Avenços en la teoria i la pràctica del tractament d'aigües residuals d'aqüicultura
Escrit per: Jasmine
Correu electrònic de contacte: Kate@aquasust.complastic.com
Les aigües residuals d'aqüicultura estan compostes principalment per orina animal, fems i aigua de gestió per a l'aqüicultura, i contenen altes concentracions de matèria orgànica, nitrogen, fòsfor i sòlids en suspensió, així com alguns elements que constitueixen sal. Per tal de tenir una comprensió més clara dels avenços clau en la tecnologia d'aigües residuals de l'aqüicultura del meu país i els problemes trobats en les aplicacions pràctiques fins ara, aquest article resumeix, a més del tema d'aquest camp, la relació entre l'ús dels recursos i el tractament avançat dels residus de l'aqüicultura. . El contingut de contaminants que ha cridat molt l'atenció, així com l'avenç en alguns camps tècnics. Finalment, es proposen alguns suggeriments per al desenvolupament i l'aplicació de la tecnologia de tractament d'aigües residuals d'aqüicultura.
La ramaderia és una part important de l'economia agrícola del meu país. No obstant això, amb el ràpid desenvolupament de la mecanització i l'escala de la ramaderia, han sorgit greus problemes ambientals, entre els quals la cria d'aigües residuals és una de les principals fonts de contaminació. Les aigües residuals d'aqüicultura són aigües residuals orgàniques d'alta concentració que contenen matèria orgànica, nitrogen, fòsfor i sòlids en suspensió, així com metalls pesants, antibiòtics, gens de resistència als antibiòtics i microorganismes patògens. Si no es tracta adequadament, provocarà canvis en l'entorn i l'ecologia, amenaçant els animals. i la salut humana. Actualment, hi ha dos modes principals de tractament d'aigües residuals d'aqüicultura: un és el mode de tractament avançat d'aigües residuals (abocament estàndard), que s'utilitza principalment a les granges del sud amb menys instal·lacions de terra. Les aigües residuals d'aqüicultura se sotmeten a separació sòlid-líquid, tractament anaeròbic/aeròbic i després d'un tractament avançat, s'aboquen a la norma o es recicla; l'altre és el mode de tractament d'utilització dels recursos (adobs, energia), que s'utilitza principalment a les granges del nord amb més instal·lacions de terra, i les aigües residuals són inofensives per sedimentació, fermentació anaeròbica, etc. Després del tractament, el biogàs s'utilitza per a la utilització d'energia i els purins de biogàs s'utilitzen per a l'aprofitament dels recursos de les terres de cultiu. En aquest article es resumeix breument la situació actual i els problemes tècnics a superar en la implantació del tractament d'aigües residuals a les grans empreses aqüícoles del meu país, per a la referència del personal que es dedica a la producció, recerca científica i gestió.
1 La vacil·lació entre la utilització dels recursos i el tractament avançat dels residus de l'aqüicultura
El tractament d'aigües residuals de l'aqüicultura segueix sent el camp que ha rebut més atenció i més inversió en protecció del medi ambient en la indústria de l'aqüicultura durant l'última dècada. Les empreses aqüícoles a gran escala han de triar entre la utilització dels recursos i el tractament avançat a l'hora d'eliminar els residus de l'aqüicultura. Tot i que en els darrers anys s'ha defensat i encoratjat la combinació de plantació i cria i la utilització de recursos de residus, per diverses raons, el tractament avançat de les aigües residuals de l'aqüicultura, l'abocament estàndard o l'abocament zero encara és necessari perquè moltes empreses aqüícoles sobrevisquin.
