Διερεύνηση νέων μεθόδων σταθεροποίησης αφυδατωμένης ιλύος αστικών λυμάτων και αξιολόγηση της αγρονομικής της χρήσης
Creators: name: Σαμαρά, Ευτυχία Δ.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2022
Subjects: Aγροκομική χρήση ιλύος αστικών λυμάτων
Aφυδατωμένη ιλύς αστικών λυμάτων
Διατήρηση του εδαφικού αζώτου
Ορυκτά της αργίλου
Agronomic use of sewage sludge
Clay minerals
Dewatered sewage sludge
Sewage sludge stabilization

description: Οι στόχοι της διατριβής ήταν: η αξιολόγηση ορισμένων ορυκτών της αργίλου ως πιθανών υλικών σταθεροποίησης της ιλύος αστικών λυμάτων και η διατήρηση όσο το δυνατόν μεγαλύτερων ποσοτήτων αζώτου τής και η εκτίμηση της επίδρασης της παραγόμενης σταθεροποιημένης ιλύος στις ιδιότητες του εδάφους και στην ανάπτυξη του λόλιου (Lolium perenne L.) ως φυτού δείκτη. Εννιά ορυκτά της αργίλου, μπεντονίτης χαμηλής και υψηλής ποιότητας, κορεσμένος με νάτριο μπεντονίτης χαμηλής και υψηλής ποιότητας σαπωνίτης, ατταπουλγίτης, μικτή άργιλος σαπωνίτη-ατταπουλγίτη, θερμικά τροποποιημένος ατταπουλγίτης και ζεόλιθος, και επιπλέον υδροξείδιο του ασβεστίου [Ca(OH)2] προστέθηκαν σε αφυδατωμένη ιλύ αστικών λυμάτων σε αναλογίες 0-30% (σε υγρό βάρος) (μεταχειρίσεις). Μετά από 35 και 70 ημέρες εξισορρόπησης-αεροξήρανσης, όλα τα μίγματα αξιολογήθηκαν ως προς την μείωση του μικροβιακού φορτίου και κάποιες ιδιότητές τους. Από τις μεταχειρίσεις της ιλύος του αρχικού πειράματος, επιλέχθηκαν οι τρεις με τα ορυκτά, και συγκεκριμένα με τον μπεντονίτη χαμηλής ποιότητας, την μικτή άργιλο σαπωνίτη-ατταπουλγίτη και τον ζεόλιθο σε αναλογία 30%, όπως επίσης και αυτή με 10% Ca(ΟΗ)2 καθώς και η αφυδατωμένη ιλύς χωρίς κάποια προσθήκη. Μετά από εξισορρόπηση-αεροξήρανση των εδαφοβελτιωτικών υλικών προσδιορίστηκε το μικροβιακό φορτίο τους καθώς και κάποιες ιδιότητές τους. Όλα τα προαναφερόμενα υλικά προστέθηκαν σε ένα αλκαλικό και ένα όξινο έδαφος, σε αναλογίες 1 και 3% και χρησιμοποιήθηκαν σε πείραμα με δοχεία για την ανάπτυξη λόλιου. Επιπλέον, υπήρχαν άλλες δύο μεταχειρίσεις, ανόργανη λίπανση και ο μάρτυρας, χωρίς προσθήκη λίπανσης. Το μικροβιακό φορτίο παρουσίασε την μεγαλύτερη μείωση με την εφαρμογή των δύο μπεντονιτών, του ατταπουλγίτη, της μικτής αργίλου σαπωνίτη-ατταπουλγίτη και του ζεόλιθου στην αναλογία 30%. Αυτές οι μεταχειρίσεις, έδειξαν και αξιόλογη συγκράτηση του διαθεσίμου ανόργανου Ν. Τα εδαφοβελτιωτικά υλικά επηρέασαν το pH των εδαφών και αύξησαν σημαντικά την ECse και των δύο εδαφών, η οποία όμως παρέμεινε κάτω από το όριο των 4 dS m-1. Αύξησαν τα διαθέσιμα ποσά των NO3-N, P και K σε σχέση με τον μάρτυρα. Οι ολικές συγκεντρώσεις των βαρέων μετάλλων είτε δεν ήταν ανιχνεύσιμες, είτε ήταν κάτω από τα αποδεκτά όρια. Η μικροβιακή αναπνοή και η βιομάζα του άνθρακα αυξήθηκαν με την εφαρμογή όλων των εδαφοβελτιωτικών υλικών, ιδιαίτερα στην υψηλότερη δόση. Και οι δύο δόσεις προσθήκης των εδαφοβελτιωτικών υλικών στα εδάφη αύξησαν την απόδοση σε βιομάζα του λόλιου στα δύο εδάφη. Όσον αφορά στην υπολειμματική δράση, όλες οι μεταχειρίσεις με τα εδαφοβελτιωτικά υλικά αύξησαν το pH και την ECse, σε σχέση με τον μάρτυρα, όχι όμως σε προβληματικά επίπεδα. Προσοχή πρέπει να δοθεί στις αυξημένες τιμές του Olsen-P με την εφαρμογή της μεγαλύτερης δόσης των εδαφοβελτιωτικών υλικών με τα ορυκτά, καθώς και με την εφαρμογή της ασβεστοποιημένης και της αεροξηραμένης ιλύος. Η κινητικότητα των βαρέων μετάλλων αυξήθηκε σε όλες τις μεταχειρίσεις. Συνοψίζοντας, ορισμένα ορυκτά της αργίλου, όπως ο μπεντονίτης, η μικτή άργιλος σαπωνίτη-ατταπουλγίτη και ο ζεόλιθος είναι υλικά που μπορούν να σταθεροποιήσουν την αφυδατωμένη ιλύ με σκοπό την αγροκομική χρήση της. Επιπλέον, τα εδαφοβελτιωτικά υλικά που προκύπτουν έχουν ικανοποιητική αξία ως λιπάσματα. Από τις δύο αναλογίες προσθήκης των εδαφοβελτιωτικών υλικών, η αναλογία 1% φαίνεται να είναι ασφαλής για το περιβάλλον, επιδρώντας ταυτόχρονα θετικά στην γονιμότητα του εδάφους και την απόδοση των φυτών.
