Zastosowanie procesów membranowych do usuwania mikroplastików z wody i ścieków

Bodzek, Michał; Pohl, Alina

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Zastosowanie procesów membranowych do usuwania mikroplastików z wody i ścieków

Autorzy

Bodzek Michał , Pohl Alina

Identyfikatory

Warianty tytułu

Application of membrane processes to remove microplastics from water and wastewater

Języki publikacji

Abstrakty

Zanieczyszczenie środowiska wodnego mikroplastikami (MPs) jest obecnie problemem na skalę światową. Aby przeciwdziałać temu zagrożeniu, należy z jednej strony ograniczyć liczbę mikrocząstek tworzyw sztucznych przedostających się do środowiska, z drugiej zaś usunąć cząstki już w nim obecne. Jako jedne z głównych dróg przedostawania się mikroplastików do środowiska wodnego wymienia się oczyszczalnie ścieków. Żadna z obecnie dostępnych technologii oczyszczania ścieków nie jest specjalnie zaprojektowana do usuwania tych zanieczyszczeń, jednakże na tle innych procesów techniki membranowe wykazują w tym zakresie duży potencjał. Ponadto połączenie tych procesów z innymi, jak koagulacja czy procesy biologiczne, pozwala na prawie 100-proc. Usunięcie mikroplastików z matrycy. Najbardziej efektywnym rozwiązaniem w tym zakresie są bioreaktory membranowe (MBR), które łączą proces biologicznego oczyszczania ścieków z separacją membranową, wpisując się jednocześnie w trendy „zielonej chemii”. Niemniej jednak potrzebne są dalsze badania, szczególnie w obszarze zminimalizowania foulingu membran, który stanowi główną wadę w procesach membranowych.

The pollution of the aquatic environment with microplastics (MPs) is currently a global problem. To counteract this threat, it is necessary, on the one hand, to limit the number of plastic microparticles entering the environment and, on the other hand, to remove particles already present in it. Wastewater treatment plants are mentioned as one of the main routes of the passage of microplastics into the aquatic environment. None of the currently available wastewater treatment technologies is specifically designed to remove these contaminants, but membrane techniques have great potential in this field as compared to other processes. Moreover, combining these processes with others, such as coagulation or biological processes, enables almost 100% removal of microplastics from the matrix. The most effective solution in this regard are membrane bioreactors (MBR), which combine the biological wastewater treatment process with membrane separation while being in line with the trends of „green chemistry”. Nevertheless, further research is needed, especially in the area of minimising membrane fouling, which is the main disadvantage in membrane processes.

