Summary Assessment of Vermicomposting of Municipal Sewage Sludge

Authors

  • Levente Kardos Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem, Környezettudományi Intézet
  • Attila Erőss Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem, Környezettudományi Intézet
  • Csenge Nagy-Mezei Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem, Környezettudományi Intézet
  • Anikó Bezsenyi Óbudai Egyetem, Anyagtudományok és Technológiák Doktori Iskola
  • Haimei Chen Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem, Tájépítészeti, Településtervezési és Díszkertészeti Intézet
  • Lara Rúbia Borges Silva Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem, Környezettudományi Intézet

DOI:

https://doi.org/10.33038/jcegi.3511

Keywords:

communal sewage sludge, vermicomposting, Eisenia foetida

Abstract

The proper management of communal sewage sludge is a priority of environmental protection. Recently the vermicomposting technology, of using earthworm species in waste management has been increasing. Earthworms are utilizing of the bacterial components of the sludge and during their metabolic processes, can contribute to the acceleration of full composting processes. In addition, vermicomposting increase the nitrogen (N), phosphorus (P) and potassium (K) content of the treated sludge, and eliminate the potential pathogens.

We examined the vermicomposting processes both in laboratory scale, in pilot scale (open- and closed environmental conditions) and among industrial composting conditions, where the compost piles were covered with straw-mulch or with geotextile and uncovered. Eisenia foetida worms were inoculated into the compost-piles. Samples were taken at the beginning, at half time and at the end of the experimental period. Physical and chemical characteristics, such as the pH, dry matter content, organic matter content, total salinity, total nitrogen, total phosphorus content (P2O5), potassium content (K2O), humus content (H%), humus quality and the dehydrogenase enzyme activities were determined. Temperature and redox potential were assessed twice a week in order to characterize oxidation-reduction conditions. Heavy metal concentrations (Pb, Zn, Fe, Cu, Mn) in the starting sludge, in the finished vermicompost and in the earthworms were also measured, which means, that bioaccumulation of heavy metals by earthworms can be determined.

The vermicomposting technology can be a potential tool for reducing the environmental risks of the increasing amount of communal sewage sludge wastes.

Author Biographies

  • Levente Kardos, Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem, Környezettudományi Intézet

    Dr. Kardos Levente PhD
    levelező szerző
    egyetemi docens, tanszékvezető
    Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem, Környezettudományi Intézet, Agrárkörnyezettani Tanszék,
    1118 Budapest, Villányi út 29-43.
    kardos.levente@uni-mate.hu

  • Attila Erőss, Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem, Környezettudományi Intézet

    Erőss Attila
    PhD hallgató
    Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem, Környezettudományi Intézet, Agrárkörnyezettani Tanszék
    1118 Budapest, Villányi út 29-43.
    borealis1@gmail.com

  • Csenge Nagy-Mezei, Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem, Környezettudományi Intézet

    Nagy-Mezei Csenge
    PhD hallgató, technológus mérnök
    Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem, Környezettudományi Intézet, Agrárkörnyezettani Tanszék
    1118 Budapest, Villányi út 29-43.
    Fővárosi Csatornázási Művek Zrt. 1087 Budapest, Asztalos Sándor út. 4.
    pribelszkycs@fcsm.hu

  • Anikó Bezsenyi, Óbudai Egyetem, Anyagtudományok és Technológiák Doktori Iskola

    Bezsenyi Anikó
    PhD hallgató, biológus-mérnök
    Óbudai Egyetem, Anyagtudományok és Technológiák Doktori Iskola, Budapest
    Fővárosi Csatornázási Művek Zrt. 1087 Budapest, Asztalos Sándor út. 4.
    bezsenyia@fcsm.hu

  • Haimei Chen, Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem, Tájépítészeti, Településtervezési és Díszkertészeti Intézet

    Haimei Chen
    PhD hallgató
    Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem, Tájépítészeti, Településtervezési és Díszkertészeti Intézet, Dísznövény és Dendrológiai Tanszék
    1118 Budapest, Villányi út 29-43.
    ellenchm@yahoo.com

