Municipal Sewage Sludge Processing Method Effect on the Content of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons

• Autorzy: Wiater Józefa , Wróblewska Agata , Ofman Piotr

Warianty tytułu

PL

Wpływ przeróbki osadów ścieków komunalnych na zawartość wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The aim of the study was to determine PAH content and the share of their individual groups in municipal sewage sludge at individual stages of their production and processing in a municipal wastewater treatment plant. Sludge samples were collected in three study cycles: autumn (November), winter (February) and spring (April) in 2017 and 2018. In each cycle the samples of initial sludge, excessive sludge after press, digestate sludge and digested dehydrated sludge were analyzed. Three samples were taken from each sludge for further analysis. The content of 16 PAH (naphthalene, acenaphthylene, acenaphthene, fluorene, phenanthrene, anthracene, fluoranthene, pyrene, benzo(a)anthracene, chrysene, benzo(b)fluoranthene, benzo(k)fluoranthene, benzo(a)-pyrene, dibenzo(a,h)anthracene, benzo(g,h,i)perylene and indeno(1,2,3-c, d)pyrene) was determined in the samples in the Faculty Chemical Laboratory at Białystok University of Technology. For this purpose, a gas chromatography method coupled to mass spectrometry using a GC/MS Agilent 7890B chromatograph was used. The results were given as single PAH compounds, which were then grouped by the number of aromatic rings. It was found that the total content of 16 PAHs depended on the type of sewage sludge and the highest one occurred in the initial sludge, and much lower in other sediments. The fermentation process, and more drainage of the fermentation sludge, reduced the content of 16 PAHs. The transformation processes had an influence on the hydrocarbon content in particular groups. The share of PAH groups depending on the number of rings in total 16 depended on the date of collection of studied sludges. In the studied sludges, a group of three and four-ring hydrocarbons dominated, and the least was two- and six-ring hydrocarbons. PAH content in all analyzed sludges did not exceed the norm for the total of 11 PAHs proposed by the European Commission for sludge used for agriculture.

PL

Celem pracy było określenie zawartości WWA i udziału poszczególnych grup w komunalnych osadach ściekowych na poszczególnych etapach ich produkcji i przetwarzania w oczyszczalni ścieków komunalnych. Próbki osadów pobrano w trzech cyklach badań: jesienią (listopad), zimą (luty) i wiosną (kwiecień) w 2017 i 2018 roku. W każdym z cykli badano próbki osadu wstępnego, osadu nadmiernego po prasie, osadu przefermentowanego i osadu przefermentowanego poddanego dehydratacji. Z każdego osadu pobrano trzy próbki do dalszej analizy. Zawartość 16 WWA (naftalen, acenaften, acenaften, acenaften, fluoren, fenantren, antracen, fluoranten, piren, benzo(a)antracen, chryzen, benzo(b)fluoranten, benzo(k)fluoranten, benzo(a)piren, dibenzo(a,h)antracen, benzo(g,h,i)perylen i indeno(1,2,3-c, d)piren) zostały zbadane w próbkach w Wydziałowym Laboratorium Chemicznym Politechniki Białostockiej. W tym celu zastosowano metodę chromatografii gazowej sprzężonej ze spektrometrią mas przy użyciu chromatografu GC/MS Agilent 7890B. Wyniki podano jako pojedyncze związki WWA, które następnie pogrupowano według liczby pierścieni aromatycznych. Stwierdzono, że łączna zawartość 16 WWA zależy od rodzaju osadu ściekowego, przy czym najwyższa z nich występuje w osadach wstępnych, a znacznie niższa w innych osadach. Proces fermentacji i dalsze odwadnianie osadu fermentacyjnego zmniejszyły zawartość 16 WWA. Procesy transformacji wpłynęły na zawartość węglowodorów w poszczególnych grupach. Udział grup WWA w zależności od liczby pierścieni w sumie 16 zależał od terminu poboru badanych osadów. W badanych osadach dominowała grupa węglowodorów trój- i czteropierścieniowych, a najmniej dwu- i sześciopierścieniowych. Zawartość WWA we wszystkich analizowanych osadach nie przekraczała normy dla 11 WWA zaproponowanej przez Komisję Europejską dla osadów wykorzystywanych w rolnictwie.

Słowa kluczowe

EN

PAH; sewage sludge; sludge disposal

PL

WWA; osady ściekowe; unieszkodliwianie osadów

• Wydawca: Politechnika Koszalińska
• Czasopismo: Rocznik Ochrona Środowiska
• Rocznik: 2019
• Tom: Tom 21, cz. 1
• Strony: 556--565
• Opis fizyczny: Bibliogr. 22 poz., tab., rys.

