Напредък в теорията и практиката на пречистване на отпадъчни води от аквакултури
Написано от: Жасмин
Имейл за връзка: Kate@aquasust.complastic.com
Отпадъчните води от аквакултури се състоят главно от животинска урина, оборски тор и вода за управление на аквакултури и съдържат високи концентрации на органична материя, азот, фосфор и суспендирани твърди вещества, както и някои елементи, които съставляват сол. За да има по-ясно разбиране на ключовите пробиви в технологията за отпадъчни води от аквакултури в моята страна и проблемите, срещани в практическите приложения досега, този документ допълнително обобщава преплитането между използването на ресурсите и усъвършенстваното третиране на отпадъците от аквакултури в допълнение към темата в тази област . Съдържанието на замърсители, които привлякоха много внимание, както и напредъкът в някои технически области. И накрая, направени са някои предложения за разработване и прилагане на технология за пречистване на отпадъчни води от аквакултури.
Животновъдството е важна част от селскостопанската икономика на моята страна. Въпреки това, с бързото развитие на механизацията и мащаба на животновъдството, възникнаха сериозни екологични проблеми, сред които отпадъчните води от животновъдството са един от основните източници на замърсяване. Отпадъчните води от аквакултури са органични отпадъчни води с висока концентрация, съдържащи органични вещества, азот, фосфор и суспендирани твърди вещества, както и тежки метали, антибиотици, гени за резистентност към антибиотици и патогенни микроорганизми. Ако не се третира правилно, това ще доведе до промени в околната среда и екологията, заплашвайки животните. и човешкото здраве. Понастоящем има два основни режима на пречистване на отпадъчни води от аквакултури: единият е режимът на усъвършенствано пречистване на отпадъчни води (стандартно заустване), който се използва главно в южните ферми с по-малко земя. Отпадъчните води от аквакултури преминават през твърдо-течно разделяне, анаеробно/аеробно третиране и след разширено третиране се изхвърлят до стандарта или се рециклират; другият е режимът на третиране с използване на ресурси (тор, енергия), който се използва главно в северните ферми с повече земя и съоръжения, а отпадъчните води са безвредни чрез утаяване, анаеробна ферментация и т.н. След третиране биогазът се използва за оползотворяване на енергия и суспензията от биогаз се използва за използване на ресурсите на земеделските земи. Този документ обобщава накратко настоящата ситуация и техническите проблеми, които трябва да бъдат преодолени при прилагането на пречистване на отпадъчни води в големи предприятия за аквакултури в моята страна, за справка на персонала, ангажиран в производството, научните изследвания и управлението.
1 Колебанието между използването на ресурсите и усъвършенстваното третиране на отпадъци от аквакултури
Пречистването на отпадъчните води от аквакултурите все още е областта, която е получила най-голямо внимание и е инвестирала най-много в опазването на околната среда в индустрията за аквакултури през последното десетилетие. Големите предприятия за аквакултури трябва да избират между използване на ресурсите и усъвършенствано третиране, когато изхвърлят отпадъци от аквакултури. Въпреки че комбинацията от засаждане и развъждане и използването на отпадъчни ресурси се препоръчва и насърчава през последните години, поради различни причини, усъвършенстваното третиране на отпадъчните води от аквакултури, стандартното заустване или нулевото заустване все още са необходими за оцеляването на много предприятия за аквакултури.
Решаването на проблемите с опазването на околната среда и използването на ресурсите не са напълно еквивалентни понятия. За предприятията, за да решат проблемите с опазването на околната среда, те първо трябва да получат разрешение за оценка на въздействието върху околната среда и след това да предприемат мерки за обезвреждане на отпадъците в съответствие с изискванията на оценката на въздействието върху околната среда и да отговарят на изискванията; законово съответствие, икономично и ефективно. Не е толкова просто като „превръщането на отпадъците в съкровище“ устно. На първо място, необходимо е да има достатъчно земни ресурси в рамките на икономичен и ефективен радиус (в съответствие с принципа на местно и близко използване) и по-важното е да се „обърнат съкровищата“, тоест увеличението на стойността отзад край на промишлената верига се реализира чрез събраните продукти. Ако събраните продукти са само теоретични добиви, без да се осъзнае тяхното собствено използване или да се преобразуват в пазарна стойност, докладът от проучването за осъществимост на използването на ресурсите ще бъде изкривен; От гледна точка на опазването на околната среда, предотвратяване на вторично замърсяване (включително вода, почва и въздух). Понастоящем е трудно да се насърчи използването на ресурси от отпадъци от аквакултури в моята страна, което също е свързано със следните фактори: Първо, липсват насоки за оценка на околната среда за индустрията на аквакултурите и има много подходящи стандарти. Например повечето места изискват отпадъчните води от аквакултури да отговарят на „Стандартите за качество на водата за напояване на земеделска земя“ (GB 5084-2005) преди използването на ресурса. Второ, поради исторически причини, много големи ферми вече нямат достатъчно поддържащи земни ресурси около тях.
