RO137599A0 - Tehnologie inovativă pentru eliminarea microplasticelor din apele uzate - Google Patents

Tehnologie inovativă pentru eliminarea microplasticelor din apele uzate Download PDF

Info

Publication number
RO137599A0
RO137599A0 ROA202300183A RO202300183A RO137599A0 RO 137599 A0 RO137599 A0 RO 137599A0 RO A202300183 A ROA202300183 A RO A202300183A RO 202300183 A RO202300183 A RO 202300183A RO 137599 A0 RO137599 A0 RO 137599A0
Authority
RO
Romania
Prior art keywords
microplastics
wastewater
module
effluent
degradation
Prior art date
Application number
ROA202300183A
Other languages
English (en)
Other versions
RO137599B1 (ro
RO137599A3 (ro
Inventor
cristina Maria
Cristian- Emilia Pop
Gyorgy Deak
Gina Ghiţă
Mihaela Ilie
Original Assignee
Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Pentru Protecţia Mediului
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Pentru Protecţia Mediului filed Critical Institutul Naţional De Cercetare-Dezvoltare Pentru Protecţia Mediului
Priority to ROA202300183A priority Critical patent/RO137599B1/ro
Publication of RO137599A0 publication Critical patent/RO137599A0/ro
Publication of RO137599A3 publication Critical patent/RO137599A3/ro
Publication of RO137599B1 publication Critical patent/RO137599B1/ro

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02WCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/10Biological treatment of water, waste water, or sewage

Landscapes

  • Biological Treatment Of Waste Water (AREA)
  • Purification Treatments By Anaerobic Or Anaerobic And Aerobic Bacteria Or Animals (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)

Abstract

Invenţia se referă la un procedeu de finisare a apelor uzate evacuate din staţiile de epurare orăşeneşti poluate cu deşeuri din materiale plastice cu dimensiuni între 1 μ m şi 5 mm. Procedeul, conform invenţiei, constă în etapele: fragmentarea preliminară a microplasticelor prezente în apele uzate tratate în prealabil prin procedee convenţionale, sub acţiunea agenţilor oxidativi, adsorbţia pe cărbune activ a radicalilor liberi remanenţi, stocarea intermediară a efluentului îmbogăţit cu substanţe organice biodegradabile, pre-condiţionarea sa cu nămol activ aerob şi ajustarea proporţiei denutrienţi cu respectarea raportului C:N:P de 100:5:1 necesar pentru dezvoltarea masei microbiene, sterilizarea efluentului de pre-condiţionare şi degradarea biologică aerobă cu biomasă imobilizată e suporţi solizi, adaptată pentru degradarea polietilen tereftalat (PET), polietilenă (PE), polipropilenă (PP) şi polistiren (PS), decantarea gravitaţională a biomasei excedentare cu reutilizare, rezultând un efluent tratat biologic calitativ cu o eficienţe de degradare a PET de 80....85%, a PE de 60...73%, a PP de 64...71% şi a PS de 68...81%.

