Vooruitgang in theorie en praktijk van afvalwaterzuivering in de aquacultuur
Geschreven door: Jasmijn
E-mailadres voor contact: Kate@aquasust.complastic.com
Afvalwater van de aquacultuur bestaat voornamelijk uit dierlijke urine, mest en managementwater voor de aquacultuur, en bevat hoge concentraties organisch materiaal, stikstof, fosfor en zwevende stoffen, evenals enkele elementen die zout vormen. Om een beter inzicht te krijgen in de belangrijkste doorbraken in de aquacultuurafvalwatertechnologie van mijn land en de problemen die we tot nu toe tegenkwamen bij praktische toepassingen, vat dit artikel bovendien de verstrengeling samen tussen het gebruik van hulpbronnen en de geavanceerde behandeling van aquacultuurafval, naast het thema van dit vakgebied. . Het gehalte aan verontreinigende stoffen heeft veel aandacht getrokken, evenals de vooruitgang op sommige technische gebieden. Ten slotte worden enkele suggesties gedaan voor de ontwikkeling en toepassing van afvalwaterzuiveringstechnologie in de aquacultuur.
Veehouderij is een belangrijk onderdeel van de landbouweconomie van mijn land. Met de snelle ontwikkeling van de mechanisatie en de omvang van de veehouderij zijn er echter ernstige milieuproblemen ontstaan, waaronder het fokken van afvalwater een van de belangrijkste bronnen van vervuiling. Afvalwater van de aquacultuur is organisch afvalwater met een hoge concentratie dat organisch materiaal, stikstof, fosfor en zwevende stoffen bevat, evenals zware metalen, antibiotica, antibioticaresistentiegenen en pathogene micro-organismen. Als het niet op de juiste manier wordt behandeld, zal dit leiden tot veranderingen in de omgeving en de ecologie, waardoor dieren worden bedreigd. en menselijke gezondheid. Momenteel zijn er twee belangrijke zuiveringsmethoden voor afvalwater uit de aquacultuur: de ene is de geavanceerde afvalwaterzuiveringsmethode (standaardlozing), die voornamelijk wordt gebruikt in zuidelijke boerderijen met minder landfaciliteiten. Het afvalwater van de aquacultuur ondergaat een vaste-vloeistofscheiding, een anaerobe/aerobe behandeling en wordt na geavanceerde behandeling geloosd tot de standaard of gerecycled; de andere is de behandelingsmodus voor het gebruik van hulpbronnen (kunstmest, energie), die voornamelijk wordt gebruikt in noordelijke boerderijen met meer landfaciliteiten, en het afvalwater is onschadelijk door sedimentatie, anaërobe gisting, enz. Na de behandeling wordt biogas gebruikt voor energiegebruik, en Biogasslurry wordt gebruikt voor het gebruik van landbouwgrond. Dit artikel geeft een korte samenvatting van de huidige situatie en de technische problemen die moeten worden overwonnen bij de implementatie van afvalwaterzuivering in grootschalige aquacultuurbedrijven in mijn land, ter referentie van personeel dat zich bezighoudt met productie, wetenschappelijk onderzoek en management.
1 De aarzeling tussen het gebruik van hulpbronnen en geavanceerde behandeling van aquacultuurafval
De afvalwaterzuivering van de aquacultuur is nog steeds het gebied dat de afgelopen tien jaar de meeste aandacht heeft gekregen en het meest heeft geïnvesteerd in milieubescherming in de aquacultuursector. Grootschalige aquacultuurbedrijven moeten kiezen tussen het gebruik van hulpbronnen en geavanceerde behandeling bij de verwijdering van aquacultuurafval. Hoewel de combinatie van planten en kweken en het gebruik van afvalbronnen de afgelopen jaren om verschillende redenen zijn bepleit en aangemoedigd, is een geavanceerde behandeling van afvalwater uit de aquacultuur, standaardlozing of nullozing nog steeds noodzakelijk voor veel aquacultuurbedrijven om te kunnen overleven.
