Napredak u teoriji i praksi pročišćavanja otpadnih voda akvakulture
Napisala: Jasmine
Adresa e-pošte za kontakt: Kate@aquasust.complastic.com
Otpadne vode akvakulture uglavnom se sastoje od životinjskog urina, gnojiva i vode za upravljanje akvakulturom, a sadrže visoke koncentracije organske tvari, dušika, fosfora i suspendiranih krutih tvari, kao i neke elemente koji čine sol. Kako bismo imali jasnije razumijevanje ključnih otkrića u tehnologiji otpadnih voda iz akvakulture u mojoj zemlji i probleme s kojima se dosad susreće u praktičnim primjenama, ovaj rad dodatno sažima isprepletenost između iskorištavanja resursa i napredne obrade otpada iz akvakulture uz temu ovog područja . Sadržaj zagađivača koji je privukao veliku pozornost, kao i napredak u nekim tehničkim područjima. Na kraju, daju se neki prijedlozi za razvoj i primjenu tehnologije pročišćavanja otpadnih voda akvakulture.
Stočarstvo je važan dio poljoprivrednog gospodarstva moje zemlje. Međutim, s brzim razvojem mehanizacije i razmjera stočarstva, pojavili su se ozbiljni ekološki problemi, među kojima su uzgojne otpadne vode jedan od glavnih izvora onečišćenja. Otpadne vode akvakulture su organske otpadne vode visoke koncentracije koje sadrže organske tvari, dušik, fosfor i suspendirane krutine, kao i teške metale, antibiotike, gene otpornosti na antibiotike i patogene mikroorganizme. Ako se ne liječi pravilno, to će dovesti do promjena u okolišu i ekologiji, ugrožavajući životinje. i ljudsko zdravlje. Trenutačno postoje dva glavna načina pročišćavanja otpadnih voda iz akvakulture: jedan je napredni način pročišćavanja otpadnih voda (standardno ispuštanje), koji se uglavnom koristi u južnim farmama s manje zemljišta. Otpadne vode iz akvakulture podvrgavaju se odvajanju krutog i tekućeg, anaerobnom/aerobnom tretmanu i nakon naprednog tretmana ispuštaju se do standarda ili recikliraju; drugi je način obrade iskorištavanja resursa (gnojivo, energija), koji se uglavnom koristi na sjevernim farmama s više zemljišnih objekata, a otpadna voda je bezopasna kroz taloženje, anaerobnu fermentaciju itd. Nakon obrade bioplin se koristi za iskorištavanje energije, a gnojnica bioplina koristi se za iskorištavanje resursa poljoprivrednog zemljišta. Ovaj rad ukratko sažima trenutnu situaciju i tehničke probleme koje treba prevladati u provedbi pročišćavanja otpadnih voda u velikim poduzećima za akvakulturu u mojoj zemlji, za osoblje koje se bavi proizvodnjom, znanstvenim istraživanjem i upravljanjem.
1 Oklijevanje između iskorištavanja resursa i napredne obrade otpada iz akvakulture
Pročišćavanje otpadnih voda iz akvakulture i dalje je područje kojem se u proteklom desetljeću u akvakulturnoj industriji posvećuje najviše pažnje i najviše ulaže u zaštitu okoliša. Velika poduzeća koja se bave akvakulturom moraju birati između iskorištavanja resursa i napredne obrade pri zbrinjavanju otpada iz akvakulture. Iako se posljednjih godina zagovara i potiče kombinacija sadnje i uzgoja te iskorištavanje otpadnih resursa, zbog raznih razloga, napredna obrada otpadnih voda iz akvakulture, standardno ispuštanje ili nulto ispuštanje i dalje je potrebno za preživljavanje mnogih poduzeća u akvakulturi.
