Avløpsrensing - Wastewater treatment

Kloakkrenseanlegg (en type renseanlegg) i Cuxhaven , Tyskland

Avløpsrensing er en prosess som brukes til å fjerne forurensninger fra avløpsvannet og omdanne det til et avløpsvann som kan føres tilbake til vannsyklusen . Når den er tilbake i vannsyklusen, skaper avløpet en akseptabel innvirkning på miljøet eller blir gjenbrukt til forskjellige formål (kalt vanngjenvinning ). Behandlingsprosessen foregår i et renseanlegg for avløpsvann. Det finnes flere typer avløpsvann som behandles på riktig type avløpsrenseanlegg. For husholdningsvann (også kalt kommunalt avløpsvann eller kloakk ) kalles renseanlegget et kloakkrenseanlegg . For industrielt avløpsvann, skjer behandlingen enten i et separat industrielt avløpsrenseanlegg , eller i et renseanlegg (vanligvis etter en eller annen form for forbehandling). Ytterligere typer avløpsanlegg omfatter landbruks renseanlegg og sigevannsrenseanlegg.

Prosesser som vanligvis brukes inkluderer faseseparasjon (for eksempel sedimentering), biologiske og kjemiske prosesser (for eksempel oksidasjon) eller polering. Den viktigste biproduktet fra avløpsrenseanlegg er en type slam som vanligvis behandles i det samme eller et annet renseanlegg. Biogass kan være et annet biprodukt hvis anaerobe renseprosesser anvendes. Noen avløpsvann kan bli sterkt behandlet og gjenbrukt som gjenvunnet vann . Hovedformålet med rensing av avløpsvann er at det rensede avløpsvannet skal kan deponeres eller gjenbrukes trygt. Imidlertid må alternativene for avhending eller gjenbruk vurderes før det behandles, slik at riktig behandlingsprosess brukes på avløpsvannet.

Begrepet "avløpsrensing" er i litteraturen ofte brukt for å bety "kloakkrensing". Avløpsrensing er strengt tatt bredere enn kloakkrensing.

Typer av renseanlegg

Renseanlegg kan skilles ut fra hvilken type avløpsvann som skal behandles. Det er mange prosesser som kan brukes til å rense avløpsvann avhengig av typen og omfanget av forurensning. Behandlingstrinnene inkluderer fysiske, kjemiske og biologiske behandlingsprosesser.

Typer av renseanlegg inkluderer:

Kloakkrenseanlegg

Luftingstank for en aktiv slamprosess ved renseanlegget i Dresden-Kaditz, Tyskland

Kloakkrensing (eller husholdningsvannrensing, kommunal avløpsrensing) er en type avløpsvannbehandling som tar sikte på å fjerne forurensninger fra kloakk for å produsere et avløp som er egnet for utslipp til omgivelsene eller en tiltenkt gjenbruk, og derved forhindre forurensning av vann fra rå kloakkutslipp. Kloakk inneholder avløpsvann fra husholdninger og bedrifter og muligens forbehandlet industrielt avløpsvann . Det er et stort antall kloakkbehandlingsprosesser å velge mellom. Disse kan variere fra desentraliserte systemer (inkludert behandlingssystemer på stedet) til store sentraliserte systemer som involverer et nettverk av rør og pumpestasjoner (kalt kloakk ) som transporterer kloakken til et renseanlegg. For byer som har kombinert kloakk , vil kloakkene også føre urbane avrenning (stormvann) til renseanlegget.

