پیشرفت در تئوری و عمل تصفیه فاضلاب آبزی پروری

پیشرفت در تئوری و عملی تصفیه فاضلاب آبزی پروری

نویسنده: یاسمن

ایمیل تماس: Kate@aquasust.complastic.com

فاضلاب آبزی پروری عمدتاً از ادرار حیوانات، کود و آب مدیریتی برای آبزی پروری تشکیل شده است و حاوی غلظت بالایی از مواد آلی، نیتروژن، فسفر و جامدات معلق و همچنین برخی از عناصر تشکیل دهنده نمک است. به منظور درک واضح تر از پیشرفت های کلیدی در فناوری فاضلاب آبزی پروری کشورم و مشکلاتی که در کاربردهای عملی تاکنون با آن مواجه شده است، این مقاله علاوه بر موضوع این حوزه، درهم تنیدگی بین استفاده از منابع و تصفیه پیشرفته پسماندهای آبزی پروری را نیز خلاصه می کند. . محتوای آلاینده هایی که توجه زیادی را به خود جلب کرده است و همچنین پیشرفت در برخی زمینه های فنی. در نهایت، پیشنهاداتی برای توسعه و بکارگیری فناوری تصفیه فاضلاب آبزی پروری ارائه شده است.

دامپروری بخش مهمی از اقتصاد کشاورزی کشور من است. اما با توسعه سریع مکانیزاسیون و مقیاس دامپروری، مشکلات زیست محیطی جدی پدید آمده است که در این میان فاضلاب پرورشی یکی از منابع اصلی آلودگی است. فاضلاب آبزی پروری فاضلاب آلی با غلظت بالا حاوی مواد آلی، نیتروژن، فسفر و جامدات معلق و همچنین فلزات سنگین، آنتی بیوتیک ها، ژن های مقاوم به آنتی بیوتیک و میکروارگانیسم های بیماری زا است. اگر به درستی درمان نشود، منجر به تغییراتی در محیط اطراف و محیط زیست می شود و حیوانات را تهدید می کند. و سلامت انسان در حال حاضر دو حالت تصفیه اصلی برای فاضلاب آبزی پروری وجود دارد: یکی حالت تصفیه فاضلاب پیشرفته (تخلیه استاندارد) که عمدتاً در مزارع جنوبی با امکانات زمین کمتر استفاده می شود. فاضلاب آبزی پروری تحت جداسازی جامد از مایع، تصفیه بی هوازی/هوازی قرار می گیرد و پس از تصفیه پیشرفته، تا حد استاندارد تخلیه می شود یا بازیافت می شود. دیگری حالت تصفیه استفاده از منابع (کود، انرژی) است که عمدتاً در مزارع شمالی با امکانات بیشتر زمین استفاده می شود و فاضلاب از طریق رسوب گذاری، تخمیر بی هوازی و غیره بی ضرر است. پس از تصفیه، بیوگاز برای استفاده از انرژی استفاده می شود. دوغاب بیوگاز برای استفاده از منابع زمین کشاورزی استفاده می شود. این مقاله به طور خلاصه وضعیت فعلی و مشکلات فنی را که باید در اجرای تصفیه فاضلاب در شرکت های بزرگ آبزی پروری در کشور من برطرف شود، برای مرجع پرسنل درگیر در تولید، تحقیقات علمی و مدیریت خلاصه می کند.

1 تردید بین استفاده از منابع و درمان پیشرفته ضایعات آبزی پروری

تصفیه فاضلاب آبزی پروری همچنان حوزه ای است که در دهه گذشته بیشترین توجه و سرمایه گذاری را در زمینه حفاظت از محیط زیست در صنعت آبزی پروری داشته است. شرکت های آبزی پروری در مقیاس بزرگ باید بین استفاده از منابع و درمان پیشرفته هنگام دفع زباله های آبزی پروری یکی را انتخاب کنند. اگرچه ترکیب کاشت و پرورش و استفاده از منابع ضایعاتی در سال‌های اخیر مورد حمایت و تشویق قرار گرفته است، اما به دلایل مختلف، تصفیه پیشرفته فاضلاب آبزی پروری، تخلیه استاندارد یا دبی صفر برای بسیاری از بنگاه‌های آبزی پروری برای بقای حیات ضروری است.

