Достижения в теории и практике очистки сточных вод аквакультуры
Написал: Жасмин
Контактный адрес электронной почты: Kate@aquasust.complastic.com
Сточные воды аквакультуры в основном состоят из мочи животных, навоза и хозяйственно-питьевой воды для аквакультуры и содержат высокие концентрации органических веществ, азота, фосфора и взвешенных веществ, а также некоторых элементов, составляющих соли. Чтобы иметь более четкое представление о ключевых достижениях в технологии очистки сточных вод аквакультуры в моей стране и проблемах, возникших в ходе практического применения, в этой статье в дополнение к теме этой области дополнительно обобщается взаимосвязь между использованием ресурсов и передовой обработкой отходов аквакультуры. . Большое внимание привлекло содержание загрязняющих веществ, а также прогресс в некоторых технических областях. Наконец, выдвигаются некоторые предложения по разработке и применению технологии очистки сточных вод аквакультуры.
Животноводство является важной частью сельскохозяйственной экономики моей страны. Однако с бурным развитием механизации и масштабами животноводства возникли серьезные экологические проблемы, среди которых одним из основных источников загрязнения являются сточные воды животноводства. Сточные воды аквакультуры представляют собой высококонцентрированные органические сточные воды, содержащие органические вещества, азот, фосфор и взвешенные вещества, а также тяжелые металлы, антибиотики, гены устойчивости к антибиотикам и патогенные микроорганизмы. Если не лечить должным образом, это приведет к изменениям в окружающей среде и экологии, угрожающим животным. и здоровье человека. В настоящее время существует два основных режима очистки сточных вод аквакультуры: один — режим усовершенствованной очистки сточных вод (стандартный сброс), который в основном используется в южных хозяйствах с меньшим количеством земельных площадей. Сточные воды аквакультуры подвергаются разделению твердой и жидкой фаз, анаэробной/аэробной очистке и после глубокой очистки сбрасываются до стандарта или перерабатываются; другой - это режим очистки ресурсов (удобрений, энергии), который в основном используется в северных фермах с большим количеством земельных участков, а сточные воды безвредны за счет осаждения, анаэробного брожения и т. д. После очистки биогаз используется для использования энергии, и Биогазовая суспензия используется для использования ресурсов сельскохозяйственных угодий. В этом документе кратко излагаются текущая ситуация и технические проблемы, которые необходимо преодолеть при осуществлении очистки сточных вод на крупных предприятиях аквакультуры в моей стране, для справки персонала, занятого в производстве, научных исследованиях и управлении.
1 Колебания между использованием ресурсов и передовой переработкой отходов аквакультуры
Очистка сточных вод аквакультуры по-прежнему остается областью, которой в последнее десятилетие уделялось наибольшее внимание и в которую вкладывалось больше всего средств в охрану окружающей среды в отрасли аквакультуры. Крупные предприятия аквакультуры должны выбирать между использованием ресурсов и передовой очисткой при утилизации отходов аквакультуры. Хотя в последние годы пропагандировалось и поощрялось сочетание посадки и разведения, а также использования отходов, по разным причинам передовая очистка сточных вод аквакультуры, стандартный или нулевой сброс по-прежнему необходима для выживания многих предприятий аквакультуры.
Решение проблем охраны окружающей среды и использование ресурсов не являются полностью эквивалентными понятиями. Предприятиям для решения задач по охране окружающей среды необходимо сначала получить разрешение ОВОС, а затем принять меры по утилизации отходов согласно требованиям ОВОС и соответствовать требованиям; Соблюдение законодательства, экономичность и эффективность. Это не так просто, как «превратить отходы в сокровища» на словах. Прежде всего, необходимо иметь достаточные земельные ресурсы в экономичном и эффективном радиусе (в соответствии с принципом локального и близлежащего использования), а главное - "переворачивать сокровища", то есть увеличивать стоимость за спиной. Конец производственной цепочки реализуется через заготовленную продукцию. Если собранная продукция представляет собой лишь теоретический урожай без реализации ее собственного использования или конвертации в рыночную стоимость, технико-экономическое обоснование использования ресурсов будет искажено; С точки зрения защиты окружающей среды предотвращайте вторичное загрязнение (включая воду, почву и воздух). В настоящее время в моей стране трудно продвигать использование ресурсов отходов аквакультуры, что также связано со следующими факторами: во-первых, в отрасли аквакультуры отсутствуют руководящие принципы экологической оценки, и существует множество соответствующих стандартов. Например, в большинстве мест перед использованием ресурсов сточные воды аквакультуры должны соответствовать «Стандартам качества воды для орошения сельскохозяйственных угодий» (GB 5084-2005). Во-вторых, по историческим причинам многие крупные фермы больше не имеют достаточного количества поддерживающих земельных ресурсов вокруг себя.
