ההשפעה של זיהום מתפתח על תהליכי טיפול במים משניים

contaminants הם כימיקלים ומיקרואורגניזמים לא בדרך כלל מעקב בסביבה, אבל הם נושאים את הפוטנציאל לגרום לתופעות לוואי על בריאות האדם ועל מערכות אקולוגיות. קבוצה מגוונת זו כוללת תרופות, מוצרים אישיים, תרכובות טיפול אנדוקריני-המסועת, חומרי הדברה וכימיקלים תעשייתיים.גילוים בזרימי פסולת הפך לדאגה קריטית למתקנים לטיפול במים ברחבי העולם, שכן שיטות מסורתיות עשויות לא להיות מספיקות כדי להסיר אותם מפגעים חיוניים לטיפול במחלות בריאות.

טיפול במים Secondary Wastewater Treatment

טיפול במים פסולת משני מייצג את השלב הביולוגי של תהליך הטיפול, לאחר המשקעים העיקריים.המטרה העיקרית שלו היא להסיר חומר אורגני מומס ומשעה, חומרים מזינים כגון חנקן ו זרחן, ופתוגים.שלב זה מסתמך על מיקרואורגניזמים המתרחשים בטבעיות כי לצרוך מזהמים אורגניים בתנאים מבוקרים.המערכות הנפוצות ביותר כוללות קידוד מופעל, מסננים מסובבים, מגע ביולוגי, וסרטן עברי מיטה ביולוגית (BRs).

מערכות סלדג' מופעלות כדי לקדם את הצמיחה של דחפו מיקרוביאלי המטבול חומר אורגני.מסנן טריקלינג להשתמש במיטה של אמצעי תקשורת, כגון סלעים או פלסטיק, אשר מעליהם מטבוליזם מים פסולת, המאפשר biofilms מיקרוביאלי כדי degrade מזהמים. MBBRs לשלב צמיחה מושעה ותהליכי ביופילם על ידי שימוש בנשאים קטנים המספקים שטח עבור biofilms תוך כדי שמירה על ידי מערכת הפעלה שלה.

טיפול שני נועד להשיג סטנדרטים איכותיים נוחים אשר להפחית את הביקוש לחמצן ביוכימי (BOD) ואת סך הכל השעוע מוצקים (TSS) לרמות בטוחות עבור שחרור לתוך גוף מים טבעי או לטיפול מתקדם נוסף.עם זאת, נוכחות של עקבות אורגני תרכובות ומזהמים מתעוררים אחרים יכולים לשבש את האיזון הביולוגי עדין זה.

הטבע של קונסולות מתפתחות

ניתן לסווג את הזיהוםים המתפתחים באופן רחב לכמה קבוצות בהתבסס על מקורם ועל מבנה כימי:

(FLT:0)Pharm ומוצרים אישיים (PPCP): FLT:1 כולל אנטיביוטיקה, כאבים, הורמונים, מסכי השמש, ו ניחוחות.
(FLT:0) אנדוקריני-דיסרופינג כימיקלים (EDCs): 1 כמו bisphenol A (BPA), phthalates, ולאylphenols, אשר מפריע במערכות הורמונליות בחיות בר ובני אדם.
(FLT:0) חומרים פוליפלוקלקליקול (PFAS): FLT:1 בשימוש בציפוי שאינם מקל, קצף כיבוי אש, וטקסטיל עמיד למים.
(ב) ⁇ :0) חומרים מזינים וכימיקלים תעשייתיים: FIRLT:1 כולל עשבים, אינקלידים, הפלסטיקים והלהבה.
(FLT:0)Nanomaterials ו microplastics:cioFLT:1 חלקיקים זעירים ממוצרים צרכניים ותהליכים תעשייתיים שיכולים לשאת מזהמים אחרים.

רבים מהתרכובות הללו אינם מוסדרים תחת תקני איכות המים הנוכחיים, וההשפעות ארוכות הטווח שלהם על מערכות אקולוגיות ובריאות האדם עדיין נחקרות.לעתים קרובות הן קיימות בריכוזי מעקב (ng/L ל- μg/L), אשר מסבך הן את הגילוי והן את ההסרה.

השפעות על תהליכי טיפול משני

התערבות עם פעילות ביולוגית

מיקרואורגניזמים במערכות טיפול משני הם העורקים של השפלה חומר אורגני.עם זאת, רבים ממזהמים מתעוררים פעילים ביולוגית על ידי עיצוב.אנטיביוטיקה, למשל, יכולים לעכב באופן סלקטיבי או להרוג מינים חיידקיים רגישים, שינוי המבנה הקהילתי המיקרוביאלי.זה יכול להפחית את יכולתה של מערכת הטיפול להסיר BOD ומזינים, המוביל לאיכות גרועה יותר.