Et stort antall rensingsteknologier er blitt utviklet. Veldig bredt kan de grupperes i høyteknologiske (høye kostnader) versus lavteknologiske (lave kostnader) alternativer, selv om noen teknologier kan falle inn i begge kategoriene. For å avgjøre hvilken kloakkrensingsprosess som skal velges, må ingeniører og beslutningstakere ta hensyn til tekniske og økonomiske kriterier, samt kvantitative og kvalitative aspekter ved hvert alternativ. Ofte er hovedkriteriene for valg: ønsket avløpskvalitet, forventet konstruksjon og driftskostnader, tilgjengelighet av land, energikrav og bærekraftsaspekter . For eksempel oppnår grovt sett den aktive slamprosessen høy avløpskvalitet, men er relativt dyr og energikrevende sammenlignet med avfallsstabiliseringsdammer som er et rimelig behandlingsalternativ, men som krever mye land. I utviklingsland og i landlige områder med lav befolkningstetthet blir kloakk ofte behandlet av forskjellige sanitærsystemer på stedet og ikke transportert i kloakk. Disse systemene inkluderer septiktanker koblet til dreneringsfelt , kloakkanlegg på stedet (OSS), vermifiltersystemer og mange flere. Et avansert, ganske dyrt, kloakkrenseanlegg i et land med høy inntekt kan omfatte primærbehandling for å fjerne fast materiale, sekundær behandling for å fordøye oppløst og suspendert organisk materiale, tertiær behandling for å fjerne næringsstoffene nitrogen og fosfor, desinfeksjon og muligens til og med en fjerde behandlingstilstand for å fjerne mikropollutanter (selv om dette fortsatt er sjeldent).

På globalt nivå blir anslagsvis 52% av kloakkrenset. Imidlertid er avløpsbehandlingsraten svært ulik for forskjellige land rundt om i verden. For eksempel, mens høyinntektsland behandler omtrent 74% av kloakken, behandler utviklingslandene i gjennomsnitt bare 4,2%.

Industrielle avløpsrenseanlegg

Avløpsvann fra en industriell prosess kan omdannes på et renseanlegg til faste stoffer og behandlet vann for gjenbruk.

Industriell avløpsrensing beskriver prosessene som brukes for behandling av avløpsvann som produseres av næringer som et uønsket biprodukt. Etter behandling kan det behandlede industrielle avløpsvannet (eller avløpet) gjenbrukes eller slippes ut i et sanitært kloakk eller til overflatevann i miljøet. Noen industrielle anlegg genererer avløpsvann som kan renses i renseanlegg . De fleste industrielle prosesser, for eksempel petroleumsraffinaderier , kjemiske og petrokjemiske anlegg, har sine egne spesialiserte anlegg for behandling av avløpsvann slik at forurensningskonsentrasjonene i det rensede avløpsvannet er i samsvar med forskriftene om deponering av avløpsvann i kloakk eller i elver, innsjøer eller hav . Dette gjelder bransjer som genererer avløpsvann med høye konsentrasjoner av organisk materiale (f.eks. Olje og fett), giftige forurensninger (f.eks. Tungmetaller, flyktige organiske forbindelser) eller næringsstoffer som ammoniakk. Noen bransjer installerer et forbehandlingssystem for å fjerne noen forurensninger (f.eks. giftige forbindelser), og tøm deretter det delvis rensede avløpsvannet ut i det kommunale avløpssystemet.

De fleste næringer produserer noe avløpsvann . De siste trendene har vært å minimere slik produksjon eller å resirkulere renset avløpsvann i produksjonsprosessen. Noen næringer har lykkes med å redesigne produksjonsprosessene for å redusere eller eliminere forurensninger, gjennom en prosess som kalles forurensningsforebygging . Kilder til industrielt avløpsvann inkluderer batteriproduksjon, elektriske kraftverk, næringsmiddelindustri, jern- og stålindustri, gruver og steinbrudd, atomindustri, olje- og gassutvinning, produksjon av organiske kjemikalier, oljeraffinering og petrokjemi, masse- og papirindustri, smelteverk, tekstilfabrikker , industriell oljeforurensning, vannbehandling, konservering av tre. Behandlingsprosesser inkluderer behandling med saltlake, fjerning av faste stoffer (f.eks. Kjemisk utfelling, filtrering), fjerning av oljer og fett, fjerning av biologisk nedbrytbare organiske stoffer, fjerning av andre organiske stoffer, fjerning av syrer og alkalier, fjerning av giftige materialer.

