양식 폐수 처리의 이론과 실제의 발전
작성자: 자스민
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양식 폐수는 주로 동물의 소변, 거름, 양식 관리수로 구성되며, 고농도의 유기물, 질소, 인, 부유물질과 소금을 구성하는 일부 원소를 함유하고 있습니다. 우리나라 양식 폐수 기술의 주요 혁신과 지금까지 실제 적용에서 직면한 문제를 보다 명확하게 이해하기 위해 이 논문에서는 이 분야의 주제 외에도 자원 활용과 양식 폐기물의 고도 처리 간의 얽힘을 추가로 요약합니다. . 많은 관심을 받고 있는 오염물질의 함량과 일부 기술 분야의 발전 상황. 마지막으로 양식폐수처리기술의 개발과 적용에 대한 몇 가지 제언을 제시한다.
축산은 우리나라 농업 경제의 중요한 부분입니다. 그러나 축산업의 기계화와 규모의 급속한 발전으로 인해 심각한 환경문제가 대두되고 있으며, 그 중 사육폐수는 주요 오염원 중 하나이다. 양식폐수는 유기물, 질소, 인, 부유물질을 비롯하여 중금속, 항생제, 항생제 내성 유전자, 병원성 미생물 등이 함유된 고농도의 유기폐수입니다. 적절하게 치료하지 않으면 주변 환경과 생태에 변화를 가져와 동물을 위협하게 됩니다. 그리고 인간의 건강. 현재 양식 폐수에는 두 가지 주요 처리 방식이 있습니다. 하나는 고도 폐수 처리(표준 배출) 방식으로 토지 시설이 적은 남부 양식장에서 주로 사용됩니다. 양식폐수는 고액분리, 혐기성/호기성 처리를 거쳐 고도처리된 후 기준치에 맞게 배출되거나 재활용됩니다. 다른 하나는 자원 활용(비료, 에너지) 처리 방식으로 토지 시설이 많은 북부 농장에서 주로 사용되며 폐수는 침전, 혐기성 발효 등을 통해 무해합니다. 처리 후 바이오 가스는 에너지 활용에 사용되며, 바이오가스 슬러리는 농경지 자원 활용에 사용됩니다. 이 논문은 생산, 과학 연구 및 관리에 종사하는 인력의 참고를 위해 우리나라의 대규모 양식 기업의 폐수 처리 구현에 있어 현재 상황과 극복해야 할 기술적 문제를 간략하게 요약합니다.
1 자원 활용과 양식폐기물 고도처리 사이의 망설임
양식폐수처리는 지난 10년간 양식산업에서 여전히 가장 많은 관심과 환경보호 투자를 받아온 분야이다. 대규모 양식 기업은 양식 폐기물을 처리할 때 자원 활용과 고급 처리 중에서 선택해야 합니다. 최근 몇 년 동안 양식과 양식의 결합 및 폐자원의 활용이 옹호되고 장려되었지만, 여러 가지 이유로 양식 폐수의 고도 처리, 표준 배출 또는 무방류가 많은 양식 기업이 생존하기 위해 여전히 필요합니다.
환경보호 문제의 해결과 자원의 활용은 완전히 동일한 개념이 아닙니다. 기업이 환경 보호 문제를 해결하려면 먼저 환경 영향 평가 허가를 취득한 후 환경 영향 평가 요구 사항에 따라 폐기물 처리 조치를 취하고 요구 사항을 충족해야 합니다. 법적 준수, 경제적, 효과적 말로 "폐기물을 보물로 바꾸는 것"만큼 간단하지 않습니다. 우선 경제적이고 효과적인 반경 내에서 충분한 토지 자원을 보유해야 하며(지역 및 인근 활용 원칙에 맞춰), 더 중요한 것은 "보물을 돌리는 것", 즉 배후의 가치 증가입니다. 산업체인의 종말은 수확된 제품을 통해 실현된다. 수확된 제품이 자체 활용도를 실현하지 않거나 시장 가치로 변환하지 않고 이론적인 수확량에 불과한 경우 자원 활용에 대한 타당성 조사 보고서가 왜곡됩니다. 환경보호 관점에서 2차 오염(물, 토양, 공기 포함)을 방지합니다. 현재 우리나라에서는 수산양식 폐기물의 자원 활용을 촉진하기 어려운데, 이는 다음과 같은 요인과도 관련이 있다. 첫째, 수산양식 산업에 대한 환경평가 지침이 부족하고 관련 기준이 많다. 예를 들어, 대부분의 장소에서는 양식 폐수가 자원을 활용하기 전에 "농지 관개 수질 기준"(GB 5084-2005)을 충족해야 한다고 요구합니다. 둘째, 역사적인 이유로 인해 많은 대규모 농장에는 더 이상 주변 토지 자원이 충분하지 않습니다.