תרכובות אנטימיקרוביאליות כגון triclosan (once נפוץ בסבון) הוכחו להפחית את קצב ההנקה במפעלים מזחלות מופעלים. Nitrifying חיידקים רגישים במיוחד לזעזועים רעילים מ שאריות תרופות.מחקר שפורסם ב-FLT:0Environmental Science & TechnologyFLT:1 דיווחו כי כמה תרופות נוגדות דלקתיות אנטי-סטרואידים (NSA) עלולות יותר ויותר תרופות מיקרוביוריות, אך עלולות לעצימות גבוהות יותר, אך עלולות טיפול תרופתיות בזיהומים במיקרוביולוגיים לגרום לזיהומים גבוהים יותר, אך ורק לזיהומים בזיהומים במיקרוביולוגיים לזיהומים אלה, אך ורק ב-דלקתיים, אך ורק ב-אנטי-אנטי-דלקתיים, אך עלולים יותר, אך עלולים יותר, אך ורק בתדירות גבוהה יותר, אך ורק במקרים של תרופות נוגדות יותר, אך ורק בתדירות גבוהה יותר, אך ורק בזיהומים בזיהומים במקרים של מחלות מיקרו-אנטי-אנטי-סטרופליליים לזיהומים במקרים של תרופות נוגדות יותר, אך עלולות יותר, אך עלולים לזיהומים בזיהומים בזיהומים בזיהומים בזיהומים בתדירות גבוהה יותר, אך ורק ב-אנטי-אנטי-אנטי-סטרופליליים לזיהומים

אתגרים ואתגרים של רדיפה

רבים ממזהמים מתעוררים הם realcitrant, כלומר הם מתנגדים biodegradation במהלך טיפול משני קונבנציונלי. pFAS תרכובות, למשל, יש אג"ח פחמן-fluorine חזק כי הם לא בקלות שבורים על ידי תהליכים ביולוגיים רגילים. מחקרים מראים כי מערכות סלפט מופעל בדרך כלל להסיר פחות מ 50% של סוגים רבים PFAS, עם קצר יותר PFAS לעתים קרובות יותר מתמיד מאשר ארוך שרשרת.

ההתמדה של תרכובות אלה מעלה חששות לגבי הצטברות שלהם בסביבה.אפילו בריכוזים נמוכים, חשיפה כרונית עלולה לגרום לשיבוש אנדוקריני בדגים ובאורגניזמים קוהטיים אחרים.בנוסף, נוכחות של אנטיביוטיקה בעיטות יכולה לקדם את התפתחות החיידקים והגנים של עמידות אנטיביוטית, איום בריאות הציבור גדל המוכר על ידי ארגון הבריאות העולמי (WHO).

חלק מהמזהמים יכולים גם להפוך למטבולטים רעילים יותר במהלך הטיפול הביולוגי.לדוגמה, ניחוחות מסוימים כמו musks סינתטיים יכולים להפוך לצורות מתמשכים יותר וביו-אקומולטיביות יותר.זה מסבך הערכות סיכון ומדגים כי פשוט מדידת ההסרה המורכבת של ההורה לא יכולה לתפוס את הסיכון המלא.

תוצאות על Sludge Handling and Disposal

contaminants מתפתח לא רק להשפיע על זרם הנוזל; הם יכולים גם לחלק לתוך הפעוט (biosolids) שנוצר במהלך טיפול משני. תרכובות הידרופוביות כגון triclosan, BPA, וכמה חומרי הדברה נוטים למודעות על השבריר המוצק.כאשר ביוסולנים מוחלים על אדמה חקלאית כמו דשן, contaminants אלה יכולים להיכנס לאדמה, לספוג על ידי יבולים או לנחמים פוטנציאליים עבור מפולסים.

יתר על כן, נוכחות של סוכנים אנטימיקרוביאליים ב-Stepha יכולה לעכב תהליכי העיכול האנירוביים המשמשים לייצוב סלחה, צמצום ייצור ביוגז ועלויות תפעוליות גוברות. המפעילים עשויים להיות צריכים להתאים זמני שימור או ליישם צעדים לפני הטיפול כדי להפחית את ההשפעות הללו.

מחקרים ומחקרים

מספר מחקרים תיעדו את ההשפעות של בעולם האמיתי של מעל 100 צמחי טיפול משפכים (WTPs) באירופה ובצפון אמריקה, זה מצא כי בעוד שחתלת מים מופעלת קונבנציונלית יכולה להסיר יותר מ -80% מכמה תרכובות כמו acetaminophen וקפאין, הסרת שיעורי עבור משככי כאבים ו -30% היו בדרך כלל סדקים פעילים.

