Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Usuwanie prekursorów THM w procesie koagulacji z zastosowaniem siarczanu glinu i chlorków poliglinu

Dąbrowska L.

Technologia Wody

|

2018

|

Nr 4 (60)

14--18

PL

Celem badań była ocena efektywności procesu koagulacji w obniżeniu poziomu zanieczyszczenia wody powierzchniowej substancjami organicznymi. Jako koagulanty zastosowano siarczan glinu i wstępnie zhydrolizowane chlorki poliglinu PAX. Obniżenie zawartości OWO w wodzie po koagulacji było w granicach 15-48%, a utlenialności w zakresie 28-63%, w zależności od zastosowanego koagulantu. Największe obniżenie wartości tych wskaźników zanotowano przy użyciu zhydrolizowanych chlorków poliglinu PAX-XL1910S i PAX-XL19F. W wodzie powierzchniowej poddanej chlorowaniu stwierdzono obecność CHCl3 i CHCl2Br, nie wykryto CHBr3 i CHClBr2. Stężenie CHCl3 i CHCl2Br było równe odpowiednio 65,3÷534,0 i 7,4÷18,6 mg/m³. W wodzie po koagulacji, poddanej chlorowaniu, stężenie CHCl3 wynosiło od 46,8 do 389,0 mg/m³, a stężenie CHCl2Br od 8,1 do 21,2 mg/m³. Były to wartości o 12÷39% niższe od uzyskanych stężeń THM w nieoczyszczonych wodach powierzchniowych poddanych chlorowaniu. Najniższe stężenie CHCl3 otrzymano w wodzie poddawanej chlorowaniu po wcześniejszym jej oczyszczeniu z zastosowaniem PAX-XL19F.

EN

The aim of this study was to evaluate the effectiveness of the coagulation process using pre-hydrolyzed salts in reducing the level of pollution of surface water with organic substances. The coagulants used in the study were aluminium sulphate and pre-hydrolyzed polyaluminium chlorides PAX. Lowering the TOC content in water after the coagulation was in the range of 15-48%, and the oxygen consumption in the range of 28-63%, depending on the used coagulant. The largest reduction in values of those indicators were stated using pre-hydrolyzed polyaluminium chlorides PAX-XL1910S and PAX-XL19F. In the surface water subjected to chlorination, presence of CHCl3 and CHCl2Br was demonstrated, CHBr3 and CHClBr2 were not detected. CHCl3 and CHCl2Br concentration was equal to 65.3-534.0 and 7.4-18.6 mg/m³, respectively. In the water subjected to chlorination after the coagulation process, CHCl3 concentration ranged from 46.8 to 389.0 mg/m³, while CHCl2Br from 8.1 to 21.2 mg/m³. These were values by 12-39% lower than THM concentration obtained in untreated surface water subjected to chlorination. The lowest CHCl3 concentration was obtained in the water subjected to chlorination after previous treatment using PAX-XL19F.

2

Oczyszczanie wody powierzchniowej w procesie koagulacji z zastosowaniem chlorków poliglinu

Dąbrowska L.

Technologia Wody

|

2018

|

Nr 6 (62)

37--41

PL

W ostatnich latach coraz popularniejsze jest stosowanie na stacjach uzdatniania wody wstępnie zhydrolizowanych koagulantów, np. zasadowych chlorków poliglinu. Badania potwierdziły skuteczność oczyszczania wód powierzchniowych tj. usuwania barwy, mętności, materii organicznej i mikrozanieczyszczeń (jonów metali ciężkich, PCB, WWA) w procesie koagulacji przy zastosowaniu wstępnie zhydrolizowanych soli, szczególnie wysoko zasadowych chlorków poliglinu. Znaczące usunięcie związków organicznych w procesie koagulacji skutkowało również obniżeniem wartości potencjału tworzenia trihalometanów podczas chlorowania wody.

EN

In recent years, pre-hydrolysed coagulants, eg basic polyaluminium chlorides, have become increasingly popular in water treatment plants. The research confirmed the effectiveness of surface water treatment, i.e. removing color, turbidity, organic matter and micro-pollutants (heavy metal ions, PCBs, PAHs) in the coagulation process using pre-hydrolyzed salts, especially high-alkaline polyaluminium chlorides. The significant removal of organic compounds in the coagulation process also resulted in a reduction in the potential of forming trihalomethane during chlorination of water.

3

Effect of variable content of organic matter in water on the efficiency of its removal in the coagulation process

Dąbrowska L.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2018

|

T. 21, nr 2

171--181

EN

The aim of the research was to evaluate the efficiency of the coagulation process using highly alkaline polyaluminium chlorides in reducing the level of surface water pollution with organic substances. In addition to typical indices used to assess the content of organic compounds (total organic carbon TOC, dissolved organic carbon DOC, oxygen consumption, ultraviolet absorbance), the study also evaluated the potential of trihalomethane formation. The SUVA index was calculated as a ratio of UV254 absorbance to the DOC content, allowing for determination of the properties of dissolved organic substances in water and their susceptibility to removal by coagulation. The study examined water collected in July and October 2016, in January, May and November 2017, and in April 2018 from the Warta River in Częstochowa, Poland. Surface water was characterized by colour of 30÷40 mg Pt/dm3 and turbidity of 5.4÷9.6 NTU. The contents of TOC and DOC were 7.6÷18.6 and 6.8÷13.7 mg C/dm3, respectively, oxygen consumption was 5.2÷14.0 mg O2/dm3, whereas UV254 absorbance was 0.147÷0.326 cm-1. The SUVA index was 1.8÷2.7 m2/g C. Reduction in the content of TOC in water after coagulation ranged from 26 to 43%, oxygen consumption - in the range of 41÷63%, and UV254 absorbance - from 52÷68%. The SUVA index was 0.9÷1.5 m2/g C. This confirms that organic substances which were not susceptible to removal remained to be present in the water after coagulation. CHCl3, CHCl2Br and CHClBr2 were present in the water after chlorination, whereas CHBr3 was not found. Concentrations of CHCl3 and CHCl2Br were 153÷430 and 19÷23 μg/dm3, respectively. Concentration of CHCl3 ranged from 67 to 185 μg/dm3 . in the water after the coagulation process subjected to chlorination. These values were by 51÷61% lower than the CHCl3 concentrations recorded in untreated surface water subjected to chlorination.

