Bùn thải là gì? Các công bố khoa học về Bùn thải

Trong những năm gần đây, Hà Lan đã nỗ lực đáng kể trong việc phát triển một quy trình xử lý kị khí tinh vi hơn, phù hợp cho việc xử lý các loại chất thải có độ mạnh thấp và cho các ứng dụng với thời gian lưu nước từ 3-4 giờ. Những nỗ lực này đã dẫn đến một loại quy trình bùn hoạt tính lên (UASB) mới, trong các thí nghiệm tại nhà máy thí điểm 6 m³ gần đây, cho thấy khả năng xử lý tải lượng không gian hữu cơ từ 15-40 kg nhu cầu oxy hóa học (COD)·m⁻³/ngày tại thời gian lưu nước 3-8 giờ. Trong nhà máy lớn quy mô 200 m³ đầu tiên của khái niệm UASB, các tải lượng không gian hữu cơ lên đến 16 kg COD·m⁻³/ngày đã có thể được xử lý một cách thỏa đáng với thời gian lưu 4 giờ, sử dụng chất thải củ cải đường làm đầu vào. Các kết quả chính obtained được từ quy trình trong phòng thí nghiệm cũng như trong các thí nghiệm nhà máy thí điểm 6 m³ và quy mô đầy đủ 200 m³ được trình bày và đánh giá trong bài báo này. Sự chú ý đặc biệt được dành cho các đặc điểm vận hành chính của khái niệm phản ứng UASB. Hơn nữa, một số kết quả tạm thời được trình bày từ các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm liên quan đến việc sử dụng khái niệm phản ứng USB cho quá trình khử nitrat cũng như cho bước hình thành axit trong xử lý kị khí. Đối với cả hai mục đích, quy trình này có vẻ khả thi vì những kết quả rất thỏa đáng liên quan đến khử nitrat và hình thành axit có thể đạt được với các tải lượng thủy lực rất cao (12 ngày⁻¹) và tỷ lệ tải lượng hữu cơ cao, tức là, 20 kg COD·m⁻³/ngày trong các thí nghiệm khử nitrat và 60-80 kg COD·m⁻³/ngày trong các thí nghiệm hình thành axit.

Larney, F. J. và Angers, D. A. 2012. Vai trò của vật liệu hữu cơ trong việc cải tạo đất: Một bài tổng quan. Can. J. Soil Sci. 92: 19–38. Một nguyên tắc cơ bản của quản lý đất bền vững là các hoạt động hiện tại của con người không gây hại cho các thế hệ tương lai. Đất đai bị suy thoái bởi các sự kiện tự nhiên (xói mòn) hoặc hoạt động công nghiệp. Một đặc điểm phổ biến của đất bị suy thoái hoặc bị xáo trộn là thiếu hụt chất hữu cơ so với các khu vực không bị xáo trộn lân cận. Các vật liệu hữu cơ, chẳng hạn như phân gia súc, bùn thải, sản phẩm phụ từ nhà máy sản xuất giấy, chất thải gỗ và phế liệu nông nghiệp, được sản xuất nhiều ở Canada và có thể được sử dụng rộng rãi trong việc cải tạo đất. Sản xuất bùn thải khoảng 0.5 Tg mỗi năm (trọng lượng khô); bùn nhà máy giấy được tạo ra ở tỉnh Quebec khoảng 2 Tg (trọng lượng ướt) vào năm 2002. Bài viết tổng quan này xem xét các cơ chế mà thông qua đó vật liệu hữu cơ ảnh hưởng đến tính chất đất (vật lý, hóa học, sinh học) và mô tả vai trò của vật liệu hữu cơ trong việc cải tạo, nhấn mạnh các loại vật liệu và tỷ lệ áp dụng cho việc cải thiện đất và sản xuất sinh khối. Việc áp dụng một lần lớn các vật liệu hữu cơ có thể thúc đẩy quá trình cải tạo ban đầu và dẫn đến năng suất sơ cấp tự duy trì. Các vật liệu hữu cơ dễ phân hủy có thể cung cấp hiệu ứng ngay lập tức, nhưng tạm thời, trong khi đó, các vật liệu ổn định, ít phân hủy hơn có thể mang lại hiệu ứng lâu dài hơn. Việc sử dụng vật liệu hữu cơ cho việc cải tạo là có lợi cho cả hai bên, trong đó các sản phẩm thải từ nông nghiệp, lâm nghiệp và đô thị giúp các lĩnh vực khác đạt được mục tiêu cải tạo đất của họ.