מחקר נוסף שנערך ב-WTP בשוודיה חקר את ההשפעה של אנטיביוטיקה על nitrification. החוקרים ציינו כי ספייקטים בריכוז ciprofloxacin תואמים עם טיפות זמניות ביעילות של הסרת אמוניה, המחייבים תוספת כימית כדי לשמור על תאימות אירועים כאלה יכולים להגדיל את עלויות התפעוליות ולהיתר הפרות סיכונים.

הסרת מיקרופלסטי במהלך טיפול משני היא גם תחום גדל והולך של מחקר מאוניברסיטת טורונטו מצא כי תהליכי סליטה מופעלים להסיר כ -90% מיקרופלסטים מ influent, אבל 10% הנותרים (אשר יכול להיות מיליארדים של חלקיקים ליום) משוחררים לתוך קבלת מים. יתר על כן, מיקרופלסטיקים יכולים מודעות אוטנטים אחרים, פועל כמוקטורים עבור תרכובות רעילות.

ההתמדה של PFAS הובילה להעלאת הפיקוח הרגולטורי של הסוכנות להגנת הסביבה בארה"ב (EPA) ביססה יועצים בריאותיים עבור PFAS מסוימים במי שתייה, והיא שוקלת מגבלות חמורות יותר של פסולת מים.מחקר עדכני מצביע על כך שטיפול משני קונבנציונלי משיג הסרה מינימום PFAS, עם מאזן המוני לעתים קרובות לא מראה כל השפלה משמעותית, רק חלוקה בין תקופות נוזליות ונזקים.

אסטרטגיות מייגציה

תהליכי Oxidation מתקדמים (AOPs)

כדי להתגבר על המגבלות של טיפול ביולוגי, מתקנים רבים משלבים תהליכי חמצון מתקדמים או כצעד טריטרינרי או ישירות בתוך רכבת הטיפול המשנית. AOPs כגון אוזון (O3) בשילוב עם מימן peroxide (H2O2), אולטרה סגולט (UV) photolysis, ו- Fenton לייצר רדיקלים הידרוקסל פעילים מאוד שיכול לשבור אפילו את המזהמים האורגניים ביותר, אך יש צורך במניעה יעילה יותר של תרופות, אך ורק לאחרונה.

פחמן מופעל, הן אבקה (PAC) והן צורות גרניטריות (GAC) משמש נרחב למודעות אופוזיציה אורגנית. PAC ניתן לעשות ישירות לתוך אגן הקידוד הפעיל, שילוב עם טיפול ביולוגי קיים. GAC מסננים, לעתים קרובות להציב לאחר הבהרה משנית, לספק צעד מלוטש כי ללכוד תרכובות שאריות.

Membrane Bioreactors (MBRs)

bioreactors membrane משלב טיפול ביולוגי עם סינון membrane (מיקרופלציה או אולטרה סינון) . membrane שומרת biomass וחומר חלקי, המאפשר ריכוזים ביומסה גבוהה יותר וזמני שימור מתעוררים יותר - תנאים כי מעדיף את הצמיחה של חיידקים איטיים המסוגלים להפחתת פיגור מחדש של recitalrant.

אופטימיזציה תהליכים ו Bioaugmentation

התאמת פרמטרים תפעוליים יכול לשפר את החוסן של תהליכים ביולוגיים.הגדלת זמן שמירת החיתוך (SRT) מאפשר מיקרואורגניזמים יותר זמן להסתגל ולדרג תרכובות ביו-דידה איטיות יותר. לשמור על רמות חמצן מומס גבוה יותר ודימום יחסי תזונה מזינים גם לתמוך בבריאות מיקרוביאלית. ביו-החיסון - תוספת של זנים מיקרוביאליים ספציפיים עם יכולות השפלה ידועות - הוכיחה הבטחה במחקרים מעבדה עבור תרכובות כמו תרכובות תחרותיות, כמו פונקציות שדה.

בקרת מקור וקידום

מניעת זיהום מתפתח מלהיכנס למערכות פסולת במקום הראשון היא אסטרטגיה יעילה עלות.זה יכול לכלול תוכניות טיפול תרופתי, הגבלות על השימוש של כימיקלים מסוימים במוצרי הצריכה (למשל, איסור מיקרובאדים בקוסמטיקה), ודרישות טיפול תעשייתי.בתי חולים ותעשיות כי פריקה גבוהה של תרופות או כימיקלים יכול להיות נדרש להתקין על מערכות חינוך ציבורי.

