Akvakultūras notekūdeņu attīrīšanas teorijas un prakses sasniegumi
Autors: Jasmīns
Saziņas e-pasts: Kate@aquasust.complastic.com
Akvakultūras notekūdeņi galvenokārt sastāv no dzīvnieku urīna, kūtsmēsliem un akvakultūras apsaimniekošanas ūdens, un tie satur augstu organisko vielu, slāpekļa, fosfora un suspendēto vielu koncentrāciju, kā arī dažus elementus, kas veido sāli. Lai iegūtu skaidrāku izpratni par galvenajiem sasniegumiem manas valsts akvakultūras notekūdeņu tehnoloģijā un problēmām, ar kurām līdz šim ir nācies saskarties praktiskajā pielietojumā, šajā rakstā papildus šīs jomas tēmai ir apkopota saikne starp resursu izmantošanu un progresīvu akvakultūras atkritumu apstrādi. . Piesārņojošo vielu saturs, kas ir piesaistījis lielu uzmanību, kā arī progress dažās tehnikas jomās. Visbeidzot, ir izvirzīti daži ieteikumi akvakultūras notekūdeņu attīrīšanas tehnoloģijas izstrādei un pielietošanai.
Lopkopība ir svarīga manas valsts lauksaimniecības ekonomikas sastāvdaļa. Taču, strauji attīstoties mehanizācijai un lopkopības mērogiem, ir radušās nopietnas vides problēmas, starp kurām vaislas notekūdeņi ir viens no galvenajiem piesārņojuma avotiem. Akvakultūras notekūdeņi ir augstas koncentrācijas organiskie notekūdeņi, kas satur organiskās vielas, slāpekli, fosforu un suspendētās vielas, kā arī smagos metālus, antibiotikas, antibiotiku rezistences gēnus un patogēnos mikroorganismus. Ja tas netiek pareizi apstrādāts, tas novedīs pie izmaiņām apkārtējā vidē un ekoloģijā, apdraudot dzīvniekus. un cilvēku veselību. Pašlaik ir divi galvenie akvakultūras notekūdeņu attīrīšanas režīmi: viens ir uzlabotais notekūdeņu attīrīšanas (standarta izplūdes) režīms, ko galvenokārt izmanto dienvidu saimniecībās ar mazākām zemes iekārtām. Akvakultūras notekūdeņi tiek pakļauti cieto un šķidrumu atdalīšanai, anaerobai/aerobo attīrīšanai un pēc uzlabotas attīrīšanas tiek novadīti līdz standartam vai pārstrādāti; otrs ir resursu izmantošanas (mēslojuma, enerģijas) attīrīšanas režīms, ko galvenokārt izmanto ziemeļu saimniecībās ar vairāk zemes iekārtām, un notekūdeņi ir nekaitīgi sedimentācijas, anaerobās fermentācijas uc rezultātā. Pēc attīrīšanas biogāze tiek izmantota enerģijas izmantošanai un biogāzes virca tiek izmantota lauksaimniecības zemes resursu izmantošanai. Šajā rakstā ir īsi apkopota pašreizējā situācija un tehniskās problēmas, kas jāpārvar, ieviešot notekūdeņu attīrīšanu liela mēroga akvakultūras uzņēmumos manā valstī, atsaucoties uz personālu, kas nodarbojas ar ražošanu, zinātnisko izpēti un pārvaldību.
1 Vilcināšanās starp resursu izmantošanu un akvakultūras atkritumu progresīvu apstrādi
Akvakultūras notekūdeņu attīrīšana joprojām ir joma, kurai pēdējā desmitgadē pievērsta vislielākā uzmanība un ieguldīts visvairāk vides aizsardzībā akvakultūras nozarē. Lielajiem akvakultūras uzņēmumiem, apglabājot akvakultūras atkritumus, ir jāizvēlas starp resursu izmantošanu vai progresīvu apstrādi. Lai gan pēdējos gados tiek atbalstīta un veicināta stādīšanas un audzēšanas apvienošana un atkritumu resursu izmantošana, dažādu iemeslu dēļ daudziem akvakultūras uzņēmumiem joprojām ir nepieciešama progresīva akvakultūras notekūdeņu attīrīšana, standarta novadīšana vai nulles izplūde.
