Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Specjacja metali ciężkich w osadach ściekowych stabilizowanych procesem fermentacji termofilowo-mezofilowej

100%

Dąbrowska L.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2009

|

tom T. 12, nr 4

271-280

PL

Modyfikacje procesów stabilizacji osadów ściekowych są zwykle wynikiem poszukiwania metod intensyfikacji rozkładu substancji organicznych oraz higienizacji osadów bez użycia środków chemicznych. Cele te można osiągnąć np. przez zastosowanie fermentacji termofilowo-mezofilowej. Dotychczas brakuje wiedzy o zmianach form występowania metali ciężkich w osadach ściekowych podczas prowadzenia ww. fermentacji. Dlatego za zasadne uznano podjęcie takich badań, gdyż zawartość tych zanieczyszczeń w ustabilizowanych osadach ściekowych jest limitowana w aktach prawnych. Pierwszy etap procesu stabilizacji beztlenowej (hydroliza termofilowa) przyczynił się do uwalniania jonów metali do cieczy osadowej; najwyższy wzrost stężenia uzyskano dla cynku, miedzi, chromu i ołowiu. Podczas prowadzenia w dalszym etapie procesu fermentacji mezofilowej stwierdzono obniżenie stężenia jonów metali w cieczy. Wykazano, że po procesie nastąpił wzrost zawartości cynku, miedzi i niklu głównie we frakcji organiczno-siarczkowej, ołowiu we frakcji pozostałościowej, natomiast kadmu i chromu w obu ww. frakcjach stabilizowanego osadu.

EN

The raw sludge from a primary settler and the digested sludge from a fermentation chamber of a municipal wastewater treatment plant were used in presented experiments. Both sludges come from a wastewater treatment plant which uses the activated sludge method for the biological removal of nitrogen compounds and the chemical precipitation method (PIX coagulating reagent) in order to remove phosphorus. The research presented in this paper was aimed at determining the influence of thermophilic hydrolysis of sewage sludge on liquefaction of organic substrates and intensification of the mesophilic fermentation process. The attempt was also made to evaluate the degree, in which thermophilic hydrolysis may cause a release of heavy metals (Zn, Cu, Ni, Cd, Pb, Cr) from raw sludge to the liquid phase, and may affect changes of their forms of occurrence (speciation) in sludge after mesophilic fermentation. For quantitative determination of heavy metals speciation in sludge the sequential extraction was done according to the BCR procedure. During thermophilic hydrolysis of raw sludge the transition of heavy metals ions from sludge to the liquid phase was observed, and the highest increase of concentration for Zn, Cu, Cr and Pb ions. However, after fermentation the decrease of heavy metals concentration in the liquid phase and their accumulation in a dry mass of sludge were stated. Pb was mainly bounded with non-dissolved compounds (90% of the total amounts), i.e. with the fraction that is not available, thus not hazardous for groundwater and aquatic and terrestrial ecosystems. Zn, Cu, Ni, Cd and Cr were found to be connected to the organic fraction of sewage sludge (71; 82; 49; 57 and 77% of the total amounts, respectively).

2

Skuteczność usuwania materii organicznej z wody powierzchniowej z zastosowaniem chlorku poliglinu

100%

Dąbrowska L.

|

tom 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.

3

Fractions of heavy metals in residue after incineration of sewage sludge

100%

Dąbrowska L.

Environment Protection Engineering

|

2013

|

tom 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.

4

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

100%

Dąbrowska L.

Ecological Chemistry and Engineering. A

|

2016

|

tom 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.

5

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

100%

Dąbrowska L.

|

tom 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.

6

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

100%

Dąbrowska L.

|

tom 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.

7

Oczyszczanie wody powierzchniowej w procesie koagulacji z zastosowaniem chlorków poliglinu

100%

Dąbrowska L.

|

tom 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.

8

Fermentation of sewage sludge with increased concentration of heavy metal ions

100%

Dąbrowska L.

|

2011

|

tom 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.

9

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

100%

Dąbrowska L.

Civil and Environmental Engineering Reports

|

2016

|

tom 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.

10

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

100%

Dąbrowska L.

Proceedings of ECOpole

|

2015

|

tom 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.

11

Wpływ sposobu prowadzenia fermentacji osadów ściekowych na produkcję biogazu

100%

Dąbrowska L.

