Framsteg i teori och praktik för rening av avloppsvatten från vattenbruk
Skrivet av: Jasmine
Kontakt e-postadress: Kate@aquasust.complastic.com
Vattenbrukets avloppsvatten består huvudsakligen av animaliskt urin, gödsel och förvaltningsvatten för vattenbruk, och innehåller höga koncentrationer av organiskt material, kväve, fosfor och suspenderade ämnen, samt vissa ämnen som utgör salt. För att få en tydligare förståelse för de viktigaste genombrotten inom mitt lands vattenbruksavloppsvattenteknik och de problem som hittills har stött på i praktiska tillämpningar, sammanfattar denna uppsats dessutom förvecklingen mellan resursutnyttjande och avancerad behandling av vattenbruksavfall utöver temat för detta område . Innehållet av föroreningar som har väckt stor uppmärksamhet, liksom framstegen inom vissa tekniska områden. Slutligen läggs några förslag fram för utveckling och tillämpning av vattenbruksreningsteknik för avloppsvatten.
Djurhållning är en viktig del av mitt lands jordbruksekonomi. Men med den snabba utvecklingen av mekanisering och omfattning av djurhållningen har allvarliga miljöproblem uppstått, bland vilka avloppsvatten är en av de främsta föroreningskällorna. Vattenbruksavloppsvatten är högkoncentrerat organiskt avloppsvatten som innehåller organiskt material, kväve, fosfor och suspenderade ämnen, samt tungmetaller, antibiotika, antibiotikaresistensgener och patogena mikroorganismer. Om det inte behandlas på rätt sätt kommer det att leda till förändringar i den omgivande miljön och ekologin, vilket hotar djuren. och människors hälsa. För närvarande finns det två huvudsakliga reningssätt för vattenbruksavloppsvatten: det ena är det avancerade reningssättet för avloppsvatten (standardutsläpp), som huvudsakligen används i södra gårdar med mindre markanläggningar. Vattenbrukets avloppsvatten genomgår fast-vätskeseparering, anaerob/aerob rening och Efter avancerad rening släpps det ut till standard eller återvinns; den andra är reningsläget för resursutnyttjande (gödsel, energi), som främst används i norrländska gårdar med fler markanläggningar, och avloppsvattnet är ofarligt genom sedimentering, anaerob jäsning etc. Efter rening används biogas för energiutnyttjande, och biogasslurry används för resursanvändning i jordbruksmark. Det här dokumentet sammanfattar kort den nuvarande situationen och tekniska problem som måste övervinnas vid genomförandet av avloppsvattenrening i storskaliga vattenbruksföretag i mitt land, som referens för personal som är engagerad i produktion, vetenskaplig forskning och förvaltning.
1 Tveksamheten mellan resursutnyttjande och avancerad behandling av vattenbruksavfall
Vattenbruksrening av avloppsvatten är fortfarande det område som har fått mest uppmärksamhet och investerat mest i miljöskydd inom vattenbruksindustrin under det senaste decenniet. Storskaliga vattenbruksföretag måste välja mellan resursutnyttjande och avancerad behandling vid omhändertagande av vattenbruksavfall. Även om kombinationen av plantering och förädling och utnyttjande av avfallsresurser har förespråkats och uppmuntrats de senaste åren, på grund av olika skäl, är avancerad rening av vattenbruksavloppsvatten, standardutsläpp eller nollutsläpp fortfarande nödvändigt för att många vattenbruksföretag ska överleva.
Lösningen av miljöskyddsproblem och resursutnyttjande är inte helt likvärdiga begrepp. För att företag ska lösa miljöskyddsproblem måste de först få tillståndet för miljökonsekvensbedömning och sedan vidta åtgärder för att bortskaffa avfall i enlighet med kraven i miljökonsekvensbedömningen och uppfylla kraven; laglig efterlevnad, ekonomiskt och effektivt Det är inte så enkelt som att "förvandla avfall till skatter" verbalt. Först och främst är det nödvändigt att ha tillräckliga markresurser inom en ekonomisk och effektiv radie (i linje med principen om lokalt och närliggande utnyttjande), och ännu viktigare, att "vända skatter" , det vill säga värdeökningen på baksidan slutet av den industriella kedjan realiseras genom de skördade produkterna. Om de skördade produkterna endast är teoretiska skördar utan att inse sitt eget utnyttjande eller omvandla dem till marknadsvärde, kommer förstudiens rapport om resursutnyttjandet att förvrängas; Ur miljöskyddsperspektiv, förhindra sekundär förorening (inklusive vatten, mark och luft). För närvarande är det svårt att främja resursutnyttjandet av vattenbruksavfall i mitt land, vilket också är relaterat till följande faktorer: För det första saknas riktlinjer för miljöbedömningar för vattenbruksindustrin, och det finns många relevanta standarder. Till exempel kräver de flesta platser att vattenbruksavloppsvatten måste uppfylla "Water Quality Standards for Farmland Irrigation" (GB 5084-2005) innan resursanvändning. För det andra, på grund av historiska skäl, har många storskaliga gårdar inte längre tillräckligt med markresurser runt omkring sig.
