Rimozione della materia organica e dei nutrienti dalle acque reflue ospedaliere mediante elettrobioreattore accoppiato a un sedimentatore a tubi

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 9279 (2022) Citare questo articolo

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Le acque reflue costituite da diversi prodotti farmaceutici e residui di farmaci sono piuttosto difficili da trattare e smaltire. Questa situazione ha un impatto significativo sull’aspetto sanitario degli esseri umani e di altri organismi biotici nell’ambiente. La preoccupazione principale delle acque reflue ospedaliere (HWW) è la resistività al trattamento utilizzando i diversi metodi convenzionali. Per il trattamento delle acque reflue, questo studio è stato eseguito utilizzando un elettrobioreattore utilizzando le acque reflue ospedaliere. L'elettroriduzione supera l'effetto degli elementi tossici nelle acque reflue ospedaliere e la biodegradazione rimuove la materia organica e i nutrienti dalle acque reflue. Questo studio ha analizzato le prestazioni dell'elettrobioreattore per il trattamento delle acque reflue ospedaliere collegate al sistema di raccolta tubi. I parametri della domanda chimica di ossigeno, della concentrazione di nitrati e di fosfati sono stati analizzati per valutare un affluente e un effluente dall'elettrobioreattore e dal sedimentatore a tubi. Inoltre, è stata eseguita la modellazione cinetica per la domanda chimica di ossigeno, la rimozione di nitrati e fosfati. La richiesta chimica di ossigeno è stata ridotta del 76% nell'elettrobioreattore e del 31% nel sistema a tubi, ovvero dell'84%. Il nitrato e il fosfato sono stati ridotti entro i limiti di scarico consentiti con una concentrazione dell'effluente finale di 1,4 mg L−1 e 3 mg L−1. Sono necessari ulteriori studi per valutare l'impatto dei composti farmaceutici presenti nelle acque reflue ospedaliere sulle prestazioni del sistema.

Le acque reflue ospedaliere (HWW) destano crescente preoccupazione in quanto costituiscono elementi tossici per l'ambiente. I metodi di trattamento per l'HWW hanno guadagnato attenzione nelle ricerche recenti a causa del loro contenuto farmaceutico1,2,3,4,5. Standard rigorosi sulle acque reflue rendono inefficienti i sistemi convenzionali di trattamento delle acque reflue6. Inoltre, la necessità di trattare specifiche acque reflue provenienti da varie industrie e da altre origini aggrava ulteriormente il problema. Ciò porta al desiderio di tecnologie nuove e innovative per soddisfare gli standard richiesti7,8. Tra le diverse tecnologie per le acque reflue, particolare attenzione è data agli elettrobioreattori (EBR). La degradazione degli inquinanti dipende principalmente dalla disponibilità di elettroni nel sistema9. Il sistema elettrobiologico supera questa carenza di donatori di elettroni. Agisce come assistenza elettrochimica per il sistema microbiologico per ridurre gli inquinanti delle acque reflue. Il catodo può fornire continuamente elettroni (produzione di idrogeno) e campi elettrici con un basso potenziale di riduzione. Gli EBR utilizzano energia elettrica per il trattamento delle acque reflue. I quattro meccanismi principali dell’EBR sono l’elettrocoagulazione (EC), l’elettrodeposizione (ED), l’elettroossidazione (EO) e l’elettroflottazione (EF). Il recupero dal flusso delle acque reflue si ottiene attraverso una deposizione elettromagnetica. L'EC viene utilizzato per il trattamento delle acque reflue e l'EF separa efficacemente i fanghi flocculati dalle acque reflue. L'OE viene utilizzato principalmente per ridurre la materia organica, gli inquinanti refrattari e i nutrienti dalle acque reflue10.

L'EBR ha varie applicazioni per il trattamento delle acque reflue, dalle acque reflue urbane grezze11 al percolato di discarica12,13,14,15. È stato anche esaminato per il trattamento di composti chimici specifici nelle acque reflue, come la riduzione dell'acido 2,4-dicolorofenossiacetico, la degradazione della tetraciclina, la degradazione degli antibiotici e la riduzione degli inquinanti organici refrattari14,16. Inoltre, l'EBR è stato utilizzato per ridurre l'incrostazione delle membrane nel trattamento delle acque reflue6,17. L'EBR è stato utilizzato per trattare le acque reflue combinate con membrane sommerse18,19,20 e come processo di trattamento con elettroperossina14,21,22. Nonostante l’ampia applicazione negli studi sul trattamento delle acque reflue23,24,25, manca ancora una valutazione delle prestazioni dell’EBR per il trattamento delle acque reflue. Ciò è dovuto principalmente alle sue applicazioni limitate combinate con altre tecniche che supportano i sistemi di trattamento piuttosto che eseguire completamente i singoli sistemi di trattamento. Pertanto, questo studio è stato condotto per indagare le prestazioni dell'EBR come particolare sistema di trattamento per HWW.