Wpływ czynników fizyko-chemicznych na specjację fosforu w osadach ściekowych powstających w technologii EvU-Perl



Podobne dokumenty
Elżbieta Bezak-Mazur*, Agnieszka Mazur** SPECJACJA FOSFORU W OSADACH ŚCIEKOWYCH POWSTAJĄCYCH W TECHNOLOGII EvU-PERL

Elżbieta Bezak-Mazur*, Agnieszka Mazur** WPŁYW CZYNNIKÓW STRĄCAJĄCYCH NA SPECJACJĘ FOSFORU W OSADACH ŚCIEKOWYCH

ANALIZA SPECJACYJNA FOSFORU W RÓŻNYCH TYPACH OSADÓW ŚCIEKOWYCH Z WYBRANYCH OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW

BADANIA PODATNOŚCI ŚCIEKÓW Z ZAKŁADU CUKIERNICZEGO NA OCZYSZCZANIE METODĄ OSADU CZYNNEGO

OCZYSZCZANIE ŚCIEKÓW PRZEMYSŁOWYCH O DUŻEJ ZAWARTOŚCI OLEJÓW NA ZŁOŻU BIOLOGICZNYM

BADANIA TECHNOLOGICZNE OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW Z PRZEMYSŁU CUKIERNICZEGO METODĄ OSADU CZYNNEGO

Analiza specjacyjna fosforu w osadach ściekowych po termicznym spaleniu

OCENA MOŻLIWOŚCI OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW Z ZAKŁADU PRZEMYSŁU CUKIERNICZEGO

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA INSTYTUT TECHNOLOGII NIEORGANICZNEJ I NAWOZÓW MINERALNYCH. Ćwiczenie nr 6. Adam Pawełczyk

8. MANGANOMETRIA. 8. Manganometria

BIOCHEMICZNE ZAPOTRZEBOWANIE TLENU

KAMILA HRUT, TOMASZ KAMIZELA * WPŁYW WARUNKÓW FLOKULACJI NA PODATNOŚĆ NA ODWADNIANIE OSADÓW KONDYCJONOWANYCH DUALNĄ METODĄ CHEMICZNĄ

POZYSKIWANIE OSADU NADMIERNEGO W STANDARDOWYM UKŁADZIE STEROWANIA OCZYSZCZALNIĄ ŚCIEKÓW

X Konkurs Chemii Nieorganicznej i Ogólnej rok szkolny 2011/12

Odpowiedź:. Oblicz stężenie procentowe tlenu w wodzie deszczowej, wiedząc, że 1 dm 3 tej wody zawiera 0,055g tlenu. (d wody = 1 g/cm 3 )

Oczyszczanie ścieków

Opis programu studiów

Dnia 6 września udaliśmy się do oczyszczalni ścieków Kapuściska znajdującej się w Łęgnowie w Bydgoszczy

UNIWERSYTET WARMIŃSKO-MAZURSKI W OLSZTYNIE WYDZIAŁ NAUK O ŚRODOWISKU

Charakterystyka ścieków mleczarskich oraz procesy i urządzenia stosowane do ich oczyszczania. dr inż. Katarzyna Umiejewska

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

BIOREAKTOR LABORATORYJNY TYPU SBR DO BADANIA WŁAŚCIWOŚCI OSADU CZYNNEGO I PROCESÓW OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

MULTI BIOSYSTEM MBS. Nowoczesne technologie oczyszczania ścieków przemysłowych Multi BioSystem MBS

Pierwiastki bloku d. Zadanie 1.

5. REEMISJA ZWIĄZKÓW RTĘCI W CZASIE UNIESZKODLIWIANIA OSADÓW ŚCIEKOWYCH

REDUKCJA FOSFORU OGÓLNEGO W ŚCIEKACH Z MAŁYCH PRZYDOMOWYCH OCZYSZCZALNI

Gospodarka osadami ściekowymi Sewage sludge management

WYKORZYSTANIE ZEOLITÓW W TECHNOLOGII OCZYSZCZANIA ŚCIEKÓW

EFEKTYWNOŚĆ PRACY OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW W KOŁACZYCACH

Oczyszczanie Ścieków

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII... DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2011/2012 eliminacje wojewódzkie

Wpływ gospodarki wodno-ściekowej w przemyśle na stan wód powierzchniowych w Polsce Andrzej KRÓLIKOWSKI

Główne zagadnienia: - mol, stechiometria reakcji, pisanie równań reakcji w sposób jonowy - stężenia, przygotowywanie roztworów - ph - reakcje redoks

BIOTECHNOLOGIA OGÓLNA

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW GIMNAZJÓW - rok szkolny 2016/2017 eliminacje rejonowe

Rola oczyszczalni ścieków w w eliminowaniu ciekach

Oczyszczanie ścieków

Jolanta Moszczyńska Ocena skuteczności usuwania bakterii nitkowatych...

