Fortschritte in Theorie und Praxis der Aquakultur-Abwasserbehandlung
Geschrieben von: Jasmine
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Aquakulturabwasser besteht hauptsächlich aus tierischem Urin, Gülle und Verwaltungswasser für die Aquakultur und enthält hohe Konzentrationen an organischer Substanz, Stickstoff, Phosphor und Schwebstoffen sowie einige Elemente, die Salz bilden. Um ein klareres Verständnis der wichtigsten Durchbrüche in der Aquakultur-Abwassertechnologie meines Landes und der bisher in praktischen Anwendungen aufgetretenen Probleme zu erhalten, fasst dieser Artikel zusätzlich zum Thema dieses Bereichs zusätzlich die Verflechtung zwischen Ressourcennutzung und fortschrittlicher Behandlung von Aquakulturabfällen zusammen . Der Schadstoffgehalt hat große Aufmerksamkeit erregt, ebenso wie der Fortschritt in einigen technischen Bereichen. Abschließend werden einige Vorschläge für die Entwicklung und Anwendung der Abwasserbehandlungstechnologie für Aquakulturen unterbreitet.
Die Tierhaltung ist ein wichtiger Teil der Agrarwirtschaft meines Landes. Mit der raschen Entwicklung der Mechanisierung und dem Ausmaß der Tierhaltung sind jedoch schwerwiegende Umweltprobleme entstanden, unter denen Zuchtabwässer eine der Hauptverschmutzungsquellen darstellen. Aquakulturabwasser ist hochkonzentriertes organisches Abwasser, das organische Stoffe, Stickstoff, Phosphor und Schwebstoffe sowie Schwermetalle, Antibiotika, Antibiotikaresistenzgene und pathogene Mikroorganismen enthält. Wenn es nicht richtig behandelt wird, führt es zu Veränderungen in der Umgebung und Ökologie und bedroht die Tiere. und menschliche Gesundheit. Derzeit gibt es zwei Hauptbehandlungsarten für Aquakulturabwässer: Die eine ist die fortgeschrittene Abwasserbehandlungsart (Standardeinleitung), die hauptsächlich in südlichen Betrieben mit weniger Landanlagen eingesetzt wird. Das Abwasser der Aquakultur wird einer Fest-Flüssigkeits-Trennung und einer anaeroben/aeroben Behandlung unterzogen. Nach einer fortgeschrittenen Behandlung wird es bis zur Norm entsorgt oder recycelt. Der andere ist der Behandlungsmodus der Ressourcennutzung (Dünger, Energie), der hauptsächlich in nördlichen Betrieben mit mehr Landanlagen verwendet wird und das Abwasser durch Sedimentation, anaerobe Fermentation usw. unschädlich macht. Nach der Behandlung wird Biogas zur Energienutzung verwendet Biogasschlamm wird zur Nutzung landwirtschaftlicher Nutzflächen verwendet. Dieses Papier fasst kurz die aktuelle Situation und die technischen Probleme zusammen, die bei der Umsetzung der Abwasserbehandlung in großen Aquakulturunternehmen in meinem Land zu überwinden sind, und dient als Referenz für das Personal, das in der Produktion, der wissenschaftlichen Forschung und im Management tätig ist.
1 Das Zögern zwischen Ressourcennutzung und fortschrittlicher Behandlung von Aquakulturabfällen
Die Abwasserbehandlung in der Aquakultur ist nach wie vor der Bereich, der im letzten Jahrzehnt die meiste Aufmerksamkeit erhalten und in den Umweltschutz in der Aquakulturindustrie am meisten investiert hat. Große Aquakulturunternehmen müssen sich bei der Entsorgung von Aquakulturabfällen zwischen Ressourcennutzung und fortschrittlicher Behandlung entscheiden. Obwohl in den letzten Jahren die Kombination von Anbau und Zucht sowie die Nutzung von Abfallressourcen befürwortet und gefördert wurden, ist für das Überleben vieler Aquakulturunternehmen aus verschiedenen Gründen immer noch eine fortschrittliche Behandlung des Aquakulturabwassers, eine Standardeinleitung oder eine Nulleinleitung erforderlich.
