بررسی برخی ویژگی‌های کیفی و غلظت عناصر سنگین در لجن فاضلاب خشک شده تصفیه‌خانه شاهین‌شهر اصفهان

محورهای موضوعی : مدیریت محیط زیست

حمیدرضا رحمانی ¹ , مسعود معیری ² , زهره مظاهری کوهانستانی ³ , نرجس خدابخش ⁴ , حسین شریفی ⁵

1 - عضو هیأت علمی موسسه تحقیقات خاک و آب کشور، مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان اصفهان، بخش آب و خاک *(مسئول مکاتبات).
2 - دانشیار گروه ژئومرفولوژی دانشکده علوم جغراقیا و برنامه ریزی دانشگاه اصفهان
3 - دانشجوی دکتری بوم‌شناسی آبزیان، دانشکده شیلات، مرتع و محیط زیست، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان
4 - دانش‌آموخته کارشناسی ارشد محیط زیست، دانشگاه آزاد اسلامی همدان و عضو باشگاه پژوهشگران جوان
5 - کارشناس آزمایشگاه بخش تحقیقات آب و خاک مرکز مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان اصفهان، بخش آب و خاک

تاریخ دریافت : 1392/10/02 تاریخ پذیرش : 1393/02/14 تاریخ انتشار : 1393/05/01

کلید واژه: تصفیه‌خانه شاهین‌شهر, کلیفرم مدفوعی و کل, عناصر سنگین, لجن خشک, محدوده مجاز,

چکیده مقاله :

زمینه و هدف: استفاده از لجن فاضلاب در زمین یکی از مهم ‌ترین روش های دفع لجن می باشد که باعث استفاده بهینه مواد غذایی موجود در لجن می‌شود. اما وجود آلاینده ها و ارگانیسم‌های پاتوژن در آن برای سلامت عمومی خطرناک است که بایستی پیش از استفاده مورد ارزیابی قرار بگیرد. این تحقیق، با هدف بررسی کیفیت لجن خشک شده تصفیه‌خانه فاضلاب شاهین‌شهر از نظر غلظت عناصر سنگین انجام گرفت. روش بررسی: نمونه‌برداری از لجن خشک تصفیه‌خانه فاضلاب شاهین‌شهر (با سه تکرار) به صورت فصلی در سال 92-1391 انجام و غلظت برخی فلزات سنگین در کنار پارامترهای شیمیایی و میکروبی لجن با استفاده از روش های DTPA، جذب اتمی و روش معمول اندازه‌گیری شد. نتایج با استفاده از آزمون t با حدود استاندارد مقایسه و تغییرات فصلی با استفاده از آنالیز واریانس یک طرفه و آزمون دانکن برای مقایسه میانگین‌ها بررسی شد. یافته ها: مقادیر کلیفرم مدفوعی و کل در هیچ گروهی از استانداردها واقع نشده و استفاده مجدد با شرایط فعلی از نظر بهداشتی محدودیت دارد. مقادیر pH، جامدات کل، مواد آلی و رطوبت در دامنه مقادیر معمول قرار داشت. تغییرات فصلی ترکیب لجن نشان داد، بهترین وضعیت از نظر کم بودن غلظت قابل جذب عناصر مربوط به فصل زمستان بوده است. بیش ترین بارسالیانه عناصر از نظر غلظت قابل جذب مربوط به عنصر آهن و کمترین آن مربوط به عنصرکروم بود. با توجه به نتایج غلظت کل عناصر سنگین، اکثر فلزات اندازه گیری شده به استثنای روی، سرب و مس کمترین غلظت را در زمستان و بیشترین غلظت را به استثنای آرسنیک، روی و مس در بهار و تابستان داشتند. بحث و نتیجه گیری: کلیه عناصر مورد بررسی در لجن و بار سالیانه آن ها به استثنای آرسنیک دارای غلظت زیر حد مجاز بود. بار سالیانه آرسنیک حدود 6/1 کیلوگرم در هکتار می‌باشد که اگر چه از حد مجاز میزان بار سالیانه کم تر است، اما به علت نزدیک بودن به آن بایستی مورد توجه قرار بگیرد.

چکیده انگلیسی:

