The influence of treated oleo-chemical wastewater applications on the metal speciation forms in soils

This paper presents a developed method of pretreating wastewaters coming from small-tonnage oleo-chemical production and also the research results on the variability of concentrations of heavy metals (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, Zn) in the soil irrigated and fertilized with wastewater from this production. The processing wastewater pretreatment was carried out at two stages. The first stage eliminated fatty substances by using dispersed air flotation aided with hydrogen peroxide as an oxidizer. The second stage included coagulation and chemical precipitation with milk of lime, flocculation, final dissolved air flotation (DAF), and also oxidation with hydrogen peroxide. Field experiments, the aim of which was to compare variability levels for speciation fractions of heavy metals, were carried out according to Tessier's method for four years. The study revealed that the average concentrations of the given metals fractions in soil samples where raw wastewaters were directed did not significantly change during the experiment, which clearly justifies the need for their physical–chemical pretreatment and further agro-utilization without the risk of soil environment degradation. The successive decrease of exchangeable fraction, the increase in the content of the fraction bound with carbonate forms, and stability of the fraction bound with hydrated iron and manganese oxides as well as organic and residual fractions were found in soil samples treated with pretreated wastewaters

External pressure in the hardening of phosphate in tribofilm on iron surfaces

Purpose: In the present work we consider our (in progress) spectroscopy study of zinc and iron phosphates under the influence external high pressure to determine zinc ion change coordination from tetrahedral to octahedral (or hexahedral) structure.----- Design/methodology/approach: The standard equipment is the optical high pressure cell with diamond (DAC). The DAC is assembled and then vibrational or electronic spectra are collected by mounting the cell in an infrared, Raman, EXAFS or UV-visible spectrometer.----- Findings: Mechanism by which zinc and iron methaphosphate material is transformed to glassy meta-phosphate is enhancing mechanical properties of tribofilm. The two decades of intensive study demonstrates that Zn (II) and Fe (III) ions participate to cross-link network under friction, hardening the phosphate.----- Research limitations/implications: Transition metal atoms with d orbital have flexible coordination numbers, for example zinc acts as a cross-linking agent increasing hardness, by changing coordination from tetrahedral to octahedral. Perhaps the external pressure effect on the [Zn–(O-P-)4 ] complex causes a transformation to an [Zn –(O-P-)6] grouping.----- Originality/value: This paper analyses high-pressure spectroscopy which has been applied for the investigation of 3D transition metal ions in solids. When studying pressure effects on coordination compounds structure, we can expect changes in ground electronic state (spin-crossovers), electronic spectra due to structural distortions (piezochromism), and changes in the ligand field causing shifts in the electronic transitions

Oznaczanie baru w różnych matrycach glebowych

Barium mobility and toxicity depend on the speciation forms in which barium occurs in a given environment. The dominant form is the carbonate – barite one. There are also other significant forms in this element’s cycle – the organic one, so-called reduced or lithogenic. The speciation forms of occurrence and their amount in soils and solid waste may be assessed using sequence extraction. The subject of the paper was to carry out research on the determination of so-called barium fractions in various soil matrices: agriculturally utilized or used for recreation, polluted with motor vehicles and soil-waste contaminants (from brown coal and bituminous shales recovery). On the basis of the present research, the individual barium loads existing in various fractions – exchangeable, carbonate, reduced, organic and residual – were determined. In research procedures, Tessier’s methodology was used for sequence extraction.Mobilność oraz toksyczność baru zależy od form specjacyjnych, w jakich występuje w danym środowisku. Dominującą jest węglanowa – barytowa. Istnieją również inne, istotne w obiegu tego pierwiastka – organiczna, tzw. zredukowana czy litogenna. Specjacyjne formy występowania oraz ich ilość w glebach i stałych substancjach odpadowych można oszacować, wykorzystując ekstrakcję sekwencyjną. Przedmiotem pracy były badania nad oznaczalnością tzw. frakcji baru w różnych matrycach glebowych: użytkowanych rolniczo i rekreacyjnie, obciążonych zanieczyszczeniami komunikacyjnymi oraz glebowo-odpadowych (z terenu pozyskiwania węgla brunatnego i łupek bitumicznych). Na podstawie przeprowadzonych badań oznaczono poszczególne pule baru występujące w różnych frakcjach – jonowymiennej, węglanowej, zredukowanej, organicznej oraz pozostałej. W procedurach badawczych wykorzystano do ekstrakcji sekwencyjnej metodykę Tessiera

