Общински отпадъчни води

Модерните канализационни системи прокарват отпадъчните води през поредица от тръби от жилищни сгради, предприятия и промишлени обекти до съоръжения за пречистване на отпадъчни води за преработка и изпускане на определените места. Някои по-стари системи, известни като комбинирани канализационни системи, пренасят също така дъждовна вода в допълнение към отпадъчните води от битови и промишлени източници.

Отпадъчните води преминават през подземни канализационни мрежи, най-често по гравитационен начин, но понякога подпомагани от помпи, разположени в подемни станции. В зависимост от топографията на дадена област дължината на тези нагнетателни мрежи достига до няколко мили. Колекторите са места, където две линии се срещат и съдържанието им се влива в по-голяма тръба, като могат да включват големи камери, достъпни през шахти.

1. Промишлени
2. Битови
3. Дъждовна вода

Обикновено предварителната обработка е първият процес в пречиствателната станция и се състои от пресяване и отделяне на дребните камъчета и пясъка. Пресяването е процесът на отстраняване на отпадъци, парцали и други отломки чрез прекарване на водата през механично сито или въртящ се барабан. Дребните камъчета се отстраняват чрез намаляване на скоростта на отпадъчните води, така че по-тежките неорганични частици, като камъчета и пясък, да могат да се утаят на дъното и да бъдат отстранени по гравитационен път. Дребните камъчета и уловените от ситото отпадъци се измиват и уплътняват, преди да бъдат събрани в контейнер за смет. Тези предварителни процеси са много важни при модерните съоръжения за възстановяване на водните ресурси, тъй като пясъкът и отломките могат да навредят на по-нататъшните процеси, включително на механизмите на първичния утаител, аериращите дифузери и мембраните.

По време на предварителната обработка първичните утаители осигуряват възможност за утаяване на органичните твърди вещества по гравитационен път, а мазнините, маслата и гресите остават да плуват по повърхността. Утаените твърди вещества се считат за първични утайки и често се уплътняват при последващата обработка преди подаването им в анаеробен биореактор. Плаващите мазнина, масло и грес се събират от повърхността и обикновено се добавят директно към анаеробния биореактор. Типичният първичен утаител отстранява около 70% от твърдите вещества и 45% от биохимичната потребност от кислород от пресяваната отпадъчна вода. Съвременните съоръжения, които работят с усъвършенствани процеси за отстраняване на биологичните хранителни вещества, често извличат или осъществяват ферментация на въглерода в първичната утайка и дозират този страничен поток в анаеробни или аноксидни последващи процеси като източник на храна за съответните биологични организми.

1. Пресяване/отстраняване на дребните камъчета
2. Първичен утаител

Вторичната обработка отстранява разтворимите органични вещества, хранителните вещества, като азот и фосфор, и повечето от разтворените твърди вещества, които са пропуснати от първичната обработка. Най-често се използват биологични процеси, при които микробите преобразуват органичните съединения и хранителните вещества, за да растат и да се възпроизвеждат. Двата най-често срещани процеса на биологично вторична обработка са системите за прикрепен растеж и окачен растеж. Процесът на окачен растеж стимулира растежа на окачени флокули от отделни организми, които вече се намират в отпадъчните води и във върнатата активирана утайка. Флокулите съдържат организми, които могат да отстранят замърсяващите вещества чрез аеробни, аноксидни и анаеробни среди. След отстраняването на замърсителите флокулите се подават към вторичен процес на очистване, където се отделят от водата по гравитационен път. Част от утайката на дъното на вторичния утаител се връща обратно за смесване с първичната отпадъчна вода (върната активирана утайка) за създаване на смесена течност. Останалата част от утайката се отстранява от процеса на обработка (отпадъчна активирана утайка), за да се създаде идеалната среда за микроорганизмите. Системите за прикрепен растеж разчитат на прикрепването на микроорганизмите към даден материал и създаване на биологичен слой. Утайките от канализационните води се смесват със или се пръскат върху покрития с биологичен слой материал, където микроорганизмите отстраняват замърсяващите вещества. Както при процеса на окачения растеж фрагменти от биологичния слой и окачени флокули се подават към втори утаител за отделяне, където утайката се рециклира и се изхвърля, а чистата вода се изпуска за следващия процес.

За да функционира ефективно биологичната обработка, организмите се нуждаят от хранителни вещества в балансирано съотношение, включително въглерод, азот и фосфор (посочени като C:N:P), а също така и от микроелементи, като желязо, мед, цинк, никел, манган, калий, сяра и други компоненти, каквито обикновено има в отпадъчните води. Общоприетото съотношение C:N:P е 100:5:1, въпреки че някои съоръжения осъществяват прорастване извън това съотношение, докато при други се получава полизахаридна слуз или растеж на филаментозни бактерии, които блокират биологичните организми и се утаяват във вторичния утаител.

