Progrese în teoria și practica tratării apelor uzate din acvacultură
Scris de: Jasmine
E-mail de contact: Kate@aquasust.complastic.com
Apa uzată de acvacultură este compusă în principal din urină animală, gunoi de grajd și apă de gestionare pentru acvacultură și conține concentrații mari de materie organică, azot, fosfor și solide în suspensie, precum și unele elemente care constituie sare. Pentru a avea o înțelegere mai clară a descoperirilor cheie în tehnologia apelor uzate din acvacultură din țara mea și a problemelor întâlnite în aplicațiile practice până în prezent, această lucrare rezumă în plus, în plus față de tema acestui domeniu . Conținutul de poluanți care au atras multă atenție, precum și progresul în unele domenii tehnice. În cele din urmă, sunt prezentate câteva sugestii pentru dezvoltarea și aplicarea tehnologiei de tratare a apelor uzate din acvacultură.
Creșterea animalelor este o parte importantă a economiei agricole a țării mele. Cu toate acestea, odată cu dezvoltarea rapidă a mecanizării și amploarea creșterii animalelor, au apărut grave probleme de mediu, printre care reproducerea apelor uzate este una dintre principalele surse de poluare. Apele uzate de acvacultură sunt ape uzate organice cu concentrație mare care conțin materie organică, azot, fosfor și solide în suspensie, precum și metale grele, antibiotice, gene de rezistență la antibiotice și microorganisme patogene. Dacă nu este tratată corespunzător, va duce la schimbări în mediul înconjurător și în ecologie, amenințănd animalele. și sănătatea umană. În prezent, există două moduri principale de tratare a apelor uzate de acvacultură: unul este modul avansat de tratare a apelor uzate (deversare standard), care este utilizat în principal în fermele din sud, cu mai puține facilități de teren. Apa uzată de acvacultură este supusă separării solid-lichid, tratare anaerobă/aerobă și După tratare avansată, este evacuată la standard sau reciclată; celălalt este modul de tratare a utilizării resurselor (îngrășăminte, energie), care este utilizat în principal în fermele din nord cu mai multe facilități de teren, iar apele uzate sunt inofensive prin sedimentare, fermentație anaerobă etc. După tratare, biogazul este utilizat pentru utilizarea energiei și nămolul de biogaz este utilizat pentru utilizarea resurselor terenurilor agricole. Această lucrare rezumă pe scurt situația actuală și problemele tehnice de depășit în implementarea epurării apelor uzate în întreprinderile de acvacultură de mari dimensiuni din țara mea, pentru referința personalului angajat în producție, cercetare științifică și management.
1 Ezitarea între utilizarea resurselor și tratarea avansată a deșeurilor de acvacultură
Tratarea apelor uzate din acvacultură este încă domeniul care a primit cea mai mare atenție și a investit cel mai mult în protecția mediului în industria acvaculturii în ultimul deceniu. Întreprinderile de acvacultură la scară largă trebuie să aleagă între utilizarea resurselor și tratarea avansată atunci când elimină deșeurile de acvacultură. Deși combinația dintre plantare și reproducere și utilizarea resurselor reziduale au fost susținute și încurajate în ultimii ani, din diverse motive, tratarea avansată a apelor uzate de acvacultură, deversarea standard sau descărcarea zero este încă necesară pentru ca multe întreprinderi de acvacultură să supraviețuiască.
Rezolvarea problemelor de protecție a mediului și utilizarea resurselor nu sunt concepte complet echivalente. Pentru întreprinderi, pentru a rezolva problemele de protecție a mediului, trebuie să obțină mai întâi autorizația de evaluare a impactului asupra mediului, apoi să ia măsuri pentru eliminarea deșeurilor în conformitate cu cerințele evaluării impactului asupra mediului și să îndeplinească cerințele; conformare legală, economică și eficientă Nu este la fel de simplu ca „a transforma deșeurile în comori” verbal. În primul rând, este necesar să existe suficiente resurse de teren într-o rază economică și eficientă (în conformitate cu principiul utilizării locale și din apropiere) și, mai important, să „întoarceți comori”, adică creșterea valorii în spate. sfârșitul lanțului industrial se realizează prin produsele recoltate. În cazul în care produsele recoltate sunt doar randamente teoretice fără a realiza propria lor utilizare sau a le converti în valoare de piață, raportul studiului de fezabilitate al utilizării resurselor va fi denaturat; Din perspectiva protecției mediului, preveniți poluarea secundară (inclusiv apa, solul și aerul). În prezent, este dificil să promovez utilizarea resurselor deșeurilor de acvacultură în țara mea, ceea ce este legat și de următorii factori: În primul rând, există o lipsă de linii directoare de evaluare a mediului pentru industria de acvacultură și există multe standarde relevante. De exemplu, majoritatea locurilor necesită ca apele uzate din acvacultură să îndeplinească „Standardele de calitate a apei pentru irigarea terenurilor agricole” (GB 5084-2005) înainte de utilizarea resurselor. În al doilea rând, din motive istorice, multe ferme la scară largă nu mai au suficiente resurse de teren de sprijin în jurul lor.
