Avloppsrening - Sewage treatment

Flygfoto av Kuryanovo avloppsreningsverk för aktiverat slam i Moskva, Ryssland.
Konstruerade våtmarker för avloppsrening nära Gdansk, Polen
Avfallsstabiliseringsdammar vid ett avloppsreningsverk i södra Frankrike.
UASB för hushållsavloppsrening i Bucaramanga, Colombia
Avloppsreningsverk (STP) finns i många olika storlekar och processkonfigurationer. Medurs uppifrån till vänster: Flygfoto av Kuryanovo -aktiverat slam STP i Moskva , Ryssland; Konstruerade våtmarker STP nära Gdansk , Polen; Avfallsstabiliseringsdammar STP i södra Frankrike; Uppflöde anaerobt slamtäcke STP i Bucaramanga , Colombia
Avloppsrening
Synonym Avloppsreningsverk (WWTP), vattenåtervinningsanläggning
Position i sanitetskedjan Behandling
Ansökningsnivå Stad, grannskap
Ledningsnivå offentlig
Ingångar Avlopp , kan också vara bara svartvatten (avfall) , gråvatten
Utgångar Avlopp , avloppsslam , eventuellt biogas (för vissa typer)
Typer Lista över tekniker för behandling av avloppsvatten
Miljöproblem Vattenföroreningar , miljöhälsa , folkhälsa , avfallshantering av avloppsslam

Avloppsrening (eller hushållsavloppsrening , kommunal avloppsrening ) är en typ av avloppsrening som syftar till att avlägsna föroreningar från avloppsvatten för att producera ett avlopp som är lämpligt för utsläpp till omgivande miljö eller en avsedd återanvändning, och därigenom förhindra vattenföroreningar från rå avloppsvatten. Avlopp innehåller avloppsvatten från hushåll och företag och eventuellt förbehandlat industriellt avloppsvatten . Det finns ett stort antal avloppsreningsprocesser att välja mellan. Dessa kan sträcka sig från decentraliserade system (inklusive behandlingssystem på plats) till stora centraliserade system som innefattar ett nätverk av rör och pumpstationer (kallade avlopp ) som transporterar avloppet till ett reningsverk. För städer som har ett kombinerat avlopp kommer avloppen också att leda urvatten (dagvatten) till avloppsreningsverket. Avloppsrening involverar ofta två huvudstadier, kallad primär och sekundär behandling , medan avancerad behandling också innehåller ett tertiärt behandlingssteg med poleringsprocesser och avlägsnande av näringsämnen. Sekundär behandling kan minska organiskt material (mätt som biologiskt syrebehov ) från avlopp, med hjälp av aeroba eller anaeroba biologiska processer

Ett stort antal avloppsreningstekniker har utvecklats, mestadels med hjälp av biologiska behandlingsprocesser. Ingenjörer och beslutsfattare måste ta hänsyn till tekniska och ekonomiska kriterier samt kvantitativa och kvalitativa aspekter av varje alternativ när de väljer en lämplig teknik. Ofta är de viktigaste kriterierna för urval: önskad avloppskvalitet, förväntade bygg- och driftskostnader, marktillgänglighet, energikrav och hållbarhetsaspekter . I utvecklingsländer och på landsbygden med låg befolkningstäthet behandlas avlopp ofta med olika sanitetssystem på plats och transporteras inte i avlopp. Dessa system inkluderar septiktankar anslutna till dräneringsfält , avloppssystem (OSS) på plats, vermifiltersystem och många fler. Å andra sidan kan avancerade och relativt dyra avloppsreningsverk i städer som har råd med dem omfatta tertiär behandling med desinfektion och eventuellt till och med ett fjärde behandlingssteg för att avlägsna mikropollutanter.

På global nivå behandlas uppskattningsvis 52% av avloppsvattnet. Avloppsreningsgraden är dock mycket ojämlik för olika länder runt om i världen. Till exempel, medan höginkomstländer behandlar cirka 74% av sitt avlopp, behandlar utvecklingsländer i genomsnitt bara 4,2%.

Behandlingen av avlopp är en del av sanitetsområdet . Sanitet inkluderar också hantering av mänskligt avfall och fast avfall samt dagvattenhantering (dränering). Termen "avloppsreningsverk" används ofta omväxlande med termen "avloppsreningsverk".

Terminologi

Aktiverat slamreningsverk i Massachusetts , USA

Termen "avloppsreningsverk" (STP) (eller "avloppsreningsverk" i vissa länder) ersätts numera ofta med termen avloppsreningsverk (WWTP). Strikt taget är det senare ett vidare begrepp som också kan hänvisa till industriellt avloppsvatten.

Syften och översikt

Det övergripande syftet med behandling av avlopp är att producera ett avloppsvatten som kan släppas ut i miljön samtidigt som det orsakar så lite vattenförorening som möjligt, eller att producera ett avlopp som kan återanvändas på ett användbart sätt. Detta uppnås genom att avlägsna föroreningar från avloppet. Det är en form av avfallshantering .

När det gäller biologisk behandling av avlopp kan behandlingsmålen omfatta olika grader av följande: omvandla upplösta och partikelformiga biologiskt nedbrytbara komponenter (särskilt organiskt material) till acceptabla slutprodukter, omvandla och ta bort näringsämnen (kväve och fosfor), ta bort eller inaktivera patogena organismer och avlägsna specifika organiska spårämnen (mikropollutanter).

Vissa typer av avloppsrening producerar avloppsslam som kan behandlas före säkert bortskaffande eller återanvändning. Under vissa omständigheter kan det behandlade avloppsslam kallas " biosolids " och kan användas som gödningsmedel .

Avloppsegenskaper

Rått avlopp som kommer till ett avloppsreningsverk i Syrien (observera att skyddshandskar ska användas vid provtagning av avloppsvatten).

Avloppsvatten (eller hushållsavlopp, hushållsavloppsvatten, kommunalt avloppsvatten) är en typ av avloppsvatten som produceras av en grupp människor. Det transporteras vanligtvis genom ett avloppssystem . Avlopp består av avloppsvatten som släpps ut från bostäder och från kommersiella, institutionella och offentliga anläggningar som finns på orten. Undertyper av avlopp är gråvatten (från handfat, badkar, duschar, diskmaskiner och tvättmaskiner) och svartvatten (vattnet som används för att spola toaletter , i kombination med det mänskliga avfallet som det spolar bort). Avlopp innehåller också tvålar och tvättmedel. Matavfall kan förekomma från disk och matmängder kan ökas där sopor används. I regioner där toalettpapper används snarare än bidéer läggs det papper också till avloppet. Avlopp innehåller makroföroreningar och mikroföroreningar, och kan också innehålla lite kommunalt fast avfall och föroreningar från industriellt avloppsvatten .

Avlopp går vanligtvis från en byggnads VVS antingen in i ett avlopp , som kommer att transportera det någon annanstans, eller till en avloppsanläggning på plats . Samling av avloppsvatten från flera hushåll tillsammans sker vanligtvis i antingen sanitära avlopp eller kombinerade avlopp . Den förra är utformad för att utesluta dagvattenflöden medan den senare är utformad för att också ta dagvatten. Produktionen av avloppsvatten motsvarar i allmänhet vattenförbrukningen. En rad faktorer påverkar vattenförbrukningen och därmed avloppshastigheterna per person. Dessa inkluderar: Vattentillgänglighet (motsatsen till vattenbrist ), vattenförsörjningsmöjligheter , klimat (varmare klimat kan leda till större vattenförbrukning), samhällets storlek, samhällets ekonomiska nivå, industrialiseringsnivå , mätning av hushållsförbrukning, vattenkostnad och vattentryck.

