Akvakultúra zohráva zásadnú úlohu pri zabezpečovaní dodávok bielkovín a riešení globálneho problému nedostatku potravín. V posledných rokoch sa produkcia produktov z vodných živočíchov v mojej krajine z roka na rok zvyšuje. Do procesu šľachtenia sa dáva veľké množstvo návnady. Fosfor je nepostrádateľným prvkom v návnade, ale miera využitia fosforu v návnade rybami je vo všeobecnosti nízka.
Štúdie ukázali, že väčšina fosforu vloženého do chovu zostáva vo forme aktívneho fosforu v zvyškovej návnade a výkaloch a nakoniec zostáva v chovnej chvostovej vode. Aktívny fosfor ľahko využívajú rastliny, baktérie a riasy. Keď dosiahne určitú koncentráciu, bude stimulovať množenie rias, zníži koncentráciu rozpusteného kyslíka vo vodnom útvare, povedie k eutrofizácii vodného útvaru a následne ovplyvní ekologickú rovnováhu, ľudské zdravie a spôsobí určitý stupeň ekonomických strát. . Preto je naliehavé prijať vhodné metódy na úpravu odpadovej vody z akvakultúry, aby sa znížilo poškodenie ekologického prostredia oblasti chovu.
V súčasnosti je bežne používanou metódou odstraňovania fosforu v odpadovej vode akvakultúry chemická/koagulačná metóda zrážania, ktorá prenáša fosforečnan v kvapalnej fáze do pevnej fázy prostredníctvom zrážacej reakcie kovových iónov a fosforečnanu alebo koagulačnej reakcie solí železa a solí hliníka. . Aj keď je táto metóda jednoduchá na obsluhu, má zjavné nedostatky, ako je farba upravovanej vody (spôsobená Fe3+), roztok je silne kyslý (pH menej ako 3), sekundárne znečistenie je závažné, a s chemickým kalom je potrebné narábať opatrne.
Okrem toho sa v skutočných projektoch na odstraňovanie fosforu z odpadových vôd akvakultúry používajú aj umelé mokrade, elektrochemické metódy a iné metódy, ale tieto metódy majú problémy, ako je slabý efekt čistenia, vysoké náklady na infraštruktúru alebo prevádzku a slabá stabilita. Preto je naliehavé vyvinúť/aplikovať nové materiály alebo nové metódy na dosiahnutie účinného odstraňovania fosforu z odpadových vôd akvakultúry.
Biouhlie je adsorpčný materiál s lacnými surovinami a ľahkým prístupom. Existuje mnoho správ o odstraňovaní fosforu biouhoľom alebo modifikovaným biouhoľom. V predchádzajúcej štúdii sa skúmali adsorpčné charakteristiky jedľového biouhlia (WBC), biouhlia z húb (VBC) a modifikovaného jedľového biouhlia (SBC) na fosfor v simulovanej odpadovej vode. Medzi nimi WBC nemala takmer žiadny účinok na odstránenie fosforu a maximálna adsorpčná kapacita VBC a SBC na fosfor bola 86,70 a 181,07 mg/g, v tomto poradí. Účinok odstraňovania týchto troch biouhlíkov na fosfor v skutočnej zadnej vode akvakultúry s rôznym pozadím kvality vody je však stále nejasný. V skutočnej produkcii majú rôzne typy odpadových vôd z akvakultúry zvyčajne rôznu kvalitu vody a sú oveľa zložitejšie ako simulované odpadové vody.
Okrem toho má príprava biouhlia z výkalov úhora veľký význam pre podporu zeleného rozvoja akvakultúry, ale stále nie je jasné, či biouhlie z výkalov úhora (MBC) má schopnosť odstraňovať fosfor.
Preto táto štúdia vybrala jedľu, zvyšky vankomycínu a výkaly úhora ako suroviny biomasy na prípravu adsorbentov WBC, VBC, MBC a SBC na ošetrenie troch typov skutočnej chvostovej vody akvakultúry a skúmala odstraňovací účinok rôznych biouhoľných látok na fosfor v chvostovej vode akvakultúry. Účinok odstraňovania a mechanizmus odstraňovania biouhlia na rôznych formách fosforu za rôznych podmienok kvality vody boli odhalené prostredníctvom kinetickej analýzy a rôznych charakterizačných metód.