2 Исследования загрязнителей в горячих точках
Исследования и практика последних лет показали, что при очистке сточных вод аквакультуры, в дополнение к показателям текущих требований по охране окружающей среды (таким как химическая потребность в кислороде (ХПК), аммиачный азот, общий фосфор (TP) и т. д.), исследования и практика показали, что необходимо уделять больше внимания следующим загрязнителям: лекарственным бактериям и генам устойчивости (ARG), минерализации (солености), общему азоту (TN), а также осадкам, образующимся при очистке сточных вод. Шлам является обычным продуктом процесса очистки воды. В связи с изменением режима удаления навоза и совершенствованием требований стандартов на конечные стоки образование осадка в целом увеличивается. Сложность очистки осадка заключается в его высоком содержании воды. Многие исследования показали, что, хотя химические показатели сточных вод в конце текущего процесса очистки воды соответствуют стандартам, все еще существуют экологические риски, связанные с устойчивыми к лекарствам бактериями и генами, устойчивыми к лекарствам. Накопление соли нанесет вред почве и посевам, поэтому необходимо остерегаться этого в процессе использования ресурсов. В некоторых местах ограничивают сброс общего азота из сточных вод аквакультуры, что значительно удорожает очистку воды при существующем техническом уровне и значительно увеличивает нагрузку на предприятия.
3 Разработки и прорывы в важных технических областях
В настоящее время широко используемые процессы очистки сточных вод аквакультуры включают анаэробную биологическую очистку, аэробную биологическую очистку, естественную очистку и передовые технологии очистки, микроводоросли, мембранное разделение и другие технологии очистки, находящиеся в стадии исследований и разработок, а также очистку фермы, связанную с обратной очисткой воды. уход. Процесс навоза и т. д. был описан в других статьях этого специального выпуска. В этой статье лишь кратко описываются анаммокс, одновременная нитрификация и денитрификация, а также нитрификация и денитрификация ближнего действия.
3.1 Технология Анаммокс
Технология Анаммокс — это новый тип технологии анаэробной биологической очистки, которая представляет собой процесс, в котором бактерии анаммокс непосредственно преобразуют аммиачный азот и нитрит в газообразный азот в анаэробной среде. Ключевыми бактериями технологии анаммокс являются анаммокс-бактерии, которые могут превращать аммиачный азот в сточных водах аквакультуры в газообразный азот посредством биохимической реакции в анаэробных условиях для удаления аммиачного азота. Таким образом, технология анаммокс является технологией анаэробной биологической очистки, а также относится к типу технологий одновременной нитрификации и денитрификации. Из-за медленного роста анаммокс-бактерий и множества влияющих факторов в производстве часто используются стационарные площадки, площадки с активным илом и мембранные биореакторы для увеличения удержания анаммокс-бактерий и в сочетании с другими технологиями очистки, повышения эффективности и стабильности очистки сточных вод. Технология Анаммокс обладает преимуществами высокой эффективности и экономичности и имеет большие перспективы применения в направлении денитрификации сточных вод аквакультуры, но существуют такие проблемы, как длительное время запуска и множество мешающих факторов, которые необходимо решить в дальнейшем. В условиях полевых работ необходимы дальнейшие прорывы в изучении и регулировании технических условий анаммокса.
3.2 Технология короткой нитрификации и денитрификации
Бескислородный/кислородный процесс (Anoxi/oxic, A/O) в основном реализует денитрификацию (NH{0}}→NO2→NO3) и нитрификацию (NO3→NO2→N2) путем создания бескислородного пула и аэробного пула соответственно. . Удаление аммиачного азота из сточных вод. Однако исследования показали, что накопление нитритного азота будет происходить в традиционном процессе нитрификации и денитрификации [3]. С этой целью предложена теория ближней нитрификации и денитрификации. Путем стимулирования роста аммиакокисляющих бактерий (нитритных бактерий) и подавления роста нитритокисляющих бактерий (нитрифицирующих бактерий) реализуется процесс ближней нитрификации и денитрификации (NH+4→NO2). →N2). Цикл роста аммиакокисляющих бактерий короче, чем у нитритокисляющих бактерий, среди которых основными факторами, влияющими на аммиакокисляющие и нитритокисляющие бактерии, являются возраст ила, температура, pH и растворенный кислород. Когда температура выше 28 градусов, это способствует росту бактерий, окисляющих аммиак, и подавляет рост бактерий, окисляющих нитрит; pH около 8,0 также способствует накоплению бактерий, окисляющих аммиак; сродство бактерий, окисляющих аммиак, к низким концентрациям растворенного кислорода больше, чем у бактерий, окисляющих нитрит[4-6] . Теоретически короткодействующая нитрификация и денитрификация сокращают время реакции, экономят запасы источников кислорода и углерода и уменьшают образование осадка [7]. Однако при работе водоочистного сооружения ежедневно образуется большое количество осадка в связи с необходимостью увеличения сброса ила для снижения возраста ила. Кроме того, из-за множества влияющих факторов его стабильность также нуждается в дальнейшем улучшении.