De viktigaste parametrarna i avloppsvatten som mäts för att bedöma avloppets styrka eller kvalitet samt behandlingsalternativ inkluderar: fasta ämnen, indikatorer på organiskt material, kväve, fosfor och indikatorer på avföring av fekal. Dessa kan anses vara de viktigaste makroföroreningarna i avloppsvatten. Avlopp innehåller patogener som härrör från avföring . Följande fyra typer av patogener finns i avlopp: patogena bakterier , virus , protozoer (i form av cystor eller oocyster) och helminter (i form av ägg). För att kvantifiera det organiska materialet används vanligtvis indirekta metoder: främst biokemiskt syrebehov (BOD) och kemiskt syrebehov (COD).

Samling

Avlopp (eller avloppssystem) är den infrastruktur som förmedlar avlopp eller ytavrinning ( dagvatten , smältvatten , regnvatten ) med avlopp. Det omfattar komponenter såsom mottagnings avlopp , brunnar , pumpstationer , stormöverflöden, och screening kamrarna hos kombinerade avlopp eller avloppssystem . Avloppet slutar vid inloppet till ett reningsverk eller vid utsläppspunkten i miljön . Det är systemet med rör, kammare, brunnar etc. som transporterar avlopp eller dagvatten.

I många städer transporteras avlopp (eller kommunalt avloppsvatten) tillsammans med dagvatten, i ett kombinerat avloppssystem , till ett avloppsreningsverk. I vissa stadsområden transporteras avlopp separat i sanitära avlopp och avrinning från gator transporteras i stormavlopp . Åtkomst till dessa system, för underhållsändamål, sker vanligtvis genom ett brunn . Under perioder med hög nederbörd kan ett avloppssystem uppleva en kombinerad överloppshändelse för avlopp eller en sanitär avloppshändelse , som tvingar obehandlat avlopp att rinna direkt till mottagande vatten. Detta kan utgöra ett allvarligt hot mot folkhälsan och den omgivande miljön.

Avloppssystemet kallas avlopp eller avloppssystem på brittisk engelska och avloppssystem på amerikansk engelska.

Typer av behandlingsprocesser

Avlopp kan behandlas nära där avloppet skapas, vilket kan kallas ett "decentraliserat" system eller till och med ett "på plats" system ( avloppsanläggning på plats , septiktankar etc.). Alternativt kan avlopp samlas upp och transporteras via ett nätverk av rör och pumpstationer till ett kommunalt reningsverk. Detta kallas ett "centraliserat" system (se även avlopp och rör och infrastruktur ).

Ett stort antal avloppsreningstekniker har utvecklats, mestadels med hjälp av biologiska behandlingsprocesser (se lista över avloppsvattenreningstekniker ). Mycket i stort kan de grupperas i högteknologiska (högkostnad) kontra lågteknologiska (lågkostnad) alternativ, även om vissa tekniker kan falla i någon av kategorierna. Andra grupperingsklassificeringar är "intensiva" eller "mekaniserade" system (mer kompakta och använder ofta högteknologiska alternativ) kontra "omfattande" eller "naturliga" eller " naturbaserade " system (vanligtvis med naturliga behandlingsprocesser och upptar större områden) system . Denna klassificering kan ibland vara förenklad, eftersom en reningsanläggning kan innefatta en kombination av processer, och tolkningen av begreppen högteknologisk och lågteknologisk, intensiva och omfattande, mekaniserade och naturliga processer kan variera från plats till plats.

Lågteknologiska, omfattande eller naturbaserade processer

Konstruerad våtmark (vertikalt flöde) vid Center for Research and Training in Sanitation, Belo Horizonte , Brasilien
Avloppsreningsanläggning vid Onça reningsverk, Belo Horizonte , Brasilien.

Exempel på mer lågteknologiska, "naturliga", ofta billigare avloppsreningssystem visas nedan. De använder ofta lite eller ingen energi. Vissa av dessa system ger inte en hög behandlingsnivå, eller behandlar bara en del av avloppsvattnet (till exempel bara toalettavloppsvattnet ), eller de ger endast förbehandling, som septiktankar. Å andra sidan kan vissa system ge bra prestanda, tillfredsställande för flera applikationer. Många av dessa system är baserade på naturliga behandlingsprocesser, som kräver stora ytor, medan andra är mer kompakta. I de flesta fall används de på landsbygden eller i små till medelstora samhällen. Till exempel är avfallsstabiliseringsdammar ett billigt behandlingsalternativ med praktiskt taget inga energikrav men de kräver mycket mark. På grund av deras tekniska enkelhet är de flesta besparingarna (jämfört med högteknologiska system) vad gäller drift- och underhållskostnader.

Exempel på system som endast kan ge helt eller delvis behandling av toalettavloppsvatten:

Högteknologiska, intensiva eller mekaniserade processer

Luftningstank för avloppsreningsverk för aktivt slam (finbubbla spridare) nära Adelaide , Australien

Exempel på mer högteknologiska, intensiva eller "mekaniserade", ofta relativt dyra avloppsreningssystem listas nedan. Några av dem är också energikrävande. Många av dem ger en mycket hög behandling. Till exempel i stort sett uppnår det aktiverade slamprocessen en hög utsläppskvalitet men är relativt dyr och energikrävande.

Avfallshantering eller behandlingsalternativ

Det finns andra processalternativ som kan klassificeras som bortskaffningsalternativ, även om de också kan förstås som grundläggande behandlingsalternativ. Dessa inkluderar: Tillämpning av slam , bevattning , blötläggningsgrop , lakfält , fiskdamm , flytande växtdamm, vattenförvaring/ grundvattenladdning , ytförvaring och lagring.

Användning av avloppsvatten på mark kan betraktas som en form av slutförvaring eller behandling, eller båda. Det leder till grundvattenladdning och/eller till evapotranspiration. Markanvändning inkluderar system med långsam hastighet, snabb infiltration, infiltration under ytan, flöde över land. Det görs genom översvämningar, fåror, sprinkler och droppning. Det är ett behandlings-/deponeringssystem som kräver en stor mängd mark per person.

Designaspekter

Uppströmning anaerob slamtäcke (UASB) reaktor i Brasilien (bild från en liten reningsanläggning), Center for Research and Training in Sanitation, Belo Horizonte , Brazil

Processval

När man väljer en lämplig avloppsreningsprocess måste beslutsfattare ta hänsyn till tekniska och ekonomiska kriterier, liksom till kvantitativa och kvalitativa aspekter av varje alternativ. Därför är varje analys platsspecifik. En livscykelbedömning (LCA) kan användas och kriterier eller viktningar kan hänföras till de olika aspekterna. Det slutliga beslutet kan ha en viss subjektivitet. Det finns en rad publikationer för att hjälpa till med teknikval.

I industriländerna är de kritiska punkterna i processvalet i minskande ordningsföljd: effektivitet, tillförlitlighet, slamavlägsnande aspekter och markbehov. I utvecklingsländer kan de viktigaste punkterna vara annorlunda och mer kretsa kring byggkostnader, hållbarhet , enkelhet och driftskostnader.

