Globalmente Existe una preocupación creciente con respecto a la presencia de trazas de contaminantes emergentes como los retinoides y las sustancias químicas disruptoras endocrinas estrogénicas (EDC) en los medios acuáticos. Retinoides como los ácidos retinoicos y sus metabolitos, que son los derivados de la vitamina A, puede causar un desarrollo morfológico anormal en anfibios, pez, y caracoles a niveles elevados. Los EDC estrogénicos como los alquilfenoles y el bisfenol A son estrógenos ambientales que pueden inducir la feminización de los peces machos y un desarrollo anormal en los organismos acuáticos.

Los efluentes de aguas residuales son una fuente importante para la entrada continua de estos contaminantes en el medio acuático. Los altos niveles de estos contaminantes químicos se encuentran comúnmente en los efluentes de aguas residuales descargados de plantas de tratamiento de aguas residuales (STP) convencionales.

Un equipo interdisciplinario dirigido por la Universidad de Hong Kong (HKU) ha desarrollado un novedoso sistema de tratamiento de aguas residuales que puede eliminar eficazmente los contaminantes convencionales. y recuperar recursos valiosos como fósforo y materiales orgánicos (es decir, fibras de carbono y ácidos orgánicos volátiles).

Este novedoso sistema combina la sedimentación primaria químicamente mejorada (CEPS) de las aguas residuales con la fermentación acidógena de lodos en tándem. Se llevaron a cabo una serie de experimentos de laboratorio para demostrar que este nuevo sistema puede eliminar de manera eficaz los rastros de contaminantes químicos emergentes de las aguas residuales y es más rentable en comparación con los sistemas convencionales de tratamiento de aguas residuales.

Los resultados de este estudio se han publicado recientemente en Investigación del agua y Medio Ambiente Internacional .

Es más, en colaboración con la planta de tratamiento de aguas residuales de Nanshan en Shenzhen, Un sistema piloto de tratamiento de aguas residuales que adopta el novedoso proceso de tratamiento se ha estado construyendo en Shenzhen desde 2019. Entrará en funcionamiento y se probará este verano si el brote de COVID-19 cede.

Fondo

En los años pasados, El profesor Xiao-Yan Li del Departamento de Ingeniería Civil que dirigió el proyecto de investigación interdisciplinar, ha estado colaborando con el profesor Kenneth Leung de la Escuela de Ciencias Biológicas de HKU y el Instituto Swire de Ciencias Marinas para examinar los niveles y la eficiencia de eliminación de retinoides y EDC estrogénicos de las aguas residuales mediante el novedoso proceso de tratamiento de aguas residuales desarrollado por el equipo de investigación, y compararlo con los STP convencionales.

El equipo de investigación examinó primero los niveles y la eficacia de eliminación de retinoides y EDC estrogénicos en Shatin, STP de Stanley y Stonecutters Island en Hong Kong mediante la recolección de muestras de aguas residuales y lodos de diferentes etapas del proceso de tratamiento, y analizar las muestras en busca de retinoides y EDC estrogénicos mediante cromatografía líquida con espectrometría de masas en tándem (LC-MS / MS). En segundo lugar, Se llevaron a cabo una serie de experimentos de laboratorio utilizando una planta piloto a pequeña escala del nuevo proceso de tratamiento de aguas residuales. Se tomaron muestras de aguas residuales y lodos para el análisis químico utilizando los protocolos desarrollados por el equipo del profesor Leung.

Resultados clave

Los resultados indicaron que los tres STP solo pueden eliminar un promedio del 57% de los retinoides (rango:41-82%) y un promedio del 54% de EDC estrogénicos (rango:31-79%) de los afluentes de aguas residuales (este trabajo fue publicado en Medio Ambiente Internacional ).

Utilizando el novedoso sistema de tratamiento operado en condiciones de laboratorio, Se demostró que el proceso CEPS por sí solo es entre un 16% y un 19% más eficaz en la eliminación de retinoides y EDC que los STP convencionales. El 65-80% de los retinoides y el 72-73% de los EDC pueden eliminarse del proceso CEPS.

Después de la fermentación acidógena del lodo CEPS, El 50-58% de los retinoides y el 47-50% de los EDC se eliminaron de los sobrenadantes del lodo (este trabajo se ha publicado recientemente en Water Research).

En comparación con los STP convencionales, el novedoso sistema de tratamiento que integra CEPS con la fermentación acidógena de lodos es comparativamente más eficiente para eliminar los contaminantes químicos emergentes de las aguas residuales, y por lo tanto podría reducir sus impactos ambientales.

En términos de rentabilidad, se ha demostrado el proceso CEPS, por otros estudios, para ser más rentable que el proceso convencional de tratamiento de aguas residuales. Por ejemplo, el costo de CEPS para el tratamiento de aguas residuales es menos de la mitad del del tratamiento secundario de aguas residuales (es decir, proceso de lodos activados). Por un lado, La fermentación acidógena del lodo CEPS puede reducir aún más el costo del tratamiento al recuperar recursos de carbono orgánico y fosfato del lodo, ya que el carbono orgánico y el fosfato recolectados se pueden utilizar para producir fibras de carbono y fertilizantes, respectivamente. Por otra parte, la fermentación acidógena de los lodos de CEPS puede proporcionar una eliminación adicional de contaminantes. El novedoso proceso de tratamiento, por lo tanto, ofrece resultados beneficiosos para todos.

El camino a seguir

Profesor Li, quien dirigió el estudio, dijo:"Cuando el sistema piloto de tratamiento de aguas residuales en Shenzhen entre en funcionamiento y en pruebas, Esperamos demostrar que esta tecnología innovadora utilizará menos energía, generar efluentes más limpios y recuperar materiales más útiles de los lodos ".

El profesor Leung dijo:"Estamos muy contentos de reunir pruebas que respalden nuestra hipótesis de que nuestro novedoso sistema de tratamiento de aguas residuales puede eliminar eficazmente los contaminantes químicos emergentes. Con la planta piloto ampliada en Shenzhen, Investigaremos más a fondo la eficiencia de eliminación de otras clases de contaminantes comunes mediante este novedoso sistema de tratamiento ".

En cuanto a su posible aplicación en Hong Kong, El profesor Li agregó:"Nuestro sistema se puede adaptar fácilmente a las STP existentes en Hong Kong, como unidades adicionales. Por ejemplo, el sistema piloto se conectará al STP de Nanshan existente en Shenzhen para probar su rendimiento. Si tiene éxito, esto allanará el camino para avanzar en el tratamiento de aguas residuales en China y más allá ".