حل مشکلات حفاظت از محیط زیست و استفاده از منابع، مفاهیمی کاملاً معادل نیستند. برای شرکت ها، برای حل مشکلات حفاظت از محیط زیست، ابتدا باید مجوز ارزیابی اثرات زیست محیطی را دریافت کنند و سپس اقداماتی را برای دفع زباله با توجه به الزامات ارزیابی اثرات زیست محیطی و برآورده کردن الزامات انجام دهند. انطباق قانونی، مقرون به صرفه و موثر به سادگی "تبدیل زباله به گنج" به صورت شفاهی نیست. اول از همه، داشتن منابع زمینی کافی در شعاع اقتصادی و مؤثر (مطابق با اصل بهره برداری محلی و نزدیک) و مهمتر از آن، «تبدیل گنج» یعنی افزایش ارزش در پس زمینه ضروری است. پایان زنجیره صنعتی از طریق محصولات برداشت شده محقق می شود. اگر محصولات برداشت شده صرفاً بازدهی نظری باشد بدون اینکه متوجه استفاده خود یا تبدیل آنها به ارزش بازار شود، گزارش مطالعات امکان سنجی استفاده از منابع مخدوش خواهد شد. از منظر حفاظت از محیط زیست، از آلودگی های ثانویه (شامل آب، خاک و هوا) جلوگیری کنید. در حال حاضر، ترویج استفاده از منابع پسماندهای آبزی پروری در کشور من دشوار است، که این نیز به عوامل زیر مربوط می شود: اول اینکه دستورالعمل های ارزیابی زیست محیطی برای صنعت آبزی پروری وجود ندارد و استانداردهای مرتبط زیادی وجود دارد. برای مثال، بیشتر مکان‌ها نیاز دارند که پساب آبزی‌پروری قبل از استفاده از منابع، «استانداردهای کیفیت آب برای آبیاری زمین‌های کشاورزی» (GB 5084-2005) را رعایت کند. دوم، به دلایل تاریخی، بسیاری از مزارع در مقیاس بزرگ دیگر منابع زمینی پشتیبان کافی در اطراف خود ندارند.

2 تحقیق در مورد آلاینده های نقطه داغ

در تصفیه فاضلاب آبزی پروری، علاوه بر شاخص های الزامات فعلی حفاظت از محیط زیست [مانند نیاز شیمیایی اکسیژن (COD)، نیتروژن آمونیاکی، فسفر کل (TP) و غیره]، تحقیقات و عمل در سال های اخیر نشان داده است که توجه بیشتر به آلاینده های زیر ضروری است: باکتری های دارویی و ژن های مقاومت (ARGs)، شوری (شوری)، نیتروژن کل (TN) و لجن. تولید شده در طی تصفیه فاضلاب لجن یک محصول معمولی در فرآیند تصفیه آب است. با توجه به تغییر حالت حذف کود و بهبود الزامات استاندارد پساب پساب، تولید لجن به طور کلی افزایش می یابد. دشواری تصفیه لجن در محتوای بالای آب آن است. بسیاری از مطالعات نشان داده اند که اگرچه شاخص های شیمیایی پساب در پایان فرآیند تصفیه آب فعلی مطابق با استانداردها هستند، اما هنوز خطرات زیست محیطی باکتری های مقاوم به دارو و ژن های مقاوم به دارو وجود دارد. تجمع نمک باعث آسیب به خاک و محصولات زراعی می شود، بنابراین لازم است در فرآیند استفاده از منابع از آن مراقبت شود. برخی از مکان ها تخلیه کل نیتروژن از فاضلاب آبزی پروری را محدود می کنند، که هزینه تصفیه آب را در سطح فنی فعلی بسیار افزایش می دهد و بار شرکت ها را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد.

3 پیشرفت ها و پیشرفت ها در زمینه های فنی مهم

در حال حاضر، فرآیندهای تصفیه فاضلاب آبزی پروری متداول شامل تصفیه بیولوژیکی بی‌هوازی، تصفیه بیولوژیکی هوازی، تصفیه طبیعی و فن‌آوری‌های پیشرفته تصفیه، میکروجلبک‌ها، جداسازی غشایی و سایر فناوری‌های تصفیه تحت تحقیق و توسعه و همچنین تمیز کردن مزرعه مربوط به آب‌های پشتیبان است. درمان روند سرگین و غیره در مقالات دیگر این ویژه نامه آمده است. این مقاله فقط به طور خلاصه به توصیف آناموکس، نیتریفیکاسیون و نیترات زدایی همزمان، و نیتریفیکاسیون و نیتریفیکاسیون کوتاه برد می پردازد.