Description

RO 137599 AO ‘orcul ni sw η î:?t C^&ra do brevet ca fc
Plivit dx) λ>ίΧ»νύϊ G3 hVuLîiÎJ
|.§3 ista depozit
1..1...,0^..2023
TEHNOLOGIE INOVATIVÂ PENTRU ELIMINAREA MICROPLASTICELOR DIN APELE UZATE
DESCRIEREA INVENȚIEI
Invenția de față se referă la o tehnologie inovativă aplicabilă pentru eliminarea microplasticelor din apele uzate/efluenții evacuate din stațiile de epurare orășenești.
Microplasticele sunt particule omniprezente în mediu, au dimensiuni cuprinse între I pm și 5 mm, [1] sunt constituite din polimeri, aditivi și diverse impurități, sunt insolubile în apă, nebiodegradabile și acumulabile în toate componentele mediului. Cercetările realizate în ultimul deceniu au demonstrat că oamenii sunt expuși în mod constant la microplastice, contaminarea realizându-se prin ingestie, inhalare și contact direct cu epiderma. Deși cele mai multe microplastice identificate în râurile interioare sunt rezultatul proceselor de fragmentare și descompunere a deșeurilor din materiale plastice gestionate în mod defectuos, nu puține sunt microplasticele evacuate în râurile interioare prin intermediul sistemelor de canalizare și evacuare a apelor uzate insuficient epurate în stațiile de epurare convenționale. în fapt, procedeele convenționale (mecanice, chimice și biologice) aplicate în stațiile de epurare a apelor uzate nu reușesc să rețină și/sau degradeze micile particulele solide de materiale plastice. Acestea practic tranzitează treptele de epurare fără să suporte nici o modificare structurală și ajung in mediul acvatic prin intermediul efluenților.
Majoritatea studiilor și lucrărilor publicate în revistele de specialitate concluzionează că poluarea cu microplastice a devenit o problemă îngrijorătoare și reprezintă o amenințare reală pentru toate viețuitoarele de pe Terra [1]. Din acest motiv, în prezent există o preocupare științifică crescută privind microplasticele, deoarece sunt foarte ușor accesibile pentru organismele acvatice și transferabile de-a lungul lanțului trofic.
Problema tehnică pe care o rezolvă invenția de față constă în realizarea unei trepte suplimentare de epurare a apelor uzate orășenești, mai exact de finisare a calității acestor categorii de ape înainte de a fi evacuate în apele de suprafață receptoare.
Se dă în continuare un exemplu tehnologie inovativă aplicabilă pentru eliminarea microplasticelor din apele uzate/efluenții evacuate din stațiile de epurare orășenești, în legătură cu imaginile din Fig. 1 - 2 care reprezintă:
Fig. 1 - Schema principalelor operații tehnologice implicate în tehnologia de eliminare a microplasticelor din apa uzată;
Fig. 2 - Schema fluxului tehnologic de îndepărtare a microplasticelor din apele uzate.
Elementele caracteristice figurilor reprezintă:
- Modul oxidativ de fragmentare preliminară a microplasticelor din apa uzată;
- Pompă de alimentare a apei uzate în coloana de adsorbție;
- Coloană de adsorbție cu cărbune activ;
- Pompă de alimentare a apei uzate în rezervorul de stocare intermediară;
- Rezervor de stocare intermediară și de eliminare a urmelor de radicali liberi/bioreactor de pre-condiționare;
- Debitmetru de alimentare a aerului;
RO 137599 AO
- Pompă de alimentare a apei uzate în reactorul biologic;
- Reactor biologic cu funcționare continuă și biomasă specializată imobilizată pe suporți solizi naturali;
- Pompă de alimentare a sistemului de spargere a spumei;
- Sistem de spargere a spumei prin stropire cu apă uzată epurată;
- Debitmetru de alimentare a aerului;
- Decantor secundar longitudinal;
- Pompă de evacuare a biomasei;
- Modul de recondiționare a biomasei imobilizate;
- Sistem de monitorizare și control;
- Electrod și control concentrație de ozon; (ECO3)
- Electrod și control concentrație de oxigen dizolvat (ECOD);
- Electrod și control valoare pH (ECpH);
- Control debit de alimentare apă uzată (CQ);
- Control concentrație de biomasă imobilizată (CB).
