Ilościowe zmiany WWA w osadach i cieczach nadosadowych podczas fermentacji prowadzonej w warunkach denitryfikacji

• Autorzy: Włodarczyk-Makuła M.

Warianty tytułu

EN

Quantity changes of PAHs in sewage sludge and in supernatants during fermentation process under denitryfication conditions

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Przedstawiono wyniki badań zmian ilościowych WWA w osadach ściekowych i cieczach nadosadowych podczas fermentacji osadów w warunkach redukcji azotanów. W badaniach wykorzystano osady surowe i przefermentowane z miejskiej oczyszczalni ścieków, do której wprowadza się do oczyszczania ścieki bytowe oraz przemysłowe. Osady wymieszano i inkubowano w ciemności w temperaturze 36°C. W celu zapewnienia warunków denitryfikacji do osadów wprowadzono NaNO3. Równolegle, w takich samych warunkach jak fermentacja, prowadzono badania z osadami, w których zahamowano aktywność mikroorganizmów. Analizowano WWA przed inkubacją, po 8 dobach oraz po 22 dobach. Ilościowo określono stężenia 2-, 3- oraz 4-pierścieniowych WWA (rekomendowanych przez EPA) z wykorzystaniem zestawu chromatograf gazowy - spektrometr masowy. Oznaczenia WWA prowadzono równolegle w osadach (w fazie stałej) oraz w cieczach nadosadowych. Po 22 dobach fermentacji zanotowano zmiany ilościowe WWA w osadach i w cieczach. Podczas hydrolizy złożonych związków organicznych (wstępna faza procesu) w osadach kontrolnych odnotowano wzrost stężenia sumarycznego (szczególnie naftalenu i 3-pierścieniowych WWA). Efektywność usuwania poszczególnych związków była zróżnicowana. Po 22 dobach inkubacji stężenie 10 WWA w osadach obniżyło się o 22% w warunkach denitryfikacji, natomiast zawartość badanych WWA w osadach kontrolnych była większa od początkowej. W cieczach nadosadowych stężenie WWA było mniejsze o 31% w warunkach redukujących azotany. Udział procesów abiotycznych w usuwaniu WWA w cieczach był znaczący. W cieczach wydzielonych znad osadów, w których zahamowano aktywność mikroorganizmów, spadek stężenia sumarycznego WWA wynosił 47% w porównaniu ze stężeniem początkowym.

EN

The study expands on the changes of PAHs in sewage sludge and supernatants under nitrate reducing conditions as well as during anaerobic digestion. Raw and digested sludge samples used in the experiment were collected from a municipal wastewater treatment plant receiving both domestic and industrial effluents. Mixed sludge samples were incubated in dark at 36°C. As required for denitrification NaNO3 was added to the mixed sludge. For comparison abiotic samples with sodium azide were also prepared. PAHs concentration was determined before incubation, after 8 days and after 22 days of incubation. Qualification and quantification of 2-, 3- and 4-ring PAHs (according to EPA recommendation) was carried out by gas chromatography - mass spectrometry. Determination of PAHs was done in sewage sludge and in supernatants simultaneously. Over 22 days of anaerobic digestion changes of PAH total concentration in both sewage sludge and supernatants were observed. During hydrolysis of organic compounds (first phase of fermentation) in the control samples (in sewage sludge and in supernatants) the increase in the concentration of PAHs occurred (especially for naphthalene and 3-ring PAHs). The concentration changes of individual hydrocarbons were different. The sum of concentrations of 10 PAHs in sewage sludge was reduced by 22% on average under nitrate-reducing conditions after 22 days. The concentration of PAHs in control samples of sewage sludge was higher than the initial concentration. In the supernatants the concentration of PAHs was reduced by 31% on average under nitrate-reducing conditions. The contribution of abiotic processes in the removal of PAHs in the supernatants was significant. In the samples with the inhibited activity of microorganisms the decreases of PAHs concentration was equal 47%.

Słowa kluczowe

PL

WWA; osady ściekowe; GC-MS; warunki denitryfikacji

EN

PAHs; concentration; sewage sludge; GC-MS; denitryfication conditions

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej
• Czasopismo: Inżynieria i Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2010
• Tom: T. 13, nr 4
• Strony: 311--319
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz.

Twórcy

autor

Włodarczyk-Makuła M.

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

Bibliografia

• [1] Bernal-Martinez A., Carrere H., Patureau D., Delgenes J-P., Ozone pretreatment as improver of PAH removal during anaerobic digestion of urban sludge, Chemosphere 2007, 68, 1013-1019.
• [2] Chang B.V., Chang S.W., Yuan S.Y., Anaerobic biodegradation of polycyclic aromatic hydrocarbon in sludge, Advances in Environmental Research 2003, 7, 623-628.
• [3] Hallberg R., Trepte B., Bioremediation of PAH polluted soils: column studies, Soils and Sediments 2003, 1,21-27.
• [4] Haftka J.J.H., Govers HA.J., Parsons J.R., Influence of temperature and origin of dissolved organic matter on the partitioning behavior of polycyclic aromatic hydrocarbons, Environ. Sci. Pollut. Res. 20 10, 17, 1070-1079.
• [5] Weissenfelds W.D., Klewer H.J., Langhoff J., Applied Microbiology and Biotechnology 1992, 36, 689-696.
• [6] 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.
• [7] Miege C., Bouzige M., Nicol S., Dugay J., Pichon V., Helmion M.C., Selective immunoclean-up followed by liquid or gas chromatography for the monitoring of polycyclic aromatic hydrocarbons in urban waste water and sewage sludges used for soil amendment, Journal of Chromatography 1999,859,29-39.
• [8] Hamzawi N., Kennedy KJ., McLean D.D., Anaerobic digestion of co-mingled municipal solid waste and sewage sludge, Water Science Technology 1998,38.
• [9] Włodarczyk-Makuła M., The loads of PAHs in wastewater and sewage sludge of municipal Treatment Plant, Polycyclic Aromatic Compounds 2005, 25, 183-194.
• [10] Włodarczyk-Makuła M., PAHs balance in solid and liquid phase during fermentation process of sewage sludge, Journal of Environmental Science and Health 2008, Part A, 14, 1602-1609.
• [11] McNally D.L., Mihelcic J.R., Lueking D.R., Biodegradation of mixtures of polycyclic aromatic hydrocarbons under aerobic and nitrate-reducing conditions, Chemosphere 1999, 6, 1313-1321.
• [12] Mihelcic J.R., Luthy D.G., Degradation of PAH compounds under variuos redox conditions in soil-water systems Applied and Environmental Microbiology 1998, 54, 1188-1198.
• [13] Hermanowicz W., Dojlido J., Zerbe J., Dożański W., Koziorowski B., Fizyczno-chemiczne badanie wody i ścieków, Wydawnictwo Arkady, Warszawa 2003.
• [14] Enell A., Reichenberg F., Warfvinge P., Ewald G., A column method for determination of leaching of polycyclic aromatic hydrocarbons from aged contaminated soil, Chemosphere 2004,54,707-715.
• [15] Wolska L., Rawa-Adkonis M., Namieśnik J., Determining PAHs and PCBs in aqueous samples: finding and evaluating sources of error, Anal. Bioanal. Chem. 2005, 382, 1389-1397.