监测和任选地控制从包含微塑料的水中去除微塑料的方法技术

本发明专利技术涉及一种使用至少一种凝结剂和/或聚合物来监测和任选地控制从包含微塑料的原水、饮用水、雨水、源自融化的雪的水、地表水、工业废水处理厂的流出物、城市废水处理厂的流出物、工业工艺用水中去除微塑料的方法，其中在添加所述至少一种凝结剂和/或聚合物之前和/或之后的包含微塑料的水的微塑料颗粒的数量通过使用测量预定体积的包含微塑料的水中的颗粒的光散射和荧光的光学测量来确定。颗粒的光散射和荧光的光学测量来确定。颗粒的光散射和荧光的光学测量来确定。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】监测和任选地控制从包含微塑料的水中去除微塑料的方法


[0001]本专利技术涉及从诸如废水或地表水的水中去除微塑料。
[0002]背景
[0003]关于水中的微塑料存在越来越多的关注。微塑料被定义为粒度低于5mm的塑料。塑料在化学和物理上诸如形状上可能不同。微塑料还可以基于来源被分类，例如初级微塑料和二级微塑料。初级微塑料是为预期目的生产的微塑料，例如在化妆品中的微塑料，其中用于去角质目的的研磨珠被添加到洗发水、肥皂、牙膏、面膜等中。二级微塑料是通过磨损和物理降解，例如大的塑料碎片和合成纺织品的磨损和物理降解，诸如汽车轮胎和沥青以及衣物在洗涤它们时的降解形成的微塑料。使用包含微塑料的清洁组合物的单次淋浴可能导致100 000个塑料颗粒进入海洋。因此，许多国家禁止使用微塑料用于这样的目的。然而，巨大的破坏已经造成。就二级微塑料而言，对自然造成威胁。
[0004]塑料由于其长的寿命和本质上低的化学降解程度而备受关注。现在，在水、植物和野生动物中发现微塑料。已经发现微塑料存在于偏远地区，包括深海沉积物和北极海冰。因此，微塑料已经进入食物链。微塑料，作为其他小尺寸颗粒，可能能够渗透和/或被摄入，并且在例如动物中积累。因此，食物链顶端的捕食者，诸如人类，对微塑料的任何影响都最敏感。研究了它们对海洋野生动物、人类等的全部影响，但对它的全面了解仍有待发现。
[0005]城市废水处理厂(WWTP)的流出物被认为是植物群和动物群的微塑料污染的潜在来源之一。
[0006]废水处理厂通常包括两个阶段，被称为一级处理和二级处理。城市WWTP的流入物可能是黑色的水和灰色的水。
[0007]可以存在预处理，该预处理在原始污水或废水损坏或堵塞初级处理设备的任何泵和污水管线之前，去除可以容易地从原始污水或废水中收集的所有材料。在预处理期间通常去除的物体包括垃圾、树枝(tree limb)、树叶、树枝(branch)和其他大型物体。预处理包括筛选以捕集固体物体，并且还可以包括通过重力的沉降以去除悬浮的固体。
[0008]初级处理被设计成从原始污水中去除油脂、悬浮的固体和漂浮的固体。尽管化学品经常用于加速沉淀过程，但该水平有时被称为“机械处理”。初级处理可以将进入的废水的生化需氧量(BOD)降低20％
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30％，并且将总悬浮固体(TSS)降低约50％
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60％。初级处理通常是废水处理的第一阶段。分离步骤分离水和污泥。在初级处理中获得的污泥，初级污泥，可以经历进一步的处理和再利用。污泥可以被堆肥、填埋、脱水或干燥以降低水含量，和/或被消化，用于甲烷生产。
[0009]在初级处理之后，废水被引导至二级处理，该二级处理包括生物处理并去除逸出初级处理的溶解的有机物质、磷和氮。这是通过微生物消耗有机物质，并将其转化为二氧化碳、水和用于微生物自身生长和繁殖的能量来实现的。二级处理可以包括分离过程(“二次沉降”)，以在排放或三级处理之前，从经处理的水中去除微生物和更多的悬浮固体，作为二级污泥。多于85％的悬浮固体和BOD可以通过运行良好的工厂利用二级处理来去除。
