Ape reziduale municipale

Sistemele moderne de colectare a apelor reziduale transferă apele reziduale printr-o serie de conducte, de la clădiri rezidențiale, întreprinderi și zone industriale la stații de epurare a apelor reziduale pentru prelucrare și evacuare. Unele sisteme mai vechi, cunoscute ca sisteme de canalizare combinate, au, de asemenea, efecte de scurgere a apelor pluviale în afară de apa reziduală din surse rezidențiale și comerciale.

Apele reziduale curg prin rețeaua de canalizare subterană, cel mai adesea datorită gravitației, dar uneori asistată de pompele situate la stațiile de ridicare. În funcție de topografia unei zone, aceste rețele de forță variază în lungime, ajungând până la câteva mile. Interceptorii sunt locații în care două linii se întâlnesc și curg într-o conductă mai mare și pot cuprinde încăperi mari, accesibile prin guri de vizitare.

1. Industrială
2. Rezidențială
3. Ape pluviale

Epurarea preliminară este în mod obișnuit primul proces din stația de epurare și constă în cernere și îndepărtarea pietrișului. Cernerea este procesul de îndepărtare a gunoiului, a cârpelor și a altor resturi, prin trecerea apei printr-un ecran mecanic sau un tambur rotativ. Pietrișul este îndepărtat prin reducerea vitezei apei reziduale, astfel încât particulele anorganice mai grele, cum ar fi pietricelele și nisipul, să se poată depune la fund și să poată fi îndepărtate prin gravitație. Pietrișul și resturile de la cernere sunt spălate și compactate înainte de a fi colectate într-un tomberon. Aceste procese preliminare sunt foarte importante pentru instalațiile moderne de recuperare a resurselor de apă, deoarece pietrișul și resturile pot dăuna iremediabil proceselor din aval, inclusiv mecanismelor primare de curățare, difuzoarelor de aerare și membranelor.

În timpul epurării primare, decantorii primari permit materiilor solide organice să se depună prin intermediul gravitației, în timp ce grăsimile, uleiurile și unsorile sunt lăsate să plutească la suprafață. Solidele depuse sunt denumite nămol primar și adesea sunt îngroșate într-un proces în aval înainte de a fi livrate într-un bazin de fermentație anaerobă. Grăsimile, uleiurile și unsorile plutitoare sunt colectate de la suprafață și sunt adăugate în mod obișnuit direct în bazinul de fermentație anaerobă. Un agent de curățare primar obișnuit va îndepărta aproximativ 70% din materiile solide și 45% din consumul biochimic de oxigen din apele reziduale cernute. Instalațiile moderne care utilizează procese biologice îmbunătățite de eliminare a nutrienților, deseori extrag sau fermentează carbonul din nămolul primar și duc acest curent lateral în procesele anaerobe sau anoxice din aval, ca sursă de hrană pentru biologia respectivă.

Grătare/Deznisipator
Decantor primar

Epurarea secundară elimină materia organică solubilă, nutrienții precum azotul și fosforul și majoritatea materiilor solide suspendate care scapă după epurarea primară. Cel mai adesea se utilizează procese biologice în care microbii metabolizează compușii organici și nutrienții pentru a crește și a se reproduce. Cele mai obișnuite două procese biologice de epurare secundară sunt legate de sistemele de creștere atașată și creștere suspendată. Un proces de creștere suspendat favorizează creșterea flocoanelor de microorganisme suspendate de la organismele individuale deja prezente în apele reziduale și în nămolul activat revenit. Flocoanele conțin organisme care pot elimina poluanții prin medii aerobe, anoxice și anaerobe. Odată ce poluanții sunt îndepărtați, flocoanele sunt trimise la un proces secundar de curățare, unde se separă de apă prin intermediul gravitației. O porțiune de nămol din partea inferioară a decantorului secundar este apoi direcționată înapoi în amonte pentru a se amesteca cu efluentul primar (nămolul activat revenit) pentru a crea un amestec lichid. Restul nămolului este eliminat din proces (nămolul activat prin deșeuri) pentru a crea ecologia ideală a microorganismelor. Sistemele de creștere atașată se bazează pe atașarea microorganismelor la un mediu și crearea unui biofilm. Deșeurile de canalizare depuse se amestecă sau se presar peste mediile acoperite cu biofilm, unde microorganismele îndepărtează poluanții. Ca și procesul de creștere suspendată, fragmentele de biofilm și flocoanele suspendate sunt trimise la un agent de curățare secundar pentru separare unde nămolul este reciclat și risipit iar apa curată este evacuată către procesul următor.

Pentru ca epurarea biologică să funcționeze eficient, organismele necesită substanțe nutritive într-un raport echilibrat, incluzând carbon, azot și fosfor (denumit C:N:P), precum și oligoelemente, inclusiv fier, cupru, zinc, sulf și alte componente care sunt prezente în mod obișnuit în apele reziduale. Raportul C:N:P acceptat în mod obișnuit este de 100:5:1, deși unele instalații se dezvoltă în afara acestui raport, în timp ce altele se confruntă cu formarea de polizaharide sau bacterii filamentoase care inhibă biologia și se depun în agentul de curățare secundar.

