Obtaining humic acid from stabilized and dried domestic sewage sludge and its utilization in grass (Lolium Perenne L.) growth

Abstract

The municipalities have been making serious investments in sewer system infrastructures based on regulations in environmental policies in our country in recent years and the number of wastewater treatment facilities is increasing day by day. The increase in the refined wastewater amount also brings an increase in the amount of sewage sludge generated. In Turkey, the average amount of sewage sludge produced daily as dry substance is around 1000 tons. However, there are some problems with its elimination. Since sewage sludge contains organic substances at high amounts and also macro and micro elements necessary for plant nutrition, it has a potential to be utilized as soil reclamation material or organic fertilizer. Therefore, this study was planned based on the idea that innovative solutions were needed to strengthen the positive sides of sewage sludge for its safe recycling in the ecosystem. The main purpose of the research is to make the material safer for utilization by producing humic acid from sewage sludge and applying it to soil instead of applying sewage sludge directly to the soil. For this purpose, humic acid was obtained from stabilized and dried domestic sewage sludge by alkali / acid extraction. Humic acid produced was applied to the soil and a pot experiment was carried out by growing grass plants. Humic acid applications were made with 4 replicates at 0, 50,100, 150, 200 kg da-1 soil levels. Grass plants height, fresh weight, dry weight, SPAD chlorophyll meter readings, total chlorophyll analysis values increased compared to the control, but only SPAD values were found to be statistically significant.

Keywords

• Organic solid waste managemen
• Humic acid
• Grass
• Fertilizer
• Environment pollution

Stabilize ve kurutulmuş evsel arıtma çamurundan humik asit eldesi ve çim (Lolium Perenne L.) yetiştiriciliğinde kullanımı

Abstract

Ülkemizde son yıllarda çevre politikalarındaki düzenlemelere bağlı olarak kanalizasyon altyapılarına belediyeler ciddi yatırımlar yapmakta ve atık su arıtma tesislerinin sayıları gün geçtikçe artmaktadır. Arıtılan atık sular neticesinde ortaya çıkan arıtma çamuru miktarları da artış göstermektedir. Türkiye’de günlük kuru madde olarak üretilen arıtma çamuru miktarı ortalama 1000 ton civarında olup bertarafında sorunlar yaşanmaktadır. Arıtma çamurları önemli miktarlarda organik madde ve bitki beslenmesi için gerekli makro ve mikro elementler içerdiklerinden dolayı toprak ıslah materyali veya organik gübre olarak değerlendirilebilecek potansiyele sahiptir. Arıtma çamurunun ekosisteme güvenli bir şekilde geri kazandırılabilmesi için olumlu yönlerini güçlendiren yenilikçi çözümlere ihtiyaç olduğu düşüncesinden yola çıkılarak bu çalışma planlanmıştır. Araştırmanın temel amacı; arıtma çamurunu direkt toprağa uygulamak yerine arıtma çamurundan üretilen humik asidi uygulayarak kullanımını güvenli hale getirmeye çalışmaktır. Bu amaçla, stabilize edilmiş ve kurutulmuş evsel arıtma çamurundan alkali/asit ekstraksiyonu ile elde edilen humik asitin toprağa uygulanması ile çim yetiştirilerek saksı denemesi yürütülmüştür. Humik asit uygulamaları 4 tekerrürlü olarak 0, 50. 100, 150, 200 kg da-1 toprak düzeylerinde yapılmıştır. Çim bitkilerinin boy, yaş ağırlık, kuru ağırlık, SPAD klorofil metre okumaları, toplam klorofil analiz değerleri kontrole göre artış göstermiş ancak sadece SPAD değerleri istatistiksel olarak önemli bulunmuştur.

Keywords

• Organik katı atık yönetimi
• humik asit
• çim
• Gübre
• çevre kirlenmesi

References

1. Adani F, Tambone F (2005) Long-term effect of sewage sludge application on soil humic acids. Chemosphere 60: 1214-1221.
2. Akıncı Ş (2011) Humik asitler, bitki büyümesi ve besleyici alımı. Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi 23(1): 46‐56.
3. Arancon NQ, Lee S, Edwards CA, Atiyeh R (2003) Effects of humic acids derived from cattle, food and paper-waste vermicomposts on growth of greenhouse plants. Pedobiologia 47: 741-744.
4. Ay F (2015) Humik asit ve humik asit kaynaklarının jeolojik ve ekonomik önemi. Cumhuriyet Üniversitesi Fen Fakültesi Fen Bilimleri Dergisi 36: 28-51.
5. Ayuso M, Moreno JL, Hernandez T, Garcia C (1997) Characteristics and evaluation of humic acids extracted from urban wastes as liquid fertilizer. Journal of the Science of Food and Agriculture 75: 481-488.
6. Azcona I, Pascual I, Aguirreolea J, Fuentes M, García-Mina JM, Sánchez-Díaz M (2011) Growth and development of pepper are affected by humic substances derived from composted sludge. Journal of Plant Nutrition of Soil Science 174(6): 916-924.
7. Black CA (1965) Soil-Plant Relationships. John Wily and Sons Inc., New York.
8. Bouyoucos GJ (1955) A Recalibration of the Hydrometer Method for Making Mechanical Analysis of the Soils. Agronomy Journal 4(9):434.