Gospodarka osadami ściekowymi. Sewage sludge management

OZNACZANIE ZAWARTOŚCI MANGANU W GLEBIE

WARTOŚĆ PRÓCHNICOTWÓRCZA I ZAWARTOŚĆ MAKROSKŁADNIKÓW W OSADACH ŚCIEKOWYCH WOJEWÓDZTWA WARMIŃSKO-MAZURSKIEGO

Kryteria oceniania z chemii kl VII

RÓWNOWAŻNIKI W REAKCJACH UTLENIAJĄCO- REDUKCYJNYCH

3.10 Czyszczenie i konserwacja kanalizacji Kontrola odprowadzania ścieków rzemieślniczo-przemysłowych (podczyszczanie ścieków)

WPŁYW SZYBKOŚCI STYGNIĘCIA NA WŁASNOŚCI TERMOFIZYCZNE STALIWA W STANIE STAŁYM

WPŁYW OBRÓBKI TERMICZNEJ NA ZMIANY WŁAŚCIWOŚCI MECHANICZNYCH MARCHWI

XI Ogólnopolski Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2018/2019. ETAP I r. Godz Zadanie 1 (10 pkt)

2.4. ZADANIA STECHIOMETRIA. 1. Ile moli stanowi:

Inżynieria Środowiska II stopień (I stopień / II stopień) ogólno akademicki (ogólno akademicki / praktyczny)

Koncepcja przebudowy i rozbudowy

Biologiczne oczyszczanie ścieków komunalnych z zastosowaniem technologii MBS

1. Podstawowe prawa i pojęcia chemiczne

CENTRUM TRANSFERU TECHNOLOGII W OBSZARZE OZE. BioProcessLab. Dr inż. Karina Michalska

I KSZTAŁCENIA PRAKTYCZNEGO. Imię i nazwisko Szkoła Klasa Nauczyciel Uzyskane punkty

BIOTECHNOLOGIA OGÓLNA

OCENA SKUTECZNOŚCI USUWANIA ZANIECZYSZCZEŃ W OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW W TARNOWIE

AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA im. Stanisława Staszica w Krakowie OLIMPIADA O DIAMENTOWY INDEKS AGH 2017/18 CHEMIA - ETAP I

PODSTAWOWE POJĘCIA I PRAWA CHEMICZNE

Spis treści. 1. Charakterystyka ścieków miejskich... 29

Dezintegracja osadów planowane wdrożenia i oczekiwane efekty

II. ODŻELAZIANIE LITERATURA. Zakres wiadomości obowiązujących do zaliczenia przed przystąpieniem do wykonania. ćwiczenia:

Metody oceny zagrożeń stwarzanych przez wtórne odpady z procesu termicznego przekształcania odpadów

Zakres badań wykonywanych w Zakładzie Badań Fizykochemicznych i Ochrony Środowiska zgodnie z wymaganiami Dobrej Praktyki Laboratoryjnej:

WOJEWÓDZKI KONKURS CHEMICZNY

PODCZYSZCZANIE ODCIEKÓW SKŁADOWISKOWYCH ZA POMOCĄ CaO

b) Podaj liczbę moli chloru cząsteczkowego, która całkowicie przereaguje z jednym molem glinu.

Biologiczne oczyszczanie ścieków

ANALIZA SKUTECZNOŚCI DZIAŁANIA OCZYSZCZALNI ŚCIEKÓW KUJAWY

Rozwiązania. dla produktu MN dla M = 3 dla N = 1. Stałą równowagi obliczamy z następującego wzoru:

1. Regulamin bezpieczeństwa i higieny pracy Pierwsza pomoc w nagłych wypadkach Literatura... 12

Budowa i eksploatacja oczyszczalni ściek. cieków w Cukrowni Cerekiew. Cerekiew S.A.

Spółdzielnia Mleczarska MLEKOVITA Wysokie Mazowieckie UL. Ludowa 122

Phosphorus Speciation Forms in Sewage Sludge from Selected Wastewater Treatment Plants

ĆWICZENIE 4. Oczyszczanie ścieków ze związków fosforu

Wymagania programowe na poszczególne oceny chemia kl. II Gimnazjum Rok szkolny 2015/2016 Wewnętrzna budowa materii

Testowanie nowych rozwiązań technicznych przy rekultywacji Jeziora Parnowskiego

ANITA Mox Zrównoważone oczyszczanie ścieków wysoko obciążonych amoniakiem

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

1. Stechiometria 1.1. Obliczenia składu substancji na podstawie wzoru

WPŁYW AKTUALIZACJI NIEKTÓRYCH WSKAŹNIKÓW EKSPLOATACYJNO-EKONOMICZNYCH NA KOSZTY EKSPLOATACJI CIĄGNIKÓW ROLNICZYCH NOWEJ GENERACJI