La solució dels problemes de protecció del medi ambient i la utilització dels recursos no són conceptes completament equivalents. Per a les empreses, per resoldre problemes de protecció ambiental, primer han d'obtenir el permís d'avaluació d'impacte ambiental i, a continuació, prendre mesures per eliminar els residus d'acord amb els requisits de l'avaluació d'impacte ambiental i complir els requisits; compliment legal, econòmic i efectiu No és tan senzill com "convertir els residus en tresor" verbalment. En primer lloc, cal disposar de suficients recursos terrestres dins d'un radi econòmic i efectiu (d'acord amb el principi d'utilització local i propera), i el que és més important, "convertir tresors", és a dir, l'augment de valor al darrere. El final de la cadena industrial es realitza a través dels productes collits. Si els productes collits són només rendiments teòrics sense adonar-se de la seva pròpia utilització o convertir-los en valor de mercat, es distorsionarà l'informe de l'estudi de viabilitat de la utilització dels recursos; Des de la perspectiva de la protecció del medi ambient, prevenir la contaminació secundària (incloent-hi l'aigua, el sòl i l'aire). En l'actualitat, és difícil promoure la utilització dels recursos dels residus de l'aqüicultura al meu país, cosa que també està relacionada amb els factors següents: en primer lloc, hi ha una manca de directrius d'avaluació ambiental per a la indústria de l'aqüicultura i hi ha molts estàndards rellevants. Per exemple, la majoria de llocs requereixen que les aigües residuals de l'aqüicultura hagin de complir els "Normes de qualitat de l'aigua per al reg de les terres de cultiu" (GB 5084-2005) abans de la utilització dels recursos. En segon lloc, per raons històriques, moltes explotacions a gran escala ja no tenen prou recursos de terra de suport al seu voltant.
2 Recerca sobre contaminants de punts calents
En el tractament d'aigües residuals d'aqüicultura, a més dels indicadors dels requisits actuals de protecció del medi ambient [com la demanda química d'oxigen (DQO), nitrogen amoníac, fòsfor total (TP), etc.], la investigació i la pràctica dels darrers anys han demostrat que cal parar més atenció als següents contaminants: Bacteris i gens de resistència (ARG), salinitat (salinitat), nitrogen total (TN) i fangs generats durant el tractament d'aigües residuals. Els fangs són un producte normal en el procés de tractament de l'aigua. A causa del canvi del mode d'eliminació de fems i la millora dels requisits estàndard d'efluents posteriors, la producció de fangs augmenta generalment. La dificultat del tractament dels fangs rau en el seu alt contingut en aigua. Molts estudis han demostrat que, tot i que els indicadors químics de l'efluent al final del procés actual de tractament de l'aigua compleixen els estàndards, encara hi ha riscos ambientals de bacteris resistents als medicaments i gens resistents als medicaments. L'acumulació de sal causarà danys al sòl i als cultius, per la qual cosa cal protegir-se'n en el procés d'aprofitament dels recursos. Alguns llocs restringeixen l'abocament de nitrogen total de les aigües residuals de l'aqüicultura, cosa que augmentarà considerablement el cost del tractament de l'aigua sota el nivell tècnic actual i augmentarà significativament la càrrega de les empreses.
3 Evolucions i avenços en àmbits tècnics importants
Actualment, els processos de tractament d'aigües residuals d'aqüicultura d'ús habitual inclouen el tractament biològic anaeròbic, el tractament biològic aeròbic, el tractament natural i les tecnologies avançades de tractament, les microalgues, la separació de membranes i altres tecnologies de tractament en investigació i desenvolupament, així com la neteja de granges relacionades amb l'aigua de fons. tractament. El procés de fem, etc., s'ha destacat en altres articles d'aquest número especial. Aquest article només descriu breument l'anammox, la nitrificació i desnitrificació simultànies i la nitrificació i desnitrificació a curt abast.