Ocena osadów z oczyszczania ścieków z myjni kolejowych wagonów towarowych. Osady wstępne

This article presents the assessment results concerning sludges after sedimentation generated under full scale technical conditions on the system for pretreatment of sludges formed as a result of water washing of usable areas of railway freight transport of category: G, H and T in accordance with the International Union of Railways classification. The sludges were separated in a storage and average tank, being the first processing node of sludge pretreatment system to which the raw wastewaters were discharged. Due to significant diversification of the pollutants load, the sludges were characterised by significant inhomogeneity. The article presents the results of leaching procedure (TCLP) carried out for selected samples and the risk assessment using RAC code performed on the basis of the analysis of fractional composition of selected heavy metals such as: Cu, Ni, Pb and Zn. It was found out that gravitationally post-sedimentary sludges, generated during randomly selected three operational months of the installation, indicated a low risk (LR) in relation to Cu and a moderate one (MR) regarding Ni, Pb and Zn. In accordance with TCLP criteria, primary sludge - being the effect of raw sewage retention and sedimentation of its dispersed solids was classified as a non-toxic waste.Przedstawiono wyniki oceny osadów posedymentacyjnych generowanych w warunkach pełnej skali technologicznej na instalacji do podczyszczania ścieków powstających w wyniku stosowania wodnego oczyszczania powierzchni użytkowej kolejowych środków transportu towarowego, głównie klas G, H i T według typologii International Union of Railways. Osady wydzielano w zbiorniku magazynująco-uśredniającym, będącym pierwszym węzłem procesowym instalacji podczyszczania, do której napływały ścieki surowe. Z uwagi na znaczące zróżnicowanie ładunku zanieczyszczeń kierowanych do tej objętości również osady charakteryzowały się istotną niejednorodnością. Zaprezentowano wyniki z przeprowodzonej procedury wymywalności TCLP dla wytypowanych próbek oraz przedstawiono ocenę ryzyka, stosując kod RAC na podstawie analizy składu frakcyjnego wytypowanych metali ciężkich, takich jak Cu, Ni, Pb i Zn. Stwierdzono, że odwodnione grawitacyjnie osady posedymentacyjne, generowane w okresie losowo wytypowanych trzech miesięcy eksploatacji instalacji, wykazują niskie ryzyko (LR) względem Cu oraz umiarkowane (MR) wzgledem Ni, Pb i Zn. Zgodnie z kryteriami TCLP, osad wstępny, będący efektem przetrzymania surowych ścieków i sedymentacji z nich frakcji zdyspergowanych, sklasyfikowano jako odpad nietoksyczny

Porównanie metod ekstrakcji sekwencyjnej gleby poddanej wieloletniemu działaniu ścieków

The collation and comparison of two sequential extraction procedures: 5-stage Tessier’s and less-known 4-stage Sposito’s for samples of soil treated with wastewaters from the low-tonnage vegetable and animals fats production were presented. The subject production of technological fats was carried out in a small oleochemical plant and the presented results are the continuation of the previous papers. The doses of wastewaters directed to fields used for testing were limited by total nitrogen concentration in the total batches not exceeding the threshold value of 170 kgN/ha · year. The experimental plots were sown in the consecutive years with vegetation such as: oat, rape, triticale and mustard, which were introduced to the examined soils in bulk in a form of a green fertilizer. In order to compare the changes taking place in time, the acreage of the fields used for testing was fertilized with the separately mixed raw wastewaters after their defatting and physicochemical pretreatement. Fertilization processes were carried out on regular basis once a year within the period of four years. The soil samples used for the analyses were taken from the surface layer from the experimental fields. The obtained results indicate the significant variability of changeability levels concerning exchangeable and residual fractions determined in accordance with the selected sequential extraction methods.Przedstawiono zestawienie i porównanie dwóch procedur ekstrakcji sekwencyjnej: 5-etapową Tessiera oraz mniej znaną 4-etapową Sposito dla próbek gleby traktowanej ściekami z małotonażowej produkcji tłuszczów roślinnych i zwierzęcych. Przedmiotowa produkcja technicznych tłuszczów była prowadzona przez mały zakład oleochemiczny, a prezentowane wyniki są kontynuacją dotychczasowych prac. Dawki ścieków kierowanych na poletka doświadczalne limitowano stężeniem azotu ogółem w łącznych porcjach nieprzekraczających granicznej ilości 170 kg N/ha·rok. Poletka testowe corocznie były obsiewane roślinnością, w kolejnych latach: owsem, rzepakiem, pszenżytem i gorczycą, które w formie zielonego nawozu były w całej masie wprowadzane do badanych gleb. Dla porównania zachodzących zmian w czasie, eksperymentalne areały nawożono oddzielnie mieszanymi ściekami surowymi po ich odtłuszczeniu i podczyszczonymi fizykochemicznie. Nawożenie prowadzono regularnie raz w roku w okresie czterech lat. Próbki gleby do analiz pobierano z powierzchniowej warstwy z poletek doświadczalnych. Uzyskane wyniki wskazują na znaczące zróżnicowanie poziomów zmienności frakcji jonowymiennych i pozostałych oznaczanych zgodnie z wytypowanymi metodykami ekstrakcji sekwencyjnej

