活性污泥法与电凝结法去除污水中微塑料的对比评估

为什么污水中的微小塑料与日常生活息息相关

每次我们洗衣服、冲洗食品容器或使用塑料包装的产品时，许多肉眼看不见的微小塑料片会顺着下水道流走。这些“微塑料”可能穿过污水处理厂，最终进入江河与海洋，被鱼类吞食，最终回到我们的餐桌。本研究提出一个简单但重要的问题：典型城市污水厂在多大程度上能去除这些颗粒？加入一个相对简单的额外处理步骤能否显著减少它们进入环境的数量？

微小塑料，巨大的环境问题

微塑料是指小于五毫米的塑料碎片和纤维——通常要小得多。它们来源于塑料袋和瓶子的降解、合成纤维衣物在洗涤时脱落，以及曾用于个人护理产品的小塑料珠。由于塑料是破碎而非完全降解，这些颗粒可以在水中滞留多年。它们可被浮游生物到鱼类等各种生物吞食，在表面携带有害化学物质和金属，并成为微生物群落（包括潜在致病菌）的栖息地。污水处理厂处于关键的卡点：它们处理大量废水，既可能截留这些颗粒，也可能将其冲入下游水体。

对真实处理厂的细致观察

研究者以埃及卡夫尔·萨阿德市的一座采用常见活性污泥法的污水处理厂为研究对象。该方法利用微生物分解有机物。研究团队在夏季一个月内采集了进水和出水样品，并在处理样品时小心避免在实验室中引入外来纤维。他们用化学消解去除天然碎屑，利用密度分离将塑料从较重颗粒中提起，并用细滤器捕获小至低于一微米的颗粒。在体视显微镜和电子显微镜下计数并拍摄这些碎片，结合红外光谱技术和元素分析识别出样品中的塑料类型。

现有处理效果如何——以及不足之处

在任何处理之前，每升进水约含136个微塑料颗粒，主要是细长纤维和不规则碎片，颜色各异。经过厂内常规处理步骤——包括沉淀池、以微生物曝气以及消毒——这一数字降至约每升23个颗粒，约为83%的去除率。虽然这一去除率看起来可观，但仍意味着每天有数百万颗粒可能随出水排放，尤其是那些最小、最轻、最难截留的颗粒。化学指纹分析显示，大多数颗粒由日用塑料如聚乙烯和聚丙烯构成，这些材料常用于包装和纺织品，另有少量聚酯、聚苯乙烯及其它高分子材料。

用电力促使塑料凝聚

为评估是否能改进去除效果，科学家在原水和已处理水上测试了一种称为电凝结的额外步骤。在该方法中，将简单的金属板置于水中并施加低强度电流。金属缓慢溶解，释放带电粒子，促使微塑料和其它污染物凝聚成较大的“絮团”，这些絮团会或上浮或沉降，随后被分离。在实验室反应器中，使用铝板和温和的操作条件，预处理污水的颗粒浓度降至约每升12个，而已处理水降至仅每升2个，对应的去除效率超过91%——优于单独的常规工艺。显微观察和元素分析确认，经过此步骤残留的主要为无机残渣而非塑料。

这对更清洁的水意味着什么

对非专业读者而言，关键结论是：即便是运行良好的污水处理厂仍会释放微塑料，但添加一种相对低技术门槛的电处理步骤可以去除大部分残留颗粒。通过促使塑料微粒凝聚并沉降，电凝结将难以捕捉的细雾状颗粒转化为可作为污泥处理的较大团块。研究表明，在常规生物处理之后增设该步骤，可能显著减少流向江河与海洋的微塑料污染，同时不会过度增加系统负荷或扰乱承担主要净化功能的微生物。尽管仍需进行全规模试验，这种组合方法为将更多塑料阻隔在水体之外——并最终减少进入我们的食物与饮用水——提供了有前景的途径。

引用: El-Ezaby, K.H., Abou Samra, R.M., Hamzawy, A.H. et al. Comparative evaluation of activated sludge and electrocoagulation for microplastics removal from sewage. Sci Rep 16, 9675 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41175-1

关键词: 微塑料, 废水处理, 电凝结, 活性污泥, 污水污染