Előrelépések az akvakultúra szennyvízkezelés elméletében és gyakorlatában
Írta: Jázmin
Kapcsolatfelvételi e-mail: Kate@aquasust.complastic.com
Az akvakultúra szennyvize főként állati vizeletből, trágyából és akvakultúra-gazdálkodási vízből áll, és nagy koncentrációban tartalmaz szerves anyagokat, nitrogént, foszfort és lebegő anyagokat, valamint néhány sót alkotó elemet. A hazám akvakultúra-szennyvíztechnológiájában elért kulcsfontosságú áttörések és az eddigi gyakorlati alkalmazások során felmerült problémák világosabb megértése érdekében ez a cikk a terület témája mellett összefoglalja az erőforrás-felhasználás és az akvakultúra-hulladék fejlettebb kezelése közötti összefonódást is. . A nagy figyelmet felkeltő szennyezőanyag-tartalom, valamint egyes műszaki területek előrehaladása. Végül néhány javaslatot teszünk az akvakultúra szennyvízkezelési technológia fejlesztésére és alkalmazására.
Hazám mezőgazdaságának fontos része az állattenyésztés. Az állattenyésztés gépesítésének és léptékének rohamos fejlődésével azonban komoly környezeti problémák merültek fel, amelyek között a szaporodási szennyvíz az egyik fő szennyezőforrás. Az akvakultúra szennyvíz nagy koncentrációjú szerves szennyvíz, amely szerves anyagot, nitrogént, foszfort és lebegő anyagokat, valamint nehézfémeket, antibiotikumokat, antibiotikum rezisztencia géneket és kórokozó mikroorganizmusokat tartalmaz. Ha nem kezelik megfelelően, megváltozik a környező környezet és az ökológia, veszélyeztetve az állatokat. és az emberi egészség. Jelenleg két fő kezelési mód létezik az akvakultúra-szennyvíz számára: az egyik a fejlett szennyvízkezelési (normál kibocsátási) mód, amelyet főleg a déli, kevesebb földterülettel rendelkező gazdaságokban alkalmaznak. Az akvakultúra szennyvize szilárd-folyadék elválasztáson, anaerob/aerob kezelésen esik át, és fejlett tisztítást követően a szabványnak megfelelően elvezetik vagy újrahasznosítják; a másik az erőforrás-hasznosító (műtrágya, energia) tisztítási mód, amelyet elsősorban az északi, több földterülettel rendelkező gazdaságokban alkalmaznak, és a szennyvíz ártalmatlan az ülepítéssel, anaerob fermentációval stb. biogáz hígtrágyát a termőföld erőforrások hasznosítására használják. Ez a cikk röviden összefoglalja a jelenlegi helyzetet és a megoldandó technikai problémákat a szennyvíztisztítás megvalósítása során a nagyméretű akvakultúra-vállalkozásokban hazámban, a termelésben, a tudományos kutatásban és az irányításban részt vevő személyzet számára.
1 Az erőforrás-felhasználás és az akvakultúra-hulladék fejlett kezelése közötti tétovázás
Az akvakultúra szennyvízkezelése továbbra is az a terület, amely az elmúlt évtizedben a legtöbb figyelmet kapta, és a legtöbbet fektetett a környezetvédelembe az akvakultúra-iparban. A nagyméretű akvakultúra-vállalkozásoknak az akvakultúra-hulladékok ártalmatlanításakor választaniuk kell az erőforrás-felhasználás és a fejlett kezelés között. Bár az utóbbi években az ültetés és a tenyésztés, valamint a hulladékforrások hasznosításának kombinációját szorgalmazták és ösztönözték, különféle okok miatt az akvakultúra-szennyvíz korszerű tisztítására, a szabványos vagy nulla kibocsátásra még mindig szükség van sok akvakultúra-vállalkozás túléléséhez.
