Akvakultūros nuotekų valymo teorijos ir praktikos pažanga
Parašė: Jasmine
Kontaktinis el. pašto adresas: Kate@aquasust.complastic.com
Akvakultūros nuotekas daugiausia sudaro gyvūnų šlapimas, mėšlas ir akvakultūrai skirtas tvarkymui skirtas vanduo, jose yra didelės koncentracijos organinių medžiagų, azoto, fosforo ir skendinčių medžiagų, taip pat kai kurių druską sudarančių elementų. Siekiant aiškiau suprasti pagrindinius mano šalies akvakultūros nuotekų technologijos proveržius ir problemas, su kuriomis iki šiol susidurta praktiškai taikant, šiame dokumente, be šios srities temos, papildomai apibendrinamas išteklių naudojimo ir pažangaus akvakultūros atliekų apdorojimo ryšys. . Daug dėmesio sulaukęs teršalų kiekis, taip pat pažanga kai kuriose technikos srityse. Galiausiai pateikiami kai kurie pasiūlymai dėl akvakultūros nuotekų valymo technologijos kūrimo ir taikymo.
Gyvulininkystė yra svarbi mano šalies žemės ūkio ekonomikos dalis. Tačiau sparčiai tobulėjant gyvulininkystės mechanizacijai ir mastui, iškilo rimtų aplinkosaugos problemų, tarp kurių vienas pagrindinių taršos šaltinių yra veisimosi nuotekos. Akvakultūros nuotekos – tai didelės koncentracijos organinės nuotekos, kuriose yra organinių medžiagų, azoto, fosforo ir skendinčių dalelių, taip pat sunkiųjų metalų, antibiotikų, atsparumo antibiotikams genų ir patogeninių mikroorganizmų. Tinkamai negydant, pasikeis supančioji aplinka ir ekologija, kils grėsmė gyvūnams. ir žmonių sveikatai. Šiuo metu yra du pagrindiniai akvakultūros nuotekų valymo būdai: vienas yra pažangus nuotekų valymo (standartinis išleidimas) režimas, kuris daugiausia naudojamas pietiniuose ūkiuose, kuriuose yra mažiau žemės. Akvakultūros nuotekos yra atskiriamos kietu-skysčiu, valomos anaerobiniu/aerobiniu būdu ir po pažangaus valymo išleidžiamos iki standarto arba perdirbamos; kitas – išteklių panaudojimo (trąšų, energijos) valymo režimas, kuris daugiausia naudojamas šiauriniuose ūkiuose, kuriuose yra daugiau žemės įrenginių, o nuotekos yra nekenksmingos dėl sedimentacijos, anaerobinės fermentacijos ir kt. Po valymo biodujos naudojamos energijos panaudojimui, biodujų srutos naudojamos dirbamos žemės išteklių naudojimui. Šiame darbe trumpai apibendrinama esama situacija ir techninės problemos, kurias reikia įveikti įgyvendinant nuotekų valymą didelėse akvakultūros įmonėse mano šalyje, skirta gamybai, moksliniais tyrimais ir vadyba užsiimantiems darbuotojams.
1 Dvejonės tarp išteklių panaudojimo ir pažangaus akvakultūros atliekų apdorojimo
Akvakultūros nuotekų valymas vis dar yra ta sritis, kuriai akvakultūros pramonėje per pastarąjį dešimtmetį buvo skiriamas didžiausias dėmesys ir buvo investuota daugiausiai į aplinkos apsaugą. Didelės akvakultūros įmonės, šalindamos akvakultūros atliekas, turi pasirinkti išteklių panaudojimą ir pažangų apdorojimą. Nors pastaraisiais metais buvo propaguojamas ir skatinamas sodinimo ir veisimo derinys bei atliekų išteklių panaudojimas, daugeliui akvakultūros įmonių dėl įvairių priežasčių vis dar būtinas pažangus akvakultūros nuotekų valymas, standartinis išleidimas arba nulinis išleidimas.