2 Cercetări privind poluanții punctelor fierbinți
În tratarea apelor uzate de acvacultură, pe lângă indicatorii pentru cerințele actuale de protecție a mediului [cum ar fi necesarul chimic de oxigen (COD), azotul amoniac, fosfor total (TP) etc.], cercetările și practica din ultimii ani au arătat că este necesar să se acorde mai multă atenție următorilor poluanți: bacterii medicamentoase și gene de rezistență (ARG), salinitate (salinitate), azot total (TN) și nămoluri generate în timpul epurării apelor uzate. Nămolul este un produs normal în procesul de tratare a apei. Datorită schimbării modului de îndepărtare a gunoiului de grajd și îmbunătățirii cerințelor standard pentru efluenți back-end, producția de nămol crește în general. Dificultatea tratării nămolului constă în conținutul ridicat de apă. Multe studii au arătat că, deși indicatorii chimici ai efluentului la sfârșitul procesului actual de tratare a apei îndeplinesc standardele, există încă riscuri de mediu ale bacteriilor rezistente la medicamente și ale genelor rezistente la medicamente. Acumularea de sare va provoca daune solului și culturilor, de aceea este necesar să ne ferim de aceasta în procesul de utilizare a resurselor. Unele locuri limitează evacuarea azotului total din apele uzate de acvacultură, ceea ce va crește foarte mult costul epurării apei sub nivelul tehnic actual și va crește semnificativ povara asupra întreprinderilor.
3 Evoluții și descoperiri în domenii tehnice importante
În prezent, procesele de tratare a apelor uzate din acvacultură utilizate în mod obișnuit includ tratarea biologică anaerobă, tratarea biologică aerobă, tratarea naturală și tehnologiile avansate de tratare, microalgele, separarea prin membrană și alte tehnologii de tratare aflate în cercetare și dezvoltare, precum și curățarea fermelor legate de apa de bază. tratament. Procesul de bălegar etc., a fost prezentat în alte articole din acest număr special. Acest articol descrie doar pe scurt anammoxul, nitrificarea și denitrificarea simultană și nitrificarea și denitrificarea pe rază scurtă.
3.1 Tehnologia Anammox
Tehnologia Anammox este un nou tip de tehnologie de tratare biologică anaerobă, care este un proces în care bacteriile anammox transformă direct azotul și nitritul de amoniac în azot gazos într-un mediu anaerob. Bacteriile cheie ale tehnologiei anammox sunt bacteriile anammox, care pot transforma azotul amoniac din apele uzate de acvacultură în azot gazos prin reacție biochimică în condiții anaerobe pentru a realiza eliminarea azotului amoniac. Prin urmare, tehnologia anammox este o tehnologie de tratare biologică anaerobă și, de asemenea, aparține tipului de tehnologie de nitrificare și denitrificare simultană. Datorită creșterii lente a bacteriilor anammox și a multor factori de influență, paturile fixe, paturile de nămol activat și bioreactoarele cu membrană sunt adesea folosite în producție pentru a crește retenția bacteriilor anammox și pentru a se combina cu alte tehnologii de tratare, pentru a îmbunătăți eficiența și stabilitatea epurării apelor uzate. Tehnologia Anammox are avantajele unei eficiențe ridicate și economie și are perspective mari de aplicare în direcția denitrificării apelor uzate de acvacultură, dar există probleme precum timpul lung de pornire și mulți factori de interferență, care trebuie rezolvate în continuare. În condițiile muncii de teren, sunt necesare noi progrese în explorarea și reglementarea condițiilor tehnice anammox.
3.2 Tehnologia de nitrificare și denitrificare pe cale scurtă
Procesul anoxic/oxic (Anoxi/oxic, A/O) realizează în principal denitrificare (NH{{0}}→NO2→NO3) și nitrificare (NO3→NO2→N2) prin stabilirea bazinului anoxic și, respectiv, a bazinului aerob . Eliminarea azotului amoniac din apele uzate. Cu toate acestea, studiile au arătat că acumularea de azot nitriți va avea loc în procesul tradițional de nitrificare și denitrificare [3]. În acest scop, este propusă teoria nitrificării și denitrificării pe distanță scurtă. Prin promovarea creșterii bacteriilor oxidante de amoniac (bacteriile nitrite) și inhibarea creșterii bacteriilor oxidante a nitriților (bacteriile nitrificatoare), se realizează procesul de nitrificare și denitrificare pe distanță scurtă (NH+4→NO2). →N2). Ciclul de creștere al bacteriilor oxidante de amoniac este mai scurt decât cel al bacteriilor oxidante de nitriți, printre care vârsta noroiului, temperatura, pH-ul și oxigenul dizolvat sunt principalii factori care afectează bacteriile oxidante de amoniac și bacteriile oxidante de nitriți. Când temperatura este mai mare de 28 de grade, este favorabilă creșterii bacteriilor oxidante de amoniac și inhibă creșterea bacteriilor oxidante de nitriți; pH-ul în jur de 8,0 este, de asemenea, favorabil acumulării de bacterii oxidante de amoniac; afinitatea bacteriilor de oxidare a amoniacului față de concentrațiile scăzute de oxigen dizolvat este mai mare decât a bacteriilor de oxidare a nitriților[4-6] . Teoretic, nitrificarea și denitrificarea pe rază scurtă scurtează timpul de reacție, economisesc sursele de oxigen și carbon și reduc producția de nămol [7]. Cu toate acestea, în timpul funcționării instalației de tratare a apei, se produce o cantitate mare de nămol în fiecare zi datorită necesității de a crește debitul de nămol pentru a reduce vârsta nămolului. În plus, din cauza multor factori de influență, stabilitatea sa necesită, de asemenea, îmbunătățiri suplimentare.