2 핫스팟 오염물질 연구
양식 폐수 처리에 있어서 현재의 환경 보호 요구 사항(예: 화학적 산소 요구량(COD), 암모니아 질소, 총인(TP) 등)에 대한 지표 외에도 최근 몇 년간의 연구 및 실습을 통해 다음과 같은 결과가 나타났습니다. 다음과 같은 오염물질에 더욱 주의가 필요합니다: 약물세균 및 저항성 유전자(ARGs), 염도(salinity), 총질소(TN), 폐수처리 시 발생하는 슬러지. 슬러지는 수처리 공정에서 발생하는 정상적인 생성물입니다. 분뇨 제거 모드의 변경과 후단 배출수 표준 요구 사항의 개선으로 인해 일반적으로 슬러지 생산량이 증가합니다. 슬러지 처리의 어려움은 높은 수분 함량에 있습니다. 많은 연구에 따르면 현재 수처리 공정이 끝난 후 배출수의 화학적 지표는 기준을 충족하지만 여전히 약물 내성 박테리아 및 약물 내성 유전자로 인한 환경적 위험이 존재하는 것으로 나타났습니다. 염분의 축적은 토양과 농작물에 피해를 주기 때문에 자원 활용 과정에서 이에 대한 경계가 필요하다. 일부 지역에서는 양식 폐수에서 총 질소 배출을 제한하고 있는데, 이는 현재 기술 수준에서 수처리 비용을 크게 증가시키고 기업의 부담을 크게 증가시킵니다.
3 중요한 기술 분야의 발전과 혁신
현재 일반적으로 사용되는 양식 폐수 처리 공정에는 혐기성 생물학적 처리, 호기성 생물학적 처리, 자연 처리 및 고도 처리 기술, 미세 조류, 막 분리 및 연구 개발중인 기타 처리 기술뿐만 아니라 후수와 관련된 농장 청소가 포함됩니다. 치료. 똥 과정 등은 이번 특집호의 다른 기사에서도 소개되었습니다. 이 기사에서는 Anammox, 동시 질산화 및 탈질화, 단거리 질화 및 탈질화에 대해 간략하게 설명합니다.
3.1 Anammox 기술
Anammox 기술은 새로운 유형의 혐기성 생물학적 처리 기술로 Anammox 박테리아가 혐기성 환경에서 암모니아성 질소와 아질산염을 직접 질소 가스로 변환하는 공정입니다. Anammox 기술의 핵심 박테리아는 Anammox 박테리아로, 양식 폐수 내 암모니아 질소를 혐기성 조건에서 생화학 반응을 통해 질소 가스로 변환하여 암모니아 질소 제거를 실현할 수 있습니다. 따라서 아나목스 기술은 혐기성 생물학적 처리 기술이자 질산화 및 탈질 동시 기술의 일종에 속한다. Anammox 박테리아의 느린 성장과 많은 영향 요인으로 인해 고정층, 활성 슬러지층 및 막 생물 반응기는 Anammox 박테리아의 보유를 증가시키고 다른 처리 기술과 결합하여 폐수 처리의 효율성과 안정성을 향상시키기 위해 종종 생산에 사용됩니다. Anammox 기술은 고효율과 경제성이라는 장점을 가지고 있으며 양식 폐수의 탈질화 방향으로 큰 응용 전망을 가지고 있지만, 긴 시동 시간과 많은 간섭 요인 등의 문제가 있어 추가로 해결해야 합니다. 현장 작업 조건에서 Anammox 기술 조건을 탐색하고 규제하는 데 더 많은 혁신이 필요합니다.
3.2 단거리 질산화 및 탈질화 기술
무산소/산소 공정(Anoxi/oxic, A/O)은 주로 무산소 풀과 호기성 풀을 각각 설정하여 탈질(NH{0}}→NO2→NO3)과 질산화(NO3→NO2→N2)를 실현합니다. . 폐수에서 암모니아 질소 제거. 그러나 연구에 따르면 전통적인 질화 및 탈질 과정에서 아질산염 질소가 축적되는 것으로 나타났습니다[3]. 이를 위해 단기 질산화 및 탈질 이론이 제안되었다. 암모니아산화균(아질산염균)의 성장을 촉진하고 아질산염산화균(질화균)의 성장을 억제함으로써 단거리 질화탈질(NH+4→NO2) 과정을 실현합니다. →N2). 암모니아 산화 박테리아의 성장 주기는 아질산염 산화 박테리아의 성장 주기보다 짧으며, 그 중 진흙 연령, 온도, pH 및 용존 산소가 암모니아 산화 박테리아와 아질산염 산화 박테리아에 영향을 미치는 주요 요인입니다. 온도가 28도보다 높으면 암모니아 산화 박테리아의 성장에 도움이 되고 아질산염 산화 박테리아의 성장을 억제합니다. 약 8.0의 pH는 또한 암모니아 산화 박테리아의 축적에 도움이 됩니다. 암모니아 산화 박테리아의 낮은 농도의 용존 산소에 대한 친화력은 아질산염 산화 박테리아의 친화력보다 더 큽니다[4-6] . 이론적으로 단거리 질산화 및 탈질화는 반응시간을 단축시키고, 산소 및 탄소원의 공급을 절약하며, 슬러지 발생을 감소시킨다[7]. 그러나 수처리 시설을 운영하는 동안 슬러지 연령을 줄이기 위해 슬러지 배출량을 늘려야 하기 때문에 매일 많은 양의 슬러지가 발생하고 있습니다. 또한 많은 영향 요인으로 인해 안정성도 더욱 개선되어야 합니다.
