Komunalne odpadne vode

Sodobni kanalizacijski sistemi za sanitarne odplake odvajajo odpadne vode skozi sistem cevi iz stanovanjskih in poslovnih zgradb ter industrijskih objektov do obratov za čiščenje odpadnih vod, kjer se zbrane odpadne vode predelajo in izpustijo v okolje. Nekateri starejši sistemi, imenovani mešani kanalizacijski sistemi, poleg odplak iz stanovanjskih in gospodarskih objektov odvajajo tudi meteorne vode.

Odpadne vode se skozi podzemno kanalizacijsko omrežje največkrat pomikajo po načelu težnosti, včasih pa tudi s pomočjo črpalk na črpališčih. Dolžina takega tlačnega kanalizacijskega voda je vezana na topografske značilnosti območja in lahko dosega nekaj kilometrov. Kolektorji so mesta, kjer se stikata dva voda, ki se stekata v večjo cev, in lahko vključujejo večje komore, dostopne prek jaškov.

1. Industrija
2. Stanovanjsko območje
3. Meteorne vode

Predčiščenje je običajno prvi postopek v čistilni napravi ter vključuje grobo presejanje in odstranitev peska. Grobo presejanje je postopek, pri katerem se iz vode z grabljastimi pregradami, siti ali rotacijskimi grabljami odstranijo smeti, večje zaplate in drugi predmeti. Za odstranjevanje peska se upočasni pretok odpadnih vod, pri čemer se težji anorganski delci, na primer prod in pesek, usedajo na dno in izločajo na podlagi težnosti. Pesek in ograbki s sit se sperejo in stisnejo, nato pa odložijo med odpadke. Postopki predčiščenja so bistvenega pomena za sodobne objekte za predelavo vodnih virov, saj lahko pesek in večji predmeti nepopravljivo poškodujejo nadaljnje procese, vključno s primarnimi usedalnimi mehanizmi, razpihovalniki in membranami.

Med primarnim čiščenjem se organske snovi v primarnih usedalnikih posedajo zaradi težnosti, maščobe, olja in masti pa lahko splavajo na površje. Usedlina se imenuje primarno blato, pri nadaljnji obdelavi pa se največkrat zgosti, nato pa odvede v anaerobni digestorij. Plavajoče maščobe, olja in masti se posnamejo s površine in običajno neposredno odvedejo v anaerobni digestorij. V običajnem primarnem usedalniku se iz precejenih odpadnih vod odstrani približno 70 % trdnih snovi in 45 % snovi, ki zahtevajo biokemično kisikovo obdelavo. Sodobne čistilne naprave, ki uporabljajo učinkovitejše procese odstranjevanja bioloških hranil, z ekstrakcijo ali fermentacijo izločajo ogljik iz primarnega blata ter ga ločeno dovajajo v anaerobne oziroma anoksične nadaljnje procese kot vir hrane za biološke organizme.

1. Presejanje/ odstranjevanje peska
2.Primarni usedalnik

Pri sekundarnem čiščenju se odstranijo topne organske snovi, hranila, kot sta dušik in fosfor, ter večina suspendiranih snovi, ki je ostala po primarnem čiščenju. Najpogosteje se uporabljajo biološki procesi, pri katerih mikroorganizmi presnavljajo organske spojine in nutrienti, da rastejo in se razmnožujejo. Najpogostejša procesa biološkega sekundarnega čiščenja sta sistem s pritrjeno biomaso in sistem z razpršeno biomaso. Proces z razpršeno biomaso spodbuja rast flokul oziroma kosmov suspendiranih mikroorganizmov, ki so že prisotni v odpadni vodi in v povratnem aktivnem blatu. Kosmi vsebujejo organizme, ki lahko odstranjujejo onesnaževala v aerobnih, anoksičnih in anaerobnih okoljih. Po odstranitvi onesnaževal se kosmi pošljejo v sekundarni usedalnik, kjer se zaradi težnosti ločijo od vode. Del blata na dnu sekundarnega usedalnika se nato spelje naprej, kjer se zmeša s primarnim iztokom (povratno aktivno blato), pri čemer nastane mešana gošča. Preostali del blata se odstrani iz procesa (odpadno aktivno blato) in predstavlja idealno ekologijo mikroorganizmov. Sistemi s pritrjeno biomaso temeljijo na združevanju mikroorganizmov na nosilcih in nastajanju biofilma. Odplake po posedanju se zmešajo ali razpršijo po nosilcih, prekritih z biofilmom, kjer mikroorganizmi odstranjujejo onesnaževala. Kot pri procesih z razpršeno biomaso se delci biofilma in suspendirani kosmi usedajo v sekundarnem usedalniku, pri čemer se tako nastalo blato reciklira in odloži, prečiščena voda pa spelje v naslednji proces.

Da je biološko čiščenje učinkovito, organizmi potrebujejo uravnoteženo razmerje nutrientov, kot so ogljik, dušik in fosfor (razmerje C : N : P), ter elementov v sledeh, kot so železo, baker, cink, nikelj, mangan, kalij, žveplo in druge snovi, ki so običajno prisotne v odpadnih vodah. Splošno sprejeto razmerje C : N : P je 100 : 5 : 1, čeprav nekatere čistilne naprave zelo uspešno delujejo pri drugačnem razmerju, pri drugih pa se pojavljajo tvorbe polisaharidne sluzi in razraščanje nitastih bakterij, ki zavirajo biološke procese in usedanje v sekundarnem usedalniku.