Die Lösung von Umweltschutzproblemen und die Nutzung von Ressourcen sind keine völlig gleichwertigen Konzepte. Um Umweltschutzprobleme zu lösen, müssen Unternehmen zunächst die Genehmigung zur Umweltverträglichkeitsprüfung einholen und dann Maßnahmen zur Abfallentsorgung gemäß den Anforderungen der Umweltverträglichkeitsprüfung ergreifen und die Anforderungen erfüllen. Rechtskonform, wirtschaftlich und effektiv Es ist nicht so einfach, verbal „aus Abfall einen Schatz zu machen“. Erstens ist es notwendig, über ausreichende Landressourcen in einem wirtschaftlichen und effektiven Umkreis zu verfügen (im Einklang mit dem Prinzip der lokalen und nahen Nutzung) und, was noch wichtiger ist, „Schätze umzudrehen“, d. h. die Wertsteigerung auf der Rückseite Das Ende der Industriekette wird durch die geernteten Produkte realisiert. Wenn es sich bei den geernteten Produkten nur um theoretische Erträge handelt, ohne dass ihre eigene Nutzung erkannt oder in Marktwert umgewandelt wird, wird der Machbarkeitsstudienbericht zur Ressourcennutzung verzerrt; Vermeiden Sie aus Sicht des Umweltschutzes Sekundärverschmutzung (einschließlich Wasser, Boden und Luft). Derzeit ist es in meinem Land schwierig, die Ressourcennutzung von Aquakulturabfällen zu fördern, was auch mit folgenden Faktoren zusammenhängt: Erstens fehlen Richtlinien zur Umweltbewertung für die Aquakulturindustrie und es gibt viele relevante Standards. Beispielsweise verlangen die meisten Orte, dass Aquakulturabwässer vor der Ressourcennutzung den „Water Quality Standards for Farmland Irrigation“ (GB 5084-2005) entsprechen müssen. Zweitens verfügen viele große landwirtschaftliche Betriebe aus historischen Gründen nicht mehr über genügend unterstützende Landressourcen um sich herum.
2 Forschung zu Hot-Spot-Schadstoffen
Bei der Behandlung von Aquakulturabwässern haben dies neben den Indikatoren für die aktuellen Umweltschutzanforderungen [wie chemischer Sauerstoffbedarf (CSB), Ammoniakstickstoff, Gesamtphosphor (TP) etc.] auch Forschung und Praxis der letzten Jahre gezeigt Folgende Schadstoffe müssen stärker berücksichtigt werden: Arzneimittelbakterien und Resistenzgene (ARGs), Salzgehalt (Salinität), Gesamtstickstoff (TN) und Schlamm, der bei der Abwasserbehandlung entsteht. Schlamm ist ein normales Produkt bei der Wasseraufbereitung. Aufgrund der Änderung des Entmistungsmodus und der Verbesserung der Standardanforderungen für das Abwasser im hinteren Bereich steigt die Schlammproduktion im Allgemeinen. Die Schwierigkeit der Schlammbehandlung liegt in ihrem hohen Wassergehalt. Viele Studien haben gezeigt, dass, obwohl die chemischen Indikatoren des Abwassers am Ende des aktuellen Wasseraufbereitungsprozesses den Standards entsprechen, immer noch Umweltrisiken durch arzneimittelresistente Bakterien und arzneimittelresistente Gene bestehen. Die Ansammlung von Salz schadet dem Boden und den Ernten und muss daher bei der Ressourcennutzung vorgebeugt werden. Einige Orte schränken die Einleitung von Gesamtstickstoff aus Aquakulturabwässern ein, was die Kosten für die Wasseraufbereitung beim derzeitigen technischen Stand erheblich erhöhen und die Belastung der Unternehmen erheblich erhöhen wird.
3 Entwicklungen und Durchbrüche in wichtigen technischen Bereichen
Zu den derzeit am häufigsten verwendeten Verfahren zur Abwasserbehandlung in der Aquakultur gehören anaerobe biologische Behandlung, aerobe biologische Behandlung, natürliche Behandlung und fortschrittliche Behandlungstechnologien, Mikroalgen, Membrantrennung und andere in Forschung und Entwicklung befindliche Behandlungstechnologien sowie die Reinigung von landwirtschaftlichen Betrieben im Zusammenhang mit Back-End-Wasser Behandlung. Der Mistprozess usw. wurde in anderen Artikeln dieser Sonderausgabe behandelt. Dieser Artikel beschreibt nur kurz Anammox, gleichzeitige Nitrifikation und Denitrifikation sowie Nahbereichsnitrifikation und Denitrifikation.