Sự biến đổi về hàm lượng và thành phần đồng vị của carbon hữu cơ do tác động của việc phá rừng và thiết lập đồng cỏ đã được nghiên cứu tại ba khu vực liền kề trên một loại đất Oxisol ở Úc, và được sử dụng để đo lường quá trình luân chuyển của carbon xuất phát từ rừng (C3) dưới đồng cỏ (C4) trong khoảng thời gian 35 và 83 năm. Kết quả cho thấy lượng carbon xuất phát từ rừng giảm nhanh trong 35 năm đầu dưới đồng cỏ, nhưng hàm lượng sau đó gần như ổn định, cho thấy sự hiện diện của hai bể carbon với thời gian luân chuyển khác nhau. Các giá trị tính toán cho thời gian luân chuyển của các phân đoạn carbon hữu cơ xuất phát từ rừng dễ phân hủy và bền vững lần lượt là 35 và 144 năm. Các mẫu đất đã được phân tách thành năm phân đoạn với mật độ <1.6 (carbon tự do và bị che lấp), 1.6-1.8, 1.8-2.0 và >2.0 Mg m-3. Dựa trên sự phân bố không gian của các vật liệu hữu cơ trong ma trận khoáng của đất, chất hữu cơ trong đất được phân loại theo các phân đoạn khác nhau về mật độ như sau: chất hữu cơ dạng hạt tự do (1.6 tự do), chất hữu cơ dạng hạt bị che lấp (<1.6 bị che lấp, 1.6-1.8 và 1.8-2.0) và chất hữu cơ liên kết với đất sét (>2.0 Mg m-3). Độ phong phú tự nhiên của 13C cho thấy rằng chất hữu cơ dạng hạt tự do tạo thành một bể quan trọng cho quá trình luân chuyển chất hữu cơ trong đất khi rừng bị thay thế bằng đồng cỏ. So với chất hữu cơ dạng hạt tự do, các vật liệu hữu cơ bị che lấp trong các tập hợp có thời gian luân chuyển chậm hơn. Các vật liệu hữu cơ bị che lấp ở các giai đoạn phân hủy khác nhau và có độ ổn định hóa học khác nhau. So sánh hóa học và thành phần đồng vị của các vật liệu hữu cơ bị che lấp cho thấy rằng hàm lượng O-alkyl C của các vật liệu hữu cơ bị che lấp có quan hệ ngược với độ ổn định của chúng, trong khi hàm lượng C thơm có mối quan hệ thuận với mức độ ổn định. Trong các loại đất dưới đồng cỏ, một lượng đáng kể carbon xuất phát từ rừng đã liên kết với các hạt đất sét trong các phân đoạn >2.0 Mg m-3. Tốc độ tích lũy carbon xuất phát từ đồng cỏ cũng nhanh chóng trong phân đoạn này, cho thấy sự hiện diện của hai bể carbon khác nhau (C3 và C4) liên kết với các hạt đất sét. Carbon xuất phát từ rừng có độ ổn định cao nhất trong các phân đoạn >2.0 Mg m-3, có thể do sự tương tác mạnh với nhôm hoặc sắt hoạt động và oxit nhôm liên kết với bề mặt đất sét.

