Techniczne i ekonomiczne aspekty zastosowania innowacyjnej metody ozonowania do usuwania wybranych farmaceutyków ze ścieków - badania w skali ułamkowo-technologicznej w oczyszczalni ścieków Jaworzno Dąb

• Autorzy: Pawełek Jan , Bergel Tomasz , Siedlecka Ewa , Biń Andrzej K. , Szatkowska Beata , Muszański Robert , Kosiniak Michał

Identyfikatory

DOI

10.36119/15.2021.7-8.5

Warianty tytułu

EN

Technical and economic aspects of using the innovative ozonation method for removal of selected pharmaceuticals from sewages - the research on a fragmentary-technical scale in the Jaworzno Dąb wastewater treatment plant

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy poddano analizie skuteczność technologiczną usuwania ze ścieków wybranych farmaceutyków (diklofenaku, karbamazepiny, sulfametaksazolu), przy wykorzystaniu innowacyjnej technologii stosowania ozonu. Badania prowadzono w okresie 9 miesięcy w pilotowej stacji badawczej o wydajności od 2 do 5 m³∙h^-1 na terenie oczyszczalni Dąb w Jaworznie. Stwierdzono, że średnia redukcja stężenia farmaceutyków kształtowała się dla poszczególnych dawek ozonu: 6,0; 6,4 i 7,2 gO₃∙m^-3 odpowiednio dla diklofenaku od 89,3; 94,9; 96,4%, dla karbamazepiny 88,7; 92,5; 96,3% i dla sulfametaksazolu 68,2; 81,2; 92,6%. W pracy poddano także analizie redukcję podstawowych wskaźników zanieczyszczeń BZT₅ i ChZT. W celu odpowiedzi na pytanie czy istnieje ekonomiczne uzasadnienie stosowania w praktyce proponowanego układu technologicznego, przeprowadzono analizę zużycia energii elektrycznej, której udział stanowi największy składnik kosztów usuwania farmaceutyków. Przeprowadzono ją w odniesieniu do objętości 1 m³ oczyszczanych ścieków. Pobór energii wyniósł średnio 0,96 kWh·m^-3.

EN

This paper focused on the technological efficiency of removal the pharmaceuticals, inluding diclofenac, carbamazepine and sulphametoxazole from the sewages with the use of innovative ozone technology. The research was conducted for 9 months at a pilot research station (a capacity of 2 to 5 m³/hr) on the site of Dąb sewage treatment plant in Jaworzno. It was found that the average reduction of the pharmaceuticals at individual ozone doses (6.0; 6.4 and 7.2 g O₃·m^-3) was as follows: for diclofenac - 89,3; 94,9; 96,4%; for carbamazepine - 88.7; 92.5; 96.3% and for sulfamethaxazole - 68.2; 81.2; 92.6%. Moreover, in this paper also the reduction of the basic pollution indicators: BOD and COD was analyzed. In order to answer the question of whether there is a practical justification in the use of the proposed technologial layout for this process, there was carried the analysis of energy consumption that is the largest cost factor at removal of pharmaceuticals. It was analyzed for the volume of 1 m³ of treated sewages. The average energy consumption was 0.96 kWh·m^-3.

Słowa kluczowe

PL

ścieki; farmaceutyki; ozon; zużycie energii

EN

sewage; pharmaceuticals; ozone; energy consumption

• Wydawca: Ośrodek Informacji "Technika instalacyjna w budownictwie''
• Czasopismo: Instal
• Rocznik: 2021
• Tom: nr 7/8
• Strony: 33--38
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Pawełek Jan

• Wydział Inżynierii Środowiska i Geodezji, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie

• https://orcid.org/0000-0003-0838-0039

autor

Bergel Tomasz

• Wydział Inżynierii Środowiska i Geodezji, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie

• https://orcid.org/0000-0003-0475-112X

autor

Siedlecka Ewa

• Wydział Chemii, Uniwersytet Gdański

• https://orcid.org/0000-0002-6224-0259

autor

Biń Andrzej K.

