Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Những yếu tố giá trị trong bùn từ tám nhà máy xử lý nước thải đô thị liên quan đến tiềm năng phục hồi của chúng
Tóm tắt
Quản lý bùn từ các nhà máy xử lý nước thải đô thị (WWTP) là một vấn đề toàn cầu, nhưng cũng là một cơ hội cho việc tái sử dụng theo vòng tròn. Dữ liệu gần đây cho thấy rằng tái sử dụng bùn trong nông nghiệp có tỷ lệ cao nhất trong tất cả các tuyến sử dụng ở EU. Chỉ thị Hội đồng 86/278/EEC về việc rải bùn trong nông nghiệp, được thông qua cách đây hơn 35 năm, vẫn còn phù hợp, bất chấp thảo luận về việc cần cập nhật nó. Việc khai thác các kim loại và bán kim loại quan trọng, chiến lược, và quý giá từ bùn là một phương án thay thế cho tái sử dụng bùn, mang lại một số lợi ích, chẳng hạn như tránh các rủi ro môi trường và sức khỏe lớn liên quan đến việc sử dụng bùn trực tiếp trong nông nghiệp. Thêm vào đó, nó cho phép phục hồi các kim loại, bao gồm cả những kim loại được liệt kê là Nguyên liệu thô quan trọng theo Ủy ban Châu Âu. Để thực hiện phương án này, trước tiên cần đánh giá hàm lượng kim loại trong bùn và sau đó phát triển các công nghệ khả thi về mặt kinh tế và kỹ thuật. Trong nghiên cứu này, hàm lượng các nguyên tố hóa học trong bùn của tám nhà máy xử lý nước thải quy mô đầy đủ ở Bulgaria đã được phân tích với trọng tâm vào: (1) đánh giá tính thích hợp cho ứng dụng nông nghiệp bằng cách đánh giá hàm lượng các vi lượng và đa lượng dinh dưỡng cũng như kim loại nguy hại; (2) đánh giá khả năng sử dụng bùn như một nguồn kim loại quan trọng và quý giá. Đối với các chất dinh dưỡng chính, hàm lượng sau đây dưới dạng tỷ lệ phần trăm trọng lượng khô của bùn (DW) được ghi nhận—2.06% đến 6% cho N, 1.52% đến 2.67% cho P và 0.47% đến 0.81% cho K, điều này phù hợp với các nghiên cứu trường hợp về việc ứng dụng thành công bùn trong nông nghiệp. Chỉ có mẫu bùn từ hai nhà máy WWTP vượt quá giới hạn cho phép đối với các kim loại và bán kim loại nguy hại. Mặt khác, trong số 21 thành phần kim loại và bán kim loại được liệt kê trong danh sách Nguyên liệu Quan trọng và Chiến lược (CRM) của EU, ít nhất một trong các mẫu được xem xét có hàm lượng trên 10 mg/kg cho 15 nguyên tố. Hàm lượng trung bình tính bằng mg/kgDW của Au (1.1), Al (19,272.9), Mg (6677.6), Ti (1730.9), Ga (20.9) và As (16.6) được đo trong các WWTP được điều tra là một trong những giá trị cao nhất hoặc thứ hai cao nhất được báo cáo ở các quốc gia khác. Kết quả nghiên cứu cho thấy triển vọng để tối ưu hóa và cải thiện việc tái sử dụng bùn thải ở Bulgaria. Bùn nước thải từ hầu hết các WWTP có tiềm năng cho ứng dụng nông nghiệp do hàm lượng dinh dưỡng cao của nó. Một lượng lớn kim loại quan trọng và chiến lược, vàng và bạc tích tụ trong bùn nước thải Bulgaria, cho thấy rằng bùn nước thải có thể được coi là một nguồn thay thế với tiềm năng cao cho các yếu tố giá trị này.
