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

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.

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).