BŁĘDY OKREŚLANIA MASY KOŃCOWEJ W ZAKŁADACH SUSZARNICZYCH WYKORZYSTUJĄC METODY LABORATORYJNE

VI Podkarpacki Konkurs Chemiczny 2013/2014

OFERTA. mgr Agnieszka Miśko tel. (091) tel. kom

Opracowała: mgr inż. Ewelina Nowak

WOJEWÓDZKI KONKURS PRZEDMIOTOWY Z CHEMII DLA UCZNIÓW DOTYCHCZASOWYCH GIMNAZJÓW 2017/2018. Eliminacje szkolne

ADSORPCJA BŁĘKITU METYLENOWEGO I JODU NA WYBRANYCH WĘGLACH AKTYWNYCH

DEZYNFEKCJA WODY CHLOROWANIE DO PUNKTU

Oczyszczanie wody - A. L. Kowal, M. Świderska-BróŜ

Autor: Grażyna Ziołańska BIG STAR Ltd sp. z o.o. Kalisz

ODNAWIALNE ŹRÓDŁA ENERGII I GOSPODARKA ODPADAMI STUDIA STACJONARNE

wodny roztwór chlorku cyny (SnCl 2 ) stężony kwas solny (HCl), dwie elektrody: pręcik cynowy i gwóźdź stalowy, źródło prądu stałego (zasilacz).

LIKWIDUJE BIOGENY ORGANICZNE, OGRANICZA NADMIAR AZOTU I FOSFORU, USUWA ODORY W SIECI KANALIZACYJNEJ

Wpływ promieniowania na wybrane właściwości folii biodegradowalnych

Zadanie 1. [ 3 pkt.] Uzupełnij zdania, wpisując brakującą informację z odpowiednimi jednostkami.

Włodzimierz MIERNIK Dariusz MŁYŃSKI

Kierunek i poziom studiów: Biotechnologia, poziom pierwszy Sylabus modułu: Metody biotechnologiczne w ochronie środowiska (1BT_27)

PODSTAWOWE TECHNIKI PRACY LABORATORYJNEJ: WAŻENIE, SUSZENIE, STRĄCANIE OSADÓW, SĄCZENIE

RECYKLING ODPADÓW ZIELONYCH. Grzegorz Pilarski BEST-EKO Sp. z o.o.

TECHNOLOGIA EW-COMP BIOCOMP

Transkrypt:

26 Wpływ czynników fizyko-chemicznych na specjację fosforu w osadach ściekowych powstających w technologii EvU-Perl Elżbieta Bezak-Mazur Politechnika Świętokrzyska, Kielce Agnieszka Mazur Wyższa Inżynierska Szkoła Bezpieczeństwa i Organizacji Pracy, Radom 1. Wstęp W osadach ściekowych powstających po oczyszczeniu ścieków komunalnych znajdują się związki fosforu i azotu. Tak więc osady ściekowe można traktować jako wtórne źródło biogenów [14]. Jedną z istotnych informacji pozwalających ocenić rolę osadów jako wtórnego źródła biogenów jest ilość zawartego w nich fosforu biologicznie dostępnego, który może być uwalniany z osadów i wykorzystywany w procesie produkcji pierwotnej. Do określenia zawartości fosforu biologicznie dostępnego wykorzystuje się metody analizy specjacyjnej. W naszych wcześniejszych badaniach wybrano metody analizy specjacyjnej fosforu w osadach [2], a następnie zbadanie jego specjacji w osadach powstających przy oczyszczaniu ścieków z wykorzystaniem różnych rozwiązań technologicznych i różnych warunków prowadzenia procesu oczyszczania. Dotychczas zbadano specjację fosforu w osadzie nadmiernym powstającym podczas oczyszczania ścieków metodą osadu czynnego [3, 4] i poddawanym działaniu różnych warunków fizyko-chemicznych. W niniejszej pracy zaprezentowano wyniki badań specjacji fosforu w osadzie powstającym w technologii EvU-Perl, stanowiącej swoiste połączenie metody osadu czynnego z zawirowalnym złożem biologicznym. Technologia EvU-Perl jest przykładem zastosowania immobilizacji biomasy w oczyszczaniu ścieków. Biomasa jest unieruchamiana na walcowatych kształtkach wykonanych z materiału polimerycznego. Kształtki stanowią wypełnienie komór napowietrzania [17].