Từ khóa
#bùn #xử lý nước thải #tái sử dụng #kim loại quý #BulgariaTài liệu tham khảo
Krishna D, Sachan HK, Jatav HS (2022) Management of sewage sludge for environmental sustainability. Sustain Manag Utilization Sewage Sludge. https://doi.org/10.1007/978-3-030-85226-9_17
Bianchini A, Pellegrini M, Saccani C, Bonfiglioli L (2016) Sewage sludge management in Europe: a critical analysis of data quality. Int J Environ Waste Manage 18(3):226. https://doi.org/10.1504/ijewm.2016.10001645
Prasad MNV, Favas PJDC, Vithanage M, Mohan SV (2019) Industrial and municipal sludge: emerging concerns and scope for resource recovery. Elsevier. https://doi.org/10.1016/C2017-0-01126-6
Domini M, Bertanza G, Vahidzadeh R, Pedrazzani R (2022) Sewage sludge quality and management for circular economy opportunities in lombardy. Appl Sci. https://doi.org/10.3390/app122010391
Gherghel A, Teodosiu C, de Gisi S (2019) A review on wastewater sludge valorisation and its challenges in the context of circular economy. J Cleaner Production 228:244–263. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.04.240
Report to the Executive Environment Agency Bulgaria on the Environment according to article 16 from the National Ordinance for Utilization of Sludge from wastewater treatment in agriculture, Sofia (2021) https://eea.government.bg/en/nsmos/index.html
National Statistics Institute, www.nsi.bg
EurEau (2021) Europe’s water in figures an overview of the European drinking water and waste water sectors. ISBN: 978–2–9602226–3–0 https://www.eureau.org/news/566-europe-s-water-in-figures
Cotxarrera L, Trillas-Gay MI, Steinberg C, Alabouvette C (2002) Use of sewage sludge compost and Trichoderma asperellum isolates to suppress Fusarium wilt of tomato. Soil Biol Biochem 34(4):467–476. https://doi.org/10.1016/S0038-0717(01)00205-X
Stavridou E, Giannakis I, Karamichali I, Kamou NN, Lagiotis G, Madesis P, Emmanouil C, Kungolos A, Nianiou-Obeidat I, Lagopodi A (2021) Biosolid-amended soil enhances defense responses in tomato based on metagenomic profile and expression of pathogenesis-related genes. Plants 10(12):2789. https://doi.org/10.3390/plants10122789
Pinto ZV, Morandi MAB, Bettiol W (2013) Induction of suppressiveness to Fusarium wilt of chrysanthemum with composted sewage sludge. Trop Plant Pathol 38:414–422. https://doi.org/10.1590/S1982-56762013005000026
Rećko K (2023) Production of alternative fuels based on sewage sludge. Energies 17(1):48. https://doi.org/10.3390/en17010048
Siddiqui MI, Rameez H, Farooqi IH, Basheer F (2023) Recent Advancement in commercial and other sustainable techniques for energy and material recovery from sewage sludge. Water 15(5):1–25. https://doi.org/10.3390/w15050948
Christodoulou A, Stamatelatou K (2016) Overview of legislation on sewage sludge management in developed countries worldwide. Water Sci Technol 73(3):453–462. https://doi.org/10.2166/wst.2015.521
Council of the European Union (1986) Council Directive 86/278/EEC on the protection of the environment, and in particular of the soil, when sewage sludge is used in agriculture. Official journal of the European Communities 181:7. https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/PDF/?uri=CELEX:31986L0278
An-nori A, el Mejahed K, el Fels L, Touhami D, Ezzariai A, el Gharous M, Hafidi M (2023) Assessment of the agronomic value of solar-dried sludge and heavy metals bioavailability based on the bioaccumulation factor and translocation index. Front Environ Sci 11:1–13. https://doi.org/10.3389/fenvs.2023.1163422
Council Directive 1999/31/EC of 26 April 1999 on the landfill of waste
Inglezakis VJ, Karagiannidis A, Samaras P, Zorpas AA, Voukkali I, Sklari S (2011) European Union legislation on sewage sludge management. Fresenius Environ Bull 23:635–639
DIRECTIVE (EU) 2018/851 OF The European parliament and of the Council of 30 May 2018 amending directive 2008/98/EC on waste.
Nunes N, Ragonezi C, Gouveia CSS, Pinheiro de Carvalho MÂA (2021) Review of sewage sludge as a soil amendment in relation to current international guidelines: a heavy metal perspective. Sustainability 13(4):1–20. https://doi.org/10.3390/su13042317
Buta M, Hubeny J, Zieliński W, Harnisz M, Korzeniewska E (2021) Sewage sludge in agriculture—the effects of selected chemical pollutants and emerging genetic resistance determinants on the quality of soil and crops–a review. Ecotoxicol Environ Safety. https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2021.112070
Marin E, Rusănescu CO (2023) Agricultural use of urban sewage sludge from the wastewater station in the municipality of Alexandria in Romania. Water (Switzerland) 15(3):1–19. https://doi.org/10.3390/w15030458
https://ec.europa.eu/environment/waste/sludge/
European Commission SWD 158 (2023) Executive summary of the evaluation of the council directive 86/278/EEC. https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/PDF/?uri=CELEX:52023SC0158
Mulchandani A, Westerhoff P (2016) Recovery opportunities for metals and energy from sewage sludges. Bioresourc Technol 215:215–226. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2016.03.075
