Аквакультура, или рыбоводство, сегодня является одним из самых быстрорастущих секторов сельского хозяйства в мире. Однако фермеры в Соединенных Штатах, которые хотят извлечь выгоду из этого импульса, сталкиваются с нормативными препятствиями при работе с рыбными отходами. Но новое исследование показывает, что простая органическая система может эффективно и недорого очищать сточные воды аквакультуры.
Исследователи построили биореакторы - длинные контейнеры, заполненные древесной стружкой - для очистки сточных вод от полностью функционирующей рециркуляционной системы аквакультуры в Западной Вирджинии. Идея проста: вода из аквариума поступает в биореактор с одного конца, проходит через щепу и выходит через трубу с другого конца. По пути твердые частицы оседают, а бактерии, содержащиеся в щепе, удаляют азот, регулируемый загрязнитель.
Лаура Кристиансон, доцент кафедры качества воды в Университете штата Иллинойс и ведущий автор исследования, является экспертом по биореакторам. Ее исследование показало, насколько эффективно они удаляют излишки азота с засушливых сельскохозяйственных полей Среднего Запада. Но этот проект был совсем другим.
«Биореакторы, которые мы обычно продвигаем в Иллинойсе, предназначены для извлечения азота из дренажной системы», - объясняет Кристиансон. «Сточные воды с рыбной фермы намного более неприятные. Они выглядят коричневыми и могут иметь запах. Мы хотели посмотреть, сможем ли мы получить биореактор для извлечения азота из такой воды без засорения биореактора твердыми частицами».
Команда установила четыре идентичных биореактора, различающихся только временем удерживания или количеством времени, которое требуется воде, чтобы пройти из одного конца в другой. «Время удерживания варьировалось от 12 до 55 часов в четырех биореакторах. Если вы пытаетесь обработать большое количество воды, вам нужно меньшее время удерживания, чтобы вы могли поддерживать ее движение. Но чем больше времени вы даете этим бактериям для принятия Чем больше азота снаружи, тем эффективнее они. Мы пытались найти баланс между быстрым перемещением воды и обеспечением того, чтобы она оставалась там достаточно долго, чтобы ее можно было правильно обрабатывать», - объясняет Кристиансон.
Твердые отходы в воде представляют еще одну сложность. При высоких скоростях потока в систему попадало больше твердых частиц, которые оседали, забивая промежутки между древесной стружкой и препятствуя потоку. Исследователи обнаружили, что оптимальное время удержания для обработки воды и предотвращения немедленного засорения составляет 24 часа.
«Суть в том, что биореакторы работали отлично», - говорит Кристиансон.«Они работали как фильтр для твердых частиц и удаляли нитраты. Но для систем, которым необходимо перекачивать много воды за короткий промежуток времени, мы рекомендуем дополнительный микросетчатый фильтр для осаждения некоторых твердых частиц до того, как они попадут внутрь и засорятся. биореактор."
На первый взгляд, исследование потенциала засорения биореакторов аквакультуры может показаться не революционным, но его результаты могут сыграть роль в развитии сельскохозяйственной отрасли.
"В США мы импортируем более 80 процентов наших морепродуктов - в основном из Юго-Восточной Азии и Китая - так что это важная отрасль. Если мы хотим повысить нашу продовольственную безопасность, особенно в связи с этим прекрасным источником белка, мы должны выращивать больше рыбы в домашних условиях. Но для того, чтобы сделать это экологически безопасным способом, очень важно иметь дело со сточными водами рыбных ферм", - говорит Кристиансон.
Статья "Денитрификация потенциала засорения биореактора при очистке сточных вод" опубликована в Water Research.