2. Część doświadczalna 2.1. Wybór obiektu badań Elżbieta Bezak-Mazur, Agnieszka Mazur Badano specjację związków fosforu w osadzie nadmiernym pochodzącym z oczyszczalni wykorzystującej technologię EvU-Perl, będącą swoistym połączeniem metody osadu czynnego z zawirowalnym złożem biologicznym. 2.2. Wpływ natleniania na specjację fosforu Próbki osadu nadmiernego o objętości 30 cm 3 natleniano prowadząc barbotaż powietrzem o natężeniu przepływu 50 dm 3 /godz. w czasie 5, 10, 20, 30, 40, 50 i 60 minut. 2.3. Badanie wpływu ultradźwięków na specjację fosforu Próbki osadu nadmiernego o objętości 30 cm 3 poddano działaniu ultradźwięków wykorzystując myjkę ultradźwiękową Merck eurolab, przy zastosowaniu 100% mocy. Nadźwiękawianie prowadzono przez 3, 6, 9, 12 i 15 minut. 2.4. Badanie wpływu obecności czynników strącających Próbki osadu nadmiernego o objętości 30 cm 3 zadano 5 cm 3 0,3 M roztworu czynnika strącającego, tj. FeCl 3 lub Al 2 (SO 4 ) 3. Czas działania czynnika strącającego wynosił 0,5, 1, 2, 5, 10, 20, 30, 45, 50, 60, 70 i 80 minut. 2.5. Badanie wpływu temperatury na specjację fosforu Próbki osadu nadmiernego o objętości 30 cm 3 zadano 5 cm 3 0,3M roztworu czynnika strącającego, tj. FeCl 3 lub Al 2 (SO 4 ) 3, a następnie termostatowano przez 1 godzinę w temperaturach: 5, 10, 15, 20, 25, 30 0 C. 2.6. Metodyka specjacji W zmodyfikowanych wymienionymi w punktach 2-5 czynnikami osadzie wykonano specjację związków fosforu metodą Goltermana [6]. Pozwala ona na wydzielenie czterech frakcji. Są to: frakcja I otrzymana w wyniku dwukrotnej, dwugodzinnej ekstrakcji 40 cm 3 0,05M Ca-EDTA, zawierająca fosfor zasocjowany z tlenkami i hydroksytlenkami żelaza, manganu; frakcja II otrzymana w wyniku 18-godzinnej ekstrakcji 40 cm 3 0,10M Na- EDTA, zawierająca fosfor zasocjowany z węglanami; frakcja III otrzymana w wyniku dwugodzinnej ekstrakcji 20 cm 3 0,50M H 2 SO 4, zawierająca fosfor występujący w rozpuszczalnych połączeniach z materią organiczną; 382 Środkowo-Pomorskie Towarzystwo Naukowe Ochrony Środowiska

Wpływ czynników fizyko-chemicznych na specjację fosforu w osadach frakcja IV otrzymana w wyniku dwugodzinnej ekstrakcji 20 cm 3 2,00M NaOH pozostałości po roztwarzaniu nadtlenodisiarczanem w środowisku kwasu siarkowego, zawierająca tzw. fosfor pozostały, czyli związany z glinokrzemianami oraz zawarty w materii organicznej w postaci połączeń nie ulegających działaniu kwasu siarkowego we frakcji III. Po każdym etapie ekstrakcji próbkę sączono, przemywano wodą destylowaną, a w ekstraktach oznaczano fosfor. 2.7. Oznaczanie fosforu W ekstraktach uzyskanych po poszczególnych etapach ekstrakcji oznaczano zawartość fosforu jako fosfor ogólny. Oznaczanie wykonano, zgodnie z PN, metodą spektrofotometrtyczną, po uprzednim utlenieniu próby nadtlenodisiarczanem (VI) potasu [13]. W oznaczeniach wykorzystano spektrofotometr Marcel Media. 2.8. Analiza statystyczna wyników W celu określenia zależności między specjacją fosforu (zmienna zależna) a wpływem wybranych czynników fizyko-chemicznych: obecność tlenu, nadźwiękawianie, zmiana temperatury, obecność czynników strącających przy zróżnicowanym czasie działania (zmienna niezależna) zastosowano analizę regresji wielokrotnej [5]. Do obliczeń wykorzystano moduły programu Statistica Pl. 3. Wyniki i ich dyskusja Uśrednione wyniki (z trzech serii badań) specjacji osadu wyjściowego i osadów modyfikowanych wybranymi czynnikami fizyko-chemicznymi przedstawiono w tabeli 1 i na rys. 1 6. Tabela 1. Wyniki analizy specjacyjnej osadu Table 1. Results of the speciation analysis of the sludge samples Frakcja Oznaczenie frakcji % udział frakcji I Ca-EDTA (1)-P 25,35 Ca-EDTA (2)-P 16,27 41,8 II III IV Na-EDTA-P H 2 SO 4 -P NaOH-P 20,24 22,09 15,86 Tom 11. Rok 2009 383

