Control of Fusarium in chrysanthemum with sewage sludge, biofertilizer, hydrolyzed fish, chitosan and Trichoderma.

2009

Chemical changes and heavy metal partitioning in an oxisol cultivated with maize (Zea mays, L.) after 5 years disposal of a domestic and an industrial sewage sludge.

The need for solutions to minimize the negative environmental impacts of anthropogenic activities Fhas increased. Sewage sludge is composed of predominantly organic matter and can be used to improve soil characteristics, such as fertility. Therefore, its application in agriculture is an adequate alternative for its final disposal. However, there is a lack of information on its long-term effects on soil changes in tropical areas. Thus, the objectives of this study were to determine (i) the effect of sewage sludge application on heavy metal build-up in soil and maize grains and leaves, and (ii) the effects of soil amendment with sewage sludge on the chemical properties of a Brazilian oxisol. Besides the increasing levels of Zn, Cu, Ni, and Cr, amending soil with sewage sludge also alters the distribution of these metals by increasing the mobile Phases, which correlated significantly with the increase in metal extraction with two single extractants, Mehlich 1 and DTPA (Diethylene triamine pentaacetic acid). The levels of Fe, Mn, Zn, and Cu in maize grains and leaves increased with the type and rate of sewage sludge application. Nevertheless, metal build-up in soil and plants was within the allowed limits. Significant differences were also found in soil characteristics like humic fractionation with the applied sewage doses. The data obtained does not indicate any expressive drawbacks in the use of sewage sludge as a soil amendment, as the heavy metal concentrations observed are unlikely to cause any environmental or health problems, even overestimated loadings, and are in accordance with the Brazilian regulations on farming land biosolid disposal.

Effect of sewage sludge metals on Daphnia similis acid phosphatase.

2009

Assessing the risk of groundwater contamination from organic substances in sewage sludge.

In this work, the risk of groundwater contamination from organic substances in sewage sludge from wastewater treatment stations was evaluated in its worst case. The sewage sludge was applied as fertilizer in corn culture, prioritizing the substances for monitoring. The assessing risk took place in a Typic Distrophic Red Latossol (TDRL) area, in the county district of Jaguariúna, SP. The simulators CMLS-94 and WGEN were used to evaluate the risk of twenty-eight organic substances in sewage sludge to leach to groundwater. The risk of groundwater contamination was accomplished for a single sludge dose application in a thousand independent and equally probable years, simulated to esteem the substances leaching in one year after the application date of the sludge. It is presented the substances that should be priorly monitored in groundwater.

Control of Fusarium in Chrysanthemum with sewage sludge, biofertilizer, hydrolyzed fish, chitosan and Trichoderma.

2008

Combined effects of soil biotic and abiotic factors, influenced by sewage sludge incorporation, on the incidence of corn stalk rot.

Abstract: The objectives of this study were to evaluate the combined effects of soil bioticand abiotic factors on the incidence of Fusarium corn stalk rot, during four annual incorporations of two typesofsewagesludge intosoil ina 5-years field assay under tropical conditions and topredict the effectsof these variables on the disease. For each type of sewage sludge, the following treatments were included: control with mineral fertilization recommended for corn; control without fertilization; sewage sludge based on the nitrogen concentration that provided the same amount of nitrogen as in the mineral fertilizer treatment; and sewage sludge that provided two, four and eight times the nitrogen concentration recommended for corn. Increasing dosages of both types of sewage sludge incorporated into soil resulted in increased corn stalk rot incidence, being negatively correlated with corn yield. A global analysis highlighted the effect of the year of the experiment, followed by the sewage sludge dosages. The type of sewage sludge did not affect the disease incidence. Amultiple logistic model using a stepwise procedure was fitted based on the selection of a model that included the three explanatory parameters for disease incidence: electrical conductivity, magnesium and Fusarium population. In the selected model, the probability of higher disease incidence increased with an increase of these three explanatory parameters. When the explanatory parameters were compared, electrical conductivity presented a dominant effect and was the main variable to predict the probability distribution curves of Fusarium corn stalk rot, after sewage sludge application into the soil.

Impacts of trace element pollution on sewage sludge and soil-plant systems: developing remediation techniques and assessing plant uptake prevention measures

Trace Elements (TEs) pollution is a significant environmental concern due to its toxic effects on human and ecosystem health and its potential to bioaccumulate in the food chain and to threaten species survival, leading to a decline in biodiversity. Urban areas, industrial and mining activities, agricultural practices, all contribute to the release of TEs into the environment posing a significant risk to human health and ecosystems. Several techniques have been developed to control TEs into the environment. This work presents the findings of three-year PhD program that focused on research on TEs pollution. The study discusses three fundamental aspects related to this topic from the perspective of sustainable development, environmental and human health. (1) High levels of TEs contamination prevent the use of sewage sludge (SS) as a fertilizer in agriculture, despite its potential as a soil amendment. Developing effective techniques to manage TEs contamination in SS is critical to ensure its safe use in agriculture and promote resource efficiency through sludge reuse. Another purpose of the study was to evaluate different strategies to limit the TEs uptake by horticultural crops (specifically, Cucumis Melo L.). This study addressed the effect of seasonality, Trichoderma inoculation and clinoptilolite application on chromium (Cr), copper (Cu) and lead (Pb) content of early- and late-ripening cultivars of Cucumis Melo L.. Finally, the accumulation of copper and the effect of its bioavailable fraction on bacterial and fungal communities in the rhizosphere soil of two vineyards, featuring two different varieties of Vitis vinifera grown for varying lengths of time, were evaluated.

Enzymatic activity measured by microcalorimetry in soil amended with organic residues

Enzymatic activity is an important property for soil quality evaluation. Two sequences of experiments were carried out in order to evaluate the enzymatic activity in a soil (Rhodic Eutrudox) amended with cattle manure, earthworm casts, or sewage sludges from the municipalities of Barueri and Franca. The activity of commercial enzymes was measured by microcalorimetry in the same soil samples after sterilization. In the first experiment, the enzyme activities of cellulase, protease, and urease were determined in the soil samples during a three month period. In the second sequence of experiments, the thermal effect of the commercial enzymes cellulase, protease, and urease on sterilized soil samples under the same tretaments was monitored for a period of 46 days. The experimental design was randomized and arranged as factorial scheme in five treatments x seven samplings with five replications. The treatment effects were statistically evaluated by one-way analysis of variance. Tukey´s test was used to compare means at p < 0.05. The presence of different sources of organic residues increased the enzymatic activity in the sampling period. Cattle manure induced the highest enzymatic activity, followed by municipal sewage sludge, whereas earthworm casts induced the lowest activity, but differed from control treatment. The thermal effect on the enzyme activity of commercial cellulase, protease, and urease showed a variety of time peaks. These values probably oscillated due to soil physical-chemical factors affecting the enzyme activity on the residues.

Industrial and urban organic wastes increase soil microbial activity and biomass

Microbial processes have been used as indicators of soil quality, due to the high sensitivity to small changes in management to evaluate, e.g., the impact of applying organic residues to the soil. In an experiment in a completely randomized factorial design 6 x 13 + 4, (pot without soil and residue or absolute control) the effect of following organic wastes was evaluated: pulp mill sludge, petrochemical complex sludge, municipal sewage sludge, dairy factory sewage sludge, waste from pulp industry and control (soil without organic waste) after 2, 4, 6, 12, 14, 20, 28, 36, 44, 60, 74, 86, and 98 days of incubation on some soil microbial properties, with four replications. The soil microbial activity was highly sensitive to the carbon/nitrogen ratio of the organic wastes. The amount of mineralized carbon was proportional to the quantity of soil-applied carbon. The average carbon dioxide emanating from the soil with pulp mill sludge, corresponding to soil basal respiration, was 0.141 mg C-CO2 100 g-1 soil h-1. This value is 6.4 times higher than in the control, resulting in a significant increase in the metabolic quotient from 0.005 in the control to 0.025 mg C-CO2 g-1 Cmic h-1 in the soil with pulp mill sludge. The metabolic quotient in the other treatments did not differ from the control (p < 0.01), demonstrating that these organic wastes cause no disturbance in the microbial community.

Yhdyskuntalietteen ja biopolttoaineiden käsittelyketjujen ja polton teknistaloudellinen tarkastelu

Työn tavoitteena on kartoittaa yhdyskuntalietteen ja kierrätys- sekä biopolttoaineiden käsittelyä ja polttoa lietteenpolttolaitoksen tarpeita ajatellen. Lietteen käsittelyketjun ja kierrätys- sekä biopolttoaineketjujen tekninen tarkastelu on siis työn keskeinen tavoite. Lisäksi lasketaan polttolaitoksen suurimpia mahdollisia investointikustannuksia eri polttoainevaihtoehdoilla. Työssä tehdään muun ohella case-tarkastelua Kaakkois- Suomen alueeseen liittyen. Tavoitteena on muodostaa tarkoitukseen soveltuva polttoaineratkaisu kullekin tapauk-selle. Työn alkuosassa tutustutaan yleisesti lietteeseen sekä polttoaineen että jätteen roolissa. Tarkastelu sisältää tietoja lietteen ominaisuuksista sekä lietteenkäsittelyssä olennaisista lainsäädännöllisistä seikoista. Samoin katsastetaan hieman lietteen esikäsittelyä, mekaanista vedenerotusta, termistä kuivausta ja polttoa tarkastellaan yleisessä valossa. Lisäksi alkuosassa keskitytään eri bio- jakierrätyspolttoainevaihtoehtoihin tarkastelemalla niiden yleisyyttä polttoaineena sekä esittelemällä niiden käsittelyketjuja. Työn loppupuoliskolla kiinnitetään huomiota case tapausten avulla polttolaitoksesta saataviin tuottoihin sekä millaisen liikkumavaran eri polttoainevaihtoehdot investointien osalta sallivat. Case-tapauksissa pohditaan Kymenlaakson ja Etelä-Karjalan paikallisia lietteen-polttomahdollisuuksia yhdistettynä kierrätys- tai biopolttoaineisiin. Mekaanisesti kuivattua lietettä käsitellään kyseisissä tapauksissa vuosittain 6000 t ja 15 000 t. Lietteen polton tuottama sähkö- ja lämpöteho näyttävät riippuvan voimakkaasti lietteen kuiva-ainepitoisuudesta, eivät niinkään lietteen muista ominaisuuksista. Lisäksi joko bio- tai kierrätyspolttoaineella saadaan sähkön- ja lämmöntuotantoa nostettua huomattavasti.

Yhdyskuntalietteen käsittely ennen termistä kuivausta ja polttoa

Työn tavoitteena on kartoittaa yhdyskuntalietteen käsittelyä lietteenpolttolaitoksen tarpeita ajatellen. Lietteen käsittelytekniikoiden ja kuljetusvaihtoehtojen selvittäminen on siis työn keskeinen tavoite. Lisäksi otetaan selvää näiden tekijöiden kustannusrakenteesta. Yhdyskuntalietteen ominaisuuksien sekä käsittelyyn liittyvien ongelmakohtien valottaminen kuuluu samoin työn tavoitteisiin. Työssä tehdään muun ohella case-tarkastelua Kaakkois-Suomen alueeseen liittyen. Tavoitteena on muodostaa tarkoitukseen soveltuva lietteenkäsittelymalli kullekin tapaukselle. Työn alkuosassa tutustutaan yleisesti lietteeseen sekä polttoaineen että jätteen roolissa. Tarkastelu sisältää tietoja lietteen ominaisuuksista ja muodostuvista määristä sekä lietteenkäsittelyssä olennaisista lainsäädännöllisistä seikoista. Samoin katsastetaan hieman jäteve¬denpuhdistusprosessiin sekä näin ollen lietteen syntyyn. Lietteen esikäsittelyä, mekaanista vedenerotusta, termistä kuivausta ja polttoa tarkastellaan yleisessä valossa. Mekaanisen vedenerotuksen osalta myös eritellään ja vertaillaan laitteita. Etenkin linko, mutta myös suotonauhapuristin osoittautuivat erityisen sopiviksi kunnallisen lietteen käsittelyyn. Työn loppupuoliskolla kiinnitetään huomiota lietteen varastointiin sekä syöttö-ja purkumenetelmiin, lyhyen etäisyyden siirtoon ja pidemmän matkan kuljetukseen. Case-tapauksissa pohditaan Kymenlaakson ja Etelä-Karjalan paikallisia lietteenkäsittelymahdollisuuksia. Mekaanisesti kuivattua lietettä käsitellään kyseisissätapauksissa vuosittain 6000 t ja 15 000 t. Lietteen polton tuottama sähkö- ja lämpöteho näyttävät riippuvan voimakkaasti lietteen kuiva-ainepitoisuudesta, eivät niinkään lietteen muista ominaisuuksista. Lietteenkäsittelykustannukset tiivistetystä lietteestä termiseen kuivaukseen soveltuvaksi polttoaineeksi vaihtelevat10-20 \ lietetonnia kohden, riippuen käsittelyvaiheiden määrästä. Kustannuksia syntyy eniten mekaanisesta vedenerotuksesta ja varastoinnista.

Kankaanpään yhdyskuntalietteestä tehdyn kompostituotteen hyödyntämismahdollisuudet ja niiden taloudellisuus

Tämän diplomityön tarkoituksena on etsiä Kankaanpään yhdyskuntalietteestä kompostoidulle tuotteelle hyödyntämis- ja myyntimahdollisuuksia, joilla saataisiin lietteen käsittely kannattavaksi toiminnaksi. Työssä tarkastellaan eri hyödyntämisvaihtoehtojen sopivuutta Kankaanpäähän ja lasketaan eri vaihtoehtojen kannattavuutta. Lisäksi tarkastellaan kompostituotteen hyödyntämistä koskevaa lainsäädäntöä ja kompostituotteen hyödyntämisen nykytilannetta. Työssä on tutkittu eri mahdollisuuksia, joita lietteestä valmistetun kompostin hyödyntämiselle on olemassa ja näiden asettamia vaatimuksia. Hieman on myös tutkittu kirjallisuudesta kehitteillä olevia uusia hyödyntämismahdollisuuksia sekä hyödyntämistä rajoittavia tekijöitä. Esimerkkilaitosten pohjalta on puolestaan tutustuttu käytännössä kompostituotteen tämän hetkiseen hyödyntämiseen ja toiminnan kaupalliseen puoleen. Kankaanpään kompostointilaitoksen mahdollisuuksiin on perehdytty tarkastelemalla Kankaanpään alueellisia seikkoja kuten elinkeinorakennetta, polttolaitoksia, tulossa olevia rakennuskohteita sekä naapurikuntien tilannetta. Näiden sekä kompostointilaitoksen tietojen pohjalta on lähdetty miettimään Kankaanpäälle sopivimpia hyödyntämisvaihtoehtoja ottaen huomioon myös tuotteen laatu. Vaihtoehdoille on laskettu kustannuksia laitokselle tarvittavien uudistusten ja muutosten mukaan ja niiden sekä oletettujen markkinanäkymien pohjalta on koottu kassavirtalaskelmia. Näiden laskelmien pohjalta on saatu Kankaanpäälle sopivimmiksi vaihtoehdoiksi koko kompostimäärän myynti irtotuotteena viherrakennukseen maanparannusaineena tai valmiina kasvualustana tai vaihtoehtoisesti osan tuotteesta pussittaminen kasvualustana tai rakeistettuna ja lopun kompostin myynti irtotuotteena viherrakennukseen. Tuotteen arvoa voidaan nostaa hyvän palvelun kautta eli esimerkiksi tarjoamalla kuljetusta kompostille, laajalla tuotevalikoimalla ja tuotteen korkealla laadulla.

Etelä- ja Länsi-Suomen jätesuunnittelun toteutumisen 1. väliarvio

Jätehuollon tavoitetilana Etelä- ja Länsi-Suomessa vuonna 2020 on, että jätemäärä on vähentynyt, hyödyntäminen lisääntynyt ja jätehuolto muuttunut suunnitelmalliseksi. Jätehuoltoa kehitetään yhteistyössä sidosryhmien kanssa. Tässä ensimmäisessä väliarviossa tarkastellaan Etelä- ja Länsi-Suomen jätesuunnitelman sekä Keski-Suomen jätesuunnitelman toteutumista ja vaikuttavuutta. Väliarvio sisältää seurantatiedot jätemääristä ja tietoa toimenpiteistä jätehuollon kehittämiseksi. Tarkastelu kattaa Etelä-Pohjanmaan, Hämeen, Kaakkois-Suomen, Keski-Suomen, Pirkanmaan, Uudenmaan ja Varsinais-Suomen ELY-keskusten toiminta-alueet. Jätesuunnitelmissa vuonna 2009 asetetut tavoitteet ovat edenneet osittain. Painopisteet biohajoavat jätteet sekä yhdyskunta- ja haja-asutuslietteet ovat lähteneet edistymään parhaiten. Haastavimmat teemat, jotka eivät ole edenneet odotetusti, ovat pilaantuneita maita sekä jätehuoltoa poikkeuksellisissa tilanteissa koskevat painopisteet. Lähiaikoina kehittämistä vaativat teemat ovat painopisteet rakentamisen ateriaalitehokkuus sekä tuhkat ja kuonat. Näissä teemoissa on konkreettisia toteutumismahdollisuuksia ja useita kiinnostuneita toimijoita. Uusiomateriaalien kuten tuhkien ja kuonien, teollisuuden sivutuotteiden ja jätemateriaalien käyttöä on mahdollisuus lisätä luonnon kiviainesten sijaan. Rakentamisen materiaalitehokkuutta voidaan ennakoida suunnitelmallisuudella, resurssitehokkuudella ja säästävällä purkamisella. Väliarviossa on esitetty jatkotoimenpiteitä, jotka mahdollistavat jätesuunnitelmien toteutumisen. Asetetuista keskeisistä painopisteistä rakentamisen materiaalitehokkuus sekä tuhkat ja kuonat edellyttävät eniten jatkotoimenpiteitä. Lisäksi yhdyskuntajätteiden kierrätystä tulisi lisätä.

The appraisal of mesophilic anaerobic digestion and thermophilic aerobic digestion in the treatment of municipal sludge in Ireland

It has been well documented that the optimum feedstock for anaerobic digesters consists of readily biodegradable compounds, as found in primary sludge or even a mixed substrate of primary and excess activated sludge. Due to the requirements of the Urban Wastewater Treatment Plant Directive of 1991, the quantities of secondary sludge generated is set to increase substantially. A pilot scale study was undertaken to evaluate the performance of both Mesophilic Anaerobic Digestion and Thermophilic Aerobic digestion in the treatment of secondary sludge. The results indicated that the anaerobic pilot scale digester achieved a greater solids destruction than the aerobic pilot plant averaging at 28% T.S. removal verses 20% for the aerobic digester, despite the fact that secondary sludge is the optimum feedstock for aerobic digestion. This can, however, be attributed to the greater biomass yield experienced with aerobic systems, and to the absence of Autothermal conditions. At present, the traditional technique of Mesophilic Anaerobic Digestion is in widespread application throughout Ireland, for the stabilisation of sewage sludge. There is only one Autothermal Thermophilic Aerobic Digester at present situated in Killarney, Co. Kerry. A further objectives of the study was to compare full-scale applications of Mesophilic Anaerobic Digestion to ATAD. Two Sludge Treatment plants, situated in Co. Kerry, were used for this purpose, and were assessed mainly under the following headings; process stability, solids reduction on average, the ATAD plant in Killarney has the advantage of producing a “Class A” Biosolid in terms of pathogen reduction, and can effectively treat double the quantity of sludge. In addition, economically the ATAD plant is cheaper to run, costing €190 / t.d.s verses €211 / t.d.s. for the anaerobic digester in Tralee. An overview of additional operational Anaerobic Digestion Plants throughout Ireland is also presented.

Development of risk assessment methodology for surface disposal of municipal sludge.

"EPA/600/6-90/001."