Rocznik Ochrona Środowiska

|

2015

|

tom 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.

12

Wpływ pH wody na efektywność procesu koagulacji wspomaganej węglem aktywnym

100%

Dąbrowska L.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2016

|

tom 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.

13

Frakcjonowanie metali ciężkich w osadach ściekowych ustabilizowanych beztlenowo

100%

Dąbrowska L.

Zeszyty Naukowe. Inżynieria Środowiska / Uniwersytet Zielonogórski

|

2015

|

tom 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

Przydatność laboratoryjnych metod do oceny szkodliwości składowanych popiołów lotnych na środowisko wodne

63%

Dąbrowska L. , Płoszaj J.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

1998

|

tom T. 1, nr 2

225-235

PL

Przedstawiono laboratoryjne metody, test wymywalności i badania lizymetryczne, stosowane do oceny zagrożenia środowiska wodnego składowanymi odpadami. Dla popiołów z elektrowni: Łagisza, Zabrze, Rybnik i Opole sprawdzono przydatność tych metod w przypadku składowania technologią gęstej mieszaniny. Stwierdzono, że test wymywalności nie uwzględnia własności zestalonej mieszaniny, daje inne wyniki niż badania lizymetryczne i nie powinien być stosowany. W wyciągu wodnym z makroskładników dominujące są jony Ca2+, SO2-4, natomiast w wodach z dynamicznego ługowania zestalonych popiołów - jony K+, Na+, CO2-3 OH-.

EN

The paper deals with batch and dynamic laboratory methods used for the hazardous impact assessment from deposited fly ashes on the aquatic environment. The suitability of these methods was determined for fly ashes from four electric power plants in case of using deposition technology of dense ash-water mixtures. It was concluded that batch test should not be used for impact assessment purposes, as properties of solidified mixtures are not considered and different results are obtained. In water extracts from batch tests, Ca2+ and SO2-4 ions are predominant, in contrary to K+, Na+, CO2-3, OH- ions which dominate in waters leaching from solidified ash-water mixtures.

15

Usuwanie prekursorów THM z wody powierzchniowej w procesie koagulacji

63%

Dąbrowska L. , Ogrodnik A.

Proceedings of ECOpole

|

2016

|

tom 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.

16

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

63%

Dąbrowska L. , Sperczyńska E.

|

tom 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%.

17

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

63%

Dąbrowska L. , Nowak R.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2014

|

tom 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.

18

PCB i metale ciężkie w osadach dennych zbiornika zaporowego w Poraju

63%

Rosińska A. , Dąbrowska L.

|

tom T. 11, nr 4

455-469

PL

Monitoring przeprowadzony w latach 2004-2005 wykazał, że województwo śląskie odprowadzało do wód powierzchniowych najwięcej w kraju ścieków przemysłowych i komunalnych wymagających oczyszczania. Biorąc pod uwagę obecność mikrozanieczyszczeń, wykonane badania obejmowały oznaczenia: metali ciężkich, WWA, pestycydów i PCB w wodach powierzchniowych oraz w osadach dennych rzek i jezior. W ramach monitoringu badano również zbiorniki zaporowe. Na podstawie wykonanych analiz stwierdzono, że najbardziej zanieczyszczony był zbiornik Poraj. Oznaczano m.in. BZT5, fosfor ogólny, chlorofil "a", natomiast nie oznaczano mikrozanieczyszczeń. Zbiornik Poraj pełni głównie funkcję wypoczynkowo-rekreacyjną i jest łowiskiem ryb, m.in. szczupaka, okonia, leszcza. Dlatego tak ważny jest monitoring zawartości mikrozanieczyszczeń stanowiących istotne zagrożenie dla zdrowia ludzi, a także żyjących w zbiorniku organizmów. Biorąc pod uwagę wysokie zanieczyszczenie zbiornika zaporowego w Poraju oraz fakt, że do tej pory analizy mikrozanieczyszczeń nie są ujęte w programach monitoringowych dla zbiorników zaporowych, w niniejszej pracy przedstawiono badania rozpoznawcze zawartości PCB i form metali ciężkich w osadach dennych wymienionego zbiornika. Zarówno stężenia PCB, jak i metali ciężkich w osadzie dennym zbiornika były znacznie zróżnicowane w zależności od miejsca pobrania próbki. Najbardziej zanieczyszczony ze względu na całkowitą zawartość metali okazał się być osad denny z punktu pomiarowego na dopływie Warty, natomiast ze względu na zawartość PCB osad pobrany w punkcie pomiarowym na odpływie Warty. W badanych osadach dennych suma 7 oznaczonych kongenerów PCB była w zakresie od 87,8 do 818,5 µg/kg s.m. Zostały przekroczone wartości PEL i TEL, dlatego można uważać, że osad jest zanieczyszczony polichlorowanymi bifenylami, stanowiąc zagrożenie dla organizmów wodnych. Stężenia metali ciężkich (Zn, Cu, Ni, Cd, Pb, Cr) w osadzie dennym wskazują, iż potencjalne zagrożenie dla ekosystemu wodnego stanowią nikiel oraz kadm, bowiem zawartości tych metali, wynoszące odpowiednio 15 ÷ 59 oraz 1,5 ÷ 2,3 mg/kg, przekroczyły krajową średnią arytmetyczną zawartość w osadach jeziornych i klasyfikowały osad jako słabo lub miernie zanieczyszczony (w przypadku niklu na dopływie Warty jako zanieczyszczony). Największą procentową zawartość we frakcjach mobilnych osadu stwierdzono w przypadku kadmu i ołowiu - metali o największej toksyczności.