Aplinkos apsaugos problemų sprendimas ir išteklių panaudojimas nėra visiškai lygiavertės sąvokos. Įmonės, spręsdamos aplinkos apsaugos problemas, pirmiausia turi gauti poveikio aplinkai vertinimo leidimą, o po to imtis priemonių sutvarkyti atliekas pagal poveikio aplinkai vertinimo reikalavimus ir atitikti keliamus reikalavimus; Teisės aktų laikymasis, ekonomiškas ir efektyvus Tai nėra taip paprasta, kaip „atliekas paversti lobiu“ žodžiu. Visų pirma, reikia turėti pakankamai žemės išteklių ekonomišku ir efektyviu spinduliu (pagal vietinio ir šalia naudojimo principą), o dar svarbiau – „paversti lobius“ , tai yra vertės padidėjimas į nugarą. pramonės grandinės pabaiga realizuojama per nuimtus produktus. Jei nuimta produkcija yra tik teorinis derlius, nerealizuojant savo panaudojimo ar nekeičiant jų į rinkos vertę, išteklių panaudojimo galimybių studijos ataskaita bus iškraipoma; Aplinkos apsaugos požiūriu, užkirsti kelią antrinei taršai (įskaitant vandenį, dirvožemį ir orą). Šiuo metu mano šalyje sunku skatinti akvakultūros atliekų išteklių naudojimą, o tai taip pat susiję su šiais veiksniais: Pirma, akvakultūros pramonei trūksta aplinkosauginio vertinimo gairių ir yra daug atitinkamų standartų. Pavyzdžiui, daugumoje vietų reikalaujama, kad prieš naudojant išteklius akvakultūros nuotekos atitiktų „Ūkinių žemių drėkinimo vandens kokybės standartus“ (GB 5084-2005). Antra, dėl istorinių priežasčių daugelis stambių ūkių aplinkui nebeturi pakankamai žemės išteklių.
2 Karštų taškų teršalų tyrimai
Valant akvakultūros nuotekas, be esamų aplinkos apsaugos reikalavimų rodiklių [tokių kaip cheminis deguonies poreikis (CDS), amoniakinis azotas, bendras fosforas (TP) ir kt.], pastarųjų metų tyrimai ir praktika parodė, kad būtina daugiau dėmesio skirti šiems teršalams: vaistinėms bakterijoms ir atsparumo genams (ARG), druskingumui (druskumui), bendrajam azotui (TN), dumblui, susidarančiam per nuotekų valymas. Dumblas yra įprastas vandens valymo proceso produktas. Pakeitus mėšlo šalinimo režimą ir patobulinus galinių nuotekų standartinius reikalavimus, dumblo gamyba paprastai didėja. Dumblo apdorojimo sudėtingumas yra didelis vandens kiekis. Daugelis tyrimų parodė, kad nors cheminiai nuotekų rodikliai dabartinio vandens valymo proceso pabaigoje atitinka standartus, vis dar išlieka vaistams atsparių bakterijų ir vaistams atsparių genų rizika aplinkai. Druskos kaupimasis pakenks dirvožemiui ir pasėliams, todėl būtina nuo to apsisaugoti naudojant išteklius. Kai kuriose vietose ribojamas bendrojo azoto išleidimas iš akvakultūros nuotekų, o tai labai padidins vandens valymo kainą pagal esamą techninį lygį ir gerokai padidins įmonių naštą.
3 Pokyčiai ir laimėjimai svarbiose technikos srityse
Šiuo metu dažniausiai naudojami akvakultūros nuotekų valymo procesai apima anaerobinį biologinį valymą, aerobinį biologinį valymą, natūralų valymą ir pažangias valymo technologijas, mikrodumblius, membraninį atskyrimą ir kitas tiriamas ir vystomas valymo technologijas, taip pat ūkių valymą, susijusį su galutiniu vandeniu. gydymas. Mėšlo procesas ir kt. buvo aprašytas kituose šio specialaus numerio straipsniuose. Šiame straipsnyje tik trumpai aprašomas anamoksas, tuo pačiu metu vykstanti nitrifikacija ir denitrifikacija bei trumpojo nuotolio nitrifikacija ir denitrifikacija.
