Vesiviljelyn jätevesien käsittelyn teorian ja käytännön edistysaskel
Kirjoittaja: Jasmine
Yhteyssähköpostiosoite: Kate@aquasust.complastic.com
Vesiviljelyjätevesi koostuu pääasiassa eläinten virtsasta, lannasta ja vesiviljelyn hoitovedestä, ja se sisältää suuria pitoisuuksia orgaanista ainetta, typpeä, fosforia ja suspendoituneita aineita sekä joitakin suolaa sisältäviä alkuaineita. Jotta saisimme selkeämmän käsityksen kotimaani vesiviljelyjätevesitekniikan tärkeimmistä läpimurroista ja käytännön sovelluksissa tähän mennessä kohdatuista ongelmista, tässä artikkelissa on tämän alan teeman lisäksi yhteenveto resurssien käytön ja vesiviljelyjätteen edistyneen käsittelyn välillä. . Paljon huomiota herättäneiden epäpuhtauksien pitoisuudet sekä joidenkin teknisten alojen kehitys. Lopuksi esitetään joitakin ehdotuksia vesiviljelyn jätevedenkäsittelytekniikan kehittämiseksi ja soveltamiseksi.
Karjankasvatus on tärkeä osa maani maataloustaloutta. Mekanisoinnin ja karjanhoidon laajuuden nopean kehityksen myötä on kuitenkin ilmaantunut vakavia ympäristöongelmia, joiden joukossa lisääntymisjätevesi on yksi tärkeimmistä saastelähteistä. Vesiviljelyjätevesi on korkeapitoisuutta orgaanista jätevettä, joka sisältää orgaanista ainetta, typpeä, fosforia ja suspendoituneita aineita sekä raskasmetalleja, antibiootteja, antibioottiresistenssigeenejä ja patogeenisiä mikro-organismeja. Jos sitä ei käsitellä asianmukaisesti, se johtaa muutoksiin ympäröivässä ympäristössä ja ekologiassa, mikä uhkaa eläimiä. ja ihmisten terveyteen. Tällä hetkellä vesiviljelyjätevesille on olemassa kaksi pääkäsittelytapaa: toinen on edistyksellinen jätevedenkäsittely (vakiopurkaus), jota käytetään pääasiassa eteläisillä tiloilla, joilla on vähemmän maata. Vesiviljelyn jätevedet läpikäyvät kiintoaine-neste-erottelun, anaerobisen/aerobisen käsittelyn ja edistyneen käsittelyn jälkeen ne poistetaan standardin mukaisesti tai kierrätetään; toinen on resurssien käytön (lannoite, energia) käsittelytapa, jota käytetään pääasiassa pohjoisilla tiloilla, joilla on enemmän maatiloja ja jätevesi on vaaratonta sedimentaatiolla, anaerobisella käymisellä jne. Puhdistuksen jälkeen biokaasua käytetään energian hyödyntämiseen, ja biokaasulietettä käytetään maatalousmaan resurssien hyödyntämiseen. Tässä asiakirjassa esitetään lyhyt yhteenveto nykytilanteesta ja teknisistä ongelmista, jotka on ratkaistava jäteveden käsittelyn toteutuksessa kotimaani suurissa vesiviljelyyrityksissä, tuotantoon, tieteelliseen tutkimukseen ja hallintoon osallistuvan henkilöstön viitteeksi.
1 Epäröinti resurssien käytön ja vesiviljelyjätteen edistyneen käsittelyn välillä
Vesiviljelyjätevesien käsittely on edelleen ala, joka on saanut eniten huomiota ja panostanut eniten ympäristönsuojeluun vesiviljelyalalla viimeisen vuosikymmenen aikana. Suurten vesiviljelyyritysten on valittava vesiviljelyjätteen hävittämisessä resurssien käytön ja edistyneen käsittelyn välillä. Vaikka istutuksen ja jalostuksen yhdistämistä ja jäteresurssien hyödyntämistä on viime vuosina puolusteltu ja kannustettu, monien vesiviljelyyritysten selviytymiseen tarvitaan useista syistä johtuen vesiviljelyjätevesien edistynyt käsittely, vakiopäästö tai nollapäästö.