Sekundarno čiščenje lahko vključuje različne biološke procese, kot so prezračevalni bazeni s čepastim tokom, prezračevalni bazeni s popolnim premešanjem, sekvenčni biološki reaktorji, oksidacijska ležišča, kapljalni filtri, reaktorji s plavajočimi nosilci biomase (MBBR), aktivno blat s pritrjenim biofilmom in druge.

Biološko odstranjevanje hranil (BNR) je spreminjanje okolje mikroorganizmov tako, da ti iz vode odstranjujejo dušik in fosfor. Proces BNR vključuje anaerobne (odsotnost kisika ali nitrata), anoksične (odsotnost kisika, nitrat je prisoten) in aerobne (s kisikom) faze, med katerimi se voda pretaka skozi niz komor, v katerih potekajo različne biološke funkcije.

Uporabljajo se lahko tudi procesi kemičnega čiščenja, kot je kemično odstranjevanje fosforja. Z dodajanjem kemičnih sredstev za obarjanje v prezračevalne bazene in usedalnike se fosfor odstranjuje s flokulacijo, pri čemer se veže v netopne spojine, ki se posedajo in nato odstranijo kot blato.

1. Prezračevanje
2. Sekundarni usedalnik

Pri terciarnem čiščenju se s filtriranjem, dezinfekcijo, absorpcijo ogljika in drugimi procesi iz vode odstrani še preostala organska obremenitev, suspendirane ali raztopljene trdne snovi, patogene in težke kovine, ki ostajajo po prejšnjih procesih čiščenja. Terciarno čiščenje, imenovano tudi "poliranje iztoka", izboljša kakovost iztoka na raven, primerno za predvideno rabo, torej za izpust v jezera, reke ali oceane, ponovno uporabo za zalivanje ne-poljedelskih površin (parkov, igrišč za golf, zelenic, itd.), obnovitev podtalnice ali, pod določenimi pogoji, kot dotok v čistilne naprave za pripravo pitne vode. Iztok iz čistilnih naprav je treba spremljati, da se zagotavlja skladnost z dovoljenimi mejnimi vrednostmi na iztoku, ki veljajo za zadevno regijo oziroma državo.

1. Filtriranje
2. Dezinfekcija

Način obdelave blata, ki se odstrani iz procesa, je odvisen od količine trdnih snovi ter drugih pogojev, ki veljajo v čistilni napravi. Aerobno razgradnjo pogosto uporabljajo objekti z dotokom pod 30.000 m<1>3</1>/dan. Odpadno aktivno blato in, če je prisotno, primarno blato se dovajata v prezračevalni reaktor, kjer se mikroorganizmi prehranjujejo z organskimi snovmi in mikroorganizmi v blatu, s čimer zmanjšujejo vsebnost hlapnih trdnih snovi in splošno količino blata. Anaerobna razgradnja se običajno uporablja v objektih, ki obdelajo več kot 30.000 m<1>3</1>/dan dotoka in vključuje uporabo zaprtih reaktorjih, v katerih se ustvari anaerobno okolje, v katerem se različni organizmi hranijo z organskimi snovmi in mikroorganizmi v blatu prek acidogeneze in metanogeneze. Metan, ki nastaja pri anaerobni razgradnji, se lahko uporablja kot gorivo v kotlih za ogrevanje digestorijev, sežiga ali prečisti in ponovno uporabi kot zelen vir energije.

Zgoščevanje, ki se pogosto uporablja pred anaerobnim razkrojem, je povečevanje koncentracije blata z odstranjevanjem deleža tekočin, in sicer z dodajanjem polimernih spojin. Dehidracija s tračnimi stiskalnicami, centrifugami ali drugimi sredstvi blato stisne v pogače. Pogače se lahko še dodatno sušijo ali enostavno odložijo v tla oziroma na odlagališča.

1. Zgoščevanje in razgradnja
2. Dehidracija blata in obdelava bioloških ostankov

Sistemi za pametno obdelavo vod so vse pomembnejše strokovno področje v panogi čiščenja odpadnih vod in uporabljajo napredne senzorje, kontrolne enote in algoritme, s pomočjo katerih lahko upravljavci čistilnih naprav povečajo učinkovitost in dosežejo splošno znižanje stroškov upravljanja čistilne naprave.

Claros™, sistem za pametno obdelavo vod družbe Hach, združuje vse vire podatkov čistilne naprave, vključno s podatki sistema, podatki naprav in ročno zbranimi podatki, s čimer omogoča odločitve za večjo učinkovitost in višje prihranke.

Ti sistemi omogočajo enostavno spremljanje in preverjanje podatkov o hitrosti pretoka, sestavi vode, vsebnosti raztopljenega kisika in hranil ter drugih dejavnikih. To omogoča večjo odzivnost pri postopkih čiščenja, podpira avtomatizacijo ter vizualizacijo podatkov in pripravo poročil.

Z uporabo podatkovno vodenega spremljanja kakovosti vode, hitrosti pretoka in drugih dejavnikov lahko upravljavci omejijo pretirane postopke čiščenja (poraba kemikalij in čas delovanja prezračevalnika) ob popolni gotovosti v skladnost s predpisanimi mejnimi vrednostmi.

Z zaostrovanjem predpisov se bodo sistemi za pametno obdelavo vod, kot je Claros, vse bolj uveljavljali, saj bodo čistilne naprave primorane poiskati možnosti prihrankov. Hach s svojo rastočo ponudbo senzorjev, kontrolnih enot, naprav in sistemov za vodenje procesov s podporo za Claros operaterjem omogoča konfiguracijo sistema, ki je prilagojen posebej za njihovo čistilno napravo.