Wymagania dotyczące jakości ścieków odprowadzanych do biologicznej oczyszczalni ścieków oraz do wód powierzchniowych ustalone są odpowiednimi rozporządzeniami, których integralną część stanowią załączniki określające maksymalne stężenia zanieczyszczeń. Są to substancje szkodliwe dla środowiska wodnego, stosunkowo często pojawiające się w ściekach przemysłowych, dla których istnieją sprawdzone i wiarygodne metody oznaczania. Zdecydowana większość z nich określana jest jako tzw. substancje priorytetowe.  

Jednocześnie istnieje bardzo duża liczba substancji równie szkodliwych dla środowiska wodnego, produkowanych przez zakłady przemysłowe a stosowanych również w warunkach domowych. Trafiają one do ścieków bytowych i przemysłowych, by później znaleźć się w miejskiej oczyszczalni biologicznej. Wpływają one niekorzystnie na jej pracę, podczas gdy  ich usunięcie jest tylko częściowe. Tym samym zanieczyszczenia trafiają do wód powierzchniowych.

Takimi substancjami są przede wszystkim farmaceutyki i środki ochrony osobistej (ang. pharmaceutical and personal care products PPCP). Wiele z nich, pomimo swego „dobroczynnego” działania na nasz organizm, jest jednocześnie toksycznych dla środowiska. Niektóre z nich wpływają negatywnie na gospodarkę hormonalną ludzi i zwierząt. Większość z wymienionych substancji jest trwała w środowisku wodnym a zarazem toksyczna w stosunku do organizmów w nim bytujących. Substancje te nie są w ściekach monitorowane i nie są z nich całkowicie usuwane, ponieważ prawo nie egzekwuje takich działań ani od zakładów przemysłowych, ani od miejskich oczyszczalni ścieków.

W Polsce zakłady farmaceutyczne, fabryki kosmetyków i środków czystości posiadają własne oczyszczalnie ścieków, niemniej stopień ich oczyszczania nie zawsze jest zadowalający. Stąd skuteczność usuwania substancji szczególnie toksycznych i odpornych na rozkład nie jest dotychczas dobrze poznana.

Ścieki kosmetyczne zawierają wiele substancji szkodliwych, o właściwościach opisanych powyżej. Należą do nich głownie piżma syntetyczne i filtry UV. Badania nad oczyszczaniem ścieków kosmetycznych nie dały dotychczas pełnej odpowiedzi na pytanie o najbardziej efektywną metodę ich oczyszczania. Problem oczyszczania ścieków kosmetycznych jest nad wyraz złożony z powodu dużej zmienności ich składu, związanej ze zmieniającą się w czasie produkcją zakładu. W związku z powyższą sytuacją istnieje duża potrzeba badań nad coraz doskonalszymi metodami oczyszczania ścieków kosmetycznych i usuwania z nich substancji najbardziej szkodliwych.

Aparatura wykorzystujaca ozon/ fot. z archiwum prof. J. Naumczyka

Zespół działający na Wydziale Inżynierii Środowiska, w Zakładzie Informatyki i Badania Jakości Środowiska, od wielu lat zajmuje się chemicznymi i fizykochemicznymi procesami oczyszczania ścieków przemysłowych, zawierających trudnorozkładalne i toksyczne zanieczyszczenia organiczne. Szczególną rolę w prowadzonych badaniach odgrywają wysokoefektywne procesy utleniania. Efektem tych badań jest szereg publikacji, m.in. w czasopismach z bazy Journal Citation Reports. Wydział współpracuje w tym zakresie z kilkoma zakładami kosmetycznymi z Warszawy i okolicy.

Wysokoefektywne procesy utleniania są bardzo skuteczną metodą oczyszczania ścieków zawierających trudno biodegradowalne zanieczyszczenia organiczne, ale jednocześnie metodą dość drogą. Z tego powodu zakłady przemysłowe w Polsce niezbyt chętnie wdrażają te metody do oczyszczania swoich ścieków. W wielu krajach powyższe rozwiązania są stosowane znacznie częściej i w różnych miejscach całego procesu oczyszczania takich jak:

• wstępne podczyszczanie ścieków z określonych instalacji przemysłowych,
• doczyszczanie ścieków po oczyszczaniu biologicznym.

Aktualnie, jednym z realizowanych tematów badawczych Wydziału Inżynierii Środowiska jest oczyszczanie ścieków kosmetycznych metodą nano- i mikroflotacji wspomaganej ozonowaniem. Ozon jest utleniaczem a jednocześnie wspomaga proces flotacji.

Jest to sposób niezwykle nowatorski. Dotychczas wykonano na świecie niewiele badań nad zastosowaniem tej metody w oczyszczaniu ścieków, choć brakuje wiarygodnych prób w zakresie jej zastosowania do oczyszczania ścieków kosmetycznych. Stąd temat ten podjął w swojej pracy doktorskiej mgr inż. Piotr Wiliński, który bada proces flotacji polegający na separacji części stałych od cieczy.

W metodach bardziej tradycyjnych wykorzystywano do tej pory powietrze. Stosując ozon można w jednym urządzeniu uzyskać zarówno proces separacji tj. mechanicznego oczyszczania, jak i proces utleniania części rozpuszczonych zanieczyszczeń za pomocą wprowadzonego do medium ozonu, który dostarczany jest w postaci mikro- i nanopęcherzyków.

– Uzyskane dotychczas wyniki są obiecujące – mówi prof. Jeremi Naumczyk, pod którego kierunkiem wykonywana jest praca. Promotorem pomocniczym doktoranta, będący faktycznie jego głównym opiekunem merytorycznym, został dr inż Piotr Marcinowski. Wsparcie finansowe zapewnił grant promotorski przyznany przez władze Wydziału oraz roczne stypendium Agencji Rozwoju Mazowsza. 

Zobacz też program:
Patent na Patent z udziałem mgr inż. Piotra Wilińskiego, prof. Jeremiego Naumczyka i dra inż. Piotra Marcinowskiego

Podobne materiały:

Profesor Andrzej Kulig w rozmowie o problemach powierzchni ziemi i o zapachach nie zawsze ulotnych cz. I
Profesor Andrzej Kulig w rozmowie o problemach powierzchni ziemi i o zapachach nie zawsze ulotnych cz. II
Prawodawstwo w ochronie środowiska z elementami ocen oddziaływania na środowisko
Wykorzystanie sieci neuronowych do sterowania procesów cieplnych w budynkach
Czy wierzyć prognozom pogody?