Блог

Mar 14, 2024

Восстановление и утилизация фосфора из сточных вод фруктов и овощей

Scientific Reports, том 12, Номер статьи: 617 (2022) Цитировать эту статью 2353 Доступ 3 Цитирования 13 Подробности Altmetric Metrics Чрезмерный сброс фосфора в водные объекты является ключевым фактором

Научные отчеты, том 12, Номер статьи: 617 (2022) Цитировать эту статью

2353 Доступа

3 цитаты

13 Альтметрика

Подробности о метриках

Чрезмерный сброс фосфора в водоемы является ключевым фактором эвтрофикации. Сточные воды фруктов и овощей содержат большое количество фосфора и могут сбрасываться непосредственно в водоемы, что создает большую нагрузку на городскую канализационную сеть. Поэтому для удаления фосфора использовали коагуляцию, фосфор извлекали из сточных вод в осадок, а затем осадок пиролизовали как эффективный адсорбент для удаления фосфатов. Путем сравнения адсорбционного действия адсорбентов (ХТ-300, ХТ-400 и ХТ-500) с температурами пиролиза 300, 400 и 500 °С на фосфат в реальных фосфорсодержащих сточных водах и моделируемых фосфорсодержащих сточных водах. сточных вод при различных дозировках адсорбента (4 г/л, 7 г/л и 10 г/л), было обнаружено, что ХТ-300 имел наилучшие показатели адсорбции, а адсорбция фосфатов была эндотермической и подчинялась изотермам Ленгмюра и Кинетика Еловича. Влияние pH, сосуществующих анионов и структуры XT-300 показало, что удаление фосфата было связано с электростатическим притяжением, заполнением пор, но не удалось определить, связано ли это с осаждением на поверхности. Это исследование предлагает способ и метод восстановления и использования фосфора в сточных водах фруктов и овощей и доказывает, что синтетический адсорбент является эффективным адсорбентом фосфора. В долгосрочной перспективе мы можем попытаться использовать адсорбент после адсорбции фосфора для стимулирования роста растений в сельскохозяйственных системах.

Высокая концентрация фосфора в водоемах может представлять серьезную угрозу водной экосистеме и качеству окружающей среды. Высокая концентрация фосфорсодержащих сточных вод может сбрасываться в природную среду, что по-прежнему остается серьезной экологической проблемой во всем мире. Высокие концентрации фосфатов могут ухудшить качество водных экосистем, стимулируя рост организмов, особенно водорослей, в водоемах1,2,3. Это также наносит вред водной флоре и фауне и благополучию человека4,5,6. Эффективность естественного восстановления фосфатов очень низка, поскольку фосфат временно превращается в осадки, а затем снова попадает в воду7. Поэтому крайне важно изучить эффективную технологию удаления и восстановления фосфора. Для восстановления фосфора из сточных вод использовалось множество технологий, таких как кристаллизация струвита8, мембранная гибридная система9, биосорбция на основе водорослей10, осаждение кальция11 и т. д. Среди них химическое удаление фосфора приводит к образованию большого количества осадка из-за осаждения фосфора, что может привести к новому загрязнению12. Биологический метод удаления фосфора чувствителен к параметрам эксплуатации, а эффективность нестабильна13,14. Кроме того, биологическая очистка включает обработку отходов активным илом или другие установки предварительной очистки, что увеличивает стоимость очистки сточных вод. Адсорбционный метод отличается дешевизной и высокой эффективностью. Поэтому его широко использовали для удаления фосфатов из воды15. Биоудерживающая система представляет собой широко используемую систему адсорбционного удаления фосфора. Эффективность удаления фосфора сильно варьируется и нестабильна. В основном это связано с небольшой емкостью и плохой стабильностью фосфора, адсорбированного на фильтрующем материале системы биологического удержания, что приводит к высокому эффекту выщелачивания фосфора. Таким образом, удаление фосфора может быть улучшено с помощью новых фильтрующих материалов в системе биологического удержания, а применению высокоэффективных и недорогих материалов для удаления фосфора также уделяется большое внимание.

Материал на основе углерода представляет собой разновидность пиролизного черного углерода. Его производство имеет множество экологических преимуществ, таких как связывание углерода, смягчение последствий глобального потепления, улучшение качества почвы и удаление загрязняющих веществ16,17,18. В последние годы из-за широкого спектра источников материалы на основе углерода привлекли большое внимание. Различная биомасса, в том числе сельскохозяйственные отходы19,20, отходы лесного хозяйства21 и осадки сточных вод, могут использоваться в качестве сырья для пиролиза для приготовления адсорбентов с низкой себестоимостью22,23,24. Влажность фруктовых и овощных отходов обычно превышает 90%, а летучие твердые вещества составляют более 80% от общего количества твердых веществ (VS/TS). Среди них целлюлоза, лигнин, сахара и гемицеллюлоза составляют около 9,0%, 5,0% и 75,0% соответственно25,26. Традиционные методы обработки фруктовых и овощных отходов включают сжигание, захоронение, аэробное компостирование и анаэробное сбраживание. Из-за высокого содержания влаги вышеуказанные методы имеют плохой эффект обработки27,28,29,30,31,32,33. Кроме того, в некоторых районах отходы фруктов и овощей измельчаются и обезвоживаются для снижения содержания влаги в твердых веществах, а затем твердые вещества компостируются и перевариваются, чтобы облегчить явление кислотного ингибирования, вызванное быстрым гидролизом отходов с высоким содержанием влаги во время производства. прямое пищеварение30,34. Отработанная жидкость сбрасывается непосредственно в городскую канализационную сеть и вместе со сточными водами поступает на очистные сооружения. Очистка сточных вод фруктов и овощей не входит в проектные условия городской канализации, что может легко вызвать засорение трубопроводов, и поэтому этот метод не может быть полностью популяризирован. Во-вторых, после того, как сточные воды фруктов и овощей попадают в муниципальную систему сбора сточных вод, они будут концентрироваться на городских очистных сооружениях. Высокое содержание углерода, азота и фосфора усугубит эксплуатационную нагрузку очистных сооружений. Коагуляция позволяет удалить большую часть фосфора, собирая большую его часть в осадках, а осадки можно использовать в качестве адсорбентов для извлечения фосфора.