Nuotekų valymas: Nuo senovės drenažo iki šiuolaikinių technologijų
Nuotekų valymas, kitaip tariant, yra priemaišų pašalinimas iš nuotekų, kol jos pasiekia vandeninguosius sluoksnius arba natūralius vandens telkinius, tokius kaip upės, ežerai ir vandenynai. Vanduo gamtoje nėra visiškai grynas, todėl bet koks skirtumas tarp švaraus ir užteršto vandens priklauso nuo vandenyje esančių priemaišų tipo ir koncentracijos, taip pat nuo jo paskirties. Vanduo laikomas užterštu, kai jame yra pakankamai priemaišų, kad jis būtų netinkamas tam tikram naudojimui, pavyzdžiui, gerti, plaukioti ar žvejoti. Nors vandens kokybei įtakos turi gamtinės sąlygos, tarša dažniausiai siejama su žmogaus veikla. Todėl vandens taršą pirmiausia sukelia užterštų nuotekų nutekėjimas į paviršinius ar požeminius vandenis, o nuotekų valymas yra pagrindinis vandens taršos kontrolės elementas.
Istorinis nuotekų tvarkymo kontekstas
Daugelyje senovės miestų buvo drenažo sistemos, tačiau jos pirmiausia buvo skirtos lietaus vandeniui nutekėti nuo stogų ir šaligatvių. Puikus pavyzdys yra senovės Romos drenažo sistema, turėjusi daug paviršinių vamzdžių, kurie buvo prijungti prie didelio skliautuoto kanalo, vadinamo Cloaca Maxima („Didžioji kanalizacija“), kuriuo drenažo vanduo buvo tiekiamas į Tibro upę. Viduramžiais miesto drenažo ar kanalizacijos pažanga buvo nedidelė. Buvo naudojami slapti skliautai ir latakai, tačiau dauguma atliekų buvo tiesiog supilamos į latakus, kad potvynių metu būtų nuplaunami per kanalizaciją.
Tualetai (vandens klozetai) namuose pradėti įrengti XIX amžiaus pradžioje, tačiau dažniausiai jie buvo jungiami prie kubilų, o ne kanalizacijos. Tankiai apgyvendintose vietovėse vietos sąlygos greitai tapo netoleruotinos, nes rezervuarai retai būdavo ištuštinami ir dažnai persipildydavo. Išryškėjo grėsmė visuomenės sveikatai. XIX amžiaus viduryje Anglijoje choleros protrūkiai buvo siejami su šulinių vandens atsargomis, užterštomis žmonių atliekomis iš slaptų saugyklų ir šiukšliadėžių. Netrukus iškilo būtinybė visus didesnių miestų klozetus tiesiogiai prijungti prie lietaus kanalizacijos. Taip nuotekos iš grunto prie namų buvo perkeltos į netoliese esančius vandens telkinius. Anksčiau buvo sakoma, kad „taršos sprendimas yra paprasčiausiai jos praskiedimas“. Nedidelį nuotekų kiekį išleidus į tekantį vandens telkinį, vyksta natūralus upelio apsivalymo procesas. Tačiau tankiai apgyvendintose bendruomenėse susidaro toks didelis nuotekų kiekis, kad vien praskiedimas neapsaugo nuo taršos.
Atsiradimas centralizuotų nuotekų valymo įrenginių
Centralizuoti nuotekų valymo įrenginiai pradėti statyti XIX amžiaus pabaigoje ir XX amžiaus pradžioje, daugiausia Jungtinėje Karalystėje ir JAV. Vietoj to, kad nuotekos būtų išleidžiamos tiesiai į netoliese esantį vandens telkinį, jos pirmiausia buvo praleidžiamos per fizinių, biologinių ir cheminių procesų derinį, kuris pašalino kai kuriuos arba didžiąją dalį teršalų. Po XX amžiaus vidurio didėjantis visuomenės susirūpinimas aplinkos kokybe paskatino platesnį ir griežtesnį nuotekų šalinimo reguliavimą. Reikėjo aukštesnio lygio valymo. Pavyzdžiui, pramoninių nuotekų pirminis valymas, siekiant, kad toksiškos cheminės medžiagos netrukdytų nuotekų valymo įrenginiuose naudojamiems biologiniams procesams, dažnai tapdavo būtinybe. Iš tiesų, nuotekų valymo įrenginys, kaip toks, pažengė taip, kad iš nuotekų tapo įmanoma pašalinti praktiškai visus teršalus. Nuotekų valymo įrenginiai tapo dideliais kompleksiniais įrenginiais, kurių veiklai reikėjo nemažai energijos. Aštuntajame dešimtmetyje pakilus naftos kainoms, susirūpinimas energijos taupymu tapo svarbesniu veiksniu, kuriant naujas taršos kontrolės sistemas. Todėl, kur įmanoma, buvo skiriamas didesnis dėmesys nuotekų šalinimui po žeme.