Landbruksrenseanlegg

Anaerob lagune for behandling av meieriavfall

Agricultural avløpsrensing er en dyrkningsmetoder agenda for kontroll av forurensninger fra trange animalske operasjoner og fra avrenning som kan være forurenset av kjemikalier i kunstgjødsel , pesticider , dyr slurry , planterester eller vanning vann. Avløpsrensing fra landbruket er nødvendig for kontinuerlige begrensede dyreoperasjoner som melk og eggproduksjon. Det kan utføres på anlegg ved bruk av mekaniserte behandlingsenheter som ligner dem som brukes for industrielt avløpsvann . Der det er land tilgjengelig for dammer, kan sedimentasjonsbasseng og fakultative laguner ha lavere driftskostnader for sesongmessige bruksforhold fra avls- eller høstingssykluser. Dyreoppslemninger blir vanligvis behandlet ved inneslutning i anaerobe laguner før deponering ved sprøyting eller sprøyting på gressletter. Konstruerte våtmarker brukes noen ganger for å lette behandling av animalsk avfall.

Forurensning fra ikke -punktkilder inkluderer avrenning av sediment, avrenning av næringsstoffer og plantevernmidler. Punktforurensning inkluderer dyreavfall, ensilasjevann, melkeavfall (melkeproduksjon), slakteavfall, vegetabilsk vaskevann og brannvann. Mange gårder genererer forurensning fra ikke -punktkilder fra overflateavrenning som ikke kontrolleres gjennom et renseanlegg.

Vannbehandlingsanlegg

Vannrensingsanlegg brukes til å behandle sigevann fra søppelfyllinger . Behandlingsalternativer inkluderer: biologisk behandling, mekanisk behandling ved ultrafiltrering , behandling med aktive kullfiltre , elektrokjemisk behandling inkludert elektrokoagulering ved hjelp av forskjellige proprietære teknologier og omvendt osmosemembranfiltrering ved bruk av skiverørsmodulteknologi.

Enhetsprosesser

Diagram over et typisk overflatebelagt basseng for behandling av avløpsvann.

Enhetsprosessene som er involvert i behandling av avløpsvann inkluderer fysiske prosesser som bosetting eller flotasjon og biologiske prosesser som oksidasjon eller anaerob behandling. Noen avløpsvann krever spesialiserte behandlingsmetoder. På det enkleste nivået utføres behandling av de fleste avløpsvann gjennom separering av faste stoffer fra væsker , vanligvis ved sedimentering . Ved gradvis å omdanne oppløst materiale til faste stoffer, vanligvis en biologisk flokk eller biofilm, som deretter settes ut eller separeres, dannes en avløpsstrøm med økende renhet.

Faseseparasjon

Avklarere er mye brukt for behandling av avløpsvann.

Faseseparasjon overfører urenheter til en ikke-vandig fase . Faseseparasjon kan oppstå på mellomliggende punkter i en behandlingssekvens for å fjerne faste stoffer som genereres under oksidasjon eller polering. Fett og olje kan utvinnes for drivstoff eller forsepning . Tørrstoff krever ofte avvanning av slam i et renseanlegg for avløpsvann . Deponeringsalternativer for tørkede faste stoffer varierer med typen og konsentrasjonen av urenheter fjernet fra vann.

Primær sedimenteringstank for renseanlegg i Dresden-Kaditz, Tyskland

Sedimentasjon

Tørrstoffer som stein , sand og sand kan fjernes fra avløpsvannet ved hjelp av tyngdekraften når tetthetsforskjellene er tilstrekkelige for å overvinne spredning ved turbulens . Dette oppnås vanligvis ved bruk av en kornkanal designet for å produsere en optimal strømningshastighet som gjør at korn kan sedimentere og andre mindre tette faste stoffer føres videre til neste behandlingstrinn. Tyngdekrafts separasjon av faste stoffer er den primære behandlingen av kloakk , der enhetsprosessen kalles "primære sedimenteringstanker" eller "primære sedimenteringstanker." Det er også mye brukt til behandling av andre typer avløpsvann. Tørrstoffer som er tettere enn vann vil samle seg på bunnen av hvilende bunnfall . Mer komplekse klarere har også skummere for å fjerne flytende fett samtidig som såpeskum og faste stoffer som fjær, flis eller kondomer . Beholdere som API olje-vann-separatoren er spesielt designet for å skille ikke-polare væsker.