EN

Monitoring implemented in 2004-2005 revealed that the Silesia Voivodeship discharged to surface waters the highest amounts of industrial and municipal waste. Concerning presence of micropollutants, the investigations performed within this study encompassed determination of heavy metals, PAHs and PCBs in surface waters and bottom sediments in rivers and lakes. Monitoring also encompassed dam reservoirs. On the basis of the performed analyses (BOD5, total phosphorus, chlorophyll "a"), it was found that the Poraj reservoir is the most polluted (micropollutants were not analysed). The water reservoir in Poraj is used for recreation, and it has a fishery function, thus monitoring of water and sediments quality with respect to micro-pollutants is important for assessing health and environmental risks. Considering severe pollution of the Poraj reservoir and the fact that micropollutants have not been included in monitoring programs for dam reservoirs so far, the investigations of PCBs concentrations and the forms of heavy metals in bottom sediments were presented in this paper. Concentrations of both: PCBs and heavy metals in the reservoir's sediments varied significantly depending on the location of sampling. The most contaminated with respect to total concentrations of heavy metals were sediments from the sampling point located in the affluent, while the highest concentrations of PCBs were found in the effluent of the Warta river. In tested sediments the sum of 7 PCB congeners varied from 87.8 to 818.5 µg/kg s.m. In the dam reservoir the PEL and TEL values were exceeded; thus it can be assumed that sediments are polluted with PCBs that may be hazardous for aquatic organisms. Concentrations of Ni (15 ÷ 59 mg/kg) and Cd (1.5 ÷ 2.3 mg/kg) in sediments exceeded the national standard mean values for low contaminated and contaminated (in the case of Ni in the affluent) lake sediments. Therefore, particularly Ni and Cd may be regarded as potentially hazardous for aquatic ecosystems. The highest percentages of mobile fractions were found in the case of Cd and Pb, ie the most toxic metals.

19

Porównanie metod oceny zagrożenia środowiska gruntowo-wodnego metalami ciężkimi wymywanymi z osadów ściekowych

63%

Dąbrowska L. , Karwowska B.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2007