Pasirinko ne tokį nuotekų valymo įrenginį. Teko keisti.
Nuotekų valymo procesų etapai ir metodai
Nuotekų valymas - tai nuotekose esančių teršalų šalinimas, apimantis fizinius, cheminius ir biologinius procesus. Paprastai skiriami keturi pagrindiniai valymo etapai, papildomai apdorojant susidariusį dumblą.
1. Parengiamasis valymas
Šio etapo paskirtis - pašalinti iš nuotekų stambesnes nusėdančias medžiagas ir plūdrenas, tokias kaip smėlis, riebalai ir tepalai. Šiam tikslui naudojamos grotos, sulaikančios stambius nešmenis, ir smėliagaudės, skirtos smulkių mineralinių dalelių (daugiausia smėlio ir žvyro) išskyrimui. Technologinėje schemoje pavaizduota, kaip nuotekos, atkeliaujančios slėgine linija, suteka į priėmimo kamerą, iš jos teka į grotas, o po jų - į aeruojamą smėliagaudę. Iš parengtinio valymo komplekso nešmenys nuo grotų ir smėlis, žvyras nuo smėliagaudės yra pašalinami, nuplaunami ir išvežami.
2. Pirminis valymas
Po parengtinio valymo seka pirminis valymas. Šis procesas, kurio metu už vandenį sunkesnės priemaišos atskiriamos svorio jėga, vadinamas nusodinimu. Pirminio nusodinimo tikslas - išskirti iš nuotekų sėdančias priemaišas (nuosėdas). Pirminio nusodinimo metu taip pat gali būti atskirti riebalai, kietosios, organinės ir kitos neištirpusios dalelės.
3. Antrinis valymas
Antriniame valymo etape nuotekos apdorojamos biologiškai arba kitais to paties veiksmingumo būdais. Biologinio nuotekų valymo metu mikroorganizmai suskaido ir maistui suvartoja nuotekose esančius organinius teršalus, taip išvalydami vandenį. Šie metodai pagrįsti bakterijų gebėjimu maitintis įvairiomis organinėmis ir mineralinėmis medžiagomis, esančiomis nuotekoje.
Veikliojo dumblo reaktorius yra vienas iš svarbiausių antrinio valymo įrenginių. Jame, sudarius palankią aplinką, vandenyje esant ištirpusiam deguoniui ir organinėms medžiagoms kontaktuojant tarpusavyje (maišant), sudaromos sąlygos intensyviam bakterijų maitinimuisi, organinių medžiagų, teršalų perėjimui iš vandens į bakterijų masę, todėl vanduo švarėja. Mikroorganizmai, esantys reaktoriuje, suskaido ir suvartoja nuotekose esančius teršalus (organines medžiagas, azoto, fosforo junginius), taip išvalydami nuotekas.
Antriniai nusodintuvai skirti veikliajam dumblui atskirti nuo biologiškai valytų nuotekų. Į šiuos įrenginius patekusios nuotekos atsiskiria nuo veikliojo dumblo, kuris, būdamas sunkesnis, nusėda. Veikliajam dumblui nusėdus, iš antrinių nusodintuvų nuotekos išteka į atvirus telkinius arba nukreipiamos į tretinio valymo įrenginius, o dumblas iš antrinių nusodintuvų yra grąžinamas į bioreaktorius.
Biologinio nuotekų valymo metu vyksta sudėtingi procesai, apimantys nitrifikaciją (amonio azoto oksidavimą iki nitratų) ir denitrifikaciją (nitratų redukciją iki azoto dujų). Organinių teršalų šalinimui reikia tik nitrifikacinės zonos, azoto šalinimui - papildomai denitrifikacinės zonos, o fosforo šalinimui - dar anoksinės zonos dalies.