De oplossing van milieubeschermingsproblemen en het gebruik van hulpbronnen zijn geen volledig gelijkwaardige concepten. Om problemen op het gebied van milieubescherming op te lossen, moeten bedrijven eerst de milieueffectbeoordelingsvergunning verkrijgen en vervolgens maatregelen nemen om afval te verwijderen in overeenstemming met de vereisten van de milieueffectbeoordeling en aan de vereisten te voldoen; naleving van de wet, economisch en effectief Het is niet zo eenvoudig als mondeling "afval in schatten veranderen". In de eerste plaats is het noodzakelijk om voldoende landbronnen te hebben binnen een economische en effectieve straal (in overeenstemming met het principe van lokaal en nabijgelegen gebruik), en nog belangrijker, om ‘schatten om te zetten’, dat wil zeggen de waardestijging aan de achterkant. Het einde van de industriële keten wordt gerealiseerd via de geoogste producten. Als de geoogste producten slechts theoretische opbrengsten zijn zonder hun eigen gebruik te realiseren of deze in marktwaarde om te zetten, zal het rapport van de haalbaarheidsstudie over het gebruik van hulpbronnen vertekend zijn; Voorkom, vanuit het perspectief van milieubescherming, secundaire vervuiling (inclusief water, bodem en lucht). Op dit moment is het in mijn land moeilijk om het gebruik van hulpbronnen uit aquacultuurafval te bevorderen, wat ook te maken heeft met de volgende factoren: Ten eerste is er een gebrek aan richtlijnen voor milieubeoordeling voor de aquacultuursector en zijn er veel relevante normen. Op de meeste plaatsen is bijvoorbeeld vereist dat het afvalwater van de aquacultuur voldoet aan de "Waterkwaliteitsnormen voor landbouwgrondirrigatie" (GB 5084-2005) voordat de hulpbronnen worden benut. Ten tweede beschikken veel grootschalige boerderijen om historische redenen niet langer over voldoende ondersteunende landbronnen om zich heen.
2 Onderzoek naar verontreinigende stoffen op hotspots
Bij de behandeling van afvalwater van de aquacultuur hebben onderzoek en praktijk de afgelopen jaren, naast de indicatoren voor de huidige eisen op het gebied van milieubescherming [zoals chemisch zuurstofverbruik (CZV), ammoniakstikstof, totaal fosfor (TP), enz.] aangetoond dat het is noodzakelijk om meer aandacht te besteden aan de volgende verontreinigende stoffen: medicijnbacteriën en resistentiegenen (ARG's), zoutgehalte (zoutgehalte), totaal stikstof (TN) en slib dat ontstaat tijdens de afvalwaterzuivering. Slib is een normaal product in het waterbehandelingsproces. Door de verandering van de wijze van mestverwijdering en de verbetering van de normeisen voor het back-end effluent neemt de slibproductie doorgaans toe. De moeilijkheid van slibbehandeling ligt in het hoge watergehalte. Veel onderzoeken hebben aangetoond dat, hoewel de chemische indicatoren van het effluent aan het einde van het huidige waterzuiveringsproces aan de normen voldoen, er nog steeds milieurisico's bestaan van medicijnresistente bacteriën en medicijnresistente genen. De ophoping van zout zal schade aan de bodem en gewassen veroorzaken, dus het is noodzakelijk om hiertegen te waken tijdens het gebruik van hulpbronnen. Op sommige plaatsen wordt de lozing van totale stikstof uit afvalwater van de aquacultuur beperkt, waardoor de kosten van waterzuivering onder het huidige technische niveau aanzienlijk zullen stijgen en de lasten voor bedrijven aanzienlijk zullen toenemen.
3 Ontwikkelingen en doorbraken op belangrijke technische terreinen
Momenteel omvatten de algemeen gebruikte afvalwaterbehandelingsprocessen in de aquacultuur anaerobe biologische behandeling, aerobe biologische behandeling, natuurlijke behandeling en geavanceerde behandelingstechnologieën, microalgen, membraanscheiding en andere behandelingstechnologieën die onder onderzoek en ontwikkeling vallen, evenals het schoonmaken van boerderijen met betrekking tot back-end water. behandeling. Het mestproces, enz., is in andere artikelen in deze speciale uitgave aan bod gekomen. Dit artikel beschrijft slechts kort anammox, gelijktijdige nitrificatie en denitrificatie, en nitrificatie en denitrificatie op korte afstand.