2 Forskning om hot spot-föroreningar
Vid rening av vattenbruksavloppsvatten, utöver indikatorerna för de nuvarande miljöskyddskraven [såsom kemisk syreförbrukning (COD), ammoniakkväve, total fosfor (TP) etc.], har forskning och praxis de senaste åren visat att det är nödvändigt att ägna mer uppmärksamhet åt följande föroreningar: läkemedelsbakterier och resistensgener (ARG), salthalt (salthalt), totalt kväve (TN) och slam som genereras under avloppsvatten behandling. Slam är en normal produkt i vattenbehandlingsprocessen. På grund av ändringen av gödselborttagningssättet och förbättringen av standardkraven för backend-avloppsvatten ökar slamproduktionen i allmänhet. Svårigheten med slambehandling ligger i dess höga vattenhalt. Många studier har visat att även om de kemiska indikatorerna för avloppsvattnet i slutet av den nuvarande vattenreningsprocessen uppfyller standarderna, finns det fortfarande miljörisker med läkemedelsresistenta bakterier och läkemedelsresistenta gener. Ansamling av salt kommer att skada mark och grödor, så det är nödvändigt att skydda sig mot det i resursutnyttjandet. Vissa platser begränsar utsläppet av totalt kväve från vattenbruksavloppsvatten, vilket avsevärt kommer att öka kostnaderna för vattenrening under den nuvarande tekniska nivån och avsevärt öka bördan för företagen.
3 Utveckling och genombrott inom viktiga tekniska områden
För närvarande inkluderar de vanligt använda processerna för rening av avloppsvatten från vattenbruk anaerob biologisk rening, aerob biologisk rening, naturlig rening och avancerad reningsteknik, mikroalger, membranseparering och annan reningsteknik under forskning och utveckling, samt gårdsrengöring relaterad till back-end-vatten behandling. Dyngprocessen etc. har varit med i andra artiklar i detta specialnummer. Den här artikeln beskriver bara kortfattat anammox, samtidig nitrifikation och denitrifikation, och kortdistansnitrifikation och denitrifikation.
3.1 Anammox-teknik
Anammox-teknologin är en ny typ av anaerob biologisk reningsteknik, som är en process där anammox-bakterier direkt omvandlar ammoniakkväve och nitrit till kvävgas i en anaerob miljö. Nyckelbakterierna i anammox-teknologin är anammox-bakterier, som kan omvandla ammoniakkväve i vattenbruksavloppsvatten till kvävgas genom biokemisk reaktion under anaeroba förhållanden för att förverkliga avlägsnandet av ammoniakkväve. Därför är anammox-teknologin en anaerob biologisk behandlingsteknik och tillhör också typen av samtidig nitrifikations- och denitrifikationsteknik. På grund av den långsamma tillväxten av anammox-bakterier och många påverkande faktorer, används ofta fasta bäddar, aktiverade slambäddar och membranbioreaktorer i produktionen för att öka retentionen av anammox-bakterier och kombinera med andra reningstekniker, förbättra effektiviteten och stabiliteten i avloppsvattenrening. Anammox-teknologin har fördelarna med hög effektivitet och ekonomi, och har stora tillämpningsmöjligheter i riktning mot denitrifiering av vattenbruksavloppsvatten, men det finns problem som lång uppstartstid och många störningsfaktorer, som behöver lösas ytterligare. Under villkoren för fältarbete behövs ytterligare genombrott i utforskning och reglering av anammox tekniska förhållanden.
3.2 Kortvägsnitrifikations- och denitrifikationsteknik
Anoxisk/oxisk process (Anoxi/oxisk, A/O) realiserar huvudsakligen denitrifikation (NH{{0}}→NO2→NO3) och nitrifikation (NO3→NO2→N2) genom att sätta anoxisk pool och aerob pool, respektive . Borttagning av ammoniakkväve från avloppsvatten. Studier har dock visat att ackumulering av nitritkväve kommer att ske i den traditionella nitrifikations- och denitrifikationsprocessen [3]. För detta ändamål föreslås teorin om kortdistansnitrifikation och denitrifikation. Genom att främja tillväxten av ammoniakoxiderande bakterier (nitritbakterier) och hämma tillväxten av nitritoxiderande bakterier (nitrifierande bakterier), realiseras processen med kortdistansnitrifikation och denitrifikation (NH+4→NO2). →N2). Tillväxtcykeln för ammoniakoxiderande bakterier är kortare än för nitritoxiderande bakterier, bland vilka slamålder, temperatur, pH och löst syre är de viktigaste faktorerna som påverkar ammoniakoxiderande bakterier och nitritoxiderande bakterier. När temperaturen är högre än 28 grader bidrar det till tillväxten av ammoniakoxiderande bakterier och hämmar tillväxten av nitritoxiderande bakterier; pH runt 8,0 bidrar också till ackumulering av ammoniakoxiderande bakterier; affiniteten hos ammoniakoxiderande bakterier till låga koncentrationer av löst syre är större än hos nitritoxiderande bakterier[4-6] . Teoretiskt sett förkortar kortdistansnitrifikation och denitrifikation reaktionstiden, sparar tillförseln av syre och kolkällor och minskar slamproduktionen [7]. Men under driften av vattenreningsanläggningen produceras en stor mängd slam varje dag på grund av behovet av att öka slamutsläppet för att minska slamåldern. Dessutom, på grund av många påverkande faktorer, behöver dess stabilitet också förbättras ytterligare.
