Heavy Metal Content and Methods of Reduction in Sewage Sludge

Authors

  • Csenge Nagy-Mezei Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem, Környezettudományi Intézet
  • Anikó Bezsenyi Óbudai Egyetem, Anyagtudományok és Technológiák Doktori Iskola
  • Imre Gyarmati
  • Levente Kardos Magyar Agrár- és Élettudományi Egyetem, Környezettudományi Intézet

DOI:

https://doi.org/10.33038/jcegi.3513

Keywords:

heavy metal, potentially toxic element (PTE), wastewater sludge, vermicomposting, soil

Abstract

Sewage sludge is a large by-product of municipal and industrial wastewater treatment, and its composition, macro-, micro-, and trace element content can range widely. The technology and end use of the sludge produced during the process is also varied depending on the quality and quantity parameters of the treated sludge.

From an economic and environmental point of view, the most suitable disposal method for sewage sludge would be its utilization as fertilizer, however, the presence of some toxic elements limits the disposal of sewage sludge in agricultural areas. Various technologies are available for the removal of unwanted toxic metals from sewage sludge (physical, chemical and biological), but there is currently no unified directive on the best available treatment options. Due to the relatively high cost of physical and chemical methods, as well as the risk of secondary pollution, research is increasingly turning to biological processes, which may be economically and environmentally more favorable processes in the future. Vermicomposting of sewage sludge is a promising method for the removal of metals, as it is low-cost and does not change negatively the nutrient composition of the sludge.

Author Biographies

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

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

  • Imre Gyarmati

    Gyarmati Imre
    csoportvezető
    Fővárosi Csatornázási Művek Zrt.
    1087 Budapest, Asztalos Sándor út. 4.
    gyarmatii@fcsm.hu

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

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

References

ALVAREZ, E.A. – MOCHON, M.C. – SÁNCHEZ, J.J. – RODRÍGUEZ, M.T. (2002): Heavy metal extractable forms in sludge from wastewater treatment plants. Chemosphere, 47(7), 765–775. DOI: https://doi.org/10.1016/S0045-6535(02)00021-8

AZIZI, A.B. – LIM, M.P.M. – NOOR, Z.M. – ABDULLAH, N. (2013): Vermiremoval of heavy metal in sewage sludge by utilising Lumbricus rubellus. Ecotoxicology and Environmental Safety, 90, 13–20. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2012.12.006

BIOPSOL (2022): Szennyvíziszap - Letöltés dátuma: 2022. szeptember 30., forrás: http://szennyviziszap.hu/30_szennyviziszap

CARLETTI, G. – FATONE, F. – BOLZONELLA, D. – CECCHI, F. (2008): Occurrence and fate of heavy metals in large wastewater treatment plants treating municipal and industrial wastewaters. Water Science and Technology, 57(9), 1329–1336. DOI: https://doi.org/10.2166/wst.2008.230

CAMARGO, F.P. – SÉRGIO TONELLO, P. – DOS SANTOS, A.C.A. – DUARTE, I.C.S. (2016): Removal of Toxic Metals from Sewage Sludge Through Chemical, Physical, and Biological Treatments—a Review. Water, Air, & Soil Pollution, 227, 433. DOI: https://doi.org/10.1007/s11270-016-3141-3

CULTURA-MTI (2016): Ki volt Paracelsus? Cultura Magazin - Letöltés dátuma: 2022. szeptember 30., forrás: https://cultura.hu/psziche/ki-volt-paracelsus/

DENG, J. – FENG, X. – QIU, X. (2009): Extraction of heavy metal from sewage sludge using ultrasound-assisted nitric acid. Chemical Engineering Journal, 152(1), 177–182. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2009.04.031

DU, P. – ZHANG, L. – MA, Y. – LI, X. – WANG, Z. – MAO, K. – WANG, X. (2020): Occurrence and fate of heavy metals in municipal wastewater in Heilongjiang Province, China: a monthly reconnaissance from 2015 to 2017. Water, 12(3), 728. DOI: https://doi.org/10.3390/w12030728

ELICKER, C. – SANCHES-FILHO, P.J. – CASTAGNO, R.L. (2014): Electroremediation of heavy metals in sewage sludge. Brazilian Journal of Chemical Engineering, 31(02), 365–371. DOI: https://doi.org/10.1590/0104-6632.20140312s00002394

FODOR F. (szerk.) (2013): A növényi anyagcsere élettana. Budapest, Eötvös Loránd Tudományegyetem, Letöltés dátuma: 2022. szeptember 30., forrás: https://ttk.elte.hu/dstore/document/844/book.pdf