|

tom T. 10, nr 4

281-291

PL

Celem prezentowanych badań było porównanie wyników uzyskanych w laboratoryjnych testach ługowania osadu ściekowego, stosowanych do oceny zagrożenia, jakie stwarza dla środowiska gruntowo-wodnego określony odpad, przeznaczony do składowania. Zastosowano dwie metody: statyczną (wyciąg wodny) i dynamiczną (badania kolumnowe). Efekty wymywania odniesiono do zawartości metali w określonych formach specjacyjnych w osadzie, do oznaczania których zastosowano sekwencyjną ekstrakcję metali zgodnie z procedurą Tessiera. Cynk w badanym osadzie pochodzącym z miejskiej oczyszczalni ścieków w Częstochowie występował głównie w połączeniach z uwodnionymi tlenkami żelaza i manganu (37% całkowitej zawartości), nikiel we frakcji metali wymiennych (31%) i węglanowej (24%). Ołów i kadm związany był w formach trudno rozpuszczalnych (odpowiednio 89 i 34%), z kolei miedź występowała we frakcji organicznej (82%). Stwierdzono, że test z zastosowaniem wyciągu wodnego daje informacje o całkowitej możliwej do wyługowania ilości metali, a nie o ich potencjalnej mobilności i szybkości uwalniania się z osadu. Bardziej przydatne do oceny zagrożenia środowiska gruntowo-wodnego są analiza specjacyjna metali i metoda dynamiczna ługowania osadu z wykorzystaniem kolumn lizymetrycznych. W wyciągu wodnym oznaczono najwyższe stężenie niklu i cynku, a najniższe kadmu. Ilość wyekstrahowanych metali zmieniała się w następującej kolejności: Ni > Zn > Cu > Pb > Cd. Z kolei zawartość procentowa w stosunku do całkowitej zawartości kształtowała się inaczej: Ni > Cd > Pb > Zn > Cu. Całkowita ilość wyekstrahowanego niklu wynosiła 38,8% i wartość ta potwierdza wysoki udział tego metalu we frakcjach o dużej mobilności. Wyniki uzyskane metodą dynamiczną potwierdziły rezultaty uzyskane metodą wyciągu wodnego. Nikiel i cynk charakteryzowały się najwyższą wymywalnością, jednak całkowita zawartość Ni i Zn była 9 i 10 razy niższa niż w wyciągu wodnym. Oznacza to, iż proces uwalniania tych metali z osadów ściekowych do środowiska gruntowo--wodnego może być długotrwały.

EN

The presence of heavy metals is one of the important factors affected the final disposal of sewage sludge. Rainfall water can leach metals from sludge disposed on the ground of soil. Therefore heavy metals present in sewage sludge constitute real environmental hazard from the point of view of soil and groundwater pollution. The objective of this study was to verify environmental risk for soil and groundwater from chosen heavy metals (Zn, Cu, Ni, Cd, Pb) leached from disposed sewage sludge and degree of heavy metals leaching from sewage sludge. Sewage sludge used in this study was digested and dewatered sludge collected from municipal wastewater treatment plant in Częstochowa in March 2007. Quantitative analysis of heavy metal fractions in sludge was realized using the selective sequential extraction according to the modified Tessier procedure. Zinc was generally associated with iron and manganese oxides bounded fraction (37% of total content) and nickel was principally distributed between exchangeable metals (31%) and carbonate bounded metals fractions (24%). Lead and cadmium were contained to practically insoluble compounds (89% and 34%) and copper was mainly bounded with organic matter (82%). The concentration and potential leachability of Zn, Ni, Cu, Cd and Pb in the sewage sludge were studied also by simple water extraction described in Polish standard and dynamic column leaching analysis. It was confirmed that the batch test did not reflect real environ-mental risk from leachable from sludge metals. Sequential and dynamic leaching analysis with lizymetric columns are more useful procedures for determination and verification of metal contents released from sewage sludge to the soil and groundwater. In simple water extraction procedure the highest content of nickel and zinc was extracted and the lowest of cadmium. Quantity of selected metals changed according the scheme: Ni > > Zn > Cu > Pb > Cd. However, percentage ratio (to the initial content in sludge) was in the scheme: Ni > Cd > Pb > Zn > Cu. Total content of extracted nickel was 38.9%, but extracted zinc only 2,9%, because of its very high initial concentration in sludge. That percentage confirmed high contribution of nickel in mobile fractions. Dynamic method confirmed results obtained in simple extraction procedure. The highest leaching from sewage sludge was for nickel and zinc. However total content of Ni and Zn in eluates was 9 and 10 times lower than in water extracts. That fact suggests long-time process of releasing for that metals from sewage sludge to soil and groundwater. It should be mentioned that concentration of that metals in eluates were not very high. The amount of leached metals correlates significantly with two first fractions extracted during speciation method. Total contents of Cu, Pb and Cd obtained in water extracts and eluates were quantitatively similar that metals content in mobile fraction of sewage sludge. Low concentrations of analysed licavy metals in eluates suggest that studied sewage sludge disposal should be relatively safe for soil and groundwater.

20

Specjacja metali ciężkich w kondycjonowanych osadach ściekowych stabilizowanych w procesie fermentacji metanowej

63%

Dąbrowska L. , Papis D.