Att välja den lämpligaste behandlingsprocessen är komplicerat och kräver expertinsatser, ofta i form av förstudier . Detta beror på att de huvudsakliga viktiga faktorer som skall beaktas vid bedömningen och urvalet avloppsbehandlingsprocesser är många: process applicerbarhet, tillämplig flöde, acceptabel flödesvariation, av ingående egenskaper, som hämmar eller eldfasta föreningar, klimat aspekter, process kinetik och reaktor hydraulik , prestanda, behandling rester, slambehandling, miljöbegränsningar, kemiska produktkrav, energikrav, krav på andra resurser, personalkrav, drift- och underhållskrav, tilläggsprocesser, tillförlitlighet, komplexitet, kompatibilitet, tillgänglighet i området.

När det gäller miljöpåverkan ingår följande aspekter i urvalsprocessen: Lukt, vektorattraktion , slamtransport, sanitära risker, luftföroreningar , föroreningar av mark och undergrund, föroreningar av ytvatten eller förorening av grundvatten , devalvering av närliggande områden, besvär för närliggande befolkning.

Luktkontroll

Lukt från avloppsrening är vanligtvis en indikation på ett anaerobt eller "septiskt" tillstånd. Tidiga bearbetningsstadier tenderar att producera illaluktande gaser, med svavelväte som är vanligast vid klagomål. Stora processanläggningar i stadsområden behandlar ofta luktarna med kolreaktorer, ett kontaktmedium med bioslem, små doser klor eller cirkulerande vätskor för att biologiskt fånga upp och metabolisera de skadliga gaserna. Det finns andra metoder för luktbekämpning, inklusive tillsats av järnsalter, väteperoxid , kalciumnitrat , etc. för att hantera vätesulfidhalter .

Energikrav

Energibehovet varierar med typ av reningsprocess samt avloppsstyrka. Till exempel har konstruerade våtmarker och stabiliseringsdammar låga energikrav, främst förknippade med tillfällig förekomst av pumpar och annan utrustning. Å andra sidan inkluderar den aktiverade slamprocessen ett luftningssteg, vilket är mycket energikrävande. Avloppsreningsverk som producerar biogas i sin reningsprocess för avloppsslam med anaerob nedbrytning kan producera tillräckligt med energi för att tillgodose de flesta energibehovet i själva reningsverket. För reningsverk för aktivt slam i USA krävs vanligtvis cirka 30 procent av de årliga driftskostnaderna för energi. Det mesta av denna elektricitet används för luftning, pumpsystem och utrustning för avvattning och torkning av avloppsslam . Avancerade avloppsreningsverk, t.ex. för avlägsnande av näringsämnen, kräver mer energi än anläggningar som bara uppnår primär eller sekundär behandling.

Små landsbygdsanläggningar som använder sipprande filter får fungera utan netto energikrav, hela processen drivs av gravitationsflöde, inklusive tipphinkflödesfördelning och avlägsnande av sedimenteringstankar till torkbäddar. Detta är vanligtvis bara praktiskt i kuperad terräng och i områden där reningsverket är relativt avlägset från bostäder på grund av svårigheten att hantera lukt.

Sambehandling av industriellt avlopp

I högreglerade utvecklade länder får industriellt avloppsvatten vanligtvis åtminstone förbehandling om inte full behandling på fabrikerna själva för att minska föroreningsbelastningen innan det släpps ut i avloppet. Förbehandlingen har följande syften: att ta bort beståndsdelar som kan utgöra risker för avloppssystemet och dess arbetare. förhindra giftiga eller hämmande föreningar för mikroorganismerna i det biologiska stadiet i det kommunala reningsverket; hindra fördelaktig användning av det producerade avloppsslammet; eller som fortfarande kommer att finnas i det slutliga avloppet från reningsverket. Vissa industriella avloppsvatten kan innehålla föroreningar som inte kan avlägsnas med avloppsreningsverk. Variabelt flöde av industriavfall i samband med produktionscykler kan också störa befolkningsdynamiken för biologiska behandlingsenheter.

Design aspekter av sekundära behandlingsprocesser

En dåligt underhållen anaerob behandlingsdamm i Kariba , Zimbabwe (slam måste tas bort)

Icke-kloakade områden

Stadsinvånare i många delar av världen förlitar sig på sanitetssystem på plats utan avlopp, som septiktankar och gropslatriner , och hantering av avföring i dessa städer är en enorm utmaning.

För avloppsrening är användning av septiktankar och andra avloppsanläggningar på plats utbredd på vissa landsbygdsområden, till exempel för upp till 20 procent av bostäderna i USA

Tillgängliga processsteg

Avloppsrening involverar ofta två huvudstadier, så kallade primär och sekundär behandling, medan avancerad behandling också innehåller ett tertiärt behandlingssteg med poleringsprocesser. Olika typer av avloppsrening kan använda vissa eller alla processstegen som anges nedan.

Preliminär behandling

Förbehandling (ibland kallad förbehandling) tar bort grova material som enkelt kan samlas upp från råavloppet innan de skadar eller täpper till pumpar och avloppsledningar för primära reningsmedel .

Undersökning

Preliminärt behandlingsarrangemang vid små och medelstora avloppsreningsverk: Manuellt rengjorda skärmar och kornkammare (Jales Treatment Plant, São Paulo , Brasilien)

Inflödet av avloppsvatten passerar genom en stångskärm för att ta bort alla stora föremål som burkar, trasor, pinnar, plastpaket, etc. som transporteras i avloppsströmmen. Detta görs oftast med en automatiserad mekaniskt rakad skärm i moderna anläggningar som betjänar stora populationer, medan i mindre eller mindre moderna växter kan en manuellt rengjord skärm användas. Rakningsverkan hos en mekanisk stångskärm är vanligtvis i takt med ackumuleringen på stångskärmarna och/eller flödeshastigheten. De fasta ämnena samlas upp och kastas senare på en deponi eller förbränns. Stångskärmar eller maskskärmar av olika storlekar kan användas för att optimera borttagning av fasta ämnen. Om brutto fasta ämnen inte avlägsnas fastnar de i rör och rörliga delar av reningsverket och kan orsaka betydande skador och ineffektivitet i processen.

Kornborttagning

Preliminär behandling: Horisontella flödeskorn i ett avloppsreningsverk i Juiz de Fora , Minas Gerais, Brasilien

Korn består av sand , grus , stenar och andra tunga material. Preliminär behandling kan innefatta en kanal eller kammare för avlägsnande av sand eller grus, där det inkommande avloppets hastighet reduceras för att möjliggöra sedimentering av korn. Kornborttagning är nödvändig för att (1) minska bildandet av avlagringar i primära sedimentationstankar, luftningstankar, anaeroba rötningsmedel, rör, kanaler etc. (2) minska frekvensen för tankrengöring orsakad av överdriven ackumulering av korn; och (3) skydda rörlig mekanisk utrustning mot nötning och åtföljande onormalt slitage. Avlägsnande av korn är avgörande för utrustning med tätt bearbetade metallytor som kommutorer, fina skärmar, centrifuger, värmeväxlare och högtrycksmembranpumpar.

Gritkammare finns i tre typer: horisontella gritkammare, luftade gritkammare och virvelkornskammare. Vortex kornkammare inkluderar mekaniskt inducerad virvel, hydrauliskt inducerad virvel och virvelavskiljare med flera brickor. Med tanke på att traditionellt har kornborttagningssystem utformats för att avlägsna rena oorganiska partiklar som är större än 0,210 millimeter (0,0083 tum), det mesta av det finare gruset passerar genom avlägsnandet av korn under normala förhållanden. Under perioder med högt flöde avsätts gruset igen och mängden korn som når reningsverket ökar avsevärt. Det är därför viktigt att systemet för avlägsnande av korn inte bara fungerar effektivt under normala flödesförhållanden utan även under ihållande toppflöden när den största mängden korn når anläggningen.

