MBR pour les eaux usées d'aquaculture : traitement et protection de l'écologie

Traitement des eaux usées de l'aquaculture : mesures clés pour protéger l'écologie aquatique grâce à la technologie MBR

Avec le développement rapide de l'aquaculture, le problème caché de la pollution des eaux usées ne peut être ignoré. Les eaux usées aquacoles contiennent des excréments de poissons, des aliments non consommés, des résidus de médicaments et de grandes quantités de nutriments tels que l'azote et le phosphore.

Rejetés sans discernement, ils causeront des dommages dévastateurs aux milieux aquatiques environnants, menaceront la biodiversité aquatique, perturberont l'équilibre écologique aquatique et auront même un impact sur la santé humaine et le développement durable des pêcheries. Par conséquent, une exploration approfondie de l'aquaculture est nécessaire. Traitement des eaux usées Les méthodes sont d’une grande importance pratique.

1. Caractéristiques et dangers des eaux usées de l'aquaculture

(1) Caractéristiques

Les eaux usées de l’aquaculture présentent généralement une teneur élevée en matières organiques, une abondance de solides en suspension et des concentrations excessives d’azote et de phosphore.

La matière organique provient principalement des excréments de poissons et de la décomposition des restes d'aliments, qui consomment une grande quantité d'oxygène dans l'eau, réduisant ainsi la teneur en oxygène dissous. Les matières en suspension, notamment les particules fécales et les résidus d'aliments, affectent la transparence de l'eau et la luminosité, entravant la photosynthèse des plantes aquatiques. Les excès d'azote et de phosphore résultent principalement de la sous-utilisation des nutriments contenus dans les aliments et contribuent fortement à l'eutrophisation de l'eau.

(2) Dangers

Eutrophisation de l'eau: L'excès d'azote et de phosphore favorise la croissance rapide des algues, provoquant leur prolifération. Lorsque ces algues meurent et se décomposent, elles consomment de grandes quantités d'oxygène dissous, ce qui entraîne l'hypoxie et la suffocation des poissons et autres organismes aquatiques.

Certaines algues libèrent également des toxines nocives pour la vie aquatique et l'homme. Par exemple, lors des proliférations de cyanobactéries, les microcystines peuvent endommager le foie des poissons et, si l'homme consomme de l'eau ou des produits aquatiques contaminés, endommager le foie et le système nerveux.

Dégradation de la qualité de l'eau: De fortes concentrations de matières organiques et de solides en suspension provoquent la turbidité et l'odeur de l'eau, tandis que la demande chimique en oxygène (DCO) et la demande biochimique en oxygène (DBO) augmentent fortement, dégradant gravement la qualité de l'eau. Cela affecte non seulement l'habitat des organismes aquatiques, mais perturbe également les communautés microbiennes bénéfiques de l'eau, affaiblissant ainsi sa capacité d'autoépuration.

Dommages écologiques: Le rejet d'eaux usées altère la structure écologique des plans d'eau, détruisant les habitats d'espèces aquatiques rares exigeant une eau de haute qualité et réduisant la biodiversité. Les impacts à long terme peuvent entraîner l'effondrement des écosystèmes et déstabiliser l'ensemble de la chaîne alimentaire.

2. Méthodes traditionnelles de traitement des eaux usées de l'aquaculture

(1) Traitement physique

Sédimentation:Grâce à la gravité, les matières en suspension se déposent au fond. Des zones de sédimentation avec certaines pentes sont aménagées au fond des étangs ; les grosses particules de matières fécales et de résidus alimentaires se déposent naturellement au fur et à mesure que l'eau s'écoule. Cette méthode est simple, mais limitée pour éliminer les particules fines et les substances dissoutes.

Filtration:Les filtres tels que les tamis, les toiles filtrantes et les filtres à sable interceptent les impuretés en suspension. La filtration sur sable peut éliminer efficacement les particules les plus grosses et améliorer la clarté de l'eau. Cependant, les filtres nécessitent un nettoyage régulier ou le remplacement du média filtrant pour éviter le colmatage et une perte d'efficacité.

(2) Traitement chimique

Coagulation et sédimentation:L'ajout de coagulants comme le chlorure de polyaluminium (PAC) ou le sulfate ferreux permet de former des précipités colloïdaux qui adsorbent les particules en suspension et certaines matières organiques, formant ainsi des flocs éliminés par sédimentation. Cette méthode réduit efficacement la turbidité et certaines matières organiques, mais peut entraîner une pollution secondaire en cas de mauvaise manipulation.

DésinfectionLes désinfectants courants comprennent les composés chlorés (par exemple, le dioxyde de chlore) et l'ozone, utilisés pour tuer les agents pathogènes et prévenir la propagation des maladies. Cependant, la désinfection peut générer des sous-produits nocifs, tels que les trihalométhanes issus de la chloration, qui présentent des risques potentiels pour l'environnement et les organismes.