[0010]三级处理有时可以被定义为除初级处理和二级处理以外的任何处理，以便允许释
放到高度敏感的或脆弱的生态系统(河口、低流量河流、珊瑚礁等)中，或用于再利用，例如作为工艺用水或灌溉用水。经处理的水有时在排放到容器或再利用之前被化学地或物理地消毒(例如，使用UV、臭氧或化学地消毒，例如通过次氯酸钠或过甲酸化学地消毒)。典型的三级处理工艺的实例是改造常规的二级处理厂以去除另外的磷和/或氮。
[0011]由若干个研究小组报告了，在WWTP中，具有大于10μm的粒度的微塑料的去除率高达85％
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99％，但是由于大的水流，经由流出物释放的微塑料的总量非常高，例如，对于具有260 000m3/天的流出物流量以及仅0.25个微塑料颗粒/l的工厂，离开WWTP的流出物中的微塑料的量为6500万个微塑料颗粒/天。这只是来自一个废水厂。据报道，废水厂中现有的处理单元无法进一步去除剩余的微塑料。如所示的，由于所处理的大量的水，在排放物中仍存在巨大的总量的微塑料。
[0012]对来自WWTP流出物的微塑料的测量非常有挑战性，这是因为浓度低，并且背景噪音(即，在水中存在的其他化合物和颗粒)高。
[0013]现在，通常通过对水样品的强化预处理和用显微镜对样品的目视检查来测量微塑料。该方法受限于>20μm的颗粒。该方法是费力且耗时的，并且需要技术人员进行分析。
[0014]因此，对限制微塑料的量并改善微塑料从例如全世界的水中的去除存在迫切需求。
[0015]概述
[0016]本专利技术涉及一种减少水中的微塑料的量的方法。本专利技术在所附的权利要求中被定义。通过减少水中的微塑料的量，在植物群和动物群中的分布和积累可能受到限制。已经令人惊讶地发现，添加凝结剂和/或聚合物可以去除微塑料，例如，这可以用作在将经处理的水释放到容器之前或再利用之前的最后的处理步骤，以进一步从流出物中去除微塑料。水处理厂可以具有一个或更多个处理步骤，例如初级处理步骤、二级处理步骤和三级处理步骤，诸如在工业WWTP或城市WWTP中。水处理厂可以是处理地表水、融化的雪水、雨水、工业工艺用水或原水的工厂，或者可以是工业废水处理厂或城市废水处理厂。如果水处理厂的进入的水选自例如地表水、雨水、原水、饮用水、源自融化的雪的水、工业废水处理厂的流出物、城市废水处理厂的流出物、工业工艺用水或其任何组合，则凝结剂和/或聚合物的添加以及与之相关联的分离步骤可以在将经处理的水释放到容器或为不同目的再利用经处理的水或提供净化的饮用水或工艺用水之前作为水处理厂的最后处理步骤去除所述水中的微塑料。所述凝结剂和/或聚合物的添加和分离步骤可以在水的初级处理之后作为水处理厂的最后处理步骤提供。所述凝结剂和/或聚合物的添加和分离步骤可以在水的初级处理后的二级处理之后作为水处理厂的最后处理步骤提供。所述凝结剂和/或聚合物的添加和分离步骤可以在水的初级处理和二级处理后的三级处理之后作为水处理厂的最后处理步骤提供。饮用水或工艺用水可以通过处理地表水、融化的雪水、雨水、工业工艺用水或原水来提供。所述地表水、融化的雪水、雨水、工业工艺用水或原水的处理可以包括比工业WWTP或城市WWTP更少的处理步骤，因为所述水可以被认为比废水更少被污染，和/或其经处理的水可以具有与废水不同的纯度要求。因此，添加凝结剂和/或聚合物以及与之相关联的分离步骤以去除所述地表水、融化的雪水、雨水、工业工艺用水或原水中的微塑料是作为最后的处理步骤进行的，或者因此也可以在提供净化的饮用水或工艺用水之前在比水处理厂的最后的处理步骤更早的过程中进行。从地表水、融化的雪水、雨水、工业工艺用水或原水中获