Flödesutjämning

Utjämningsbassänger kan användas för att uppnå flödesutjämning, i syfte att minska toppflöden i torrt väder eller topp i vått väder vid kombinerade avloppssystem . Fördelarna är prestandaförbättringar av de biologiska behandlingsprocesserna, de sekundära klargörarna och eventuell filtreringsutrustning för avloppsvatten. Nackdelar inkluderar bassängernas kapitalkostnad och utrymmeskrav. Bassänger kan även tillhandahålla en plats för att temporärt hålla, utspädd och distribuera sats utsläpp av giftiga eller höghållfast avloppsvatten som skulle annars hämmar biologisk sekundär rening (såsom var avloppsvatten från portabla toaletter eller fekal slam som förs till avloppsreningsverket i vakuum lastbilar ). Flödesutjämningsbassänger kräver variabel urladdningskontroll, innefattar vanligtvis bestämmelser för bypass och rengöring, och kan också inkludera luftare och luktkontroll. Flödesutjämning genomförs vanligtvis inte i medelstora till stora reningsverk.

Avlägsnande av fett och fett

I vissa större anläggningar avlägsnas fett och fett genom att leda avloppet genom en liten tank där skummare samlar upp fettet som flyter på ytan. Luftblåsare i tankens bas kan också användas för att hjälpa till att återställa fettet som skum. Många anläggningar använder dock primära klargörare med mekaniska ytskummare för borttagning av fett och fett.

Primär behandling

Rektangulära primära sedimenteringstankar vid ett avloppsreningsverk i Oregon, USA

Primär behandling är "avlägsnande av en del av det suspenderade fasta ämnet och organiskt material från avloppet". Det består i att låta avloppsvatten passera långsamt genom ett bassäng där tunga fasta ämnen kan sätta sig till botten medan olja, fett och lättare fasta ämnen flyter till ytan och skummas av. Dessa baser kallas "primära sedimentationstankar" eller "primära klargörare " och har vanligtvis en hydraulisk retentionstid (HRT) på 1,5 till 2,5 timmar. Det sedimenterade och flytande materialet avlägsnas och den återstående vätskan kan släppas ut eller utsättas för sekundär behandling. Primära sedimenteringstankar är vanligtvis utrustade med mekaniskt drivna skrapor som kontinuerligt driver det uppsamlade slammet mot en behållare i tankens bas där det pumpas till slambehandlingsanläggningar.

Avloppsreningsverk som är anslutna till ett kombinerat avloppssystem har ibland ett förbikopplingsarrangemang efter primärreningsenheten. Detta innebär att vid mycket kraftiga nederbördshändelser kan sekundära och tertiära behandlingssystem kringgås för att skydda dem mot hydraulisk överbelastning, och blandningen av avlopp och dagvatten får endast primär behandling.

Primära sedimentationstankar kan förväntas ta bort 50-70% av det suspenderade fasta ämnet och 25-40% av det biologiska syrebehovet (BOD).

Sekundär behandling

Förenklat processflödesdiagram för en typisk storskalig reningsanläggning med hjälp av den aktiva slamprocessen .

De viktigaste processerna för sekundär avloppsrening är utformade för att ta bort så mycket av det fasta materialet som möjligt. De använder biologiska processer för att smälta och ta bort det återstående lösliga materialet, särskilt den organiska fraktionen. Detta kan göras med antingen suspenderad tillväxt eller biofilmprocesser. Mikroorganismerna som livnär sig på det organiska materialet som finns i avloppet växer och förökar sig och utgör de biologiska fasta ämnena eller biomassan. Dessa växer och grupperar sig i form av flockar eller biofilmer och, i vissa specifika processer, som granulat. I flera behandlingsprocesser kan den biologiska flocken eller biofilmen och återstående fina fasta ämnen sedimenteras som ett slam och lämna en vätska som är väsentligen fri från fasta ämnen och med en kraftigt reducerad koncentration av föroreningar.

Sekundär behandling kan minska organiskt material (mätt som biologiskt syrebehov) från avlopp, med hjälp av aeroba eller anaeroba processer. Organismerna som är involverade i dessa processer är känsliga för förekomsten av giftiga material, även om dessa inte förväntas finnas i höga koncentrationer i typiskt kommunalt avloppsvatten.

Sekundär behandling är avlägsnande av biologiskt nedbrytbart organiskt material (i lösning eller suspension) från avlopp eller liknande avloppsvatten . Målet är att uppnå en viss grad av avloppskvalitet i ett avloppsreningsverk som är lämpligt för det avsedda alternativet för bortskaffande eller återanvändning. Ett " primärbehandlingssteg " föregår ofta sekundär behandling, varvid fysisk fasseparation används för att avlägsna sedimenterbara fasta ämnen . Under sekundär behandling används biologiska processer för att avlägsna upplöst och suspenderat organiskt material mätt som biokemiskt syrebehov (BOD). Dessa processer utförs av mikroorganismer i en hanterad aerob eller anaerob process beroende på behandlingstekniken . Bakterier och protozoer konsumerar bionedbrytbara lösliga organiska föroreningar (t.ex. sockerarter , fetter och organiska kortkedjiga kol molekyler från mänskligt avfall, livsmedelsavfall , tvålar och tvättmedel) medan återgivning för att bilda celler av biologiska fasta ämnen. Sekundär behandling används i stor utsträckning vid avloppsrening och är även tillämpligt på många jordbruks- och industriella avloppsvatten .

Tertiär behandling

Övergripande installation för ett mikrofiltreringssystem

Avancerad avloppsrening innefattar i allmänhet tre huvudsteg, kallade primär-, sekundär- och tertiärbehandling, men kan också innefatta mellanstadier och slutliga poleringsprocesser. Syftet med tertiär behandling (även kallad "avancerad behandling") är att tillhandahålla ett slutligt behandlingssteg för att ytterligare förbättra avloppskvaliteten innan det släpps ut till den mottagande vattenkroppen eller återanvänds. Mer än en tertiär reningsprocess kan användas vid vilken reningsanläggning som helst. Om desinfektion utförs är det alltid den sista processen. Det kallas också "effluent polishing". Tertiär behandling kan inkludera borttagning av biologiskt näringsämne (alternativt kan detta klassificeras som sekundär behandling), desinfektion och avlägsnande av mikropollutanter, såsom miljöpåverkande farmaceutiska föroreningar .

Tertiär behandling definieras ibland som något mer än primär och sekundär behandling för att möjliggöra utsläpp till ett mycket känsligt eller skört ekosystem som flodmynningar , låga floder eller korallrev . Behandlat vatten desinficeras ibland kemiskt eller fysiskt (till exempel genom laguner och mikrofiltrering ) före utsläpp i en bäck , flod , bukt , lagun eller våtmark , eller så kan det användas för bevattning av en golfbana, greenway eller park. Om den är tillräckligt ren kan den också användas för grundvattenladdning eller jordbruksändamål.

Sandfiltrering tar bort mycket av det kvarvarande suspenderade materialet. Filtrering över aktivt kol , även kallad koladsorption, tar bort resterande toxiner . Mikrofiltrering eller syntetmembran används också, till exempel i membranbioreaktorer som också avlägsnar patogener.

