Ozonation for source treatment of pharmaceuticals in hospital wastewater – Ozone lifetime and required ozone dose

Abstract

Highlights:  Ozone dosage was determined for pharmaceuticals removal in hospital wastewater  The ozone dosage required varied 2-fold with both DOC and pH experienced over time  DOC normalized ozone dosage for 90% removal of 32 pharmaceuticals was determined  At low pH, pharmaceuticals need less ozone while ozone lifetime increased to 20 min  H 2 O 2 dosing shorten the ozone lifetime at low pH to 5 min similar to neutral pH 2 Abstract: Ozonation aimed at removing pharmaceuticals was studied in an effluent from an experimental pilot system using staged Moving Bed Biofilm Reactor (MBBR) tanks for the optimal biological treatment of wastewater from a medical care unit of Aarhus University Hospital. Dissolved Organic Carbon (DOC) and pH in samples varied considerably, and the effect of these two parameters on ozone lifetime and the efficiency of ozone in removing pharmaceuticals were determined. The pH in the effluent varied from 5.0 to 9.0 resulting in approximately a doubling of the required ozone dose at the highest pH for each pharmaceutical. DOC varied from 6 to 20 mg-DOC/L. The ozone required for removing each pharmaceutical, varied linearly with DOC and thus, ozone doses normalized to DOC (specific ozone dosis) agreed between water samples (typically within 15%). At neutral pH the specific ozone dose required to remove the easiest degradable pharmaceutical, sulfadiazine, was 0.50±0.04 mg-O 3 /mg-DOC and the most recalcitrant, diatrizoic acid, required 4.7±0.6 mg-O 3 /mg-DOC. The lifetime of ozone increased drastically in the higher end of the indicated dosage. At the lowest observed pH of 5.0, its lifetime was quadrupled to 20 min which influences the design of the reaction tank. The addition of 0.1 mg-H 2 O 2 per 1 mg-O 3 mitigated the prolonged lifetime without a corresponding influence in the pharmaceutical removal efficiency of ozone.

Use of fluorescence spectroscopy to control ozone dosage in recirculating aquaculture systems

“…Water samples (50 mL) were spiked with a volume of ozone stock solution (i.e. 2 mL), as described in Hansen et al (2016). Ozone dosage was determined by adding the same amount of ozone as in the sample, in acidified MilliQ water bottles of 50 mL total volume, containing a 5 mL phosphate buffer and a sufficient amount of potassium indigotrisulphonate (Antoniou et al, 2013).…”

Revisão sobre fármacos no ambiente

“…Ibuprofeno, estrona e estradiol se mostraram altamente biotransformados em condições aeróbias (>70%) Alvarino et al (2016) Avaliaram o efeito da aeração forçada em um wetland construído em escala piloto na remoção de produtos fármacos Remoção da metformina e valsartan foi aumentada pela aeração contínua: 99 ± 1% com aeração; 68 ± 32% sem aeração para metformina e 99 ± 1% e 17 ± 19%, respectivamente, para valsartan Como uma possível consequência da adsorção dos fármacos no lodo em estações de tratamento, Ekpeghere et al (2017) Apesar dos relatos de redução da concentração de fármacos durante o tratamento biológico de efluentes, no geral, a ocorrência mundial de produtos farmacêuticos em matrizes aquosas indica claramente que a maioria das plantas convencionais de tratamento não é capaz de eliminar completamente tais compostos. Nesses casos são necessários, normalmente, sistemas terciários ou avançados de tratamento, tais como membranas de filtração, reatores com membranas, processos oxidativos e adsorção em carvão ativado (ROSAL et al, 2008;JIANG;ZHOU;SHAR-MA, 2013;KNOPP et al, 2016;HANSEN et al, 2016;AFONSO-OLIVARES et al, 2016;GIANNA-KIS et al 2017). Embora vários desses processos sejam considerados onerosos e de difícil implantação em ETEs, alguns estão ganhando espaço nas plantas de tratamento, sobretudo como sistemas de desinfecção, como é o caso do ozô-nio (O3), do peróxido de hidrogênio (H2O2) e da radiação ultravioleta (UV), em substituição aos compostos clorados que podem formar trihalometanos (COSTA; CANGERANA, 2016).…”

“…Dentre as possíveis complementações dos sistemas de tratamento de efluentes para remoção de micropoluentes, os processos oxidativos avança-dos à base de ozônio (O3) e peróxido de hidrogê-nio (H2O2), combinados com radiação ultravioleta (UV) ou visível (Vis) e/ou com semicondutores (SC) têm recebido grande atenção devido à capacidade de oxidação eficiente dos fármacos (ROSAL et al, 2008;BRITO;SILVA, 2012;FIOREZE;SANTOS;SCHMACHTENBERG, 2014;AFONSO-OLIVARES et al, 2016;KNOPP et al, 2016;HANSEN et al, 2016;ARAÚJO et al, 2016;MIRZAEI et al, 2017;GIANNAKIS et al, 2017). Ademais, é crescente o número de plantas de tratamento que já aplicam O3, UV ou H2O2 em substituição ao cloro para desinfecção (COSTA;CANGERANA, 2016;HANSEN et al, 2016), o que pode indicar sua viabilidade em larga escala quando bem dimensionados.…”

“…Ademais, é crescente o número de plantas de tratamento que já aplicam O3, UV ou H2O2 em substituição ao cloro para desinfecção (COSTA;CANGERANA, 2016;HANSEN et al, 2016), o que pode indicar sua viabilidade em larga escala quando bem dimensionados.…”

Treatment of ammonia in liquid hospital waste using activated carbon

“…The treatment of ammonia in hospital wastewater has been done using an integrated anaerobic-aerobic fixed film bioreactor (Rezaee et al 2005) [4], biologically active zeolite ion exchange columns [5], electrocoagulation [6], ozone [7], photocatalytic ozonation [8], fungal [9,10], and Fenton oxidation [11]. The weaknesses of some researchers' methods for treatment of hospital waste are costly, difficult to process and generate new waste.…”