3.1 Tecnologia Anammox
La tecnologia Anammox és un nou tipus de tecnologia de tractament biològic anaeròbic, que és un procés en què els bacteris anammox converteixen directament el nitrogen i el nitrit d'amoníac en nitrogen gasós en un entorn anaeròbic. Els bacteris clau de la tecnologia anammox són els bacteris anammox, que poden convertir el nitrogen amoníac de les aigües residuals de l'aqüicultura en gas nitrogenat mitjançant una reacció bioquímica en condicions anaeròbiques per eliminar el nitrogen amoníac. Per tant, la tecnologia anammox és una tecnologia de tractament biològic anaeròbic i també pertany al tipus de tecnologia de nitrificació i desnitrificació simultànies. A causa del lent creixement dels bacteris anammox i molts factors que influeixen, els llits fixos, els llits de fang activat i els bioreactors de membrana s'utilitzen sovint en la producció per augmentar la retenció de bacteris anammox i combinar-se amb altres tecnologies de tractament, millorar l'eficiència i l'estabilitat del tractament d'aigües residuals. La tecnologia Anammox té els avantatges d'una alta eficiència i economia, i té grans perspectives d'aplicació en la direcció de la desnitrificació de les aigües residuals de l'aqüicultura, però hi ha problemes com ara un temps d'arrencada llarg i molts factors d'interferència, que s'han de resoldre encara més. En les condicions del treball de camp, es necessiten més avenços en l'exploració i la regulació de les condicions tècniques d'anammox.
3.2 Tecnologia de nitrificació i desnitrificació de recorregut curt
El procés anòxic/òxic (Anoxi/oxic, A/O) realitza principalment la desnitrificació (NH{{0}}→NO2→NO3) i la nitrificació (NO3→NO2→N2) mitjançant l'establiment de la piscina anòxica i la piscina aeròbica, respectivament . Eliminació de nitrogen amoníac de les aigües residuals. Tanmateix, els estudis han demostrat que l'acumulació de nitrogen de nitrit es produirà en el procés tradicional de nitrificació i desnitrificació [3]. Amb aquesta finalitat, es proposa la teoria de la nitrificació i desnitrificació a curt abast. Afavorint el creixement de bacteris oxidants d'amoníac (bacteris de nitrit) i inhibint el creixement de bacteris oxidants de nitrits (bacteris nitrificants), es realitza el procés de nitrificació i desnitrificació a curt abast (NH+4→NO2). →N2). El cicle de creixement dels bacteris oxidants d'amoníac és més curt que el dels bacteris oxidants de nitrits, entre els quals l'edat del fang, la temperatura, el pH i l'oxigen dissolt són els principals factors que afecten els bacteris oxidants de l'amoníac i els bacteris oxidants de nitrits. Quan la temperatura és superior a 28 graus, afavoreix el creixement de bacteris oxidants d'amoníac i inhibeix el creixement de bacteris oxidants de nitrits; El pH al voltant de 8,0 també és propici per a l'acumulació de bacteris oxidants d'amoníac; l'afinitat dels bacteris oxidants d'amoníac amb concentracions baixes d'oxigen dissolt és més gran que la dels bacteris oxidants de nitrits[4-6] . Teòricament, la nitrificació i la desnitrificació a curt abast escurcen el temps de reacció, estalvien el subministrament de fonts d'oxigen i carboni i redueixen la producció de fangs [7]. Tanmateix, durant el funcionament de la instal·lació de tractament d'aigües, es produeix una gran quantitat de fangs cada dia a causa de la necessitat d'augmentar la descàrrega de fangs per reduir l'edat dels fangs. A més, a causa de molts factors que influeixen, la seva estabilitat també necessita una millora addicional.