Introduction:Land application of sewage sludge is one of the most important disposal methods, which allows thesludge nutrients to be used beneficially. However, it should be noted that its pollutants and pathogenicorganisms can pose a high risk to the public health and it should be monitored before land application.The aim of this study was to investigate the dried sewage sludge quality from Shahin-Shahr WWTPSfor its heavy metals concentration.Material and Methods:Samples were collected seasonally from Shahin-Shahr sewage sludge (in three replicates) within2011-2012, and the concentration of some heavy metals along with microbial and chemical parametersof sludge were measured using DTPA, atomic absorption and standard methods. The results were thencompared with the standard levels (EPA) using t-test, and seasonal variations were studied by one wayANOVA and Duncan’s post-hoc test.Results and Discussion:The total and fecal coli forms values did not fall within any standard ranges, so re-application of thesewage in the given conditions was restricted due to hygienic precaution. The pH, total solids, organicmatter and moisture values were in normal ranges. Seasonal variations of sludge structure showed thatthe best conditions in terms of absorbable heavy metals concentration lowness belonged to winter. The1- PhD Student of Geomorphology, Department of Geography, Isfahan University and Faculty Member of Soiland Water Institute of Iran2- Department of Geography, Faculty of Geographic Sciences and Planning, University of Isfahan, Isfahan, Iran3- PhD Student of Environmental, Fishery and Range Management Department, Gorgan University, Gorgan,Iran4- MSc of Environmental Science, University of Hamadan, Hamadan, Iran5- Soil and Water Department, Agricultural and Natural Resources Research Center, Isfahan, IranJ.Env.Sci,TechJ.Env. Sci. Tech., Vol 16, No.2, Summer 2014157maximum and minimum annual loads of absorbable concentration belonged to Fe and Cr respectively.Considering the total concentrations, most of the measured elements had the minimum concentrationin winter (except for Zn, Pb and Cu) and the maximum concentration in spring and summer (exceptfor As, Zn and Cu).All of the studied metals, except as, and their annual loads (kg/ha/year) had a concentration below theacceptable level. The annual load of as was estimated to be 1.6 kg/ha/year for. Although the annualload of as was below the standard level, it should be taken into account due to being close to this level.

منابع و مأخذ:

1. Ludovico, S., 2007. Sludge management: Current questions and future prospects. Proceedings of IWA special conference on facing sludge diversities, challenges, risks and opportunities. (IWA Antalya 2007), 28-31 March, Belek, Antalya, Turkey.


2. Lee, D. J., 2001. Current status of sludge management and related frontier studies. Department of chemical engineering national Taiwan University. Presented in the University of Tokyo.


3. Cakmakci, M., Ozdemir, O., Kayaalp, N., Ozkan, O., and Kinaci, C., 2007. Evaluation of sludge disposal alternatives: Kayseri case study. Proceedings of IWA special conference on facing sludge diversities, challenges, risks and opportunities. (IWA Antalya 2007), 28-31 March, Belek, Antalya, Turkey.


4. Hwang, E., Zhang, J. X., Lee, Y. O., and Lee H. J., 2007. Improving agricultural value of sludge by batch aerobic digestion. Proceedings of IWA special conference on facing sludge diversities, challenges, risks and opportunities. (IWA Antalya 2007), 28-31 March, Belek, Antalya, Turkey.


5. فرزادکیا. م، «بررسی وضعیت تثبیت و قابلیت استفاده مجدد لجن در چهار تصفیه خانه کوچک فاضلاب شهر تهران»، مجله علمی پژوهشی دانشگاه علوم  پزشکی و خدمات بهداشتی درمانی همدان،  تابستان 1381، شماره 24، صفحات 9 تا 20.


6. تکدستان، ا و همکاران، «بررسی شاخص های بهداشتی لجن هضم شده تصفیه خانه های فاضلاب اصفهان و مقایسه آنها با استانداردهای زیست - محیطی برای استفاده مجدد»، مجله آب و  فاضلاب، زمستان 1379، شماره 36، صفحات 25 تا 36.
   
   
   1. 7.    Evanylo, G.K. 1999. Agricultural land application of bio-solids in Virginia: risks and concerns, department of crop and soil environmental sciences (Virginia Tech, Virginia Cooperative Extension Publication).
   
   
   2. McBride, M.B., 1998. Growing food crops on sludge-amended soils problems with the U.S. Environmental Protection Agency method of estimating toxic metal transfer. Environmental Toxicology and Chemistry, Vol. 17, pp. 2274–2281.
   
   
   3. Kilbride, C. 2006. Application of sewage sludge and composts, Note 6 BPG (Best Practice Guidance for land regeneration), forest research (the research agency of forestry commission), (The Land Regeneration and Urban Greening Research Group, United Kingdom).
   
   
   4. Stehouwer, R. C., 2003. Land application of sewage sludge in Pennsylvania: Effects of bio-solids on soil and crop quality, (Environmental Soil Issues, Pen State College of Agricultural Science, University Park).
   
   
   5. Bolan, N. S., Duraisamy, V. P., 2003. Role of inorganic and organic soil amendments on immobilization and phyto-availability of heavy metals: a review involving specific case studies. Australian Journal of Soil Research, Vol. 41, pp. 533-555.
   
   
   6. Holam, P. E., Christensen, T. H., Tjell, J. C., McGrath, S. P., 1995. Speciation of cadmium and zinc with application to soil solution. Journal of Environmental Quality, Vol. 24, pp. 183-190.
   
   
   7. Hirsch, D. Banin, A., 1990. Cadmium speciation in soil solution. Journal of Environmental Quality, Vol. 19, pp. 366-372.
   