3.1 Anammox-technologie
Anammox-technologie is een nieuw type anaerobe biologische zuiveringstechnologie, een proces waarbij anammox-bacteriën ammoniakstikstof en nitriet in een anaerobe omgeving direct omzetten in stikstofgas. De belangrijkste bacteriën van de anammox-technologie zijn anammox-bacteriën, die ammoniakstikstof in afvalwater van de aquacultuur kunnen omzetten in stikstofgas door middel van een biochemische reactie onder anaërobe omstandigheden om de verwijdering van ammoniakstikstof te realiseren. Daarom is anammox-technologie een anaërobe biologische behandelingstechnologie en behoort ook tot het type gelijktijdige nitrificatie- en denitrificatietechnologie. Vanwege de langzame groei van anammox-bacteriën en vele beïnvloedende factoren, worden in de productie vaak vaste bedden, actief-slibbedden en membraanbioreactoren gebruikt om de retentie van anammox-bacteriën te vergroten en in combinatie met andere behandelingstechnologieën de efficiëntie en stabiliteit van de afvalwaterzuivering te verbeteren. Anammox-technologie heeft de voordelen van hoge efficiëntie en zuinigheid, en heeft grote toepassingsvooruitzichten in de richting van denitrificatie van afvalwater van de aquacultuur, maar er zijn problemen zoals een lange opstarttijd en veel interferentiefactoren, die verder moeten worden opgelost. Onder de omstandigheden van veldwerk zijn verdere doorbraken nodig in de verkenning en regulering van de technische omstandigheden van anammox.
3.2 Kortewegnitrificatie- en denitrificatietechnologie
Het anoxische/oxische proces (Anoxi/oxic, A/O) realiseert hoofdzakelijk denitrificatie (NH{{0}} →NO2 → NO3) en nitrificatie (NO3 → NO2 → N2) door respectievelijk een anoxisch zwembad en een aëroob zwembad in te stellen . Verwijdering van ammoniakstikstof uit afvalwater. Uit onderzoek is echter gebleken dat de accumulatie van nitrietstikstof zal optreden bij het traditionele nitrificatie- en denitrificatieproces [3]. Hiertoe wordt de theorie van nitrificatie en denitrificatie op korte afstand voorgesteld. Door de groei van ammoniakoxiderende bacteriën (nitrietbacteriën) te bevorderen en de groei van nitrietoxiderende bacteriën (nitrificerende bacteriën) te remmen, wordt het proces van nitrificatie en denitrificatie op korte afstand (NH+4 →NO2) gerealiseerd. →N2). De groeicyclus van ammoniak-oxiderende bacteriën is korter dan die van nitriet-oxiderende bacteriën, waarbij modderleeftijd, temperatuur, pH en opgeloste zuurstof de belangrijkste factoren zijn die ammoniak-oxiderende bacteriën en nitriet-oxiderende bacteriën beïnvloeden. Wanneer de temperatuur hoger is dan 28 graden, is dit bevorderlijk voor de groei van ammoniakoxiderende bacteriën en remt het de groei van nitrietoxiderende bacteriën; Een pH rond de 8,0 is ook bevorderlijk voor de ophoping van ammoniakoxiderende bacteriën; de affiniteit van ammoniakoxiderende bacteriën voor lage concentraties opgeloste zuurstof is groter dan die van nitrietoxiderende bacteriën[4-6] . Theoretisch gezien verkorten nitrificatie en denitrificatie op korte afstand de reactietijd, besparen ze de toevoer van zuurstof- en koolstofbronnen en verminderen ze de slibproductie [7]. Tijdens de werking van de waterzuiveringsinstallatie wordt echter elke dag een grote hoeveelheid slib geproduceerd vanwege de noodzaak om de slibafvoer te vergroten om de slibveroudering te verminderen. Bovendien moet de stabiliteit, vanwege vele beïnvloedende factoren, ook verder worden verbeterd.