  • Lara Rúbia Borges Silva, Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem, Környezettudományi Intézet

    Lara Rúbia Borges Silva
    PhD hallgató
    Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem, Környezettudományi Intézet, Agrárkörnyezettani Tanszék
    1118 Budapest, Villányi út 29-43.
    borgesrubialara@gmail.com

References

ARANCON, N.Q. – EDWARDS, C.A. – LEE, S. – BYRNE, R. (2006): Effects of humic acids from vermicomposts on plant growth. European Journal of Soil Biology, 42 (1), S65–S69. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ejsobi.2006.06.004

ATIYEH, R.M. – SUBLER, S. – EDWARDS, C.A. – BACHMAN, G. – METZGER, J.D. – SHUSTER, W. (2000): Effect of vermicompost on plant growth in horticultural container media and soil. Pedobiologia, 44 (5), 579–590. DOI: https://doi.org/10.1078/S0031-4056(04)70073-6

BÁDONYI, K. – HEGYI, G. – BENKE, SZ. – MADARÁSZ, B. – KERTÉSZ, Á. (2008): Talajművelési módok agroökológiai összehasonlító vizsgálata. Tájökológiai Lapok, 6 (1–2), 145–163.

DAVID, P.P. – NELSON, P.V. – SANDERS, D.C. (1994): A humic acid improves growth of tomato seedling in solution culture. J. Plant Nutr., 17 (1), 173–184. DOI: https://doi.org/10.1080/01904169409364717

DOMINGUEZ, J. – EDWARDS, C.A. – SUBLER, S. (1997): A comparison of vermicomposting and composting. BioCycle, 38 (4), 57–59.

EASTMAN, B.R. – KANE, P.N. – EDWARDS, C.A. – TRYTEK, L. – GUNADI, B. – STERMER, L. – MOBLEY, J.R. (2001): The effectiveness of vermiculture in human pathogen reduction for USEPA biosolids stabilization. Compost Sci. Utilization, 9 (1), 38–49. DOI: https://doi.org/10.1080/1065657X.2001.10702015

GALLI, E. – TOMATI, U. – GRAPPELLI, A. – DI LENA, G. (1990): Effect of earthworm casts on protein synthesis in Agaricus-bisporus. Biol. Fertil. Soils, 9, 290–291. DOI: https://doi.org/10.1007/BF00634103

GRAPELLI, A. – TOMATI, U. – GALLI, E. – VERGARI, B. (1985): Earthworm casting in plant propagation. HortScience, 20 (5), 874–876. DOI: https://doi.org/10.21273/HORTSCI.20.5.874

HAIT, S. – TARE, V. (2011a): Vermistabilization of primary sewage sludge. Bioresour. Technol., 102 (3), 2812–2820. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2010.10.031

HAIT, S. – TARE, V. (2011b): Optimizing vermistabilization of waste activated sludge using vermicompost as bulking material. Waste Manage, 31 (3), 502–511. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2010.11.004

HONG, S.W. – LEE, J.S. – CHUNG, K.S. (2011): Effect of enzyme producing microorganisms on the biomass of epigeic earthworms (eisenia fetida) in vermicompost. Bioresource Technology, 102 (10), 6344–6347. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2011.02.096

KASZA GY. – BÓDI B. – SÁRKÖZI E. – MÁZSA Á. – KARDOS L. (2015): Vermicomposting of sewage sludge – Experiences of a laboratory study. International Journal of Bioscience, Biochemistry and Bioinformatics, 5 (1), 1–10. DOI: https://doi.org/10.17706/ijbbb.2015.5.1.1-10

KOCSIS T. – KOTROCZÓ ZS. – KARDOS L. – BIRÓ B. (2020): Optimization of increasing biochar doses with soil–plant–microbial functioning and nutrient uptake of maize. Environmental Technology & Innovation, 20: 101191. DOI: https://doi.org/10.1016/j.eti.2020.101191

KOTROCZÓ ZS. – FEKETE I. (2020): Significance of soil respiration from biological activity in the degradation processes of different types of organic matter. DRC Sustainable Future: Journal of Environment, Agriculture, and Energy, 1 (2), 171–179. DOI: https://doi.org/10.37281/DRCSF/1.2.10

