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新的废水处理工艺去除有害化学物质

在全球范围内，人们越来越关注在水生环境中是否存在新型污染物，例如类维生素A和雌激素内分泌干扰物（EDC） 。类维生素A（如维生素A的衍生物），如维甲酸和它们的代谢产物，会导致两栖动物，鱼类和蜗牛的形态异常发育 。诸如烷基酚和双酚A之类的雌激素EDC是环境雌激素，可诱导雄性鱼类女性化和水生生物异常发育 。
污水是将这些污染物连续输入水生环境的重要来源 。从常规污水处理厂（STP）排放的污水中通常发现高含量的这些化学污染物 。
由香港大学（HKU）领导的跨学科团队开发了一种新型的废水处理系统，该系统可以有效去除常规污染物，并回收有价值的资源，例如磷和有机材料（例如碳纤维和挥发性有机酸） 。
这个新颖的系统将污水的化学增强一级沉淀（CEPS）与污泥的产酸发酵相结合（图1） 。进行了一系列实验室实验，证明了该新型系统可以有效地去除废水中的痕量新兴化学污染物，并且与传统的废水处理系统相比更具成本效益 。
【新的废水处理工艺去除有害化学物质】这项研究的结果最近发表在国际水研究与环境组织上 。此外，自2019年以来，深圳已与深圳南山污水处理厂合作，采用新型处理工艺的试点废水处理系统（图2）正在建设中 。如果COVID- 19场疫情消退 。
背景在过去的几年中，负责跨学科研究项目的土木工程学系的李晓燕教授一直与香港大学生物科学学院的梁建伟教授和太古海洋科学学院合作，研究其水平和去除方法 。通过研究小组开发的新型废水处理工艺，从废水中提取类维生素A和雌激素EDC的效率得到了提高，并将其与常规STP进行了比较 。
研究小组首先通过收集治疗过程不同阶段的废水和污泥样品，并分析样品中类维生素A和雌激素EDC的含量，研究了香港沙田，赤柱和昂船洲STP中类维生素A和雌激素EDC的水平和去除效率 。液相色谱-串联质谱（LC-MS / MS） 。其次，使用新型废水处理工艺的小型中试装置进行了一系列实验室实验 。使用梁教授团队开发的方案对废水和污泥样品进行化学分析 。
主要发现结果表明，这三种STP只能从废水中去除平均57％的类维生素A（范围：41-82％）和平均54％的雌性EDC（范围：31-79％）（已发表这项工作） （国际环境）） 。
使用在实验室条件下运行的新型治疗系统，仅CEPS工艺被证明比常规STP去除类维生素A和EDC的效率提高了16-19％ 。可以从CEPS流程中去除65-80％的类维生素A和72-73％的EDC（图3） 。
在CEPS污泥的产酸发酵之后，从污泥的上清液中进一步去除了50-58％的类维生素A和47-50％的EDC（这项工作最近在《水研究》上发表） 。
与传统的STP相比，将CEPS与污泥的产酸发酵相结合的新型处理系统在去除废水中新兴的化学污染物方面相对更为有效，因此可以减少其对环境的影响 。
在成本效益方面，其他研究表明，CEPS工艺比常规废水处理工艺更具成本效益 。例如，用于废水处理的CEPS成本不到二次废水处理（即活性污泥工艺）成本的一半 。一方面，CEPS污泥的产酸发酵可通过从污泥中回收有机碳和磷酸盐资源来进一步降低处理成本，因为收获的有机碳和磷酸盐可分别用于生产碳纤维和肥料 。另一方面，CEPS污泥的产酸发酵可以提供更多的污染物去除 。因此，新颖的治疗过程可提供双赢的结果 。
前进的道路领导这项研究的李教授说：“当深圳试点废水处理系统投入运行和测试时，我们希望证明这一创新技术将消耗更少的能源，产生更清洁的废水并从污泥中回收更多有用的材料 。”
梁教授说：「我们很高兴收集证据，以支持我们的假设，即我们的新型污水处理系统可以有效地去除新兴的化学污染物 。随着深圳试点工厂的扩大，我们将进一步调查其他类别的去除效率 。这种新颖的处理系统可以解决常见的污染物 。”
关于其在香港的潜在应用，李教授补充说：“我们的系统可以很容易地改装到香港现有的STP上，例如附加装置 。例如，试验系统将连接到深圳现有的南山STP上，测试其性能 。如果成功，这将为在中国及其他地区推进废水处理铺平道路 。”
这项创新研究是由香港特别行政区研究资助局的主题研究计划资助的 。

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