Rješavanje problema zaštite okoliša i iskorištavanje resursa nisu potpuno jednaki pojmovi. Za poduzeća, za rješavanje problema zaštite okoliša, prvo moraju ishoditi dozvolu procjene utjecaja na okoliš, a zatim poduzeti mjere za zbrinjavanje otpada u skladu sa zahtjevima procjene utjecaja na okoliš i ispuniti zahtjeve; usklađenost sa zakonima, ekonomično i učinkovito Nije tako jednostavno kao verbalno "pretvaranje otpada u blago". Prije svega, potrebno je imati dovoljno zemljišnih resursa unutar ekonomičnog i učinkovitog radijusa (u skladu s načelom lokalnog i bliskog korištenja), i što je još važnije, "okretati blago", odnosno povećanje vrijednosti na začelju. kraj industrijskog lanca ostvaruje se kroz ubrane proizvode. Ako su požnjeveni proizvodi samo teoretski prinosi bez realizacije vlastite upotrebe ili pretvaranja u tržišnu vrijednost, izvješće studije izvodljivosti o korištenju resursa bit će iskrivljeno; Iz perspektive zaštite okoliša spriječiti sekundarno onečišćenje (uključujući vodu, tlo i zrak). Trenutačno je teško promicati iskorištavanje resursa otpada iz akvakulture u mojoj zemlji, što je također povezano sa sljedećim čimbenicima: Prvo, nedostaju smjernice za procjenu okoliša za industriju akvakulture, a postoje mnogi relevantni standardi. Na primjer, većina mjesta zahtijeva da otpadna voda akvakulture mora zadovoljiti "Standarde kvalitete vode za navodnjavanje poljoprivrednog zemljišta" (GB 5084-2005) prije korištenja resursa. Drugo, zbog povijesnih razloga, mnoge velike farme više nemaju dovoljno pratećih zemljišnih resursa oko sebe.
2 Istraživanje zagađivača vrućih točaka
U pročišćavanju otpadnih voda iz akvakulture, uz pokazatelje za trenutne zahtjeve zaštite okoliša [kao što su kemijska potrošnja kisika (KPK), amonijačni dušik, ukupni fosfor (TP) itd.], istraživanja i praksa posljednjih godina pokazuju da potrebno je više pažnje posvetiti sljedećim zagađivačima: Bakterije lijeka i geni rezistencije (ARG), salinitet (slanost), ukupni dušik (TN), te mulj koji nastaje tijekom otpadnih voda. liječenje. Mulj je normalan proizvod u procesu obrade vode. Zbog promjene načina uklanjanja stajnjaka i poboljšanja standardnih zahtjeva za pozadinske otpadne vode, proizvodnja mulja se općenito povećava. Teškoća obrade mulja leži u njegovom visokom sadržaju vode. Mnoga su istraživanja pokazala da iako kemijski pokazatelji otpadne vode na kraju trenutnog procesa obrade vode zadovoljavaju standarde, još uvijek postoje ekološki rizici od bakterija otpornih na lijekove i gena otpornih na lijekove. Nakupljanje soli štetit će tlu i usjevima, pa se toga treba čuvati u procesu iskorištavanja resursa. Neka mjesta ograničavaju ispuštanje ukupnog dušika iz otpadnih voda iz akvakulture, što će uvelike povećati troškove obrade vode na trenutnoj tehničkoj razini i značajno povećati teret za poduzeća.
3 Razvoj i otkrića u važnim tehničkim područjima
Trenutačno uobičajeni postupci pročišćavanja otpadnih voda iz akvakulture uključuju anaerobno biološko pročišćavanje, aerobno biološko pročišćavanje, prirodno pročišćavanje i napredne tehnologije pročišćavanja, mikroalge, membransko odvajanje i druge tehnologije pročišćavanja koje se istražuju i razvijaju, kao i čišćenje farmi vezano za pozadinsku vodu liječenje. Proces gnojenja, itd., bio je prikazan u drugim člancima u ovom posebnom broju. Ovaj članak samo ukratko opisuje anammox, istodobnu nitrifikaciju i denitrifikaciju te nitrifikaciju i denitrifikaciju kratkog dometa.
