Using ash from incineration of municipal sewage sludge to fertilize Virginia Fanpetals

• Autorzy: Wierzbowska J. , Sienkiewicz S. , Sternik P. , Busse M. K.

Identyfikatory

DOI

10.2428/ecea.2015.22(4)40

Warianty tytułu

PL

Wykorzystanie popiołów ze spalania komunalnych osadów ściekowych do nawożenia ślazowca pensylwańskiego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The purpose of this paper was to determine the effect of ash from a sewage sludge incinerating facility on yields and mineral composition of Virginia fanpetals, and on the content of heavy metals in soil. The study was based on a pot experiment in which ash obtained from sewage sludge incineration at the Lyna Wastewater Treatment Plant was used as a substitute of mineral fertilizers. The dominant fertilizing ingredients found in the analyzed ash were phosphorus and calcium. The content of cadmium and lead was lower than the allowable concentrations of these metals in mineral fertilizers. Ash from incinerated sewage sludge did not have any substantial effect on the soil content of the mobile forms of cadmium, copper, lead and chromium. With respect to three metals, namely nickel, zinc and manganese, the medium and high doses of ash raised significantly their concentrations in soil. The rate of ash had no influence on the content of sodium and magnesium in the plants but when the highest dose of ash had been applied, the concentration of calcium in plants rose significantly. Ash modified the content of heavy metals in the plant material only very slightly.

PL

Celem pracy było określenie wpływu popiołu ze spalania osadów ściekowych na plon i skład mineralny ślazowca pensylwański oraz na zawartość metali ciężkich w glebie. Podstawę badań stanowiło doświadczenie wazonowe, w którym popiół ze spalania osadów ściekowych z oczyszczalni „Łyna” w Olsztynie był stosowany jako substytut nawozów mineralnych. W popiele tym dominującymi składnikami nawozowymi były fosfor i wapń. Zawartość kadmu i ołowiu była niższa od dopuszczalnych stężeń tych metali w nawozach mineralnych. Popiół ze spalania osadów ściekowych nie miał istotnego wpływu na zawartość w glebie z mobilnych form kadmu, miedzi, ołowiu i chromu. Średnie i wysokie dawki popiołu znacznie zwiększyły w glebie zawartość cynku, niklu i manganu. Dawki popiołu nie miał wpływu na zawartość sodu i magnezu w roślinach, natomiast największa dawka popiołu istotnie zwiększyła zawartość wapnia w roślinach. Popiół tylko nieznacznie modyfikował zawartości metali ciężkich w materiale roślinnym.

Słowa kluczowe

EN

ash from incineration of municipal sewage sludge; Virginia fanpetals; phosphorus; heavy metals; soil

PL

popiół ze spalania komunalnych osadów ściekowych; ślazowiec pensylwański; fosfor; metale ciężkie; gleba

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. A
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 22, nr 4
• Strony: 497--507
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., wykr., tab.

Twórcy

autor

Wierzbowska J.

• Department of Agricultural Chemistry and Environment Protection, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, ul. Oczapowskiego 8, 10–719 Olsztyn, Poland, phone: [phone]

autor

Sienkiewicz S.

• Department of Agricultural Chemistry and Environment Protection, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, ul. Oczapowskiego 8, 10–719 Olsztyn, Poland, phone: [phone]

autor

Sternik P.

• Department of Agricultural Chemistry and Environment Protection, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, ul. Oczapowskiego 8, 10–719 Olsztyn, Poland, phone: [phone]

autor

Busse M. K.

• Department of Agricultural Chemistry and Environment Protection, University of Warmia and Mazury in Olsztyn, ul. Oczapowskiego 8, 10–719 Olsztyn, Poland, phone: [phone]

