Chemical fractions of heavy metals in sewage sludge and in residue after incineration of sewage sludge

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%).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