3.1 Anammox tehnologija
Tehnologija Anammox nova je vrsta tehnologije anaerobne biološke obrade, a to je proces u kojem bakterije anammox izravno pretvaraju amonijačni dušik i nitrit u plinoviti dušik u anaerobnom okruženju. Ključne bakterije anammox tehnologije su anammox bakterije, koje mogu pretvoriti dušik iz amonijaka u otpadnoj vodi akvakulture u plinoviti dušik putem biokemijske reakcije u anaerobnim uvjetima kako bi se postiglo uklanjanje dušika iz amonijaka. Dakle, anammox tehnologija je anaerobna tehnologija biološke obrade, a također pripada vrsti tehnologije simultane nitrifikacije i denitrifikacije. Zbog sporog rasta anammox bakterija i mnogih čimbenika utjecaja, fiksni slojevi, slojevi s aktivnim muljem i membranski bioreaktori često se koriste u proizvodnji kako bi se povećalo zadržavanje anammox bakterija i u kombinaciji s drugim tehnologijama pročišćavanja, poboljšala učinkovitost i stabilnost pročišćavanja otpadnih voda. Anammox tehnologija ima prednosti visoke učinkovitosti i ekonomičnosti te ima velike izglede za primjenu u smjeru denitrifikacije otpadnih voda iz akvakulture, ali postoje problemi kao što su dugo vrijeme pokretanja i mnogi čimbenici smetnji, koje je potrebno dodatno riješiti. U uvjetima terenskog rada potrebni su daljnji pomaci u istraživanju i regulaciji tehničkih uvjeta anammoksa.
3.2 Tehnologija nitrifikacije i denitrifikacije kratkog puta
Anoksični/oksični proces (Anoxi/oxic, A/O) uglavnom ostvaruje denitrifikaciju (NH{{0}}→NO2→NO3) i nitrifikaciju (NO3→NO2→N2) postavljanjem anoksičnog bazena odnosno aerobnog bazena . Uklanjanje amonijačnog dušika iz otpadnih voda. Međutim, studije su pokazale da će do nakupljanja nitritnog dušika doći u tradicionalnom procesu nitrifikacije i denitrifikacije [3]. U tu svrhu predlaže se teorija nitrifikacije i denitrifikacije kratkog dometa. Poticanjem rasta bakterija koje oksidiraju amonijak (nitritne bakterije) i inhibicijom rasta bakterija koje oksidiraju nitrit (nitrifikacijske bakterije) ostvaruje se proces nitrifikacije i denitrifikacije kratkog dometa (NH+4→NO2). →N2). Ciklus rasta bakterija koje oksidiraju amonijak kraći je od ciklusa bakterija koje oksidiraju nitrit, među kojima su starost blata, temperatura, pH i otopljeni kisik glavni čimbenici koji utječu na bakterije koje oksidiraju amonijak i bakterije koje oksidiraju nitrite. Kada je temperatura viša od 28 stupnjeva, to je pogodno za rast bakterija koje oksidiraju amonijak i inhibira rast bakterija koje oksidiraju nitrit; pH oko 8,0 također pogoduje nakupljanju bakterija koje oksidiraju amonijak; afinitet bakterija koje oksidiraju amonijak prema niskim koncentracijama otopljenog kisika veći je od afiniteta bakterija koje oksidiraju nitrit[4-6]. Teoretski, nitrifikacija i denitrifikacija kratkog dometa skraćuju vrijeme reakcije, štede izvore kisika i ugljika te smanjuju proizvodnju mulja [7]. Međutim, tijekom rada uređaja za pročišćavanje vode svakodnevno se stvara velika količina mulja zbog potrebe povećanja ispuštanja mulja kako bi se smanjila starost mulja. Osim toga, zbog mnogih utjecajnih čimbenika, njegovu stabilnost također treba dodatno poboljšati.
