Как справиться с отходами питательного раствора в гидропонике — Наука в гидропонике
Гидропонные питательные вещества содержат широкий спектр химических веществ, которые в основном загрязняют источники воды и могут в значительной степени способствовать эвтрофикации. Как системы с обратным отходом, так и рециркуляционные системы в конечном итоге производят значительное количество отходов, поскольку питательные растворы не могут использоваться бесконечно — даже при рециркуляции — из-за множества способов, которыми раствор может испортиться (см. здесь). По этой причине становится важным найти способы обработки этих отходов и обеспечить адекватное снижение их питательной ценности, прежде чем они будут смыты в канализацию. В этом посте я расскажу о способах, которыми это можно сделать, и о том, какие из них могут быть более практичными для небольших/средних гидропонных установок. Большая часть контента ниже будет основана на информации, полученной из этой обзорной статьи по этому вопросу.
Основной проблемой при работе с гидропонными растворами отходов является содержание азота и фосфора, поскольку они обычно являются питательными веществами, ограничивающими рост растений в пресноводных водоемах. Гидропонный раствор, в котором удаляется большая часть азота и фосфора, в основном можно считать безопасным для утилизации, поскольку загрязняющая способность раствора будет значительно ниже после удаления этих двух питательных веществ. Вот почему большая часть усилий — как в научной литературе, так и в реальных жизненных ситуациях — сосредоточена на удалении этих питательных веществ всякий раз, когда нужно выбросить питательный раствор. Ниже приведены наиболее проверенные методы обработки растворов гидропонных отходов.
Денитрификация с использованием анаэробных организмов. В этом процессе раствор обрабатывается бактериями, которые денитрифицируют питательный раствор, восстанавливая нитраты до нитритов, а затем до газообразного азота. Процесс обычно требует какого-либо жертвенного вещества для окисления, такого как тиосульфат или гранулы элементарной серы, процесс может быть весьма успешным, удаляя более 90% азота из растворов. Однако проблема заключается в том, что также необходим источник углерода, потому что бактерии нужно кормить, и это самая важная статья затрат для этого метода удаления. В этом процессе также не рассматривается удаление фосфора из раствора, поскольку он в основном сосредоточен на удалении азота.
Искусственные водно-болотные угодья. Это метод с наименьшими затратами, поскольку он использует растения для поглощения всех питательных веществ, оставшихся в растворе. Он не только воздействует на N и P, но также удаляет из раствора другие макро- и микроэлементы, создавая наилучшие сточные воды с точки зрения содержания минералов. Обычно либо камыш обыкновенный (Phragmites australis) или камыш обыкновенный (Озерная пена) высаживают и подают отработанный питательный раствор, чтобы они могли перерабатывать его в течение заданного периода времени, прежде чем раствор будет полностью утилизирован. Этот процесс может обеспечить эффективность удаления более 90% как для азота, так и для фосфора. Его основным недостатком является потребность в значительном пространстве и проблемы с работой при значительном падении температуры, поскольку эти водно-болотные угодья не строятся внутри теплиц, чтобы снизить затраты. .
Водоросли. Так же, как искусственные водно-болотные угодья, микроскопические водоросли также могут удалять N и P из питательных растворов. Водоросли обычно выращивают в прозрачных пробирках, куда пропускают отработанный питательный раствор. Водоросли могут быть очень эффективными при удалении этих питательных веществ, хотя они не будут очень эффективными при удалении некоторых питательных микроэлементов из раствора. В академической литературе для удаления азота и фосфора была достигнута эффективность более 90%. Эти организмы также можно собирать, чтобы получить дополнительный продукт для гидропонной установки, что дает этому процессу уникальную возможность повысить ценность, а не просто дополнительные затраты для производителя. Хлорелла обыкновенная и Дуналиелла солина являются двумя наиболее изученными видами водорослей для гидропонной обработки отходов питательными растворами.
Любой процесс обработки отходов приведет к дополнительным затратам на выращивание гидропонных культур. Однако в будущем это может стать обязательным, поскольку регулирующие органы в США и Европе ужесточают контроль за гидропонными отходами и ограничивают количество загрязняющих веществ, которые могут сбрасываться в канализацию. Имея это в виду, хорошо бы начать думать о способах обработки ваших гидропонных отходов и о том, какой метод может быть самым дешевым для этого. Если у вас есть значительные площади, то искусственные водно-болотные угодья могут быть лучшим способом следовать, а если у вас мало места, водоросли предложат вам лучший способ обработки вашего решения с небольшой площадью. Однако водоросли также нуждаются в свете, а это означает, что вам может потребоваться обеспечить им искусственное освещение, если у вас нет места на открытом воздухе или в теплице для их размещения.
Загрязнение окружающей среды — это то, чего никто из нас не хочет, и обеспечение надлежащей и экономичной очистки сточных вод от гидропоники будет иметь важное значение для устойчивого развития гидропонного выращивания.
