PAH-al és toxikus fémekkel szenyezett talaj kezelése szennyvíziszappal és szennyvíziszapból készült bioszénnel

Data provider

Budapest University of Technology and Economics, Department of Applied Biotechnology and Food Science, Environmental Microbiology and Biotechnology Group

Organisation/Data provider's nameBudapest University of Technology and Economics, Department of Applied Biotechnology and Food Science, Environmental Microbiology and Biotechnology Group
Name of contact
Dr. Molnár Mónika, Dr. Feigl Viktória
Contact details
Telephone/fax
+36-1-4632347
E-mail
mmolnar@mail.bme.hu
vfeigl@mail.bme.hu
Website
http://envirotox.hu
Compulsory sheet of the technology
Technology Hungarian namePAH-al és toxikus fémekkel szenyezett talaj kezelése szennyvíziszappal és szennyvíziszapból készült bioszénnel
Technology name
Treatment of PAHs contaminat and potentially toxic elements contaminated soil by sewage sludge and sewage sludge biochar
Country of origin
Kína
Stage of development
under pre-demo development
Financing of the project
Name of the International Programme
National High-Tech R&D Program of China
Application sphere
Contaminant group|Contaminant typically treated
  • Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and other polycyclic aromatic compounds
  • PAH (all)
Other contaminants
3 gyűrűs PAH-ok
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
µg/kg
Typical initial value
300
Maximum initial value
320
Typical final value
240
Maximum final value
200
Contaminant group|Contaminant typically treated
  • Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and other polycyclic aromatic compounds
  • PAH (all)
Other contaminants
16 PAH összesen
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
µg/kg
Typical initial value
1050
Maximum initial value
1180
Typical final value
650
Maximum final value
600
Contaminant group|Contaminant typically treated
  • Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and other polycyclic aromatic compounds
  • PAH (all)
Other contaminants
2 gyűrűs PAH-ok
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
µg/kg
Typical initial value
130
Maximum initial value
140
Typical final value
100
Maximum final value
90
Contaminant group|Contaminant typically treated
  • Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and other polycyclic aromatic compounds
  • PAH (all)
Other contaminants
4 gyűrűs PAH-ok
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
µg/kg
Typical initial value
450
Maximum initial value
520
Typical final value
320
Maximum final value
250
Contaminant group|Contaminant typically treated
  • Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and other polycyclic aromatic compounds
  • PAH (all)
Other contaminants
5 gyűrűs PAH-ok
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
µg/kg
Typical initial value
120
Maximum initial value
125
Typical final value
60
Maximum final value
50
Contaminant group|Contaminant typically treated
  • Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and other polycyclic aromatic compounds
  • PAH (all)
Other contaminants
6 gyűrűs PAH-ok
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
µg/kg
Typical initial value
40
Maximum initial value
42
Typical final value
20
Maximum final value
15
Contaminant group|Contaminant typically treated
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • arsenic
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg
Typical initial value
0.2
Typical final value
0.1
Contaminant group|Contaminant typically treated
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • cadmium
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg
Typical initial value
0.4
Typical final value
0.4
Contaminant group|Contaminant typically treated
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • copper
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg
Typical initial value
4.2
Typical final value
3.6
Maximum final value
2.2
Contaminant group|Contaminant typically treated
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • lead
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg
Typical initial value
21
Typical final value
14
Maximum final value
11
Contaminant group|Contaminant typically treated
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • zinc
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg
Typical initial value
30
Typical final value
28
Maximum final value
27
Information on the technology
Environmental element/phase the method may be applied to
Saturated soil
Unsaturated (whole) soil
Technology type
combined
Basis of the technology
Chemical
Biological
Ecological
Technology description

PAH-al és fémekkel szennyezett talaj remediációját vizsgálták tenyészedényes kísérletben laboratóriumi körülmények között. A vizsgálat során szennyvíziszapot, valamint szennyvíziszapból készült bioszenet kevertek össze 2, 5, és 10%-os koncentrációjú szennyzett talajjal. A kísérletkor a PAH és egyes fémek (As, Cu, Pb, Zn) koncentráció csökkenését figyelték meg. A kísérleti eredmények alapján kiderült, hogy a bioszén alkalmazásakor a szennyezőanyagok koncentráció csökkenése és a szennyezőanyag transzport csökkenése is nagyobb mértékű volt, mint a szennyvíziszap használatakor.

