Analiza zmian stężenia WWA podczas fermentacji osadów ze ścieków przemysłowych

• Autorzy: Macherzyński, B. , Włodarczyk-Makuła, M. , Janosz-Rajczyk, M.

Warianty tytułu

EN

Analysis of changes in the concentration of PAHs during the fermentation of sludge from industrial wastewater

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Ścieki przemysłowe generowane podczas produkcji koksu są w wysokim stopniu obciążone trudno biodegradowalnymi toksycznymi zanieczyszczeniami, wśród których wymieniane są wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA). Ponieważ związki te głównie występują w postaci zaadsorbowanej na cząstkach stałych to obok innych zanieczyszczeń organicznych, występują także w osadach wydzielonych z tych ścieków. Mimo tego, że WWA należą do ksenobiotyków trudno rozkładalnych, badania wskazują, że w procesie fermentacji możliwe są przemiany tych związków prowadzące do ich degradacji. Celem badań było określenie zmian stężenia wybranych WWA w osadach ściekowych i cieczach nadosadowych podczas fermentacji mieszaniny osadów komunalnych z osadami przemysłowymi. Badania prowadzono z wykorzystaniem osadów ściekowych z miejskiej oczyszczalni oraz osadów wydzielonych ze ścieków koksowniczych. Równolegle zarówno w osadach jak i w cieczach nadosadowych oznaczano stężenia 5- i 6-pierścieniowych WWA (BbF, BkF, BaP, DahA, BghiP, IP). Do analizy ilościowej wykorzystywano zestaw GC-MS. Przygotowanie próbek polegało na ekstrakcji substancji organicznych z matrycy z wykorzystaniem dichlorometanu i cykloheksanu, oddzieleniu frakcji rozpuszczalnikowej i jej oczyszczaniu na żelu krzemionkowym. Sumaryczna zawartość początkowa analizowanych 6. WWA wynosiła 131 μg/kg_s.m. .i 312 μg/kg_s.m. odpowiednio w osadach kontrolnych oraz z dodatkiem osadów koksowniczych. Stężenie oznaczanych węglowodorów w cieczach nadosadowych wydzielonych z osadów przed procesem było w zakresie 1,4-2,3 μg/dm₃. Po 20 dobach fermentacji w obu przypadkach odnotowano ubytek stężeń WWA w odniesieniu do suchej masy osadu, który wynosił odpowiednio 95 i 80%.

EN

The industrial wastewater generated during the production of coke is highly charged with hardly biodegradable toxic pollutants, among which the polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are mentioned. Since these compounds are mainly present as adsorbed on the solid particles, among other organic pollutants, they are also present in the sediments separated from the wastewater. Although PAHs are hardly degradable xenobiotics, studies show that transformations of these compounds are possible in the fermentation process leading to their degradation. The goal of the study was to determine the concentration of selected PAHs in sewage sludge and supernatants during the fermentation of a mixture of municipal sludge and the industrial sludge. The study was conducted with the use of sewage sludge from an urban wastewater plant and the sediments separated from the coke wastewater. Both in the sediments as well as in supernatants the concentrations of 5- and 6-ring PAHs were determined. The set GC-MS was used for the quantitative analysis. Sample preparation consisted in extracting the organic substances from the matrix with the use of dichloromethane and cyclohexane, separation of the solvent fraction and the purification thereof with the silica gel. The total initial content of the analysed 6. PAHs was 131 mg/kg_d.w. and 312 mg/kg_d.w., respectively, in the control sludge and with the addition of the coke sludge. The concentration of marked hydrocarbons in the supernatants separated from the sewage sludge before the process was in the range of 1.4-2.3 mg/L. After 20-days of fermentation in both cases the loss of concentration of PAH of sludge dry mass was observed, which was 95 and 80%, respectively.

Słowa kluczowe

PL

fermentacja; WWA; GC-MS; osady komunalne; osady koksownicze; ciecze

EN

PAHs; GC-MS; Desorption; fermentation; Sewage sludge; Coke sludge; Supernatants

• Czasopismo: Gaz, Woda i Technika Sanitarna
• Rocznik: 2014
• Tom: Nr 8
• Strony: 325--329
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Macherzyński, B.

• Katedra Chemii, Technologii Wody i Ścieków Politechnika Częstochowska,

autor

Włodarczyk-Makuła, M.

• Katedra Chemii, Technologii Wody i Ścieków Politechnika Częstochowska

autor

Janosz-Rajczyk, M.