Elżbieta Bezak-Mazur, Agnieszka Mazur fosfor ogólny [%] 30 25 20 15 10 5 0 5 10 20 30 40 50 60 t [min] NaOH-P H2SO4-P Na-EDTA-P Ca-EDTA(2)-P Ca-EDTA(1)-P Rys. 1. Wpływ czasu natleniania na średnią zawartość fosforu [%] wyrażonego jako fosfor ogólny w osadzie nadmiernym pochodzącym ze złoża biologicznego, z podziałem na frakcje uzyskane metodą Goltermana Fig. 1. The effect of oxygenation on the average total-p content [%] in biofilter surplus sludge, P-fractionation obtained with the Golterman method Spośród kilku znanych w literaturze [6, 15, 9] metod specjacji fosforu wybrano metodę Goltermana. Jak wykazały nasze wcześniejsze badania [2], metoda ta ma kilka istotnych zalet, przemawiających za jej wykorzystaniem do specjacji fosforu w osadach. Należy do nich zaliczyć: 1) używanie odczynników chelatujących, takich jak Ca-EDTA, Na-EDTA, niehydrolizujących. W ten sposób unika się zmiany odczynu próby i ewentualnego rozpuszczania związków fosforu przy zmieniającym się odczynie; 2) formy fosforu otrzymywane w kolejnych ekstraktach są nieaktywne względem siebie, nie adsorbują wzajemnie i nie utrudniają dostępu kolejnego ekstrahenta; 3) czas ekstrakcji jest stosunkowo krotki; 4) frakcja I, czyli frakcja uzyskiwana po dwukrotnej ekstrakcji Ca-EDTA, jest utożsamiana wprost z frakcją mobilną i biologicznie dostępną [7,10]. Ilości fosforu uwalnianego z osadów podczas biologicznego oczyszczania ścieków zależą od warunków chemicznych, biologicznych i fizycznych panujących w oczyszczalni. Jednym z podstawowych warunków decydujących o uwalnianiu i gromadzeniu fosforu w osadach jest obecność tlenu. W warunkach anaerobowych (beztlenowych) ma miejsce uwalnianie fosforu przez tzw. zwrotne rozpuszczanie [8], natomiast w warunkach aerobowych (tlenowych) 384 Środkowo-Pomorskie Towarzystwo Naukowe Ochrony Środowiska

Wpływ czynników fizyko-chemicznych na specjację fosforu w osadach fosfor jest przyswajany przez bakterie obecne w masie osadu lub w błonie biologicznej. Doceniając rolę natleniania w defosfatacji, wybraliśmy jako jeden z czynników natlenianie. Próbki osadu były napowietrzane w czasie od 5 do 60 minut. Następnie dla każdej z nich, włącznie z próbką zerową (nienatlenianą), wykonano analizę specjacyjną fosforu. Wyniki tej analizy, w wersji procentowych udziałów frakcji specjacyjnych, są przytoczone na rys. 1, a w tabeli 1 podano procentowe udziały frakcji w próbce nienatlenionej. Natlenianie sprzyja wzrostowi udziału frakcji I, czyli frakcji fosforu zasocjowanego z tlenkami i hydroksytlenkami żelaza i manganu. Wzrost udziału procentowego tej frakcji wynosi prawie 2% z 41,80% dla osadu nienatlenianego do 43,53% po 30 minutach natleniania i 43,58% po 60 minutach. Udziały pozostałych frakcji zmieniają się w granicach jednego procenta. Wzrost udziału frakcji I można powiązać z możliwością utleniania żelaza obecnego w osadzie do nierozpuszczalnego wodorotlenku Fe(OH) 3, który ze związkami fosforu tworzy asocjaty podlegające sedymentacji. Zdaniem Kentzera [10], utlenianie żelaza i tworzenie asocjatów oraz redukcja żelaza i rozpuszczanie asocjatów są podstawowym mechanizmem decydującym o przemieszczaniu fosforu z wody do osadu i odwrotnie. Podczas natleniania badanego osadu zastają stworzone warunki do utleniania związków żelaza, a następnie do utworzenia sedymentujących asocjatów z zaadsorbowanymi związkami fosforu, co znalazło odzwierciedlenie we wzroście procentowego udziału frakcji Ca-EDTA-P w osadzie. Wybór ultradźwięków jako czynnika wpływającego na specjację fosforu był podyktowany coraz liczniejszymi doniesieniami o ich wykorzystywaniu w technologii oczyszczania ścieków i w kondycjonowaniu osadów ściekowych [12]. Wykorzystywanie ultradźwięków jest związane z oddziaływaniem mechanicznym, chemicznym i cieplnym na błony komórek bakteryjnych [16]. Dla badanych próbek osadu pod wpływem ultradźwięków wzrasta udział frakcji I, a zwłaszcza jej części uzyskiwanej po drugiej ekstrakcji, tj. Ca- EDTA(2) (rys. 2). W miarę wzrostu czasu nadźwiękawienia, udział tej frakcji wzrósł z wyjściowych 16,27% do 20,09% po 15 minutach działania czynnika. Drugą frakcją, dla której zaobserwowano zmiany procentowych udziałów pod wpływem działania ultradźwięków, była frakcja NaOH-P (rys. 2). Już po 6 minutach działania ultradźwięków udział tej frakcji wzrósł do 21,0%. Wpływ ultradźwięków na tę frakcję, zawierającą fosfor w postaci połączeń organicznych, należy powiązać ze zmianami budowy związków organicznych pod wpływem ultradźwięków [16]. Tom 11. Rok 2009 385