Biologinis fosforo ir azoto šalinimas
Fosforas šalinamas iš nuotekų valyklos su pertekliniu veikliuoju dumblu, o kombinuotu būdu - cheminiu būdu, naudojant cheminius reagentus. Biologinio fosforo šalinimo proceso metu nuotekos tiekiamos į anaerobinę zoną, iš kurios patenka į aeracinę zoną. Vykstant šiam procesui susidaro palanki terpė tam tikrai grupei bakterijų, vadinamų polifosfatus kaupiančiais (PK) organizmais, kurios gali aerobinėmis sąlygomis sukaupti daugiau polifosfatų, negu joms reikia medžiagų apykaitai bei ląstelių sintezei.
Biologinis azoto šalinimas pagrįstas nitrifikacijos ir denitrifikacijos procesais. Pirmiausiai nuotekose esantis amonis oksiduojamas iki nitritų, o vėliau nitritai oksiduojami iki nitratų. Siekiant užtikrinti reikiamą azoto šalinimą, aeracijos kameroje susidarę nitratai kartu su nuotekų ir dumblo mišiniu yra grąžinami į anoksinę kamerą, kur jie denitrifikuojami iki azoto dujų.
4. Tretinis valymas
Tretinio valymo įrenginiuose baigiamas vandens valymo procesas, siekiant dar labiau sumažinti nuotekų užterštumą. Šiuose įrenginiuose nuotekos dar švarinamos, naudojant savaime prasiplaunančius smėlio filtrus, mikrofiltryus, diskininius mikrosieto filtrus ir panašiai. Tretinio valymo metu gali būti šalinamas azotas, fosforas, atliekama dezinfekcija ir filtravimas. Pagal „Nuotekų tvarkymo reglamento“ reikalavimus, išvalytas vanduo išleidžiamas į upę, o jo kokybę kontroliuoja paskirta nuotekų laboratorija.
Nuotekų dumblo apdorojimas
Po nuotekų valymo likęs dumblas apdorojamas: tankinamas (centrifugose, separatoriuose ir kituose mechaniniuose ir gravitaciniuose tankintuvuose), stabilizuojamas (metaninėse, aerobiniuose mineralizatoriuose, veikiant kalkėmis), sausinamas atvirose aikštelėse arba sausinimo įrenginiuose. Nusausintas be kenksmingų medžiagų nuotekų valymo dumblas gali būti naudojamas laukams tręšti (techniniams augalams), žemių rekultivavimui. Jei dumble lieka sunkiųjų metalų, kitų kenksmingų medžiagų daugiau negu leidžia sanitarinės normos, nusausintas dumblas deginamas arba išvežamas į specialų sąvartyną.
Šiuolaikinės nuotekų valymo technologijos
Šiuolaikiniai nuotekų valymo įrenginiai yra sudėtingi kompleksiniai įrenginiai, kurių veiklai reikalingos pažangios technologijos.
Mechaninis valymas
Mechaninis valymas apima įrenginių grupę, kurie apvalo nuotekas mechaniškai nuo suspenduotų medžiagų. Tai praktikoje plačiai naudojama prieš biologinį valymą, flotaciją, membranas, siekiant sulaikyti nešmenis, smėlį, riebalus. Pirminis parengtinio valymo įrenginys dažnai yra kompleksinis, apimantis automatines grotas, smėliagaudę, nešmenų presą, riebalų gaudyklę. Automatinės grotos sulaiko visus nešmenis nuotekose ir automatiškai šalina juos į preso bunkerį. Smėliagaudė skirta šalinti smėlį iš vandens ar nuotekų, jį automatiškai nuvandeninant ir transportuojant į konteinerį.
Cheminis valymas
Cheminis valymas grindžiamas daugumos teršalų nestabilumu - jie greitai suyra vykstant cheminiams procesams. Šio proceso metu cheminės medžiagos reaguoja su nuotekų teršalais, sudarydamos nuosėdas, kurios vėliau nusėda ant rezervuaro dugno ir yra pašalinamos. Ištirpę teršalai verčiami netirpiais junginiais, gerinamas netirpių junginių nusodinimas.