A környezetvédelmi problémák megoldása és az erőforrások felhasználása nem teljesen egyenértékű fogalom. A vállalkozásoknak a környezetvédelmi problémák megoldásához először be kell szerezniük a környezeti hatásvizsgálati engedélyt, majd intézkedniük kell a hulladékok környezeti hatásvizsgálati előírásainak megfelelő ártalmatlanításáról és az előírásoknak való megfelelésről; törvényszerűség, gazdaságos és hatékony Ez nem olyan egyszerű, mint szóban "a hulladékot kincské alakítani". Mindenekelőtt a gazdaságos és hatékony körzetben kell elegendő földerőforrásra (a helyi és közeli hasznosítás elvének megfelelően), és ami még fontosabb, a "kincsek forgatására", vagyis az értéknövekedésre hátul. az ipari lánc vége a betakarított termékeken keresztül valósul meg. Ha a betakarított termékek csak elméleti hozamok saját hasznosításuk realizálása vagy piaci értékre való átváltása nélkül, akkor az erőforrás-felhasználás megvalósíthatósági tanulmánya torzul; Környezetvédelmi szempontból a másodlagos (beleértve a víz-, talaj- és levegőszennyezést) megelőzése. Jelenleg nehéz elősegíteni az akvakultúra-hulladék erőforrás-hasznosítását hazámban, ami a következő tényezőkhöz is kapcsolódik: Először is, hiányoznak az akvakultúra-ágazatra vonatkozó környezeti értékelési irányelvek, és számos vonatkozó szabvány létezik. Például a legtöbb helyen megkövetelik, hogy az akvakultúra-szennyvíznek meg kell felelnie a "Mezőgazdasági területek öntözésére vonatkozó vízminőségi szabványoknak" (GB 5084-2005) az erőforrások felhasználása előtt. Másodszor, történelmi okok miatt sok nagyüzemnek már nincs elegendő földterülete körülötte.
2 Kutatás a forró pontok szennyezőanyagairól
Az akvakultúrás szennyvizek kezelésében a jelenlegi környezetvédelmi követelmények mutatói mellett [például kémiai oxigénigény (KOI), ammónia-nitrogén, összes foszfor (TP) stb.] az elmúlt évek kutatásai és gyakorlata azt mutatta, hogy fokozott figyelmet kell fordítani a következő szennyező anyagokra: Gyógyszerbaktériumok és rezisztencia gének (ARG), sótartalom (sótartalom), összes nitrogén (TN), valamint az alatt keletkező iszap. szennyvízkezelés. Az iszap normál termék a vízkezelési folyamatban. A trágyaelvezetési mód változása és a háttérkibocsátási szabványkövetelmények javítása miatt az iszaptermelés általában növekszik. Az iszapkezelés nehézsége a magas víztartalmában rejlik. Számos tanulmány kimutatta, hogy bár a jelenlegi vízkezelési folyamat végén a szennyvíz kémiai mutatói megfelelnek az előírásoknak, a gyógyszerrezisztens baktériumok és a gyógyszerrezisztens gének környezeti kockázatai továbbra is fennállnak. A só felhalmozódása károsítja a talajt és a termést, ezért védekezni kell ellene az erőforrás-felhasználás során. Egyes helyeken korlátozzák az akvakultúra szennyvizeiből az összes nitrogén kibocsátását, ami a jelenlegi műszaki szint mellett nagymértékben megnöveli a vízkezelés költségeit és jelentősen megnöveli a vállalkozások terheit.
3 Fejlesztések és áttörések fontos műszaki területeken
A jelenleg általánosan használt akvakultúra szennyvízkezelési eljárások közé tartozik az anaerob biológiai tisztítás, az aerob biológiai kezelés, a természetes tisztítás és a fejlett tisztítási technológiák, a mikroalgák, a membránleválasztási és egyéb kutatás-fejlesztés alatt álló kezelési technológiák, valamint a háttérvízhez kapcsolódó farmok tisztítása. kezelés. A trágyaeljárás stb. e különszám más cikkeiben is szerepel. Ez a cikk csak röviden írja le az anammoxot, az egyidejű nitrifikációt és denitrifikációt, valamint a rövid távú nitrifikációt és denitrifikációt.