KOTROCZÓ ZS. – JUHOS K. – BIRÓ B. – KOCSIS T. – PABAR S.A. – VARGA CS. – FEKETE I. (2020): Effect of Detritus Manipulation on Different Organic Matter Decompositions in Temperate Deciduous Forest Soils. Forests, 11 (6), 675. DOI: https://doi.org/10.3390/f11060675

KOTROCZÓ, Z. – KOCSIS, T. – JUHOS, K. – HALÁSZ, J. – FEKETE, I. (2022): How Does Long-Term Organic Matter Treatment Affect the Biological Activity of a Centre European Forest Soil? Agronomy, 12 (10), 2301. DOI: https://doi.org/10.3390/agronomy12102301

LIU, X. – HU, C. – ZHANG, S. (2005): Effects of earthworm activity on fertility and heavy metal bioavailability in sewage sludge. Environment International, 31 (6), 874–879. DOI: https://doi.org/10.1016/j.envint.2005.05.033

LOEHR, R.C. – NEUHAUSER, E.F. – MALECKI, M.R. (1985): Factors affecting the vermistabilization process. Water Res., 19(10), 1311–1317. DOI: https://doi.org/10.1016/0043-1354(85)90187-3

MADARÁSZ B. – JAKAB G. – SZALAI Z. – JUHOS K. – KOTROCZÓ ZS. – TÓTH A. – LADÁNYI M. (2021): Long-term effects of conversation tillage on soil erosion in Central Europe: A random forest-based approach. Soil & Tillage Research, 209, 104959, 13p. DOI: https://doi.org/10.1016/j.still.2021.104959

MALLEY, C. – NAIR, J. – HO, G. (2006): Impact of heavy metals on enzymatic activity of substrate and on composting worms Eisenia fetida. Bioresource Technology, 97 (13), 1498–1502. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2005.06.012

NDEGWA, P.M. – THOMPSON, S.A. (2001): Integrating composting and vermicomposting in the treatment and bioconversion of biosolids. Bioresour. Technol., 76 (2), 107–112. DOI: https://doi.org/10.1016/S0960-8524(00)00104-8

SHAHMANSOURI, M.R. – POURMOGHADAS, H. – PARVARESH, A.R. – ALIDADI, H. (2005): Heavy Metals Bioaccumulation by Iranian and Australian Earthworms (Eisenia fetida) in the Sewage Sludge Vermicomposting, Journal of Environmental Health Science and Engineering, 2 (1), 28–32.

TICHY, V. – PHUONG, H.K. (1975): On the character of biological effect of humic acids. Humus Planta, 6, 379–382.

TOMATI, U. – GRAPPELLI, A. – GALLI, E. (1988): The hormone-like effect of earthworm casts on plant growth. Biol. Fertil. Soils, 5, 288–294. DOI: https://doi.org/10.1007/BF00262133

VISVANATHAN C. – TRANKLER J. – JOSPEH K. – NAGENDRAN R. (eds.) (2005): Vermicomposting as an Eco-Tool in Sustainable Solid Waste Management. Asian Institute of Technology, Annamalai University, Chidambaram. 25–45.

WANG, L. – ZHENG, Z. – ZHANG, Y. – CHAO, J. – GAO, Y. – LUO, X. – ZHANG, J. (2013): Biostabilization enhancement of heavy metals during the vermiremediation of sewage sludge with passivant. Journal of Hazardous Materials, 244–245, 1–9. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2012.11.036

YADAV, K.D. – TARE, V. –AHAMMAD, M.M. (2010): Vermicomposting of source-separated human faeces for nutrient recycling. Waste Management, 30, 50–56. DOI: https://doi.org/10.1016/j.wasman.2009.09.034

Published

2022-12-13

Issue

Section

Cikk szövege

How to Cite

Summary Assessment of Vermicomposting of Municipal Sewage Sludge. (2022). Journal of Central European Green Innovation, 10(Suppl 1), 197-210. https://doi.org/10.33038/jcegi.3511