3.3 Tehnologija istovremene nitrifikacije i denitrifikacije
Tehnologija simultane nitrifikacije i denitrifikacije ostvaruje istovremenu nitrifikaciju i denitrifikaciju kontroliranjem parametara kao što su otopljeni kisik, pH i temperatura u biološkom bazenu, te poboljšava učinkovitost pročišćavanja otpadnih voda [8]. Mehanizam istovremene nitrifikacije i denitrifikacije uključuje teoriju makro okoliša, teoriju mikro okoliša i mikrobiološku teoriju [9]. Teorija makrookoliša odnosi se na kontrolu koncentracije i ujednačenosti otopljenog kisika u reaktoru, stvaranje okruženja prikladnog za rast i nitrifikacijskih i denitrifikacijskih bakterija te sinkronizaciju procesa nitrifikacije i denitrifikacije [10]. Teorija mikrookruženja odnosi se na kontroliranje parametara kao što su koncentracija otopljenog kisika, veličina čestica aktivnog mulja i debljina biofilma, stvaranje gradijenta otopljenog kisika na površini i unutarnjem sloju čestica aktivnog mulja i biofilmova, reakcija površinske aerobne nitrifikacije i hipoksija unutarnjeg sloja . reakcija denitrifikacije. Mikrobiološka teorija odnosi se na korištenje mikroorganizama koji mogu istovremeno obavljati nitrifikaciju i denitrifikaciju. Studije su pokazale da u okolišu postoje aerobne denitrifikacijske bakterije i anaerobne nitrifikacijske bakterije, kao što su anammox bakterije, koje mogu izravno pretvoriti dušik iz amonijaka u dušik.
Osim navedenih tehnologija, istraživanje i primjena visokoučinkovitih mikroorganizama u procesu pročišćavanja otpadnih voda, kontrola inhibicije proizvoda u anaerobnom procesu, optimizacija i automatska kontrola uvjeta procesa fermentacije, pucanje kristalizacije fosfora koje uzrokuje začepljenje cjevovoda u sustavu pročišćavanja otpadnih voda, prevencija i kontrolu mirisa u procesu pročišćavanja otpadnih voda Proboj u tehnologijama kao što su uzgoj, difuzija i sprječavanje curenja pomoći u kontroli rizika i smanjiti troškove i povećati učinkovitost.
4 Sažetak i perspektiva
Tehnologije pročišćavanja otpadnih voda s farmi uključuju aerobno biološko pročišćavanje, anaerobno biološko pročišćavanje, napredno pročišćavanje i prirodno pročišćavanje. Među njima, A/O, uzlazni anaerobni sloj mulja (UASB), uzlazni čvrsti anaerobni reaktor (USR), digestori bioplina, oksidacijski bazeni, kemijska oksidacija i koagulacija i druge procesne tehnologije relativno su zrele i široko se koriste. Svaka metoda liječenja ima svoje prednosti i ograničenja. Različite tehničke kombinacije mogu se odabrati prema karakteristikama otpadnih voda s farme i lokalnim politikama. Na primjer, farme s višim standardima ispuštanja otpadnih voda mogu odabrati anaerobni + aerobni + napredni tretman. Kombinacijom tehnologija, farme s dovoljno zemlje mogu dati prednost anaerobnoj tehnologiji pročišćavanja za neškodljivo pročišćavanje otpadnih voda. Osim toga, neke nove tehnologije obrade kao što su nitrifikacija i denitrifikacija kratkog puta, istovremena nitrifikacija i denitrifikacija, anammox, obrada mikroalgama i membranska separacija imaju velike izglede za primjenu, ali njihovi parametri obrade i parametri stabilnosti trebaju daljnja istraživanja i optimizaciju ili vanjsku inženjersku primjenu.
S povećanjem zaštite okoliša, ljudi postavljaju veće zahtjeve za istraživanje i primjenu tehnologije pročišćavanja otpadnih voda akvakulture. Istraživanje i razvoj nove tehnologije za pročišćavanje otpadnih voda još uvijek je u fokusu budućih istraživanja, posebno snažna tržišna potražnja za učinkovitom, stabilnom i jeftinom tehnologijom za pročišćavanje otpadnih voda; poboljšanje postojeće tehnologije pročišćavanja otpadnih voda također je fokus istraživanja u budućnosti, kao što su aerobni ili razvoj funkcionalnih mikroorganizama u anaerobnoj biološkoj tehnologiji pročišćavanja, te istraživanje i razvoj visokoučinkovitih i izdržljivih membrana u tehnologiji membranske separacije; u isto vrijeme, recikliranje i energetsko iskorištavanje otpadnih voda akvakulture važan je istraživački pravac, kao što je procjena sigurnosti u procesu recikliranja otpadnih voda. Istraživanje i razvoj tehnologija iskorištavanja energije kao što su bioplin bioenergija i biodizel ima važno referentno značenje za sigurna obrada i korištenje otpadnih voda akvakulture.