Elżbieta Bezak-Mazur, Agnieszka Mazur fosfor ogólny % 30 25 20 15 10 5 0 3 6 9 t [min] 12 15 NaOH-P H2SO4-P Na-EDTA-P Ca-EDTA(2)-P Ca-EDTA(1)-P Rys. 2. Wpływ czasu nadźwiękawiania na średnią zawartość fosforu [%] wyrażonego jako fosfor ogólny w osadzie nadmiernym pochodzącym ze złoża biologicznego, z podziałem na frakcje uzyskane metodą Goltermana Fig. 2. The effect of ultrasonification on the average total-p content [%] in biofilter surplus sludge; P-fractionation obtained with the Golterman method Kolejnym analizowanym czynnikiem była obecność substancji strącających. Są one stosowane przy usuwaniu fosforu metodami chemicznymi, np. w wersji strącania symultanicznego, gdy odczynniki strącające są dawkowane do komory osadu czynnego [10]. Wpływ substancji strącających na specjację fosforu zbadano poddając osady działaniu 0,3M roztworów chlorku żelaza (III) oraz siarczanu glinu, w czasie od 0,5 minuty do 80 minut. Wyniki analizy specjacyjnej, zaprezentowane na rys. 3 i 4, wskazują na dominację frakcji I, czyli Ca-EDTA(1)-P i Ca-EDTA(2)-P. Udziały omawianej frakcji wzrastają w miarę wydłużania czasu kontaktu z czynnikiem strącającym. W przypadku zastosowania jako czynnika strącającego FeCl 3 udział frakcji I wzrasta z wyjściowych 41,80% do 46,62% po 60 minutach kontaktu, zaś w przypadku zastosowania czynnika strącającego, jakim jest Al 2 (SO 4 ) 3, wzrost udziału frakcji I wynosi prawie 2%. Znając wpływ temperatury na szybkość reakcji chemicznych, w tym szybkość reakcji hydrolizy zachodzących po dodaniu czynników strącających [11], przeanalizowano wpływ temperatury na specjację fosforu. W tym celu termostatowano w temp. od 0 do 30 0 C próbki osadów poddane działaniu czynnika strącającego. Wyniki specjacji uzyskane dla próbek termostatowanych w obecności chlorku żelaza (III) wskazują tylko na około 2% wzrost udziału frakcji Ca-EDTA(1)-P i Na-EDTA-P (rys. 5). Wpływ temperatury w obecności drugiego czynnika strącającego, tj. Al 2 (SO 4 ) 3, jest analogiczny (rys. 6). 386 Środkowo-Pomorskie Towarzystwo Naukowe Ochrony Środowiska

fosfor ogólny [%] Wpływ czynników fizyko-chemicznych na specjację fosforu w osadach 35 30 25 20 15 10 5 0 0,5 1 2 5 10 20 30 45 50 60 70 80 t [min] NaOH-P H2SO4-P Na-EDTA-P Ca-EDTA(2)-P Ca-EDTA(1)-P Rys. 3. Wpływ substancji strącającej FeCl 3 o stężeniu 0,30 M przy różnym czasie działania, na średnią zawartość fosforu [%] wyrażonego jako fosfor ogólny, w osadzie nadmiernym pochodzącym ze złoża biologicznego z podziałem na frakcje uzyskane metodą Goltermana Fig. 3. The effect of the time-dependent precipitation of FeCl 3 (0.30 M cncentration) on the average total-p content [%] in biofilter surplus sludge; P-fractionation obtained with the Goltrman method fosfor ogólny % 35 30 25 20 15 10 5 0 0,5 1 2 5 10 20 30 45 50 60 70 80 t [min] NaOH-P H2SO4-P Na-EDTA-P Ca-EDTA(2)-P Ca-EDTA(1)-P Rys. 4. Wpływ substancji strącającej Al 2 (SO 4 ) 3 o stężeniu 0,30 M przy różnym czasie działania, na średnią zawartość fosforu [%] wyrażonego jako fosfor ogólny, w osadzie nadmiernym pochodzącym ze złoża biologicznego, z podziałem na frakcje uzyskane metodą Goltermana Fig. 4. The effect of the time-dependent precipitation of Al 2 (SO 4 ) 3 (0.30 M concentration) on the average total-p content [%] in biofilter surplus sludge; P-fractionation obtained with the Golterman method Tom 11. Rok 2009 387

