Eliminace mikropolutantů z vod kombinací oxidačních a sorpčních procesů v laboratorním měřítku

Autoři

  • Tamara Pacholská Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, FTOP, Ústav technologie vody a prostředí, Technická 5, 166 28 Praha 6
  • Ivan Karpíšek Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, FTOP, Ústav technologie vody a prostředí, Technická 5, 166 28 Praha 6
  • Jana Zuzáková Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, FTOP, Ústav technologie vody a prostředí, Technická 5, 166 28 Praha 6; Pražské vodovody a kanalizace, a.s., Ke Kablu 971/1, Hostivař, 102 00 Praha 10
  • Vojtěch Kužel Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, FTOP, Ústav technologie vody a prostředí, Technická 5, 166 28 Praha 6
  • Stanislav Gajdoš Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, FTOP, Ústav technologie vody a prostředí, Technická 5, 166 28 Praha 6
  • Zuzana Nováková Pražské vodovody a kanalizace, a.s., Ke Kablu 971/1, Hostivař, 102 00 Praha 10
  • Dana Vejmelková Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, FTOP, Ústav technologie vody a prostředí, Technická 5, 166 28 Praha 6
  • Pavla Šmejkalová Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, FTOP, Ústav technologie vody a prostředí, Technická 5, 166 28 Praha 6
  • Vojtěch Kouba Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, FTOP, Ústav technologie vody a prostředí, Technická 5, 166 28 Praha 6

DOI:

https://doi.org/10.35933/ENTECHO.2021.003

Klíčová slova:

Mikropolutanty, dočištění odtoku z městské čistírny odpadních vod, oxidační procesy, sorpční procesy

Abstrakt

Mikropolutanty v životním prostředí působí negativně na vodní ekosystémy a též představují potenciální riziko pro lidské zdraví. Zásadním zdrojem vnosu mikropolutantů do životního prostředí jsou městské ČOV, jejichž konvenční mechanicko-biologická technologie není na odstraňování mikropolutantů navržena. V této práci jsme testovali účinnost odstranění mikropolutantů řadou oxidačních (např. ozonizace, UV/H2O2, Fentonova reakce, borem dopovaná diamantová elektroda) a sorpčních (např. granulované aktivní uhlí GAU, zeolity) procesů. Účinnost odstranění vybraných léčiv (např. erythromycin, sulfamethoxazol, ibuprofen atd.) a metabolitů pesticidů (např. acetochlor ESA, metazachlor ESA) jsme testovali v jednorázových vsádkových testech. S přihlédnutím k ekonomickým i provozním parametrům byla pro následné testování v reálných podmínkách (poloprovozní měřítko) zvolena kombinace oxidace UV/H2O2 a sorpce na GAU. Mikropolutanty v modelové vodě byly úspěšně odstraněny z 91% (suma léčiv) a cca 100% (suma metabolitů pesticidů) při použití optimální dávky H2O2 5 mg/l a intenzity UV záření 4 kJ/m2 s následnou sorpcí na GAU. Tyto velmi slibné výsledky v současné době ověřujeme v pilotní jednotce pro dočištění reálného odtoku z městské ČOV.

Reference

Golovko, O.; de Brito Anton, L.; Cascone, C.; Ahrens, L.; Lavonen, E.; Köhler, S. J., 2020. Sorption characteristics and removal efficiency of organic micropollutants in drinking water using granular activated carbon (GAC) in pilot-scale and full-scale tests. Water 12(7), 2053. https://doi.org/10.3390/w12072053

Hou, J.; Chen, Z.; Gao, J.; Xie, Y.; Li, L.; Qin, S.; Wang, Q.; Mao, D.; Luo, Y., 2019. Simultaneous removal of antibiotics and antibiotic resistance genes from pharmaceutical wastewater using the combinations of upflow anaerobic sludge bed, anoxic-oxic tank, and advanced oxidation technologies. Water Research 159, 511–520. https://doi.org/10.1016/j.watres.2019.05.034

Choe, H.-S.; Kim, K. Y.; Oh, J.-E.; Kim, J.-H., 2022. Parallel study on removal efficiency of pharmaceuticals and PFASs in advanced water treatment processes: Ozonation, GAC adsorption, and RO processes. Environmental Engineering Research 27(1), 200509. https://doi.org/10.4491/eer.2020.509