3.3 Samtidig nitrifikations- och denitrifikationsteknik
Samtidig nitrifikation och denitrifikationsteknik realiserar samtidig nitrifikation och denitrifikation genom att kontrollera parametrar som löst syre, pH och temperatur i den biologiska poolen, och förbättrar effektiviteten i avloppsvattenrening [8]. Mekanismen för samtidig nitrifikation och denitrifikation inkluderar makromiljöteori, mikromiljöteori och mikrobiologiteori [9]. Makromiljöteorin syftar på att kontrollera koncentrationen och enhetligheten av löst syre i reaktorn, skapa en miljö som lämpar sig för både nitrifierande bakterier och denitrifierande bakterier att växa och synkronisera nitrifikations- och denitrifikationsprocesserna [10]. Mikromiljöteorin hänvisar till styrande parametrar såsom koncentration av löst syre, partikelstorlek för aktiverat slam och biofilmtjocklek, bildande av en löst syregradient på ytan och det inre skiktet av partiklar och biofilmer av aktiverat slam, ytaeroba nitrifikationsreaktionen och hypoxi i det inre skiktet. . denitrifieringsreaktion. Mikrobiologiteori avser användningen av mikroorganismer som kan utföra nitrifikation och denitrifikation samtidigt. Studier har visat att det finns aeroba denitrifierande bakterier och anaeroba nitrifierande bakterier i miljön, såsom anammox-bakterier, som direkt kan omvandla ammoniakkväve till kväve.
Förutom ovanstående teknologier, forskning och tillämpning av högeffektiva mikroorganismer i avloppsvattenreningsprocesser, kontroll av produktinhibering i anaerob process, optimering och automatisk kontroll av jäsningsprocessförhållanden, sprickbildning av fosforkristallisation som orsakar blockering av rörledningen i avloppsvattenreningssystemet, förebyggande och kontroll av lukt i avloppsvattenreningsprocess Genombrott inom teknologier som förädling, diffusion och anti-läckage kommer att hjälpa till att kontrollera risker och minska kostnaderna och öka effektiviteten.
4 Sammanfattning och Outlook
Teknikerna för rening av avloppsvatten från gården inkluderar aerob biologisk rening, anaerob biologisk rening, avancerad rening och naturlig rening. Bland dem är A/O, Upflow Anaerobic Sludge Bed (UASB), Upflow Solid Anaerobic Reactor (USR) ), biogaskammare, oxidationsdammar, kemisk oxidation och koagulering och andra processtekniker relativt mogna och används ofta. Varje behandlingsmetod har sina egna fördelar och begränsningar. Olika tekniska kombinationer kan väljas beroende på egenskaperna hos gårdens avloppsvatten och lokala riktlinjer. Till exempel kan gårdar med högre utsläppsstandarder för avloppsvatten välja anaerob + aerob + avancerad rening. Kombinationen av teknologier, gårdar med tillräckligt med mark kan prioritera anaerob reningsteknik för ofarlig rening av avloppsvatten. Dessutom har vissa nya behandlingstekniker som kortvägsnitrifikation och denitrifikation, samtidig nitrifikation och denitrifikation, anammox, mikroalgerbehandling och membranseparation höga tillämpningsmöjligheter, men deras behandlingsparametrar och stabilitetsparametrar behöver ytterligare forskning och optimering eller utomhustekniska tillämpningar.
Med det ökade miljöskyddet ställer människor högre krav på forskning och tillämpning av vattenbruksteknik för avloppsvattenrening. Forskning och utveckling av ny avloppsvattenreningsteknik är fortfarande i fokus för framtida forskning, särskilt den starka marknadens efterfrågan på effektiv, stabil och billig avloppsvattenreningsteknik; förbättringen av befintlig avloppsvattenreningsteknik är också forskningsfokus i framtiden, såsom aerob eller utveckling av funktionella mikroorganismer inom anaerob biologisk reningsteknik, och forskning och utveckling av högeffektiva och hållbara membran inom membranseparationsteknik; samtidigt är återvinning och energiutnyttjande av vattenbruksavloppsvatten en viktig forskningsinriktning, såsom säkerhetsbedömningen i processen för återvinning av avloppsvatten. Forskning och utveckling av energianvändningsteknologier som biogasbioenergi och biodiesel har en viktig referensbetydelse för säker rening och användning av vattenbruksavloppsvatten.