3.1 Anammox-Technologie
Die Anammox-Technologie ist eine neuartige anaerobe biologische Behandlungstechnologie, bei der Anammox-Bakterien in einer anaeroben Umgebung Ammoniak, Stickstoff und Nitrit direkt in Stickstoffgas umwandeln. Die Schlüsselbakterien der Anammox-Technologie sind Anammox-Bakterien, die Ammoniakstickstoff im Abwasser der Aquakultur durch biochemische Reaktion unter anaeroben Bedingungen in Stickstoffgas umwandeln können, um die Entfernung von Ammoniakstickstoff zu realisieren. Daher ist die Anammox-Technologie eine anaerobe biologische Behandlungstechnologie und gehört auch zur Art der gleichzeitigen Nitrifikations- und Denitrifikationstechnologie. Aufgrund des langsamen Wachstums von Anammox-Bakterien und vieler Einflussfaktoren werden in der Produktion häufig Festbetten, Belebtschlammbetten und Membranbioreaktoren eingesetzt, um die Retention von Anammox-Bakterien zu erhöhen und in Kombination mit anderen Behandlungstechnologien die Effizienz und Stabilität der Abwasserbehandlung zu verbessern. Die Anammox-Technologie bietet die Vorteile einer hohen Effizienz und Wirtschaftlichkeit und bietet große Anwendungsaussichten in Richtung Denitrifizierung von Aquakulturabwässern, es gibt jedoch Probleme wie lange Anlaufzeiten und viele Störfaktoren, die weiter gelöst werden müssen. Unter den Bedingungen der Feldarbeit sind weitere Durchbrüche bei der Erforschung und Regulierung der technischen Bedingungen von Anammox erforderlich.
3.2 Kurzwegnitrifikations- und Denitrifikationstechnologie
Der anoxische/oxische Prozess (Anoxi/oxic, A/O) realisiert hauptsächlich Denitrifikation (NH{{0}}→NO2→NO3) und Nitrifikation (NO3→NO2→N2) durch die Bildung eines anoxischen Pools bzw. eines aeroben Pools . Entfernung von Ammoniakstickstoff aus Abwasser. Studien haben jedoch gezeigt, dass es beim traditionellen Nitrifikations- und Denitrifikationsprozess zu einer Anreicherung von Nitritstickstoff kommt [3]. Zu diesem Zweck wird die Theorie der Nahbereichsnitrifikation und -denitrifikation vorgeschlagen. Durch die Förderung des Wachstums von Ammoniak oxidierenden Bakterien (Nitritbakterien) und die Hemmung des Wachstums von Nitrit oxidierenden Bakterien (nitrifizierenden Bakterien) wird der Prozess der Nitrifikation und Denitrifikation im Nahbereich (NH+4→NO2) realisiert. →N2). Der Wachstumszyklus von Ammoniak oxidierenden Bakterien ist kürzer als der von Nitrit oxidierenden Bakterien, wobei Schlammalter, Temperatur, pH-Wert und gelöster Sauerstoff die Hauptfaktoren sind, die Ammoniak oxidierende Bakterien und Nitrit oxidierende Bakterien beeinflussen. Wenn die Temperatur höher als 28 Grad ist, fördert sie das Wachstum von Ammoniak oxidierenden Bakterien und hemmt das Wachstum von Nitrit oxidierenden Bakterien. Ein pH-Wert um 8,0 begünstigt auch die Ansammlung von Ammoniak oxidierenden Bakterien; Die Affinität von Ammoniak oxidierenden Bakterien zu niedrigen Konzentrationen an gelöstem Sauerstoff ist größer als die von Nitrit oxidierenden Bakterien[4-6] . Theoretisch verkürzen Nitrifikation und Denitrifikation im Nahbereich die Reaktionszeit, schonen die Versorgung mit Sauerstoff- und Kohlenstoffquellen und verringern die Schlammproduktion [7]. Beim Betrieb der Wasseraufbereitungsanlage fällt jedoch täglich eine große Menge Schlamm an, da zur Reduzierung des Schlammalters der Schlammabfluss erhöht werden muss. Darüber hinaus muss aufgrund vieler Einflussfaktoren auch die Stabilität weiter verbessert werden.