• Wydział Inżynierii Chemicznej i Procesowej, Politechnika Warszawska

autor

Szatkowska Beata

• DOT-EKO, Gdańsk

autor

Muszański Robert

• Wofil Robert Muszański

• https://orcid.org/0000-0001-7257-9558

autor

Kosiniak Michał

• Wofil Robert Muszański

Bibliografia

• [1] Mao D., Yu S., Rysz M., Luo Y., Yang F., Li F., Prevalence and proliferation of antibiotic resistance genes in two municipal wastewater treatment plants. Water Res. 85, 458-466. https://doi.org/10.1016/j.watres.2015.09.010.
• [2] Antoniou M.G., Hey G., Vega S.R., Spiliotopoulou A., Fick J., Tysklind M., la Cour Jansen J., Andersen H.R., Required ozone doses for removing pharmaceuticals from wastewater effluents. Science of the Total Environment, 2013, 456-457, 42-49.
• [3] Huber M.M., Gobel A., Joss A., Hermann N., Loffler D., McArdell Ch.S., Ried A., Siegrist H.R., Ternes Th.A., von Gunten U., Oxidation of pharmaceuticals during ozonation of municipal wastewater effluents: A pilot study. Environmental Science & Technology, 2005, 39, 4290-4299.
• [4] Kharel S., Stapf M., Miehe U., Ekblad M., Cimbritz M., Falas P., Nilsson J., Sehlen R., Bester K., Ozone dose dependent formation and removal of ozonation products of pharmaceuticals in pilot and full-scale municipal wastewater treatment plants. Science of the Total Environment, 2020, Article 139064.
• [5] Kotowska U., Kapelewska J., Sturgulewska J., Determination of phenols and pharmaceuticals in municipal wastewaters from Polish treatment plants by ultrasound-assisted emulsification-microextraction followed by GC-MS. Environ. Sci. Pollut., 2014, Res. 21: 660-673. DOI 10.1007/s11356-013-1904-6.
• [6] Pazda M., Rybicka M., Stolte S., Bielawski K.P., Stepnowski P., Kumirska J., Wolecki D., Mulkiewicz E., Identification of selected antibiotic resistance genes in two different wastewater treatment plant systems in Poland: A preliminary study. Molecules 25, 2020, 2851; doi:10.3390/molecules25122851.
• [7] Lagesson A., Fahlman J., Brodin T., Fick J., Jonsson M., Bystrom P., Bioaccu mulation of five pharmaceuticals at multiple trophic levels in an aquatic food web insights from a field experiment. Sci. Total Environ, 2016, 568, 208-215. https://doi.org/ 10.1016/j.scitotenv.2016.05.206.
• [8] Boroń M., Pawlas K.: Farmaceutyki w środowisku wodnym. „Problemy Higieny i Epidemiologii” 96(2)/2015, s. 357-363.
• [9] Wontorska K., Wąsowski J.: Problematyka usuwania farmaceutykow w procesach oczyszczania ścieków. „Gaz Woda i Technika Sanitarna” 1/2018, s. 30-36.
• [10] Zhang S., Gitungo S., Axe L., Dyksen J.E., Raczko R.F., A pilot plant study using conventional and advanced water treatment processes: Evaluating removal efficiency of indicator compounds representative of pharmaceuticals and personal care products. Water Research, 2016, 105, 85-96.
• [11] Zhang Y., Geisen S.U., Gal C., Carbamazepine and diclofenac: removal in wastewater treatment plants and occurrence in water bodies. Chemosphere 73, 2008, 1151-1161.
• [12] Bjorlenius, B., Ripszam, M., Haglund, P., Lindberg, R H., Tysklind, M., Fick J., Pharmaceutical residues are widespread in Baltic Sea coastal and offshore waters: Screening for pharmaceuticals and modelling of environmental concentrations of Carbamazepine, Science of the Total Environment, 2018, 633: 1496-1509 https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.03.276.
• [13] Rynek farmaceutyczny w 2020 roku. IQVIA. Warszawa 2021.
• [14] Rozporządzenie Ministra Gospodarki Morskiej i Żeglugi Środlądowej z dnia 12 lipca 2019 r. Dz.U. 2019 poz. 1311.
• [15] Masłoń A., Energochłonność wybranych oczyszczalni ściekow zlokalizowanych w południowo-wschodniej Polsce, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2017, 20(3), 331-342.
• [16] Panepinto D, Fiore S, Zappone M, Genon G., Meucci L. Evaluation of the energy efficiency of a large wastewater treatment plant in Italy. Appl Energy 2016; 161:404-11.
• [17] Ciepliński J., Analiza wybranych czynników determinujących energochłonność średnich, sekwencyjnych oczyszczalni ścieków, praca dr. PK, 2020, Wydział IŚiE.
• [18] Wroblewski J., Heidrich Z., Energochłonność miejskich oczyszczalni ściekow według amerykańskich danych literaturowych, Forum Eksploatatora, 2019, 2 (101), 26-29.
• [19] Bodik I., Kubaska M. Energy and sustainability of operation of a wastewater treatment plant. Environ Prot Eng 2013;39:15-24. 140.
• [20] Horne J., Zahreddine P., Doerr D., Innovative Energy Conservation Measures at Wastewater Treatment Facilities, US EPA May 17th, 2012.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2021).