Tehnologia de degradare și îndepărtare a microplasticelor din efluenții stațiilor de epurare orășenești prin procedee convenționale, conform schemei tehnologice anexate (Figura 2), este constituită din:
• un modul oxidativ (1) în cadrul căruia are loc o fragmentare preliminară a microplasticelor sub acțiunea agenților oxidativi precum ozonul, radiații UV etc.;
• un modul de reținere prin adsorbție pe cărbune activ (3) a radicalilor liberi nereacționați care odată ajunși în reactorul biologic ar afecta în mod negativ procesele microbiologice prin inertizarea biomasei specializate;
• un modul de stocare și aerare intermediară (5) a apei uzate în scopul oxidării carbonului rezidual și îmbogățirii apei uzate cu macro și micronutrienții necesari metabolismului celular;
• un modul de degradare biologică aerobă (8) cu funcționare în regim continuu, care folosește biomasă specializată în degradarea microplasticelor, imobilizată pe suporți solizi poroși, naturali și biodegradabili;
• un modul de separare (12), recirculare și/sau reactivare (14) a biomasei imobilizate excedentare.
Modulul oxidativ de fragmentare preliminară a microplasticelor din apa uzată (1) nu face obiectul acestei solicitări de brevet. în cadrul său are loc o oxidare a compușilor organici refractari precum și o funcționalizare a suprafețelor particulelor polimerice prezente în apa uzată. Printre tehnologiile oxidative utilizate se numără ozonizarea, oxidarea chimică, fotocataliza UVC etc.. Un bun exemplu de modul de pre-tratare și oxidare este prezentat în patentul RO 133775 AO - Procedeu de epurare avansată a apelor uzate provenite de Ia fermele zootehnice care presupune ozonizarea în contra-curent în patru coloane succesive dotate cu separatoare de spumă. Efluentul saturat în radicali liberi și ozon dizolvat este trecut printr-un fotoreactor de tip UV-C pentru a intensifica activitatea radicalilor liberi asupra materialelor polimerice refractare [2]. Un efect secundar benefic al modulului oxidativ (1) este că oferă un efluent sterilizat din punct de vedere microbiologic, protejând astfel puritatea culturilor specializate prezente în
RO 137599 AO modulul biologic/reactorul biologic cu funcționare continuă și biomasă specializată imobilizată pe suporți solizi naturali (8).
Efluentul modului oxidativ (1) va avea un conținut ridicat de substanțe organice biodegradabile din cauza prezenței produșilor atacului radicalic și oxidativ asupra substanțelor organice greu biodegradabile sau ne-degradabile, pe lângă microparticulelor de plastic care din cauza dimensiunilor lor nu au fost complet dezagregate (pentru dezagregare fiind necesari timpi de reacție foarte lungi în prezența unor procese energofage).
Prin prezenta solicitare de brevet se preia efluentul modulului oxidativ (1) și se supune unei înlănțuiri de procese biologice ce au ca scop degradarea lentă a microparticulelor de polimer rămase nedezagregate cu un consum energetic mai redus. Astfel, într-o primă etapă, efluentul modulului oxidativ (1) este trecut printr-o coloană de cărbune activ (3) în scopul neutralizării și reținerii radicalilor liberi remanenți (care altfel ar afecta procesele microbiologice).
Substanțele organice ușor biodegradabile formate în modulul oxidativ (1) reprezintă o sursă de carbon ușor de metabolizat de către microorganisme, din acest motiv a fost introdus în fluxul tehnologic un rezervor de stocare intermediară și de eliminare a urmelor de radicali liberi (5) în cadrul căruia are loc o pre-condiționare în care efluentul din coloana de carbon activ este contactat cu nămol activ aerob recuperat care va consuma rapid sursa de carbon ușor disponibilă. De asemenea, în această etapă se verifică și se ajustează proporția celorlalți nutrienți (macro- și micro-nutrienți) necesari dezvoltării masei bacteriene astfel încât să se respecte echivalența/raportul C:N:P= 100:5:1.