PL

Celem badań była ocena efektywności procesu koagulacji z wykorzystaniem wysoko zasadowych chlorków poliglinu w obniżeniu poziomu zanieczyszczenia wody powierzchniowej substancjami organicznymi. Oprócz typowych wskaźników stosowanych do oceny zawartości związków organicznych (całkowity i rozpuszczony węgiel organiczny - OWO i RWO, utlenialność, absorbancja w nadfiolecie UV) oznaczono również potencjał tworzenia trihalometanów THM. Obliczono wskaźnik SUVA jako stosunek wartości absorbancji w UV254 do zawartości RWO, który umożliwia określenie właściwości rozpuszczonych substancji organicznych w wodzie i ich podatności na usuwanie w procesie koagulacji. Do badań wykorzystano wodę pobraną w lipcu i październiku 2016 roku, w styczniu, maju i listopadzie 2017 roku oraz w kwietniu 2018 roku z rzeki Warty w Częstochowie. Woda powierzchniowa charakteryzowała się barwą równą 30÷40 mg Pt/dm3 i mętnością 5,4÷9,6 NTU. Zawartość OWO i RWO wynosiła odpowiednio 7,6÷18,6 i 6,8÷13,7 mg C/dm3, utlenialność - 5,2÷14,0 mg O2/dm3, a absorbancja w UV254 - 0,147÷0,326 cm-1. Wartość SUVA była równa 1,8÷2,7 m2/g C. Obniżenie zawartości OWO w wodzie po koagulacji było w granicach 26÷43%, utlenialności w zakresie 41÷63%, a wartości absorbancji UV254 - 52÷68%. Wartość SUVA była równa 0,9÷1,5 m2/g C. Potwierdza to, że w wodzie po koagulacji pozostały substancje organiczne niepodatne na usuwanie w tym procesie. W badanych wodach po procesie chlorowania stwierdzono obecność CHCl3, CHCl2Br, CHClBr2, nie wykryto CHBr3. Stężenie CHCl3 i CHCl2Br było równe odpowiednio 153÷430 i 19÷23 μg/dm3. W wodach po procesie koagulacji poddanych chlorowaniu stężenie CHCl3 wynosiło od 67 do 185 μg/dm3. Były to wartości o 51÷61% niższe od uzyskanych stężeń CHCl3 w nieoczyszczonych wodach powierzchniowych poddanych chlorowaniu.

4

Skuteczność usuwania materii organicznej z wody powierzchniowej z zastosowaniem chlorku poliglinu

Dąbrowska L.

Proceedings of ECOpole

|

2017

|

Vol. 11, No. 2

489--496

PL

Celem badań była ocena efektywności procesu koagulacji z wykorzystaniem wysoko zasadowego chlorku poliglinu w obniżeniu poziomu zanieczyszczenia wody powierzchniowej substancjami organicznymi. Oprócz typowych wskaźników stosowanych do oceny zawartości związków organicznych (całkowity i rozpuszczony węgiel organiczny - OWO i RWO, utlenialność, absorbancja w nadfiolecie UV) oznaczono również potencjał tworzenia trihalometanów THM. Obliczono wskaźnik SUVA jako stosunek wartości absorbancji w UV254 do zawartości RWO, który umożliwia określenie właściwości rozpuszczonych substancji organicznych w wodzie i podatności na ich usuwanie w procesie koagulacji. Do badań wykorzystano wodę pobraną we wrześniu 2016 roku oraz w styczniu, kwietniu i lipcu 2017 roku z rzeki Stradomki w Częstochowie. Woda powierzchniowa charakteryzowała się barwą równą 25-60 g Pt/m3. Zawartość OWO i RWO wynosiła odpowiednio 7,2-16,8 i 6,6-15,1 g C/m3, utlenialność - 5,3-16,2 g O2/m3, a absorbancja w UV254 - 14,5-44,3 m–1. Wartość SUVA była równa 2,2-2,9 m2/g C. Obniżenie zawartości OWO w wodzie po koagulacji było w granicach 31-39%, utlenialności w zakresie 47-63%, a wartości absorbancji UV254 - 61-68%. Wartość SUVA była równa 1,1-1,5. Potwierdza to, że w wodzie po koagulacji pozostają substancje organiczne niepodatne na usuwanie w tym procesie. W wodach po procesie koagulacji poddanych chlorowaniu stężenie CHCl3 wynosiło od 53 do 280 mg/m3, a stężenie CHCl2Br od 14 do 24 mg/m3. Były to wartości o 51-61% niższe od uzyskanych stężeń THM-ów w nieoczyszczonych wodach powierzchniowych poddanych chlorowaniu.

EN

The aim of this study was to evaluate the effectiveness of the coagulation process using highly alkaline polyaluminium chloride in reducing the level of pollution of surface water with organic substances. Apart from the typical indicators used to evaluate the content of organic compounds (total and dissolved organic carbon - TOC and DOC, oxygen consumption, absorbance in the ultraviolet UV), the potential for trihalomethanes creation THM was also determined. SUVA index was calculated as the ratio of absorbance at UV254 to the DOC content. Connecting the values of absorbance and DOC into single coefficient SUVA enables to determine properties of dissolved organic matter in water, and vulnerability to their removal in the coagulation process. Water collected in September 2016 and January, April, July 2017, from the Stradomka river in Czestochowa was used in the study. Surface water was characterized by colour equal to 25-60 g Pt/m3. The TOC and the DOC content amounted to respectively 7.2-16.8 and 6.6-15.1 g C/m3, the oxygen consumption - 5.3-16.2 g O2/m3, and the absorbance at UV254 - 14.5-44.3 m–1. The SUVA value was equal to 2.2-2.9 m2/g C. Lowering the TOC content in water after the coagulation was in the range of 31-39%, the oxygen consumption in the range of 47-63%, and the value of the absorbance UV254 - 61-68%. The SUVA value was equal to 1.1-1.5. This confirms that in water after the coagulation, organic substances remained, which are unsusceptible to the removal in this process. In water after the coagulation process subjected to chlorination, CHCl3 concentration ranged from 53 to 280 mg/m3 and the concentration of CHCl2Br ranged from 14 to 24 mg/m3. These were values by 51-61% lower than THM concentration obtained in untreated surface water subjected to chlorination.

5

Bioavailability of heavy metals in the municipal sewage sludge

Karwowska B., Dąbrowska L.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2017

|

Vol. 24, nr 1

75--86

EN

Usually chemical form of metal is considered as the most important factor influencing its mobility and bioavailability. In order to determine forms of heavy metals in sewage sludge the speciation analysis is used. The analysis is based on sequential extraction of metals with increasingly aggressive solvents. Reagents chosen for each step extract metal groups with specified properties. The four steps extraction (BCR) gained wide recognition. It extracts metals in following groups: I – exchangeable and associated with carbonates, II – associated with hydrated iron oxides and manganese oxides, III – associated with organic matter, IV – metals that can be found in the residual fraction. Metals found in the first fraction (exchangeable and carbonate) are believed to be mobile. The release of those metals can occur with change in pH or in ionic composition of liquid. Metals bound to hydrated forms of iron and manganese oxides and to organic matter are also available. The fraction of iron and manganese oxides is sensitive to redox changes, whereas metals bound to organic matter are released during mineralization of the substrate. Metals considered to be immobilized are those that can be found only in the residue, which dissolves only in concentrated mineral acids. The speciation analysis of heavy metals in stabilized sewage sludge gives information important for determination of the rate at which heavy metals pass into soil solution and also, as a consequence, their uptake by plants. This information is especially important when considering agricultural usage of sludge. The purpose of presented studies was compare the amount of metals potentially available for plants with their content in chemicals forms detected with sequential extraction procedure and evaluation the hypothesis that content of metals in some fractions could be equivalent to their bioavailability The report presents results of BCR sequential extraction procedure of metals (Zn, Cu, Ni, Cd, Pb) from sewage sludge from two WWTP and single extraction with 1 M HCl used for determination of bioavailable forms of metals. Our studies stated the presence of copper and cadmium generally in the organic fraction, nickel and lead in the residual fraction and zinc both in the organic as well as in the iron and manganese oxyhydroxides fraction. However determined bioavailability significantly differed from the metals content in the fractions regarded as mobile. Content of zinc in the I and II fraction was on the level 48–51% of the total amount and bioavailability 86–92%. Concentration of copper and nickel in the mobile fractions (I and II) was 2–4% and 22–33%, respectively and in bioavailable form 49–63% and 25–41%, respectively. Lead available content in sludge was in the same scheme like copper and nickel (21–22 and 51–62%, respectively). Bioavailable content detected for analysed metals covered I and II mobile fractions but for Zn, Cu and Ni also significant part of III – potentially immobile fraction. Additionally for Pb even a part of IV – assumed as practically immobile and inactive fraction. Obtained data indicated that speciation forms of metal are not always equivalent to their bioavailability.