Description of the novelty of the technology

A bioszén az, ami magában hordozza a technológia újdonságát, melynek talajra való alkalmazására számos vizsgálat folyik. Ez a kísérlet is bizonyítékul szolgál arra, hogy mind a szerves és szervetlen szennyezők kezelésére alkalmas ez a technológia.

Technology classification
Remediation technology type
  • other
Other remediation technology
biológiai és kémiai
Remediation technology from contaminant point of view
immobilisation
Remediation technology from execution point of view
in situ
ex situ on site
ex situ off site
Technology-monitoring
Technological parameters
Contaminant amount
pH
Nutrient content
Organic matter content
Monitored environmental element
Saturated soil
Unsaturated (whole) soil
Costs of the technology
Capital costs
2.000 - 4.000 Euro
Specific operation costs
no estimation
Specific energy costs
no estimation
Specific material costs
200 - 400 Euro
Specific labour costs
80 - 200 Euro
Specific total costs
above 400 Euro
Remarks on cost calculation

Natalia Kulyk (2012) szerint 200-500 USD között mozog a bioszén tonnánkénti ára, ami azt jelenti, hogy ha átlag 350 dollárral számolunk, akkor kb. 95.000 forint egy tonna bioszén ára. Ennek a bioszénnek a talajba való juttatása 1 hektárra vetítve kb. 25-30 ezer forint 2015-ös bérmunkák alapján számolva.

SWOT (evalaution based on scores)
Costs
3-medium
Time requirement
4-low
Space requirement
3-medium
Workload requirement
3-medium
Equipment, apparata requirement
2-high
Qualified labour
3-medium
Environmental risk and workplace risks
5-very low
Ability to meet the target value
4-high
Environmental efficiency
4-high
Cost efficiency
3-average
Generation of any recyclable byproduct
no
Generation of any byproduct to be treated
no
Automation/remote control
no
Feasibility
4-good
Availability
3-average
Well known
3-average
SWOT (evaluation in words)
Strengths

A szennyvíziszap és a szennyvíziszapból készült bioszén nagyon jó hatásfokkal csökkenti a szennyezett talaj PAH tartalmát. Ezenkívül a bioszén az As, Cu, Pb toxikus fémvegyületek koncentrációját is jelentős mértékben csökkenti.
A növényi bioakkumuláció vizsgálatai alapján is pozitív hatással szolgál a technológia.

Weaknesses

A kis molekulasúlyú (2-3 gyűrűs) PAH vegyületeknél, valamint a Cd és Zn fémvegyületeknél kisebb hatékonysággal mükődik a technológia.

Possibilities

A technológia lehetőséget nyújt a szerves és szervetlen szennyezők jelentős mértékű eltávolításában és pozitív eredmények érhetők el a bioakkumuláció terén is.

Threats

A szennyvíziszap alkalmazása során egyes toxikus fémvegyületek (Cu, Zn) koncentrácója drasztikusan megemelkedik.

Completed applications
Site name
Vas finomítóhoz közeli termőföld
Location of the application, country
Kína
Location of the application, town
Fujian Province
Application stages
Demonstration
Landuse
Agricultural
Origin of the pollution
Vas finomító
Summary of the charasteristic parameters of application

Tenyészedényes kísérletben, laboratóriumi körülmények között vizsgálták PAH-al, valamint toxikus fémekkel (As, Cd, Cu, Pb, Zn) szennyezett talaj remediációját szennyvíziszap és szennyvíziszapból készült bioszén alkalmazásával. 15 kg talajból, 10 darab minta készült, melyeket 2mm-es szitán engdtek át, majd homogenizáltak. Az adalékokat 2%, 5% és 10%-os koncentrációban alkalmazták szennyezett talajon.Az eredmények alapján elmondható, hogy mindkét adalék csökkentette a vizsgált 16 össz PAH koncentrációt, ugyanis a szennyvíziszap hozzáadásával 10%-os csökkenés, a bioszén alkalmazása során pedig 43%-os koncentráció esés figyelhető meg. Külön mérés történt az alacsony (2-3 gyűrűs) és nagy (4-6 gyűrűs) molekulasúlyú PAH-okra. Az alacsony molekulasúlyú vegyületeknél kisebb mértékű volt a csökkenés, mint a nagyobb molekulasúlyú vegyületeknél. Ennek az az oka, hogy a az alcsonyabb molekulasúlyú PAH-oknak nagyobb a mobilitásuk.
A toxikus fémek mérési eredményei alapján az As (52-67%), Cu (7–48%), Pb (21–50%) koncentrációjánál volt szignifikáns koncentráció csökkenés a bioszén alkalmazásakor.
Növényen (uborka) is vizsgálták a PAH-ok és toxikus fémek bioakkumulációját, amely alapján kiderült, hogy mindkét adalékanyag visszaszorítja.