Bùn dầu mỏ là một hỗn hợp phức tạp gồm các hydrocarbon, nước, kim loại và các hạt rắn lơ lửng. Mục tiêu của nghiên cứu này là phát triển một kỹ thuật nhằm tách các pha sẵn sàng cho tái sử dụng. Một nghiên cứu đã được thực hiện để khảo sát sự kết hợp các hệ thống tế bào điện động, trong đó bùn dầu, dung dịch điều hòa và các điện thế khác nhau đã được áp dụng. Công nghệ tách pha điện động được phát triển là một công nghệ mới có chi phí hiệu quả, cho phép hồi sinh bùn dầu mỏ. Phương pháp này có thể giảm đáng kể lượng bùn bị lãng phí và thu hồi năng lượng mới không có kim loại và nước. Phân tích vòng đời của nhiên liệu thu hồi cho thấy một quy trình quản lý chất thải dầu mỏ mới có thể giảm phát thải các khí nhà kính chính như CO₂, CH₄, và N₂O lần lượt là 40 026 000, 1057 và 566 kg mỗi nhà máy lọc dầu mỗi năm.

Bùn đỏ là một loại chất thải kiềm, giàu sắt và được nghiền mịn, thu được bằng cách tiêu huỷ bauxite bằng natri kiềm để loại bỏ alumina. Độ kiềm còn lại của bùn đỏ tương đương với 11% canxi carbonat tinh khiết. Sự rửa trôi phốt pho từ các loại đất cát không màu mỡ đã dẫn đến sự ô nhiễm hữu cơ của các cửa sông và gây ra sự phát triển của tảo. Bùn đỏ đã được chứng minh là giảm sự rửa trôi của phốt pho từ đất cát. Nghiên cứu này được thực hiện để xác định ảnh hưởng của bùn đỏ đối với sự phát triển của cỏ và sự hấp thụ kim loại nặng. Bùn đỏ, không được xử lý hoặc được xử lý với thạch cao, được áp dụng với các tỷ lệ 0, 10, 20, 40 và 80 tấn/ha vào một cánh đồng cỏ hạt lợn và cỏ rye. Có 3 mẫu cho mỗi điều trị và một thiết kế hoàn toàn ngẫu nhiên được sử dụng. Thiết kế thí nghiệm bao gồm 5 tỷ lệ bùn đỏ x 2 không xử lý và xử lý với thạch cao x 3 lần lặp lại, tạo ra 30 ô thí nghiệm. Sự phát triển của cây trồng, và thành phần dinh dưỡng và kim loại nặng của các chóp cây được đo lường. Việc áp dụng 40 tấn/ha bùn đỏ đã làm tăng sản lượng cỏ (chủ yếu là cỏ hạt lợn và cỏ rye) lên 24% và tăng pH của đất ở độ sâu 10 cm lên 1.0 đơn vị từ 3.5 (1 : 5 đất : 0.1 M CaCl2). Sự gia tăng sản lượng có thể là do tác dụng vôi hóa của độ kiềm còn lại trong bùn đỏ, có thể có khả năng thay thế cho đá vôi được nghiền nát. Natri carbonat, kiềm chính trong bùn đỏ, tan hơn canxi carbonat từ đá vôi nghiền nát và có khả năng thay đổi pH của đất nhanh hơn. Đất được bón lớp bùn đỏ mà không làm xáo trộn cỏ hiện có, dẫn đến sự thay đổi trong sản xuất cỏ và thành phần dinh dưỡng phù hợp với sự thay đổi pH của đất trong chiều sâu rễ. Nếu đá vôi nghiền nát không được trộn vào đất, có thể mất nhiều năm để tăng pH của đất; tuy nhiên, việc trộn này dẫn đến chi phí cao hơn từ việc gieo lại và giảm năng suất ban đầu. Mặc dù cần nhiều bùn đỏ hơn than vôi, nhưng chi phí là tương đương khi khoảng cách vận chuyển ít hơn khoảng 30 km. Trong các thử nghiệm trước đây, ở tỷ lệ áp dụng bùn đỏ > 500 tấn/ha, thạch cao đã được trộn với bùn đỏ để giảm độ mặn và pH. Ở các tỷ lệ này, bùn đỏ đã vượt quá khả năng đệm của đất. Thạch cao đã giảm pH bằng cách chuyển đổi natri carbonat trong bùn đỏ thành canxi carbonat, do đó thay đổi pH từ > 10 xuống khoảng 8.5. Tuy nhiên, việc điều chỉnh bùn đỏ bằng thạch cao khi áp dụng ở các tỷ lệ < 80 tấn/ha đã chứng tỏ là không cần thiết trong thí nghiệm này, có thể là do tỷ lệ đất đủ để thay đổi pH của bùn đỏ. Khi bùn đỏ được áp dụng cho cát không màu mỡ acid, việc áp dụng mangan dưới dạng mangan sulfat có thể là cần thiết, vì sự gia tăng pH có thể nhanh chóng gây ra sự thiếu hụt mangan ở cây trồng. Cần phải chú ý theo dõi các chất dinh dưỡng khác mà sự sẵn có của chúng với cây trồng bị ảnh hưởng bởi pH (ví dụ: đồng, kẽm và molybdenum). Bùn đỏ không làm tăng nồng độ kim loại nặng trong đất, cỏ khô hoặc mô thực vật tươi.