description: The aims of this study were: the evaluation of certain clay minerals as potential materials for sewage sludge stabilization and the retention of as much as possible of its initial N and the evaluation of the effect of the treated sewage sludge on soil properties and growth of ryegrass (Lolium perenne L.), used as index plant. Nine clay minerals, i.e. low- and high-grade bentonite, and low- and high-grade bentonite saturated with sodium, saponite, attapulgite, mixed clay of saponite-attapulgite, thermally modified attapulgite and zeolite, and additionally calcium hydroxide [Ca(OH)2] were added to dewatered sewage sludge at rates 0-30% (wet weight basis) (sludge’s treatments). After 35 and 70 days of equilibration/air-drying, all mixtures were analyzed for microbial load reduction and certain properties. The sludge treatments which showed the highest microbial load reduction, along with the limed and untreated, just air-dried sludge were further assayed for their properties. Three minerals (low-grade bentonite, mixture of saponite-attapulgite and zeolite) and Ca(OH)2 were chosen to be added to dewatered sewage sludge at rates of 0 and 30% (wet weight basis), as well as 10% Ca(OH)2 (soil amendments). After equilibration/air-drying, the soil amendments were analyzed for their microbial load and certain properties. All the soil amendments were added to an alkaline and an acid soil, at rates of 1 and 3% and used in a pot experiment with ryegrass. Moreover, there were two additional treatments; inorganic fertilization and the control without any fertilization. Of all the minerals-sludge treatments, the fecal indicators of sludge treated with 30% of the two bentonites, attapulgite, saponite-attapulgite and zeolite decreased considerably compared to the control. These treatments performed also well regarding the sludge retention capacity of available inorganic N. Soil amendments affected differentially soil pH and increased significantly the ECse of both soils, which remained below the threshold of 4 dS m-1. Τhey increased soil available NO3-N, P and K compared to the control. Total concentrations of the heavy metals were either not detectable, or lower than the established permissible levels. Basal respiration and microbial biomass C increased with the application of all amendments, especially at the highest rate. Both rates of the amendments increased the aboveground biomass of ryegrass in both soils. Considering the residual effect of the soil amendments, all the soil treatments increased soil pH and ECse, but not at harmful levels. Regarding the available nutrient concentrations, attention should be paid to the increased concentrations of Olsen-P with the limed and the untreated, just air-dried sludge. In the case of the heavy metals, their mobility increased at all treatments with the addition rate of 3%. In conclusion, certain clay minerals, i.e. bentonite, mixed clay of saponite and attapulgite and zeolite, seem promising materials for the stabilization of sewage sludge in the perspective of using it as a fertilizer. In addition, the produced soil amendments have considerable fertilizing value. The 1% application rate is considered to be safe for the environment, acting beneficially at the same time on soil fertility and biomass yield.