Ympäristönsuojeluongelmien ratkaiseminen ja resurssien hyödyntäminen eivät ole täysin vastaavia käsitteitä. Yritysten on ympäristönsuojeluongelmien ratkaisemiseksi ensin hankittava ympäristövaikutusten arviointilupa ja sen jälkeen ryhdyttävä toimenpiteisiin jätteiden hävittämiseksi ympäristövaikutusten arvioinnin vaatimusten mukaisesti ja vaatimusten täyttämiseksi; lainmukaisuus, taloudellinen ja tehokas Se ei ole niin yksinkertaista kuin "jätteen muuttaminen aarteeksi" suullisesti. Ensinnäkin tarvitaan riittävästi maaresursseja taloudellisella ja tehokkaalla säteellä (paikallisen ja lähikäytön periaatteen mukaisesti), ja mikä tärkeämpää, "kääntää aarteita" eli arvonnousua takana. teollisen ketjun loppuosa toteutuu korjattujen tuotteiden kautta. Jos korjatut tuotteet ovat vain teoreettisia tuotoksia ilman omaa käyttötarkoitustaan tai muuntamatta niitä markkina-arvoon, resurssien käytön esiselvitysraportti vääristyy; Estä ympäristönsuojelun näkökulmasta toissijainen saastuminen (mukaan lukien vesi, maaperä ja ilma). Tällä hetkellä kotimaassani on vaikea edistää vesiviljelyjätteen resurssien hyödyntämistä, mikä liittyy myös seuraaviin tekijöihin: Ensinnäkin vesiviljelyalalla ei ole ympäristöarviointiohjeita, ja asiaankuuluvia standardeja on monia. Esimerkiksi useimmat paikat edellyttävät, että vesiviljelyjäteveden on täytettävä "Waterland Irrigation Water Quality Standards" (GB 5084-2005) ennen resurssien käyttöä. Toiseksi, historiallisista syistä johtuen monilla suurilla tiloilla ei enää ole tarpeeksi tukevia maavaroja ympärillään.
2 Tutkimus kuumista pisteistä
Vesiviljelyjätevesien käsittelyssä nykyisten ympäristönsuojeluvaatimusten indikaattoreiden [kuten kemiallinen hapenkulutus (COD), ammoniakkityppi, kokonaisfosfori (TP) jne.] lisäksi viime vuosien tutkimus ja käytäntö ovat osoittaneet, että on tarpeen kiinnittää enemmän huomiota seuraaviin epäpuhtauksiin: Lääkebakteerit ja resistenssigeenit (ARG), suolaisuus (suolaisuus), kokonaistyppi (TN) ja aikana syntyvä liete. jäteveden käsittely. Liete on normaali tuote vedenkäsittelyssä. Lannanpoistotavan muutoksen ja taustapoiston standardivaatimusten paranemisen vuoksi lietteen tuotanto yleensä kasvaa. Lietteen käsittelyn vaikeus on sen korkea vesipitoisuus. Monet tutkimukset ovat osoittaneet, että vaikka jäteveden kemialliset indikaattorit nykyisen vedenkäsittelyprosessin lopussa täyttävät standardit, ympäristöriskejä lääkeresistenttien bakteerien ja lääkeresistenttien geenien suhteen on edelleen olemassa. Suolan kerääntyminen vahingoittaa maaperää ja satoa, joten sitä vastaan on varauduttava resurssien käytössä. Paikoin rajoitetaan kokonaistypen päästöjä vesiviljelyjätevesistä, mikä nostaa huomattavasti vedenkäsittelyn kustannuksia nykyisellä teknisellä tasolla ja lisää merkittävästi yritysten taakkaa.
3 Kehitys ja läpimurrot tärkeillä tekniikan aloilla
Tällä hetkellä yleisesti käytettyjä vesiviljelyjätevesien käsittelyprosesseja ovat anaerobinen biologinen käsittely, aerobinen biologinen käsittely, luonnollinen käsittely ja edistyneet käsittelytekniikat, mikrolevät, kalvoerotus ja muut tutkimus- ja kehitystyössä olevat käsittelytekniikat sekä tilojen puhdistukset, jotka liittyvät taustaveteen. hoitoon. Lantaprosessia jne. on käsitelty tämän erikoisnumeron muissa artikkeleissa. Tässä artikkelissa kuvataan vain lyhyesti anammoksia, samanaikaista nitrifikaatiota ja denitrifikaatiota sekä lyhyen kantaman nitrifikaatiota ja denitrifikaatiota.
