Озоновые пузырьки для устранения микрозагрязнений сточных вод

Озонирование эффективно удаляет многие микрозагрязнители из сточных вод, но в некоторых случаях может приводить к образованию токсичных побочных продуктов. Новый тест определяет, подходит ли эта технология для доочистки сточных вод на конкретном объекте.

Широкое использование фармацевтических препаратов, пестицидов и других сложных химических потребительских товаров привело к попаданию стойких и часто вредных микрозагрязнителей в водную среду через муниципальные сточные воды. В ответ на это Федеральное ведомство по охране окружающей среды Швейцарии потребовало модернизировать около 100 очистных сооружений, добавив этапы, специально предназначенные для устранения микрозагрязнителей. Озонирование — одна из перспективных технологий, которую легко внедрить, и она отличается высокой эффективностью. Однако существуют определенные соединения, которые при обработке озоном могут становиться более токсичными. В исследовании, опубликованном в журнале Water Research, группа ученых из EPFL, ETH Zurich и Eawag представила тест для оценки пригодности озонирования для городских сточных вод с учетом потенциального вклада промышленных источников.

Когда озон (O₃) добавляют в воду, он может напрямую реагировать с микрозагрязнителями или разлагаться с образованием высокореактивных гидроксильных радикалов, которые быстро взаимодействуют и разрушают широкий спектр химических соединений. Поскольку озон эффективно убивает бактерии и вирусы, озонирование широко применяется для обеззараживания питьевой воды в Швейцарии и других странах. В 2014 году первая швейцарская станция очистки сточных вод в Дюбендорфе была модернизирована с включением этапа озонирования для удаления микрозагрязнителей из уже очищенных вод, что продемонстрировало зрелость технологии.

В течение следующих 20 лет примерно каждая седьмая швейцарская станция очистки сточных вод будет модернизирована с целью снижения нагрузки микрозагрязнителей на окружающую среду наполовину. Операторам станций совместно с кантональными и федеральными властями предстоит решить, использовать ли порошкообразный активированный уголь для адсорбции загрязнителей или озон для их разрушения. По словам руководителя исследования Урса фон Гунтена, оба подхода имеют схожую эффективность, но различаются другими важными аспектами. Использованный активированный уголь сжигается вместе с осадком сточных вод, что эффективно уничтожает адсорбированные загрязнители, однако требует значительных эксплуатационных затрат. Озонирование, напротив, легко автоматизировать и обслуживать. Микрозагрязнители разрушаются химически, а фрагменты затем попадают в окружающую среду.

Несмотря на преимущества, у озонирования сточных вод есть важная оговорка. «Решение о внедрении озонирования на очистных сооружениях зависит от состава обрабатываемой воды, — говорит Урс фон Гунтен, профессор EPFL и Eawag. — Например, при обработке озоном сточных вод, содержащих бромид, может образовываться бромат — потенциально канцерогенное соединение».

Фон Гунтен и его команда разработали четырехэтапную тестовую процедуру для оценки, можно ли безопасно обрабатывать озоном сточные воды конкретного предприятия. Она включает не только оценку эффективности удаления микрозагрязнителей и образования побочных продуктов окисления, но и серию биологических анализов для проверки токсичности сточных вод до и после обработки. «Идея в том, что этот тест, который будет проводиться частной лабораторией, поможет кантональным службам и федеральным властям решить, как лучше модернизировать очистные сооружения», — поясняет ученый.

Модернизация очистных сооружений для устранения микрозагрязнителей — один из способов сократить их выброс в окружающую среду. Однако, как отмечает фон Гунтен, законодательное ограничение использования особо стойких и вредных соединений и замена их менее вредными альтернативами может способствовать решению проблемы в источнике.