Słowa kluczowe

mikroplastik procesy membranowe oczyszczanie wody oczyszczanie ścieków

microplastics membrane processes water treatment wastewater treatment

Wydawca

ELAMED Media Group

Czasopismo

Laboratorium - Przegląd Ogólnopolski

Rocznik

2023

Tom

nr 4

Strony

49--55

Opis fizyczny

Bibliogr. 35 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Bodzek Michał

Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska Polskiej Akademii Nauk

autor

Pohl Alina

Instytut Podstaw Inżynierii Środowiska Polskiej Akademii Nauk

Bibliografia

1. Bodzek M., Pohl A.: Removal of microplastics in unit processes used in water and wastewater treatment: a review. „Archives of Environmental Protection”, 2022, 48, 4, 102-128.
2. https://echa.europa.eu/pl/hot-topics (dostęp: 15.06.2023 r.).
3. Chen Y.Y., Cheng X.T., Zeng Y.Q.: The occurrence of microplastic in aquatic environment and toxic effects for organisms. „International Journal of Environmental Science and Technology”, 2023, 20, 10477-10490.
4. Pohl A., Bodzek M.: Usuwanie mikro- i nanoplastików ze środowiska wodnego. V Ogólnopolska Konferencja Naukowa „Ochrona środowiska - rozwiązania ¡perspektywy”, Lublin, 25.05.2023 r.
5. Ziajahromi S., Neale P.A., Rintoul L., Leusch F.D.: Wastewater treatment plants as a pathway for microplastics: Development of a new approach to sample wastewater-based microplastics. „Water Research”, 2017, 112, 93-99.
6. Duan J., Bolan N., Li Y., Ding S., Atugoda T., Vithanage M., Sarkar B., Tsang D.C.W., Kirkham M.B.: Weathering of microplastics and interaction with other coexisting constituents in terrestrial and aquatic environments. „Water Research”, 2021, 196, 117011.
7. Napper I.E., Thompson R.C.: Release of synthetic microplastic plastic fibres from domestic washing machines: Effects of fabric type and washing conditions. „Marine Pollutiom Bulletin”, 2016, 112, 39-45.
8. Bodzek M., Pohl A.: Możliwości usuwania mikroplastików ze środowiska wodnego z wykorzystaniem procesów membranowych. XV Konferencja Naukowa „Mikrozanieczyszczenia w środowisku człowieka”, Częstochowa, 14-16 września 2022 r.
9. Siedlecka E.M.: Efektywność usuwania mikroplastików ze ścieków i wód. https://edu.ekoagora.pl/pluginfile.php/37/mod_resource/content/2/usuwanie%20w%20oczyszczalniach%2oprezentacja%20text.pdf (dostęp: 27.09.2023 r.).
10. Bodzek M.: Membrane separation techniques - removal of inorganic and organic admixtures and impurities from water environment - review. „Archives of Environmental Protection”, 2019, 45 (4), 4-19.
11. Vuori L., Ollikainen M.: How to remove microplastics in wastewater? A cost-effectiveness analysis. „Ecological Economics”, 2022, 192, 107246.
12. Badola N., Bahuguna A., Sasson Y., Chauhan J.S.: Microplastics removal strategies: A step toward finding the solution. „Frontiers of Environmental Science & Engineering”, 2022, 16, 7.
13. Lv X., Dong Q,, Zuo Z., Liu Y., Huang X., Wu W.: Microplastics in a municipal wastewater treatment plant: fate, dynamic distribution, removal efficiencies, and control strategies. „Journal of Cleaner Production”, 2019, 225, 579-586.
14. Malankowska M., Echaide-Gorriz C., Coronas J.: Microplastics in marine environment - sources, classification, and potential remediation by membrane technology - a review. „Environmental Science: Water Research & Technology”, 2021, 7, 243-258.
15. Pohl A., Bodzek M.: Mikroplastik w środowisku i jego usuwanie w technologiach oczyszczania wody i ścieków. „Laboratorium - Przegląd Ogólnopolski”, 2022, 4, 38-43.
16. Bodzek M., Pohl A.: Possibilities of removing microplastics from the aquatic environment using membrane processes. „Desalination and Water Treatment” , 2023, 288, 104-120.
17. Możliwości usuwania mikroplastiku w procesie oczyszczania ścieków, https://sozosfera.pl/scieki/mozliwosciusuwania-mikroplastiku-w-procesie-oczyszczania-sciekow/ (dostęp: 26.09.2023 r.).
18. Bodzek M., Konieczny K.: Usuwanie zanieczyszczeń nieorganicznych ze środowiska wodnego metodami membranowymi. Warszawa 2011.
19. Bodzek M.: Procesy membranowe - nowoczesne metody uzdatniania wody i oczyszczania ścieków. [W:] Janiszewska M. (red.): Ochrona środowiska - nowe rozwiązania i perspektywy na przyszłość. Lublin 2022, 208-248.
20. Bodzek M., Konieczny K., Rajca M.: Membranes in water and wastewater disinfection - review. „Archives of Environmental Protection”, 2019, 45 (1), 3-18.
21. Enfrin M., Lee J., Le-Clech P., Ludovic F.D.: Kinetic and mechanistic aspects of ultrafiltration membrane fouling by nano- and microplastics. „Journal of Membrane Science” , 2020, 601, 117890.
22. Yahyanezhad N., Bardi M.J., Aminirad H.: An evaluation of microplastics fate in the wastewater treatment plants: frequency and removal of microplastics by microfiltration membrane. „Water Practice and Technology”, 2021, 16, 782-792.
23. Takeuchi H., Tanaka S., Zeynep C, Norihide K., Norihide N.: Removal of microplastics in wastewater by ceramic microfiltration. „Journal of Water Process Engineering”, 2023, 54, 104010.
24. Luogo B.D.P., Salim T., Zhang W., Hartmann N.B., Malpei F., Candelario V.M.: Reuse of water in laundry applications with micro- and ultrafiltration ceramic membrane. „Membranes”, 2022, 12, 223.
25. Gonzalez-Camejo J., Morales A., Peria-Lamas J., Lafita C., Enguidanos S., Seco A., Marti N.: Feasibility of rapid gravity filtration and membrane ultrafiltration for the removal of microplastics and microlitter in sewage and wastewater from plastic industry. „Journal of Water Process Engineering”, 2023, 51, 103452
26. Ma B., Xue W., Ding Y., Hu C., Li H., Qu J.: Removal characteristics of microplastics by Fe-based coagulants during drinking water treatment. „Journal of Environmental Sciences”, 2019, 78, 267-275.
27. PoerioT., Piacentini E.,MazzeiR.:Membrane processes for microplastic removal. „Molecules”, 2019, 24, 4148.
28. Wang R., Ji M., Zhai H., Liu Y.: Occurrence of phthalate esters and microplastics in urban secondary effluents, receiving water bodies and reclaimed water treatment processes. „Science of The Total Environment”, 2020, 737, 140219.
29. Talvitie J., Mikola A., Setala O., Heinonen M., Koistinen A.: How well is microlitter purified from wastewater? - a detailed study on the stepwise removal of microlitter in a tertiary level wastewater treatment plant. „Water Research”, 2017, 109, 164-172.
30. Lares M., Ncibi M.C., Sillanpaa M., Sillanpaa M.: Occurrence, identification and removal of microplastic particles and fibers in conventional activated sludge process and advanced MBR technology. „Water Research”, 2018, 133, 236-246.
31. Li L., Liu D., Song K., Zhou Y.: Performance evaluation of MBR in treating microplastics polyvinylchloride contaminated polluted surface water. „Marine Pollution Bulletin”, 2019, 150, 110724.
32. Baresel C., Harding M., Fang J.: Ultrafiltration/granulated active carbon-biofilter: efficient removal of a broad range of micropollutants. „Applied Sciences”, 2019, 9, 710.
33. Bayo J., López-Castellanos J., Olmos S.: Membrane bioreactor and rapid sand filtration for the removal of microplastics in an urban wastewater treatment plant. „Marine Pollution Bulletin”, 2020, 156, 111211.
34. Mishra S., Singh R.P., Rout P.K., Das A.P.: Membrane bioreactor (MBR) as an advanced wastewater treatment technology for removal of synthetic microplastics. [In:] Development in Wastewater Treatment Research and Processes. Removal of Emerging Contaminants from Wastewater Through Bio-nanotechnology, 2022 , 45-60.
35. Ngo P.L., Pramanik B.K., Shah K., Roychand R.: Pathway, classification and removal efficiency of microplastics in wastewater treatment plants. „Environmental Pollution”, 2019, 255, 113326.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-62e2b1c9-6378-4197-a217-2a66a12106e2