction F-III, may pose a potential hazard to soil in the aeration zone.

Słowa kluczowe

PL

osady ściekowe; metale ciężkie; ekstrakcja sekwencyjna; specjacja metali ciężkich

EN

sewage sludge; heavy metals; sequential extraction; metals speciation

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2010
• Tom: T. 13, nr 4
• Strony: 301--309
• Opis fizyczny: Bibliogr. 25 poz.

Twórcy

autor

Latosińska J.

autor

Gawdzik J. I.

• Politechnika Świętokrzyska, Katedra Inżynierii i Ochrony Środowiska, al. Tysiąclecia Państwa Polskiego 7, 25-314 Kielce,

Bibliografia

• [1] GUS, Bank danych regionalnych, 2009, http://www.stat.gov.pl
• [2] Krajowy Plan Gospodarki Odpadami 2010, Uchwała Rady Ministrów, z dnia 29.12.2006 roku, w sprawie "Krajowego Planu Gospodarki Odpadami 2010", Monitor Polski 2006, nr 90, poz. 946.
• [3] Council Directive of 21 March 1991 concerning urban wastewater treatment, 911271/EEC.
• [4] Krajowy Plan Oczyszczania Ścieków Komunalnych, Ministerstwo Środowiska, Warszawa 2003.
• [5] Council Directive of 26 April 1999, on the landfill of waste, 99/31/EC.
• [6] Rogers H.R., Sources, behaviour and fate of organic contaminants during sewage treatment and in sewage sludge, The Science of the Total Environment 1996, 185,3-26.
• [7] Wang MJ., Land application of sewage sludge in China, The Science of the Total Environment 1997,197,149-160.
• [8] Zufiaurre R. et al, Speciation of metals in sewage sludge for agricultural uses, Analyst 1998, 123,255-259.
• [9] Logan TJ., Harrison B.J., Physical characteristic of alkaline stabilized sewage sludge (N-Viro soil) and the effects of soil physical properties, Journal of Environment Quality 1995, 24, 153-164.
• [10] Rathod Paresh H., Patel Jyotindra C., Shah M.R., Jhala Amit J.. Recycling gamma irradiated sewage sludge as fertilizer: A case study using onion (Alium cepa), Applied Soil Ecology 2009,41,223-233.
• [11] Ozge H., Halil H., Nilufer N.K., Sibel A., Evaluation for agricultural usage with spetiation of heavy metal s in a municipal sewage sludge, Bull. Environ. Contam. Toxicol. 2008, 81, 42-46.
• [12] Weiner R.P., Matthews R.A., Environmental Engineering, Elsevier Science, Burlington 2003.
• [13] Werther J., Ogada T., Sewage sludge combustion, Progress in Energy and Combustion Science 1999,25,55-116.
• [14] Ryu H.W. i inni, Leaching characteristics of heavy metals from sewage sludge by Acidithiobacillus thiooxidans MET, Journal of Environmental Quality 2003, 32, 751-759.
• [15] Krogmann U. i inni, Biosolids and sludge management, Water Environ. Res. 1999,71,692-714.
• [16] Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 13 lipca 2010 r. w sprawie komunalnych osadów ściekowych, OzU Nr 137, poz. 924.
• [17] Council Directive of 12 June 1986, on the protection of the environment, and in particular of the soil, when sewage sludge is used in agriculture, 86/278/EEC.
• [18] Working document on sludge. 3rd Draft - EC DO XI, ENV IE.3/LM, 2000.
• [19] Standard for the Use and Disposal of Sewage Sludge, 40 of the Code of Federal Regulations Part 503, U.S. Environmental Protection Agency 1999,64,246.
• [20] Alvarez E.A., Mochón M.C., Jimenze Sanchez J.C., Rodriguez M.T., Heavy metal extractable forms in sludge form wastewater treatment plants, Chemosphere 2002, 47, 765-775.
• [21] Chen M. i inni, Total concentration and speciation of heavy metals in sewage sludge trom Changasha, Zhuzhou and Xiangtan in middle-south region of China, Journal of Hazardous Materials 2008, 160, 324-329.
• [22] Dahlin C.L., Williamson C.A., Collins W.K., Dahlin D.C., Sequential extraction versus comprehensive characterization of heavy metal species in brownfield soils, Environmental Forensics 2002,3,191-201.
• [23] PN-EN ISO 5667-13:2004. Jakość wody - Pobieranie próbek - Część 13: Wytyczne dotyczące pobierania próbek osadów z oczyszczalni ścieków i stacji uzdatniania wody.
• [24] EN ISO 15587:2002. Water quality. Digestion for the determination of selected elements in water. Part I: Aqua regia digestion.
• [25] Einax lW., Nischwitz V., Inert sampling and sample preparation - the influence of oxygen on heavy metal mobility in river sediments, Fresenius J. Anal. Chem. 2001, 371, 643-651.