Vides aizsardzības problēmu risināšana un resursu izmantošana nav pilnīgi līdzvērtīgi jēdzieni. Uzņēmumiem vides aizsardzības problēmu risināšanai vispirms jāsaņem ietekmes uz vidi novērtējuma atļauja un pēc tam jāveic pasākumi atkritumu apglabāšanai atbilstoši ietekmes uz vidi novērtējuma prasībām un prasību izpildei; likuma atbilstība, ekonomiska un efektīva Tas nav tik vienkārši, kā mutiski "pārvērst atkritumus dārgumos". Pirmkārt, ir jābūt pietiekamiem zemes resursiem ekonomiskā un efektīvā rādiusā (saskaņā ar vietējās un tuvās izmantošanas principu), un vēl svarīgāk, lai "pagrieztu dārgumus" , tas ir, vērtības pieaugums aizmugurē. rūpnieciskās ķēdes beigas tiek realizēta ar novākto produktu palīdzību. Ja novāktā produkcija ir tikai teorētiska raža, neapzinoties savu izlietojumu vai nepārvēršot to tirgus vērtībā, resursu izmantošanas priekšizpētes ziņojums tiks sagrozīts; No vides aizsardzības viedokļa novērst sekundāro piesārņojumu (ieskaitot ūdeni, augsni un gaisu). Pašlaik manā valstī ir grūti veicināt akvakultūras atkritumu resursu izmantošanu, kas ir saistīts arī ar šādiem faktoriem: Pirmkārt, akvakultūras nozarei trūkst vides novērtējuma vadlīniju, un ir daudz atbilstošu standartu. Piemēram, lielākajā daļā vietu akvakultūras notekūdeņiem pirms resursu izmantošanas jāatbilst "Ūdens kvalitātes standartiem lauksaimniecības zemes apūdeņošanai" (GB 5084-2005). Otrkārt, vēsturisku iemeslu dēļ daudzām lielapjoma saimniecībām apkārt vairs nav pietiekami daudz atbalsta zemes resursu.
2 Pētījumi par karsto punktu piesārņotājiem
Akvakultūras notekūdeņu attīrīšanā papildus esošajiem vides aizsardzības prasību rādītājiem [piemēram, ķīmiskais skābekļa patēriņš (ĶSP), amonjaka slāpeklis, kopējais fosfors (TP) u.c.] pēdējo gadu pētījumi un prakse liecina, ka nepieciešams pievērst lielāku uzmanību šādiem piesārņotājiem: zāļu baktērijām un rezistences gēniem (ARG), sāļumam (sāļumam), kopējam slāpeklim (TN) un dūņām, kas rodas notekūdeņu attīrīšana. Dūņas ir parasts produkts ūdens attīrīšanas procesā. Sakarā ar kūtsmēslu izņemšanas režīma maiņu un aizmugures notekūdeņu standarta prasību uzlabošanu, dūņu ražošana kopumā palielinās. Dūņu apstrādes grūtības ir tās lielais ūdens saturs. Daudzi pētījumi ir parādījuši, ka, lai gan notekūdeņu ķīmiskie rādītāji pašreizējā ūdens attīrīšanas procesa beigās atbilst standartiem, joprojām pastāv zāļu rezistentu baktēriju un zāļu rezistentu gēnu vides riski. Sāls uzkrāšanās nodarīs kaitējumu augsnei un kultūraugiem, tāpēc no tā ir jāsargājas resursu izmantošanas procesā. Dažās vietās tiek ierobežota kopējā slāpekļa novadīšana no akvakultūras notekūdeņiem, kas ievērojami sadārdzinās ūdens attīrīšanas izmaksas pie pašreizējā tehniskā līmeņa un būtiski palielinās slogu uzņēmumiem.
3 Attīstība un sasniegumi svarīgās tehnikas jomās
Pašlaik plaši izmantotie akvakultūras notekūdeņu attīrīšanas procesi ir anaerobā bioloģiskā attīrīšana, aerobā bioloģiskā attīrīšana, dabiskā attīrīšana un progresīvas attīrīšanas tehnoloģijas, mikroaļģes, membrānu atdalīšana un citas attīrīšanas tehnoloģijas, kas tiek pētītas un izstrādes procesā, kā arī fermu tīrīšana, kas saistīta ar aizmugures ūdeni. ārstēšana. Mēslu process utt. ir aprakstīts citos šī īpašā izdevuma rakstos. Šajā rakstā ir tikai īsi aprakstīts anammokss, vienlaicīga nitrifikācija un denitrifikācija, kā arī nitrifikācija un denitrifikācija nelielā diapazonā.
