Пречистване на отпадъчните води

Пречиствателна станция за вода в Хонконг.

Пречистването на отпадъчни води е процес, използван за отстраняване на замърсителите от отпадъчните води на индустрията или от каналните води и връщането им обратно във водния цикъл. След като бъдат върнати във водния цикъл, отпадъчните води оказват приемливо въздействие върху околната среда или се използват повторно за различни цели и представляват един вид рекултивация на водата. 

Процесът на пречистване се извършва в пречиствателна станция за отпадъчни води. Има два вида отпадъчни води: битови и промишлени, всеки от които се пречистват в съответната пречиствателна станция. За битовите отпадъчни води пречиствателната станция може да се нарече Съоръжение за възстановяване на водните ресурси или просто Пречиствателна станция за отпадни води. При промишлените отпадъчни води пречистването се извършва или в отделна пречиствателна станция за промишлени отпадъчни води, или в пречиствателна станция за канални води, обикновено след някаква форма на предварителна обработка, а също така и в пречиствателни станции за селскостопански отпадни води.

Пречистването на отпадъчни води е част от общото поле на здравеопазването и опазването на околната среда. То включва също управление на битовите отпадъци и твърдите отпадъци, както и управление на дъждовните води (отводняване). Основният страничен продукт от пречиствателните станции е утайка от отпадъчни води, която обикновено се пречиства в същата или друга пречиствателна станция. Биогазът може да бъде друг страничен продукт, когато се използват анаеробни процеси на пречистване.

Процеси на пречистване


РЕКЛАМА:

***

Процесите, включени в пречистването на отпадъчни води, включват физически процеси като утаяване или флотация и биологични процеси като аерирани лагуни или езерца, активна утайка или различни биофилтри. Други физически методи като филтриране през сита могат да се използват при специализирани обстоятелства като обезводняване на утайки от отпадъчни води.

За да бъдат ефективни, отпадъчните води трябва да бъдат транспортирани до пречиствателна станция чрез подходящи тръби и инфраструктура, а самият процес трябва да подлежи на регулиране и контрол. Някои отпадъчни води изискват специализирани методи за пречистване. На най-простото ниво пречистването на повечето отпадъчни води се извършва чрез отделянето на твърди вещества от течности, обикновено чрез утаяване. Чрез прогресивно превръщане на разтворения материал в твърдо вещество, обикновено биологична флокула, която след това се утаява, се произвежда поток от отпадъчни води с нарастваща чистота.

Процесът на окисляване намалява биохимичното потребление на кислород в отпадъчните води и може да намали токсичността на някои примеси. Вторичното пречистване превръща органичните съединения във въглероден диоксид, вода и твърди био вещества чрез реакции на окисление и редукция. Химичното окисляване се използва широко за дезинфекция.

Вторичното третиране чрез биохимично окисляване на разтворени и колоидни органични съединения се използва широко при пречистването на отпадъчни води и е приложимо за някои селскостопански и промишлени отпадъчни води. 

Химичното (включително електрохимичното) окисление се използва за отстраняване на някои устойчиви органични замърсители и концентрации, останали след биохимичното окисление. Дезинфекцията чрез химическо окисляване убива бактериите и микробните патогени чрез добавяне на хидроксилни радикали като озон, хлор или хипохлорит към отпадъчните води. Тези хидроксилни радикали след това разграждат сложните съединения в органичните замърсители до прости съединения като вода, въглероден диоксид, и соли.

Индустриални резервоари за съхранение на отпадъчни води.

Полирането се отнася до пречиствания, направени по горепосочените методи. Тези обработки могат също така да се използват независимо за някои промишлени отпадъчни води. Химичното намаляване или регулиране на pH намалява до минимум химическата реактивност на отпадъчните води след химическо окисление. Филтрирането с въглерод премахва останалите замърсители и примеси чрез химическа абсорбция върху активен въглен. Филтрацията през пясък (калциев карбонат) или тъканни филтри е най-често използваният метод за пречистване на битови отпадъчни води.

Изхвърляне или повторна употреба

Основната цел на пречистването на отпадъчните води е те да могат безопасно да се изхвърлят или използват повторно. Преди да се пречистят обаче, трябва да се обмислят възможностите за обезвреждане или повторна употреба, така че да се използва правилният процес на пречистването им.

В много развиващи се страни пречиствателни съоръжения за отпадъчни води или изцяло липсват или доколкото ги има не са добре поддържани. Отпадъчните води в крайна сметка често биват изхвърляни необработени в местните реки и водоеми. Например в Афганистан и Пакистан река Кабул поема по ок. 1 м3/сек непречистени отпадъчни води и е доказано, че това е сериозен фактор, причиняващ замърсяването на реката. Замърсяването на водата от остатъци от перилени препарати се превърна в голям проблем, а химичните повърхностноактивни вещества в детергента не могат да се разграждат, освен ако не са в присъствието на специфични микроорганизми.