Avveckling och ytterligare biologisk förbättring av renat avloppsvatten kan uppnås genom lagring i stora konstgjorda dammar eller laguner. Dessa laguner är mycket aeroba, och kolonisering av inhemska makrofyter , särskilt vass, uppmuntras ofta.

Desinfektion

Desinfektion av behandlat avloppsvatten kan försökas döda patogener (sjukdomsframkallande mikroorganismer) före avfallshantering och blir allt effektivare efter att fler delar av föregående behandlingssekvens har slutförts. Syftet med desinfektion vid behandling av avloppsvatten är att väsentligt minska antalet patogener i vattnet som ska släppas ut i miljön igen eller återanvändas. Desinfektionens effektivitet beror på kvaliteten på vattnet som behandlas (t.ex. grumlighet , pH, etc.), vilken typ av desinfektion som används, doseringen av desinfektionsmedel (koncentration och tid) och andra miljövariabler. Vatten med hög grumlighet kommer att behandlas mindre framgångsrikt, eftersom fasta ämnen kan skydda organismer, särskilt från ultraviolett ljus eller om kontakttiderna är låga. I allmänhet talar korta kontakttider, låga doser och höga flöden mot effektiv desinfektion. Vanliga desinfektionsmetoder inkluderar ozon , klor , ultraviolett ljus eller natriumhypoklorit . Monokloramin , som används för dricksvatten, används inte vid behandling av avloppsvatten på grund av dess beständighet.

Klorering är fortfarande den vanligaste formen av behandlad avloppsdesinfektion i många länder på grund av dess låga kostnad och långsiktiga effektivitet. En nackdel är att klorering av resterande organiskt material kan generera klorerade organiska föreningar som kan vara cancerframkallande eller skadliga för miljön. Återstående klor eller kloraminer kan också klorera organiskt material i den naturliga vattenmiljön. Eftersom resterande klor är giftigt för vattenlevande arter måste det behandlade avloppet också dekloreras kemiskt, vilket ökar komplexiteten och kostnaden för behandlingen.

Ultraviolett (UV) ljus kan användas istället för klor, jod eller andra kemikalier. Eftersom inga kemikalier används har det behandlade vattnet ingen negativ effekt på organismer som senare konsumerar det, vilket kan vara fallet med andra metoder. UV -strålning orsakar skador på den genetiska strukturen hos bakterier, virus och andra patogener , vilket gör dem oförmögna att reproducera. De viktigaste nackdelarna med UV -desinfektion är behovet av ofta underhåll och byte av lampor och behovet av ett högt behandlat avloppsvatten för att säkerställa att målmikroorganismerna inte skyddas från UV -strålningen (dvs. alla fasta ämnen som finns i det behandlade avloppet kan skydda mikroorganismer från UV -ljuset). I många länder blir UV -ljus det vanligaste desinfektionsmedlet på grund av oro för klorets påverkan på klorerande rester av organiska ämnen i det renade avloppet och i kloreringsorganen i det mottagande vattnet.

Ozon ( O 3 ) genereras genom att leda syre ( O 2 ) genom en hög spänningspotential som resulterar i tredjedel syreatom blir fäst och bildar O 3 . Ozon är mycket instabilt och reaktivt och oxiderar det mesta organiska materialet det kommer i kontakt med, och förstör därigenom många patogena mikroorganismer. Ozon anses vara säkrare än klor eftersom, till skillnad från klor som måste lagras på plats (mycket giftigt vid oavsiktlig utsläpp), genereras ozon på plats vid behov från syret i luften. Ozonering ger också färre desinfektionsbiprodukter än klorering. En nackdel med ozondesinfektion är de höga kostnaderna för ozongenereringsutrustning och kraven för speciella operatörer. Ozonreningsbehandling kräver användning av en ozongenerator , som sanerar vattnet när ozonbubblor tränger igenom tanken.

Membran kan också vara effektiva desinfektionsmedel, eftersom de fungerar som hinder och undviker att mikroorganismerna passerar. Som ett resultat kan slututflödet sakna patogena organismer, beroende på vilken typ av membran som används. Denna princip tillämpas i membranbioreaktorer .

Biologiskt avlägsnande av näringsämnen

Nitrifikationstank vid en aktiverad slamanläggning i USA.

Avlopp kan innehålla höga halter av näringsämnena kväve och fosfor . Typiska värden för näringsbelastningar per person och näringskoncentrationer i råvatten i utvecklingsländer har publicerats enligt följande: 8 g/person/d för totalt kväve (45 mg/L), 4,5 g/person/d för ammoniak -N (25 mg/L) och 1,0 g/person/d för totalt fosfor (7 mg/L). De typiska intervallerna för dessa värden är: 6-10 g/person/d för totalt kväve (35-60 mg/L), 3,5-6 g/person/d för ammoniak-N (20-35 mg/L) och 0,7 -2,5 g/person/d för totalt fosfor (4-15 mg/L).

Överdriven utsläpp till miljön kan leda till förorening av näringsämnen , vilket kan visa sig i övergödning . Denna process kan leda till algblomning , snabb tillväxt och senare förfall i befolkningen av alger. Förutom att orsaka deoxygenering producerar vissa algarter toxiner som förorenar dricksvattentillförseln .

Ammoniakkväve, i form av fri ammoniak (NH 3 ) är giftigt för fisk. Ammoniakkväve, när det omvandlas till nitrit och vidare till nitrat i en vattenkropp, i nitrifikationsprocessen, är associerat med förbrukning av upplöst syre. Nitrit och nitrat kan också ha betydelse för folkhälsan om koncentrationerna är höga i dricksvatten på grund av en sjukdom som kallas metahemoglobinemi .

Fosforborttagning är viktigt eftersom fosfor är ett begränsande näringsämne för algtillväxt i många sötvattensystem. Därför kan ett överskott av fosfor leda till övergödning. Det är också särskilt viktigt för system för återanvändning av vatten där höga fosforhalter kan leda till nedsmutsning av nedströms utrustning som omvänd osmos .

En rad behandlingsprocesser finns tillgängliga för att avlägsna kväve och fosfor. Biologisk näringsborttagning (BNR) betraktas av vissa som en typ av sekundär behandlingsprocess, och av andra som en tertiär (eller "avancerad") behandlingsprocess.

Kväveborttagning

Konstruerade våtmarker (vertikalt flöde) för avloppsrening nära Shanghai , Kina.

Kväve avlägsnas genom biologisk oxidation av kväve från ammoniak till nitrat ( nitrifikation ), följt av denitrifikation , reduktion av nitrat till kvävgas. Kvävgas släpps ut i atmosfären och avlägsnas därmed från vattnet.

Nitrifikationen i sig är en tvåstegs aerob process, varje steg underlättas av en annan typ av bakterier. Oxidationen av ammoniak (NH 4 + ) till nitrit (NO 2 - ) underlättas oftast av bakterier som Nitrosomonas spp. ("nitroso" avser bildandet av en nitrosofunktionell grupp). Nitritoxidation till nitrat (NO 3 - ), men traditionellt tros underlättas av Nitrobacter spp. (nitro som hänvisar till bildandet av en nitrofunktionell grupp ), är nu känt för att underlättas i miljön främst av Nitrospira spp.