3.1 Anammox tehnoloģija
Anammox tehnoloģija ir jauna veida anaerobās bioloģiskās attīrīšanas tehnoloģija, kas ir process, kurā anammoksa baktērijas anaerobā vidē tieši pārvērš amonjaka slāpekli un nitrītu par slāpekļa gāzi. Galvenās anammoksa tehnoloģijas baktērijas ir anammoksa baktērijas, kas var pārvērst amonjaka slāpekli akvakultūras notekūdeņos slāpekļa gāzē, izmantojot bioķīmisku reakciju anaerobos apstākļos, lai realizētu amonjaka slāpekļa atdalīšanu. Tāpēc anammoksa tehnoloģija ir anaerobās bioloģiskās attīrīšanas tehnoloģija, kā arī pieder pie vienlaicīgas nitrifikācijas un denitrifikācijas tehnoloģijas veida. Lēnās anammoks baktēriju augšanas un daudzu ietekmējošo faktoru dēļ ražošanā bieži tiek izmantotas fiksētās gultas, aktīvo dūņu gultas un membrānas bioreaktori, lai palielinātu anammoksu baktēriju aizturi un kombinētu ar citām attīrīšanas tehnoloģijām, uzlabotu notekūdeņu attīrīšanas efektivitāti un stabilitāti. Anammox tehnoloģijai ir augstas efektivitātes un ekonomijas priekšrocības, un tai ir lielas pielietojuma perspektīvas akvakultūras notekūdeņu denitrifikācijas virzienā, taču pastāv tādas problēmas kā ilgs palaišanas laiks un daudzi traucējoši faktori, kas ir jāturpina risināt. Lauka darbu apstākļos nepieciešami turpmāki sasniegumi anammoksa tehnisko apstākļu izpētē un regulēšanā.
3.2. Īsā ceļa nitrifikācijas un denitrifikācijas tehnoloģija
Anoksiskais/oksiskais process (Anoxi/oxic, A/O) galvenokārt realizē denitrifikāciju (NH{0}→NO2→NO3) un nitrifikāciju (NO3→NO2→N2), attiecīgi iestatot anoksisko baseinu un aerobo baseinu. . Amonjaka slāpekļa atdalīšana no notekūdeņiem. Tomēr pētījumi liecina, ka nitrītu slāpekļa uzkrāšanās notiks tradicionālajā nitrifikācijas un denitrifikācijas procesā [3]. Šim nolūkam tiek piedāvāta maza diapazona nitrifikācijas un denitrifikācijas teorija. Veicinot amonjaku oksidējošo baktēriju (nitrītu baktēriju) vairošanos un kavējot nitrītu oksidējošo baktēriju (nitrificējošo baktēriju) vairošanos, tiek realizēts tuvās darbības nitrifikācijas un denitrifikācijas process (NH+4→NO2). →N2). Amonjaku oksidējošo baktēriju augšanas cikls ir īsāks nekā nitrītu oksidējošo baktēriju augšanas cikls, starp kuriem galvenie faktori, kas ietekmē amonjaku oksidējošās baktērijas un nitrītus oksidējošās baktērijas, ir dubļu vecums, temperatūra, pH un izšķīdušais skābeklis. Ja temperatūra ir augstāka par 28 grādiem, tas veicina amonjaku oksidējošo baktēriju augšanu un kavē nitrītu oksidējošo baktēriju augšanu; pH ap 8,0 arī veicina amonjaku oksidējošo baktēriju uzkrāšanos; amonjaku oksidējošo baktēriju afinitāte pret zemu izšķīdušā skābekļa koncentrāciju ir lielāka nekā nitrītu oksidējošām baktērijām[4-6] . Teorētiski maza diapazona nitrifikācija un denitrifikācija saīsina reakcijas laiku, ietaupa skābekļa un oglekļa avotu piegādi un samazina dūņu veidošanos [7]. Taču ūdens attīrīšanas iekārtas darbības laikā katru dienu rodas liels daudzums dūņu, jo ir jāpalielina dūņu novadīšana, lai samazinātu dūņu vecumu. Turklāt daudzu ietekmējošo faktoru dēļ arī tā stabilitāte ir jāuzlabo.
3.3. Vienlaicīgas nitrifikācijas un denitrifikācijas tehnoloģija
Vienlaicīgas nitrifikācijas un denitrifikācijas tehnoloģija realizē vienlaicīgu nitrifikāciju un denitrifikāciju, kontrolējot tādus parametrus kā izšķīdušais skābeklis, pH un temperatūra bioloģiskajā baseinā, un uzlabo notekūdeņu attīrīšanas efektivitāti [8]. Vienlaicīgas nitrifikācijas un denitrifikācijas mehānisms ietver makrovides teoriju, mikrovides teoriju un mikrobioloģijas teoriju [9]. Makrovides teorija attiecas uz izšķīdušā skābekļa koncentrācijas un viendabīguma kontroli reaktorā, radot vidi, kas piemērota gan nitrificējošām baktērijām, gan denitrificējošām baktērijām augšanai, un nitrifikācijas un denitrifikācijas procesu sinhronizēšanu [10]. Mikrovides teorija attiecas uz tādu parametru kā izšķīdušā skābekļa koncentrācijas, aktīvo dūņu daļiņu izmēra un bioplēves biezuma kontrolēšanu, izšķīdušā skābekļa gradienta veidošanu uz aktīvo dūņu daļiņu un bioplēvju virsmas un iekšējā slāņa, virsmas aerobās nitrifikācijas reakciju un iekšējā slāņa hipoksiju. . denitrifikācijas reakcija. Mikrobioloģijas teorija attiecas uz mikroorganismu izmantošanu, kas var vienlaikus veikt nitrifikāciju un denitrifikāciju. Pētījumi ir parādījuši, ka vidē ir aerobās denitrificējošās baktērijas un anaerobās nitrificējošās baktērijas, piemēram, anammoksa baktērijas, kas var tieši pārvērst amonjaka slāpekli slāpeklī.