PL

O mobilności i biodostępności metali ciężkich decyduje przede wszystkim forma chemiczna ich występowania. W celu określenia form metali wykonuje się analizę specjacyjną opartą na ekstrakcji sekwencyjnej, która polega na stopniowym wydzielaniu metali z osadów roztworami o wzrastającej agresywności. Do każdego etapu dobiera się reagenty, które są zdolne wyekstrahować grupę połączeń metali o znanych właściwościach. Szerokie uznanie zdobyła czterostopniowa ekstrakcja (BCR), której zastosowanie umożliwia wydzielenie metali: I – wymienialnych i związanych z węglanami, II – związanych z uwodnionymi tlenkami żelaza i manganu, III – z materią organiczną oraz IV – pozostałych. Za mobilne uważa się metale występujące w pierwszej frakcji (wymiennej i węglanowej), z której ich uwalnianie następuje pod wpływem zmiany pH, składu jonowego cieczy. Także metale związane z uwodnionymi tlenkami żelaza i manganu oraz z materią organiczną są dostępne. Frakcja tlenków żelaza i manganu jest wrażliwa na zmiany potencjału redox, natomiast metale związane z substancją organiczną są uwalniane w procesie mineralizacji tego substratu. Za metale unieruchomione uważa się te, które są zgromadzone w pozostałości rozpuszczalnej dopiero w stężonych kwasach mineralnych. Wykonanie analizy specjacyjnej metali ciężkich w ustabilizowanych osadach ściekowych jest szczególnie istotne przy rolniczym wykorzystaniu osadów, pozwala bowiem ocenić szybkość przechodzenia metali do roztworu glebowego, a w efekcie ich pobranie przez rośliny. Celem przedstawionych badań było porównanie ilości metali potencjalnie dostępnych dla roślin z ich zawartością w formach chemicznych oznaczonych w sekwencyjnej procedurze ekstrakcyjnej i ocena hipotezy, że zawartość metali w niektórych frakcjach może być równoważna biodostępności. W celu oznaczenia form metali ciężkich (Zn, Cu, Ni, Cd, Pb) w osadach ściekowych pobranych z dwóch mechaniczno-biologicznych oczyszczalni ścieków zastosowano ekstrakcję sekwencyjną BCR, natomiast do oznaczenia biodostępnych form metali pojedynczą ekstrakcję 1 M HCl. Badania potwierdziły występowanie miedzi i kadmu głównie we frakcji organicznej, niklu i ołowiu we frakcji pozostałościowej, natomiast cynku zarówno we frakcji oragnicznej, jak i tlenków żelaza i manganu. Natomiast oceniona biodostępność znacznie się różniła od występowania metali we frakcjach uważanych za mobilne. Zawartość cynku we frakcji I i II wynosiła 48–51% całkowitej ilości, natomiast biodostępność 86–92%. Zawartość miedzi, niklu i ołowiu w formach mobilnych (I i II) wyniosła odpowiednio 2–4%; 22–33% i 21–22%, natomiast w biodostępnych odpowiednio 49–63%; 25–41% i 51–62%. Biodostępna zawartość analizowanych metali została oznaczona we frakcji I i II, ale dla Zn, Cu i Ni, również w znaczącej ilości we frakcji III – potencjalnie mobilnej. W przypadku Pb biodostępność dotyczyła także części frakcji IV – przyjętej jako praktycznie niemobilnej. Uzyskane dane wskazywały, że formy chemiczne metali uznane jako mobilne nie są zawsze równoznaczne formom biodostępnym.

6

Wpływ skuteczności usuwania materii organicznej w procesie koagulacji na stężenie THM w chlorowanej wodzie

Dąbrowska L., Ogrodnik A., Rosińska A.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2016

|

Tom 18, cz. 2

455--467

EN

The aim of this study was to evaluate the effectiveness of the coagulation process using pre-hydrolyzed salts in reducing the level of pollution of surface water with organic substances. Apart from the typical indicators used to evaluate the content of organic compounds (total and dissolved carbon, ultraviolet absorbance at 254 nm), the potential for trihalomethanes formation was also determined. The THM formation potential reflects the amount of precursors present in water, capable of generating THMs. The coagulants used in the study were Al2(SO4·)3·18H2O, AlCl3·6H2O and pre-hydrolyzed polyaluminium chlorides (commercial agents PAX-XL19F and PAX-XL1910S). Surface water was collected in March 2016, from the Pilica River (Poland). Lowering the DOC content in water after the coagulation was in the range of 32-45%, and the UV254 absorbance in the range of 36-63%, depending on the used coagulant. The largest reduction in values of those indicators were stated using pre-hydrolyzed polyaluminium chlorides. In the chlorinated surface water, presence of CHCl3· and CHCl2Br was demonstrated, CHBr3· and CHClBr2 were not detected. CHCl3· and CHCl2Br concentration was equal to 73.8 and 3.5 μg/dm3, respectively. In the chlorinated water after the coagulation process, CHCl3· concentration ranged from 72.4 to 48.9 μg/dm3, while CHCl2·Br from 5.6 to 4.6 μg/dm3. The lowest concentration of these compounds were obtained in the water subjected to chlorination after previous treatment using PAX-XL19F and PAX-XL1910S. THM formation potential in purified water was by 32 and 29% lower than in surface water.

7

Wpływ pH wody na skuteczność usuwania wybranych jonów metali ciężkich z zastosowaniem wstępnie zhydrolizowanych koagulantów PAX i siarczanu glinu

Dąbrowska L., Sperczyńska E.