A soil arthropod community was studied in a dry evergreen forest over a 3‐year period from May 1998 to April 2001. Population abundance, species composition, and community structure were investigated over the 3‐year study period. The soil arthropods consisted of Acari (75.38%), Collembola (16.11%), and others (8.51%), and their abundances showed a clear difference between the rainy and dry seasons. Population abundance of Collembola and Acari were low during drought conditions. The humidity was the most important factor determining distribution, abundance, and survival of soil Collembola in this tropical forest. High predation and low accumulation of organic matter caused low population abundance of Collembola in the tropical habitat. The collembolan community was dominated by a few dominant species over the study period. The pattern of seasonal changes in numbers of Collembola was similar over the 3‐year study period. The species composition of the collembolan community was constant and persistent throughout a 3‐year study period. Thus, the collembolan community showed constancy in its species composition with seasonal variability over the 3‐year study period.

Nghiên cứu này sử dụng lysimeter hiện trường để điều tra sự giảm thiểu rò rỉ photpho (P) được áp dụng dưới dạng phân bón superphosphate từ một loại đất cát rất thấp ở vùng đất ven biển Swan, đã được xử lý bằng chất thải bauxite (bùn đỏ) được trung hòa bằng either thạch cao thải từ ngành công nghiệp photphat hoặc sulfat sắt (copperas) từ ngành công nghiệp titan dioxide. Sự bổ sung 500 t ha-1 bùn đỏ/thạch cao hoặc 200 t ha-1 bùn đỏ/copperas đã được phát hiện giảm rò rỉ P xuống dưới 3 kg ha-1 với tỷ lệ áp dụng lần lượt là 270 và 80 kg P ha-1. Khả năng giữ nước từ những loại đất thoát nước quá mức này đã được tăng cường lên 14 và 50% nhờ vào việc bổ sung 200 và 2000 t ha-1 bùn đỏ, tương ứng. pH của nước rò rỉ ở tất cả các tỷ lệ áp dụng bùn đỏ/copperas đã tăng từ khoảng 4 lên khoảng từ 7 đến 7,5. Nồng độ Na và SO4 lần lượt là khoảng 8 và 17 g l-1 trong các mẫu nước rò rỉ ban đầu được thu thập từ lô xử lý 2000 t ha-1 bùn đỏ nhưng đã giảm xuống khoảng 0.4 và 2.0 g l-1 sau 3 năm rò rỉ. Rò rỉ Ca dường như ban đầu bị kiểm soát bởi độ hòa tan của CaSO4 dư thừa còn lại sau khi trung hòa bùn đỏ, với nồng độ dao động từ 0.3 đến 0.5 g l-1 trước khi giảm xuống khoảng mức của các loại đất không xử lý là 0.01-0.06 g l-1. Nồng độ Na, SO4 và Ca trong nước rò rỉ từ đất đã xử lý 500 t ha-1 bùn đỏ/copperas đã giảm xuống các mức chấp nhận được sau 2 năm. Mức độ muối hòa tan tổng (TSS) cao liên quan đến mức độ bã cao có thể ảnh hưởng đến sản xuất đồng cỏ trong những năm ngay sau đó khi cải tạo đất.