3.1 Anammox-tekniikka
Anammox-teknologia on uudenlainen anaerobinen biologinen käsittelytekniikka, joka on prosessi, jossa anammox-bakteerit muuttavat ammoniakkitypen ja nitriitin suoraan typpikaasuksi anaerobisessa ympäristössä. Anammox-teknologian avainbakteerit ovat anammox-bakteerit, jotka voivat muuttaa vesiviljelyjätevedessä olevan ammoniakkitypen typpikaasuksi biokemiallisen reaktion avulla anaerobisissa olosuhteissa toteuttaen ammoniakkitypen poiston. Siksi anammox-tekniikka on anaerobinen biologinen käsittelytekniikka, ja se kuuluu myös samanaikaisen nitrifikaatio- ja denitrifikaatioteknologian tyyppiin. Anammox-bakteerien hitaan kasvun ja monien vaikuttavien tekijöiden vuoksi tuotannossa käytetään usein kiinteitä petoja, aktiivilietepetejä ja kalvobioreaktoreita, jotka lisäävät anammox-bakteerien retentiota ja yhdistetään muihin käsittelyteknologioihin, parantavat jätevesien käsittelyn tehokkuutta ja vakautta. Anammox-tekniikan etuna on korkea hyötysuhde ja taloudellisuus, ja sillä on hyvät sovellusmahdollisuudet vesiviljelyjätevesien denitrifikaatiossa, mutta ongelmia, kuten pitkä käynnistysaika ja monet häiriötekijät, on edelleen ratkaistava. Kenttätyön olosuhteissa tarvitaan lisää läpimurtoja anammox-teknisten olosuhteiden selvittämisessä ja säätelyssä.
3.2 Lyhyen polun nitrifikaatio- ja denitrifikaatiotekniikka
Anoksinen/oksinen prosessi (Anoxi/oxic, A/O) toteuttaa pääasiassa denitrifikaatiota (NH{0}→NO2→NO3) ja nitrifikaatiota (NO3→NO2→N2) asettamalla vastaavasti hapettomaksi altaan ja aerobisen altaan. . Ammoniakkitypen poisto jätevedestä. Tutkimukset ovat kuitenkin osoittaneet, että nitriittitypen kertymistä tapahtuu perinteisessä nitrifikaatio- ja denitrifikaatioprosessissa [3]. Tätä tarkoitusta varten ehdotetaan lyhyen kantaman nitrifikaation ja denitrifikaation teoriaa. Lyhyen kantaman nitrifikaatio- ja denitrifikaatioprosessi (NH+4→NO2) toteutetaan edistämällä ammoniakkia hapettavien bakteerien (nitriittibakteerien) kasvua ja estämällä nitriittiä hapettavien bakteerien (nitrifikaatiobakteerien) kasvua. →N2). Ammoniakkia hapettavien bakteerien kasvusykli on lyhyempi kuin nitriittiä hapettavien bakteerien, joista mudan ikä, lämpötila, pH ja liuennut happi ovat pääasiallisia ammoniakkia hapettavia bakteereja ja nitriittiä hapettavia bakteereja vaikuttavia tekijöitä. Kun lämpötila on yli 28 astetta, se edistää ammoniakkia hapettavien bakteerien kasvua ja estää nitriittiä hapettavien bakteerien kasvua; pH noin 8,0 edistää myös ammoniakkia hapettavien bakteerien kertymistä; ammoniakkia hapettavien bakteerien affiniteetti alhaisiin liuenneen hapen pitoisuuksiin on suurempi kuin nitriittiä hapettavien bakteerien [4-6]. Teoreettisesti lyhyen kantaman nitrifikaatio ja denitrifikaatio lyhentävät reaktioaikaa, säästävät hapen ja hiilen tarjontaa ja vähentävät lietteen tuotantoa [7]. Vedenkäsittelylaitoksen käytön aikana syntyy kuitenkin suuri määrä lietettä päivittäin, koska lietteen poistoa on lisättävä lietteen iän vähentämiseksi. Lisäksi monista vaikuttavista tekijöistä johtuen sen vakautta on parannettava edelleen.
3.3 Samanaikainen nitrifikaatio- ja denitrifikaatiotekniikka
Samanaikainen nitrifikaatio- ja denitrifikaatioteknologia toteuttaa samanaikaisen nitrifikaation ja denitrifikaation säätelemällä parametreja, kuten liuennutta happea, pH:ta ja lämpötilaa biologisessa altaassa, ja parantaa jäteveden käsittelyn tehokkuutta [8]. Samanaikaisen nitrifikaation ja denitrifikaation mekanismi sisältää makroympäristöteorian, mikroympäristön teorian ja mikrobiologian teorian [9]. Makroympäristöteoria viittaa liuenneen hapen pitoisuuden ja tasaisuuden säätelyyn reaktorissa, sekä nitrifikaatio- että denitrifikaatiobakteerien kasvulle sopivan ympäristön luomiseen sekä nitrifikaatio- ja denitrifikaatioprosessien synkronointiin [10]. Mikroympäristöteoria viittaa parametrien, kuten liuenneen hapen pitoisuuden, aktiivilietteen hiukkaskoon ja biokalvon paksuuden säätelyyn, liuenneen happigradientin muodostamiseen aktiivilietehiukkasten ja biokalvojen pintaan ja sisäkerrokseen, pinnan aerobiseen nitrifikaatioreaktioon ja sisäkerroksen hypoksiaan. . denitrifikaatioreaktio. Mikrobiologian teoria viittaa mikro-organismien hyödyntämiseen, jotka voivat suorittaa nitrifikaatiota ja denitrifikaatiota samanaikaisesti. Tutkimukset ovat osoittaneet, että ympäristössä on aerobisia denitrifioivia bakteereja ja anaerobisia nitrifioivia bakteereja, kuten anammox-bakteereja, jotka voivat muuttaa ammoniakkitypen suoraan typeksi.