2 Изследвания на замърсителите на горещи точки
При пречистването на отпадъчни води от аквакултури, в допълнение към показателите за настоящите изисквания за опазване на околната среда [като химическа потребност от кислород (COD), амонячен азот, общ фосфор (TP) и др.], изследванията и практиката през последните години показват, че необходимо е да се обърне повече внимание на следните замърсители: лекарствени бактерии и резистентни гени (ARG), соленост (соленост), общ азот (TN) и утайки, генерирани по време на отпадъчните води лечение. Утайката е нормален продукт в процеса на пречистване на водата. Поради промяната в режима на отстраняване на оборския тор и подобряването на стандартните изисквания за бек-енд флуида, производството на утайки като цяло се увеличава. Трудността при обработката на утайките се крие във високото им водно съдържание. Много проучвания показват, че въпреки че химичните показатели на отпадъчните води в края на текущия процес на пречистване на водата отговарят на стандартите, все още съществуват рискове за околната среда от устойчиви на лекарства бактерии и резистентни на лекарства гени. Натрупването на сол ще причини вреда на почвата и културите, така че е необходимо да се предпазите от това в процеса на използване на ресурсите. Някои места ограничават изхвърлянето на общия азот от отпадъчни води от аквакултури, което значително ще увеличи разходите за пречистване на водата при сегашното техническо ниво и значително ще увеличи тежестта върху предприятията.
3 Развитие и открития във важни технически области
Понастоящем често използваните процеси за пречистване на отпадъчни води от аквакултури включват анаеробно биологично третиране, аеробно биологично третиране, естествено третиране и усъвършенствани технологии за третиране, микроводорасли, мембранно разделяне и други технологии за третиране в процес на изследване и развитие, както и почистване на ферми, свързано с бек-енд вода лечение. Процесът на тор и т.н. е представен в други статии в този специален брой. Тази статия описва само накратко анамокс, едновременна нитрификация и денитрификация и нитрификация и денитрификация с малък обсег.
3.1 Технология Anammox
Технологията Anammox е нов тип технология за анаеробно биологично третиране, която представлява процес, при който бактериите Anammox директно преобразуват амонячен азот и нитрит в азотен газ в анаеробна среда. Ключовите бактерии на anammox технологията са anammox бактериите, които могат да преобразуват амонячния азот в отпадъчните води от аквакултури в азотен газ чрез биохимична реакция при анаеробни условия за осъществяване на отстраняването на амонячен азот. Следователно технологията anammox е анаеробна технология за биологично третиране и също така принадлежи към типа технология за едновременна нитрификация и денитрификация. Поради бавния растеж на анаммокс бактериите и многото влияещи фактори, неподвижни слоеве, легла с активна утайка и мембранни биореактори често се използват в производството за увеличаване на задържането на анаммокс бактерии и комбиниране с други технологии за пречистване, подобряване на ефективността и стабилността на пречистването на отпадъчните води. Технологията Anammox има предимствата на висока ефективност и икономичност и има големи перспективи за приложение в посока на денитрификация на отпадъчни води от аквакултури, но има проблеми като дълго време за стартиране и много фактори на смущение, които трябва да бъдат решени допълнително. В условията на теренна работа са необходими по-нататъшни пробиви в проучването и регулирането на техническите условия на anammox.
3.2 Технология за нитрификация и денитрификация по къс път
Аноксичен/кислороден процес (Anoxi/oxic, A/O) осъществява основно денитрификация (NH{{0}}→NO2→NO3) и нитрификация (NO3→NO2→N2) чрез настройване съответно на аноксичен и аеробен пул . Отстраняване на амонячен азот от отпадъчни води. Проучванията обаче показват, че натрупването на нитритен азот ще се случи в традиционния процес на нитрификация и денитрификация [3]. За тази цел е предложена теорията за нитрификация и денитрификация на къси разстояния. Чрез насърчаване на растежа на бактерии, окисляващи амоняк (нитритни бактерии) и инхибиране на растежа на бактерии, окисляващи нитрит (нитрифициращи бактерии), се осъществява процесът на нитрификация и денитрификация на къси разстояния (NH+4→NO2). →N2). Цикълът на растеж на бактериите, окисляващи амоняка, е по-кратък от този на бактериите, окисляващи нитритите, сред които възрастта на калта, температурата, рН и разтвореният кислород са основните фактори, влияещи върху бактериите, окисляващи амоняка и бактериите, окисляващи нитритите. Когато температурата е по-висока от 28 градуса, това е благоприятно за растежа на бактериите, окисляващи амоняка, и инхибира растежа на бактериите, окисляващи нитритите; pH около 8,0 също благоприятства натрупването на бактерии, окисляващи амоняка; афинитетът на бактериите, окисляващи амоняка, към ниски концентрации на разтворен кислород е по-голям от този на бактериите, окисляващи нитритите [4-6]. Теоретично нитрификацията и денитрификацията с малък обсег съкращават времето за реакция, спестяват доставките на източници на кислород и въглерод и намаляват производството на утайки [7]. По време на експлоатацията на пречиствателното съоръжение обаче всеки ден се образува голямо количество утайка поради необходимостта от увеличаване на изхвърлянето на утайката, за да се намали възрастта на утайката. В допълнение, поради много влияещи фактори, неговата стабилност също се нуждае от допълнително подобрение.
