Wpływ zwiększonego stężenia jonów miedzi i ołowiu na proces fermentacji osadów ściekowych

Modyfikacje procesów stabilizacji osadów ściekowych to poszukiwanie metod intensyfikacji rozkładu substancji organicznych. Temu celowi służy fermentacja termofilowo-mezofilowa osadów. Przeprowadzone badania dotyczyły oceny wpływu celowo zwiększonego stężenia jonów miedzi i ołowiu na przebieg fermentacji mezofilowej osadów ściekowych, poprzedzonej biochemiczną hydrolizą osadów przeprowadzoną w warunkach termofilowych. Przebieg fermentacji oceniono na podstawie pomiaru ilości i składu biogazu oraz obniżenia zawartości substancji organicznych w przefermentowanych osadach. Stwierdzono, że wprowadzenie dodatkowych ilości jonów miedzi lub ołowiu (ok. 10 mg/dm³) nie zakłóciło przebiegu fermentacji mezofilowej osadów ściekowych. Uzyskano porównywalną ilość biogazu oraz stopień rozkładu substancji organicznych. Wprowadzone do osadów dodatkowe dawki rozpuszczalnych związków ww. metali zaraz po rozpoczęciu fermentacji wytrąciły się i pozostały związane w osadach do końca procesu stabilizacji. Najwyższy wzrost zawartości miedzi po fermentacji stwierdzono we frakcji organiczno-siarczkowej, natomiast ołowiu we frakcji pozostałościowej osadów, czyli w tych frakcjach, w których metale te głównie występowały w osadach przed procesem stabilizacji. Frakcje te są chemicznie stabilne. W przypadku cynku, kadmu i chromu największa ich zawartość występowała po fermentacji we frakcji organiczno-siarczkowej, natomiast w przypadku niklu również we frakcji wymienno-węglanowej.

For the experiments the following types of sludges have been used: the mixture of primary and excess sludge and fermenting sludge (with a ratio of about 4:1). Samples were collected at a municipal mechanical-biological wastewater treatment plant in Silesia Voivodeship. In the first stage of fermentation, the hydrolysis of the mixture of primary and excess sludge was carried out at the temperatureof 55°C for 4 days. In the second stage, after the additional insertion of the fermenting sludge (volumetric ratio 1:2) and heavy metal ions (Cu2+, Pb2+) mesophilic fermentation was carried out at 37°C for 14 days. During mesophilic fermentation of prehydrolyzed sludge the decrease of heavy metal concentrations in the liquid phase of the sludge was observed until the 7th day of the fermentation. It is in agreement with the observation that heavy metal ions may precipitate in the form of sulfides. It has been calculated that a specific biogas production from 1 g of dry organic matter removed from sludges was ab. 1 dm³. The amount of methane in the biogas, except the first day, was at the level of 61惁%. The present work has confirmed that shifting of heavy metals between the particular sludge fractions is possible during sludge modification (mesophilic fermentation preceded by thermophilic hydrolysis). Mesophilic fermentation has not caused the accumulation of heavy metals (except nickel) in the mobile fractions of sludge. After the fermentation the highest increase of zinc, copper, and nickel content was observed in the organic-sulfide fraction, while of lead in the residual fraction; this corresponds to the fractions of main occurrence of the metals in the sludge before stabilization process. Though, after the fermentation the percentage share of the organic-sulfide fraction in bounding copper, chromium, zinc and cadmium was 93; 94; 54, and 62%, respectively, whereas the content of lead in the residual fraction was 65%.