Faktory inhibující aktivitu žížal v čistírenském kalu

Bc. Barbora Tojflová

Master's thesis

Factors inhibiting earthworm activity in sewage sludge

Abstract:

Čistírenský kal je cennou komoditou, která má velký potenciál využití v rámci aplikace na zemědělskou půdu. Obsahuje však velké množství rizikových látek, které znesnadňují jeho aplikaci. Degradace těchto rizikových látek je tedy zásadní a vermikompostování se jeví jako vhodný proces pro odstranění. Tato práce měla za cíl identifikovat právě ty faktory, které působí inhibičně na aktivitu žížal v čistírenském kalu a brání tak jeho úspěšnému vermikompostování. V literární rešerši jsou uvedeny faktory, které způsobují inhibici žížal v procesu vermikompostování a dále pak přehled o čistírenském kalu. Pokus byl založen v červnu 2019 v laboratoři FAPPZ na Suchdole. Byly použity dva kaly z různých čistíren odpadních vod. Kal č.1 byl zpracováván mechanicko-biologickou úpravou, kal č.2 zpracován R-D-N úpravou. Tyto kaly byly dále míseny se slaměnými peletami v poměru zastoupení 100 % kalu nebo 100 % pelet, 50 % kalu a 50 % pelet, 75 % kalu a 25 % pelet či 25 % kalu a 75 % pelet. Celkově bylo pro založení pokusu připraveno 75 baněk. Jednalo se o 25 variant ve třech opakováních a, b, c. Kal č.1 byl upraven pouze na pH 6,0 a 7,0, jelikož pH < 8,0. Oproti tomu kal č.2 měl vstupní pH > 8,0, a proto byl upraven na pH 8,0; 7,0 a 6,0. Celý pokus trval půl roku. Dle zjištěných parametrů bylo potvrzeno, že vysoká koncentrace amoniakálního dusíku při relativně vysoké hodnotě pH kalu, a z ní plynoucí toxický efekt NH3, měl negativní vliv na životaschopnost žížal. Což potvrdil úhyn žížal ve variantách se zastoupením 100 % kalu, ale i při zastoupení 50 % kalu a 50 % slaměných pelet. Zvyšující se přídavek slaměných pelet k čistírenskému kalu příznivě ovlivnil počet žížal a množství jejich biomasy, ale jen v některých variantách se zastoupením 25 % slaměných pelet a 75 % kalu, 50 % slaměných pelet a 50 % kalu a 100 % slaměných pelet. Jako nejvhodnější kal byl shledán kal č.1, který zajistil žížalám optimální prostředí z hlediska dostatečného množství organické hmoty, příznivého pH, nízkou koncentraci NH3 a N-amon a byla zde potvrzena 100% životaschopnost. Oproti tomu kal č.2 vykazoval vysokou počáteční koncentraci NH3 a N-amon a celkový vzhled žížal nevykazoval optimální podmínky pro život.

Abstract:

Sewage sludge is a valuable commodity with a huge potential for agricultural soil application. However, it contains a number of hazardous substances uneasy to use. Degradation of these hazardous substances is the most important step and vermicomposting appears to be the effective removal process. The focus in my thesis is to identify the factors that have an inhibitory effect on the activity of earthworms in sewage sludge and prevent successful vermicomposting. The literary summary lists the factors causing the inhibition of earthworms in the process of vermicomposting, and overview of sewage sludge. The experiment was executed in the laboratory of FAPPZ in Suchdol in June 2019. Two sludges were used from different wastewater treatment plants. Sludge No. 1 was utilized by mechanical-biological treatment, sludge No. 2 was utilized by R-D-N treatment. These sludges were further mixed with straw pellets in a ratio of 100 % sludge or 100 % pellets, 50 % sludge and 50 % pellets, 75 % sludge and 25 % pellets or 25 % sludge and 75 % pellets. A total of 75 flasks have been prepared for the experiment. 25 variants in three cycles a, b, c. Sludge No. 1 was adjusted to pH 6,0 and 7,0 only as pH < 8,0. To compare, sludge No. 2 had an input pH > 8,0 and was adjusted to pH 8,0; 7,0 and 6,0. The whole experiment took half a year. Gathered parameters confirmed that the high concentration of ammoniacal nitrogen with relatively high pH value of the sludge and related toxic effect of NH3, had a negative effect on the viability of earthworms. The death of earthworms in variants with 100 % sludge confirmed it, but the same result was with 50 % sludge and 50 % straw pellets. The straw pellets increase to sewage sludge had a positive effect on the number of earthworms and the amount of their biomass, but only in some variants with 25 % straw pellets and 75 % sludge, 50 % straw pellets and 50 % sludge and 100 % straw pellets. Sludge No. 1 was found the most convenient, provided the earthworms with an optimal environment in terms of a sufficient amount of organic matter, optimal pH, low concentration of NH3 and N-ammonium and confirmed 100% viability. To compare, sludge No. 2 showed a high initial concentration of NH3 and N-ammonium and the overall state of earthworms did not show optimal life conditions.

Keywords

pH, slaměné pelety, amoniak, úprava kalu, vermikompostování

Keywords

pH, straw pellets, ammonia, slude treatment, vermicomposting

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 7. 2020

Thesis defence

• Supervisor: doc. Ing. Aleš Hanč, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Agrobiology, Food and Natural Resources

Master programme / field:
Waste Technology / Technology, Processing and Utilization of Waste