Akvakultura hraje zásadní roli při zajišťování dodávek bílkovin a řešení globálního problému nedostatku potravin. V posledních letech produkce produktů z vodních organismů v mé zemi rok od roku roste. Velké množství návnady je vloženo do procesu chovu. Fosfor je nepostradatelným prvkem v návnadě, ale míra využití fosforu v návnadě rybami je obecně nízká.
Studie ukázaly, že většina fosforu vloženého do chovu zůstává ve formě aktivního fosforu ve zbytkové návnadě a výkalech a nakonec zůstává v chovné ocasní vodě. Aktivní fosfor snadno využívají rostliny, bakterie a řasy. Když dosáhne určité koncentrace, bude stimulovat proliferaci řas, sníží koncentraci rozpuštěného kyslíku ve vodním útvaru, povede k eutrofizaci vodního útvaru a následně ovlivní ekologickou rovnováhu, lidské zdraví a způsobí určitý stupeň ekonomických ztrát. . Proto je naléhavě nutné přijmout vhodné metody úpravy ocasních vod akvakultury, aby se snížilo poškození ekologického prostředí oblasti chovu.
V současnosti je běžně používanou metodou odstraňování fosforu v ocasní vodě akvakultury chemická/koagulační srážecí metoda, která převádí fosforečnan v kapalné fázi do pevné fáze prostřednictvím srážecí reakce kovových iontů a fosforečnanu nebo koagulační reakce solí železa a solí hliníku. . Přestože je tato metoda snadno ovladatelná, má zjevné vady, jako je barva upravované vody (způsobená Fe3+), roztok je silně kyselý (pH menší než 3), sekundární znečištění je závažné, a s chemickým kalem je třeba zacházet opatrně.
Kromě toho se ve skutečných projektech k odstranění fosforu z odpadních vod akvakultury používají také umělé mokřady, elektrochemické metody a další metody, ale tyto metody mají problémy, jako je špatný efekt čištění, vysoké náklady na infrastrukturu nebo provoz a špatná stabilita. Proto je naléhavě nutné vyvinout/aplikovat nové materiály nebo nové metody k dosažení účinného odstranění fosforu z odpadních vod akvakultury.
Biouhel je adsorpční materiál s levnými surovinami a snadným přístupem. Existuje mnoho zpráv o odstraňování fosforu pomocí biouhlu nebo modifikovaného biouhlu. V předchozí studii byly zkoumány adsorpční charakteristiky jedlového biouhlu (WBC), biouhlu zbytků hub (VBC) a modifikovaného jedlového biouhlu (SBC) na fosfor v simulované odpadní vodě. Mezi nimi WBC neměly téměř žádný účinek na odstranění fosforu a maximální adsorpční kapacita VBC a SBC na fosfor byla 86,70 a 181,07 mg/g, v daném pořadí. Účinek odstraňování těchto tří biouhlů na fosfor ve skutečné zadní vodě akvakultury s různým pozadím kvality vody je však stále nejasný. Ve skutečné produkci mají různé typy odpadních vod z akvakultury obvykle různou kvalitu vody a jsou mnohem složitější než simulované odpadní vody.
Kromě toho má příprava biouhlu z trusu úhoře velký význam pro podporu zeleného rozvoje akvakultury, ale stále není jasné, zda biouhel z trusu úhoře (MBC) má schopnost odstraňovat fosfor.
Proto tato studie vybrala jedle, zbytky vankomycinu a výkaly úhoře jako suroviny biomasy pro přípravu adsorbentů WBC, VBC, MBC a SBC pro úpravu tří typů skutečných odpadních vod akvakultury a zkoumala účinek odstraňování různých biouhlů na fosfor v odpadní vodě akvakultury. Účinek odstraňování a mechanismus odstraňování biouhlu na různých formách fosforu za různého pozadí kvality vody byly odhaleny pomocí kinetické analýzy a různých metod charakterizace.
Výsledky ukazují, že ze čtyř typů biouhlu má nejlepší účinek SBC, zatímco MBC uvolňuje do vody fosfor. Po úpravě SBC je TP ve sladkovodních a koncentrovaných odpadních vodách akvakultury nižší než limity vypouštění první a druhé úrovně sladkovodních přijímajících vod podle „Standardu vypouštění zadní vody v rybníce“ (DB 32/4043-2021) a mořské akvakultury koncová voda splňuje požadavky na vypouštění první úrovně mořských přijímajících vod.
SBC má vysokou míru adsorpce aktivního fosforu ve třech typech odpadních vod akvakultury a může dosáhnout adsorpční rovnováhy po 30-60 min, s rychlostí odstraňování 76,78 %-93,07 %; zatímco účinek odstraňování organického fosforu v koncové vodě je nízký (14 %-17 %) a může dojít k desorpci. Proces adsorpce aktivního fosforu a organického fosforu pomocí SBC odpovídá kinetickému modelu pseudo-druhého řádu. Adsorpční mechanismus aktivního fosforu prostřednictvím SBC zahrnuje především výměnu ligandu a chemickou precipitaci.
Očekává se, že tato studie poskytne účinné vodítko pro úpravu skutečných odpadních vod obsahujících fosfor pomocí biouhlu, aby se podpořilo použití materiálů z biouhlu při čištění odpadních vod od základního výzkumu až po praktické použití.
Výsledky
(1) TP tří odpadních vod z akvakultury použitých v této studii překročil limit vypouštění podle "Standardu vypouštění odpadních vod z rybníků" a obsahoval určitou koncentraci organického fosforu. Výsledky charakterizace ukázaly, že povrchová morfologie a fázová struktura čtyř vybraných biouhlů byly významně odlišné. Povrch WBC byl hladký; povrch SBC byl drsný a obsahoval hlavně Mg(OH)2 nanovrstvy; povrch VBC obsahoval hlavně masivní CaSO4 a nanočástice Fe3O4; a povrch MBC obsahoval AlP04 a Si02.
(2) Účinek odstraňování fosforu v odpadní vodě pomocí WBC, SBC a VBC se zvyšoval se zvyšováním dávky. Nejlepší efekt měl SBC, následovaný VBC. WBC měla špatný výkon, zatímco MBC uvolňovala fosfor do vody. Po úpravě SBC byla TP ve sladkovodních a koncentrovaných odpadních vodách akvakultury nižší než limity vypouštění první a druhé úrovně výše uvedených standardních sladkovodních recipientů a odpadní voda z mořské akvakultury splnila požadavky na vypouštění první úrovně mořských recipientů.
(3) SBC má vysokou rychlost adsorpce aktivního fosforu ve třech odpadních vodách akvakultury a může dosáhnout adsorpční rovnováhy po 30-60 min, s rychlostí odstraňování v rozmezí od 76,78 % do 93,07 %; efekt odstraňování organického fosforu v odpadní vodě je však relativně nízký (14 %-17 %) a může existovat desorpce. Proces adsorpce aktivního fosforu a organického fosforu pomocí SBC odpovídá kinetickému modelu pseudo-druhého řádu.
(4) Adsorpční mechanismus aktivního fosforu SBC zahrnuje především výměnu ligandu a chemické srážení.
První autor: Chen Yunchao
Autor: School of Environmental and Safety Engineering, Fuzhou University
Papírový DOI: 10.19965/j.cnki.iwt.2023-0592