Elżbieta Bezak-Mazur, Agnieszka Mazur fosfor ogólny % 40 35 30 25 20 15 10 5 0 5 10 15 t [ o C] 20 25 30 NaOH-P H2SO4-P Na-EDTA-P Ca-EDTA(2)-P Ca-EDTA(1)-P Rys. 5. Wpływ temperatury na średnią zawartość fosforu [%] wyrażonego jako fosfor ogólny, w osadzie nadmiernym z podziałem na frakcje uzyskane metodą Goltermana, w obecności czynnika strącającego FeCl 3 o stężeniu 0,30 M Fig. 5. The effect of temperature changes on the average total-p content [%] in biofilter surplus sludge in the presence of a precipitating medium (FeCl 3 with a concentration of 0.30 M); P-fractionation obtained with the Golterman method fosfor ogólny % 30 25 20 15 10 5 0 5 10 15 t [ o C] 20 25 30 NaOH-P H2SO4-P Na-EDTA-P Ca-EDTA(2)-P Ca-EDTA(1)-P Rys. 6. Wpływ temperatury na średnią zawartość fosforu [%] wyrażonego jako fosfor ogólny w osadzie nadmiernym pochodzącym ze złoża biologicznego z podziałem na frakcje uzyskane metodą Goltermana, w obecności czynnika strącającego Al 2 (SO 4 ) 3 o stężeniu 0,30 M Fig. 6. The effect of temperature changes on the average total-p content [%] in biofilter surplus sludge in the presence of precipitating medium (Al 2 (SO) 4 with a concentration of 0.30 M); P-fractionation obtained with the Golterman method 388 Środkowo-Pomorskie Towarzystwo Naukowe Ochrony Środowiska

Wpływ czynników fizyko-chemicznych na specjację fosforu w osadach Dla osadu ze złoża biologicznego EvU-Perl uzyskano znacznie mniejsze różnice udziałów frakcji specjacyjnych fosforu w porównaniu z badanym wcześniej [3, 4] osadem pochodzącym z oczyszczalni wykorzystującej metodę osadu czynnego. Przyczyn mniejszego wpływu czynników fizyko-chemicznych na specjację należy upatrywać w ruchu kształtek złoża, które osłabiają działanie czynników. Tym niemniej, w celu określenia zależności pomiędzy udziałem form specjacyjnych fosforu w osadach a wpływem czynników fizykochemicznych, przeprowadzono analizę regresji wielokrotnej. Uzyskane w jej wyniku wartości współczynników zebrano w tabeli 2. Tabela 2. Wartości współczynników czynnikowych określających wpływ parametrów fizyko-chemicznych na specjację fosforu w osadzie Table 2. Values of the factor coefficients determining the effect of the physical and chemical parameters on the P speciation in sewage sludge Frakcja Ca-EDTA(1+2)-P Na-EDTA-P H 2 SO 4 -P NaOH-P natlenianie nadźwiękawianie FeCl 3 temperatura czas A B C D E 6,329 0,665 1,291 0,321 0,823 6,389 0,642 1,313 0,353 0,885 6,372 0,568 1,305 0,404 0,812 6,345 0,526 1,274 0,411 0,805 Dane zebrane w tabeli pozwalają na zapisanie równań dla poszczególnych frakcji fosforu w postaci: [Ca-EDTA(1+2)-P] = 6, 329A + 0,065B + 1,291C + 0,321D + 0,823E [Na-EDTA-P] = 6,389A + 0,642B + 1,313C + 0,353D + 0,885E [H 2 SO 4 -P] = 6,372A +0,568B + 1,305C + 0,404D + 0,812E [NaOH-P] = 6,345A + 0,526B + 1,274C + 0,411D + 0,805E gdzie: [...] stężenie fosforu w danej frakcji A natlenianie B nadźwiękawianie C stężenie substancji strącającej D temperatura E czas Tom 11. Rok 2009 389