Efluentul bioreactorul de pre-condiționare (5) este trecut printr-un modul de sterilizare UVC și este trimis către reactorul biologic aerob cu culturi microbiene specializate imobilizate pe suporți solizi naturali și inerți din punct de vedere chimic (8). Aceste culturi bacteriene au fost adaptate pentru degradarea celor mai frecvent întâlnite microplastice din mediul acvatic [ex.: polietilen tereftalat (PET), polietilenă (PE), polipropilenă (PP) și polistiren (PS)], printr-o serie de experimente desfășurate timp îndelungat (cca. 3 ani) la scară de laborator și utilizând atât ape uzate sintetice îmbogățite cu concentrații variabile de microplastice, cât și efluenți prelevați din diverse stații de epurare orășenești. S-a plecat de la ideea că aceste culturi bacteriene specializate, în absența altor surse de carbon ușor accesibile, vor folosi ca sursă de carbon particulele de microplastic care vor avea tendința să adere la biofilmul format. Atunci când se observă o scădere a ratei de creștere a biomasei din reactorul biologic (8), prin intermediul unei pile electrice microbiene, se verifică analitic concentrațiile principalilor nutrienți (N, P și microelemente) și se finalizează șarja de apă uzată prelucrată.
Cultura bacteriană/biomasa specializată a fost imobilizată pe suporți solizi poroși, naturali și biodegradabili (ex.: pomică/rocă vulcanică cu textură poroasă/piatră ponce, tuf vulcanic silicic, tuf vulcanic calcaros și alginat).
Biomasa specializată excedentară formată și suporții solizi microporoși sunt îndepărtate din instalația de epurare prin decantare gravitațională în decantorul longitudinal (12) și sunt transportați în modulul de recondiționare (14) unde sunt supuși operațiilor de spălare/curățare și sterilizare în scopul reutilizării prin expunere la efluentul bogat în ozon și radicali liberi din modulul oxidativ (1), înainte de trecerea prin coloana de cărbune activ (3).
Funcționarea instalației de eliminare a microplasticelor din apele uzate este automatizată. Sistemul de monitorizare și control (15) permite supravegherea și modificarea de la distanță a principalilor parametri de funcționare ai instalației și de asemenea, permite stocarea și descărcarea acestora, via suport USB, pe întreaga perioadă de desfășurarea a proceselor de oxidare și biodegradare. Sistemul de automatizare monitorizează și colectează principalii parametrii hidraulici și pneumatici ai proceselor tehnologice (ex.: debite de apă uzată, debite de aer, niveluri de lichid în rezervor, reactor și decantor etc.), principalele caracteristici ale apelor uzate supuse epurării (ex.: concentrații de ozon și oxigen dizolvat, valori ale pHului etc.) acționând prin intermediul pompelor (2, 4, 7, 9, 13) și debitmetrelor (6, 11) din componența instalației asupra principalilor elemente de comandă și corecție (16, 17, 18, 19, 20).
Tehnologia de degradare a microplasticelor conform invenției conduce la obținerea unor eficiențe de îndepărtare a PET cuprinse între 80 și 85%, a PE cuprinse între 60 și 73%, a PP cuprinse între 64 și 71%, și a PS cuprinse între 68 și 81%.
Aplicarea tehnologiei de degradare a microplasticelor conform invenției a evidențiat următoarele avantaje:
• creșterea tratabilității biologice a apei uzate;
• obținerea unei calități a efluentului net superioară condițiilor stipulate de NTPA 001 [3]: CBO5 < 15 mg O2/L, CCO-Cr < 95 mg O2/L, Azot total < 5 mg/L, Fosfor total < 0,07 mg/L;
• degradarea/îndepărtarea semnificativă a microplasticelor (eficiențe de 60-85 %);
• viteze mai mari de sedimentare a biomasei imobilizate pe suporți solizi;
• reutilizarea pe termen lung a suporților solizi poroși.
BIBLIOGRAFIE
1. ISO/TR 21960:2020 - Plastics - Environmental aspects - State of knowledge and methodologies.
2. Brevet RO 133775 A0 - Procedeu de epurare avansată a apelor uzate provenite de la fermele zootehnice.
3. Hotărârea de Guvern nr. 352 din 21 aprilie 2005 privind modificarea și completarea Hotărârii Guvernului nr. 188/2002 pentru aprobarea unor norme privind condițiile de descărcare în mediul acvatic a apelor uzate.