3.1 تکنولوژی Anammox

فناوری Anammox نوع جدیدی از فناوری تصفیه بیولوژیکی بی‌هوازی است که در آن باکتری‌های آناموکس مستقیماً نیتروژن آمونیاک و نیتریت را به گاز نیتروژن در یک محیط بی‌هوازی تبدیل می‌کنند. باکتری‌های کلیدی فناوری آناموکس، باکتری‌های آناموکس هستند که می‌توانند نیتروژن آمونیاکی در فاضلاب آبزی پروری را از طریق واکنش بیوشیمیایی در شرایط بی‌هوازی به گاز نیتروژن تبدیل کنند تا نیتروژن آمونیاکی را حذف کنند. بنابراین فناوری anammox یک فناوری تصفیه بیولوژیکی بی هوازی است و همچنین به نوع فناوری نیتریفیکاسیون و نیترات زدایی همزمان تعلق دارد. به دلیل رشد آهسته باکتری آناموکس و بسیاری از عوامل مؤثر، بسترهای ثابت، بسترهای لجن فعال و بیوراکتورهای غشایی اغلب در تولید برای افزایش احتباس باکتری آناموکس و ترکیب با سایر فناوری های تصفیه، بهبود کارایی و پایداری تصفیه فاضلاب استفاده می شود. فناوری Anammox دارای مزایای بازده و صرفه جویی بالا است و چشم انداز کاربردی بسیار خوبی در جهت نیترات زدایی فاضلاب آبزی پروری دارد، اما مشکلاتی مانند زمان راه اندازی طولانی و عوامل تداخلی زیاد وجود دارد که باید بیشتر برطرف شود. تحت شرایط کار میدانی، پیشرفت های بیشتری در اکتشاف و تنظیم شرایط فنی آناموکس مورد نیاز است.

3.2 فناوری نیتریفیکاسیون و نیترات زدایی با مسیر کوتاه

فرآیند آنوکسیک/اکسیک (Anoxi/oxic، A/O) عمدتاً نیترات زدایی (NH{0}}→NO2→NO3) و نیتریفیکاسیون (NO3→NO2→N2) را به ترتیب با تنظیم استخر آنوکسیک و استخر هوازی انجام می‌دهد. . حذف نیتروژن آمونیاکی از فاضلاب. با این حال، مطالعات نشان داده اند که تجمع نیتروژن نیتریت در فرآیند سنتی نیتریفیکاسیون و نیترات زدایی رخ می دهد [3]. برای این منظور، تئوری نیتریفیکاسیون کوتاه برد و نیترات زدایی ارائه شده است. با ترویج رشد باکتری های اکسید کننده آمونیاک (باکتری های نیتریت) و مهار رشد باکتری های اکسید کننده نیتریت (باکتری های نیتریت کننده)، فرآیند نیتریفیکاسیون کوتاه برد و نیترات زدایی (NH{9}}→NO2) محقق می شود. → N2). چرخه رشد باکتری‌های اکسیدکننده آمونیاک کوتاه‌تر از باکتری‌های اکسیدکننده نیتریت است که در این میان سن گل، دما، pH و اکسیژن محلول از عوامل اصلی مؤثر بر باکتری‌های اکسیدکننده آمونیاک و باکتری‌های اکسیدکننده نیتریت هستند. هنگامی که درجه حرارت بالاتر از 28 درجه باشد، منجر به رشد باکتری های اکسید کننده آمونیاک می شود و از رشد باکتری های اکسید کننده نیتریت جلوگیری می کند. PH حدود 8.0 نیز برای تجمع باکتری های اکسید کننده آمونیاک مفید است. میل ترکیبی باکتری‌های اکسیدکننده آمونیاک به غلظت‌های پایین اکسیژن محلول بیشتر از باکتری‌های اکسیدکننده نیتریت است[4-6]. از نظر تئوری، نیتریفیکاسیون کوتاه برد و نیترات زدایی زمان واکنش را کوتاه می کند، در عرضه اکسیژن و منابع کربن صرفه جویی می کند و تولید لجن را کاهش می دهد [7]. اما در حین بهره برداری از تاسیسات تصفیه آب به دلیل نیاز به افزایش دبی لجن برای کاهش سن لجن، روزانه مقدار زیادی لجن تولید می شود. علاوه بر این، به دلیل بسیاری از عوامل تأثیرگذار، پایداری آن نیز نیاز به بهبود بیشتری دارد.