Zmienność form specjacyjnych rtęci w glebie poddanej działaniu ścieków z produkcji oleochemicznej

The results of four-year research concerning variability of mercury speciation forms, contained in soil, subject to treated wastewaters from low-tonnage oleochemical production were analyzed in this paper. Doses of sewage directed to experimental patches were limited by total nitrogen concentration, with the total doses not exceeding the limit of 170 kg · (ha · year)–1. Every year, the experimental patches were sown with plants; in the subsequent years these were: oats, rape, triticale and mustard. Then, the plants were put into soil as green fertilizers in the whole weight. After an analysis of the fractional composition in soil samples handled with treated wastewater in the experimental period, a gradual decline of the exchangeable fractions was found. Moreover, an increase of the fraction connected with carbonates and stability of the fraction connected with hydrous iron and manganese oxides and the so-called organic connections fraction, and remaining fraction was found.Przedstawiono wyniki czteroletnich badań nad zmiennością form specjacyjnych rtęci oznaczanej w glebie poddanej działaniu podczyszczonych ścieków z mało tonażowej produkcji oleochemicznej. Dawki ścieków kierowanych na poletka doświadczalne limitowano stężeniem azotu ogółem, w łącznych porcjach nieprzekraczających granicznej ilości 170 kg · (ha · rok)–1. Poletka doświadczalne corocznie były obsiewane roślinnością, w kolejnych latach: owsem, rzepakiem, pszenżytem i gorczycą, które w formie zielonego nawozu były w całej masie wprowadzane do gleb. Analizując w okresie doświadczalnym skład frakcyjny w próbkach gleby traktowanej ściekami podczyszczonymi, stwierdzono sukcesywny spadek zawartości frakcji wymywalnej, natomiast wzrost frakcji związanej z formami węglanowymi oraz stabilność frakcji związanej z uwodnionymi tlenkami żelaza i manganu oraz frakcji tzw. połączeń organicznych i pozostałej

Mechanism of hardening for the surface phosphates under external high pressure

Mechanism by which Zn/Fe methaphosphate material is transformed to glassy meta-phosphate is partially understood. The two decades of intensive study demonstrates that Zn and Fe ions participate to cross-link network under friction, hardening the phosphate. In the present work we consider our (in progress) spectroscopy study of zinc and iron phosphates under the influence external high pressure to determine Zn ion change coordination from tetrahedral to octahedral (or hexahedral) structure. The standard equipment is the optical high pressure cell with diamond (DAC). The DAC is assembled and then vibrational or electronic spectra are collected by mounting the cell in an infrared, Raman, EXAFS or UV-visible spectrometer. Transition metal atoms with d orbital have flexible coordination numbers, for example zinc acts as a cross-linking agent increasing hardness, by changing coordination from tetrahedral to octahedral. Perhaps the external pressure effect on the [Zn–(O-P-)4 ] complex causes a transformation to an [Zn –(O-P-)6] grouping High pressure spectroscopy has been extensively applied for the investigation of 3d transition metal ions in solids. When studying pressure effects on coordination compounds structure, we can expect changes in ground electronic state (spin-crossovers), electronic spectra due to structural distortions (piezochromism), and changes in the ligand field causing shifts in the electronic transitions