Jálová, V.; Jarošová, B.; Bláha, L.; Giesy, J. P.; Ocelka, T.; Grabic, R.; Jurčíková, J.; Vrana, B.; Hilscherová, K., 2013. Estrogen-, androgen- and aryl hydrocarbon receptor mediated activities in passive and composite samples from municipal waste and surface waters. Environment International 59, 372–383. https://doi.org/10.1016/j.envint.2013.06.024

Kim, M.-K.; Zoh, K.-D., 2016. Occurrence and removals of micropollutants in water environment. Environmental Engineering Research 21(4), 319–332. https://doi.org/10.4491/eer.2016.115

Kruithof, J. C.; Kamp, P. C.; Martijn, B. J., 2007. UV/H2O2 treatment: A practical solution for organic contaminant control and primary disinfection. Ozone: Science & Engineering 29(4), 273–280. https://doi.org/10.1080/01919510701459311

Lebik-Elhadi, H.; Frontistis, Z.; Ait-Amar, H.; Amrani, S.; Mantzavinos, D., 2018. Electrochemical oxidation of pesticide thiamethoxam on boron doped diamond anode: Role of operating parameters and matrix effect. Process Safety and Environmental Protection 116, 535–541. https://doi.org/10.1016/j.psep.2018.03.021

Luo, Y.; Guo, W.; Ngo, H. H.; Nghiem, L. D.; Hai, F. I.; Zhang, J.; Liang, S.; Wang, X. C., 2014. A review on the occurrence of micropollutants in the aquatic environment and their fate and removal during wastewater treatment. Science of The Total Environment 473–474, 619–641. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2013.12.065

Mackuľak, T.; Nagyová, K.; Faberová, M.; Grabic, R.; Koba, O.; Gál, M.; Birošová, L., 2015. Utilization of Fenton-like reaction for antibiotics and resistant bacteria elimination in different parts of WWTP. Environmental Toxicology and Pharmacology 40(2), 492–497. https://doi.org/10.1016/j.etap.2015.07.002

Matafonova, G.; Batoev, V., 2017. Comparison of energy requirements for removal of organic micropollutants from lake water and wastewater effluents by direct UV and UV/H2O2 using excilamp. DWT 85, 92–102. https://doi.org/10.5004/dwt.2017.21245

McBeath, S. T.; Wilkinson, D. P.; Graham, N. J. D., 2019. Application of boron-doped diamond electrodes for the anodic oxidation of pesticide micropollutants in a water treatment process: a critical review. Environ. Sci.: Water Res. Technol. 5(12), 2090–2107. https://doi.org/10.1039/C9EW00589G

Miklos, D. B.; Remy, C.; Jekel, M.; Linden, K. G.; Drewes, J. E.; Hübner, U., 2018. Evaluation of advanced oxidation processes for water and wastewater treatment – A critical review. Water Research 139, 118–131. https://doi.org/10.1016/j.watres.2018.03.042

Rodriguez-Narvaez, O. M.; Peralta-Hernandez, J. M.; Goonetilleke, A.; Bandala, E. R., 2017. Treatment technologies for emerging contaminants in water: A review. Chemical Engineering Journal 323, 361–380. https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.04.106

Shon, H. K.; Vigneswaran, S.; Snyder, S. A., 2006. Effluent organic matter (EfOM) in wastewater: constituents, effects, and treatment. Critical Reviews in Environmental Science and Technology 36(4), 327–374. https://doi.org/10.1080/10643380600580011

Sirés, I.; Brillas, E.; Oturan, M. A.; Rodrigo, M. A.; Panizza, M., 2014. Electrochemical advanced oxidation processes: today and tomorrow. A review. Environ Sci Pollut Res 21(14), 8336–8367. https://doi.org/10.1007/s11356-014-2783-1

Sousa, J. C. G.; Ribeiro, A. R.; Barbosa, M. O.; Pereira, M. F. R.; Silva, A. M. T., 2018. A review on environmental monitoring of water organic pollutants identified by EU guidelines. Journal of Hazardous Materials 344, 146–162. https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2017.09.058

Stahování

Publikováno

30.06.2021

Jak citovat

Pacholská, T. (2021) „Eliminace mikropolutantů z vod kombinací oxidačních a sorpčních procesů v laboratorním měřítku", ENTECHO, 4(1), s. 15–20. doi: 10.35933/ENTECHO.2021.003.

Číslo

No 1 (2021)

Sekce

Recenzované články

Licence

Creative Commons License

Tato práce je licencována pod Mezinárodní licencí Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0.