9. Cesco S, Nikolic M, Römheld V, Varanini Z, Pinton R (2002) Uptake of 59Fe from soluble 59Fe- humate complexes by cucumber and barley plants. Plant and Soil 241: 121-128.
10. Chen Y, Avnimelech Y (1986) The role of organic matter in modern agriculture. Martinus Nijhoof Publishers, Dordrecht.
11. Chen Y, Aviad T (1990) Effect of humic substances on plant growth. In: Maccarthy, P., Ed., Humic substances in soil and crop sciences: selected readings. American Society of Agronomy and Soil Sciences, Madison, 161-186.
12. Çağlar KÖ (1949) Toprak Bilgisi. Ankara Üniversitesi Ziraat Fakültesi Yayınları, Yayın Sayısı: 10.
13. Erdal İ, Küçükyumuk Z, Taplamacıoğlu D, Toftar B (2014) Kireçli bir toprakta humik ve fulvik asit uygulamalarının domatesin gelişimi ve beslenmesine etkileri. Toprak Bilimi ve Bitki Besleme Dergisi 2 (2): 70-74.
14. Fernandez JM, Senesi N, Plaza C, Brunetti G, Polo A (2009) Effects of composted and thermally dried sewage sludges on soil and soil humic acid properties. Pedosphere 19(3): 281-291.
15. Garcia C, Hernandez T, Costa F, Polo A (1991) Humic substances in composted sewage sludge. Waste Management & Research 9: 189-194.
16. Hernandez MT, Moreno JI, Costa F, Gonzales-Vila FJ, Frund R (1990) Structural features of humic acid like substances from sewage sludge. Soil Science 149: 63-68.
17. Jackson ML (1967) Soil chemical analysis. Prentice Hall of India Private Limited, New Delhi.
18. Jackson RW (1994) Enviro consultant service of evergreen, humic, fulvic and microbial balance: Organic soil conditioning, national first place nonfiction award from writer’s Digest Journal, Colorado.
19. Jindo K, Martim SA, Navarro EC, Perez-Alfocea F, Hernandez T, Garcia C, Aguiar NO, Canellas LP (2012) Root growth promotion by humic acids from composted and non-composted urban organic wastes. Plant and Soil 353: 209-220.
20. Kacar B (2009) Toprak Analizleri. Nobel Yayın No: 1387, Fen Bilimleri:90, Nobel Bilim ve Araştırma Merkezi Yayın No: 44 ISBN 978-605-395-184-1.
21. Lı H, Lı Y, Lı C (2013) Characterization of humic acids and fulvic acids derived from sewage sludge. Asian Journal of Chemistry 25(18): 10087-10091.
22. Marschner H, Römheld V, Kissel M (1986) Different strategies in higher plants in mobilization and uptake of iron. Journal of Plant Nutrition 9: 695-713.
23. Öz Arık U, Metin H, Aydın Ş, Yeğenoğlu ED (2016) Organic agriculture in Manisa-Alaşehir province and importance of humic acid. Uluslararası Katılımlı 3. Ulusal Humik Madde Kongresi, Konya, s. 175-189.
24. Pilanalı N, Kaplan M (2002) Çileğin meyve rengi ile farklı formlarda uygulanan humik asit ve toprağın bazı bitki besin maddesi kapsamları arasındaki ilişkilerin belirlenmesi. Yüzüncü Yıl Üniversitesi, Ziraat Fakültesi, Tarım Bilimleri Dergisi 12(1): 1-5.
25. Pinton R, Cesco S, De Nobili M, Santi S, Varanini Z (1998) Water and pyrophosphate-extractable humic substances as a source of iron for Fe-deficient cucumber plants. Biology and Fertility of Soils 26: 23-27.
26. Soil Survey Staff (1951) Soil Survey Manual. Agricultural Research Administration, United States Department. Agriculture, Handbook No: 18.
27. Stevenson FJ (1994) Humus Chemistry: Genesis, Composition, Reactions. Second Edition. ISBN 0-471-59474-1, John Wiley&Sons, INC., New York.
28. Tüzüner A (1990) Toprak ve Su Analiz Laboratuvarları El Kitabı. T.C. Tarım Orman ve Köyişleri Bakanlığı Köy Hizmetleri Genel Müdürlüğü s: 21-27.
29. Valdrighi MM, Pera A, Agnolucci M, Frassinetti S, Lunardi D, Vallini G (1996) Effects of composts derived humic acids on vegetable biomass production soil system: A Comparative Study. Agriculture, Ecosystems and Environment 58: 133-144.
30. Williams S (1984) Official methods of analysis of the association of official analytical chemist. Published by the association of official analytical chemist. Inc. Wircinia, 22 209, USA, s: 59-60.