3.1 Anammox technológia
Az Anammox technológia egy új típusú anaerob biológiai kezelési technológia, mely során az anammox baktériumok anaerob környezetben közvetlenül alakítják át az ammónia-nitrogént és a nitritet nitrogéngázzá. Az anammox technológia kulcsbaktériumai az anammox baktériumok, amelyek az akvakultúra-szennyvízben lévő ammónia nitrogént nitrogéngázzá alakíthatják anaerob körülmények között végzett biokémiai reakcióval, hogy megvalósítsák az ammónia nitrogén eltávolítását. Az anammox technológia tehát egy anaerob biológiai tisztítási technológia, és az egyidejű nitrifikációs és denitrifikációs technológia típusába tartozik. Az anammox baktériumok lassú szaporodása és számos befolyásoló tényező miatt a gyártás során gyakran alkalmaznak rögzített ágyakat, eleveniszapos ágyakat és membrán bioreaktorokat az anammox baktériumok visszatartásának növelésére és más kezelési technológiákkal kombinálva, javítva a szennyvízkezelés hatékonyságát és stabilitását. Az Anammox technológia előnye a nagy hatékonyság és gazdaságosság, valamint az akvakultúrás szennyvizek denitrifikációja terén is nagy alkalmazási kilátásokkal rendelkezik, de vannak olyan problémák, mint a hosszú indítási idő és számos zavaró tényező, amelyek további megoldást igényelnek. A terepmunka körülményei között további áttörésekre van szükség az anammox technikai feltételek feltárásában és szabályozásában.
3.2 Rövid útú nitrifikációs és denitrifikációs technológia
Az anoxikus/oxikus folyamat (Anoxi/oxic, A/O) főleg denitrifikációt (NH{0}→NO2→NO3) és nitrifikációt (NO3→NO2→N2) valósít meg anoxikus medence, illetve aerob medence beállításával. . Ammónia nitrogén eltávolítása a szennyvízből. A tanulmányok azonban kimutatták, hogy a nitrit-nitrogén felhalmozódása a hagyományos nitrifikációs és denitrifikációs folyamat során fog bekövetkezni [3]. Ebből a célból a rövid távú nitrifikáció és denitrifikáció elméletét javasolják. Az ammóniát oxidáló baktériumok (nitrit baktériumok) növekedésének elősegítésével és a nitritoxidáló baktériumok (nitrifikáló baktériumok) növekedésének gátlásával a rövid távú nitrifikáció és denitrifikáció (NH+4→NO2) folyamata valósul meg. →N2). Az ammóniát oxidáló baktériumok növekedési ciklusa rövidebb, mint a nitrit-oxidáló baktériumoké, amelyek közül az iszapéletkor, a hőmérséklet, a pH és az oldott oxigén a fő tényezők, amelyek befolyásolják az ammóniát oxidáló baktériumokat és a nitrit-oxidáló baktériumokat. Ha a hőmérséklet magasabb, mint 28 fok, ez elősegíti az ammóniát oxidáló baktériumok növekedését, és gátolja a nitrit-oxidáló baktériumok növekedését; A 8,0 körüli pH szintén kedvez az ammóniát oxidáló baktériumok felhalmozódásának; az ammóniát oxidáló baktériumok affinitása alacsony koncentrációjú oldott oxigénhez nagyobb, mint a nitriteket oxidáló baktériumoké[4-6] . Elméletileg a rövid távú nitrifikáció és denitrifikáció lerövidíti a reakcióidőt, megtakarítja az oxigén- és szénforrás-utánpótlást, valamint csökkenti az iszapképződést [7]. A víztisztító üzem működése során azonban minden nap nagy mennyiségű iszap keletkezik, mivel az iszap korának csökkentése érdekében növelni kell az iszapkibocsátást. Emellett számos befolyásoló tényező miatt stabilitása is további javításra szorul.