3.3 Tehnologia de nitrificare și denitrificare simultană
Tehnologia de nitrificare și denitrificare simultană realizează nitrificare și denitrificare simultană prin controlul parametrilor precum oxigenul dizolvat, pH-ul și temperatura în bazinul biologic și îmbunătățește eficiența epurării apelor uzate [8]. Mecanismul nitrificării și denitrificării simultane include teoria macro-mediului, teoria micro-mediului și teoria microbiologiei [9]. Teoria macro-mediului se referă la controlul concentrației și uniformității oxigenului dizolvat în reactor, creând un mediu potrivit pentru creșterea atât a bacteriilor nitrificante, cât și a bacteriilor denitrificatoare și la sincronizarea proceselor de nitrificare și denitrificare [10]. Teoria micromediului se referă la parametrii de control cum ar fi concentrația de oxigen dizolvat, dimensiunea particulelor de nămol activat și grosimea biofilmului, formând un gradient de oxigen dizolvat pe suprafața și stratul interior de particule și biofilme de nămol activat, reacția de nitrificare aerobă de suprafață și hipoxia stratului interior. . reacție de denitrificare. Teoria microbiologiei se referă la utilizarea microorganismelor care pot efectua nitrificare și denitrificare simultan. Studiile au arătat că există bacterii aerobe denitrificatoare și bacterii anaerobe nitrificatoare în mediu, cum ar fi bacteriile anammox, care pot transforma direct azotul amoniac în azot.
În plus față de tehnologiile de mai sus, cercetarea și aplicarea microorganismelor de înaltă eficiență în procesul de tratare a apelor uzate, controlul inhibării produsului în procesul anaerob, optimizarea și controlul automat al condițiilor procesului de fermentație, fisurarea cristalizării fosforului care provoacă blocarea conductei în sistemul de tratare a apelor uzate, prevenire și controlul mirosului în procesul de tratare a apelor uzate. Descoperirile în tehnologii precum ameliorarea, difuzia și anti-infiltrații vor ajuta la controlul riscurilor și la reducerea costuri și creșterea eficienței.
4 Rezumat și Outlook
Tehnologiile de tratare a apelor uzate din fermă includ tratarea biologică aerobă, tratarea biologică anaerobă, tratarea avansată și tratarea naturală. Printre acestea, A/O, Upflow Anaerobic Sludge Bed (UASB), Upflow Solid Anaerobic Reactor (USR) ), digestoarele de biogaz, iazurile de oxidare, oxidarea chimică și coagularea și alte tehnologii de proces sunt relativ mature și utilizate pe scară largă. Fiecare metodă de tratament are propriile sale avantaje și limitări. Pot fi selectate diferite combinații tehnice în funcție de caracteristicile apelor uzate ale fermei și de politicile locale. De exemplu, fermele cu standarde mai ridicate de evacuare a apelor uzate pot alege anaerob + aerob + tratament avansat. Combinația de tehnologii, fermele cu suficient teren poate acorda prioritate tehnologiei de tratare anaerobă pentru tratarea inofensivă a apelor uzate. În plus, unele tehnologii noi de tratament, cum ar fi nitrificarea și denitrificarea pe cale scurtă, nitrificarea și denitrificarea simultană, anammox, tratarea cu microalge și separarea prin membrană au perspective mari de aplicare, dar parametrii lor de tratare și parametrii de stabilitate necesită cercetări și optimizare suplimentare sau aplicații de inginerie în aer liber.
Odată cu creșterea protecției mediului, oamenii au prezentat cerințe mai mari pentru cercetarea și aplicarea tehnologiei de tratare a apelor uzate din acvacultură. Cercetarea și dezvoltarea de noi tehnologii de tratare a apelor uzate este încă în centrul cercetării viitoare, în special cererea puternică a pieței pentru o tehnologie eficientă, stabilă și ieftină de tratare a apelor uzate; îmbunătățirea tehnologiei existente de tratare a apelor uzate este, de asemenea, centrul cercetării în viitor, cum ar fi aerobic sau dezvoltarea microorganismelor funcționale în tehnologia de tratare biologică anaerobă și cercetarea și dezvoltarea membranelor de înaltă eficiență și durabile în tehnologia de separare cu membrane; în același timp, reciclarea și utilizarea energiei apelor uzate din acvacultură reprezintă o direcție importantă de cercetare, cum ar fi evaluarea siguranței în procesul de reciclare a apelor uzate. tratarea și utilizarea în siguranță a apelor uzate de acvacultură.