• Katedra Chemii, Technologii Wody i Ścieków Politechnika Częstochowska

Bibliografia

• [1] Bień J., 2007. Osady ściekowe. Teoria i praktyka, Częstochowa, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej.
• [2] Jędrczak A, 2008, Biologiczne przetwarzanie odpadów, Warszawa, Wydawnictwo Naukowe PWN.
• [3] Podedworna J., Umiejewska K., Technologia osadów ściekowych,(2008), Warszawa, Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej.
• [4] Zieliński M., Grala A., Dębski M., Dudek M., Metody respirometrycznej oceny podatności substratów roślinnych na rozkład w warunkach mezofilowej fermentacji metanowej, Inżynieria Ekologiczna, 33 (2013) 191-199.
• [5] Krzemień J., Produkcja i wykorzystanie biogazu w oczyszczalniach ścieków w województwie Śląskim, Ochrona Środowiska i Zasobów Naturalnych, 54 (2012)210-219.
• [6] Suschka J., Grubel K., Machnicka A., Możliwość intensyfikacji procesu fermentacji beztlenowej osadów ściekowych poprzez dezintegrację osadu czynnego w procesie kawitacji mechanicznej, Gaz, Woda i Technika Sanitarna, (2007) 26-29.
• [7] Zhang W., Wei C., Chai X., He J., Cai Y., Ren M., Yan B., Peng P., Fu J., The behaviors and fate of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in a coking waste-water treatment plant, Chemosphere, 88 (2012) 174-182.
• [8] Macherzyński B., Włodarczyk-Makuła M., Janosz-Rajczyk M., Doświadczenia analityczne w oznaczaniu WWA w zanieczyszczonych matrycach, Komitet Inżynierii Środowiska PAN, Lublin, Monografia nr 100 (2012) 257-265.
• [9] Alwaeli M., Recykling odpadów przemysłu koksowniczego, Archiwum Gospodarki Odpadami, 11 (2009) 63-72.
• [10] Bartkiewicz B., 2008. Oczyszczanie ścieków przemysłowych, Warszawa, Wydawnictwo Naukowe PWN.
• [11] Macherzyński B., Włodarczyk-Makuła M., Turek A., Nowacka A., Ocena możliwości kofermentacji osadów koksowniczych i komunalnych, Zeszyty Naukowe. Inżynierii Środowiska, Uniwersytet Zielonogórski, 30 (2013) 79-91.
• [12] Dojlido J., Dożańska W., Hermanowicz W., Zerbe A., 1999. Fizyczno-chemiczne badanie wody i ścieków, Warszawa, Arkady.
• [13] Macherzyńśki B., Włodarczyk-Makuła M., Nowacka A., Simplification of the procedure of preparing samples for PAHs and PCBs determination, Archives of Environmental Protection, 4 (2012) 23-33.
• [14] Praca zbiorowa pod redakcją. Janosz-Rajczyk M., 2008. Badania wybranych procesów oczyszczania ścieków, Częstochowa, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej.
• [15] Sadecka Z., 2002. Toksyczność i biodegradacja insektycydów w procesie fermentacji metanowej osadów ściekowych, Zielona Góra, Redakcja Wydawnictw Naukowo-Technicznych Uniwersytetu Zielonogórskiego.
• [16] Włodarczyk-Makuła M., Zmiany ilościowe WWA podczas oczyszczania ścieków i przeróbki osadów, Wydawnictwo Politechniki Częstochowskiej, Monografie 126, 2007.
• [17] Włodarczyk-Makuła M., Zawartość WWA w osadach i wodach nadosadowych podczas mezofilowej fermentacji, Mikrozanieczyszczenia w środowisku człowieka, (2004) 366-372.
• [18] Christensen N., Batstone D.J., He Z., Angelidaki I., Schmidt J.E., Removal of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) from sewage sludge by anaerobic degradation, Water Science and Technology, 9 (2004) 237-244.
• [19] Barret M., Carrere H., Patureau D., PAH fate during the anaerobic digestion of contaminated sludge: Do bioavailability and/or cometabolism limit their biodegradation?, Water Research, 44 (2010) 3797-3806.
• [20] Foght J., Anaerobic Biodegradation of Aromatic Hydrocarbons: Pathways and Prospects, Journal of Molecular Microbiology and Biotechnology, 15 (2008) 93-120.