Contaminant
Contaminant group|Contaminant the method was applied to
  • Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and other polycyclic aromatic compounds
  • PAH (all)
Other contaminant
16 PAH összesen
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
µg/kg
Typical initial value
1050
Maximum initial value
1180
Typical final value
650
Maximum final value
600
Contaminant group|Contaminant the method was applied to
  • Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and other polycyclic aromatic compounds
  • PAH (all)
Other contaminant
2 gyűrűs PAH-ok
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
µg/kg
Typical initial value
130
Maximum initial value
140
Typical final value
100
Maximum final value
90
Contaminant group|Contaminant the method was applied to
  • Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and other polycyclic aromatic compounds
  • PAH (all)
Other contaminant
3 gyűrűs PAH-ok
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
µg/kg
Typical initial value
300
Maximum initial value
320
Typical final value
240
Maximum final value
200
Contaminant group|Contaminant the method was applied to
  • Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and other polycyclic aromatic compounds
  • PAH (all)
Other contaminant
4 gyűrűs PAH-ok
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
µg/kg
Typical initial value
450
Maximum initial value
520
Typical final value
320
Maximum final value
250
Contaminant group|Contaminant the method was applied to
  • Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and other polycyclic aromatic compounds
  • PAH (all)
Other contaminant
5 gyűrűs PAH-ok
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
µg/kg
Typical initial value
120
Maximum initial value
125
Typical final value
60
Maximum final value
50
Contaminant group|Contaminant the method was applied to
  • Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAH) and other polycyclic aromatic compounds
  • PAH (all)
Other contaminant
6 gyűrűs PAH-ok
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
µg/kg
Typical initial value
40
Maximum initial value
42
Typical final value
20
Maximum final value
15
Contaminant group|Contaminant the method was applied to
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • arsenic
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg
Typical initial value
0.2
Typical final value
0.1
Contaminant group|Contaminant the method was applied to
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • cadmium
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg
Typical initial value
0.4
Typical final value
0.4
Contaminant group|Contaminant the method was applied to
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • copper
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg
Typical initial value
4.2
Typical final value
3.6
Maximum final value
2.2
Contaminant group|Contaminant the method was applied to
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • lead
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg
Typical initial value
21
Typical final value
14
Maximum final value
11
Contaminant group|Contaminant the method was applied to
  • Metals, semi-metals and their compounds
  • zinc
Description of environmental risk
Typical measured/quantitative value of environmental risk
koncentráció
The metric unit of measurement of the typical environmental risk
mg/kg
Typical initial value
30
Typical final value
28
Maximum final value
27
Publications, references
Publications

Muhammad Waqas, Sardar Khan, Huang Qing, Brian J. Reid, Cai Chao. (2014) The effects of sewage sludge and sewage sludge biochar on PAHs and potentially toxic element bioaccumulation in Cucumis sativa L.,Chemosphere 105 (2014) 53-61.
www.elsevier.com/locate/chemosphere

References

Muhammad Waqas, Sardar Khan, Huang Qing, Brian J. Reid, Cai Chao. (2014) The effects of sewage sludge and sewage sludge biochar on PAHs and potentially toxic element bioaccumulation in Cucumis sativa L.,Chemosphere 105 (2014) 53-61.
www.elsevier.com/locate/chemosphere

Khan, S., Wang, N., Reid, B.J., Freddo, A., Cai, C., 2013. Reduced bioaccumulation of PAHs by Lactuca satuva L. grown in contaminated soil amended with sewage sludge and sewage sludge derived biochar. Environmental Pollution 175 (2013) 64–68.

Nataliya Kulyk, 2012. Cost-Benefit Analysis of the Biochar Application in the U.S. Cereal Crop Cultivation. Center for Public Policy Administration Capstones. Paper 12.

Properties of the datasheet
Datasheet id (original)
1727
Creator
gulyasistvan
Status
Verified
Adatlap típusaSoil remediation technology
Létrehozás
Módosítás