3.3 질산화 및 탈질 동시 기술
동시 질산화 및 탈질화 기술은 생물학적 저장고의 용존 산소, pH, 온도 등의 매개변수를 제어하여 질산화 및 탈질화를 동시에 실현하고 폐수 처리 효율을 향상시킵니다. 질산화와 탈질이 동시에 일어나는 메커니즘에는 거시환경론, 미시환경론, 미생물학 이론이 있다[9]. 거시환경론이란 반응기 내 용존산소의 농도와 균일성을 조절하여 질산화균과 탈질균이 모두 성장하기에 적합한 환경을 조성하고 질화작용과 탈질작용 과정을 동기화시키는 것을 말한다[10]. 미세환경 이론은 용존산소 농도, 활성슬러지 입자크기, 생물막 두께 등의 변수를 조절하고, 활성슬러지 입자 및 생물막의 표면과 내부층에 용존산소 구배를 형성하고, 표면 호기성 질산화 반응, 내부층 저산소증을 조절하는 것을 말한다. . 탈질 반응. 미생물학 이론은 질산화와 탈질화를 동시에 수행할 수 있는 미생물의 활용을 말한다. 연구에 따르면 암모니아 질소를 질소로 직접 변환할 수 있는 아나목스 박테리아와 같은 환경에는 호기성 탈질 박테리아와 혐기성 질산화 박테리아가 있는 것으로 나타났습니다.
상기 기술 외에도 폐수처리 공정에서의 고효율 미생물 연구 및 응용, 혐기성 공정에서의 생성물 저해 제어, 발효 공정 조건의 최적화 및 자동 제어, 폐수 처리 시스템에서 배관 막힘을 유발하는 인 결정화 균열, 예방 및 폐수 처리 공정의 악취 제어 육종, 확산 및 누출 방지와 같은 기술의 혁신은 위험을 제어하고 비용을 절감하며 효율성을 높이는 데 도움이 될 것입니다.
4 요약 및 전망
농장 폐수 처리 기술에는 호기성 생물학적 처리, 혐기성 생물학적 처리, 고도 처리 및 자연 처리가 포함됩니다. 그중 A/O, 상향류 혐기성 슬러지 베드(UASB), 상향류 고체 혐기성 반응기(USR), 바이오가스 소화조, 산화 연못, 화학적 산화 및 응고 및 기타 공정 기술은 비교적 성숙하고 널리 사용됩니다. 각 치료 방법에는 고유한 장점과 한계가 있습니다. 농장 폐수의 특성과 지역 정책에 따라 다양한 기술 조합을 선택할 수 있습니다. 예를 들어, 폐수 배출 기준이 높은 농장에서는 혐기성 + 호기성 + 고도 처리를 선택할 수 있습니다. 기술의 조합, 충분한 토지를 갖춘 농장에서는 폐수를 무해하게 처리하기 위한 혐기성 처리 기술에 우선순위를 둘 수 있습니다. 또한 단거리 질산화 및 탈질화, 동시 질화 및 탈질화, 아나목스, 미세조류 처리 및 막 분리와 같은 일부 새로운 처리 기술은 적용 가능성이 높지만 처리 매개변수 및 안정성 매개변수에 대한 추가 연구 및 최적화 또는 실외 엔지니어링 응용이 필요합니다.
환경 보호가 강화됨에 따라 사람들은 양식 폐수 처리 기술의 연구 및 적용에 대한 요구 사항이 더욱 높아졌습니다. 새로운 폐수 처리 기술의 연구 개발은 여전히 미래 연구의 초점이며, 특히 효율적이고 안정적이며 저렴한 폐수 처리 기술에 대한 강력한 시장 수요가 있습니다. 호기성 또는 혐기성 생물학적 처리 기술에서 기능성 미생물 개발, 막 분리 기술에서 고효율 및 내구성 막의 연구 개발과 같은 기존 폐수 처리 기술의 개선도 미래의 연구 초점입니다. 동시에 양식 폐수의 재활용 및 에너지 활용은 폐수 재활용 과정의 안전성 평가와 같은 중요한 연구 방향입니다. 바이오가스 바이오에너지 및 바이오디젤과 같은 에너지 활용 기술의 연구 개발은 양식업 폐수의 중요한 참고 의의를 갖습니다. 양식 폐수를 안전하게 처리하고 활용합니다.