Повторното използване на отпадъчни води е добро решение за намаляването на водния стрес в градовете и на замърсителите във водоемите. Регенерираната и повторно използвана вода може да се прилага за множество цели – за напояване на култури и ландшафти, за презареждане на подпочвените води или за развлечение. Има два начина за повторно използване на отпадъчните води: директно и индиректно повторно използване. Директната повторна употреба предполага използване на пречистената отпадъчна вода такава, каквато е, а непряката повторна употреба се извършва чрез разреждане на пречистената отпадъчна вода с друг водоизточник преди по-нататъшна употреба.

Глобалната ситуация

Дял на битовите отпадъчни води, които са пречистени и безопасни (през 2018 г.).

На глобално ниво се пречистват 52% от отпадъчните води. Въпреки това, нивата на пречистване са силно неравномерни по различните части на света. Например, докато страните с високи доходи пречистват приблизително 74% от отпадъчните си води, то страните с ниски доходи пречистват средно едва 4,2%. Подобряването на пречистването на отпадъчните води по света е от решаващо значение за намаляване на замърсяването на околната среда от човешката дейност и постигането на подобрения в качеството на водата. 

Поради тази причина поставените цели до 2030 г. са да се подобри качеството на водата чрез намаляване на замърсяването, да се премахне изхвърлянето и да се сведе до минимум отделянето на опасни химикали и материали, да се намали наполовина дела на непречистените отпадъчни води и значително да се увеличи рециклирането и безопасното повторно използване в световен мащаб. Днес например Алжир, Сенегал, Нигер, Либия, Уганда, Сомалия и Ирак все още не третират безопасно битовите си отпадъчни води. Световната здравна организация съобщи, че неадекватните условия на хигиената, здравеопазването и канализациите са причина за 829 000 смъртни случая от диария в света през 2016 г. Водата и канализацията са световен проблем в резултат на бързата глобална урбанизация и намирането на решения в големите градове е особено спешно. Освен това на лице са влошаваща се водна криза в някои региони на света, както и очевидната екологична криза, бедствия и свързаните с тях рискове, като глобалното затопляне в допълнение към наличието на замърсяващи индустрии и технологии и тяхното въздействие върху водата, почвата, въздуха и храната, намаляването на биологичното разнообразие и унищожаване на екосистемите.

В Европейския съюз в сила е Директивата за пречистване на градските отпадъчни води, която се отнася да събирането на градските отпадъчни води, пречистването им и тяхното заустване, както и пречистването и заустването на отпадъчни води от някои индустриални сектори. 

Американската агенция за опазване на околната среда (EPA) определя стандартите за отпадъчни води съгласно Закона за чистите води. Определят се и основни национални стандарти за отпадъчни води: „Регламентът за вторичното пречистване“ се прилага за общински пречиствателни станции за отпадъчни води  и „Насоките за отпадъчни води“, които са разпоредби за категории промишлени съоръжения.

В Индия регламентите за пречистване на отпадъчни води са под три централни институции: Министерството на околната среда за горите и изменението на климата, Министерството на жилищните и градските въпроси и наскоро формираното министерство на Jal Shakti. Различни политики за водата и канализацията, като „Национална политика за околната среда 2006“ и „Национална политика за санитария 2008“, също така определят разпоредбите за пречистване на отпадъчни води. Властите в отделните щати и местните общини носят отговорност за обезопасяването на канализацията и изграждането и поддръжката на „канализационната инфраструктура“. Чрез Министерството на околната среда и горите правителството на Индия създаде стимули, които насърчават индустриите да създават „общи съоръжения“ за пречистване на отпадъчни води.

Понастоящем японските методи за пречистване на отпадъчни води включват канализация на селските райони, съоръжения за отпадъчни води и системи за пречистване на място, като системата Johkasou за пречистване на битови отпадъчни води. По-големите съоръжения и канализационни системи обикновено се използват за пречистване на отпадъчни води в по-градските райони с по-голямо население. Селските канализационни системи се използват за пречистване в по-малки пречиствателни станции за битови отпадъчни води за по-малко население. Системите Johkasou са резервоари за пречистване на място. Те се използват за пречистване на отпадъчните води на едно домакинство или на малък брой сгради по по-децентрализиран начин от канализационната система.

В Либия пречистването на отпадъчни води се управлява от генералната компания за вода и отпадъчни води, която попада в компетенцията на Министерството на жилищното строителство и комуналните услуги. Има приблизително 200 пречиствателни станции за отпадъчни води в цялата страна, но малко от тях работят. Всъщност 36-те по-големи завода са в големите градове, обаче само 9 от тях са в експлоатация, а останалите са в ремонт. Най-големите действащи пречиствателни станции се намират в Сирт, Триполи и Мисурата, с проектна мощност съответно 21 000, 110 000 и 24 000 м3/ден. Но реално 145 800 м3/ден или едва 11% от отпадъчните води всъщност се пречистват, а останалите се изпускат в морето и изкуствените лагуни, въпреки че са необработени. Така неработещите пречиствателни станции в Триполи водят до разлив от над 1 275 000 м3 непреработена вода в океана всеки ден.

Тази статия е част от Специалния брой „Зелени технологии“

 


Европейска нощ на учените 2022 г.: