Nghiên cứu sự chuyển hóa của PAHs và một số kim loại nặngtrong quá trình ổn định bùn thải sông kim ngưu kết hợp rác hữu cơ bằng phương pháp lên men yếm khí nóng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------------------------

Cao Vũ Hưng

NGHIÊN CỨU SỰ CHUYỂN HÓA CỦA PAHs VÀ MỘT SỐ
KIM LOẠI NẶNG TRONG QUÁ TRÌNH ỔN ĐỊNH
BÙN THẢI SÔNG KIM NGƯU KẾT HỢP RÁC HỮU CƠ
BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN YẾM KHÍ NÓNG

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

Hà Nội - 2015


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN
-----------------------------

Cao Vũ Hưng

NGHIÊN CỨU SỰ CHUYỂN HÓA CỦA PAHs VÀ MỘT SỐ
KIM LOẠI NẶNG TRONG QUÁ TRÌNH ỔN ĐỊNH
BÙN THẢI SÔNG KIM NGƯU KẾT HỢP RÁC HỮU CƠ
BẰNG PHƯƠNG PHÁP LÊN MEN YẾM KHÍ NÓNG
Chuyên ngành
Mã số

: Hóa môi trường
: 62440120

LUẬN ÁN TIẾN SĨ HÓA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
PGS.TS. Bùi Duy Cam

Hà Nội - 2015


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu do chính tôi thực hiện. Các
kết quả nghiên cứu trong luận án là hoàn toàn trung thực và chưa được ai công
bố trong bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác.
TÁC GIẢ LUẬN ÁN


LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất tới PGS.TS. Bùi Duy
Cam người đã giao đề tài, trực tiếp chỉ bảo cho tôi định hướng nghiên cứu, kiến
thức chuyên môn và hơn hết là truyền cho tôi lòng đam mê khoa học và tinh
thần tự giác trong học tập và nghiên cứu.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Trịnh Lê Hùng người đã
dạy cho tôi các kiến thức mới, cho tôi nhiều lời khuyên bổ ích cũng như hỗ trợ
tôi rất nhiều trong quá trình thực hiện luận án.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Th.S. Vũ Thị Bích Ngọc
người đã sát cánh cùng tôi trong giai đoạn gian nan nhất của quá trình thực hiện
luận án.
Tôi xin cảm ơn quỹ học bổng Pony Chung, tập đoàn Công nghiệp
Hyundai, Hàn Quốc đã hỗ trợ kinh phí như là sự động viên to lớn giúp tôi vượt
qua khó khăn để hoàn thành luận án.

Tôi xin cảm ơn các anh chị em đồng nghiệp của Phòng thí nghiệm và Đào
tạo phân tích môi trường, Trung tâm Nghiên cứu Đào tạo Việt Nam - Hàn Quốc,
Viện Khoa học Khí tượng Thủy văn và Môi trường đã giúp tôi phân tích mẫu
nhiều mẫu nghiên cứu.
Tôi xin cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Hóa học, Trường Đại học Khoa học
Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội, các thầy cô và các bạn nghiên cứu sinh
thuộc phòng Hóa học Môi trường đã giúp đỡ, hỗ trợ tôi trong suốt khoảng thời
gian học tập và nghiên cứu tại đây.
Cuối cùng, tôi xin gửi lời cảm ơn đến gia đình, người thân và bạn bè,
những người luôn ở bên tôi, giúp tôi vượt qua mọi khó khăn để hoàn thành luận
án này.
TÁC GIẢ LUẬN ÁN
Cao Vũ Hưng


MỤC LỤC
MỤC LỤC ......................................................................................................... 1
DANH MỤC HÌNH .......................................................................................... 3
DANH MỤC BẢNG ......................................................................................... 5
CÁC CHỮ VIẾT TẮT ...................................................................................... 6
MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 7
Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................... 10
1.1. Khái quát về bùn thải đô thị và thực trạng quản lý bùn thải đô thị
tại Hà Nội .......................................................................................................... 10
1.1.1. Nguồn phát sinh ............................................................................ 10
1.1.2. Đặc điểm của bùn thải đô thị ........................................................ 11
1.1.3. Các phƣơng pháp xử lý bùn thải đô thị......................................... 13
1.1.4. Thực trạng quản lý bùn thải đô thị tại Hà Nội .............................. 17
1.2. Kim loại nặng và PAHs trong bùn thải đô thị ............................................ 19
1.2.1. Kim loại nặng ................................................................................ 19

1.2.2. Các hợp chất hữu cơ đa vòng thơm (PAHs) ................................. 24
1.3. Phƣơng pháp lên men phân hủy yếm khí trong xử lý bùn thải đô thị
và rác thải hữu cơ .............................................................................................. 30
1.3.1. Cơ sở của phƣơng pháp lên men phân hủy yếm khí..................... 31
1.3.2. Các yếu tố ảnh hƣởng đến quá trình phân hủy yếm khí ............... 33
1.3.3. Các kỹ thuật ứng dụng phƣơng pháp lên men phân hủy
yếm khí trong xử lý bùn thải đô thị và rác thải hữu cơ........................... 36
1.3.4. Sự phân hủy PAHs trong quá trình ổn định bùn thải đô thị
bằng phƣơng pháp lên men yếm khí ....................................................... 41
1.3.5. Sự chuyển hóa của kim loại nặng trong quá trình ổn định
bùn thải đô thị bằng phƣơng pháp lên mem yếm khí ............................. 46
Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ..... 50
2.1. Đối tƣợng và nội dung nghiên cứu............................................................. 50
2.1.1. Đối tƣợng nghiên cứu ................................................................... 50
2.1.2. Nội dung nghiên cứu ..................................................................... 52
2.2. Phƣơng pháp nghiên cứu ............................................................................ 55
2.2.1. Phƣơng pháp thu thập và tổng hợp tài liệu ................................... 55
2.2.2. Phƣơng pháp lấy mẫu thực địa ..................................................... 55
2.2.3. Phƣơng pháp thực nghiệm ............................................................ 56

1


2.2.4. Phƣơng pháp phân tích ................................................................. 61
2.2.5. Hóa chất sử dụng .......................................................................... 63
2.2.6. Phƣơng pháp xử lý số liệu nghiên cứu ......................................... 64
Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ........................................................ 65
3.1. Đặc điểm ô nhiễm kim loại nặng và PAHs trong bùn thải
sông Kim Ngƣu ................................................................................................. 65
3.1.1. Đặc điểm hóa lý của bùn thải sông Kim Ngƣu............................. 65

3.1.2. Kim loại nặng trong bùn thải sông Kim Ngƣu ............................. 66
3.1.3. PAHs trong bùn thải sông Kim Ngƣu........................................... 72
3.1.4. Đánh giá khả năng sử dụng bùn thải sông Kim Ngƣu
cho cải tạo đất nông nghiệp .................................................................... 79
3.2. Nghiên cứu xác định điều kiện thích hợp trong quá trình ổn định bùn thải
kết hợp rác hữu cơ bằng phƣơng pháp lên men yếm khí nóng ......................... 81
3.2.1. Sự thay đổi pH và độ dẫn điện (EC) theo thời gian...................... 82
3.2.2. Khả năng loại bỏ COD tổng (CODt) ............................................ 84
3.2.3. Khả năng loại bỏ tổng chất rắn và chất rắn bay hơi ..................... 85
3.2.4. Khả năng sinh biogas và thành phần khí CH4 .............................. 87
3.2.5. Sự giảm hàm lƣợng Nitơ tổng (TN) và N-NH4 ............................ 90
3.2.6. Sự giảm hàm lƣợng Phốt pho tổng (TP) và P-PO4 ....................... 92
3.3. Sự chuyển hóa của kim loại nặng và PAHs trong quá trình ổn định
bùn thải kết hợp rác hữu cơ bằng phƣơng pháp lên men nóng ......................... 94
3.3.1. Các thông số hóa lý của quá trình lên men yếm khí ..................... 94
3.3.2. Sự tích tụ và vận chuyển của kim loại nặng ................................. 99
3.3.3. Sự phân hủy của các hợp chất PAHs ............................................ 111
3.4. Đề xuất quy trình và đánh giá khả năng áp dụng xử lý bùn thải
sông Kim Ngƣu kết hợp rác hữu cơ .................................................................. 118
3.4.1. Đề xuất quy trình xử lý ................................................................. 118
3.4.2. Đánh giá khả năng áp dụng mô hình đề xuất xử lý bùn thải
sông Kim Ngƣu kết hợp rác hữu cơ ........................................................ 120
KẾT LUẬN ....................................................................................................... 126
DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ
LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN ......................................................................... 128
TÀI LIỆU THAM KHẢO ................................................................................. 129
PHỤ LỤC .......................................................................................................... 141

2

DANH MỤC HÌNH
Hình 1.1. Các giai đoạn trong quá trình phân hủy yếm khí ....................................... 32
Hình 1.2. Quy trình xử lý bằng kỹ thuật lên men yếm khí khô ................................. 38
Hình 1.3. Quy trình xử lý bằng kỹ thuật lên men yếm khí ƣớt một giai đoạn........... 39
Hình 1.4. Quy trình xử lý bằng kỹ thuật lên men yếm khí ƣớt hai giai đoạn ............ 40
Hình 1.5. Quá trình thoái biến của phenanthrene trong điều kiện yếm khí bởi
vi khuẩn khử sunfat .................................................................................................... 43
Hình 2.1. Sơ đồ vị trí khu vực lựa chọn nghiên cứu .................................................. 52
Hình 2.2. Mô tả hệ thống xử lý lên men yếm khí nóng ............................................. 56
Hình 2.3. Sơ đồ phƣơng pháp thực nghiệm nghiên cứu xử lý kết hợp bùn thải
và rác hữu cơ .............................................................................................................. 58
Hình 2.4. Sơ đồ phƣơng pháp thực nghiệm nghiên cứu sự tích tụ và vận chuyển
của kim loại nặng và phân hủy của PAHs .................................................................. 59
Hình 3.1. Hàm lƣợng kim loại nặng tại các điểm khảo sát ........................................ 68
Hình 3.2. Hàm lƣợng kim loại nặng trung bình trong bùn thải sông Kim Ngƣu ...... 69
Hình 3.3. Hàm lƣợng PAHs với số lƣợng vòng thơm khác nhau trong
bùn thải sông Kim Ngƣu ............................................................................................ 73
Hình 3.4. Tỷ lệ hàm lƣợng PAHs đặc trƣng trong mẫu bùn thải sông Kim Ngƣu ......... 77
Hình 3.5. So sánh hàm lƣợng PAHs trong bùn thải sông Kim Ngƣu với
các giá trị giới hạn qui định ........................................................................................ 78
Hình 3.6. Sự thay đổi giá trị pH của các thí nghiệm theo thành phần đầu vào
và theo thời gian ......................................................................................................... 82
Hình 3.7. Sự thay đổi giá trị EC của các thí nghiệm theo thành phần đầu vào
và theo thời gian ......................................................................................................... 83
Hình 3.8. Sự thay đổi giá trị CODt của các thí nghiệm theo thành phần
đầu vào và theo thời gian ............................................................................................ 84
Hình 3.9. Khả năng loại bỏ CODt trong các thí nghiệm theo thành phần
đầu vào khác nhau ...................................................................................................... 85
Hình 3.10. Khả năng loại bỏ TS và VS theo thành phần đầu vào khác nhau ............ 86

Hình 3.11. Thể tích biogas sinh ra trong các thí nghiệm với thành phần
đầu vào khác nhau theo thời gian ............................................................................... 87
Hình 3.12. Tỷ lệ thành phần trung bình của các khí trong biogas ............................ 88
Hình 3.13. Thành phần khí H2S trung bình trong biogas của các thí nghiệm ........... 89
Hình 3.14. Sự thay đổi giá trị Nitơ tổng theo thời gian của các thí nghiệm
với thành phần đầu vào khác nhau ............................................................................. 91
Hình 3.15. Sự thay đổi giá trị N-NH4 theo thời gian của các thí nghiệm
với thành phần đầu vào khác nhau ............................................................................. 91

3


Hình 3.16. Sự thay đổi giá trị Phốt pho tổng theo thời gian của các thí nghiệm
với thành phần đầu vào khác nhau ............................................................................. 93
Hình 3.17. Sự thay đổi giá trị P-PO4 theo thời gian của các thí nghiệm
với thành đầu vào khác nhau ...................................................................................... 93
Hình 3.18. Sự thay đổi giá trị pH theo thời gian........................................................ 95
Hình 3.19. Sự thay đổi giá trị EC theo thời gian ....................................................... 96
Hình 3.20. Sự thay đổi giá trị CODt của hỗn hợp sinh khối theo thời gian .............. 96
Hình 3.21. Sự thay đổi của TS, VS theo thời gian trong
quá trình phân hủy yếm khí ........................................................................................ 97
Hình 3.22. Thể tích biogas sinh ra trong quá trình phân hủy yếm khí ...................... 98
Hình 3.23. Thành phần biogas theo thời gian ............................................................ 98
Hình 3.24. Tƣơng quan giữa sự gia tăng của hàm lƣợng kim loại nặng sau ổn định
và hàm lƣợng kim loại nặng trong thành phần nguyên liệu đầu vào ......................... 100
Hình 3.25. Hàm lƣợng kim loại nặng trƣớc và sau quá trình ổn định ....................... 100
Hình 3.26. Sự thay đổi hàm lƣợng kim loại nặng trong quá trình ổn định bùn thải ............. 101
Hình 3.27. Tƣơng quan hàm lƣợng Cd trong chất rắn và trong dung dịch ngâm rửa ......... 104
Hình 3.28. Tƣơng quan hàm lƣợng Cr trong chất rắn và trong dung dịch ngâm rửa .......... 104
Hình 3.29. Tƣơng quan hàm lƣợng Cu trong chất rắn và trong dung dịch ngâm rửa ......... 105

Hình 3.30. Tƣơng quan hàm lƣợng Ni trong chất rắn và trong dung dịch ngâm rửa .......... 105
Hình 3.31. Tƣơng quan hàm lƣợng Pb trong chất rắn và trong dung dịch ngâm rửa.......... 106
Hình 3.32. Tƣơng quan hàm lƣợng Zn trong chất rắn và trong dung dịch ngâm rửa ......... 106
Hình 3.33. Lƣợng kim loại nặng chuyển vào dung dịch ngâm rửa theo thời gian ............ 107
Hình 3.34. Lƣợng kim loại nặng chuyển vào pha nƣớc trong 18 ngày đầu và
thời gian sau của quá trình ổn định ........................................................................................... 108
Hình 3.35. Sự phân hủy các hợp chất PAHs trong quá trình ổn định........................ 112
Hình 3.36. Tỷ lệ phân hủy các hợp chất PAHs .......................................................... 113
Hình 3.37. Hàm lƣợng PAHs trƣớc và sau ổn định ................................................... 114
Hình 3.38. Sự phân hủy của PAHs theo thời gian khi sử dụng Tween 80 ................ 116
Hình 3.39. Khả năng phân hủy của các hợp chất PAHs khi sử dụng Tween 80 ....... 116
Hình 3.40. Quy trình đề xuất xử lý bùn thải sông Kim Ngƣu kết hợp rác hữu cơ .... 119

4


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1. Lƣợng bùn thải đô thị tại Hà Nội năm 2012 .............................................. 18
Bảng 1.2. Kim loại nặng trong nƣớc thải của một số loại hình công nghiệp .................... 20
Bảng 1.3. Tính chất vật lý của một số PAHs ............................................................. 28
Bảng 1.4. Tổng hợp các kỹ thuật áp dụng trong phƣơng pháp lên men yếm khí............... 37
Bảng 2.1. Tọa độ của các điểm nghiên cứu ............................................................... 52
Bảng 2.2. Thành phần nguyên liệu đầu vào trong các thí nghiệm ............................. 58
Bảng 2.3. Thành phần nguyên liệu đầu vào trong thực nghiệm nghiên cứu
sự tích tụ, vận chuyển của KLN và phân hủy của PAHs ........................................... 60
Bảng 3.1. Một số chỉ tiêu hóa lý của bùn thải sông Kim Ngƣu ................................. 65
Bảng 3.2. Hàm lƣợng KLN trung bình trong mẫu bùn tại các điểm khảo sát
với QCVN: 03/2008/BTNMT .................................................................................... 66
Bảng 3.3. So sánh hàm lƣợng KLN trong bùn thải sông Kim Ngƣu
với QCVN: 03/2008/BTNMT ............................................................................................... 67

Bảng 3.4. So sánh hàm lƣợng kim loại nặng trong bùn thải sông Kim Ngƣu
với kết quả khảo sát đã thực hiện trƣớc tại đây và một số khu vực khác.............................. 69
Bảng 3.5. Hàm lƣợng PAHs trung bình của bùn thải ở các điểm khảo sát ................... 72
Bảng 3.6. So sánh hàm lƣợng PAHs trong bùn thải sông Kim Ngƣu
với kết quả khảo sát bùn thải tại một số khu vực khác ............................................... 74
Bảng 3.7. Tốc độ sinh khí trung bình và thành phần biogas ...................................... 88
Bảng 3.8. Xác định hiệu suất sinh khí CH4 ................................................................ 90
Bảng 3.9. Hàm lƣợng một số kim loại nặng trƣớc và sau ổn định bùn thải .............. 99
Bảng 3.10. Hàm lƣợng kim loại nặng gia tăng trong quá trình ổn định .................... 101
Bảng 3.11. Lƣợng kim loại nặng chuyển vào dung dịch ngâm rửa theo thời gian ......... 107
Bảng 3.12. Tƣơng quan lƣợng kim loại nặng chuyển vào pha nƣớc trong
18 ngày đầu và thời gian sau của quá trình ổn định ................................................... 108
Bảng 3.13. Lƣợng PAHs phân hủy trong quá trình ổn định ...................................... 111
Bảng 3.14. Thông số hóa lý quá trình phân hủy yếm khí với Tween 80 ................... 115
Bảng 3.15. Lƣợng PAHs phân hủy khi sử dụng Tween 80 ...................................... 115
Bảng 3.16. Hàm lƣợng kim loại nặng trong hỗn hợp bùn thải và rác hữu cơ
qua các giai đoạn của quy trình xử lý ......................................................................... 121
Bảng 3.17. Một số quy định hàm lƣợng kim loại nặng tối đa cho phép
đối với phân bón hữu cơ ............................................................................................. 122
Bảng 3.18. Tổng hàm lƣợng PAHs trong hỗn hợp qua các công đoạn xử lý ............ 124

5


CÁC CHỮ VIẾT TẮT
Chữ viết tắt

STT
1
2

3
4

BT
BTĐT
BTNMT
CODt

5
6
7

DS
EC
GC-FID

8

HMW

9
10

HRT
ICP-OES

11

LMW

12

PAH

13

PAHs

14

PECs

15
16
17
18
19
20
21
22
23

PELs
QCVN
RHC
SRT
TN
TNHH NN MTV
TP
TS

US EPA

24
25
26
27

VS
VSV
WHO
WS

Ý nghĩa
Bùn thải
Bùn thải đô thị
Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng
Total Chemical Oxygen Demand: Tổng nhu cầu oxi
hóa học
Dry Substance: Vật liệu khô
Electronic Conductivity: Độ dẫn điện
Gas Chromatography Flame Ionized Detector: Sắc
ký khí kết hợp detector ion hóa ngọn lửa
High Molecular Weight: Chất có khối lƣợng phân
tử cao
Hydraulic Retention Time: Thời gian lƣu thủy lực
Inductivity Couple Plasma Optical Emission
Spectrometry: Phổ phát xạ plasma ghép cặp cảm ứng
Low Molecular Weight: Chất có khối lƣợng phân tử
thấp
Polycyclic Aromatic Hydrocarbon: Hợp chất hữu

cơ đa vòng thơm
Polycyclic Aromatic Hydrocarbons: Các hợp chất
hữu cơ đa vòng thơm

Probable Effect Concentrations: Nồng độ ảnh
hƣởng
Probable Effect Levels: Liều ảnh hƣởng
Qui chuẩn Việt Nam
Rác hữu cơ
Solid Retention Time: Thời gian lƣu chất rắn
Total Nitrogen: Tổng Nitơ
Trách nhiệm hữu hạn nhà nƣớc một thành viên
Total Phosphorous: Tổng Phốt pho
Total Solid: Tổng chất rắn
Environmental Protection Agency of United State:
Cục bảo vệ môi trƣờng liên bang Hoa Kỳ
Volatile Solid: Chất rắn bay hơi
Vi sinh vật
Word Health Organization: Tổ chức Y tế thế giới
Water Solubility: Khả năng hòa tan vào nƣớc

6


TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1]

Nguyễn Minh Giảng, Nguyễn Thị Hằng, Phan Thị Phƣơng Hoa, Đinh
Thúy Hằng (2012), “Phân lập vi khuẩn ôxi hóa sunfua trong điều kiện

hiếu khí và kỵ khí”, tạp chí công nghệ sinh học, 10(2), tr. 387-392.

[2]

Thái Mạnh Hùng, Tạ Mạnh Hiếu, Phạm Văn Ánh, Nguyễn Hữu Tuyên,
Nguyễn Việt Anh, Đinh Thúy Hằng (2012), “Động học của quá trình tạo
biogas và quần thể methanogen trong bể lên men kỵ khí ở nhiệt độ cao xử
lý kết hợp bùn thải và rác hữu cơ” tạp chí công nghệ sinh học, 10(1), tr.
179-187.

[3]

Nghiêm Ngọc Minh, Cung Thị Ngọc Mai (2010), “Hợp chất hydrocarbon
đa nhân (PAHs) và khả năng phân hủy sinh học bởi vi khuẩn”, Tạp chí
công nghệ sinh học, 8(1), tr. 1-11.

[4]

Hoàng Nhâm (1994), Giáo trình hóa học vô cơ, Nhà xuất bản giáo dục.

[5]

Võ Hồng Thi (2011), “Quá trình phân hủy chất hữu cơ giàu mỡ trong
điều kiện kỵ khí”, Tạp chí công nghệ sinh học, 9(1), tr. 1-11.

[6]

Mai Anh Tuấn, Nghiêm Ngọc Minh, Đặng Thị Cẩm Hà, (2004), “Nghiên
cứu phân loại và khả năng sử dụng hydrocarbon thơm đa nhân,
dibenzofuran của chủng XKDN19”, Tap chí công nghệ sinh học, 2(3), tr.

389-396.

Tiếng Anh
[7]

Abdollahi S., Raoufi Z., Faghiri I., Savari A., Nikpour Y., Mansouri A.,
(2013), Contamination levels and spatial distributions of heavy metals
and PAHs in surface sediment of Imam Khomeini Port, Persian Gulf,
Iran”, Marine Pollution Bulletin, 71, pp. 336-345.

[8]

Alloway B.J., Jacson A.P., (1991), “The behavior of heavy metal in
sewage sludge amended soil”, The Science of the Total Environment,
100, pp. 151-176.

129


[9]

Ambrosoli R., Petruzzelli L., Minati J.L., Marsan F.A., (2005),
“Anaerobic PAH degradation in soil by a mixed bacterial consortium
under denitrifying conditions”, Chemosphere, 60(9), pp. 1231-1236.

[10] Amir S., Hafidi M., Merlina G., Hamdi H., Revel J.C., (2005), “Fate of
polycyclic aromatic hydrocarbons during composting of lagooning
sewage sludge”, Chemosphere, 58, pp. 449-458.
[11] Anderson R.T., Lovely D.R., (1999), “Naphthalene and benzene
degradation under Fe(III)-reducing conditions in petroleum contaminated

aquifers”, Biorem. J., 3, pp. 121-135.
[12] Appels L., Baeyens J., Degreve J., Dewil R., (2008), “Principles and
potential of the anaerobic digestion of waste-activated sludge”, Progress
in Energy and Combustion Science, 34, pp. 755-781.
[13] Aryal,

R.K.,

Furumai,

H.,

Nakajima,

F.,

Boller,

M.,

2006,

“Characteristics of particleassociated PAHs in a first flush of a highway
runoff”, Water Sci. Technol., 53, pp. 245-251.
[14] Babel S., Dacera D.M., (2006), “Heavy metal removal from
contaminated

sludge

for

land

application:

A

review”,

Waste

Management, 26, pp. 988-1004.
[15] Bach Quang Dung (2004), “Enhancement of intrinsic bioremendiation of
PAHs-contaminated anoxic estuarine sediment by the addition of
biostimulating agents”, Master thesis, Myongij university Korea.
[16] Barnabas I.J., Dean J.R., Fowlis I.A., Owen S.P., (1995), “Extraction of
Polycyclic Aromatic Hydrocarbons from highly contaminated soil using
micro-way energy”, Analyst, 120, pp. 1897-1904.
[17] Bilitewski B., Haerdtle G., Marek K., Waste Management, Springer,
1994.
[18] Boll E.S., Christensen J.H., Holm P.E., (2008), Quantification and source
identification of polycyclic aromatic hydrocarbons in sediment, soil, and
water spinach from Hanoi, Vietnam, Journal of Environmental
Monitoring, 10, pp. 261-269.

130


[19] Bolzonella D., Cavinato C., Fatone F., Pavan P., Cecchi F., (2012), “High
rate mesophilic, thermophilic, and temperature phased anaerobic

digestion of waste activated sludge: A pilot scale study”, Waste
Management, 32, pp. 1196-1201.
[20] Bravo A.D., Polanco M.F., (2013), “Anaerobic co-digestion of sewage
sludge and grease trap: Assessment of enzyme Addition”, Process
Biochemistry, 48, pp. 936-940.
[21] Brunn L., Dornack C., Bilitewski B., (2007), “Application of laboratory
scale experiments to industrial scale in case of anaerobic waste
treatment”, Sardinia, Eleventh International Symposium, Cagliary, Italy.
[22] Busetti F., Heitz A., Cuomo M., Badoer S., Traverso P., (2006),
“Determination of sixteen polycyclic aromatic hydrocarbons in aqueous
and solid samples from an Italian wastewater treatment plant, J.
Chromatography, A 1102, pp. 104-115.
[23] Cai Q.Y., Mo C.H., Wu Q.T., Zeng Q.Y., Katsoyiannis A., (2007a),
“Occurrence of organic contaminants in sewage sludges from eleven
wastewater treatment plants, China”, Chemosphere, 68, pp. 1751-1762.
[24] Cai Q.Y., Mo C.H., Wu Q.T., Zeng Q.Y., Katsoyiannis A., Ferard J.F.,
(2007b), “Bioremediation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs)
contaminated sewage sludge by different composting processes”, Journal
of Hazardous Materials, 142, pp. 535-542.
[25] Canadian Council of the Ministers of the Environment (CCME), (2002).
Canadian sediment quality guidelines for the protection of aquatic life,
Environment Canada, Ottawa, Ontario, Canada.
[26] Canadian Council of the Ministers of the Environment (CCME), (2005),
Canadian Guidelines for Compost Quality, Winnipeg, Manitoba, Canada.
[27] Carneiro T.F., Perez M., Romero L.I., (2008), “Thermophilic anaerobic
digestion of source-sorted organic fraction of municipal solid waste”,
Bioresource Technology, 99, pp. 6763-6770.

131

[28] Cecchi F., Pavan P., Alvarez J.M., Bassettit A., Cozzolinot C.,(1991),
“Anaerobic digestion of municipal solid waste: Thermophilic vs
Mesophilic performance at high solids”, Waste Management & Research,
9, pp. 305-315.
[29] Chen H., Yan S.H., Ye Z.L., Meng H.J., Zhu Y.G., (2012), “Utilization
of urban sewage sludge: Chinese perspectives”, Environ Sci Pollut Res,
19, pp. 1454-1463.
[30] Chipasa K.B., (2003), “Accumulation and fate of selected heavy metals
in a biological wastewater treatment system”, Waste Management, 23,
pp.135-143.
[31] Chongrak P., (1996), Organic Waste Recycling, WILEY, England.
[32] Christense E.R., Arora S., (2007) “Source apportionment of PAHs in
sediments using factor analysis by time records: application to Lake
Michigan”, USA. Water Res., 41, pp. 168-176.
[33] Corti A., Lombardi L., (2007), “Anaerobic co-digestion of source
selected organic waste and sewage sludge”, Sardinia, Eleventh
International Symposium, Cagliary, Italy.
[34] Cutright T.J., (1995), “Polycyclic aromatic hydrocarbon biodegradation
and kinetics using Cunninghamella echinulata var. elegans”, Int. Biodet.
Biodeg., 35(4), pp. 397- 408.
[35] Dai J., Xu M., Chen J.,Yang X., Ke Z., (2007), “PCDD/F, PAH and
heavy metals in the sewage sludge from six wastewater treatment plants
in Beijing, China”, Chemosphere, 66, pp. 353-361.
[36] Dispirito A.A., Silver M., Voss L., Tuovinene O.H., (1982), “Flagella
and Pili of iron-oxidizing Thiobacilli isolated from a uranium mine in
northern Ontario Canada”, Appl. Environ. Microbiol., 43, pp.1196-1200.
[37] Donahue W.F., Allen E.W., Schindler D.W., (2006), “Impacts of coalfired power plants on trace metals and polycyclic aromatic hydrocarbons
(PAHs) in lake sediments in central Alberta, Canada”, Journal of
Paleolimnology, 35, pp. 111-128.

132


[38] Dong B., Liu X., Dai L., Dai X., (2013), “Changes of heavy metal
speciation during high-solid anaerobic digestion of sewage sludge”,
Bioresource Technology, 131, pp. 152-158.
[39] Dong Trang T.T., Lee B.K.,(2009), “Characteristics, toxicity, and source
apportionment of polycylic aromatic hydrocarbons (PAHs) in road dust
of Ulsan, Korea”, Chemosphere, 74, pp. 1245-1253.
[40] Dou J., Liu X., Ding A., (2009), “ Anaerobic degradation of naphthalene
by the mixed bacteria under nitrate reducing conditions”, Journal of
Hazardous Materials, 165, pp. 325-331.
[41] Eriksson E., Christensen N., Schmidt J.E., Ledin A., (2008), “Potential
priority pollutants in sewage sludge”, Desalination, 226, pp. 371-388.
[42] Fellenberg G, (2000), The chemical of pollution, Technical University
Braunschweig, John Wiley and Sons, Ltd.
[43] Fuerhacker M., Measho H.T., (2010), Treatment and Reuse of Sludge,
Springer-Verlag Berlin Heidelberg.
[44] Fytili D., Zabaniotou A., (2008), “Utilization of sewage sludge in EU
application of old and new methods - A review”, Renewable and
Sustainable Energy Reviews, 12, pp. 116-140.
[45] Giller K.E., Witter E., Mcgrath S., (1998), “Toxicity of heavy metals to
microorganisms and microbial processes in agricultural soils: A review”,
Soil Biol. Biochem., (30)10/11, pp. 1389-1414,
[46] Gu S.H., Kralovec A.C., Christensen E.R., Van Camp R.P., (2003),
“Source apportionment of PAHs in dated sediments from the Black
River, Ohio”, Water Research, 37, pp. 2149-2161.
[47] Haritash A.K., Kaushik C.P., (2009), “Biodegradation aspects of
Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs): A review”, Journal of

Hazardous Materials, 169, pp. 1-15.
[48] He Y., Yediler A., Sun T., Kettrup A., (1995). Adsorption of fluoranthene
on soil and lava: effects of the organic carbon contents of adsorbents and
temperature, Chemosphere 30, 141-150..

133


[49] Heister K., Pols S., Gustav Loch J.P., Bosma T.N.P., (2013), “Desorption
behaviour of polycyclic aromatic hydrocarbons after long-term storage of
two harbour sludges from the port of Rotterdam, The Netherlands”, J
Soils Sediments,13, pp. 1113-1122.
[50] Hafidi M., Amir S., Jouraiphy A., Winterton P., Gharous M.E., Merlina
G., Revel J.C., (2008), “Fate of polycyclic aromatic hydrocarbons during
composting of activated sewage sludge with green waste”, Bioresource
Technology, 99, pp. 8819-8823.
[51] Hua L., Wu W.X., Liu Y.X., Tientchen C.M., Chen Y.X., (2008), “Heavy
Metals and PAHs in Sewage Sludge from Twelve Wastewater Treatment
Plants in Zhejiang Province”, Biomedical and Environmental Sciences,
21, pp. 345-352.
[52] Huang W., Wang Zh., Yan W., (2012), “Distribution and sources of
polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in sediments from Zhanjiang
Bay and Leizhou Bay, South China”, Marine Pollution Bulletin, 64, pp.
1962-969.
[53] Huault M.L., Regier A., Faure P., (2009), “Analyzing hydrocarbons in
sewer to help in PAH source apportionment in sewage sludges”,
Chemosphere, 75, pp. 995-1002.
[54] Hsu J.H., Lo S.L., (2001), “Effect of composting on characterization and
leaching of copper, manganese, and zinc from swine manure”, Environ.
Pollut.,114, pp. 119-127.

[55] Ito A., Umita T., Aizawa J., Takachi T., Morinaga K., (2000), “Removal
of heavy metals from anaerobiccally digested sewage sludge by a new
chemical method using ferric sulfate”, Wat. Res., 34(3), pp. 751-758.
[56] Janz A., Bilitewski B., (2007), “Hazadous substances in WEEE - toxicity
and realease, internal study”, Insitute of Waste Management and
Contaminated Site Treatment, Technical University Dresden.
[57] Johnsen A.R., Wick L.Y., Harms H., (2005), “Principles of microbial
PAH-degradation in soil”, Environ. Pollut., 133, pp. 71-84.

134


[58] Ju J.H., Lee I.S., Sim W.J., Eun H.S., Oh J.E., (2009), “Analysis and
evaluation of chlorinated persistent organic compounds and PAHs in
sludge in Korea”, Chemosphere, 74, pp. 441-447.
[59] Karthikeyan R, Bhandari A., (2001), “Anaerobic biotransformation of
aromatic and polycyclic aromatic hydrocarbons in soil microcosms: a
review”, Hazardous Substance Research, 3, pp. 1-19.
[60] Karvelas M., Katsoyiannis A., Samara C., (2003), “Occurrence and fate
of heavy metals in the wastewater treatment process”, Chemosphere, 53,
pp.1201-1210.
[61] Khadhar S., Higashi T., Hamdia H., Matsuyama S., Charef A., (2010),
“Distribution of 16 EPA-priority polycyclic aromatic hydrocarbons
(PAHs) in sludges collected from nine Tunisian wastewater treatment
plants”, Journal of Hazardous Materials, 183, pp. 98-102.
[62] Kilemade M., Hartl M.G.J., Sheehan D., Mothersill C., van Pelt
F.N.A.M., O’Brien N.M., O’Halloran J., (2004), “An assessment of the
pollutant status of surficial sediment in Cork Harbour in the South East of
Ireland with particular reference to polycyclic aromatic hydrocarbons”,
Marine Pollution Bulletin, 49, pp. 1084-1096.

[63] Kimberlie A., Graeme MD., Pollack C.V., Facep M.D., (1998), “Heavy
metal toxicity, Part I: Arsenic and Mercury”, The Journal of Emergency
Medicine, (16)1, pp. 45-56.
[64] Kishida M., Imamura K., Maeda I., Tran T.N.L., Nguyen T.P.T., Pham
H.V., (2007), “Distribution of persistent organic pollutant and polycyclic
aromatic hydrocarbons in sediment samples from Vietnam”, Journal of
Health Science, 53(3), pp. 291-301.
[65] Kristen M., (2001), “Reducing contaminated sediments and their threats
to marine resources” Staff Scientist Beth Millemanm, National Policy
Coordinator Cynthia, Executive Director.
[66] Larsen S.B., Karakashev D., Angelidaki I., Schmidt J.E., (2009), “Ex-situ
bioremediation of polycyclic aromatic hydrocarbons in sewage sludge,
Journal of Hazardous Materials, 164, pp. 1568-1572.

135


[67] Lazzari L., Sperni L., Bertin P., Pavoni B., (2000), “Correlation between
inorganic (heavy metals) and organic(PCBs and PAHs) micropollutant
concentrations during sewage sludge composting processes”,
Chemosphere, 41, pp. 427-435.
[68] Le H.T., Nguyen M.T., Suzuki G., Misaki K., Pham H.V., Takahashi S.,
Tanabe S., (2014), “Aryl hydrocarbon receptor mediated activities in road
dust from a metropolitan area, Hanoi-Vietnam: Contribution of
polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and human risk assessment”,
Science of the Total Environment, xxx, pp. xxx-xxx.
[69] Lo K.S.L., Chen Y.H., (1990), “Extracting heavy metals from municipal
and industrial sludges”, Sci. Total Environ., 90, pp. 99 -116.
[70] Lors C., Damidot D., Ponge J.F., & Perie F., (2012), “Comparison of a
bioremediation process of PAHs in a PAH contaminated soil at field and

laboratory scales”, Environmental Pollution, 165, pp. 11-17.
[71] Lu S., Imai T., Ukita M., Sekine M., (2007) “Start-up performances of
dry anaerobic mesophilic and thermophilic digestions of organic solid
wastes”, Journal of Environmental Sciences, 19, pp. 416-420.
[72] Luers F., Hulscher Th.E.M.T., (1996), “Temperature effect of the
partitioning of polycyclic aromatic hydrocarbons between natural organic
matter and water”, Chemosphere, 33, pp. 643-657.
[73] MacDonald D.D., Ingersoll C.G., Berger T.A., (2000), “Development and
evaluation of consensus-based sediment quality guidelines for freshwater
ecosystems”, Archives of Environmental Contamination and Toxicology,
39, pp. 20-31.
[74] MacLeod C.T., Daugulis A.J., (2005), “Interfacial effects in a two-phase
partitioning bioreactor: degradation of polycyclic aromatic hydrocarbons
(PAHs) by a hydrophobic Mycobacterium”, Process Biochemistry, 40,
pp. 1799-1805.
[75] Man Y.B., Kang Y., Wang H.S., Lau W., Li H., Sun X.L., Giesy J.P.,
Chow K.L., & Wong M.H., (2013), “Cancer risk assessments of Hong
Kong soils contaminated by polycyclic aromatic hydrocarbons, Journal
of Hazardous Materials, xxx, pp. xxx-xxx.

136


[76] Marcussen H., Dalsgaard A., Holm P.E., (2008), “Content, Distribution
and fate of 33 elements in sediments of rivers receiving wastewater in
Hanoi, Vietnam”, Environmental Pollution, 155, pp. 41-51.
[77] Martinez A.B., Carrere H., Patureau D., Delgenes J.P., (2007), “Ozone
pre-treatment as improver of PAH removal during anaerobic digestion of
urban sludge”, Chemosphere, 68, pp. 1013-1019.
[78] Nguyen T.L.H., Ohtsubo M., Li L.Y., Higashi T., (2007), “Heavy Metal

Pollution of the To-Lich and Kim-Nguu River in Hanoi City and the
Industrial Source of the Pollutants”, J. Fac. Agr., Kyushu Univ., 52(1),
pp. 141-146.
[79] Oleszczuk P., (2007), “Changes of polycyclic aromatic hydrocarbons
during composting of sewage sludges with chosen physico-chemical
properties and PAHs content”, Chemosphere, 67, pp. 582-591.
[80] Oleszczuk P., Hale S.E., Lehmann J., Cornelissen G., (2012), “Activated
carbon and biochar amendments decrease pore-water concentrations of
polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in sewage sludge”,
Bioresource Technology, 111, pp. 84-91.
[81] Pathak A., Dastidar M.G., Sreekrishnan T.R., (2009), “Bioleaching of
heavy metals from sewage sludge: A review”, Journal of Environmental
Management, 90, pp. 2343-2353.
[82] Perez S., Guillamon M., Barcelo D., (2001), “Quantitative analysis of
polycyclic aromatic hydrocarbons in sewage sludge from wastewater
treatment plants”, Journal of Chromatography, A, 938, pp. 57-65.
[83] Rieumont O.S., Rosa D., Lima L, Graham W.D., Alessandro D.K.,
Borroto J., Martinez F., Sanchez J., (2005), “Assessment of heavy metal
levels in Almendares River sediments - Havana City, Cuba”, Water
Research, 39, pp. 3945-3953.
[84] Roig N., Sierra J., Nadal M., Martí E ., Madrigal P.N., Schuhmacher M.,
Domingo L.J., (2012), Relationship between pollutant content and
ecotoxicity of sewage sludges from Spanish wastewater treatment plants,
Science of the Total Environment, 425, pp. 99-109.

137


[85] Sanctorum H., Elskens M., Leermakers M., Yue Gao Y., Charriau A.,
Billon G., Goscinny S., Cooman W.D., Baeyens W., (2011), “Sources of

PCDD/Fs, non-ortho PCBs and PAHs in sediments of high and low
impacted transboundary rivers (Belgium-France)”, Chemosphere, 85, pp.
203-209.
[86] Santschi P.H., Presley B.J., Wade T.L., Romeo G.B., Baskaran M.,
(2011), “Historical contamination of PAHs, PCBs, DDTs, and heavy
metals in Mississippi River Delta, Galveston Bay and Tampa Bay
sediment cores”, Marine environmental research, 52, pp. 52-79.
[87] Shen R.Y., Luo Y.M., Hang G.Y., Teng Y., Li Zh.G., Wu L.H., (2007).
Contamination of PAHs in Sludge Samples from the Yangtze River Delta
Area, Pedosphere 17(3), 373-382.
[88] Simo R., Grimalt J.O., Albaige J., (1997), “Loss of Unburned-Fuel
Hydrocarbons from Combustion Aerosols during Atmospheric
Transport”, Environmental Science & Technology, 31 (9), pp. 2697-2700.
[89] Soermea L., Lagerkvistb R., (2002), “Sources of heavy metals in urban
wastewater in Stockholm”, The Science of the Total Environment, 298,
pp. 131-145.
[90] Srogi K., (2007), “Monitoring of environmental exposure to polycyclic
aromatic hydrocarbons: a review”, Environ Chem Lett, 5, pp. 169-195.
[91] Straka F., Jenicek P., Zabranska J., Dohanyos M., Kuncarova M., (2007),
“Anaerobic fermentation of biomass and wastes with respect to sulfur and
nitrogen content in treated material”, Sardinia, Eleventh International
Symposium, Cagliary, Italy.
[92] Taskın Ö.S., Aksu A., Balkıs N., (2011), “Metal (Al, Fe, Mn and Cu)
distributions and origins of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in
the surface sediments of the Marmara Sea and the coast of Istanbul,
Turkey”, Marine Pollution Bulletin, 62, pp. 2568-2570.
[93] Tran Thi Nguyet (2007), Processing and evaluation of practical
investigations in percolation and elution of biowaste and digestion of the
leachate, Master thesis, Institute of Waste Management and
Contaminated Site Treatment, TU Dresden.

138


[94] Tsai J.C., Kumar M., Lin J.G, (2009), “Anaerobic biotransformation of
fluorene and phenanthrene by sulfate-reducing bacteria and identification
of biotransformation pathway”, J. Hazard. Mater, 164(2-3), pp. 847-855.
[95] Viguri J., Verde J., Irabien A., (2002), “Environmental assessment of
polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in surface sediments of the
Santander Bay, Northern Spain”, Chemosphere, 48, pp. 157-165.
[96] Villar P., Callejon M., Alonso E., Jimenez J.C., Guiraum A., (2006),
“Temporal evolution of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in
sludge from wastewater treatment plants: Comparison between PAHs and
heavy metals”, Chemosphere, 64, pp. 535-541.
[97] Wang J.Y., Zhang D.S., Stabnikova O., Tay J.H., (2005), “Evaluation of
electrokinetic removal of heavy metals from sewage sludge”, Journal of
Hazardous Materials, B124, pp. 139-146.
[98] Wei B., Yang L., (2010), “A review of heavy metal contaminations in
urban soils, urban road dusts and agricultural soils from China”,
Microchemical Journal, 94, pp. 99-107.
[99] Weiner J. M., Lovley D. R., (1998), “Rapid benzene degradation in
methanogenic sediments from a petroleum-contaminated aquifer”, Appl.
Environ. Microbiol., 64, pp. 1937-1939.
[100] Wisniowska E., Rajczyk M.J., (2007), “Selected PAHs concentration
change s under nitrate and sulphate reducing conditions”, Desalination,
211, pp. 232-237.
[101] Wong L., Henry J., (1983), “Bacteria leaching of heavy metals from
anaerobically digested sewage sludge”, Water Pollut. Res. J. Can., 18,
pp. 151-162.
[102] Xu G., Liu M., Li G., (2013), “Stabilization of heavy metals in

lightweight aggregate made from sewage sludge and river sediment”,
Journal of Hazardous Materials, 260, pp. 74-81.
[103] Yan W., Chi J., Wang Zh., Huang W., Zhang G., (2009), “Spatial and
temporal distribution of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs)
insediments from Daya Bay, South China”, Environmental Pollution,
157, pp. 1823-1830.

139


[104] Yuan S.Y., Wei S.H., Chang B.V., (2000), “Biodegradation of polycyclic
aromatic hydrocarbons by a mixed culture”, Chemosphere, 41, pp. 14631468.
[105] Yunker M.B., Backus S.M., Graf Pannatier E., Jeffries D.S., Macdonald
R.W., (2002a), “Source and significant of alkane and PAH hydrocarbons
in Canadian Arctic rivers”, Estuarine, Coastal and Shelf Science, 55, pp.
1-31.
[106] Yunker M.B., Macdonald R.W., Vingarzan R., Mitchell R.H., Goyette
D., Sylvestre S., (2002b), “PAHs in the Fraser River basin: a critical
appraisal of PAH ratios as indicators of PAH source and composition”,
Organic Geochemistry, 33, pp. 489-515.
[107] Zheng X.J., Blais J.F., Mercier G., Bergeron M., Drogui P., (2007),
“PAH removal from spiked municipal wastewater sewage sludge using
biological, chemical and electrochemical treatments”, Chemosphere, 68,
pp.1143-1152.
[108] Zhu Y., Zeng G., Zhang P., Zhang C., Ren M., Zhang J., Chen M.,
(2013), “Feasibility of bioleaching combined with Fenton-like reaction to
remove heavy metals from sewage sludge”, Bioresource Technology,
142, pp. 530-534.

140