Akvakultura igra vitalnu ulogu u osiguravanju opskrbe proteinima i rješavanju globalnog problema nestašice hrane. Poslednjih godina proizvodnja vodenih proizvoda u mojoj zemlji raste iz godine u godinu. U procesu uzgoja stavlja se velika količina mamca. Fosfor je nezamjenjiv element u mamcu, ali je stopa iskorištenja fosfora u mamcu od strane riba općenito niska.
Istraživanja su pokazala da većina fosfora unesenog u proces uzgoja ostaje u obliku aktivnog fosfora u zaostalom mamcu i izmetu, te na kraju ostaje u repnoj vodi za uzgoj. Aktivni fosfor lako koriste biljke, bakterije i alge. Kada dostigne određenu koncentraciju, potaknut će proliferaciju algi, smanjiti koncentraciju otopljenog kisika u vodnom tijelu, dovesti do eutrofikacije vodenog tijela, a zatim utjecati na ekološku ravnotežu, zdravlje ljudi i uzrokovati određeni stepen ekonomskih gubitaka. . Stoga je hitno potrebno poduzeti odgovarajuće metode za tretiranje repne vode akvakulture kako bi se smanjila njena šteta za ekološku okolinu uzgojnog područja.
Trenutno, najčešće korištena metoda uklanjanja fosfora u repnoj vodi akvakulture je hemijska/koagulacijska metoda taloženja, koja prenosi fosfat iz tekuće faze u čvrstu fazu reakcijom taloženja metalnih jona i fosfata ili reakcijom koagulacije soli željeza i soli aluminija . Iako je ova metoda laka za rukovanje, ima očigledne nedostatke, kao što je boja tretirane vode (uzrokovana Fe3+), otopina je jako kisela (pH manji od 3), sekundarno zagađenje je ozbiljno, a sa hemijskim muljem treba postupati oprezno.
Osim toga, umjetne močvare, elektrohemijske metode i druge metode se također koriste u stvarnim projektima za uklanjanje fosfora iz repne vode akvakulture, ali ove metode imaju probleme kao što su loš učinak tretmana, visoki infrastrukturni ili operativni troškovi i loša stabilnost. Stoga je hitno potrebno razviti/primjeniti nove materijale ili nove metode za postizanje efikasnog uklanjanja fosfora iz repne vode akvakulture.
Biochar je adsorpcioni materijal sa jeftinim sirovinama i lakim pristupom. Postoje mnogi izvještaji o uklanjanju fosfora biougljem ili modificiranim biougljem. U prethodnoj studiji ispitivane su karakteristike adsorpcije biougljeva jele (WBC), ostatka gljiva (VBC) i modificiranog biouglja jele (SBC) na fosforu u simuliranoj otpadnoj vodi. Među njima, WBC nije imao skoro nikakav efekat uklanjanja fosfora, a maksimalni kapacitet adsorpcije VBC i SBC na fosfor je bio 86,70 odnosno 181,07 mg/g. Međutim, još uvijek je nejasan učinak uklanjanja ova tri biougljena na fosfor u stvarnoj repnoj vodi akvakulture s različitim pozadinama kvaliteta vode. U stvarnoj proizvodnji, različite vrste otpadne vode iz akvakulture obično imaju različit kvalitet vode i daleko su složenije od simulirane otpadne vode.
Osim toga, priprema biouglja iz izmeta jegulje je od velikog značaja za promicanje zelenog razvoja akvakulture, ali je još uvijek nejasno da li biouglje iz izmeta jegulje (MBC) ima sposobnost uklanjanja fosfora.
Stoga je ova studija odabrala ostatke jele, vankomicina i izmet jegulje kao sirovine biomase za pripremu WBC, VBC, MBC i SBC adsorbenata za tretiranje tri vrste stvarne repne vode iz akvakulture, te je istražio učinak uklanjanja različitih biougljeva na fosfor u repnoj vodi akvakulture. Kinetičkom analizom i različitim metodama karakterizacije otkriven je učinak uklanjanja i mehanizam uklanjanja biouglja na različitim oblicima fosfora pod različitim pozadinama kvaliteta vode.
