Аквакултура игра виталну улогу у обезбеђивању снабдевања протеинима и решавању глобалног проблема несташице хране. Последњих година производња водених производа у мојој земљи расте из године у годину. У процесу узгоја ставља се велика количина мамца. Фосфор је неопходан елемент у мамцу, али је стопа искоришћења фосфора у мамцу од стране риба генерално ниска.
Истраживања су показала да већина фосфора унешеног у процес оплемењивања остаје у облику активног фосфора у заосталом мамцу и фецесу и коначно остаје у репној води за приплод. Активни фосфор лако користе биљке, бактерије и алге. Када достигне одређену концентрацију, стимулише пролиферацију алги, смањује концентрацију раствореног кисеоника у водном телу, доводи до еутрофикације воденог тела, а затим утиче на еколошку равнотежу, здравље људи и изазива одређени степен економских губитака. . Због тога је хитно потребно предузети одговарајуће методе за третирање репне воде аквакултуре како би се смањила њена штета по еколошку средину подручја узгоја.
Тренутно, најчешће коришћена метода уклањања фосфора у репној води аквакултуре је хемијска/коагулациона метода преципитације, која преноси фосфат из течне фазе у чврсту фазу реакцијом таложења металних јона и фосфата или реакцијом коагулације соли гвожђа и соли алуминијума. . Иако је ова метода лака за руковање, има очигледне недостатке, као што је боја третиране воде (узрокована Фе3+), раствор је јако кисел (пХ мањи од 3), секундарно загађење је озбиљно, а са хемијским муљем треба поступати опрезно.
Поред тога, вештачке мочваре, електрохемијске методе и друге методе се такође користе у стварним пројектима за уклањање фосфора из репне воде аквакултуре, али ове методе имају проблеме као што су лош ефекат третмана, високи инфраструктурни или оперативни трошкови и лоша стабилност. Због тога је хитно потребно развити/применити нове материјале или нове методе како би се постигло ефикасно уклањање фосфора из репне воде аквакултуре.
Биоцхар је адсорпциони материјал са јефтиним сировинама и лаким приступом. Постоји много извештаја о уклањању фосфора биоугљем или модификованим биоугљем. У претходној студији, испитиване су карактеристике адсорпције биоугља јеле (ВБЦ), остатка гљивица (ВБЦ) и модификованог биоугља јеле (СБЦ) на фосфору у симулираној отпадној води. Међу њима, ВБЦ није имао скоро никакав ефекат уклањања фосфора, а максимални капацитет адсорпције ВБЦ и СБЦ на фосфор је био 86,70 и 181,07 мг/г, респективно. Међутим, ефекат уклањања ова три биоугља на фосфор у стварној репној води аквакултуре са различитим позадинама квалитета воде је још увек нејасан. У стварној производњи, различите врсте отпадне воде из аквакултуре обично имају различит квалитет воде и далеко су сложеније од симулиране отпадне воде.
Поред тога, припрема биоугља из измета јегуље је од великог значаја за промовисање зеленог развоја аквакултуре, али још увек није јасно да ли биоугље из измета јегуље (МБЦ) има способност уклањања фосфора.
Због тога је ова студија одабрала остатке јеле, ванкомицина и измет јегуље као сировине за биомасу за припрему ВБЦ, ВБЦ, МБЦ и СБЦ адсорбената за третирање три врсте стварне репне воде аквакултуре и истражио ефекат уклањања различитих биоугљева на фосфор у репној води аквакултуре. Кинетичком анализом и различитим методама карактеризације откривен је ефекат уклањања и механизам уклањања биоугља на различитим облицима фосфора под различитим позадинама квалитета воде.
Резултати показују да међу четири врсте биоугљева најбољи ефекат има СБЦ, док МБЦ испушта фосфор у воду. Након третмана СБЦ, ТП у слатководној и концентрованој репној води аквакултуре је нижа од граница испуштања првог и другог нивоа вода које примају слатку воду у „Стандарду испуштања репне воде за рибњаке“ (ДБ 32/4043-2021), а морска аквакултура таилватер испуњава захтеве првог нивоа испуштања морских вода за пријем.
СБЦ има брзу стопу адсорпције активног фосфора у три типа репних вода аквакултуре и може да постигне равнотежу адсорпције након 30-60 мин, са стопом уклањања од 76,78%-93.07%; док је ефекат уклањања органског фосфора у репној води низак (14%-17%) и може доћи до десорпције. Процес адсорпције активног фосфора и органског фосфора од стране СБЦ је у складу са кинетичким моделом псеудо-другог реда. Механизам адсорпције активног фосфора од стране СБЦ углавном укључује размену лиганда и хемијску преципитацију.
Очекује се да ће ова студија пружити ефикасне смернице за третман стварних отпадних вода које садрже фосфор биоугљем, како би се промовисала примена биоугљевих материјала у третману отпадних вода од основних истраживања до практичне примене.
Резултати
(1) ТП три репне воде аквакултуре коришћене у овој студији премашила је границу испуштања „Стандарда испуштања репне воде аквакултуре у рибњаку“ и садржала је одређену концентрацију органског фосфора. Резултати карактеризације су показали да се морфологија површине и фазна структура четири одабрана биоугља значајно разликују. ВБЦ површина је била глатка; површина СБЦ-а је била храпава и углавном је садржавала Мг(ОХ)2 нанолистове; површина ВБЦ је углавном садржавала масивни ЦаСО4 и наночестице Фе3О4; а површина МБЦ је садржала АлПО4 и СиО2.
(2) Ефекат уклањања фосфора у репној води од стране ВБЦ, СБЦ и ВБЦ се повећавао са повећањем дозе. Најбољи ефекат је имао СБЦ, а затим ВБЦ. ВБЦ је имао слаб учинак, док је МБЦ испуштао фосфор у воду. Након третмана СБЦ, ТП у репним водама слатководне и концентрисане аквакултуре био је нижи од граница испуштања првог и другог нивоа горе поменутих стандардних пријемних вода за слатку воду, а репна вода морске аквакултуре је испуњавала захтеве првог нивоа испуштања морских пријемних вода.
(3) СБЦ има брзу стопу адсорпције активног фосфора у три репне воде аквакултуре и може да постигне равнотежу адсорпције након 30-60 мин, са стопом уклањања у распону од 76,78% до 93,07%; међутим, ефекат уклањања органског фосфора у репној води је релативно низак (14%-17%) и може постојати десорпција. Процес адсорпције активног фосфора и органског фосфора од стране СБЦ је у складу са кинетичким моделом псеудо-другог реда.
(4) Механизам адсорпције активног фосфора од стране СБЦ углавном укључује размену лиганда и хемијску преципитацију.
Први аутор: Цхен Иунцхао
Ауторска јединица: Факултет за инжењерство заштите животне средине и безбедности, Универзитет Фуџоу
Рад ДОИ: 10.19965/ј.цнки.ивт.2023-0592