3.3 Simultane Nitrifikations- und Denitrifikationstechnologie
Die Technologie zur gleichzeitigen Nitrifikation und Denitrifikation ermöglicht eine gleichzeitige Nitrifikation und Denitrifikation durch die Steuerung von Parametern wie gelöstem Sauerstoff, pH-Wert und Temperatur im biologischen Becken und verbessert die Effizienz der Abwasserbehandlung [8]. Der Mechanismus der gleichzeitigen Nitrifikation und Denitrifikation umfasst die Theorie der Makroumgebung, die Theorie der Mikroumgebung und die Theorie der Mikrobiologie [9]. Die Makroumwelttheorie bezieht sich auf die Steuerung der Konzentration und Gleichmäßigkeit des gelösten Sauerstoffs im Reaktor, die Schaffung einer Umgebung, die sowohl für das Wachstum nitrifizierender als auch denitrifizierender Bakterien geeignet ist, und die Synchronisierung der Nitrifikations- und Denitrifikationsprozesse [10]. Die Mikroumgebungstheorie bezieht sich auf die Steuerung von Parametern wie der Konzentration des gelösten Sauerstoffs, der Partikelgröße des Belebtschlamms und der Biofilmdicke, der Bildung eines Gradienten des gelösten Sauerstoffs auf der Oberfläche und der inneren Schicht der Belebtschlammpartikel und Biofilme, der aeroben Nitrifikationsreaktion an der Oberfläche und der Hypoxie der inneren Schicht . Denitrifikationsreaktion. Die Theorie der Mikrobiologie bezieht sich auf die Nutzung von Mikroorganismen, die gleichzeitig Nitrifikation und Denitrifikation durchführen können. Studien haben gezeigt, dass es in der Umwelt aerobe denitrifizierende Bakterien und anaerobe nitrifizierende Bakterien gibt, wie zum Beispiel Anammox-Bakterien, die Ammoniakstickstoff direkt in Stickstoff umwandeln können.
Zusätzlich zu den oben genannten Technologien, Forschung und Anwendung hocheffizienter Mikroorganismen im Abwasseraufbereitungsprozess, Kontrolle der Produkthemmung im anaeroben Prozess, Optimierung und automatische Steuerung der Fermentationsprozessbedingungen, Cracken der Phosphorkristallisation, was zu Rohrleitungsverstopfungen im Abwasseraufbereitungssystem führt, Vorbeugung und Geruchskontrolle im Abwasseraufbereitungsprozess. Durchbrüche in Technologien wie Züchtung, Diffusion und Versickerungsschutz werden dazu beitragen, Risiken zu kontrollieren, Kosten zu senken und die Effizienz zu steigern.
4 Zusammenfassung und Ausblick
Zu den Technologien zur Abwasserbehandlung in landwirtschaftlichen Betrieben gehören aerobe biologische Behandlung, anaerobe biologische Behandlung, fortschrittliche Behandlung und natürliche Behandlung. Darunter sind A/O, Upflow Anaerobic Sludge Bed (UASB), Upflow Solid Anaerobic Reactor (USR), Biogas-Fermenter, Oxidationsteiche, chemische Oxidation und Koagulation sowie andere Prozesstechnologien relativ ausgereift und weit verbreitet. Jede Behandlungsmethode hat ihre eigenen Vorteile und Grenzen. Je nach den Merkmalen des landwirtschaftlichen Abwassers und den örtlichen Richtlinien können verschiedene technische Kombinationen ausgewählt werden. Beispielsweise können Betriebe mit höheren Abwasserentsorgungsstandards eine anaerobe + aerobe + fortschrittliche Behandlung wählen. Durch die Kombination von Technologien können Betriebe mit ausreichend Land der anaeroben Behandlungstechnologie Vorrang einräumen, um eine harmlose Abwasserbehandlung zu gewährleisten. Darüber hinaus haben einige neue Behandlungstechnologien wie Kurzwegnitrifikation und -denitrifikation, gleichzeitige Nitrifikation und Denitrifikation, Anammox, Mikroalgenbehandlung und Membrantrennung hohe Anwendungsaussichten, ihre Behandlungsparameter und Stabilitätsparameter erfordern jedoch weitere Forschung und Optimierung oder technische Anwendungen im Freien.
Mit dem zunehmenden Umweltschutz stellen die Menschen höhere Anforderungen an die Forschung und Anwendung der Abwasserbehandlungstechnologie für Aquakulturen. Die Forschung und Entwicklung neuer Abwasserbehandlungstechnologien steht weiterhin im Mittelpunkt zukünftiger Forschung, insbesondere die starke Marktnachfrage nach effizienter, stabiler und kostengünstiger Abwasserbehandlungstechnologie; Die Verbesserung bestehender Abwasserbehandlungstechnologien ist auch künftig ein Forschungsschwerpunkt, beispielsweise die Entwicklung funktioneller Mikroorganismen in der anaeroben biologischen Behandlungstechnologie sowie die Forschung und Entwicklung hocheffizienter und langlebiger Membranen in der Membrantrenntechnologie. Gleichzeitig ist das Recycling und die energetische Nutzung von Aquakulturabwässern eine wichtige Forschungsrichtung, beispielsweise die Sicherheitsbewertung beim Recycling von Abwasser. Die Forschung und Entwicklung von Energienutzungstechnologien wie Biogas, Bioenergie und Biodiesel hat wichtige Referenzbedeutung für die sichere Behandlung und Nutzung von Aquakulturabwässern.