Przemysł Chemiczny

|

2016

|

T. 95, nr 2

286--289

PL

Przedstawiono wyniki badań wpływu pH wody na efektywność usuwania substancji organicznych, jonów ołowiu, niklu i kadmu z wody powierzchniowej podczas procesu koagulacji prowadzonej siarczanem glinu i zasadowymi wstępnie zhydrolizowanymi chlorkami poliglinu (PAX). Przy zastosowaniu koagulantów w dawce glinu 3 mg/dm3 wody najlepsze efekty usuwania materii organicznej (29%), oznaczonej jako RWO, otrzymano, dozując PAX XL19F przy pH 7,2. Obniżenie stężenia jonów niklu i kadmu przy tym pH wyniosło 27 i 51%. Podwyższenie pH wody do 8,3 poprawiło skuteczność strącania jonów metali ciężkich. Przy zastosowaniu koagulantów PAX stężenia jonów niklu, kadmu i ołowiu zostały zmniejszone o odpowiednio 53–65, 77–88 i 80–88%. Podwyższenie pH wody pogorszyło efekt usuwania materii organicznej (9–14%).

EN

Four com. Al2(SO4)3 and prehydrolyzed AlCl3-based coagulants were used to removal of color, turbidity, org. matter, Pb, Ni and Cd ions from surface water at pH 6–8.7. The efficiency of Ni, Cd and Pb ions removal was 53–65%, 77–88%, and 80–89%, resp. The efficiency of org. matter removal did not exceed 29%.

8

Usuwanie prekursorów THM z wody powierzchniowej w procesie koagulacji

Dąbrowska L., Ogrodnik A.

Proceedings of ECOpole

|

2016

|

Vol. 10, No. 2

617--623

PL

Celem badań była ocena efektywności zastosowania procesu koagulacji z wykorzystaniem wstępnie zhydrolizowanego chlorku poliglinu do obniżenia poziomu zanieczyszczenia substancjami organicznymi. Do badań wykorzystano wodę pobraną w kwietniu i czerwcu 2016 roku z rzeki Pilicy w miejscowości Sulejów i z rzeki Warty w Częstochowie. W wodach oczyszczonych w procesie koagulacji uzyskano obniżenie zawartości związków organicznych oznaczonych jako OWO o 41-48%, a oznaczonych jako utlenialność o 44-61%. Zarówno w nieczyszczonych wodach powierzchniowych, jak i w wodach po procesie koagulacji nie stwierdzono obecności trihalometanów (THM), natomiast ich obecność wykazano w tych wodach po procesie chlorowania. W wodach po procesie koagulacji poddanych chlorowaniu stężenie CHCl3 wynosiło od 17,5 do 45,1 μg/dm3, a stężenie CHCl2Br od 4,3 do 10,7 μg/dm3. Były to wartości o 13-43% niższe od uzyskanych stężeń THM w nieoczyszczonych wodach powierzchniowych poddawanych chlorowaniu. Chociaż podczas procesu koagulacji usuwana była znacząca część materii organicznej, jednak pozostała część nadal charakteryzowała się wysokim potencjałem tworzenia THM. Najniższe stężenia THM otrzymano w wodzie pochodzącej z rzeki Warty, chociaż cechowała się wyższą zawartością substancji organicznych.

EN

The aim of this study was to evaluate the effectiveness of the coagulation process using pre-hydrolyzed polyaluminium chloride in reducing the level of pollution of surface water with organic substances. Water collected in April and June 2016, from the Pilica river in Sulejow and the Warta river in Czestochowa was used in the study. In water after the coagulation process, a reduction in the content of organic compounds assayed as TOC by 41-48% was obtained, and assayed as oxygen consumption by 44-61%. In untreated surface water as well as in water after the coagulation process, presence of trihalomethanes THM was not determined. However, their presence was demonstrated in water after the chlorination process. In water after the coagulation process subjected to chlorination, CHCl3 concentration ranged from 17.5 to 45.1 μg/dm3 and the concentration of CHCl2Br ranged from 4.3 to 10.7 μg/dm3. These were values by 13-43% lower than THM concentration obtained in untreated surface water subjected to chlorination. Although during the coagulation process a significant portion of organic matter was removed, yet the remaining part was still characterized by a high THM formation potential. The lowest THM concentration was obtained in water originating from the Warta river, although it was characterized by a higher content of organic substances.

9

Removal of Organic Matter From Surface Water Using Coagulants With Various Basicity

Dąbrowska L.

Journal of Ecological Engineering

|

2016

|

Vol. 17, nr 3

66--72

EN

Humic substances are a natural admixture of surface water and determine the level of organic pollution of water and colour intensity. Application of coagulation process in surface water treatment allows for decrease turbidity and colour of water, as well as organic matter content. In Poland most drinking water treatment plants use aluminium sulphate as a coagulant. Research works on pre-hydrolyzed coagulants, e.g. polyaluminium chlorides (general formula Aln(OH)mCl3n-m) are also carried out. The aim of this study was to evaluate the effectiveness of the coagulation process using polyaluminium chlorides with different basicity, in reducing the level of pollution of surface water with organic substances. Apart from the typical indicators used to evaluate the content of organic compounds, the potential for trihalomethanes formation THM-FP was also determined. The influence of the type of coagulant (low, medium, highly alkaline) on the efficiency of organic compound removal, determined as total organic carbon TOC, oxidisability OXI, absorbance UV254, was stated. Under the conditions of the coagulation (pH 7.2–7.4, temperature of 19–21°C), the best results were obtained using highly alkaline polyaluminium chlorides PAX-XL19F, PAX-XL1905 and PAX-XL1910S, decrease in TOC and OXI by 43–46%, slightly worse – 40–41% using low alkaline PAX18. Using the medium alkaline coagulants PAX-XL61 and PAXX-XL69, 30–35% removal of organic matter was obtained. Despite various effects of dissolved organic carbon removal, depending on the used coagulant, THM-FP in purified water did not differ significantly and ranged from 10.0 to 10.9 mgCHCl3 m-3. It was by 37–42% lower than in surface water.

10

Wpływ pH wody na efektywność procesu koagulacji wspomaganej węglem aktywnym

Dąbrowska L.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2016

|

T. 19, nr 3

427--436

EN

The efficiency of powdered activated carbon for removal of colour, organic substances and chosen heavy metal ions (nickel, cadmium, lead) from surface water, as well as for enhancement of the coagulation process in removal of these contaminants, was evaluated. For the research, water from the Warta river, powdered activated carbons: AKPA-22, CWZ-22, CWZ-30 and pre-hydrolysed polyaluminium chlorides: PAX-XL19F and PAX-XL1910S, were used. Depending on the type of applied powdered activated carbon, 46÷58% removal of lead, 21÷29% removal of cadmium and 17÷21% removal of nickel were obtained. Reduction of colour in the adsorption process amounted to 33÷60%, and 14÷17% in DOC content. Better removal of organic compounds from studied surface water was obtained at a reduced water pH (pH = 6.3), and cadmium at elevated pH (pH = 8.2). Depending on the water pH, with the usage of coagulants and CWZ-22 carbon, a reduction in lead ion concentration by 74÷91% was obtained, cadmium by 9÷88%, nickel by 9÷71%. Change of water reaction had the main impact on the increase in efficiency of cadmium and nickel removal. The content of organic compounds, assayed as DOC and oxygen consumption, was decreased by 29÷37% and 45÷70%, respectively. Water colour was reduced by 60÷77%. Evaluating the importance of adsorption in removal of studied contaminants, it can be concluded that in case of polyaluminum chlorides and activated carbon usage, the elimination of these contaminants was determined by the coagulation process.