3.3 Egyidejű nitrifikációs és denitrifikációs technológia
Az egyidejű nitrifikációs és denitrifikációs technológia egyidejű nitrifikációt és denitrifikációt valósít meg olyan paraméterek szabályozásával, mint az oldott oxigén, a pH és a hőmérséklet a biológiai medencében, és javítja a szennyvízkezelés hatékonyságát [8]. Az egyidejű nitrifikáció és denitrifikáció mechanizmusa magában foglalja a makrokörnyezet-elméletet, a mikrokörnyezet-elméletet és a mikrobiológiai elméletet [9]. A makrokörnyezeti elmélet a reaktorban az oldott oxigén koncentrációjának és egyenletességének szabályozására vonatkozik, a nitrifikáló baktériumok és a denitrifikáló baktériumok szaporodására alkalmas környezet megteremtésére, valamint a nitrifikációs és denitrifikációs folyamatok szinkronizálására [10]. A mikrokörnyezet elmélet olyan paraméterek szabályozására vonatkozik, mint az oldott oxigén koncentrációja, az eleveniszap részecskemérete és a biofilm vastagsága, oldott oxigén gradiens kialakítása az eleveniszap részecskék és biofilmek felületén és belső rétegén, a felszíni aerob nitrifikációs reakció és a belső réteg hipoxiája. . denitrifikációs reakció. A mikrobiológiai elmélet olyan mikroorganizmusok hasznosítására vonatkozik, amelyek egyidejűleg képesek nitrifikációt és denitrifikációt végrehajtani. Tanulmányok kimutatták, hogy vannak aerob denitrifikáló baktériumok és anaerob nitrifikáló baktériumok a környezetben, például az anammox baktériumok, amelyek az ammónia-nitrogént közvetlenül nitrogénné alakítják.
A fenti technológiákon túlmenően nagy hatékonyságú mikroorganizmusok kutatása és alkalmazása a szennyvíztisztítási folyamatban, termékgátlás szabályozása anaerob folyamatban, fermentációs folyamat körülményeinek optimalizálása és automatikus szabályozása, foszforkristályosodás repedése, amely szennyvíztisztító rendszerben csőelzáródást okoz, megelőzés és a szagok szabályozása a szennyvízkezelési folyamatban Az olyan technológiák áttörése, mint a szaporítás, a diffúzió és a szivárgás elleni védelem, segít a kockázatok ellenőrzésében, a költségek csökkentésében és a hatékonyság növelésében.
4 Összefoglalás és kitekintés
A mezőgazdasági szennyvízkezelési technológiák közé tartozik az aerob biológiai tisztítás, az anaerob biológiai tisztítás, a fejlett tisztítás és a természetes tisztítás. Közülük az A/O, az Upflow Anaerobic Sludge Bed (UASB), az Upflow Solid Anaerobic Reactor (USR) ), a biogáz rothasztók, az oxidációs tavak, a kémiai oxidáció és koaguláció, valamint más folyamattechnológiák viszonylag érettek és széles körben használtak. Minden kezelési módszernek megvannak a maga előnyei és korlátai. Különböző műszaki kombinációk választhatók a mezőgazdasági szennyvíz jellemzőitől és a helyi irányelvektől függően. Például a magasabb szennyvízkibocsátási normákkal rendelkező gazdaságok választhatják az anaerob + aerob + fejlett kezelést. A technológiák kombinációja, a kellő földterülettel rendelkező gazdaságok előnyben részesíthetik az anaerob tisztítási technológiát a szennyvíz ártalmatlan tisztítására. Ezen kívül néhány új kezelési technológia, mint például a rövid útú nitrifikáció és denitrifikáció, az egyidejű nitrifikáció és denitrifikáció, az anammox, a mikroalgák kezelése és a membránszeparáció nagy alkalmazási kilátásokkal rendelkezik, de kezelési paramétereik és stabilitási paramétereik további kutatást és optimalizálást vagy kültéri mérnöki alkalmazásokat igényelnek.
A környezetvédelem fokozódásával az akvakultúra szennyvíztisztítási technológiájának kutatása és alkalmazása felé egyre magasabb követelményeket támasztanak az emberek. Az új szennyvízkezelési technológia kutatása és fejlesztése továbbra is a jövőbeli kutatások középpontjában áll, különös tekintettel a hatékony, stabil és alacsony költségű szennyvízkezelési technológia iránti erős piaci igényre; a meglévő szennyvízkezelési technológia fejlesztése is a kutatás fókusza a jövőben, mint például az aerob Vagy a funkcionális mikroorganizmusok fejlesztése az anaerob biológiai tisztítási technológiában, valamint a nagy hatékonyságú és tartós membránok kutatása és fejlesztése a membránszeparációs technológiában; ugyanakkor fontos kutatási irány az akvakultúra-szennyvizek újrahasznosítása és energetikai hasznosítása, így a szennyvíz újrahasznosítás folyamatában a biztonsági értékelés. az akvakultúra-szennyvíz biztonságos kezelése és hasznosítása.