得的这样的经处理的水可以可选择地被释放到容器中，或者再利用经处理的水用于不同的目的。本专利技术还涉及一种使用光学测量来测量样品的光散射强度和荧光强度来测量水中存在的微塑料颗粒的量的方法。在实施方案中，测量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种监测和任选地控制从包含微塑料的原水、饮用水、雨水、源自融化的雪的水、地表水、工业废水处理厂的流出物、城市废水处理厂的流出物、工业工艺用水中去除微塑料的方法，所述方法包括以下步骤：将至少一种凝结剂和/或聚合物混合到包含微塑料的水中，并且允许所述至少一种凝结剂和/或聚合物与所述包含微塑料的水相互作用，以形成包含微塑料颗粒的絮凝物和/或聚集物；和在分离过程中去除所形成的絮凝物和/或聚集物，以提供具有降低的微塑料含量的经处理的水；其中在添加所述至少一种凝结剂和/或聚合物之前和/或之后的所述包含微塑料的水的微塑料颗粒的数量通过使用测量预定体积的所述包含微塑料的水中的颗粒的光散射和荧光的光学测量通过以下来确定：a)在添加所述至少一种凝结剂和/或聚合物之前和/或之后测量所述包含微塑料的水，c)将在a)中每次测量的所测量的光散射强度与荧光强度相结合，d)识别代表微塑料颗粒群的所测量的颗粒群，e)在添加所述至少一种凝结剂和/或聚合物之前和/或之后，确定所述包含微塑料的水的微塑料颗粒的数量。2.根据权利要求1所述的方法，还包括在步骤a)和步骤c)之间的步骤b)：测量在添加所述至少一种凝结剂和/或聚合物之前和/或之后、掺杂有预定的微塑料的包括所述包含微塑料的水的参考样品，以及在步骤c)中，将在a)和b)中每次测量的所测量的光散射强度与荧光强度相结合。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中在添加所述至少一种凝结剂和/或聚合物之前和之后测量微塑料颗粒的数量。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的方法，还包括在添加所述至少一种凝结剂和/或聚合物之前的浓缩步骤，以去除水并且浓缩待用所述至少一种凝结剂和/或聚合物处理的水。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的方法，其中所述聚合物选自阴离子聚合物、阳离子聚合物、非离子聚合物、两性聚合物、多糖、多酚化合物及其任何组合的组。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述聚合物包括以下中的至少一种：所述阴离子聚合物，其包括基于选自下组的化合物的聚合物：丙烯酰胺(AMD)、(2
‑
丙烯酰氨基
‑2‑
甲基
‑1‑
丙磺酸)(AMPS)和丙烯酸(AA)及其任何组合；所述阳离子聚合物，其包括阳离子聚丙烯酰胺、聚(二烯丙基二甲基氯化铵)、聚胺、三聚氰胺
‑
甲醛树脂、聚双氰胺及其任何组合；所述非离子聚合物，其包括基于包含丙烯酰胺(AMD)的化合物的聚合物；所述多糖，其包括纤维素、淀粉、几丁质和壳聚糖化合物及其任何组合；和所述多酚，其包括单宁、木质素及其任何组合。7.根据权利要求1
‑
6中任一项所述的方法，其中所述凝结剂选自无机凝结剂；优选地包括以下的无机凝结剂：含铁盐、含铝盐、含镁盐或其任何衍生物，优选地氯化物、硫酸盐、氯硫酸盐、氯水合物、硅酸盐、硝酸盐及其任何衍生物；更优选硫酸铝、聚合硫酸铝、氯化铝、聚合氯化铝、聚合氯硫酸铝、聚合羟基氯硫酸铝、水合氯化铝、铝酸钠、硫酸铁、聚合硫酸铁、氯化铁、氯硫酸铁、聚合氯化铁、硫酸亚铁、氯硫酸亚铁、氯化亚铁、三甲酸铝、聚合甲酸铝、聚
合硝酸铝、聚合硅酸铝、氯化镁、其任何衍生物以及其任何组合。8.根据权利要求1
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7中任...

【专利技术属性】
技术研发人员：欧蒂，
申请(专利权)人：凯米拉公司，
类型：发明
国别省市：