3.3 Технология одновременной нитрификации и денитрификации
Технология одновременной нитрификации и денитрификации реализует одновременную нитрификацию и денитрификацию путем контроля таких параметров, как растворенный кислород, pH и температура в биологическом бассейне, и повышает эффективность очистки сточных вод [8]. Механизм одновременной нитрификации и денитрификации включает теорию макросреды, теорию микросреды и теорию микробиологии [9]. Макроэкологическая теория подразумевает контроль концентрации и однородности растворенного кислорода в реакторе, создание среды, подходящей для роста как нитрифицирующих бактерий, так и денитрифицирующих бактерий, а также синхронизацию процессов нитрификации и денитрификации [10]. Теория микроокружения относится к контролю таких параметров, как концентрация растворенного кислорода, размер частиц активного ила и толщина биопленки, формирование градиента растворенного кислорода на поверхности и внутреннем слое частиц активного ила и биопленок, реакция поверхностной аэробной нитрификации и гипоксия внутреннего слоя. . реакция денитрификации. Теория микробиологии относится к использованию микроорганизмов, которые могут одновременно выполнять нитрификацию и денитрификацию. Исследования показали, что в окружающей среде существуют аэробные денитрифицирующие бактерии и анаэробные нитрифицирующие бактерии, такие как анаммокс-бактерии, которые могут напрямую превращать аммиачный азот в азот.
Помимо вышеперечисленных технологий, исследования и применение высокоэффективных микроорганизмов в процессе очистки сточных вод, контроль ингибирования продукта в анаэробном процессе, оптимизация и автоматический контроль условий процесса ферментации, растрескивание кристаллизации фосфора, вызывающее засорение трубопровода в системе очистки сточных вод, предотвращение и контроль запаха в процессе очистки сточных вод. Прорывы в таких технологиях, как разведение, диффузия и предотвращение просачивания, помогут контролировать риски, сократить затраты и повысить эффективность.
4 Резюме и перспективы
Технологии очистки сельскохозяйственных сточных вод включают аэробную биологическую очистку, анаэробную биологическую очистку, современную очистку и естественную очистку. Среди них относительно развиты и широко используются технологии A/O, анаэробный иловый слой с восходящим потоком (UASB), твердый анаэробный реактор с восходящим потоком (USR), реакторы биогаза, окислительные пруды, химическое окисление и коагуляция и другие технологии. Каждый метод лечения имеет свои преимущества и ограничения. Различные технические комбинации могут быть выбраны в соответствии с характеристиками сточных вод фермы и местной политикой. Например, фермы с более высокими стандартами сброса сточных вод могут выбрать анаэробную + аэробную + усовершенствованную очистку. Сочетание технологий, фермы с достаточным количеством земли могут отдать приоритет технологии анаэробной очистки для безвредной очистки сточных вод. Кроме того, некоторые новые технологии очистки, такие как нитрификация и денитрификация короткого пути, одновременная нитрификация и денитрификация, анаммокс, обработка микроводорослей и мембранное разделение, имеют большие перспективы применения, но их параметры очистки и параметры стабильности требуют дальнейших исследований и оптимизации или применения в наружных инженерных целях.
С усилением защиты окружающей среды люди выдвигают более высокие требования к исследованиям и применению технологий очистки сточных вод аквакультуры. Исследования и разработки новых технологий очистки сточных вод по-прежнему остаются в центре внимания будущих исследований, особенно учитывая высокий рыночный спрос на эффективные, стабильные и недорогие технологии очистки сточных вод; улучшение существующих технологий очистки сточных вод также является предметом исследований в будущем, таких как аэробные или разработка функциональных микроорганизмов в технологии анаэробной биологической очистки, а также исследования и разработки высокоэффективных и долговечных мембран в технологии мембранного разделения; в то же время переработка и использование энергии сточных вод аквакультуры является важным направлением исследований, например, оценка безопасности в процессе переработки сточных вод. Исследования и разработки технологий использования энергии, таких как биогаз, биоэнергетика и биодизель, имеют важное справочное значение для безопасная очистка и утилизация сточных вод аквакультуры.