PL

Oceniono skuteczność pylistego węgla aktywnego do usuwania barwy, substancji organicznych i wybranych jonów metali ciężkich (kadmu, niklu, ołowiu) z wody powierzchniowej, jak również do wspomagania procesu koagulacji w usuwaniu tych zanieczyszczeń. Do badań wykorzystano wodę powierzchniową z rzeki Warta, aktywne węgle pyliste: AKPA-22, CWZ-22, CWZ-30 oraz wstępnie zhydrolizowane chlorki poliglinu: PAX-XL19F i PAX-XL1910S. W zależności od rodzaju użytego węgla pylistego uzyskano 46÷58% usunięcie ołowiu, 21÷29% kadmu i 17÷21% niklu. Obniżenie barwy w procesie adsorpcji wyniosło 33÷60%, a zawartości RWO 14÷17%. W zależności od pH wody przy zastosowaniu koagulantów i węgla CWZ-22 otrzymano obniżenie stężenia jonów ołowiu o 74÷91%, kadmu o 9÷88%, niklu o 9÷71%. Zawartość związków organicznych, oznaczonych jako RWO i utlenialność, została obniżona odpowiednio o 29÷37% i 45÷70%. Barwa wody została zmniejszona o 60÷77%. O efektywności usuwania zanieczyszczeń decydował głównie proces koagulacji.

11

Fractionation of heavy metals in bottom sediments and sewage sludges using sequential extraction

Dąbrowska L.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2016

|

Vol. 23, nr 1

63--75

EN

In order to determine the forms of heavy metals in bottom sediment or sewage sludge the speciation analysis is performed. The analysis is based on the sequential extraction of metals with increasingly aggressive solvents. The five steps extraction proposed by Tessier et al gained wide recognition. It extracts metals in following groups: exchangeable, associated with carbonates, with hydrated iron oxides and manganese oxides, with organic matter and metals that can be found in the residual fraction. Metals that can be found in the two first fractions (exchangeable and carbonate) are believed to be mobile. As a result of research carried out by the Standards, Measurements and Testing Programme of the European Commission, formerly the Community Bureau of Reference, a shorter, three-stage extraction procedure known as the BCR procedure was accepted. Comparison of heavy metal (Zn, Cu, Ni, Pb, Cd, Cr) fractionation methods was done. Two different sequential extraction methods were investigated: Tessier, and BCR method. For the experiment following materials were used: certified reference material LGC6181, sewage sludge were collected from mechanical biological municipal wastewater treatment plant located in Czestochowa, and bottom sediment from the Poraj Reservoir. After results comparison, it was stated that content of particular chemical forms of heavy metals in total amount in certified material, sewage sludge and bottom sediment vary depending on used extraction method. In case of certified material differences referred to cadmium concentrations in exchangeablecarbonate, iron and manganese oxides, and zinc in residual (insoluble compounds) fractions. Also in sewage sludge and bottom sediment cadmium concentrations measured in exchangeable-carbonate, in organic-sulfide, and in residual (insoluble compounds) fractions after extraction according to Tessier method, did not equal to values obtained after use of BCR extraction method. This also applied to zinc and lead concentrations in iron and manganese oxides fraction. The discrepancy between the results could be explained with both: used extractants, and extraction conditions (different reagents, temperature, and time). The results point out how important is the choice of a proper extraction method depending on the aim of speciation analysis but also depending on the analyzed chemical forms of heavy metals.

PL

W celu określenia form chemicznych metali ciężkich w osadach dennych, czy też w osadach ściekowych wykonuje się analizę specjacyjną opartą na ekstrakcji sekwencyjnej, która polega na stopniowym wydzielaniu metali z osadów roztworami o wzrastającej agresywności. Szerokie uznanie zdobyła pięciostopniowa ekstrakcja zaproponowana przez Tessiera i współpracowników, której zastosowanie umożliwia wydzielenie metali wymienialnych, związanych z węglanami, z uwodnionymi tlenkami żelaza i manganu, z materią organiczną oraz pozostałych. Za mobilne uważa się metale występujące w dwóch pierwszych frakcjach (wymiennej i węglanowej). W wyniku prowadzonych prac w ramach Programu Pomiarów i Testowania w Komisji Unii Europejskiej przyjęto skróconą, trzy etapową ekstrakcję, znaną jako procedura BCR. Przeprowadzono porównawcze badania frakcjonowania metali ciężkich (Zn, Cu, Ni, Pb, Cd, Cr), wykorzystuj ąc ekstrakcję sekwencyjną stosowaną przez Tessiera oraz procedurę BCR. Materiałem badawczym były: materiał certyfikowany LGC 6181, osad ściekowy pochodzący z mechaniczno-biologicznej oczyszczalni ścieków komunalnych w Częstochowie oraz osad denny pobrany ze zbiornika zaporowego Poraj. Porównując wyniki, stwierdzono różny udział określonych form chemicznych metali ciężkich w całkowitej ich zawartości w badanych próbkach w zależności od zastosowanej procedury ekstrakcji. Dla materiału certyfikowanego rozbieżności dotyczyły głównie zawartości kadmu we frakcji wymienno-węglanowej oraz tlenków żelaza i manganu, cynku we frakcji pozostałościowej (związków praktycznie nierozpuszczalnych). Również w osadzie ściekowym i osadzie dennym zawartość kadmu oznaczona we frakcjach wymienno-węglanowej, organiczno-siarczkowej oraz związków praktycznie nierozpuszczalnych po ekstrakcji metodą Tessiera nie pokryła się z wartościami uzyskanymi po ekstrakcji metodą BCR. Dotyczyło to także zawartości cynku i ołowiu we frakcji tlenków żelaza i manganu. Przyczynami rozbieżności uzyskanych wyników mogły być zarówno użyte ekstrahenty, jak i warunki prowadzenia ekstrakcji (różne reagenty, temperatura i czas). Potwierdza to, jak ważny jest dobór odpowiedniej metody ekstrakcji w zależności od celu prowadzonej analizy specjacyjnej i analizowanych form chemicznych metali ciężkich.

12

Chemical forms of heavy metals in bottom sediments of the Mitręga reservoir

Dąbrowska L.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2016

|

No. 21(2)

15--26

EN

Bottom sediments originating from the Mitręga water reservoir were studied. It was assayed, in what chemical forms heavy metals (zinc, copper, nickel, cadmium and lead) occur in sediments, using the method of sequential extraction BCR. According to the geochemical criteria with respect to the content of Zn, Cu and Ni, the sediments in all measuring points were classified as uncontaminated, however because of the Cd content - as moderately contaminated. The highest Cu and Ni content was found in the sediment collected in the southern part of the reservoir, 15 and 11 mg/kg d.m, respectively. In the case of Zn, Pb and Cd, the sediment collected at the outflow of the Mitręga river was the most contaminated; metal content amounted to 136; 35; 3 mg/kg d.m., respectively. Based on the conducted fractionation of heavy metals, it was found that the potential mobility of metals, hence the possibility of secondary pollution of the reservoir open water, are arranged in the following order: Zn> Cd> Ni> Cu ~ Pb.