За извършване на вторичната обработка могат да се използват множество биологични процеси, включително аериране с пулсиращ поток, резервоари за цялостно аериране на сместа, последователно циклични реактори, аерационни канали, капкови биологични филтри, биореактори с подвижен слой, интегриран фиксиран слой от активирана утайка и др.

Отстраняването на биологичните хранителни вещества (Biological Nutrient Removal, BNR) променя средата на микроорганизмите за премахване на азота и фосфора от водата. Процесът на BNR се състои от анаеробен (без кислород или нитрат), аноксиден (без кислород, наличие на нитрат) и аеробен (наличие на кислород) етап, по време на които водата се движи през серия от камери, за да изпълнява различни биологични функции.

Могат да се използват процеси на химическа обработка, като например химическото отстраняване на фосфора. Чрез въвеждане на химически утаител и очистващи вещества в аериращия басейн фосфорът се отстранява чрез флокулация, като се свързва с неразтворими съединения, които се утаяват и могат да бъдат отстранени като утайка.

1. Аериране
2. Вторичен утаител

При третичната обработка се използват техники, като филтриране, дезинфекция, абсорбция на въглерод и други обработки, за отстраняване на останалото органично замърсяване, суспендирани или разтворени твърди вещества, патогени и тежки метали, които преминават през други процеси на обработката. Третичната обработка, наречена също доочистване на отпадъчните води, повишава качеството на отпадъчните води до ниво, което е подходящо за използването им по предназначение, независимо дали става дума за изливане в езера, реки, или океани, повторна употреба, като неселскостопанско напояване (паркове, голф игрища, ивици от зелени насаждения и т.н.), или в някои случаи за захранване на станции за питейна вода. Изходящите от станциите отпадъчни води трябва да се следят, за да се осигури съответствие на нормите за отпадъчни води, които варират в зависимост от законодателството и страната.

1. Филтриране
2. Дезинфекция

Методът за обработка на утайката, която се отстранява при процеса, зависи от обема на твърдите вещества, както и от други специфични за обекта условия. При съоръжения с входящ поток, по-малък от осем милиона галона на ден, често се използва анаеробно разграждане. Към аерирания реактор се добавят активирана утайка от отпадъчни води и първична утайка, ако има, където микроорганизмите се хранят с органичните вещества и с наличните в утайката микроорганизми, за да се намали съдържанието на летливи твърди вещества и общата маса на утайките. Анаеробното разграждане се използва обикновено в съоръжения с входящ поток, по-голям от осем милиона галона на ден, и включва използването на запечатани реактори, за да се създаде анаеробна среда за различни организми, които се хранят с органичните вещества и микроорганизмите в утайката чрез процесите на ацидогенеза и метаногенеза. Полученият чрез анаеробно разграждане метан може да се използва като гориво за котлите за загряване на реактора за разлагане, да се изгаря или да се очисти и да се използва като зелен енергиен източник.

Сгъстяването включва концентриране на утайката чрез отстраняване на процент от течната фаза чрез добавяне на полимерни съединения и често се използва преди анаеробното разграждане. Обезводняването с лентови преси, центрофуги или други средства допълнително концентрира утайката в пресован остатък. Пресованият остатък може да се изсуши допълнително или просто да се изхвърли чрез разпръсване върху земя или в депа за отпадъци.

1. Сгъстяване и разлагане
2. Обезводняване на утайките и обработка на биологични твърди вещества

При нарастващото ниво на компетентност в промишлеността за пречистване на отпадъчните води в системите за изследване на водите се използват цифрови технологии, усъвършенствани датчици, контролери и алгоритми, които позволяват на операторите на станциите да увеличат ефективността, което води до цялостни икономии на общите експлоатационни разходи на станцията.

Системата за изследване на водите Claros от Hach интегрира всички източници на данни за станция, включително данни за системата, данни за устройства и ръчно събрани данни, решения за управление, за постигане на максимална ефективност и за пестене на разходи.

Чрез тези системи се следят и се проверяват по-лесно данните за дебита, съставът на водата, разтвореният кислород, концентрацията на хранителните вещества и други фактори. Това води до опции за обработка с по-добра реакция, възможности за автоматизация, визуализация на данните и генериране на отчети.

Чрез използване на изводи от данните за качеството на водата, дебита и други фактори операторите могат да намалят прекомерната обработка (химикалите, както и времето за работа на аериращата въздуходувка), като в същото време са наясно, че тяхната станция ще остане в границите на съответствието.

Тъй като разпоредбите стават по-строги и станциите трябва да открият източници на икономии, системите за изследване на водите, като Claros, ще стават все по-важни и широко приети. И с нарастващия набор от датчици, контролери, устройства, системи за управление на обработката и лабораторно оборудване, с които може да работи Claros, операторите могат да конфигурират система, която отговаря на уникалните изисквания на всяка станция.