• Traitement biologique

Traitement aérobie:Utilisation de microbes aérobies pour dégrader la matière organique dans des conditions riches en oxygène. Les boues activées sont un procédé courant qui mélange les eaux usées avec des microbes aérobies dans des bassins d'aération, transformant ainsi les matières organiques en CO₂, en eau et en biomasse microbienne. Les méthodes utilisant des biofilms, comme les filtres à ruissellement, permettent aux microbes de se fixer à la surface du support et de dégrader les polluants au passage de l'eau. Le traitement aérobie est efficace pour les matières organiques, mais consomme beaucoup d'oxygène et coûte plus cher à exploiter.

Traitement anaérobie:En l'absence d'oxygène, les microbes anaérobies décomposent les matières organiques en méthane, CO₂ et autres gaz. Les systèmes courants comprennent les digesteurs anaérobies et les réacteurs à lit de boues anaérobies à flux ascendant (UASB). Le traitement anaérobie consomme moins d'énergie et produit moins de boues, mais nécessite généralement un traitement aérobie ultérieur pour respecter les normes de rejet.

Les méthodes traditionnelles réduisent la pollution dans une certaine mesure, mais elles ont des limites et ne peuvent pas répondre pleinement aux réglementations environnementales de plus en plus strictes ni aux besoins de l’aquaculture à grande échelle.

3. Nouvelles technologies de traitement des eaux usées de l'aquaculture

Processus Mbbr

Le principe du procédé MBBR consiste à ajouter une certaine quantité de supports en suspension dans le réacteur pour augmenter la biomasse et la variété des micro-organismes, améliorant ainsi l'efficacité du traitement du réacteur.

Comme la densité des supports est proche de celle de l’eau, pendant l’aération, ils restent entièrement mélangés à l’eau, créant un environnement triphasé de gaz, de liquide et de solide pour la croissance microbienne.

La collision et l’action de cisaillement des porteurs dans l’eau brisent les bulles d’air en bulles plus fines, ce qui augmente le taux d’utilisation de l’oxygène.

De plus, différents types de micro-organismes se développent sur les surfaces intérieures et extérieures de chaque support. Les bactéries anaérobies, ou bactéries facultatives, se développent à l'intérieur, tandis que les bactéries aérobies se développent à l'extérieur. Chaque support agit ainsi comme un microréacteur, permettant aux réactions de nitrification et de dénitrification de se produire simultanément, renforçant ainsi l'efficacité du traitement.

4. Stratégies de traitement intégrées et mesures de gestion

(1) Stratégies de traitement intégrées

Les technologies de traitement individuelles produisent rarement des résultats optimaux à elles seules. La combinaison de plusieurs technologies peut améliorer les résultats. Par exemple, la sédimentation physique et la filtration éliminent les matières en suspension, suivies de procédés biologiques (anaérobie-aérobie) pour dégrader les matières organiques et les nutriments, puis de traitements avancés comme les marais artificiels ou les MBBR pour une purification en profondeur afin de garantir les normes de rejet. Cette intégration optimise les points forts et compense les points faibles, améliorant ainsi l'efficacité et la stabilité des effluents.

(2) Mesures de gestion

Alimentation de précision:Calculez précisément les quantités d'aliments en fonction du stade de croissance, du poids, de la température de l'eau et de la qualité de l'animal afin d'éviter le gaspillage et les excès de nutriments. Utilisez des distributeurs automatiques pour une alimentation programmée et mesurée afin de réduire les charges organiques et nutritionnelles à la source.

Surveillance et contrôle de la qualité de l'eauMettre en place des systèmes complets de surveillance de la température, du pH, de l'oxygène dissous, de l'ammoniac, des nitrites et des phosphates. Ajuster les paramètres de gestion et de traitement en fonction des données, par exemple en activant l'aération lorsque le taux d'oxygène est bas ou en ajoutant des agents microbiens lorsque le taux d'ammoniac augmente.

Promotion de modèles d'aquaculture écologique: Utiliser une agriculture intégrée, comme la symbiose poissons-légumes ou la polyculture poissons-moules-algues. Les légumes absorbent l'azote et le phosphore tout en produisant des cultures ; les moules filtrent le plancton et les particules organiques ; les algues absorbent les nutriments et réalisent la photosynthèse de l'oxygène, créant ainsi des écosystèmes mutuellement bénéfiques et réduisant les rejets d'eaux usées et la pollution.

5. Perspectives d'avenir

Grâce aux progrès technologiques et à une sensibilisation croissante à l'environnement, le traitement des eaux usées aquacoles évoluera vers une efficacité accrue, un respect de l'environnement et une intelligence accrue. De nouveaux matériaux et biotechnologies, comme des membranes plus performantes et économiques et des souches microbiennes spécialisées, apporteront des avancées majeures. Des technologies telles que le big data, l'IoT et l'IA permettront une surveillance, un contrôle et une gestion automatisés, précis et intelligents des systèmes de traitement, améliorant ainsi l'efficacité et réduisant les coûts.

En outre, le renforcement des réglementations et du soutien gouvernementaux et sociétaux favorisera le développement d’une aquaculture verte et durable, en parvenant à une harmonie entre l’aquaculture et la protection de l’environnement.