Denitrifikation kräver anoxiska förhållanden för att uppmuntra lämpliga biologiska samhällen att bildas. "Anoxiska tillstånd" avser en situation där syre saknas men nitrat är närvarande. Denitrifikation underlättas av en stor mångfald av bakterier. Den aktiva slamprocessen , sandfilter , avfallsstabiliseringsdammar , konstruerade våtmarker och andra processer kan alla användas för att minska kväve. Eftersom denitrifikation är reduktionen av nitrat till dinitrogen (molekylärt kväve) gas behövs en elektrondonator . Detta kan, beroende på avloppsvattnet, vara organiskt material (från själva avloppet), sulfid eller en extra donator som metanol . Slammet i de anoxiska tankarna (denitrifikationstankar) måste blandas väl (blandning av återcirkulerad blandvätska, returaktiverat slam och rå influens) t.ex. genom att använda nedsänkbara blandare för att uppnå önskad denitrifikation.

Med tiden har olika behandlingskonfigurationer för aktiverade slamprocesser utvecklats för att uppnå höga halter av kväveborttagning. Ett första schema, Ludzack – Ettinger -processen, placerade en anoxisk behandlingszon före luftningstanken och klargöraren, med hjälp av returaktiverat slam (RAS) från klararen som nitratkälla. Avloppet (antingen rått eller som avlopp från primärt klargörande) fungerar som elektronkälla för de fakultativa bakterierna för att metabolisera kol, med hjälp av det oorganiska nitratet som en syrekälla i stället för upplöst molekylärt syre. Detta denitrifikationsschema var naturligt begränsat till mängden lösligt nitrat närvarande i RAS. Nitratreduktionen var begränsad eftersom RAS -hastigheten begränsas av klargörarens prestanda.

"Modifierad Ludzak – Ettinger -process" (MLE) är en förbättring av det ursprungliga konceptet, eftersom det återvinner blandad sprit från luftningstankens tömningsände till huvudet på den anoxiska tanken för att ge en konsekvent källa till lösligt nitrat för fakultativet bakterie. I detta fall fortsätter råavlopp att tillhandahålla elektronkällan och blandning under ytan håller bakterierna i kontakt med både elektronkälla och lösligt nitrat i frånvaro av upplöst syre.

Det finns andra processkonfigurationer, inklusive anoxiska tankar före och efter luftningstankarna, till exempel variationer av Bardenpho -processen.

Avlägsnande av fosfor

Studier av USA: s avlopp i slutet av 1960 -talet uppskattade genomsnittliga bidrag per capita på 500 gram (18 oz) i urin och avföring, 1 000 gram (35 oz) i syntetiska tvättmedel och mindre varierande mängder som används som korrosions- och skalakontrollkemikalier i vattenförsörjningen . Källkontroll via alternativa tvättmedelsformuleringar har därefter minskat det största bidraget, men naturligtvis var fosforhalten i urin och avföring oförändrad.

Fosfor kan avlägsnas biologiskt i en process som kallas förbättrad biologisk fosforborttagning . I denna process berikas specifika bakterier, kallade polyfosfatackumulerande organismer (PAO), selektivt och ackumulerar stora mängder fosfor i sina celler (upp till 20 procent av deras massa).

Fosforrening kan även uppnås genom kemisk utfällning , vanligtvis med salter av järn (t.ex. järnklorid ) eller aluminium (t ex alun ) eller kalk. Detta kan leda till en högre slamproduktion eftersom hydroxider fälls ut och de tillsatta kemikalierna kan vara dyra. Kemiskt fosforavlägsnande kräver betydligt mindre utrustningsavtryck än biologiskt avlägsnande, är lättare att använda och är ofta mer pålitligt än biologiskt fosforborttagning. En annan metod för avlägsnande av fosfor är att använda granulär laterit eller zeolit .

Vissa system använder både biologisk fosforborttagning och kemisk fosforborttagning. Det kemiska fosforavlägsnandet i dessa system kan användas som reservsystem för användning när det biologiska fosforborttagningen inte tar bort tillräckligt med fosfor eller kan användas kontinuerligt. I båda fallen har användning av både biologisk och kemisk avlägsnande av fosfor fördelen att slamproduktionen inte ökar lika mycket som kemisk fosforborttagning på egen hand, med nackdelen med den ökade initialkostnaden för installation av två olika system.

När det har tagits bort kan fosfor i form av ett fosfatrikt avloppsslam skickas till deponi eller användas som gödningsmedel i blandning med andra rötade avloppsslam. I det senare fallet kallas det behandlade avloppsslam också ibland som biosolider.

Fjärde behandlingsstadiet

Mikroföroreningar som läkemedel, ingredienser i hushållskemikalier, kemikalier som används i småföretag eller industrier, miljöpåverkande farmaceutiska föroreningar (EPPP) eller bekämpningsmedel får inte elimineras i de vanliga avloppsreningsprocesserna (primär, sekundär och tertiär behandling) och kan därför leda till vattenförorening. Även om koncentrationerna av dessa ämnen och deras sönderdelningsprodukter är ganska låga, finns det fortfarande en chans att skada vattenlevande organismer. För läkemedel har följande ämnen identifierats som "toxikologiskt relevanta": ämnen med hormonstörande effekter, genotoxiska ämnen och ämnen som förbättrar utvecklingen av bakterieresistens . De tillhör huvudsakligen gruppen EPPP.

Tekniker för eliminering av mikroföroreningar via ett fjärde behandlingsskede under avloppsrening implementeras i Tyskland, Schweiz, Sverige och Nederländerna och tester pågår i flera andra länder. Sådana processsteg består huvudsakligen av aktivt kolfilter som adsorberar mikroföroreningarna. Kombinationen av avancerad oxidation med ozon följt av granulärt aktivt kol (GAC) har föreslagits som en kostnadseffektiv behandlingskombination för läkemedelsrester. För en fullständig minskning av mikroplaster har kombinationen av ultrafiltrering följt av GAC föreslagits. Även användning av enzymer, såsom laccase som utsöndras av svampar, undersöks. Mikrobiella biobränsleceller undersöks för deras egendom för att behandla organiskt material i avloppsvatten.

För att minska läkemedel i vattenförekomster undersöks också "källkontroll" -åtgärder, till exempel innovationer inom läkemedelsutveckling eller mer ansvarsfull hantering av läkemedel. I USA är National Take Back Initiative ett frivilligt program med allmänheten som uppmuntrar människor att lämna tillbaka överskott eller utgångna droger och undvika att spola dem till avloppssystemet.

Slambehandling och bortskaffande

Mekanisk avvattning av avloppsslam med en centrifug vid ett stort reningsverk (Arrudas reningsverk, Belo Horizonte , Brasilien)

Avloppsslambehandling beskriver de processer som används för att hantera och slänga avloppsslam som produceras under avloppsrening. Slam är mestadels vatten med vissa mängder fast material avlägsnat från flytande avloppsvatten. Primärslam inkluderar sedimenterbara fasta ämnen som avlägsnats under primärbehandling i primära klargörare . Sekundärt slam är slam separerat i sekundära klargörare som används i bioreaktorer för sekundär behandling eller processer som använder oorganiska oxidationsmedel . Vid intensiva, mest aeroba avloppsreningsprocesser (t.ex. den aktiverade slamprocessen ) avlägsnas slam kontinuerligt eller ofta från vätskeledningen för att hålla behandlingsprocesserna i balans: produktionen av slam bör ungefär motsvara avlägsnandet av slam. Slammet som avlägsnas från vätskeledningen går till slambehandlingsledningen. Å andra sidan, vid omfattande (naturliga) behandlingsprocesser, såsom dammar och konstruerade våtmarker , förblir det producerade slammet ackumulerat i behandlingsenheterna och avlägsnas först efter flera års drift.