3.1 Anammox technologija
Anammox technologija – tai naujo tipo anaerobinio biologinio valymo technologija, kurios metu anamokso bakterijos anaerobinėje aplinkoje amoniakinį azotą ir nitritus tiesiogiai paverčia azoto dujomis. Pagrindinės anamokso technologijos bakterijos yra anamokso bakterijos, kurios gali paversti amoniakinį azotą akvakultūros nuotekose į azoto dujas per biocheminę reakciją anaerobinėmis sąlygomis, kad pašalintų amoniakinį azotą. Todėl anammokso technologija yra anaerobinio biologinio valymo technologija, taip pat priklauso vienalaikės nitrifikacijos ir denitrifikacijos technologijų tipui. Dėl lėto anamokso bakterijų augimo ir daugelio įtakojančių veiksnių gamyboje dažnai naudojamos stacionarios lovos, aktyviojo dumblo sluoksniai ir membraniniai bioreaktoriai, siekiant padidinti anamokso bakterijų sulaikymą ir derinti su kitomis valymo technologijomis, pagerinti nuotekų valymo efektyvumą ir stabilumą. Anammox technologija turi aukšto efektyvumo ir ekonomiškumo privalumus ir turi dideles taikymo perspektyvas akvakultūros nuotekų denitrifikacijos srityje, tačiau yra problemų, tokių kaip ilgas paleidimo laikas ir daug trukdžių veiksnių, kuriuos reikia toliau spręsti. Lauko darbų sąlygomis reikalingi tolesni proveržiai tiriant ir reguliuojant anammokso technines sąlygas.
3.2 Trumpojo kelio nitrifikacijos ir denitrifikacijos technologija
Anoksinis/oksinis procesas (Anoxi/oxic, A/O) daugiausia vykdo denitrifikaciją (NH{0}→NO2→NO3) ir nitrifikaciją (NO3→NO2→N2), atitinkamai nustatant anoksinį baseiną ir aerobinį baseiną. . Amoniakinio azoto pašalinimas iš nuotekų. Tačiau tyrimai parodė, kad nitritinis azotas kaupsis tradiciniame nitrifikacijos ir denitrifikacijos procese [3]. Šiuo tikslu siūloma trumpojo nuotolio nitrifikacijos ir denitrifikacijos teorija. Skatinant amoniaką oksiduojančių bakterijų (nitritinių bakterijų) augimą ir stabdant nitritus oksiduojančių bakterijų (nitrifikuojančių bakterijų) augimą, realizuojamas trumpojo nuotolio nitrifikacijos ir denitrifikacijos (NH+4→NO2) procesas. →N2). Amoniaką oksiduojančių bakterijų augimo ciklas yra trumpesnis nei nitritus oksiduojančių bakterijų, tarp kurių purvo amžius, temperatūra, pH ir ištirpęs deguonis yra pagrindiniai veiksniai, darantys įtaką amoniaką oksiduojančioms bakterijoms ir nitritus oksiduojančioms bakterijoms. Kai temperatūra yra aukštesnė nei 28 laipsniai, tai skatina amoniaką oksiduojančių bakterijų augimą ir slopina nitritus oksiduojančių bakterijų augimą; Maždaug 8,0 pH taip pat skatina amoniaką oksiduojančių bakterijų kaupimąsi; amoniaką oksiduojančių bakterijų giminingumas mažoms ištirpusio deguonies koncentracijoms yra didesnis nei nitritus oksiduojančių bakterijų[4-6] . Teoriškai trumpojo nuotolio nitrifikacija ir denitrifikacija sutrumpina reakcijos laiką, taupo deguonies ir anglies šaltinių tiekimą, sumažina dumblo susidarymą [7]. Tačiau vandens gerinimo įrenginio eksploatavimo metu kasdien susidaro didelis kiekis dumblo, nes reikia didinti dumblo išleidimą siekiant sumažinti dumblo amžių. Be to, dėl daugelio įtakojančių veiksnių jo stabilumą taip pat reikia toliau gerinti.