PL

Obiektem badań były osady denne pochodzące ze zbiornika wodnego Mitręga (województwo śląskie, powiat zawierciański). Oznaczono, w jakich formach chemicznych występują metale ciężkie (cynk, miedź, nikiel, kadm i ołów) w osadach dennych, wykorzystując metodę ekstrakcji sekwencyjnej BCR. Oceniono potencjalną mobilność metali i możliwość wtórnego zanieczyszczenia wody. Według kryteriów geochemicznych ze względu na zawartość cynku, miedzi oraz niklu osady we wszystkich punktach pomiarowych klasyfikowane były jako niezanieczyszczone, natomiast ze względu na zawartość kadmu jako miernie zanieczyszczone. W przypadku ołowiu osad we wschodniej części zbiornika został sklasyfikowany jako miernie zanieczyszczony, w pozostałych jako niezanieczyszczony. Największą zawartość miedzi i niklu stwierdzono w osadzie pobranym w południowej części zbiornika, odpowiednio 15 i 11 mg/kg suchej masy. W przypadku cynku, ołowiu i kadmu najbardziej zanieczyszczony był osad pobrany na odpływie rzeki Mitręga; zawartość metali wynosiła odpowiednio 136; 35; 3 mg/kg s.m. Zawartość kadmu we wszystkich pobranych osadach przekroczyła wartość TEL (0,6 mg/kg s.m.). Na podstawie przeprowadzonego frakcjonowania metali ciężkich stwierdzono, że potencjalna mobilność metali, a co za tym idzie możliwość wtórnego zanieczyszczenia toni wodnej zbiornika układa się w następującym szeregu: Zn>Cd>Ni>Cu~Pb.

13

Frakcjonowanie metali ciężkich w osadach ściekowych ustabilizowanych beztlenowo

Dąbrowska L.

Zeszyty Naukowe. Inżynieria Środowiska / Uniwersytet Zielonogórski

|

2015

|

nr 159 (39)

22--30

PL

Frakcjonowanie metali ciężkich w osadach ściekowych umożliwia ocenę mobilności metali, co jest szczególnie istotne, gdy osady miałyby być stosowane w rolnictwie. Wykazano, że we frakcji mobilnej wymienno-węglanowej osadów występowało najwięcej niklu. Miedź, kadm oraz chrom były obecne głównie we frakcji organiczno-siarczkowej, natomiast ołów we frakcji związków praktycznie nierozpuszczalnych. Z kolei cynk występował zarówno we frakcji organiczno-siarczkowej, jak i tlenków żelaza i manganu.

EN

The speciation analysis of heavy metals in biochemically stabilized sewage sludge gives information important for determination of the rate at which heavy metals pass into soil solution and also, as a consequence, their uptake by plants. This information is especially important when considering agricultural usage of sludge. Literature data indicate that in sewage sludge after methane digestion heavy metals can occur in different forms, which determine their bioavailability. It was demonstrated that in sludge metals are mainly bound to organicsulfide fraction. Zinc was also present in significant amounts in hydrated iron and manganese oxide fraction, nickel in exchangeable-carbonate fraction, whereas lead in residue fraction.

14

Wpływ sposobu prowadzenia fermentacji osadów ściekowych na produkcję biogazu

Dąbrowska L.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2015

|

Tom 17, cz. 2

943--957

EN

The aim of this study was to determine the influence of different processes of biochemical stabilization of sewage sludge on the following: biogas production, decomposition of organic matter, transfer of heavy metal ions to the liquid phase of sludge. The stabilization processes of interest in this work were: methane thermophilic digestion (55°C), mesophilic digestion (37°C), mesophilic digestion of thermophilically hydrolyzed sludge. To characterize biogas production in bioreactors, modified Gompertz equation was used. Higher biogas yields were obtained during thermophilic digestion, compared to the yields obtained under mesophilic conditions – 1.01 and 0.91 dm-3 from 1 g of the removed dry organic matter of sludge, respectively. Mesophilic digestion of thermophilically hydrolyzed sludge provided the highest biogas production, approximately 1.15 dm-3 from 1 g of the removed dried organic matter of sludge. A comparable degree of organic matter degradation was observed for all digestion processes, 35–41%. CH4 content in biogas during sludge mesophilic digestion, excluding 1st day, amounted to 59–64%, while during thermophilic digestion – 57–62%. Higher value of biogas production velocity coefficient while intensive growth phase of mixed microbes population (1.11 dm-3/d), during preliminary hydrolyzed sludge stabilization, in comparison to non-hydrolyzed sludge (0.87 dm-3/d), indicates the possibility of obtaining higher biogas production. Therefore it would be more beneficial to conduct mesophilic digestion of sludge which was preliminarily hydrolyzed at temperature of 55°C. The application of thermophilic digestion did not significantly influence the release of heavy metal ions to the stabilized sludge liquid. The concentration of zinc in the liquid was below 0.8 mg/ dm-3 during digestion. The concentration of the other metals was below 0.2 mg/ dm-3 for all digestion processes.

15

Frakcjonowanie metali ciężkich w osadach dennych i ściekowych z użyciem ekstrakcji sekwencyjnej

Dąbrowska L.

Proceedings of ECOpole

|

2015

|

Vol. 9, No. 2

581--587

PL

Przeprowadzono porównawcze badania frakcjonowania metali ciężkich (Zn, Cu, Ni, Pb, Cd, Cr), wykorzystując ekstrakcję sekwencyjną stosowaną przez Tessiera oraz procedurę BCR. Materiałem badawczym były: osad ściekowy pochodzący z mechaniczno-biologicznej oczyszczalni ścieków komunalnych w Częstochowie oraz osad denny pobrany ze zbiornika zaporowego Poraj. Porównując wyniki, stwierdzono różny udział określonych form chemicznych metali ciężkich w całkowitej ich zawartości w badanych próbkach w zależności od zastosowanej procedury ekstrakcji. W osadzie ściekowym i osadzie dennym zawartość kadmu oznaczona we frakcjach wymienno-węglanowej, organiczno-siarczkowej oraz pozostałości (związków praktycznie nierozpuszczalnych) po ekstrakcji metodą Tessiera nie pokryła się z wartościami uzyskanymi po ekstrakcji metodą BCR. Dotyczyło to także zawartości cynku i ołowiu we frakcji tlenków żelaza i manganu. Przyczynami rozbieżności uzyskanych wyników mogły być zarówno użyte ekstrahenty, jak i warunki prowadzenia ekstrakcji (różne reagenty, temperatura i czas). Potwierdza to, jak ważny jest dobór odpowiedniej metody ekstrakcji w zależności od celu prowadzonej analizy specjacyjnej i analizowanych form chemicznych metali ciężkich.