FU, F. – WANG, Q. (2011): Removal of heavy metal ions from wastewaters: a review. Journal of environmental management, 92(3), 407–418. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2010.11.011

FUERHACKER, M. – HAILE, T.M. – KOGELNIG, D. – STOJANOVIC, A. – KEPPLER, B. (2012): Application of ionic liquids for the removal of heavy metals from wastewater and activated sludge. Water Science & Technology, 65(10), 1765–1773. DOI: https://doi.org/10.2166/wst.2012.907

GARCÍA-DELGADO, M. – RODRÍGUEZ-CRUZ, M.S. – LORENZO, L.F. – ARIENZO, M. – SÁNCHEZ-MARTÍN, M.J. (2007): Seasonal and time variability of heavy metal content and of its chemical forms in sewage sludges from different wastewater treatment plants. Science of the Total environment, 382(1), 82–92. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2007.04.009

KABATA-PENDIAS, A. (2011): Trace elements in plants and soil. Fourth edition, CRC Press, Boca Raton, 548p. DOI: https://doi.org/10.1201/b10158

KALOCSAI, R. – SCHMIDT, R. (2011): A mikroelemek növénytáplálási jelentősége. UIS Ungarn Laborvizsgálati és Szolgáltató Kft, Mosonmagyaróvár 9p. Letöltés dátuma: 2022. szeptember 30., forrás: https://docplayer.hu/2754067-A-mikroelemek-novenytaplalasi-jelentisege.html

MALIK, A. – GROHMANN, E. – AKHTAR, R. (2014): Environmental deterioration and human health. Springer Dordrecht, 10, 978-94, 421p. DOI: https://doi.org/10.1007/978-94-007-7890-0

de NAMOR A.F.D. – EL GAMOUZ A. – FRANGIE S. – MARTINEZ V. – VALIENTE L. – WEBB O.A. (2012): Turning the volume down on heavy metals using tuned diatomite. A review of diatomite and modified diatomite for the extraction of heavy metals from water. J Hazard Mater, 241-242, 14–31. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2012.09.030

SALAMA, E.S. – ROH, H.S. – DEV, S. – KHAN, M.A. – ABOU-SHANAB, R.A. – CHANG, S.W. – JEON, B.H. (2019): Algae as a green technology for heavy metals removal from various wastewater. World Journal of Microbiology and Biotechnology, 35(75). DOI: https://doi.org/10.1007/s11274-019-2648-3

SHI, W. – LIU, C. – DING, D. – LEI, Z. – YANG, Z. – YANG, Y. – FENG, C. – ZHANG, Z. (2013): Immobilization of heavy metals in sewage sludge by using subcritical water technology. Bioresource Technology, 137, 18–24. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2013.03.106

SIPOS, P. (2011): Potenciálisan toxikus elemek környezetgeokémiája - Letöltés dátuma: 2022. november 10. forrás: http://eta.bibl.u-szeged.hu/4479/1/2010-0012_40_04.pdf

SU, C. – JIANG, L.Q. – ZHANG, W.J. (2014): A review on heavy metal contamination in the soil worldwide: Situation, impact and remediation techniques. Environmental Skeptics and Critics, 3(2), 24–38.

TCHOUNWOU, P.B. – YEDJOU, C.G. – PATLOLLA, A. –K. – SUTTON, D.J. (2012): Heavy metal toxicity and the environment. Molecular, clinical and environmental toxicology, 133–164. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-7643-8340-4_6

WU, Q. – CUI, Y. – LI, Q. – SUN, J. (2015): Effective removal of heavy metals from industrial sludge with the aid of a biodegradable chelating ligand GLDA. Journal of Hazardous Materials, 283, 748–754. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2014.10.027

YANG, Z. – ZHANG, Z. – CHAI, L. – WANG, Y. – LIU, Y. – XIAO, R. (2016): Bioleaching remediation of heavy metalcontaminated soils using Burkholderia sp. Z-90. Journal of Hazardous Materials, 301, 145–152. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2015.08.047

/2001. (IV. 3.) Korm. rendelet a szennyvizek és szennyvíziszapok mezőgazdasági felhasználásának és kezelésének szabályairól. Letöltés dátuma: 2022. szeptember 20., forrás: https://net.jogtar.hu/jogszabaly?docid=a0100050.kor

Published

2022-12-13

Issue

Section

Cikk szövege

How to Cite

Heavy Metal Content and Methods of Reduction in Sewage Sludge. (2022). Journal of Central European Green Innovation, 10(Suppl 1), 211-223. https://doi.org/10.33038/jcegi.3513