Bibliografia

• [1] Szczukowski S, Stolarski M, Tworkowski J, Przyborowski J, Klasa A. Productivity of willow coppice plants grown in short rotations. Plant Soil Environ. 2005;51(9):423-430. http://www.agriculturejournals.cz/publicFiles/50990.pdf
• [2] Borkowska H, Jackowska I, Piotrowski J, Styk B. Suitability of Cultivation of Some Perennial Plant Species on Sewage Sludge. Pol J Environ Stud. 2001;10,5:379-381. http://www.pjoes.com/pdf/10.5/379-381.pdf
• [3] Krajowy Plan Gospodarki Odpadami 2014, Uchwała nr 217 Rady Ministrów z dnia 24 grudnia 2010 r. (Monitor Polski nr 101, poz. 1183: 5270-5353) (The State’s Waste Management Plan 2014, Resolution no 217 of the Council of Ministers of 24 December 2010, Monitor Polski No. 101, item 1183, 5270-5353) http://dokumenty.rcl.gov.pl/M2010101118301.pdf
• [4] Borowski G. Przetwarzanie popiołu ze spalania osadów ściekowych na materiał budowlany (Processing of ashes from sewage sludge combustion for building material). Inż Ekol. 2011;25:251-258. http://www.archive.ineko.net.pl/pdf/25/23.pdf.
• [5] Cyr M, Coutand M, Clastres P. Technological and environmental behavior of sewage sludge ash (SSA) in cement-based materials. Cem Concr Res. 2007;37:1278-1289. DOI: 10.1016/j.cemconres.2007.04.003.
• [6] Kosior-Kazberuk M, Karwowska J. Wybrane problemy zagospodarowania popiołów pochodzących ze spalania osadów ściekowych w technologii materiałów cementowych (Selected problems of sewage sludge ash utilization in cement based materials technology). Inż Ekol. 2011;25:110-123. http://www.archive.ineko.net.pl/pdf/25/10.pdf
• [7] Wang KS, Chiou IJ, Chen CH, Wang D. Lightweight properties and pore structure of foamed material made from sewage sludge ash. Constr Build Mater. 2005;19:627-633. DOI:10.1016/j.conbuildmat.2005.01.002.
• [8] Fraissler G, Jöller M, Mattenberger H, Brunnera T, Obernberger I. Thermodynamic equilibrium calculations concerning the removal of heavy metals from sewage sludge ash by chlorination. Chem Eng Process. 2009;48:152-164. DOI:10.1016/j.cep.2008.03.009.
• [9] Franz M. Phosphate fertilizer from sewage sludge ash (SSA). Waste Manage. 2008;28:1809-1818. DOI: 10.1016/j.wasman.2007.08.011.
• [10] Gorazda K, Kowalski Z, Wzorek Z. From sewage sludge ash to calcium phosphate fertilizers. Pol J Chem Tech. 2012;14,3:54-58. DOI: 10.2478/v10026-012-0084-3a.
• [11] Białowiec A, Janczukowicz W, Krzemieniewski M. Możliwości zagospodarowania popiołów po termicznym unieszkodliwianiu osadów ściekowych w aspekcie regulacji prawnych. (Possibilities of management of waste fly ashes from sewage sludge thermal treatment in the aspect of legal regulations). Rocznik Ochr Środ. 2009;11:959-971. http://old.ros.edu.pl/text/pp_2009_069.pdf.
• [12] Donatello S, Tong D, Cheeseman CR. Production of technical grade phosphoric acid from incinerator sewage sludge ash (ISSA). Waste Manage. 2010;30:1634-1642. DOI: 10.1016/j.wasman.2010.04.009.
• [13] Ciesielczuk T, Kusza G, Nemś A. Nawożenie popiołami z termicznego przekształcania biomasy źródłem pierwiastków śladowych dla gleb (Fertilization with biomass ashes as a source of trace elements for soils). Ochr Środ Zasob Natur. 2011;49:219-227. http://www.ios.edu.pl/pol/pliki/nr49/nr49_23.pdf.
• [14] Iżewska A, Wołoszyk Cz. Yielding, content and ionic proportions of macrocomponents in corn grains and straw fertilized with ash from municipal sewage sludge combustion. J Elem. 2015;20(2):319-329. DOI: 10.5601/jelem.2014.19.3.765.
• [15] Wzorek Z. Odzysk związków fosforu z termicznie przetworzonych odpadów i ich zastosowanie jako substytutu naturalnych surowców fosforowych. (The phophorus compounds recovery from thermally treated waste and its as a substitute of natural phosphorus raw material). Kraków; Cracow University of Technology. Series of monographs 356, pp. 159. 2008 https://suw.biblos.pk.edu.pl/.
• [16] Wzorek Z, Kowalski Z, Jodko M, Gorazda K, Śląska A. Badania nad odzyskiem fosforu z osadów z oczyszczania ścieków (Studies on the recovery of phosphorus from sewage sludge). Przem Chem. 2003;82(8-9):1066-1068. http://www.sigma-not.pl/zeszyt-1447-przemysl-chemiczny-8-9-2.html.