Biologiske og kjemiske prosesser

Oksidasjon

Oksidasjon reduserer det biokjemiske oksygenbehovet i avløpsvann, og kan redusere toksisiteten til noen urenheter. Sekundær behandling omdanner organiske forbindelser til karbondioksid , vann og biosolider gjennom oksidasjons- og reduksjonsreaksjoner. Kjemisk oksidasjon er mye brukt for desinfeksjon.

Biokjemisk oksidasjon (sekundær behandling)
Denne lille sekundære klareren ved et renseanlegg i landlige områder er en typisk faseseparasjonsmekanisme for å fjerne biologiske faste stoffer dannet i en suspendert vekst eller biofilm med fast film.
Sekundær behandling er fjerning av biologisk nedbrytbart organisk materiale (i oppløsning eller suspensjon) fra kloakk eller lignende avløpsvann. Målet er å oppnå en viss grad av avløpskvalitet i et renseanlegg som er egnet for det påtenkte deponeringsalternativet. Dette oppnås med fysisk faseseparasjon for å fjerne sedimenterbare faste stoffer etterfulgt av en biologisk prosess for å fjerne oppløste og suspenderte organiske forbindelser. Sekundær behandling er delen av en kloakkrensingssekvens som fjerner oppløste og kolloidale forbindelser målt som biokjemisk oksygenbehov (BOD). Sekundær rensing brukes tradisjonelt på den flytende delen av kloakk etter at primærbehandling har fjernet sedimenterbare faste stoffer og flytende materiale. Sekundær behandling utføres vanligvis av mikroorganismer i et administrert aerobt habitat eller mindre vanlig ved en anaerob prosess . Bakterier og protozoer bruker biologisk nedbrytbare oppløselige organiske forurensninger (f.eks. Sukker , fett og organiske kortkjedede karbonmolekyler fra menneskelig avfall, matavfall , såper og vaskemiddel) mens de reproduseres for å danne celler av biologiske faste stoffer. Sekundær behandling ved biokjemisk oksidasjon av oppløste og kolloidale organiske forbindelser er mye brukt i kloakkrensing og kan brukes på noen landbruks- og industrielle avløpsvann.
Kjemisk oksidasjon

Avanserte oksidasjonsprosesser brukes til å fjerne noen vedvarende organiske forurensninger og konsentrasjoner som gjenstår etter biokjemisk oksidasjon. Desinfeksjon ved kjemisk oksidasjon dreper bakterier og mikrobielle patogener ved å tilsette hydroksylradikaler som ozon , klor eller hypokloritt i avløpsvannet. Disse hydroksylradikaler bryter deretter ned komplekse forbindelser i de organiske forurensningene til enkle forbindelser som vann, karbondioksid og salter .

Anaerob behandling

Anaerobe avløpsbehandlingsprosesser (for eksempel UASB , EGSB ) brukes også mye i behandlingen av industrielt avløpsvann og biologisk slam.

Polering

Polering refererer til behandlinger foretatt i ytterligere avanserte behandlingstrinn etter metodene ovenfor (også kalt "fjerde trinn" -behandling). Disse behandlingene kan også brukes uavhengig av enkelte industrielle avløpsvann. Kjemisk reduksjon eller pH- justerings minimaliserer kjemiske reaktivitet av avløpsvann følgende kjemisk oksydasjon. Karbon filtrering fjerner gjenværende forurensninger og urenheter ved kjemisk absorbsjon på aktivert kull. Filtrering gjennom sand (kalsiumkarbonat) eller tekstilfiltre er den mest vanlige metoden som benyttes i av kommunalt avløpsvann .

Se også

Referanser