3.3 فناوری نیتریفیکاسیون و نیترات زدایی همزمان

فن آوری نیتریفیکاسیون و نیتریفیکاسیون همزمان با کنترل پارامترهایی مانند اکسیژن محلول، pH و دما در استخر بیولوژیکی، نیتریفیکاسیون و نیترات زدایی همزمان را محقق می کند و کارایی تصفیه فاضلاب را بهبود می بخشد [8]. مکانیسم نیتریفیکاسیون و نیترات زدایی همزمان شامل نظریه محیط کلان، نظریه میکرو محیط و نظریه میکروبیولوژی است [9]. تئوری کلان محیطی به کنترل غلظت و یکنواختی اکسیژن محلول در راکتور، ایجاد محیطی مناسب برای رشد باکتری‌های نیتریفیکاسیون و نیترات زدایی، و همگام‌سازی فرآیندهای نیتریفیکاسیون و نیترات زدایی اشاره دارد [10]. تئوری ریزمحیط به کنترل پارامترهایی مانند غلظت اکسیژن محلول، اندازه ذرات لجن فعال و ضخامت بیوفیلم، تشکیل یک گرادیان اکسیژن محلول در سطح و لایه داخلی ذرات لجن فعال و بیوفیلم ها، واکنش نیتریفیکاسیون هوازی سطحی و هیپوکسی لایه داخلی اشاره دارد. . واکنش نیترات زدایی نظریه میکروبیولوژی به استفاده از میکروارگانیسم هایی اشاره دارد که می توانند نیتریفیکاسیون و نیتریفیکاسیون را به طور همزمان انجام دهند. مطالعات نشان داده است که باکتری‌های نیتروژن‌زدایی هوازی و باکتری‌های نیتروژن‌کننده بی‌هوازی در محیط وجود دارند، مانند باکتری‌های آناموکس که می‌توانند مستقیماً نیتروژن آمونیاکی را به نیتروژن تبدیل کنند.

علاوه بر فناوری‌های فوق، تحقیق و کاربرد میکروارگانیسم‌های با راندمان بالا در فرآیند تصفیه فاضلاب، کنترل بازدارندگی محصول در فرآیند بی‌هوازی، بهینه‌سازی و کنترل خودکار شرایط فرآیند تخمیر، ترک‌خوردگی کریستالیزاسیون فسفر باعث مسدود شدن خط لوله در سیستم تصفیه فاضلاب، پیشگیری و کنترل بو در فرآیند تصفیه فاضلاب پیشرفت در فناوری هایی مانند پرورش، انتشار و ضد نشت به کنترل ریسک ها و کاهش هزینه ها و افزایش کارایی کمک می کند.

4 خلاصه و چشم انداز

فن آوری های تصفیه فاضلاب مزرعه شامل تصفیه بیولوژیکی هوازی، تصفیه بیولوژیکی بی هوازی، تصفیه پیشرفته و تصفیه طبیعی است. در میان آنها، A/O، بستر لجن بی هوازی بالا (UASB)، راکتور بی‌هوازی جامد بالا جریان (USR)، هاضم‌کننده‌های بیوگاز، حوضچه‌های اکسیداسیون، اکسیداسیون شیمیایی و انعقاد و سایر فن‌آوری‌های فرآیند نسبتاً بالغ و گسترده هستند. هر روش درمانی مزایا و محدودیت های خاص خود را دارد. با توجه به ویژگی های فاضلاب مزرعه و سیاست های محلی می توان ترکیب های فنی مختلفی را انتخاب کرد. به عنوان مثال، مزارع با استانداردهای تخلیه فاضلاب بالاتر می توانند تصفیه بی هوازی + هوازی + پیشرفته را انتخاب کنند. ترکیبی از فناوری ها، مزارع با زمین کافی می توانند به فناوری تصفیه بی هوازی برای تصفیه بی ضرر فاضلاب اولویت دهند. علاوه بر این، برخی از فن‌آوری‌های جدید تصفیه مانند نیتریفیکاسیون و نیترات زدایی با مسیر کوتاه، نیتریفیکاسیون و نیترات زدایی همزمان، آناموکس، تصفیه ریزجلبک‌ها و جداسازی غشایی چشم‌اندازهای کاربردی بالایی دارند، اما پارامترهای تصفیه و پارامترهای پایداری آنها نیاز به تحقیقات و بهینه‌سازی بیشتر یا کاربردهای مهندسی در فضای باز دارند.

با افزایش حفاظت از محیط زیست، مردم الزامات بیشتری را برای تحقیق و استفاده از فناوری تصفیه فاضلاب آبزی پروری مطرح می کنند. تحقیق و توسعه فناوری جدید تصفیه فاضلاب همچنان در کانون تحقیقات آینده است، به ویژه تقاضای قوی بازار برای فناوری تصفیه فاضلاب کارآمد، پایدار و کم هزینه. بهبود فن آوری تصفیه فاضلاب موجود نیز در آینده مورد توجه تحقیقات قرار می گیرد، مانند توسعه میکروارگانیسم های هوازی یا عملکردی در فناوری تصفیه بیولوژیکی بی هوازی، و تحقیق و توسعه غشاهای با راندمان بالا و بادوام در فناوری جداسازی غشا. در عین حال، بازیافت و استفاده از انرژی پساب آبزی پروری یک جهت تحقیقاتی مهم است، مانند ارزیابی ایمنی در فرآیند بازیافت فاضلاب. تصفیه و استفاده ایمن از فاضلاب آبزی پروری