• [17] Wzorek Z, Lenik E, Gorazda K, Wilkosz A. Popioły ze spalania odpadów z przemysłu mięsnego i osadów ściekowych jako źródło fosforu (Ashes from Combustion of Meat Industry Waste and Sewage Sludge). Arch Gosp Odpad Ochr Środ. 2006;3:83-90. http://awmep.org.
• [18] Latosińska J, Gawdzik J. The impact of combustion technology of sewage sludge on mobility of heavy metals in sewage sludge ash. Ecol Chem Eng S. 2014;21(3):465-475. DOI: 10.2478/eces-2014-0034.
• [19] Wprowadzanie do obrotu nawozów i środków wspomagających uprawę roślin (Introduction of Fertilizers on the Commercial Market). http://www.iung.pulawy.pl/index.php?option=com_content&view=article&id=99&Itemid=61.
• [20] Zhang FS, Yamasaki S, Nanzyo M. Waste ashes for use in agricultural production: I. Liming effect, contents of plant nutrients and chemical characteristics of some metals. Sci Total Environ. 2002;284:215-225. DOI: 10.1016/S0048-9697(01)00887-7.
• [21] Vogel C, Exner R, M, Adam C. Heavy Metal Removal from Sewage Sludge Ash by Thermochemical Treatment with Polyvinylchloride. Environ Sci Technol. 2013;47:563-567.DOI.org/10.1021/es300610e.
• [22] Vogel C, Adam C. Heavy Metal Removal from Sewage Sludge Ash by Thermochemical Treatment with Gaseous Hydrochloric Acid. Environ Sci Technol. 2011;45(17):7445-7450. DOI: 10.1021/es2007319.
• [23] Mattenberger H, Fraissler G, Jöller M, Brunner T, Obernberger I, Herk P, Hermann L. Sewage sludge ash to phosphorus fertiliser (II): Influences of ash and granulate type on heavy metal removal. Waste Manage. 2010;30(8-9):1622-1633. DOI: 10.1016/j.wasman.2010.03.037.
• [24] Kalmykova Y, Karlfeldt Fedje K. Phosphorus recovery from municipal solid waste incineration fly ash. Waste Manage. 2013;33,6:1403-1410. DOI: 10.1016/j.wasman.2013.01.040.
• [25] Bielińska JE, Baran S, Stankowski S. Ocena przydatności popiołów fluidalnych z węgla kamiennego do celów rolniczych (Assessment concerning usability of fluidal ashes from hard coal for agricultural purposes). Inż Roln. 2009;6(115):7-15. http://ir.ptir.org/artykuly/pl/115/IR(115)_2525_pl.pdf.
• [26] Ciocinta RC, Harja M, Bucur D, Rusu L, Barbuta M, Munteanu C. Improving soil quality by adding modified ash. EEMJ. 2012;11,2:297-305. http://omicron.ch.tuiasi.ro/EEMJ/.
• [27] Kováčik P, Macák M, Ducsay L, Halčínová M, Jančich M. Effect of ash-fly ash mixture application on soil fertility. J Elem. 2011;16(2):215-225. DOI: 10.5601/jelem.2011.16.2.05.
• [28] Borkowska H, Lipiński W. Porównanie zawartości wybranych pierwiastków w biomasie ślazowca pensylwańskiego uprawianego w różnych warunkach glebowych. (Comparison of content of selected elements in biomass of Sida hermaphrodita grown under various soil conditions). Acta Agrophys. 2008; 11(3):589-595. http://www.old.acta-agrophysica.org/artykuly/acta_agrophysica/ActaAgr_158_2008_11_3_589.pdf.
• [29] Borkowska H, Lipiński W. Zawartość wybranych pierwiastków w biomasie kilku gatunków roślin energetycznych (Content of selected elements in biomass of several species of energy plants). Acta Agrophys. 2007;10(2):287-292. http://www.old.acta-agrophysica.org/artykuly/acta_agrophysica/ActaAgr_152_2007_10_2_287.pdf.
• [30] Kalembasa D. Ilość i skład chemiczny popiołu z biomasy roślin energetycznych. (The amount and chemical composition of ash obtained from biomass of energy crops). Acta Agrophys. 2006;7(4):909-914. http://www.old.acta-agrophysica.org/artykuly/acta_agrophysica/ActaAgr_135_2006_7_4_909.pdf
• [31] Antonkiewicz J. Effect of sewage sludge and furnace waste on the content of selected elements in the sward of legume-grass mixture. J Elem. 2010;15(3):435-443. DOI: 10.5601/jelem.2010.15.3.435-443.
• [32] Borkowska H, Molas R, Kupczyk A. Virginia Fanpetals (Sida hermaphrodita Rusby) Cultivated on Light Soil; Height of Yield and Biomass Productivity. Pol J Environ Stud. 2009;18(4):563-568. http://www.pjoes.com/pdf/18.4/563-568.pdf.