3.3 Vienalaikio nitrifikavimo ir denitrifikavimo technologija
Vienalaikio nitrifikavimo ir denitrifikacijos technologija vienu metu realizuoja nitrifikaciją ir denitrifikaciją, kontroliuojant tokius parametrus kaip ištirpęs deguonis, pH ir temperatūra biologiniame baseine, ir pagerina nuotekų valymo efektyvumą [8]. Vienu metu vykstančios nitrifikacijos ir denitrifikacijos mechanizmas apima makroaplinkos teoriją, mikroaplinkos teoriją ir mikrobiologijos teoriją [9]. Makroaplinkos teorija reiškia ištirpusio deguonies koncentracijos ir vienodumo kontrolę reaktoriuje, tinkamos aplinkos kūrimą tiek nitrifikuojančioms, tiek denitrifikuojančioms bakterijoms augti bei nitrifikacijos ir denitrifikacijos procesų sinchronizavimą [10]. Mikroaplinkos teorija remiasi tokių parametrų kaip ištirpusio deguonies koncentracija, aktyviojo dumblo dalelių dydis ir bioplėvelės storis, ištirpusio deguonies gradiento formavimas aktyviojo dumblo dalelių ir bioplėvelių paviršiuje ir vidiniame sluoksnyje, paviršiaus aerobinės nitrifikacijos reakcija ir vidinio sluoksnio hipoksija. . denitrifikacijos reakcija. Mikrobiologijos teorija reiškia mikroorganizmų, galinčių vienu metu atlikti nitrifikaciją ir denitrifikaciją, panaudojimą. Tyrimai parodė, kad aplinkoje yra aerobinių denitrifikuojančių ir anaerobinių nitrifikuojančių bakterijų, tokių kaip anamokso bakterijos, kurios gali tiesiogiai paversti amoniakinį azotą azotu.
Be minėtų technologijų, didelio efektyvumo mikroorganizmų tyrimai ir taikymas nuotekų valymo procese, produktų slopinimo anaerobiniame procese kontrolė, fermentacijos proceso sąlygų optimizavimas ir automatinis valdymas, fosforo kristalizacijos krekingas, sukeliantis vamzdynų užsikimšimą nuotekų valymo sistemoje, prevencija. ir kvapo kontrolė nuotekų valymo procese Proveržis tokiose technologijose kaip veisimas, difuzija ir apsauga nuo prasisunkimo padės kontroliuoti riziką ir sumažinti išlaidas bei padidinti efektyvumą.
4 Santrauka ir perspektyva
Ūkio nuotekų valymo technologijos apima aerobinį biologinį, anaerobinį biologinį, pažangų valymą ir natūralų valymą. Tarp jų A/O, Upflow Anaerobic Sludge Bed (UASB), Upflow Solid Anaerobic Reactor (USR) ), biodujų pūdytuvai, oksidacijos tvenkiniai, cheminės oksidacijos ir koaguliacijos bei kitos procesų technologijos yra gana brandžios ir plačiai naudojamos. Kiekvienas gydymo metodas turi savo privalumų ir apribojimų. Atsižvelgiant į ūkio nuotekų ypatybes ir vietos politiką, galima pasirinkti įvairius techninius derinius. Pavyzdžiui, ūkiai su aukštesniais nuotekų išleidimo standartais gali rinktis anaerobinį + aerobinį + pažangų valymą. Technologijų derinimas, ūkiai, turintys pakankamai žemės, gali teikti pirmenybę anaerobinio valymo technologijai nekenksmingam nuotekų valymui. Be to, kai kurios naujos apdorojimo technologijos, tokios kaip trumpojo kelio nitrifikacija ir denitrifikacija, vienalaikis nitrifikavimas ir denitrifikacija, anamoksas, mikrodumblių apdorojimas ir membranų atskyrimas, turi didelių pritaikymo perspektyvų, tačiau jų apdorojimo parametrus ir stabilumo parametrus reikia toliau tirti ir optimizuoti arba naudoti lauke.
Didėjant aplinkos apsaugai, žmonės kelia aukštesnius reikalavimus akvakultūros nuotekų valymo technologijos tyrimams ir taikymui. Naujų nuotekų valymo technologijų tyrimai ir plėtra vis dar yra būsimų tyrimų dėmesio centre, ypač dėl didelio efektyvios, stabilios ir nebrangios nuotekų valymo technologijos paklausos rinkoje; esamos nuotekų valymo technologijos tobulinimas taip pat yra mokslinių tyrimų tikslas ateityje, pvz., aerobinis Ar funkcinių mikroorganizmų kūrimas anaerobinio biologinio valymo technologijoje, ir didelio efektyvumo ir patvarių membranų membranų atskyrimo technologijos tyrimai ir plėtra; tuo pat metu akvakultūros nuotekų perdirbimas ir energijos panaudojimas yra svarbi mokslinių tyrimų kryptis, pvz., saugos vertinimas perdirbant nuotekas. saugus akvakultūros nuotekų valymas ir panaudojimas.