Claims (2)

  1. RO 137599 AO
    TEHNOLOGIE INOVATIVĂ PENTRU ELIMINAREA MICROPLASTICELOR DIN
    APELE UZATE
    REVENDICĂRI
    1. Tehnologia de degradare a microplasticelor din apele uzate tratate în prealabil în stații convenționale de epurare, caracterizată prin aceea că poate fi aplicată apelor uzate cu un conținut de microplastice de maxim 100 mg/L, este constituită din cinci module principale: un modul oxidativ, un modul de adsorbție, un modul de oxidare aerobă a carbonului rezidual și de îmbogățire a apei uzate cu macro și micronutrienții, un modul de tratare biologică aerobă cu biomasă specializată imobilizată, un modul de separare, recirculare și/sau reactivare a biomasei excedentare/epuizate. Tehnologia conduce la obținerea unui efluent cu o calitate net superioară condițiilor stipulate de NTPA 001 (H.G. nr. 352/2005) și la eficiente de degradare a celor mai frecvent întâlnite microplasticelor (PET, PE, PP, PS) cuprinse între 60 și 85 % .
  2. 2. Tehnologia de degradare avansată a microplasticelor din apele uzate conform revendicării (1), caracterizată prin aceea că efluent modului oxidativ, saturat în radicali liberi și ozon dizolvat, este tratat ulterior în două etape biologice succesive. Prima etapă are loc în reactorul de precondiționare în care efluentul din coloana de carbon activ este contactat cu nămol activ aerob recuperat și în care va fi consumată rapid sursa de carbon ușor disponibilă/substanțele organice ușor biodegradabile formate în modulul oxidativ. A doua etapă are loc în reactorul biologic aerob, cu funcționare continuă complet automatizată, în prezența unei culturi celulare adaptată și specializată în metabolizarea microplasticelor din mediul acvatic. Această cultură celulară specializată este imobilizată pe suporți solizi poroși, naturali și biodegradabili, suporți care sunt recuperați și reutilizați până la completa epuizare, evitându-se astfel încărcarea platformelor de depozitare a deșeurilor rezultate din stațiile de epurare orășenești și implicit poluarea mediului.
ROA202300183A 2023-04-11 2023-04-11 Procedeu pentru eliminarea microplasticelor din apele uzate RO137599B1 (ro)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA202300183A RO137599B1 (ro) 2023-04-11 2023-04-11 Procedeu pentru eliminarea microplasticelor din apele uzate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ROA202300183A RO137599B1 (ro) 2023-04-11 2023-04-11 Procedeu pentru eliminarea microplasticelor din apele uzate

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RO137599A0 true RO137599A0 (ro) 2023-08-30
RO137599A3 RO137599A3 (ro) 2024-10-30
RO137599B1 RO137599B1 (ro) 2025-03-28

Family

ID=87758885

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
ROA202300183A RO137599B1 (ro) 2023-04-11 2023-04-11 Procedeu pentru eliminarea microplasticelor din apele uzate

Country Status (1)

Country Link
RO (1) RO137599B1 (ro)

Also Published As

Publication number Publication date
RO137599B1 (ro) 2025-03-28
RO137599A3 (ro) 2024-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8192626B2 (en) Wastewater chemical/biological treatment method for open water discharge
KR101444642B1 (ko) 미세조류를 이용한 에너지 절약형 하· 폐수 처리 장치
CN104071951B (zh) 一种鱼池养殖废水处理工艺及其装置
KR102171918B1 (ko) 축산폐수의 자원화 및 정화처리 순환재활용 시스템
CN102153230B (zh) 以甘油为原料生产环氧氯丙烷的含盐废水的处理方法及装置
US8828230B2 (en) Wastewater treatment method for increasing denitrification rates
CN102010097B (zh) 一种碳纤维废水回用处理方法
Sowinska et al. Suspended and immobilized biomass in individual wastewater treatment systems SBR and SBBR
KR100497810B1 (ko) 오폐수중의 유기물, 질소, 인 제거를 위한 제올라이트를함유한 메디아 충진 순환 연속회분식 반응시스템
CN103848536A (zh) 生活垃圾渗滤液处理方法
CN212269808U (zh) 反渗透浓盐水处理系统
KR100583904B1 (ko) 오ㆍ폐수 고도처리 시스템
RO137599B1 (ro) Procedeu pentru eliminarea microplasticelor din apele uzate
SK282499B6 (sk) Spôsob čistenia komunálnych odpadových vôd
KR20190004168A (ko) 축산폐수용 정화조 제작방법
CN102531288B (zh) 畜污物的综合处理方法及畜污物废水一体处理装置
KR100504150B1 (ko) 회분식 혐기조와 혼성형 연속회분식 반응조를 이용한 하,폐수 처리방법
KR200337564Y1 (ko) 오ㆍ폐수 고도처리 장치
CN216890532U (zh) 一种用于处理湿法化制禽畜无害化处理废水的系统
CN214528611U (zh) 一种印染废水处理组合设备
CN203382616U (zh) 一种污水处理系统
CN213680297U (zh) 一种垃圾渗滤液处理系统
KR100265060B1 (ko) 폭기조(바이오텍 접촉여재 활용) 교대운전을 이용한 슬러지를 극소화하는 오·폐수처리방법
KR20050045957A (ko) 오폐수 처리 시스템
KR20020006835A (ko) 생물학적 혐기성반응공정의 미생물담체로서 입자상활성탄을 이용한 생물학적 염색폐수의 처리방법