EN

Comparison of heavy metal (Zn, Cu, Ni, Pb, Cd, Cr) fractionation methods was done. Two different sequential extraction methods were investigated: Tessier, and BCR method. For the experiment following materials were used: sewage sludge were collected from mechanical-biological municipal wastewater treatment plant located in Czestochowa, and bottom sediment from the Poraj Reservoir. After results comparison, it was stated that content of particular chemical forms of heavy metals in total amount in sewage sludge and bottom sediment vary depending on used extraction method. Also in sewage sludge and bottom sediment cadmium concentrations measured in exchangeable-carbonate, in organic-sulfide, and in residual (insoluble compounds) fractions after extraction according to Tessier method, did not equal to values obtained after use of BCR extraction method. This also applied to zinc and lead concentrations in iron and manganese oxides fraction. The discrepancy between the results could be explained with both: used extractants, and extraction conditions (different reagents, temperature, and time). The results point out how important is the choice of a proper extraction method depending on the aim of speciation analysis but also depending on the analyzed chemical forms of heavy metals.

16

Frakcje chemiczne metali ciężkich w osadach ściekowych i w stałej pozostałości po ich spaleniu

Dąbrowska L., Nowak R.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2014

|

T. 17, nr 3

403--414

PL

Spalanie osadów ściekowych powoduje, że stężenie metali ciężkich w powstałych stałych pozostałościach jest wyższe niż w osadach, z drugiej jednak strony może przyczynić się do przemian chemicznych w mniej mobilne formy metali. Celem badań było wykazanie, w jakich formach chemicznych występują metale w wybranych osadach ściekowych oraz w stałej pozostałości otrzymanej po ich spaleniu w temperaturze 800°C. Frakcjonowanie metali (Cu, Zn, Cd, Ni, Pb, Cr) w osadach ściekowych i w pozostałości po spaleniu osadów przeprowadzono zgodnie z procedurą ekstrakcji sekwencyjnej BCR. Wykazano, że w osadach ściekowych metale związane były głównie z frakcją organiczno-siarczkową (52÷90% całkowitej ilości). W znaczących ilościach cynk i kadm występowały również we frakcji tlenków żelaza i manganu, nikiel we frakcji wymienno-węglanowej, natomiast ołów we frakcji rezydualnej, uważanej za trudno dostępną i chemicznie stabilną (metale znajdujące się w siatce krystalograficznej minerałów). Potwierdzono, że w stałych pozostałościach po spaleniu osadów stężenia metali we frakcjach rezydualnych były wyższe w odniesieniu do stężeń w tych frakcjach w osadach. Najwyższą zawartość w tej frakcji uzyskano dla chromu (98%), cynku (91÷95%), ołowiu (85÷96%), niklu (82÷92%), miedzi (74÷85%).

EN

Sewage sludge combustion results in increase of heavy metal concentration in obtained ash, however it may contribute to chemical transitions into less mobile forms (heavy metals bond to residual fraction). The aim of this research was to determine whether sewage sludge combustion at temperature of 800°C results in formation of non-mobile forms of heavy metals in obtained ash. Dried sewage sludge samples were collected at two different mechanical-biological wastewater treatment plants. For sewage sludge and residue on ignition (ash) heavy metal speciation analysis according to BCR procedure was conducted. It is shown that in sewage sludge heavy metals are mainly associated with the organic sulfide fraction. The significant amounts of zinc were also present in the fraction of iron and manganese oxides, of nickel and cadmium in the exchangeable-carbonate fraction, and of lead in the residual fraction. In ash obtained after incineration in temperature of 800°C there occurred mainly metal enrichment of nearly insoluble compound fraction (residual fraction). The content of chromium in this fraction was 98%. The residual fraction is considered to be chemically stable and biologically inactive. For other metals: zinc, lead, and nickel, their content in the residual fraction was 91÷95; 85÷96; 82÷92%, respectively. The accumulation of the metals in the residual fraction is beneficial from the perspective of groundwater protection.

17

Usuwanie PCB i jonów metali ciężkich z wody powierzchniowej w procesie koagulacji

Dąbrowska L., Rosińska A.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2013

|

Tom 15, cz. 2

1228--1242

EN

The aim of the presented research was to analyse the pollution of the Warta River (Poland) with coplanar PCBs (77, 126 and 169) and heavy metals (Ni, Cd, Pb). Aluminum sulfate and pre-hydrolyzed polyaluminum chloride (PAX-XL10, PAX-XL60, PAX-XL69, PAX-XL1905) were used as coagulants, and the following parameters were analysed in water samples from the Warta River: turbidity, colour, TOC and concentrations of PCBs and heavy metals (Ni, Cd, Pb). Composition of water was modified in order to obtain concentrations of each heavy metal of ca. 0.3 mg/L with implementation of particular amounts of cadmium-, lead nitrate (Cd(NO3)24H2O, Pb(NO3)2) and nickel chloride (NiCl26H2O). In order to obtain concentration of 300 ng/L in case of each congener, a standard mixture PCB MIX3, which consisted of indicator congeners, was added to water. After application of PAX-XL1905, polyaluminum chloride with the highest alkalinity, the best results (among the investigated coagulants) for chosen contaminants removal were obtained; 92% decrease of turbidity and 63% TOC concentration was acquired. In case of heavy metals, best effects were obtained for lead and cadmium removal using PAX-XL1905. Concentration of these metals was reduced from 0.3 mg/L to 0.07 and 0.12 mg/L, respectively. Good results of lead removal were also obtained with use of the other coagulants: PAX-XL60 and aluminum sulfate; its concentrations were decreased to following values: 0.09, and 0.12 mg/L, respectively. When PAX-XL1905 was applied, the residual aluminum concentration in purified water was below 0.05 mg/L, whereas, when aluminum sulfate was used the concentration was below 0.3 mg/L. The highest removal rates for indicator PCBs were obtained with use of aluminum sulfate. Total concentration of PCBs was reduced by 65%. Removal efficiency for particular congeners amounted from 54% (PCB 77) to 72% (PCB 126).

18

Fractions of heavy metals in residue after incineration of sewage sludge

Dąbrowska L.

Environment Protection Engineering

|

2013

|

Vol. 39, nr 2

105--113

EN

Comparative evaluation of metal occurrence was conducted for sludge originating from three wastewater treatment plants, which differ in wastewater treatment methods, processing and drying of sludge. It was demonstrated that metals (Zn, Cu, Ni, Pb, Cd, Cr) in sludge are mainly bound to organic-sulfide fraction. Zinc was also present in significant amounts in hydrated iron and manganese oxide fraction, nickel and cadmium in exchangeable-carbonate fraction, whereas lead in residue fraction. In ash obtained after calcination at 600 °C occurred mainly metal enriched nearly insoluble compound fraction (residual fraction). Metal accumulation in such non-mobile fraction is advantageous with respect to soil-water environment protection.

19

Fermentation of sewage sludge with increased concentration of heavy metal ions

Dąbrowska L.