Slambehandlingen är inriktad på att minska slamvikt och volym för att minska transport- och bortskaffningskostnaderna och på att minska potentiella hälsorisker för bortskaffningsalternativ. Vattenavlägsnande är det primära sättet att minska vikt och volym, medan förstörelse av patogener ofta uppnås genom uppvärmning under termofil nedbrytning, kompostering eller förbränning . Valet av slambehandlingsmetod beror på volymen av slam som genereras och jämförelse av behandlingskostnader som krävs för tillgängliga bortskaffningsalternativ. Lufttorkning och kompostering kan vara attraktivt för landsbygdssamhällen, medan begränsad marktillgänglighet kan göra aerob matsmältning och mekanisk avvattning att föredra för städer, och stordriftsfördelar kan uppmuntra alternativ till energiåtervinning i storstadsområdena.

Miljöpåverkan

Avloppsreningsverk kan ha betydande effekter på den biotiska statusen för mottagande vatten och kan orsaka viss vattenförorening, särskilt om behandlingsprocessen bara är grundläggande. Till exempel för avloppsreningsverk utan avlägsnande av näringsämnen kan övergödning av mottagande vattenförekomster vara ett problem.


Vattenföroreningar (eller vattenföroreningar) är förorening av vattenförekomster , vanligtvis till följd av mänsklig verksamhet, på ett sådant sätt att det påverkar dess legitima användning negativt. Vattenföroreningar minskar vattenmassans förmåga att tillhandahålla ekosystemtjänster som den annars skulle tillhandahålla. Vatten organ omfattar till exempel sjöar , floder , hav , grundvattenmagasin , reservoarer och grundvatten . Vattenföroreningar uppstår när föroreningar införs i dessa vattenförekomster. Till exempel kan utsläpp av otillräckligt renat avloppsvatten i naturligt vatten leda till försämring av dessa vattenlevande ekosystem . Alla växter och organismer som lever i eller utsätts för förorenade vattenförekomster kan påverkas. Effekterna kan skada enskilda arter och påverka de naturliga biologiska samhällen de ingår i. Vattenföroreningar kan också leda till vattenburna sjukdomar för människor som använder förorenat vatten för att dricka, bada, tvätta eller bevattna .
Renat avlopp från avloppsreningsverk i Děčín , Tjeckien släpps ut till ytvatten.

Återanvändning

Slamtorkande sängar för behandling av avloppsslam vid en liten reningsanläggning vid Center for Research and Training in Sanitation, Belo Horizonte , Brasilien.

Bevattning

I allt högre grad använder människor behandlat eller till och med obehandlat avlopp för bevattning för att producera grödor. Städer erbjuder lukrativa marknader för färskvaror, så de är attraktiva för bönder. Eftersom jordbruket måste konkurrera om allt knappare vattenresurser med industrin och kommunala användare, finns det ofta inget alternativ för jordbrukare än att använda vatten som är förorenat med avloppsvatten direkt för att vattna sina grödor. Det kan finnas betydande hälsorisker relaterade till att använda vatten som är laddat med patogener på detta sätt. Den Världshälsoorganisationen fram riktlinjer för säker användning av avloppsvatten i 2006. De förespråkar en 'fler barriär' inställning till avlopps användning, där bönder uppmuntras att anta olika riskreducerande beteenden. Dessa inkluderar upphörande av bevattning några dagar före skörd för att låta patogener dö av i solljuset, applicera vatten försiktigt så att det inte förorenar löv som sannolikt äts råa, rengör grönsaker med desinfektionsmedel eller låter avföringsslam som används i jordbruket torka innan det används som en mänsklig gödsel.

Cirkulär sekundär sedimenteringstank vid avloppsreningsverk för aktivt slam vid Arrudas reningsverk, Belo Horizonte , Brasilien.

Återvunnet vatten

Vattenåtervinning (även kallad återanvändning av vatten eller vattenåtervinning) är processen att omvandla kommunalt avloppsvatten (avlopp) eller industriellt avloppsvatten till vatten som kan återanvändas för en mängd olika ändamål. Typer av återanvändning inkluderar: stadsanvändning, jordbruksanvändning (bevattning), miljöanvändning, industriell återanvändning, planerad återanvändning av dricksvatten, de facto återanvändning av avloppsvatten (oplanerad dricksanvändning). Till exempel kan återanvändning innefatta bevattning av trädgårdar och jordbruksfält eller påfyllning av ytvatten och grundvatten (dvs. grundvattenladdning ). Återanvändt vatten kan också riktas mot att uppfylla vissa behov i bostäder (t.ex. toalettspolning ), företag och industri, och kan till och med behandlas för att nå dricksvattenstandarder . Återanvändning av renat kommunalt avloppsvatten för bevattning är en sedan länge etablerad praxis, särskilt i torra länder. Återanvändning av avloppsvatten som en del av hållbar vattenhantering gör att vatten kan förbli som en alternativ vattenkälla för mänsklig verksamhet. Detta kan minska bristen och minska trycket på grundvatten och andra naturliga vattenförekomster.

Global situation

Andel hushållsavloppsvatten som behandlas säkert (2018)

Före 1900 -talet i Europa släpptes avlopp vanligtvis ut i en vattendrag som en flod, sjö eller hav. Det fanns ingen behandling, så nedbrytningen av det mänskliga avfallet överlämnades till ekosystemet . Detta kan leda till tillfredsställande resultat om ekosystemets assimilerande kapacitet är tillräcklig, vilket numera inte ofta är fallet på grund av ökad befolkningstäthet.

I dag är situationen i tätorterna i industriländer vanligtvis att avlopp leder sitt innehåll till ett avloppsreningsverk snarare än direkt till en vattendrag. I många utvecklingsländer släpps dock huvuddelen av kommunalt och industriellt avloppsvatten ut till floder och hav utan behandling eller efter förbehandling eller primärrening. Om du gör det kan det leda till vattenföroreningar . Det finns få tillförlitliga siffror om andelen av avloppsvatten som samlas i avlopp som behandlas i världen. En global uppskattning av UNDP och UN-Habitat 2010 var att 90% av allt avloppsvatten som genereras släpps ut i miljön obehandlat. En nyare studie 2021 uppskattade att globalt behandlas cirka 52% av avloppsvattnet. Avloppsreningsgraden är dock mycket ojämlik för olika länder runt om i världen. Till exempel, medan höginkomstländer behandlar cirka 74% av sitt avlopp, behandlar utvecklingsländer i genomsnitt bara 4,2%.

Det gemensamma övervakningsprogrammet (JMP) för vattenförsörjning och sanitet från WHO och UNICEF rapporterar år 2021 att 82% av människor med avloppsanslutningar är anslutna till avloppsreningsverk som tillhandahåller åtminstone sekundär behandling, men detta värde varierar mycket mellan regioner. Till exempel i Europa, Nordamerika, Nordafrika och Västra Asien hade totalt 31 länder universell (> 99%) avloppsrening. Men i Albanien, Bermuda, Nordmakedonien och Serbien fick "mindre än 50% av avloppsvattnet sekundär eller bättre behandling" och i Algeriet, Libanon och Libyen var värdet mindre än 20% av det avloppsvatten som behandlades. Rapporten fann också att "globalt har 594 miljoner människor avloppsanslutningar som inte får tillräcklig behandling. Många fler är anslutna till avloppsreningsverk som inte ger effektiv behandling eller uppfyller krav på avloppsvatten.".