Flotacija
Flotatoriai valo nuotekas, susidarančias pramonėje. Nuotekos patenka į siurblinę, iš kurios - į rotacinį sietą, kur atskiriamos didesnės nei 1 mm dalelės. Toliau nuotekos teka į debito ir koncentracijos išlyginamąją talpą, o iš jos siurbliais paduodamos į vamzdinį maišytuvą, kur sumaišomos su flokuliantais ir koaguliantais, siekiant surišti teršalus į dribsnius. Nuotekos, pratekėjusios pro maišytuvą, patenka į flotatorių, kur suspausto oro ir vandens mišinys iškelia į paviršių surištus teršalus, kurie mechaniškai pašalinami.
Membraninis valymas
Membranos skirtos valyti stipriai užterštas pramonines nuotekas, o vis dažniau naudojamos ir buitinėms nuotekoms valyti. Tai sudėtingiausias ir brangiausias nuotekų valymo procesas, pasiekiantis ypač aukštus išvalymo rodiklius. Membranos dažniausiai naudojamos, kai negalima nuotekų valyti kitais būdais (biologiniu, flotacijos ir t.t.). Membranos yra pusiau laidžios medžiagos, kurios dėl ypač mažų porų atskiria vandens molekules nuo nešvarumų. Vandens molekulės prateka pro membraną, o nešvarumai sulaikomi. Pagal porų dydį membranos skirstomos į mikrofiltraciją, ultrafiltraciją, nanofiltraciją, atvirkštinį osmosą. Atvirkštinis osmosas užtikrina patį aukščiausią išvalymo lygį, pašalinant visus mikroelementus ir užterštumus.
Nuotekų valymo įrenginių efektyvumas ir aplinkosauga
Tinkamas nuotekų valymas yra būtinas ne tik tam, kad būtų laikomasi aplinkosaugos reikalavimų, bet ir siekiant išsaugoti vietovės ekologinę pusiausvyrą. Įmonės, gaminančios valymo įrenginius, užtikrina efektyvų nuotekų išvalymą, todėl po apdorojimo jos gali būti saugiai išleidžiamos atgal į gamtą nekenkiant aplinkai.
Šiuolaikiniai nuotekų valymo įrenginiai, pavyzdžiui, tie, kuriuos siūlo UAB Eneka, veikia ciklinio veikimo metodu, apimančiu 4 etapus: pripildymą, aeravimą, nusodinimą ir išleidimą. Šie įrenginiai naudoja pažangias biologinio valymo technologijas, pasižymi mažu energijos sunaudojimu, užtikrina aukštą valymo kokybę, lengvą montavimą ir paprastą aptarnavimą. Taip pat svarbu, kad įrenginiai veiktų tyliai ir turėtų greitą gedimų identifikavimo sistemą.
Valymo įrenginių naudojimas padeda apsaugoti gamtą, sumažinti neigiamą poveikį aplinkai ir užtikrinti, kad nuotekos būtų tvarkomos atsakingai. Nuotekų valyklos dėl skleidžiamo dvoko statomos atokiau nuo gyvenamųjų rajonų. Jos užima didelę teritoriją, pavyzdžiui, Vilniaus nuotekų valykla užima 48 ha. Nuotekas imta valyti XIX a. pabaigoje, pirmiausia mechaniškai. Biologiniu būdu naudojant aktyvųjį dumblą nuotekas pradėta valyti 1914 m. XX a. pabaigoje iš nuotekų imta šalinti mitybines azoto, fosforo druskas, kurios sukelia vandenų eutrofiją.
Atsižvelgiant į skirtingus nuotekų tipus ir jų užterštumo lygį, pasirenkami atitinkami valymo būdai ir įranga. Nuotekos - tai namų ūkyje ar gamyboje vartotas, gamyboje atsiradęs nereikalingas arba teritorijos paviršiumi, stogais ir pan. nutekantis vanduo. Komunalinės nuotekos - tai gyvenamųjų rajonų nuotekos, kurių didžiąją dalį sudaro buitinės nuotekos. Buitinės nuotekos - iš virtuvių, prausyklų, skalbyklų, vonių, tualetų ir panašių vietų nutekantis vanduo. Gamybinės nuotekos - žemės ūkio ar pramoninėje gamyboje vartotas ir jai nebetinkamas arba gamybos metu susidaręs nereikalingas vanduo.
tags: #nuoteku #valymas #vikipedija
