Uzdatnianie elektrochemiczne stosowane do oczyszczania ścieków szpitalnych
Bieżące metody uzdatniania ścieków szpitalnych bazują na oczyszczaniu biologicznym, ale nie umożliwiają unieszkodliwienia trwałych zanieczyszczeń. Alternatywne metody, takie jak membrany do odwróconej osmozy, są bardzo energochłonne, a procesy utleniania chemicznego wymagają dużej ilości chemikaliów. Celem projektu ELECTRO HOSPITAL (Next-generation electrochemical technology for the treatment of hospital wastewater: electrogenerated sulphate radicals for complete destruction of persistent pollutants) było przeanalizowanie wydajności utleniania elektrochemicznego w oczyszczaniu ścieków szpitalnych. W ostatnich latach uwagę podmiotów z branży oczyszczania ścieków przykuwa innowacyjna technologia utleniania bazująca na tworzeniu rodnika siarczanu (SO4-), silnego utleniacza, oraz rodników hydroksylowych. Rodniki siarczanów są znane z dużej selektywności podczas utleniania zanieczyszczeń. Dlatego w ramach projektu ELECTRO HOSPITAL utworzono rodniki siarczanowe i hydroksylowe o silnych właściwościach utleniających poprzez podłączenie prądu do anody w temperaturze i ciśnieniu otoczenia. Wyniki wskazują, że poza rodnikami siarczanów również jony siarczanowe zostały utlenione do nadsiarczanów i reakcja ta była dalej aktywowana na powierzchni anody, co może przyczyniać się do utleniania i mineralizacji związków organicznych. Tworzenie się utleniaczy na bazie siarczanów zostało potwierdzone przez wyjaśnienie mechanizmów odpowiadających za utlenianie jopromidu i diatrizoatu, czynników rentgenowskich zazwyczaj obecnych w ściekach szpitalnych. Ustalono również, że obecność jonów siarczanowych ogranicza szkodliwy efekt chlorku i tworzenie się toksycznych chlorowcoorganicznych produktów ubocznych. Wyniki projektu ELECTRO HOSPITAL mogą mieć praktyczne zastosowanie w uzdatnianiu elektrochemicznym, ponieważ tworzenie się produktów ubocznych z zawartością chloru jest jednym z ograniczeń tej metody. Wyniki projektu wskazują, że można to zjawisko znacznie ograniczyć poprzez zwiększenie ilości siarczanu. Siarczan można następnie odseparować po oksydacji anodowej za pomocą elektrodializy, aby uniknąć problemu koncentracji siarczanów w ściekach. Mimo że projekt ELECTRO HOSPITAL powstał w celu ograniczenia poziomu zanieczyszczeń w ściekach szpitalnych, jego wyniki mogą mieć również zastosowanie do oczyszczania wód zawierających siarczyny produkowane na przykład w zakładach stosujących fermentację. Opracowaną technologię można również wykorzystać do oczyszczania skażonych wód gruntowych przez oksydację chemiczną in situ (in situ chemical oxidation — ISCO). Projekt ELECTRO HOSPITAL wnosi wiele istotnych korzyści do istniejących technologii utleniania, ponieważ opracowane metody nie generują zanieczyszczeń wtórnych, nie mają ograniczeń pH ani nie wymagają aktywatorów zewnętrznych, takich jak żelazo. Opracowana technologia stanowi nową, czystszą metodę oczyszczania ścieków szpitalnych, którą można stosować również w uzdatnianiu innych skażonych wód.
Słowa kluczowe
Szpitale, ścieki, ELECTRO HOSPITAL, rodniki siarczanowe, utlenianie elektrochemiczne, rodniki hydroksylowe, nadsiarczan, chlorowcoorganiczne, elektrodializa, utlenianie chemiczne in situ
