Team udvikler ny spildevandsbehandlingsproces

Globalt set der er en voksende bekymring med hensyn til tilstedeværelsen af ​​spor nye kontaminanter såsom retinoider og østrogene hormonforstyrrende kemikalier (EDC'er) i vandmiljøer. Retinoider såsom retinsyrer og deres metabolitter, som er derivater af vitamin A, kan forårsage unormal morfologisk udvikling hos padder, fisk, og snegle på forhøjede niveauer. Østrogene EDC'er som alkylphenoler og bisphenol A er miljøøstrogener, der kan inducere feminisering af hanfisk og unormal udvikling i vandlevende organismer.

Spildevandsspildevand er en væsentlig kilde til kontinuerlig tilførsel af disse forurenende stoffer til vandmiljøet. Høje niveauer af disse kemiske kontaminanter findes almindeligvis i spildevand, der udledes fra konventionelle spildevandsrensningsanlæg (STP'er).

Et tværfagligt team ledet af University of Hong Kong (HKU) har udviklet et nyt spildevandsbehandlingssystem, der effektivt kan fjerne konventionelle forurenende stoffer, og genvinde værdifulde ressourcer såsom fosfor og organiske materialer (dvs. kulfibre og flygtige organiske syrer).

Dette nye system kombinerer kemisk forbedret primær sedimentering (CEPS) af spildevand med acidogen fermentering af slam i tandem. En række laboratorieforsøg blev udført for at bevise, at dette nye system effektivt kan fjerne spor, der opstår kemiske forurenende stoffer fra spildevand og er mere omkostningseffektivt sammenlignet med konventionelle spildevandsbehandlingssystemer.

Resultaterne af denne undersøgelse er for nylig blevet offentliggjort i Vandforskning og Miljø International .

I øvrigt, i samarbejde med Nanshan spildevandsbehandlingsanlæg i Shenzhen, et pilotspildevandsbehandlingssystem, der anvender den nye behandlingsproces, har været under opførelse i Shenzhen siden 2019. Det vil træde i drift og testes til sommer, hvis COVID-19-udbruddet aftager.

Baggrund

I de seneste år, Professor Xiao-Yan Li fra Institut for Byggeri og Anlæg, der ledede det tværfaglige forskningsprojekt, har samarbejdet med professor Kenneth Leung fra HKU School of Biological Sciences og Swire Institute of Marine Science for at undersøge niveauerne og fjernelseseffektiviteten af ​​retinoider og østrogene EDC'er fra spildevand ved den nye spildevandsbehandlingsproces udviklet af forskerholdet, og at sammenligne det med de konventionelle STP'er.

Forskerholdet undersøgte først niveauerne og fjernelseseffektiviteten af ​​retinoider og østrogene EDC'er i Shatin, Stanley og Stonecutters Island STP'er i Hong Kong ved at indsamle spildevand og slamprøver fra forskellige stadier af behandlingsprocessen, og analysere prøverne for retinoider og østrogene EDC'er ved hjælp af væskekromatografi med tandem massespektrometri (LC-MS/MS). For det andet en række laboratorieforsøg blev udført med et lille pilotanlæg af den nye spildevandsbehandlingsproces. Prøver af spildevand og slam blev taget til den kemiske analyse ved hjælp af protokollerne udviklet af professor Leungs team.

Nøglefund

Resultaterne indikerede, at de tre STP'er kun kan fjerne et gennemsnit på 57% af retinoider (interval:41-82%) og et gennemsnit på 54% af østrogene EDC'er (interval:31-79%) fra spildevandspåvirkninger (dette arbejde blev offentliggjort i Miljø International ).

Ved at bruge det nye behandlingssystem, der drives under laboratorieforhold, CEPS-processen alene blev vist at være 16-19 % mere effektiv til at fjerne retinoider og EDC'er end de konventionelle STP'er. 65-80% af retinoider og 72-73% af EDC'er kan fjernes fra CEPS-processen.

Efter acidogen gæring af CEPS-slammet, 50-58% af retinoider og 47-50% af EDC'er blev fjernet yderligere fra supernatanterne af slam (dette arbejde er for nylig blevet offentliggjort i Water Research).

Sammenlignet med de konventionelle STP'er, det nye behandlingssystem, der integrerer CEPS med acidogen fermentering af slam, er forholdsvis mere effektivt til at fjerne nye kemiske forurenende stoffer fra spildevand, og dermed kunne reducere deres miljøpåvirkninger.

Med hensyn til omkostningseffektivitet, CEPS-processen er blevet vist, ved andre undersøgelser, at være mere omkostningseffektiv end den konventionelle spildevandsbehandlingsproces. For eksempel, omkostningerne ved CEPS til spildevandsrensning er mindre end halvdelen af ​​omkostningerne ved den sekundære spildevandsrensning (dvs. aktiveret slamproces). På den ene side, acidogen fermentering af CEPS-slam kan yderligere reducere behandlingsomkostningerne ved at genvinde organiske kulstof- og fosfatressourcer fra slammet, da det høstede organiske kulstof og fosfat kan udnyttes til at producere henholdsvis kulfibre og gødning. På den anden side, den acidogene fermentering af CEPS-slam kan give yderligere fjernelse af forurenende stoffer. Den nye behandlingsproces, derfor, tilbyder win-win-resultater.

Vejen frem

Professor Li, hvem ledede undersøgelsen, sagde:"Når pilotspildevandsbehandlingssystemet i Shenzhen kommer i drift og tester, vi håber at demonstrere, at denne innovative teknologi vil bruge mindre energi, generere renere spildevand og genvinde mere nyttige materialer fra slammet."

Professor Leung sagde, "Vi er meget glade for at samle beviser for at understøtte vores hypotese om, at vores nye spildevandsbehandlingssystem effektivt kan fjerne de nye kemiske forurenende stoffer. Med det opskalerede pilotanlæg i Shenzhen, vi vil yderligere undersøge effektiviteten af ​​fjernelse af andre klasser af almindelige forurenende stoffer med dette nye behandlingssystem."

Med hensyn til dets potentielle anvendelse i Hong Kong, Professor Li tilføjede, "Vores system kan nemt eftermonteres på de eksisterende STP'er i Hong Kong, som tilføjelsesenheder. For eksempel, pilotsystemet vil blive forbundet med det eksisterende Nanshan STP i Shenzhen for at teste dets ydeevne. Hvis det lykkes, dette vil bane vejen for fremme af spildevandsrensning i Kina og videre."