Papildus minētajām tehnoloģijām augstas efektivitātes mikroorganismu izpēte un pielietošana notekūdeņu attīrīšanas procesā, produkta inhibīcijas kontrole anaerobā procesā, fermentācijas procesa apstākļu optimizācija un automātiska kontrole, fosfora kristalizācijas plaisāšana, kas izraisa cauruļvadu nosprostojumu notekūdeņu attīrīšanas sistēmā, profilakse un smakas kontrole notekūdeņu attīrīšanas procesā Izrāvieni tādās tehnoloģijās kā pavairošana, difūzija un pretsūkšanās palīdzēs kontrolēt riskus un samazināt izmaksas un palielināt efektivitāti.
4 Kopsavilkums un perspektīva
Lauku notekūdeņu attīrīšanas tehnoloģijas ietver aerobo bioloģisko attīrīšanu, anaerobo bioloģisko attīrīšanu, progresīvu attīrīšanu un dabisko attīrīšanu. Tostarp A/O, Upflow Anaerobic Sludge Bed (UASB), Upflow Solid Anaerobic Reactor (USR) ), biogāzes bioreaktori, oksidācijas dīķi, ķīmiskās oksidācijas un koagulācijas un citas procesu tehnoloģijas ir salīdzinoši nobriedušas un plaši izmantotas. Katrai ārstēšanas metodei ir savas priekšrocības un ierobežojumi. Atkarībā no saimniecības notekūdeņu īpašībām un vietējās politikas var izvēlēties dažādas tehniskās kombinācijas. Piemēram, saimniecības ar augstākiem notekūdeņu novadīšanas standartiem var izvēlēties anaerobo + aerobo + uzlaboto attīrīšanu. Tehnoloģiju kombinācija, saimniecības ar pietiekami daudz zemes var dot priekšroku anaerobās attīrīšanas tehnoloģijai nekaitīgai notekūdeņu attīrīšanai. Turklāt dažām jaunām apstrādes tehnoloģijām, piemēram, īsa ceļa nitrifikācijai un denitrifikācijai, vienlaicīgai nitrifikācijai un denitrifikācijai, anammoksam, mikroaļģu apstrādei un membrānu atdalīšanai, ir lielas pielietojuma perspektīvas, taču to apstrādes parametriem un stabilitātes parametriem ir nepieciešama turpmāka izpēte un optimizācija vai āra inženiertehniskie pielietojumi.
Palielinoties vides aizsardzībai, cilvēki izvirza augstākas prasības akvakultūras notekūdeņu attīrīšanas tehnoloģiju izpētei un pielietošanai. Jaunu notekūdeņu attīrīšanas tehnoloģiju izpēte un izstrāde joprojām ir nākotnes pētījumu uzmanības centrā, jo īpaši spēcīgais tirgus pieprasījums pēc efektīvas, stabilas un zemu izmaksu notekūdeņu attīrīšanas tehnoloģijas; esošo notekūdeņu attīrīšanas tehnoloģiju uzlabošana ir arī pētniecības fokuss nākotnē, piemēram, aerobā Vai funkcionālu mikroorganismu izstrāde anaerobās bioloģiskās attīrīšanas tehnoloģijā, kā arī augstas efektivitātes un izturīgu membrānu izpēte un izstrāde membrānu atdalīšanas tehnoloģijā; tajā pašā laikā akvakultūras notekūdeņu otrreizēja pārstrāde un enerģijas izmantošana ir svarīgs pētniecības virziens, piemēram, drošības novērtējums notekūdeņu pārstrādes procesā. Enerģijas izmantošanas tehnoloģiju, piemēram, biogāzes bioenerģijas un biodīzeļdegvielas, izpētei un attīstībai ir svarīga atsauces nozīme. akvakultūras notekūdeņu droša attīrīšana un izmantošana.