Fermentation of sewage sludge with increased concentration of heavy metal ions

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.

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.