Procesele biologice multiple pot fi utilizate pentru a completa tratarea secundară, inclusiv bazinele de aerare a curgerilor în blocuri, rezervoarele de aerare mixte complete, șanțurile de oxidare, filtrele de percolare, reactoarele biologice cu strat mobil, nămolul activat cu film fix integrat.

Eliminarea biologică a substanțelor nutritive (BNR) modifică mediul microorganismelor pentru a îndepărta azotul și fosforul din apă. Un proces BNR constă în etape anaerobe (fără oxigen sau nitrat), anoxice (fără oxigen, nitratul este prezent) și aerobe (oxigen prezent), în timpul căruia apa este deplasată printr-o serie de încăperi pentru a îndeplini diferite funcții biologice.

Pot fi utilizate și procese chimice de epurare, cum ar fi îndepărtarea chimică a fosforului. Prin introducerea unui coagulant chimic în interiorul bazinului de aerare și a agenților de curățare, fosforul este îndepărtat prin floculare, legând-se în compuși insolubili care se depun și poate fi îndepărtat ca nămol.

1. Aerare
2. Decantor Secundar

În epurarea terțiară, tehnici precum filtrarea, dezinfectarea, absorbția de carbon și alte procedee sunt utilizate pentru a elimina încărcătura organică rămasă, materiile solide suspendate sau dizolvate, agenții patogeni și metalele grele care trec prin alte procese de epurare. Numită și lustruire efluentă, epurarea terțiară ridică calitatea efluenților până la nivelul adecvat utilizării lor, fie pentru evacuarea în lacuri, râuri sau oceane, reutilizare ca irigare pentru necultivate (parcuri, terenuri de golf, căi verzi, etc.), reîncărcarea apelor subterane, sau, în anumite cazuri, ca influent pentru stațiile de apă potabilă. Efluenții din stațiile de ape reziduale trebuie monitorizați pentru a asigura conformitatea cu limitele permisului de efluenți, care variază în funcție de jurisdicție și țară.

1. Filtrare
2. Dezinfecție

Metoda de manipulare a nămolului eliminat din proces depinde de volumul de materii solide și de alte condiții specifice amplasamentului. Fermentația aerobă este adesea folosită de instalații cu mai puțin de opt milioane de galoane pe zi de intrare. Nămolul activat de deșeuri și, dacă este prezent, nămolul primar, se adaugă într-un reactor aerat unde microorganismele se înfruptă cu substanțele organice și microorganismele prezente în nămol pentru a reduce conținutul de materii solide volatile și masa totală a nămolului. Fermentația anaerobă este folosită în mod obișnuit la instalații mai mari de opt milioane de galoane pe zi de intrare și implică utilizarea reactoarelor etanșe pentru a crea un mediu anaerob pentru diferite organisme pentru a se înfrupta cu substanțele organice și microorganismele din nămol prin procesele de acidogeneză și metanogeneză. Metanul format prin fermentația anaerobă poate fi folosit pentru a alimenta cazanele pentru a încălzi bazinul de fermentație, ars, sau curățat și refolosit ca o sursă de energie verde.

Îngroșarea implică concentrarea nămolului prin îndepărtarea unui procent din porțiunea lichidă prin adăugarea de compuși polimeri și este adesea folosită înainte de fermentația anaerobă. Deshidratarea cu prese cu curea, centrifugi sau alte mijloace, concentrează mai departe nămolul într-un tort. Tortul poate fi mai departe uscat sau pur și simplu eliminat prin aplicarea pe terenuri sau în depozitele de deșeuri.

1. Îngroșare și Fermentare
2. Deshidratarea nămolului și prelucrarea materiilor biosolide

Un domeniu în creștere al expertizei în industria de tratare a apelor reziduale, sistemele de inteligență a apei utilizează tehnologii digitale, senzori avansați, controllere și algoritmi pentru a permite operatorilor stațiilor să crească eficiența, conducând la economii globale ale costurilor în exploatarea stației.

Claros, sistemul de inteligență a apei de la Hach, integrează toate sursele de date ale stațiilor, inclusiv datele de sistem, datele dispozitivelor și datele colectate manual, deciziile ducând la maximizarea eficienței și economii ale costurilor.

Cu aceste sisteme, datele privind debitul, compoziția apei, oxigenul dizolvat, nivelurile de nutrienți și alți factori sunt mai ușor de urmărit și de verificat. Acest lucru duce la opțiuni de epurare mai receptive, capacități de automatizare, vizualizare de date și generarea de rapoarte.

Folosind informații bazate pe date în ceea ce privește calitatea apei, debitul și alți factori, operatorii pot reduce supra-epurarea (chimicalele și timpul de funcționare a suflantei), știind că stația lor va rămâne în limitele de conformitate.

Având în vedere că reglementările devin mai stricte și că stațiile trebuie să găsească metode de a reduce costurile, sistemele de inteligență a apei, cum ar fi Claros, vor deveni mai importante și vor fi adoptate pe scară largă. Cu portofoliul în creștere de sezori Hach cu conectare Claros, controllere, instrumente, sisteme de management al proceselor si echipamente de laborator, operatorii pot configura un sistem care să se potrivească cu cerințele unice ale oricărei stații.