Edellä mainittujen teknologioiden lisäksi tehokkaiden mikro-organismien tutkimus ja soveltaminen jätevedenpuhdistusprosessissa, tuotteen eston hallinta anaerobisessa prosessissa, käymisprosessin olosuhteiden optimointi ja automaattinen hallinta, fosforin kiteytymisen halkeilu, joka aiheuttaa putkiston tukkeutumisen jätevedenpuhdistusjärjestelmässä, ennaltaehkäisy ja hajujen hallinta jätevedenkäsittelyprosessissa Sellaisten teknologioiden läpimurto kuin kasvatus, diffuusio ja vuodon esto auttavat hallitsemaan riskejä ja vähentämään kustannuksia ja lisäämään tehokkuutta.
4 Yhteenveto ja Outlook
Maatilojen jätevedenkäsittelytekniikoihin kuuluvat aerobinen biologinen käsittely, anaerobinen biologinen käsittely, edistyksellinen käsittely ja luonnollinen käsittely. Niistä A/O, Upflow Anaerobic Sludge Bed (UASB), Upflow Solid Anaerobic Reactor (USR) ), biokaasukeittimet, hapetusaltaat, kemiallinen hapetus ja koagulaatio sekä muut prosessitekniikat ovat suhteellisen kypsiä ja laajalti käytettyjä. Jokaisella hoitomenetelmällä on omat etunsa ja rajoituksensa. Erilaisia teknisiä yhdistelmiä voidaan valita maatilan jätevesien ominaisuuksien ja paikallisten käytäntöjen mukaan. Esimerkiksi tilat, joilla on korkeammat jätevesipäästöstandardit, voivat valita anaerobisen + aerobisen + edistyneen käsittelyn. Teknologioiden yhdistelmä, maatilat, joilla on riittävästi maata, voivat asettaa etusijalle anaerobisen käsittelytekniikan jäteveden vaarattomaan käsittelyyn. Lisäksi joillakin uusilla käsittelytekniikoilla, kuten lyhyen polun nitrifikaatiolla ja denitrifikaatiolla, samanaikaisella nitrifikaatiolla ja denitrifikaatiolla, anammoxilla, mikroleväkäsittelyllä ja kalvoerottelulla, on korkeat sovellusmahdollisuudet, mutta niiden käsittelyparametrit ja stabiilisuusparametrit vaativat lisätutkimusta ja optimointia tai ulkokäyttöisiä suunnittelusovelluksia.
Ympäristönsuojelun lisääntyessä ihmiset asettavat korkeampia vaatimuksia vesiviljelyn jätevedenkäsittelyteknologian tutkimukselle ja soveltamiselle. Uuden jätevedenkäsittelyteknologian tutkimus ja kehittäminen on edelleen tulevaisuuden tutkimuksen painopiste, erityisesti tehokkaan, vakaan ja edullisen jätevedenkäsittelyteknologian vahva kysyntä markkinoilla; Olemassa olevan jätevedenkäsittelyteknologian parantaminen on myös tulevaisuuden tutkimuksen painopiste, kuten aerobinen Tai toiminnallisten mikro-organismien kehittäminen anaerobisessa biologisessa käsittelytekniikassa sekä tehokkaiden ja kestävien kalvojen tutkimus ja kehittäminen kalvoerotusteknologiassa; samalla vesiviljelyjätevesien kierrätys ja energiakäyttö on tärkeä tutkimussuunta, kuten jäteveden kierrätysprosessin turvallisuusarviointi. Energiankäyttöteknologioiden, kuten biokaasun bioenergian ja biodieselin, tutkimuksella ja kehittämisellä on tärkeä referenssimerkitys vesiviljelyn kannalta. vesiviljelyjätevesien turvallinen käsittely ja hyödyntäminen.