שילוב של גישות אלה הוא לעתים קרובות הכרחי. מתקני טיפול עשויים צריך ליישם מערכת רב-תחומית הכוללת טיפול ביולוגי, AOPs, ומודעות לניהול ביעילות את המגוון של contaminants.

המונחים: reulatory Frameworks

סטנדרטים נוכחיים

רוב המדינות לווסת את המזהמים הקונבנציונליים בשפכים - כגון BOD, TSS ומזינים - אבל מעטים יש מגבלות ספציפיות עבור מורדים מתעוררים באיחוד האירופי, באמצעות הוראת מסגרת המים שלה, כללו חומרים עדיפות מסוימים ברשימת הצפייה שלה, כגון diclofenac וכמה הורמונים, המחייבים מדינות חברות לפקח עליהם.

ללא נהגים רגולטוריים, כלי רכב עשויים להיות חסרים את המימון וההתמריץ לשדרג את תהליכי הטיפול.עם זאת, ראיות גוברות על נזק אקולוגי, בשילוב עם לחץ ציבורי, דוחפות הרגולטורים לשקול סטנדרטים חדשים. בשנת 2021, הציעה הוועדה האירופית תיקון של צו טיפול במים עירוניים הכולל דרישות להסרת מיקרו-פולנטים ולשפר את יעילות האנרגיה.

כיוונים עתידיים

מתקדם בכימיה אנליטית, כגון נוזל chromatography-tandem המוני ספקטרום (LC-MS /MS), עכשיו לאפשר זיהוי של contaminants בריכוזים נמוכים מאוד.זה מאפשר ניטור מקיף יותר והערכה סיכון. עם זאת, בדיקת כל contaminants אפשרי הוא לא מעשי שדרוגים. גישה מובילה היא להשתמש ניטור מבוסס אפקט - כלומר, ניתוח ביולוגי של פעילות מדומה (תרכובת קוונטית) ולא זיהום רלוונטי.

מסגרות רגולטוריות צפויות להתפתח לגישות מבוססות סיכון הוליסטית יותר, תוך התחשבות בהשפעות המצטברות של תערובת מזוהמת.הרעיון של "טביעה כימית" והשימוש בתקני איכות סביבתית (EQS) המותאמים לתנאים הספציפיים נחקרים.

מבט לאחור

שילובים מתעוררים מייצגים אתגר מורכב ומתפתח לתהליכי טיפול במים משניים.היכולת שלהם להפריע לטיפול ביולוגי, להתמיד באמצעות תהליכים קונבנציונליים, ולהצטבר בסביבה דורשת תגובה פרואקטיבית.האסטרטגיות היעילות ביותר משלבות שליטה במקור, אופטימיזציה תהליכים וטכנולוגיות מתקדמות כגון AOPs, פחמן מופעל, ו- membrane ביולוגיטים.המשך מחקר אל גורל ואפקטים של אלה, בשילוב עם רגולציה מתאימה, יהיה חיוני כדי להבטיח מים חיוניים, ותפקודי בריאות הציבור.

השימושים חייבים גם לשקול את ההסכמים הכלכליים והאנרגיהיים של עסקאות מתקדמות יכולים להיות יקרים, דרישות האנרגיה של טכנולוגיות כמו אוזון ו-UV עלולות להתנגש עם מטרות הפחתת פחמן.פתרונות מתעוררים כגון AOPs המונעים על ידי השמש, הסרת ביולוגית של PFAS באמצעות מסלולים אנזים ספציפיים, ומערכות ניטור חכמות אשר לחזות עומסים מנבאות מבטיחות מציעים נתיבים קדימה.

שיתוף פעולה בין חוקרים, מהנדסים, הרגולטורים והציבור הוא מפתח.על ידי הישארות מעודכן לגבי הממצאים האחרונים והשקעה בתשתיות טיפול גמישות, מגזר המים יכול להישאר לפני הגאות המתעוררת להבטיח כי מי הפסולת מטופל בטוח לסביבה ולשימוש חוזר יישומים.

לקריאה נוספת בנושא זה, ה-EPA מספק משאבים על FLT:0 (Contaminants of Emerging ConcernFLT:1, and the WHO פרסמה דוחות על FLT:2 Antimicrobial Resistance in WastewateruaFLT Plus, כתבי עת אקדמיים כגון FLT:4 Water ResearchFLT:5 מפרסם באופן קבוע מחקרים בנושא שמרנים על טכנולוגיות גורל סביבתיות וגורל סביבתי.