Inżynieria Ekologiczna

|

2011

|

Nr 25

67-77

EN

In the present work sewage sludge originating from municipal, mechanical-biological wastewater treatment plant was used. In the first stage, the hydrolysis of the mixture of primary and excess sludge was carried out at the temperature of 55°C for 4 days. In the second stage, after the additional insertion of the fermenting sludge mesophilic fermentation was carried out at 37°C for 14 days. The addition of approximately 5 mg/dm3 of each copper, nickel, and lead ions and of approximately 1 mg/dm3 of cadmium ions did not disturb the process of sewage sludge mesophilic fermentation. The comparable biogas yields were obtained during the stabilization of both sludges enriched with metals and not enriched. The level of organic matter degradation was at the level of 33% for both sludges (reference and with the metal addition) after the fermentation process. The low level of the metal ion concentrations in the liquid phase was recorded for fermentation process. The metals were bound to the solid phase of sludge. After the fermentation the highest increase of copper, cadmium, zinc, and chromium content was observed in the organic-sulfide fraction, while of lead in the residual fraction. In case of nickel both fractions: organic-sulfide and exchangeable-carbonate were enriched.

PL

W badaniach wykorzystano osady ściekowe, pochodzące z miejskiej, mechaniczno-biologicznej oczyszczalni ścieków. W pierwszym etapie przeprowadzono hydrolizę mieszaniny osadów wstępnego z nadmiernym w temp. 55°C w czasie 4 dób, w drugim etapie po wprowadzeniu dodatkowo osadu fermentującego fermentację mezofilową w temp. 37°C przez okres 14 dób. Wprowadzenie dodatkowych ilości jonów miedzi, niklu, ołowiu (ok. 5 mg/dm3 każdego metalu) oraz kadmu ok. 1 mg/dm3 nie zakłóciło przebiegu procesu fermentacji mezofilowej osadów ściekowych. Uzyskano podczas stabilizacji osadów wzbogaconych metalami i niewzbogaconych porównywalną ilość biogazu oraz stopień rozkładu substancji organicznych ok. 33%. Stwierdzono niskie stężenia jonów metali w cieczach podczas prowadzenia fermentacji. Metale związane były w osadach. Po fermentacji najwyższy wzrost zawartości cynku, miedzi, kadmu i chromu stwierdzono we frakcji organiczno-siarczkowej, natomiast ołowiu we frakcji pozostałościowej osadów. W przypadku niklu wzbogaceniu uległa zarówno frakcja organiczno-siarczkowa, jak i wymienno-węglanowa.

20

PCBs and heavy metals in water and bottom sediments of the Kozłowa Góra dam reservoir

Rosińska A., Dąbrowska L.

Archives of Environmental Protection

|

2011

|

Vol. 37, no. 4

61-73

EN

The aim of the presented research was to analyse the pollution of the Kozłowa Góra Dam Reservoir with PCBs (28, 52, 101, 118, 138, 153, 180) and heavy metals (Zn, Cu, Ni, Cd, Pb, Cr). The investigated water and bottom sediments were sampled from two sampling points in November, 2009. The sampling points were located in the southern part of the Kozłowa Góra Dam Reservoir. The samples of bottom sediments were taken from the surface layer of 5 cm thickness. The extraction of PCBs from the bottom sediments was performed according to the EPA 3550B standard. For the sequential extraction analysis of metals from the sampled bottom sediments, the method suggested by Tessier was applied. Based on the obtained results the water and bottom sediments from the Kozłowa Góra Dam Reservoir were polluted with polychlorinated biphenyls. The highest concentration of the investigated PCB congeners in bottom sediments was determined in the sampling point No. 1 (2.78 žg/kg d.m.), whereas in the sampling point No. 2 this level was over 20-fold lower which might result from the inflow of these compounds with the waters of the Brynica river. In both sampling points the investigated bottom sediments were predominated by higher chlorinated PCBs with comparable contents of 86% and 85%, respectively. The level of pollution in the investigated bottom sediments (calculated per dry matter) with polychlorinated biphenyls did not exceed the level of TEL (< 0.02 mg/kg). The PEL value (3.5 mg/kg) was exceeded in the case of cadmium in the bottom sediment from the sampling point No. 2 and also lead (91 mg/kg) from both sampling points. The first two fractions with the mobile forms of metals are the most sensitive fractions to any changes of the environmental conditions in the benthic zone. In those fractions significant contents of lead, cadmium, nickel and zinc were observed.

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące zawartości PCB o kodach 28, 52, 101, 118, 138, 153, 180 oraz metali ciężkich (Zn, Cu, Ni, Cd, Pb, Cr) w wodzie i osadach dennych zbiornika zaporowego w Kozłowej Górze. Próbki pobrano w listopadzie 2009 r. na 2 stanowiskach, które usytuowane były w południowej, wylotowej (przy zaporze) części zbiornika. Osady denne pobrano z wierzchniej warstwy o grubości 5 cm. Ekstrakcję PCB z osadów dennych wykonano zgodnie z normą EPA 3550B, a analizę specjacyjną metali ciężkich wg schematu Tessiera. Otrzymane wyniki badań potwierdzają, że zbiornik Kozłowa Góra w analizowanym fragmencie jest zanieczyszczony polichlorowanymi bifenylami. W wodzie pobranej w punkcie pomiarowym 1 i 2 wykryto 6 kongenerów PCB. Ich sumaryczne stężenie było odpowiednio równe 7.3 ng/dm3 i 8.1 ng/dm3. Stężenia badanych metali ciężkich były poniżej 0.2 mg/dm3. W osadach dennych najwyższe sumaryczne stężenie analizowanych kongenerów PCB oznaczono w 1 punkcie pomiarowym (2782 ng/kg s.m.), natomiast w punkcie pomiarowym 2 było ponad 20-krotnie niższe, co może być skutkiem dopływu tych związków wraz z wodami. Jednak stopień zanieczyszczenia badanych osadów dennych (w przeliczeniu na suchą masę) polichlorowanymi bifenylami nie przekraczał wartości TEL (< 0.02 mg/kg). Ze względu na zawartość miedzi i niklu osady w obu punktach pomiarowych wg kryteriów geochemicznych klasyfikowane były jako słabo zanieczyszczone, natomiast ze względu na zawartość kadmu i ołowiu jako miernie zanieczyszczone. W przypadku cynku, ze względu na stężenie tego metalu, osad w punkcie 2 klasyfikowany był jako miernie zanieczyszczony, w punkcie 1 jako słabo zanieczyszczony. Wartość PEL została przekroczona w przypadku kadmu w osadzie pobranym w punkcie 2, ołowiu w osadach z obu punktów. Na podstawie przeprowadzonej analizy specjacyjnej stwierdzono, że przy niestabilnym środowisku (zmiana pH, natlenienia, zasolenia wody) istnieje możliwość uwalniania się jonów ołowiu, cynku, kadmu i niklu z osadów dennych do toni wodnej zbiornika Kozłowa Góra.