تكنولوجيا متقدمة لاستعادة سماد ستروفيت عالي الجودة من مياه الصرف الصحي لتربية الخنازير

مياه صرف الخنازير مصدر نفايات عالي الخطورة يُلوِّث البيئة، وخاصةً مصادر المياه السطحية. ومع ذلك، من منظور الاقتصاد الدائري، تُعدّ مياه صرف الخنازير موردًا قيّمًا، إذ تُوفّر مغذيات NPK، التي يُمكن أن تُعوّض جزئيًا الرواسب الطبيعية المُستنزفة.

إن الاتجاه في العالم بشكل عام وفيتنام بشكل خاص هو التحول القوي من تربية الخنازير على نطاق صغير على نطاق منزلي، وتقع في المناطق السكنية، إلى تربية الخنازير المركزة على نطاق المزرعة (الصناعية أو المنزلية)، مع كمية هائلة من النفايات المتولدة يوميا، مما يتسبب في تلوث بيئي خطير، ويصبح نقطة ساخنة بيئية تسبب غضبا عاما.

لحل مشكلة التلوث البيئي في مزارع الخنازير، طُبّقت تقنية الغاز الحيوي على نطاق واسع لمعالجة نفايات الخنازير. يمكن بناء خزانات الغاز الحيوي بالطوب، أو الخرسانة الجاهزة، أو القماش المشمع المقاوم للماء. تستخدم بعض المزارع فاصل السماد لاستعادة النفايات الصلبة قبل إرسال مياه الصرف الصحي إلى خزانات الغاز الحيوي.

ومع ذلك، فإن أكبر قيود تقنية الغاز الحيوي تكمن في قدرتها على معالجة المكونات العضوية فقط من خلال آلية التحلل اللاهوائي للكائنات الدقيقة لاستعادة غاز الميثان لأغراض الطهي وتوليد الكهرباء والإضاءة. ولا تُعالَج جميع العناصر الغذائية من النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم تقريبًا، وهو ما يُسبب زيادة المغذيات وتلوث المياه السطحية والجوفية والهواء.

مياه صرف الخنازير هي خليط يتكون من ثلاثة مكونات رئيسية: النفايات الصلبة، ومياه الصرف، وغازات العادم. في المتوسط، ينتج كل خنزير حوالي 20-25 لترًا من مياه الصرف يوميًا، وحوالي 0.5-3.0 كجم من السماد يوميًا، حسب عمره ونظامه الغذائي وحصته الغذائية. وبالتالي، تُشكل مياه الصرف النسبة الأكبر، بما في ذلك خليط من البول، ومياه تنظيف الحظيرة، ومياه استحمام الخنازير، ومياه الشرب المسكوبة، وتحتوي على جزء من روث الخنازير أو كليه.

تتنوع تركيبات مياه الصرف الصحي، فتشمل مواد صلبة عالقة، ومواد عضوية وغير عضوية ذائبة، وخاصةً النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم. تحتوي مياه صرف الخنازير على العديد من الكائنات الدقيقة والعوامل البيولوجية المُمرضة. ويعتمد تركيز الملوثات في مياه صرف الخنازير على عوامل عديدة، مثل تركيب البراز والبول، وكمية الطعام المسكوب أو الزائد، وكمية المضادات الحيوية المستخدمة، ونظام الحظيرة، وطريقة جمع ومعالجة مياه الصرف الصحي، وغيرها.

وبحسب نتائج التحليل، تحتوي مياه الصرف الصحي الناتجة عن الخنازير على تركيزات عالية جدًا من العناصر الغذائية، مثل الفوسفور والبوتاسيوم والنيتروجين.

هناك العديد من الطرق العالمية لمعالجة مياه الصرف الصحي للخنازير لإزالة النتروجين والفوسفور والبوتاسيوم، مثل النترتة ونزع النتروجين الحيوي، وترسيب أيونات المعادن، والامتصاص، وفصل غاز الأمونيا وترسيبه، والتحويل الكهروكيميائي، والتبادل الأيوني، والتحليل الكهربائي الميكروبي. إلا أن عيوب _هذه الطرق تتمثل في انخفاض كفاءتها، وارتفاع استهلاكها للطاقة، وعدم جدواها الاقتصادية ، ومحدودية تطبيقاتها العملية. حاليًا، تُعد تقنية التبلور المميع (FBC) لاستعادة الستروفيت ( _MgNH4PO4 ) في معالجة مياه الصرف الصحي للخنازير تقنية جديدة واعدة بمزايا مثل كفاءة المعالجة العالية، وانخفاض تكلفة الاستثمار، وسهولة التشغيل، ويمكن تطويرها بالكامل على نطاق صناعي.

تُنتج تقنية FBC مع عمود تفاعل السرير المميع تحبيبًا غير متجانس، باستخدام مواد أولية مثل SiO ₂ وAl ₂ O ₃ ... لخلق بيئة مناسبة للالتصاق وتكوين المواد المتفاعلة. لذا، غالبًا ما يكون منتج الستروفيت المُستعاد منخفض النقاء، وعالي الرطوبة (منخفض الجودة)، ومحدودًا في إعادة الاستخدام عمليًا. في الوقت نفسه، من العيوب الرئيسية الأخرى لتقنية FBC أنها تُنتج كمية كبيرة من الرواسب الطينية، مما يُكلف الكثير من المال لمعالجتها.

