9.7: Розширене очищення та переробка стічних вод

Last updated
Save as PDF

Page ID: 18933

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Для стоків з вторинних очисних споруд застосовується вдосконалена або третинна водопідготовка. Таке лікування стає все більш поширеним частково, оскільки вода вторинної обробки часто містить достатню кількість БПК, щоб викликати проблеми з прийомом вод, і містить надмірний рівень поживних речовин водоростей, особливо фосфатів, що призводить до надлишкового росту водоростей та евтрофікації, стан, при якому водорості біомаса накопичується в надлишку, потім розпадається і виснажує воду розчиненого кисню. Інша причина вдосконаленого очищення стічних вод полягає в тому, що стічні води можуть бути легкодоступним джерелом води, яке потенційно легше довести до стандартів питної води порівняно з морською водою або солонуватими підземними водами. Основним бар'єром для повного повторного використання води є громадська протидія ідеї використання води, яка колись була стічними водами, хоча саме це робиться в тих випадках, коли міста черпають свої запаси води з річок нижче за течією, звідки інші міста скинули очищені стічні води.

Малюнок 9.7. Споруда очищення стічних вод з активним мулом

Більшість процесів очищення води, розглянутих до цих пір в цьому розділі, можуть бути використані для вдосконаленого очищення стічних вод. Двома основними забруднюючими речовинами, які потрібно видалити з такої води, є органічні речовини, включаючи БПК та солі, включаючи водорості поживні іони, що містять фосфор або азот. Також викликають занепокоєння патогенні мікроорганізми, включаючи вірусні та відходи фармацевтичних препаратів та їх побічні продукти. Значна частина БПК знаходиться у вигляді залишкових зважених речовин, які можуть бути видалені за допомогою процесів фільтрації. Фільтрація над пластами піску здавна використовується для очищення води. Зовсім недавно фільтрація мембранами, які видаляють вкрай дрібні частинки, стала набагато популярнішою. Нанофільтрація через мембрани з порами розміром 0,1-5 нанометрів (нм) може навіть видалити віруси з води, крок, який дуже важливий для утилізації води з джерел стічних вод. Фільтри з ще меншими порами використовуються для зворотноосмотичної обробки води (рис. 9.8), яка видаляє іони солей, включаючи водорості поживні речовини, з напівпроникною мембраною, яка притягує чисту воду, але відторгує іони. Зворотний осмос виробляє концентрований розсольний продукт, який вимагає утилізації.

Малюнок 9.8. Система зворотного осмосу для видалення іонів та інших домішок з води. Процеси мембранної фільтрації, в яких використовуються фільтри з більшими порами, використовуються для видалення різних забруднень з води.

На малюнку 9.9 показана система повторного використання води, здатної виробляти питну воду з стічних вод. Він ілюструє основні види процесів очищення, які можуть бути використані, і застосування водного продукту. Беручи стоки з вторинної очисної споруди, ця система використовує властиву природі здатність очищати воду, спочатку розміщуючи воду в побудованих водно-болотних угіддях. Рослини та водорості рясно ростуть у стічних водах, багатих поживними речовинами, і їх біомасу можна збирати для виробництва енергії. Вода з водно-болотних угідь може просочуватися в підземні водоносні горизонти або навіть може бути закачана в водоносні горизонти, де контакт з мінеральними утвореннями додатково очищає воду. Вода, що виходить з водно-болотних угідь, може використовуватися без додаткової обробки для зрошення або інших непитних застосувань, таких як охолоджуюча вода. Для побутових або інших цілей, що вимагають більш високої чистоти продукту, воду можна обробляти активованим вугіллям для видалення органіки і піддавати процесам мембранної фільтрації для видалення дрібних частинок забруднюючих речовин і деяких видів крупномолекулярних розчинів і патогенів, включаючи вірус. Для видалення розчинених солей може застосовуватися зворотний осмос. Ультрафіолетове опромінення води може використовуватися для знищення фармацевтичних препаратів і їх метаболітів. Кінцевий водний продукт потім може бути введений в муніципальну систему водопостачання.

Система поповнення підземних вод округу Ориндж округу Ориндж на півдні Каліфорнії 275 мільйонів літрів/день, яка коштувала 481 мільйона доларів і була введена в експлуатацію наприкінці 2007 року, є найбільшою у світі водною установкою, призначеною для виробництва питної якісної води з очищених стічних вод. Вода з цієї системи в даний час не використовується для муніципального водопостачання, а закачується в підземні водоносні горизонти, щоб служити майбутнім джерелом питної води і запобігти проникненню солоної океанської води в водоносні горизонти. Очікується, що експлуатація цього заводу послужить зразком для подібних заводів по всьому світу.