Twórcy

autor

Wiater Józefa

• Bialystok University of Technology, Poland

autor

Wróblewska Agata

• Bialystok University of Technology, Poland

autor

Ofman Piotr

• Bialystok University of Technology, Poland

Bibliografia

• 1. Banach-Szott M., Dębska B., Mroziński G. (2012). Zmiany zawartości wybranych WWA w glebach płowych. Proceedings of ECOpole, 6/2012, 173-181.
• 2. Boruszko D. (2013). Frakcjonowanie wybranych metali ciężkich w osadach ściekowych przetwarzanych metodami niskonakładowymi. Rocznik Ochrona Środowiska, 15, 1787-1803.
• 3. Boruszko D., Dąbrowski W., Piekutin J., Wiater J. (2015). Wpływ Efektywnych Mikroorganizmów na zmiany zawartości WWA w osadach ściekowych podczas stabilizacji beztlenowej. Rocznik Ochrona Środowiska, 17, 914-930.
• 4. Chang B.V., Chang S.W., Yuan S.Y. (2003). Anaerobic degradation of polycyclic aromatic hydrocarbon in sludge. Advances in Environmental Research, 7, 623-628.
• 5. Feng J.L., Shen Z.Y., Niu J.F., Yang Z.F. (2008). The role of sediment resuspension duration in release of PAHs. Chinese Science Bulletin, 53(18), 2777-2782.
• 6. Janoszka B., Bąkowski W., Bodzek D. (1993). Występowanie i oznaczanie wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych w osadach ściekowych. Ochrona Środowiska, 1-2, 39-44.
• 7. Janosz-Rajczyk M., Dąbrowska L., Rosińska A., Płoszaj J., Zakrzewska E. (2006).Zmiany ilościowo-jakościowe PCB, WWA i metali ciężkich w kondycjonowanych osadach ściekowych stabilizowanych biochemicznie. Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Częstochowa.
• 8. Li H., Wu W., Liu Y., Chen Y., Murray B. (2008). Effect of Composting on Polycyclic Aromatic Hydrocarbons Removal in Sewage Sludge. Water, Air & Soil Pollution, 193, 259-267.
• 9. Liu Y., Shen J., Chen Z., Ren N., Li Y. (2013). Distribution of polycyclic aromatic hydrocarbons in Surface water and sediment near a drinkink water resorvoir in Northestern China. Environmental Science Pollution Research, 20, 2535-2545.
• 10. Lu X-Y., Zhang T., Fang H.H-P. (2011). Bacteria – mediated PAH degradation in soil and sediment. Applied Microbiology and Biotechnology, 89, 1357-1371.
• 11. Macherzyński B., Włodarczyk-Makuła M., Ładyga E., Pękała W. (2015). Kinetyka rozkładu WWA w osadach ściekowych w warunkach beztlenowych. Inżynieria i Ochrona Środowiska, 18, 437-448.
• 12. Marusenko Y., Heckes P., Hall S.J. (2011). Distribution of polycyclic aromatic hydrocarbons in soils of an arid urban ecosystem. Water Air & Soil Pollution, 219 (1-4), 473-487.
• 13. Ociepa-Kubicka A., Ociepa E. (2012). Toksyczne oddziaływanie metali ciężkich na rośliny, zwierzęta i ludzi. Inżynieria i Ochrona Środowiska, 15, 169-180.
• 14. Oleszczuk P. (2009). Application of three methods used for the evaluation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) bioaccessibility for sewage sludge composting. Bioresource Technology, 1000, 413-420.
• 15. Oleszczuk P., Baran S. (2004). The concentration of mild-extracted polycyclic aromatic hydrocarbons in sewage sludges. Journal of Environmental Science and Health, 11, 2799-2815.
• 16. Paulsrund B., Wien A., Nedland K.T., (1997). A survey of toxic organics in Norwegian sewage sludge compost and Manure, http://www.ramiran.net/doc98/FINPOST/ PAULSRUND.pdf, 51-59.
• 17. Rozporządzenie (WE) nr 850/2004 Parlamentu Europejskiego i Rady z dnia 29 kwietnia 2004 r. dotyczące trwałych zanieczyszczeń organicznych.
• 18. Rozporządzenie Ministra Środowiska z dnia 6 lutego 2015 r. w sprawie komunalnych osadów ściekowych (Dz.U. 2015 poz. 257).
• 19. Stringfellow W.T., Alvarez-Cohen L. (1999). Evaluating the relationship between the sorption of PAHs to bacterial biomass and biodegradation, Water Research, 33(11), 1535-2544.
• 20. Villar P., Callejon M., Alonso E., Jimenez J. C., Guiraum A. (2006). Temporal evolution of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in sludge from wastewater treatment plants: Comparison between PAHs and Heavy metals. Chemosphere, 64, 535-541.
• 21. Włodarczyk-Makuła M. (2010). Ilościowe zmiany WWA w osadach i cieczach nadosadowych podczas fermentacji prowadzonej w warunkach denitryfikacji. Inżynieria i Ochrona Środowiska, 4, 311-319.
• 22. Włodarczyk-Makuła, M. (2014). Trwałość wybranych WWA w osadach ściekowych deponowanych w środowisku. LAB Laboratoria, Aparatura, Badania, 3, 26-28, 58.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).