لمعالجة التحديات البيئية التي تواجه قطاع تربية الخنازير في فيتنام اليوم، ركزت مجموعة الأبحاث القوية التابعة لجامعة هانوي الوطنية " استعادة الموارد وتجديد الطاقة المستدامة " في السنوات الأخيرة على البحث والتطوير وتحسين تقنية التبلور المتجانس في الطبقة المميعة (FBHC)، وذلك للتغلب على قيود وعيوب تقنية FBC. تُعتبر تقنية FBHC تقنية متقدمة، متفوقة على تقنية FBC وطرق الترسيب التقليدية، بفضل استخدام مواد كيميائية منخفضة الجرعة، وبلورات ستروفيت عالية النقاء ( _MgNH4PO4 ) ومحتوى مائي منخفض (أقل من 5%)، مما يحول الحمأة بالكامل إلى _مادة صلبة، وسهولة التشغيل، وعدم الحاجة إلى بناء نظام خزان معالجة، ومساحة صغيرة لتركيب نظام المعدات.

من وحدات المعدات المصممة في ظروف المختبر في الطابق الثالث من مبنى HT1 بجامعة هانوي الوطنية في حرم هوا لاك، أكملت مجموعة الأبحاث القوية الآن وأتقنت تقنية FBHC المطبقة على معالجة مياه الصرف الصحي من مزارع الخنازير المركزة لاستعادة NPK للأسمدة المعدنية بطيئة الإطلاق (ستروفيت) بجودة عالية.

في إطار مشروع العلوم والتكنولوجيا على مستوى مدينة هانوي "بحث تقنية استعادة النيتروجين والفوسفور من مياه الصرف الصحي لمزارع الخنازير باستخدام تقنية تحبيب ستروفيت القاع المميع لإنتاج سماد عضوي"، بقيادة الدكتور لي فان جيانج، والمُنفذ بين عامي 2023 و2025، قامت مجموعة سترونغ البحثية بتصميم وتصنيع وتركيب وتشغيل نظام معدات يستخدم تقنية FBHC، بسعة 5 ^{أمتار مكعبة} يوميًا وليلة واحدة لمزرعة خنازير منزلية في بلدة سون تاي، بسعة 300 خنزير. وقد أظهرت نتائج التشغيل التجريبي لنظام معدات المعالجة نتائج جيدة.

حتى الآن، قامت مجموعة سترونغ البحثية " استعادة الموارد وتجديد الطاقة المستدامة " التابعة لمعهد الموارد الطبيعية والبيئة بحساب الكفاءة الاقتصادية والتقنية والبيئية لتقنية FBHC، وصممت نظام معدات واسع السعة جاهز للنقل إلى مزارع الخنازير التي تتراوح أحجامها بين آلاف وعشرات الآلاف من الخنازير. وقد وفرت تقنية FBHC، التي طورتها وطورتها مجموعة سترونغ البحثية، حلاً تكنولوجيًا متطورًا وحديثًا وعمليًا تمامًا، لحل مشكلة التلوث البيئي الناجم عن مياه الصرف الصحي من مزارع الخنازير المركزة، بدءًا من النطاق المنزلي (عدة مئات من الخنازير) وصولًا إلى النطاق الصناعي (عشرات الآلاف من الخنازير)، وذلك في إطار الاقتصاد الدائري، مما يساهم في تعزيز تربية الخنازير المستدامة، ويعزز القدرة التنافسية لمنتجات لحم الخنزير، في سياق الجهود الحثيثة التي تبذلها فيتنام لتنفيذ الالتزامات الدولية المتعلقة بمكافحة تغير المناخ (اتفاقية باريس) وخفض انبعاثات غازات الاحتباس الحراري (مؤتمر الأطراف السادس والعشرين).

مخطط عام لتكنولوجيا FHBC لاستعادة NPK في مياه الصرف الصحي للخنازير وإعادة استخدامها كسماد بطيء الإطلاق.

تعد نتيجة هذا البحث أحد الإنجازات الاستثمارية الرئيسية والمركزة للجامعة الوطنية في اتجاه تعزيز مجموعات بحثية قوية، والاستثمار في تطوير المختبرات الرئيسية لتنفيذ مهمة البحث والتطوير، وإتقان المنتجات العلمية والتكنولوجية الجاهزة للنقل إلى الأشخاص والشركات، من أجل المساهمة بشكل نشط وفعال وقريب في إحياء القرار رقم 57-NQ / TW المؤرخ 22 ديسمبر 2024 للمكتب السياسي بشأن الإنجازات في تطوير العلوم والتكنولوجيا والابتكار والتحول الرقمي الوطني.

بالإضافة إلى ذلك، تقوم مجموعة الأبحاث القوية بالبحث في تطبيق تكنولوجيا FBHC لمعالجة العديد من أنواع مياه الصرف الصناعي المختلفة (صناعة الطلاء الكهربائي، صناعة إنتاج الحديد والصلب ...) لاستعادة المعادن الثمينة (Al، Ni، B، Fe، F، Zn، Cu) أو مياه الصرف الصحي التي تحتوي على أحماض غير عضوية مثل حمض الفوسفور وحمض البوريك.

الأستاذ المشارك، الدكتور لوو ذا آنه

(معهد الموارد الطبيعية والبيئة، جامعة فيتنام الوطنية، هانوي)

المصدر: https://nhandan.vn/cong-nghe-tien-tien-thu-hoi-phan-bon-struvite-chat-luong-cao-tu-nuoc-thai-chan-nuoi-lon-post886226.html