Τα αστικά λύματα είναι τα υγρά απόβλητα που προκύπτουν από οικίες και δημόσια κτίρια ή μείγμα αυτών με λύματα βιομηχανικής προέλευσης και το νερό της βροχόπτωσης. Η σύσταση των λυμάτων αυτών έχει συγκεκριμένα φυσικά, χημικά και βιολογικά χαρακτηριστικά και η επεξεργασία τους περιλαμβάνει την προεπεξεργασία, την πρωτοβάθμια, τη δευτεροβάθμια και την τριτοβάθμια επεξεργασία, η οποία εφαρμόζεται σε περιπτώσεις όπου η δευτεροβάθμια δεν είναι επαρκής.

Τα τελευταία χρόνια έχει εμφανιστεί ο ρύπος των μικροπλαστικών στα υγρά αστικά λύματα ως απόρροια της εκτεταμένης χρήσης πλαστικών υλικών. Τα μικροπλαστικά προκύπτουν είτε από μικροσκοπικά πλαστικά σχεδιασμένα αποκλειστικά για εμπορική χρήση, τα οποία ονομάζονται πρωτογενή μικροπλαστικά, είτε από τη διάσπαση μεγαλύτερων πλαστικών αντικειμένων μέσω της έκθεσης σε περιβαλλοντικούς παράγοντες, οπότε προκύπτουν τα δευτερογενή μικροπλαστικά. Τα μικροπλαστικά αποτελούν έναν επικίνδυνο ρύπο, καθώς αλληλεπιδρούν με άλλους ρύπους και διασπείρονται έχοντας σημαντικές επιπτώσεις για το φυσικό περιβάλλον και τα έμβια όντα συμπεριλαμβανομένου του ανθρώπου. Επομένως, κρίνεται αναγκαία η ολοκληρωμένη και αποδοτική διαχείρισή τους.

Όσον αφορά στην απομάκρυνση μικροπλαστικών από τα υγρά αστικά λύματα έχουν γίνει πολλές μελέτες. Οι συμβατικές μέθοδοι επεξεργασίας υγρών αποβλήτων, δηλαδή η προεπεξεργασία, η πρωτοβάθμια και η δευτεροβάθμια επεξεργασία με τη μέθοδο ενεργού ιλύος παρατηρήθηκε να εμφανίζουν σημαντικά ποσοστά απομάκρυνσης. Ωστόσο, το πρόβλημα εξακολουθεί να υπάρχει καθότι αφενός δεν εγγυώνται πλήρη αφαίρεση μικροπλαστικών, αφετέρου τα μικροπλαστικά συσσωρεύονται στην ιλύ που χρήζει περαιτέρω επεξεργασίας. Για το λόγο αυτό η έρευνα έχει επικεντρωθεί στην εύρεση άλλων μεθόδων. Οι μέθοδοι αυτές χωρίζονται σε δύο μεγάλες κατηγορίες τις μεθόδους διαχωρισμού και τις μεθόδους υποβάθμισης.

Οι προηγμένες διεργασίες οξείδωσης ανήκουν στην κατηγορία των μεθόδων υποβάθμισης μικροπλαστικών. Οι κυριότερες προηγμένες διεργασίες οξείδωσης είναι η φωτόλυση, η ετερογενής φωτοκατάλυση, ο οζονισμός και η αντίδραση Fenton. Από τη μέχρι τώρα διαθέσιμη βιβλιογραφία φάνηκε ότι τα ποσοστά υποβάθμισης με τις προηγμένες διεργασίες οξείδωσης ποικίλλουν κι εξαρτώνται από πολλούς παράγοντες, ενώ η υποβάθμιση παρουσιάστηκε κυρίως στην επιφάνεια των μικροπλαστικών. Οι προηγμένες διεργασίες οξείδωσης αποτελούν πολλά υποσχόμενες μεθόδους για την αντιμετώπιση του προβλήματος των μικροπλαστικών, ωστόσο απαιτείται περαιτέρω έρευνα στον τομέα αυτό.

