Сточные воды являются важным источником постоянного попадания этих загрязняющих веществ в водную среду. Высокие уровни этих химических загрязнителей обычно обнаруживаются в сточных водах, сбрасываемых с обычных очистных сооружений (СТП).
Междисциплинарная группа под руководством Университета Гонконга (HKU) разработала новую систему очистки сточных вод, которая может эффективно удалять обычные загрязнители и восстанавливать ценные ресурсы, такие как фосфор и органические материалы (i.е., углеродные волокна и летучие органические кислоты).
Эта новая система сочетает химически усиленное первичное осаждение (CEPS) сточных вод с ацидогенной ферментацией ила в тандеме (Изображение 1). Была проведена серия лабораторных экспериментов, чтобы доказать, что эта новая система может эффективно удалять следы появляющихся химических загрязнителей из сточных вод и является более рентабельной по сравнению с обычными системами очистки сточных вод.
Результаты этого исследования были недавно опубликованы в журналах Water Research and Environment International.
Кроме того, в сотрудничестве с очистными сооружениями Наньшань в Шэньчжэне с 2019 года в Шэньчжэне строится пилотная система очистки сточных вод (Изображение 2), использующая новый процесс очистки. Если вспышка COVID-19 утихнет, он будет запущен и пройдет испытания к лету этого года.
Фон
В последние несколько лет профессор Сяо-Ян Ли из Департамента гражданского строительства, возглавлявший междисциплинарный исследовательский проект, сотрудничал с профессором Кеннетом Леунгом из Школы биологических наук HKU и Института морских наук Свайра для изучения уровней и удаления эффективность ретиноидов и эстрогенных EDC из сточных вод с помощью нового процесса очистки сточных вод, разработанного исследовательской группой, и для сравнения с традиционными STP.
Исследовательская группа сначала изучила уровни и эффективность удаления ретиноидов и эстрогенных EDC в STPs Shatin, Stanley и Stonecutters Island в Гонконге путем сбора образцов сточных вод и ила на разных этапах процесса очистки и анализа образцов на ретиноиды и эстрогенные EDC с использованием жидкостная хроматография с тандемной масс-спектрометрией (LC-MS / MS).
Во-вторых, была проведена серия лабораторных экспериментов с использованием небольшой экспериментальной установки нового процесса очистки сточных вод. Образцы сточных вод и ила были взяты для химического анализа с использованием протоколов, разработанных командой профессора Люнга.
Основные выводы
Результаты показали, что три STP могут удалить в среднем 57% ретиноидов (диапазон: 41-82%) и в среднем 54% эстрогенных EDC (диапазон: 31-79%) из притока сточных вод (эта работа была опубликована. в Environment International).
Используя новую систему лечения, работающую в лабораторных условиях, было продемонстрировано, что только процесс CEPS на 16-19% более эффективен в удалении ретиноидов и EDC, чем обычные STP. 65-80% ретиноидов и 72-73% EDC могут быть удалены из процесса CEPS (Изображение 3).
После ацидогенной ферментации осадка CEPS 50-58% ретиноидов и 47-50% EDC были удалены из супернатантов ила (эта работа была недавно опубликована в Water Research).
По сравнению с обычными STP, новая система очистки, объединяющая CEPS с ацидогенной ферментацией ила, сравнительно более эффективна в удалении возникающих химических загрязнителей из сточных вод и, следовательно, может снизить их воздействие на окружающую среду.
С точки зрения экономической эффективности, другие исследования показали, что процесс CEPS более экономичен, чем традиционный процесс очистки сточных вод.
Например, стоимость CEPS для очистки сточных вод составляет менее половины стоимости вторичной очистки сточных вод (i.е., процесс активного ила). С одной стороны, ацидогенная ферментация ила CEPS может дополнительно снизить стоимость обработки за счет извлечения ресурсов органического углерода и фосфатов из ила, поскольку собранные органический углерод и фосфат можно использовать для производства углеродных волокон и удобрений соответственно.
С другой стороны, ацидогенная ферментация ила CEPS может обеспечить дополнительное удаление загрязняющих веществ. Таким образом, новый процесс лечения предлагает беспроигрышные результаты.
Путь вперед
Профессор Ли, возглавлявший исследование, сказал: «Когда пилотная система очистки сточных вод в Шэньчжэне будет запущена и проведена испытания, мы надеемся продемонстрировать, что эта инновационная технология будет потреблять меньше энергии, производить более чистые сточные воды и извлекать больше полезных материалов из ила."
Профессор Люнг сказал: «Мы очень рады собрать доказательства в поддержку нашей гипотезы о том, что наша новая система очистки сточных вод может эффективно удалять появляющиеся химические загрязнители.
На увеличенной экспериментальной установке в Шэньчжэне мы продолжим исследование эффективности удаления других классов обычных загрязнителей с помощью этой новой системы очистки."
Что касается ее потенциального применения в Гонконге, профессор Ли добавил: «Наша система может быть легко модернизирована на существующие STP в Гонконге, как дополнительные устройства.
Например, пилотная система будет подключена к существующей станции Nanshan STP в Шэньчжэне для проверки ее производительности. В случае успеха это откроет путь для улучшения очистки сточных вод в Китае и за его пределами."
Это инновационное исследование финансируется Системой тематических исследований Совета по исследовательским грантам САР Гонконг.