Globala mål

Sustainable Development Goal 6 har ett mål 6.3 som formuleras enligt följande: "Fram till 2030, förbättra vattenkvaliteten genom att minska föroreningar, eliminera dumpning och minimera utsläpp av farliga kemikalier och material, halvera andelen obehandlat avloppsvatten och väsentligt öka återvinning och säker återanvändning globalt . " Motsvarande indikator 6.3.1 är "andelen avloppsvatten som är säkert behandlat".

Data år 2020 visade att det fortfarande finns för mycket okollektivt hushållsavloppsvatten: Endast 66% av alla hushålls avloppsvattenflöden samlades in vid reningsanläggningar 2020 (detta bestäms från data från 128 länder). Baserat på data från 42 länder 2015 uppgav rapporten att "32 procent av alla avloppsvattenflöden som genereras från punktkällor fick åtminstone viss behandling". För avlopp som verkligen har samlats upp vid centraliserade avloppsreningsverk, fortsatte cirka 79% att behandlas säkert 2020.

Historia

Avloppsreningens historia hade följande utveckling: Den började med markanvändning ( avloppsbruk ) på 1840 -talet i England, följt av kemisk behandling och sedimentering av avloppsvatten i tankar, sedan biologisk behandling i slutet av 1800 -talet, vilket ledde till utvecklingen av den aktiverade slamprocessen som började 1912.

Det var inte förrän i slutet av 1800 -talet som det blev möjligt att behandla avloppet genom att biologiskt sönderdela de organiska komponenterna genom användning av mikroorganismer och avlägsna föroreningarna. Markrensning blev också stadigt mindre genomförbar, eftersom städer växte och volymen av avloppsvatten som inte längre kunde absorberas av jordbruksmarken i utkanten.

Edward Frankland utförde experiment på avloppsgården i Croydon , England, under 1870 -talet och kunde visa att filtrering av avloppsvatten genom poröst grus producerade ett nitrifierat avloppsvatten (ammoniaken omvandlades till nitrat) och att filtret förblev otäppt under långa perioder av tid. Detta etablerade den då revolutionerande möjligheten till biologisk behandling av avlopp med hjälp av en kontaktbädd för att oxidera avfallet. Detta koncept togs upp av kemisten för London Metropolitan Board of Works , William Libdin, 1887:

... med största sannolikhet är det sanna sättet att rena avloppsvatten ... först att separera slammet och sedan förvandlas till neutralt avloppsvatten ... behålla det under en tillräcklig period, under vilken tid det ska luftas helt och slutligen släpp den ut i strömmen i renat tillstånd. Detta är verkligen det som är inriktat på och ofullständigt åstadkommit på en avloppsanläggning.
Från 1885 till 1891 konstruerades filter som arbetar efter denna princip i hela Storbritannien och idén togs också upp i USA vid Lawrence Experiment Station i Massachusetts , där Franklands arbete bekräftades. År 1890 utvecklade LES ett " sipprande filter " som gav en mycket mer tillförlitlig prestanda.

Föreskrifter

I de flesta länder omfattas avloppssamling och behandling av lokala och nationella regler och standarder .

Efter land

Översikt

Europa

Direktivet för avloppsvattenrening (fullständig titel "Rådets direktiv 91/271/EEG av den 21 maj 1991 om avloppsrening i tätorter") är ett EU-direktiv om avloppsvattenuppsamling, avloppsrening och dess utsläpp samt behandling och utsläpp av "avloppsvatten från vissa industrisektorer". Den antogs den 21 maj 1991. Den syftar till att "skydda miljön från de negativa effekterna av urbana spillvattenutsläpp och utsläpp från vissa industrisektorer" genom att föreskriva insamling och behandling av avloppsvatten i tätorter med en befolkningsekvivalent på över 2000, och mer avancerad behandling på platser med en befolkningsekvivalent över 10 000 i känsliga områden.

Asien

Indien

I Indien omfattas avloppsreningsreglerna under tre centrala institutioner: "Ministeriet för miljöskog och klimatförändringar (MoEF & CC), ministeriet för bostäder och stadsfrågor (MoHUA) och det nyligen bildade ministeriet för Jal Shakti." De olika vatten- och sanitetspolicyerna som "National Environment Policy 2006" och "National Sanitation Policy 2008" fastställer också regler för avloppsrening. Statliga regeringar och lokala kommuner har ansvaret för bortskaffandet av avloppsvatten och konstruktion och underhåll av "avloppsinfrastruktur". Deras ansträngningar stöds av system som erbjuds av Indiens regering, såsom National River Conservation Plan, Jawaharlal Nehru National Urban Renewal Mission, National Lake Conservation Plan. Genom ministeriet för miljö och skog har Indiens regering också upprättat incitament som uppmuntrar industrier att upprätta "gemensamma anläggningar" för behandling av avloppsvatten.

Japan

För närvarande omfattar Japans metoder för avloppsrening avlopp på landsbygden, avloppsvattenanläggningar och behandlingssystem på plats som Johkasou-systemet för behandling av hushållsavloppsvatten. Större avloppsvattenanläggningar och avloppssystem används vanligtvis för att rena avloppsvatten i mer tätorter med en större befolkning. Landsbygdens avloppssystem används för att rena avloppsvatten vid mindre hushållsreningsverk för en mindre befolkning. Johkasou ( jōkasō) -system är tankar för avloppsreningssystem på plats. De används för att rena avloppsvattnet i ett enda hushåll eller för att behandla avloppsvattnet från ett litet antal byggnader på ett mer decentraliserat sätt än ett avloppssystem.

Afrika

Libyen

I Libyen sköts den kommunala avloppsreningen av det allmänna företaget för vatten och avloppsvatten i Libyen, som faller inom behörighets- och försörjningsministeriets kompetens. Det finns cirka 200 avloppsreningsverk i hela landet, men få anläggningar fungerar. Faktum är att de 36 större anläggningarna finns i storstäderna; dock är bara nio av dem i drift, och resten av dem är under reparation.

De största driftsanläggningarna för avloppsvatten finns i Sirte, Tripoli och Misurata med en konstruktionskapacitet på 21 000, 110 000 respektive 24 000 m3/dag. En majoritet av de återstående avloppsvattenanläggningarna är dessutom små och medelstora anläggningar med en konstruktionskapacitet på cirka 370 till 6700 m3/dag. Därför behandlas faktiskt 145 800 m3/dag eller 11 procent av avloppsvattnet, och resterande andra släpps ut i havet och konstgjorda laguner även om de är obehandlade. I själva verket leder icke -operativa avloppsreningsverk i Tripoli till ett spill på över 1 275 000 kubikmeter obearbetat vatten i havet varje dag.

Amerika

Förenta staterna

Den Environmental Protection Agency (EPA) och statliga miljöorgan som avloppsvattenstandarder enligt lagen Clean Water . Punktkällor måste erhålla tillstånd för ytvattenutsläpp genom National Pollutant Discharge Elimination System (NPDES). Punktkällor inkluderar industrianläggningar, kommunala myndigheter (reningsverk och storm avloppssystem system), andra statliga faciliteter som militärbaser , och vissa jordbruksanläggningar, såsom animaliska feedlots . EPA fastställer grundläggande nationella avloppsvattenstandarder: "Sekundärbehandlingsförordningen" gäller kommunala avloppsreningsverk och " Avloppsriktlinjer " som är regler för kategorier av industrianläggningar.

Se även

Referenser

externa länkar