Inżynieria i Ochrona Środowiska

|

2006

|

tom T. 9, nr 4

365-377

PL

Prezentowane w artykule badania prowadzono w kierunku określenia przydatności kondycjonowania osadów ściekowych metodą termiczną do upłynnienia substratu organicznego i intensyfikacji procesu fermentacji. Podjęto próbę wykazania, na ile kondycjonowanie przyczynia się do przechodzenia jonów metali ciężkich z osadów do cieczy osadowych i wpływa na zmianę form ich występowania w osadach po fermentacji. Stwierdzono korzystny wpływ 6-godzinnego termicznego kondycjonowania osadów na fermentację metanową, o czym świadczy uzyskanie w procesie fermentacji osadu kondycjonowanego większej o ok. 12% sumarycznej ilości biogazu w porównaniu do osadu niekondycjonowanego. Kondycjonowanie termiczne osadu spowodowało przechodzenie jonów cynku, miedzi i niklu do cieczy osadowej, przy czym najwyższy wzrost stężenia uzyskano dla niklu. Kondycjonowanie osadów nie przyczyniło się do istotnych zmian form występowania metali ciężkich w osadach po procesie fermentacji. W przypadku miedzi 85% całkowitej zawartości było związane z frakcją organiczną. Cynk występował głównie w połączeniu z uwodnionymi tlenkami żelaza i manganu (33 ÷ 41%) oraz materią organiczną (29 ÷ 32), odpowiednio w kondycjonowanych i niekondycjonowanych osadach. Nikiel występował w osadzie kontrolnym w podobnych ilościach we wszystkich frakcjach (po ok. 18 ÷ 22% w każdej frakcji), natomiast w osadzie kondycjonowanym głównie w połączeniach z tlenkami żelaza i manganu (24%) oraz materią organiczną (26%). We frakcji związków trudno rozpuszczalnych wyższą zawartość cynku i niklu stwierdzono po fermentacji w osadzie niepoddawanym kondycjonowaniu, co może świadczyć o tym, że intensyfikacja fermentacji poprzez kondycjonowanie termiczne osadów powoduje uwalnianie metali ze stabilnych połączeń.

EN

The research presented in this paper was aimed at determining the influence of thermal pre-treatment of sewage sludge on liquefaction of organic substrates and intensification of the fermentation process. The attempt was also made to evaluate the degree, in which thermal pre-treatment may cause a release of heavy metals (Zn, Cu and Ni) from sludge to the liquid phase, and may affect changes of their forms of occurrence (speciation) in sludge after fermentation. The samples of sludge (primary, excess and fermenting) were obtained from the municipal wastewater treatment plant in Czestochowa. Mesophilic fermentation was carried out in bioreactors (V = 0.55 dm³) with the mixture of primary and excess sludge pre-treated thermally (T = 70°C, t = 6 h) and inoculated with the fermenting sludge. As a control, a bioreactor with non-treated sludge mixture was used. For quantitative determination of heavy metals speciation in sludge the sequential extraction was done according to the modified Tessier's procedure. The profitable effect of 6-hour thermal pre-treatment on methanogenic fermentation was observed due to improved hydrolysis of organic substrates, as indicated by double increase of organic carbon content in the liquid phase, as well as by generation of 12% more biogas (in volume), as compared to the control. Thermal pre-treatment of sludge resulted in a release of all Zn, Cu and Ni ions to the liquid phase, and the highest increase of concentration was observed for Ni ions. However, after fermentation the decrease of heavy metals concentration in the liquid phase and their accumulation in sludge were found in both: test and control reactors. Thermal pre-treatment did not cause any significant changes of heavy metals speciation in sludge after fermentation. In the case of Cu ions, ca. 85% of their total amounts present, were connected with organic matter. Zn ions were mainly bound with hydrated Fe and Mn oxides (33 ÷ 41%) and organic matter (29 ÷ 32%) for pre-treated and non-treated sludge mixtures, respectively. Ni ions were present in the non-treated sludge mixtures in similar amounts in all forms of occurrence (each fraction of ca. 18 ÷ 22%), whereas in the pre-treated sludge they were mainly bound with Fe and Mn oxides (24%) and organic matter (26%). Higher contents of Zn and Ni found in the fraction of non-dissolved compounds after fermentation of non-treated sludge may indicate that intensification of the fermentation process by thermal pre-treatment causes the release of heavy metals from the stable complexes.