Od czasu scharakteryzowania parametrów składu substancji humusowych (HS)
ważne jest zrozumienie ich zachowania się w systemach oczyszczalni ścieków (WWTPS), zweryfikowano cztery metody oznaczania stężenia tych związków w roztworach wodnych, w tym spektrofotometrię UV-Vis i fluorescencyjną oraz pomiar chemicznego zapotrzebowania tlenu (ChZT) i całkowity węgiel organiczny (TOC). Spośród nich wybrano spektrofotometrię UV-Vis jako skuteczne narzędzie do oceny struktury, właściwości i potencjału użytkowego HS.
Przebadano 25 materiałów, w tym materiały organiczne (również odpadowe), nieorganiczne (zarówno mineralne, jak i odpadowe) oraz materiały popularne w ogrodnictwie, pod kątem ich przydatności jako wydajnych adsorbentów modelowych substancji humusowych (MHS) i kwasów fulwowych (MFA). obecny w roztworze wodnym. Pozwoliło to na wyselekcjonowanie trzech najskuteczniejszych adsorbentów MHS, w tym opoka (OP), autoklawizowanego betonu komórkowego (ABK) oraz popiołu ze spalania ekogroszku (AECC) o skuteczności adsorpcji 78, 67 i 64% oraz jeden z najskuteczniejszych adsorbentów MFA, czyli biowęgiel z nasion słonecznika (BSS) o efektywności adsorpcji 25%. Dla wszystkich badanych potencjalnych adsorbentów opisano mechanizm adsorpcji HS. Zaproponowane mechanizmy adsorpcji ujawniły różnice w charakterze tego procesu w zależności od materiału użytego jako adsorbent HS.
Na podstawie badań kinetycznych jako najbardziej obiecujące adsorbenty HS wybrano OP i ACC. Następnie zweryfikowano zdolność adsorpcji tych materiałów w stosunku do HS na rzeczywistej wodzie odciekowej (RWR) i wodzie odciekowej z etapu odzyskiwania fosforu (RWP). Scharakteryzowano oba typy ścieków (RW) pod względem ich składu, co wskazuje na dominację kwasów fulwowych (FA) w tych ściekach, które stanowiły odpowiednio 89 i 32% ich masy organicznej (OM).
Chociaż wstępne badania kinetyczne z MHC wykazały, że największą zdolnością adsorpcyjną cechują się OP i ACC, zaś najwyższą skuteczność usuwania MHC osiągnięto przy zastosowanej dawce adsorbentów wynoszącej 0,02 g, to badania adsorpcyjne przeprowadzone z użyciem RWR wykazały, że spadek dozowania wybranych materiałów do 0,015 g dało lepsze rezultaty. Dlatego do badań kinetycznych związanych z odzyskiem HS z RWR i RWP zastosowano dawkę adsorbentu 0,015 g zamiast 0,02 g.
Weryfikacja zdolności adsorpcyjnych OP i ACC w stosunku do HS znajdujących się w RWR i RWP wykazała, że oba materiały również charakteryzowały się obiecującą skutecznością usuwania HS (ok. 55%) z RW. Ponadto analizy spektrofotometryczne barwnej materii organicznej (CDOM) pozostałej w RWR i RWP po procesie adsorpcji wykazały przewagę adsorpcji wysokocząsteczkowych frakcji frakcji humusowych nad niskocząsteczkowymi frakcjami HS. Podobne obserwacje poczyniono w przypadku mechanizmów adsorpcyjnych MHS. Pomimo obiecujących zdolności adsorpcyjnych, OP i ACC były w stanie uwolnić tylko 18 i 19% HS zaadsorbowanych z RWR na swojej powierzchni w ciągu 20h, jednak desorpcja HS pochodzących z RWP z badanych materiałów była dwukrotnie niższa.
Z aplikacyjnego punktu widzenia RWR uznano za lepszą lokalizację dla odzysku HS. Nie tylko adsorpcja przeprowadzona w tych odpadach była szybsza, ale także umożliwiła jednoczesny odzysk fosforu, co może poprawić jakość produkowanego materiału. Analiza zawartości OM surowców zastosowanych do adsorpcji HS z RWR oraz otrzymanych w wyniku tego procesu wykazała znaczny wzrost wartości tego parametru. W porównaniu z surowymi OP i ACC, które charakteryzowały się znikomą zawartością OM (odpowiednio 0,38 i 3,63%), materiały otrzymane po adsorpcji HS z RWR charakteryzowały się odpowiednio blisko 14-krotnie i 2-krotnie wyższą wartością tego parametru.
Wpływ materiałów z odzyskanymi HS na kluczowe procesy życiowe wybranych roślin, w tym gorczycy, rzodkiewki, sorgo i rzeżuchy, zweryfikowano w systemach hydroponicznych, co umożliwiło określenie najniższej dawki stymulującej wzrost roślin przygotowanych materiałów. Obecnie analizy wpływu przygotowanych materiałów na wzrost roślin zostały rozszerzone o nowe gatunki roślin i prowadzone są w środowiskach glebowych.
Wyniki uzyskane w ramach projektu były prezentowane na następujących konferencjach:
| Tytuł prezentowanej pracy | Autorzy | Nazwa konferencji/seminarium | Data i miejsce |
| Evaluation of the suitability of different materials as sorbents for humic substances | Joanna Surmacz-Górska, Jolanta Turek-Szytow, Justyna Michalska, Agnieszka Dudło, Marcin Górski | Scientific Seminar of the Priority Research Area Climate and Environmental Protection, Modern Energy (POB6). Sub-area 3: Circular economy „Recovery and use of substances or energy from waste” On-line seminar at Silesian University of Technology |
22.03.2022, Gliwice, Polska (on-line) |
| Selection of mineral sorbents for sorption of humic substances | Justyna Michalska, Jolanta Turek-Szytow, Agnieszka Dudło Joanna Surmacz-Górska | IWA Wastewater, Water and Resource Recovery Conference 2022 SImultaneous Workshop on Recovery of Energy, organics and Nutrients and generation of valuable products from municipal wastewater |
10–13.04.2022, Poznań, Polska (on-line) |
| Evaluation of the suitability of different concretes as adsorbents for humic substances |
Justyna Michalska, Jolanta Turek-Szytow, Agnieszka Dudło Joanna Surmacz-Górska | EFB Spring Congress, Symposium on Biotechnology for Resource Recovery |
10.05 – 13.05 2022, (on-line) |
| The use of mineral waste materials as carriers of humic substances and evaluation of the possibility of their use as agents for improving the properties of soils | Justyna Michalska, Jolanta Turek-Szytow, Agnieszka Dudło Joanna Surmacz-Górska | Workshop of the Scientific Thematic Network of Environmental Biotechnology „Enbionet” |
27-28.06.2022, Gliwice, Poland
|
| Evaluation of the possibility of using mineral waste materials in sorption process of humic substances | Justyna Michalska, Jolanta Turek-Szytow, Agnieszka Dudło Joanna Surmacz-Górska | Workshop of the Scientific Thematic Network of Environmental Biotechnology „Enbionet” |
27-28.06.2022, Gliwice, Poland
|
| Evaluation of the possibility of application of concrete as a carrier of humic substances extracted from the sewage sludge – the impact on soil environment |
Justyna Michalska, Jolanta Turek-Szytow, Agnieszka Dudło Joanna Surmacz-Górska
|
EFB Virtual Conference | 4-5.10.2022, (on-line) |