Οι τεχνολογίες μεμβρανών ανήκουν στην κατηγορία των μεθόδων διαχωρισμού. Οι κυριότερες μέθοδοι είναι η μικροδιήθηση, η υπερδιήθηση, η νανοδιήθηση, η αντίστροφη ώσμωση, οι δυναμικές μεμβράνες και ο βιοαντιδραστήρας μεμβράνης. Η βιβλιογραφία στον τομέα αυτό έχει δείξει ότι οι τεχνολογίες αυτές εμφανίζουν πολύ υψηλά ποσοστά απομάκρυνσης μικροπλαστικών από τα λύματα. Ωστόσο, ένας σημαντικός περιορισμός είναι το φαινόμενο της έμφραξης της μεμβράνης που μπορεί να μειώσει σημαντικά την απόδοσή της.

Τέλος, καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι δεν υπάρχει μέθοδος πανάκεια για την απομάκρυνση των μικροπλαστικών από τα υγρά αστικά λύματα. Οι τεχνολογίες μεμβρανών και οι προηγμένες διεργασίες οξείδωσης αποτελούν πολλά υποσχόμενες τεχνικές, ωστόσο απαιτείται περαιτέρω έρευνα για να καταλήξουμε σε ασφαλή συμπεράσματα για την καλύτερη δυνατή μέθοδο ή συνδυασμό μεθόδων.

Λέξεις κλειδιά: αστικά λύματα, ενεργός ιλύς, βιοαντιδραστήρας μεμβράνης, μικροπλαστικά, μικροδιήθηση, υπερδιήθηση, νανοδιήθηση, αντίστροφη ώσμωση, Fenton, φωτόλυση, ετερογενής φωτοκατάλυση, καταλύτης, ίνες, μέγεθος

Urban wastewater is the sewage resulting from domestic and public buildings or a mixture of industrial wastewater and rainwater. The composition of these wastewaters has specific physical, chemical, and biological characteristics and their treatment includes pre-treatment, primary, secondary, and tertiary treatment, which is applied in cases where secondary treatment is not sufficient.

In recent years, microplastic pollution has appeared in urban wastewater because of the extensive use of plastic materials. Microplastics result either from tiny plastics designed exclusively for commercial use, which are called primary microplastics, or from the breakdown of larger plastic objects through exposure to environmental conditions, which are considered secondary microplastics. Microplastics may become dangerous as they interact with other pollutants. They are also dispersed into the environment, raising many concerns regarding the health and living beings, including humans. Therefore, their management is deemed necessary.

Many studies have been conducted for the removal of microplastics from urban wastewater. Conventional methods performed in wastewater treatment plants, i.e. pre-treatment, primary and secondary treatment through activated sludge method, were observed to show significant removal rates.  However, the problem still exists as conventional treatment does not guarantee complete removal of microplastics. Furthermore, microplastics accumulate in the sludge, which requires further treatment. For this reason, research has focused on exploring other methods for the removal of microplastics. These methods are divided into two major categories, namely, separation and degradation methods.

Advanced oxidation processes belong to the category of microplastic degradation methods. The main advanced oxidation processes are photolysis, heterogeneous photocatalysis, ozonation and the Fenton reaction. Based on the current literature, the degradation rates with advanced oxidation processes vary and depend on many factors, while the degradation occurs mainly on the surface of microplastics. Advanced oxidation processes are promising methods to tackle the microplastics problem, but further research is needed in this area.

Membrane technologies belong to the category of separation methods. The main methods are microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration, reverse osmosis, dynamic membranes, and membrane bioreactor. The literature in this field has shown that these technologies show very high rates of removal of microplastics from wastewater. However, an important limitation is the phenomenon of membrane fouling that can significantly reduce its performance.

Finally, we conclude that there is no panacea method for the removal of waste from urban wastewater. Membrane technologies and advanced oxidation processes are promising techniques, however, more research is needed in order to reach solid conclusions about the best possible approach or combination of methods.

Keywords: municipal wastewater, activated sludge, membrane bioreactor, microplastics, microfiltration, ultrafiltration, nanofiltration, reverse osmosis, Fenton, photolysis, heterogeneous photocatalysis, catalyst, fibers, size, efficiency