3.3 Технология за едновременна нитрификация и денитрификация
Технологията за едновременна нитрификация и денитрификация реализира едновременна нитрификация и денитрификация чрез контролиране на параметри като разтворен кислород, pH и температура в биологичния басейн и подобрява ефективността на пречистването на отпадъчните води [8]. Механизмът на едновременна нитрификация и денитрификация включва теория на макросредата, теория на микросредата и теория на микробиологията [9]. Теорията за макросредата се отнася до контролиране на концентрацията и равномерността на разтворения кислород в реактора, създаване на среда, подходяща както за растеж на нитрифициращи, така и за денитрифициращи бактерии, и синхронизиране на процесите на нитрификация и денитрификация [10]. Теорията за микросредата се отнася до контролиращи параметри като концентрация на разтворен кислород, размер на частиците на активната утайка и дебелина на биофилма, образуване на градиент на разтворен кислород върху повърхността и вътрешния слой на частиците на активната утайка и биофилмите, реакцията на повърхностна аеробна нитрификация и хипоксията на вътрешния слой . реакция на денитрификация. Микробиологичната теория се отнася до използването на микроорганизми, които могат да извършват нитрификация и денитрификация едновременно. Проучванията показват, че в околната среда има аеробни денитрифициращи бактерии и анаеробни нитрифициращи бактерии, като анамокс бактерии, които могат директно да преобразуват амонячен азот в азот.
В допълнение към горните технологии, изследване и прилагане на високоефективни микроорганизми в процеса на пречистване на отпадъчни води, контрол на инхибирането на продукта в анаеробния процес, оптимизиране и автоматично управление на условията на процеса на ферментация, крекинг на кристализацията на фосфор, причиняваща запушване на тръбопровода в системата за пречистване на отпадъчни води, предотвратяване и контрол на миризмата в процеса на пречистване на отпадъчни води Пробивите в технологиите като размножаване, дифузия и предотвратяване на просмукване ще помагат за контролиране на рисковете и намаляване на разходите и повишаване на ефективността.
4 Резюме и перспектива
Технологиите за пречистване на отпадъчни води от фермите включват аеробно биологично пречистване, анаеробно биологично пречистване, усъвършенствано пречистване и естествено пречистване. Сред тях A/O, анаеробна утайка с възходящ поток (UASB), твърд анаеробен реактор с възходящ поток (USR), реактори за биогаз, окислителни басейни, химическо окисляване и коагулация и други технологии за процеси са относително зрели и широко използвани. Всеки метод на лечение има своите предимства и ограничения. Могат да бъдат избрани различни технически комбинации според характеристиките на отпадъчните води на фермата и местните политики. Например ферми с по-високи стандарти за заустване на отпадъчни води могат да изберат анаеробно + аеробно + усъвършенствано пречистване. Комбинацията от технологии, ферми с достатъчно земя могат да дадат приоритет на технологията за анаеробно пречистване за безвредно пречистване на отпадъчни води. В допълнение, някои нови технологии за третиране като нитрификация и денитрификация по къс път, едновременна нитрификация и денитрификация, анаммокс, третиране с микроводорасли и мембранно разделяне имат големи перспективи за приложение, но техните параметри на третиране и параметри на стабилност се нуждаят от допълнителни изследвания и оптимизация или външни инженерни приложения.
С увеличаването на опазването на околната среда хората поставят по-високи изисквания за изследване и прилагане на технология за пречистване на отпадъчни води от аквакултури. Изследването и разработването на нова технология за пречистване на отпадъчни води все още е в центъра на бъдещите изследвания, особено силното пазарно търсене на ефективна, стабилна и евтина технология за пречистване на отпадъчни води; подобряването на съществуващата технология за пречистване на отпадъчни води също е изследователският фокус в бъдеще, като например аеробни Или разработването на функционални микроорганизми в технологията за анаеробно биологично пречистване и изследването и разработването на високоефективни и издръжливи мембрани в технологията за мембранно разделяне; в същото време рециклирането и енергийното оползотворяване на отпадъчни води от аквакултури е важно изследователско направление, като например оценката на безопасността в процеса на рециклиране на отпадъчни води. Изследванията и развитието на технологии за оползотворяване на енергия като биогаз, биоенергия и биодизел имат важно референтно значение за безопасно третиране и използване на отпадъчни води от аквакултури.