   
   8. اسدی، س .ر. «بررسی شاخص های مهندسی بهداشتی کاربرد پساب و لجن حاصل از تصفیه فاضلاب خانگی در مصارف کشاورزی»، پایان­نامه کارشناسی ارشد مهندسی محیط زیست، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات، 1374؛ صفحات 1 تا 90.
      
      
      1. Metcalf and Eddy. 1991. Wastewater engineering; treatment, disposal, reuse (McGraw-Hill book Co).
      
      
      2. Hong, R.T. 1993. The practical hand book of compost engineering, (Lews).
      
      
      3. Carbitts. R. 1989. Standard hand book of environmental engineering, (McGraw-Hill, Publishing Co).
      
      
      4. Pescod, M.B. 1992. Wastewater treatment and use in Agriculture, (F.A.O, Rome).
      
      
      5. Lenores, C. 1977. Standard method for the examination of water and wastewater, (AWWA, A.A.P.HA, AWWA).
      
      
      6. Shayegan, J., Afshari, A., 2005. Investigation on municipal and Industrial Wastewater in Iran, Water & Wastewater Journal, Vol. 49, pp. 58-70.
      
      
      7. Yan, S., Bala Subramanian, S., Mohammedi, S., Tyagi, R. D., Surampalli, R. Y., and Lohani, B. N., 2007. Wastewater Sludge as a raw material for Biopesticides Production- Impact of seasonal variations. Proceedings of IWA special conference on facing sludge diversities, challenges, risks an opportunities, (IWA Antalya 2007), 28-31 March, Belek, Antalya, Turkey.
      
      
      8. U.S.EPA., 1977.  Process design manual for land treatment of municipal wastewater. Adopted from www.epa.gov
      
      
      9. U.S.EPA., 1979. Process design manual for sludge treatment and disposal, EPA- 625/ 1- 79- Oll. Adopted from www.epa.gov.
      
      
      10. U.S.EPA., 1983. Process design manual for land application of municipal sludge. EPA-625/1- 83 0/6. Adopted from www.epa.gov.
      
      
      11. Standard methods for the examination of water and wastewater. 1992. (American Public Health Association/ American Water Works Association/ Water Environment Federation, Washington DC, USA. 920 p.
      
      
      12. U.S.Environmental Protection Agency. 1999. Cotrol of pathogens and vector attraction in sewage sludge. EPA 625/R-92-013.
      
      
      13. Nelson, R.E. 1982. Carbonate and gypsum. In Methods of Soil Analysis, eds. A.L. Page, R. H. Miller and D. R. Keeney, Pp: 181-198. American Society of Agronomy: Madison, Wisconsin.
      
      
      14. Walkley, A. and Black, L.A. 1934. An examination of the degtjareff method for determining soil organic matter and a proposed modification of the chromic acid titration method. J. Soil Science, 37: 29-38.
      
      
      15. Lindsay, W.L., and Norvell, W.A. 1978. Development of a DTPA test for Zinc, Iron, manganese and copper. J. Soil Science Society of American, 42:421-428.
      
      
      16. Baker, D.E. and Amacher, M.C. 1982. Nickel, copper, zinc and cadmium. In: Page, AL, Miller R.H. and Keeney, D.R. (eds). Methods of soil analysis, Part 2: chemical and microbiological properties, 2nd edn. ASA, SSSA, Madison, WI, Pp: 323-334.
      
      
      17. بینا.ب، موحدیان عطار، ح امینی، ا.ع. 1383. بررسی کیفیت لجن خشک شده تصفیه خانه های فاضلاب اصفهان و کاربرد آن برای مصارف کشاورزی، مجله آب و فاضلاب، شماره 49. صفحات 34 تا 43.
          
          
          1. Bruce, A. M. 1984. Sewage sludge stabilization and disinfection. (Hichester: Water Research Center/Ellis Horwood Limite, Great Britain).
          
          
          2. Metcalf and Eddy. 2003. Wastewater engineering; treatment, disposal, reuse. (McGraw-Hill book Co)
          
          
          3.  EPA., 1995. Process design manual land application of sewage sludge and domestic Septage, EPA/625/R-95/001. (U.S. Environmental Protection Agency Office of Research and Development National Risk management Research Laboratory Center for Environmental Research Information Cincinnati, Ohio).
          
          
          4. اسدی اردلی. ح،م و همکاران «امکان سنجی استفاده از لجن خشک شده توسط تصفیه خانه­های فاضلاب شهری با فرایند لجن فعال»، مجله تحقیقات نظام سلامت، پاییز 1389، سال 6، شماره 3، صفحات 407 تا 416.
             
             
             1. Mesdaghinia, A. R., Panahi Akhavan, M., Naddafi, K., and Moosavi, G.H. 2004. Waste Sludge Characteristics of a wastewater treatment plant compared with environmental standards. Iranian Journal of Public Health Vol. 33, pp. 5-9.