3.3 Gelijktijdige nitrificatie- en denitrificatietechnologie
De technologie voor gelijktijdige nitrificatie en denitrificatie realiseert gelijktijdige nitrificatie en denitrificatie door parameters zoals opgeloste zuurstof, pH en temperatuur in het biologische zwembad te controleren, en verbetert de efficiëntie van de afvalwaterbehandeling [8]. Het mechanisme van gelijktijdige nitrificatie en denitrificatie omvat macro-omgevingstheorie, micro-omgevingstheorie en microbiologische theorie [9]. De macro-omgevingstheorie verwijst naar het beheersen van de concentratie en uniformiteit van opgeloste zuurstof in de reactor, het creëren van een omgeving die geschikt is voor de groei van zowel nitrificerende bacteriën als denitrificerende bacteriën, en het synchroniseren van de nitrificatie- en denitrificatieprocessen [10]. De micro-omgevingstheorie verwijst naar het controleren van parameters zoals de concentratie opgeloste zuurstof, de deeltjesgrootte van actief slib en de dikte van de biofilm, waarbij een opgeloste zuurstofgradiënt wordt gevormd op het oppervlak en de binnenlaag van geactiveerde slibdeeltjes en biofilms, de aerobe nitrificatiereactie aan het oppervlak en de hypoxie van de binnenlaag. . denitrificatie reactie. Microbiologische theorie verwijst naar het gebruik van micro-organismen die tegelijkertijd nitrificatie en denitrificatie kunnen uitvoeren. Uit onderzoek is gebleken dat er in het milieu aerobe denitrificerende bacteriën en anaerobe nitrificerende bacteriën voorkomen, zoals anammoxbacteriën, die ammoniakstikstof direct kunnen omzetten in stikstof.
Naast de bovengenoemde technologieën, onderzoek en toepassing van zeer efficiënte micro-organismen in het afvalwaterzuiveringsproces, controle van productremming in anaëroob proces, optimalisatie en automatische controle van de omstandigheden van het fermentatieproces, kraken van fosforkristallisatie waardoor pijpleidingverstopping in afvalwaterzuiveringssysteem ontstaat, preventie en controle van geur in het afvalwaterzuiveringsproces Doorbraken in technologieën zoals kweek, diffusie en anti-lekkage zullen helpen de risico's te beheersen, de kosten te verlagen en de efficiëntie te verhogen.
4 Samenvatting en vooruitzichten
Technologieën voor de behandeling van landbouwafvalwater omvatten aerobe biologische behandeling, anaerobe biologische behandeling, geavanceerde behandeling en natuurlijke behandeling. Onder hen zijn A/O, Upflow Anaerobic Sludge Bed (UASB), Upflow Solid Anaerobic Reactor (USR), biogasvergisters, oxidatievijvers, chemische oxidatie en coagulatie en andere procestechnologieën relatief volwassen en op grote schaal gebruikt. Elke behandelmethode heeft zijn eigen voordelen en beperkingen. Er kunnen verschillende technische combinaties worden geselecteerd op basis van de kenmerken van het afvalwater van landbouwbedrijven en het lokale beleid. Boerderijen met hogere lozingsnormen voor afvalwater kunnen bijvoorbeeld kiezen voor anaerobe + aerobe + geavanceerde behandeling. Door de combinatie van technologieën kunnen boerderijen met voldoende land prioriteit geven aan anaerobe zuiveringstechnologie voor een onschadelijke behandeling van afvalwater. Bovendien hebben sommige nieuwe behandelingstechnologieën zoals kortepadnitrificatie en denitrificatie, gelijktijdige nitrificatie en denitrificatie, anammox, microalgenbehandeling en membraanscheiding hoge toepassingsvooruitzichten, maar hun behandelingsparameters en stabiliteitsparameters vereisen verder onderzoek en optimalisatie of technische toepassingen buitenshuis.
Met de toename van de milieubescherming stellen mensen hogere eisen aan het onderzoek en de toepassing van afvalwaterzuiveringstechnologie in de aquacultuur. Het onderzoek en de ontwikkeling van nieuwe afvalwaterzuiveringstechnologie is nog steeds de focus van toekomstig onderzoek, vooral de sterke marktvraag naar efficiënte, stabiele en goedkope afvalwaterzuiveringstechnologie; de verbetering van bestaande afvalwaterzuiveringstechnologie is ook de onderzoeksfocus in de toekomst, zoals aerobe of de ontwikkeling van functionele micro-organismen in anaerobe biologische zuiveringstechnologie, en het onderzoek en de ontwikkeling van hoogefficiënte en duurzame membranen in membraanscheidingstechnologie; Tegelijkertijd is de recycling en het energieverbruik van afvalwater uit de aquacultuur een belangrijke onderzoeksrichting, zoals de veiligheidsbeoordeling in het proces van recycling van afvalwater. Het onderzoek en de ontwikkeling van technologieën voor energiegebruik zoals biogas, bio-energie en biodiesel hebben een belangrijke referentiewaarde voor de veilige behandeling en gebruik van afvalwater uit de aquacultuur.