Elżbieta Bezak-Mazur, Agnieszka Mazur Reasumując powyższe dane należy stwierdzić, że na specjację fosforu w osadzie pochodzącym ze złoża biologicznego EvU-Perl największy wpływ ma natlenianie. Wpływ pozostałych badanych parametrów jest mniejszy. Pod wpływem natleniania wzrasta udział frakcji mobilnej i biologicznie dostępnej, co stwarza korzystniejsze warunki dostępności fosforu przy rolniczym wykorzystywaniu osadów ściekowych. Literatura 1. Bever J., Stein A., Teichman H.: Zaawansowane metody oczyszczania ścieków. Oficyna Wydawnicza Projprem-Eko, Bydgoszcz 1997. 2. Bezak-Mazur E., Mazur A.: Specjacja fosforu w osadach ściekowych. II Kongres Inżynierii Środowiska, Monografia Komitetu Inżynierii Środowiska PAN, Materiały Konferencyjne, 33, 281-289, 2005. 3. Bezak-Mazur E., Mazur A.: Wpływ wybranych czynników fizyko-chemicznych na specjację fosforu w osadzie nadmiernym. Ekol. Techn. Suplemet. XIV, 5-7, 2006. 4. Bezak-Mazur E., Mazur A.: Wpływ warunków prowadzenia defosfatacji na specjację fosforu w osadach ściekowych. Zeszyty Naukowe Wydziału Budownictwa i Inzynierii Srodowiska Politechniki Koszalińskiej, 22, 133-142, 2005. 5. Brandt S.: Analiza danych. Metody statystyczne i obliczeniowe. Tłum. L Szymanowski, PWN, Warszawa, 2002. 6. Golterman H.L.: Fractionation of sediment phosphate with chelating compounds: a simplification, and comparison with other methods. Hydrobiologia, 335, 87-95, 1996. 7. Golterman A.: Reflections on fractionation and bioavailability of sediment bound phosphate. Arch. Hydrobiol., 30, 1-4, 1998. 8. Hartmann L.: Biologiczne oczyszczanie ścieków. Wyd. Instalator Polski, Warszawa, 1999. 9. Hieltjes A., Lijklema L.: Fractionation of inorganic phosphats in calcareous sediment. J. Environ. Qual., 9, 405-407, 1980. 10. Kentzer A.: Fosfor i jego biologicznie dostępne frakcje w osadach jezior o różnej trofii. Rozprawa habilitacyjna, UMK, Toruń, 2001. 11. Kowal A., Świderska-Bróż M.: Oczyszczanie wody. PWN, Warszawa Wrocław, 1996. 12. Nowak D., Wójcik-Szczedzińska M., Bień J.: Charakterystyka osadów ściekowych w aspekcie mikrobiologicznym. Mat. Konf. Osady ściekowe w praktyce, Częstochowa Ustroń, 21-26, 1998. 13. Polska Norma PN-EN 1189-2000: Woda i ścieki. Oznaczanie fosforu. Oznaczanie fosforu ogólnego po utlenieniu nadtlenodisirczanem (VI) potasu. 14. Szustakowski M.: Usuwanie i odzyskiwanie fosforu ze ścieków. Chem. Inż. Ekol., t.8, nr 12, 1249-1255, 2001. 15. Williams J.D., Syers J.K., Walker T.W.: Fractionation of soil inorganic phosphate by a modification of Chang and Jackson s procedure. Soil Sci. Soc. Amer. Proc., 31-45, 1967. 390 Środkowo-Pomorskie Towarzystwo Naukowe Ochrony Środowiska

Wpływ czynników fizyko-chemicznych na specjację fosforu w osadach 16. Zieleniewicz-Madej E., Samp P.: Ultradźwiękowa dezintegracja osadu nadmiernego przed stabilizacją tlenową. II Kongres Inżynierii Środowiska PAN, Mat. Konf. tom I, Lublin, 32, 981-989, 2005. 17. Żubrowska-Suduł M.: Przegląd badań nad oczyszczaniem ścieków z zastosowaniem technologii złoża ruchomego. Rozprawa doktorska, Politechnika Warszawska, Warszawa, 2002. The Effect of Selected Physical and Chemical Factors on Speciation of Phosphorus in Sewage Sludge Produced with Application of the Evu-Perl Technology Abstract Amounts of phosphorus liberated from sewage sludge during biological wastewater treatment depend on chemical, biological and physical conditions which are found in a treatment plant. Presence of oxygen is one of the basic conditions which decides of phosphorus liberation and accumulation. Under anaerobic conditions liberation of phosphorus through so-called return dissolving takes place [8], while under aerobic conditions phosphorus is assimilated by bacteria present in the sludge mass or in the biological film. Phosphorus speciation in sewage sludge obtained with the EvU-Perl technology was analyzed using the Golterman method. The investigation was conducted for sludge samples subjected to the action of such factors as oxygenation, ultrasonification, precipitation and temperature changes in reference to unprepared sludge. The results show that the predominant fraction of phosphorus, with the content being more than 40%, is Ca-EDTA-P with phosphorus in the biologically available form. Oxygenation is reported to have the greatest influence on P speciation. For a sludge from biological deposit EvU-Perl substantially lower differences of part of phosphorus speciation fractions in comparison to examined earlier [3, 4] sewage sludge coming from wastewater treatment plant using activated sludge method. Lower influence of physico-chemical factors on speciation is caused by movement of shapes used in the deposit, which weaken impact of factors. Even so, in order to determine dependence between part of phosphorus speciation forms in sewage sludge and impact of phisico-chemical factors, analysis of multiple regression was conducted. Values of coefficients achieved after analysis are given in table 2. To sum up data in table 2 following conclusions may be formulated: oxygenation has the biggest impact on speciation of phosphorus in sewage sludge coming from biological deposit EvU-Perl, influence of other examined parameters is lower, part of mobile and biologically available fractions is increasing during oxygenation; this creates favourable conditions of phosphorus availability when sewage sludge is used in agriculture. Tom 11. Rok 2009 391