Výsledky ukazujú, že spomedzi štyroch typov biouhlia má najlepší účinok SBC, zatiaľ čo MBC uvoľňuje do vody fosfor. Po úprave SBC je TP v sladkej a koncentrovanej zadnej vode z akvakultúry nižšia ako limity vypúšťania prvej a druhej úrovne sladkovodných prijímajúcich vôd v „Štandarde vypúšťania chvostovej vody v rybníkoch“ (DB 32/4043-2021) a morskej akvakultúre odpadová voda spĺňa požiadavky prvého stupňa vypúšťania morských prijímajúcich vôd.
SBC má vysokú mieru adsorpcie aktívneho fosforu v troch typoch odpadových vôd akvakultúry a môže dosiahnuť adsorpčnú rovnováhu po 30-60 min, s rýchlosťou odstraňovania 76,78 %-93,07 %; zatiaľ čo účinok odstraňovania organického fosforu v koncovej vode je nízky (14 %-17 %) a môže dôjsť k desorpcii. Proces adsorpcie aktívneho fosforu a organického fosforu pomocou SBC je v súlade s kinetickým modelom pseudo-druhého rádu. Adsorpčný mechanizmus aktívneho fosforu prostredníctvom SBC zahŕňa hlavne výmenu ligandov a chemické zrážanie.
Očakáva sa, že táto štúdia poskytne účinný návod na úpravu skutočnej odpadovej vody obsahujúcej fosfor pomocou biouhlia, aby sa podporila aplikácia materiálov z biouhlia pri čistení odpadových vôd od základného výskumu až po praktickú aplikáciu.
Výsledky
(1) TP troch odpadových vôd z akvakultúry použitých v tejto štúdii prekročil limit vypúšťania podľa "Štandardu vypúšťania chvostovej vody rybníka" a obsahoval určitú koncentráciu organického fosforu. Výsledky charakterizácie ukázali, že povrchová morfológia a fázová štruktúra štyroch vybraných biouhlíkov boli výrazne odlišné. Povrch WBC bol hladký; povrch SBC bol drsný a obsahoval hlavne Mg(OH)2 nanovrstvy; povrch VBC obsahoval hlavne masívny CaSO4 a nanočastice Fe3O4; a povrch MBC obsahoval AlP04 a Si02.
(2) Účinok odstraňovania fosforu v chvostovej vode pomocou WBC, SBC a VBC sa zvyšoval so zvyšovaním dávky. Najlepší účinok mala SBC, nasledovaná VBC. WBC malo slabý výkon, zatiaľ čo MBC uvoľňovalo fosfor do vody. Po úprave SBC bol TP v sladkovodných a koncentrovaných odpadových vodách akvakultúry nižší ako limity vypúšťania prvej a druhej úrovne vyššie uvedených štandardných sladkovodných recipientov a odpadová voda z morskej akvakultúry spĺňala požiadavky na vypúšťanie prvej úrovne morských recipientov.
(3) SBC má vysokú mieru adsorpcie aktívneho fosforu v troch chvostových vodách akvakultúry a môže dosiahnuť adsorpčnú rovnováhu po 30-60 min, s rýchlosťou odstraňovania v rozsahu od 76,78 % do 93,07 %; účinok odstraňovania organického fosforu v koncovej vode je však relatívne nízky (14 %-17 %) a môže existovať desorpcia. Proces adsorpcie aktívneho fosforu a organického fosforu pomocou SBC je v súlade s kinetickým modelom pseudo-druhého rádu.
(4) Adsorpčný mechanizmus aktívneho fosforu prostredníctvom SBC zahŕňa hlavne výmenu ligandov a chemické zrážanie.
Prvý autor: Chen Yunchao
Autorské oddelenie: Škola environmentálneho a bezpečnostného inžinierstva, Univerzita Fuzhou
Paper DOI: 10.19965/j.cnki.iwt.2023-0592