Adeeyo AO, Bello OS, Agboola OS, Adeeyo RO, Oyetade JA, Alabi MA, Edokpayi JN, Makungo R (2023) Recovery of precious metals from processed wastewater: conventional techniques nexus advanced and pragmatic alternatives. Water Reuse 13(2):134–161. https://doi.org/10.2166/wrd.2023.068
Varennes E, Blanc D, Azaïs A, Choubert JM (2023) Upgrading wastewater treatment plants to urban mines: are metals worth it? Resour Conserv Recycl 189:1–8. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2022.106738
Racu, A. (2023). Clean and lean battery metals demand from electrifying passenger transport Transport & Environment Further information. www.transportenvironment.org
International Energy Agency (2022) Global supply chains of EV batteries. https://www.iea.org/reports/global-supply-chains-of-ev-batteries
Hunt C, Romero J, Jara J, Lagos G (2021) Copper demand forecasts and predictions of future scarcity. Resour Policy 73:1–8. https://doi.org/10.1016/j.resourpol.2021.102123
He R, Small MJ (2022) Forecast of the US copper demand: a framework based on scenario analysis and stock dynamics. Environ Sci Technol. https://doi.org/10.1021/acs.est.1c05080
European Commission (2023) Fifth list 2023 of critical raw materials for the EU. https://single-market-economy.ec.europa.eu/sectors/raw-materials/areas-specific-interest/critical-raw-materials_en
European Commission COM 160 (2023) Proposal for a REGULATION OF THE EUROPEAN PARLIAMENT AND OF THE COUNCIL establishing a framework for ensuring a secure and sustainable supply of critical raw materials and amending Regulations (EU) 168/2013, (EU) 2018/858, 2018/1724 and (EU) 2019/1020. https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?uri=CELEX%3A52023PC0160
Report on the discharges of urban wastewater and the composition of sludge accoring to the requirements of Directive 91/271/EEC - Art. 15 (2022) https://www.moew.government.bg/en/water/water-protection-against-pollution/collecting-systems/reports/
Bulgarian National Ordinance 339/2004 (2004) on the procedure and method for the utilization of sludge from wastewater treatment through its use in agriculture. https://eea.government.bg/bg/nsmos/waste/naredba-utayki
Mihaylova V, Lyubomirova V, Djingova R (2013) Optimization of sample preparation and ICP-MS analysis for determination of 60 elements for characterization of the plant ionome. Int J Environ Anal Chem 93:1441–1456
Lyubomirova V, Djingova R (2015) Determination of Se in Bulgarian commercial flour and bread. Compt Rend Acad Bulg Sci 68:847–852
Lyubomirova V, Mihaylova V, Djingova R (2020) Determination of macroelements in potable waters with cell-based inductively-coupled plasma mass spectrometry. Spectrosc Eur 32:18–21
ISO 15705 (2002). https://www.iso.org/standard/28778.html
Wierzbowska J, Sienkiewicz S, Krzebietke S, Sternik P (2016) Agricultural Academy. In Bulgarian J Agric Sci 22(5):722–727
Hudcová H, Vymazal J, Rozkošný M (2019) Present restrictions of sewage sludge application in agriculture within the European Union. Soil Water Res 14(2):104–120. https://doi.org/10.1221/36/2018-SWR
Sichler TC, Montag D, Barjenbruch M, Mauch T, Sommerfeld T, Ehm JH, Adam C (2022) Variation of the element composition of municipal sewage sludges in the context of new regulations on phosphorus recovery in Germany. Environ Sci Eur 34(1):1–12. https://doi.org/10.1186/s12302-022-00658-4
Sichler TC, Becker R, Sauer A, Barjenbruch M, Ostermann M, Adam C (2022) Determination of the phosphorus content in sewage sludge: comparison of different aqua regia digestion methods and ICP-OES, ICP-MS, and photometric determination. Environ Sci Eur 34(1):1–14. https://doi.org/10.1186/s12302-022-00677-1
Executive Environment Agency (ExEA) (2022) Reports on the large industrial complex permits for treated wastewater discharge https://eea.government.bg/bg/r-r/r-kpkz/godishni-dokladi-14/index
Priya AK, Muruganandam M, Ali SS, Kornaros M (2023) Clean-up of heavy metals from contaminated soil by phytoremediation: a multidisciplinary and eco-friendly approach. In MDPI Toxics 11(5):422. https://doi.org/10.3390/toxics11050422
Rai PK, Lee SS, Zhang M, Tsang YF, Kim KH (2019) Heavy metals in food crops: Health risks, fate, mechanisms, and management. Environ Int 125:365–385. https://doi.org/10.1016/j.envint.2019.01.067
Liu Q, Li X, He L (2022) Health risk assessment of heavy metals in soils and food crops from a coexist area of heavily industrialized and intensively cropping in the Chengdu plain Sichuan China. Front Chem. https://doi.org/10.3389/fchem.2022.988587
Peccia J, Westerhoff P (2015) We should expect more out of our sewage sludge. Environ Sci Technol 49(14):8271–8276. https://doi.org/10.1021/acs.est.5b01931
Gaber SE, Rizk MS, Yehia MM (2011) Extraction of certain heavy metals from sewage sludge using different types of acids. Nigerian Soc Experim Biol 23(1):41–48
Whitworth AJ, Vaughan J, Southam G, van der Ent A, Nkrumah PN, Ma X, Parbhakar-Fox A (2022) Review on metal extraction technologies suitable for critical metal recovery from mining and processing wastes. Minerals Eng 182:107537. https://doi.org/10.1016/j.mineng.2022.107537