3.3 Tecnologia de nitrificació i desnitrificació simultània
La tecnologia de nitrificació i desnitrificació simultània realitza nitrificació i desnitrificació simultània mitjançant el control de paràmetres com l'oxigen dissolt, el pH i la temperatura a la piscina biològica, i millora l'eficiència del tractament d'aigües residuals [8]. El mecanisme de nitrificació i desnitrificació simultànies inclou la teoria del macroentorn, la teoria del microentorn i la teoria de la microbiologia [9]. La teoria macroambiental es refereix a controlar la concentració i la uniformitat de l'oxigen dissolt al reactor, creant un entorn adequat perquè creixin tant els bacteris nitrificants com els bacteris desnitrificants i sincronitzar els processos de nitrificació i desnitrificació [10]. La teoria del microambient es refereix al control de paràmetres com la concentració d'oxigen dissolt, la mida de les partícules de fang activat i el gruix del biofilm, formant un gradient d'oxigen dissolt a la superfície i la capa interna de partícules i biofilms de fang activat, la reacció de nitrificació aeròbica superficial i la hipòxia de la capa interna. . reacció de desnitrificació. La teoria de la microbiologia fa referència a la utilització de microorganismes que poden realitzar nitrificació i desnitrificació simultàniament. Els estudis han demostrat que hi ha bacteris aeròbics desnitrificants i bacteris anaeròbics nitrificants al medi ambient, com ara els bacteris anammox, que poden convertir directament el nitrogen amoníac en nitrogen.
A més de les tecnologies anteriors, investigació i aplicació de microorganismes d'alta eficiència en el procés de tractament d'aigües residuals, control de la inhibició del producte en processos anaeròbics, optimització i control automàtic de les condicions del procés de fermentació, esquerdament de la cristal·lització de fòsfor que causa bloqueig de canonades en el sistema de tractament d'aigües residuals, prevenció i control de les olors en el procés de tractament d'aigües residuals. Els avenços en tecnologies com la reproducció, la difusió i l'antifiltració ajudaran a controlar els riscos i reduir costos i augmentar l'eficiència.
4 Resum i perspectives
Les tecnologies de tractament d'aigües residuals de granja inclouen el tractament biològic aeròbic, el tractament biològic anaeròbic, el tractament avançat i el tractament natural. Entre ells, A/O, llit de fangs anaeròbics de flux ascendent (UASB), reactor anaeròbic sòlid de flux ascendent (USR), digestors de biogàs, estanys d'oxidació, oxidació química i coagulació i altres tecnologies de procés són relativament madures i àmpliament utilitzades. Cada mètode de tractament té els seus propis avantatges i limitacions. Es poden seleccionar diferents combinacions tècniques segons les característiques de les aigües residuals de les explotacions i les polítiques locals. Per exemple, les granges amb estàndards més alts d'abocament d'aigües residuals poden triar tractament anaeròbic + aeròbic + avançat. La combinació de tecnologies, granges amb prou terra pot donar prioritat a la tecnologia de tractament anaeròbic per al tractament inofensiu de les aigües residuals. A més, algunes noves tecnologies de tractament, com la nitrificació i desnitrificació de camí curt, la nitrificació i desnitrificació simultànies, l'anammox, el tractament amb microalgues i la separació de membranes tenen grans perspectives d'aplicació, però els seus paràmetres de tractament i paràmetres d'estabilitat necessiten més investigació i optimització o aplicacions d'enginyeria a l'aire lliure.
Amb l'augment de la protecció del medi ambient, la gent presenta requisits més elevats per a la investigació i l'aplicació de la tecnologia de tractament d'aigües residuals de l'aqüicultura. La investigació i el desenvolupament de noves tecnologies de tractament d'aigües residuals segueixen sent el focus de la investigació futura, especialment la forta demanda del mercat de tecnologia de tractament d'aigües residuals eficient, estable i de baix cost; la millora de la tecnologia de tractament d'aigües residuals existent també és el focus de recerca en el futur, com ara l'aeròbic o el desenvolupament de microorganismes funcionals en la tecnologia de tractament biològic anaeròbic, i la investigació i desenvolupament de membranes d'alta eficiència i duradores en tecnologia de separació de membranes; al mateix temps, el reciclatge i l'aprofitament energètic de les aigües residuals de l'aqüicultura és una adreça de recerca important, com ara l'avaluació de la seguretat en el procés de reciclatge d'aigües residuals. La investigació i desenvolupament de tecnologies d'aprofitament energètic com la bioenergia del biogàs i el biodièsel té una importància de referència important per al tractament i aprofitament segurs de les aigües residuals de l'aqüicultura.