Rezultati pokazuju da među četiri vrste biougljeva najbolji učinak ima SBC, dok MBC ispušta fosfor u vodu. Nakon tretmana SBC, TP u slatkovodnoj i koncentrovanoj repnoj vodi akvakulture je niži od granica ispuštanja prvog i drugog nivoa slatkovodnih voda koje primaju u "Standardu ispuštanja repne vode za ribnjake" (DB 32/4043-2021), a morska akvakultura Zadnja voda ispunjava zahtjeve prvog nivoa ispuštanja morskih voda za prijem.
SBC ima brzu stopu adsorpcije aktivnog fosfora u tri vrste repnih voda akvakulture i može postići ravnotežu adsorpcije nakon 30-60 min, sa stopom uklanjanja od 76,78%-93.07%; dok je efekat uklanjanja organskog fosfora u repnoj vodi nizak (14%-17%) i može doći do desorpcije. Proces adsorpcije aktivnog fosfora i organskog fosfora od strane SBC je u skladu s kinetičkim modelom pseudo-drugog reda. Mehanizam adsorpcije aktivnog fosfora od strane SBC uglavnom uključuje izmjenu liganda i hemijsku precipitaciju.
Očekuje se da će ova studija pružiti efikasne smjernice za tretman stvarnih otpadnih voda koje sadrže fosfor biougljem, kako bi se promovirala primjena materijala biouglja u tretmanu otpadnih voda od osnovnih istraživanja do praktične primjene.
Rezultati
(1) TP tri repne vode iz akvakulture korištene u ovoj studiji premašio je granicu ispuštanja "Standarda ispuštanja repne vode iz ribnjaka" i sadržavao je određenu koncentraciju organskog fosfora. Rezultati karakterizacije su pokazali da se površinska morfologija i fazna struktura četiri odabrana biouglja značajno razlikuju. WBC površina je bila glatka; površina SBC-a je bila hrapava i uglavnom je sadržavala Mg(OH)2 nanolistove; površina VBC je uglavnom sadržavala masivni CaSO4 i nanočestice Fe3O4; a površina MBC je sadržavala AlPO4 i SiO2.
(2) Efekat uklanjanja fosfora u repnoj vodi od strane WBC, SBC i VBC se povećavao sa povećanjem doze. Najbolji efekat je imao SBC, a zatim VBC. WBC je imao slab učinak, dok je MBC ispuštao fosfor u vodu. Nakon tretmana SBC, TP u repnim vodama slatkovodne i koncentrirane akvakulture bio je niži od granica ispuštanja prvog i drugog nivoa gore navedenih standardnih prijemnih voda za slatku vodu, a repna voda morske akvakulture je ispunjavala zahtjeve prvog nivoa ispuštanja morskih prihvatnih voda.
(3) SBC ima brzu stopu adsorpcije aktivnog fosfora u tri repne vode akvakulture i može postići ravnotežu adsorpcije nakon 30-60 min, sa stopom uklanjanja u rasponu od 76,78% do 93,07%; međutim, efekat uklanjanja organskog fosfora u repnoj vodi je relativno nizak (14%-17%) i može postojati desorpcija. Proces adsorpcije aktivnog fosfora i organskog fosfora od strane SBC je u skladu s kinetičkim modelom pseudo-drugog reda.
(4) Mehanizam adsorpcije aktivnog fosfora od strane SBC uglavnom uključuje izmjenu liganda i hemijsku precipitaciju.
Prvi autor: Chen Yunchao
Autorska jedinica: Škola za inženjerstvo zaštite životne sredine i sigurnosti, Univerzitet Fuzhou
Rad DOI: 10.19965/j.cnki.iwt.2023-0592