Obstajajo različne vrste naprav in opreme, ki se uporabljajo pri čiščenju odpadne vode za odstranjevanje kontaminantov in onesnaževal iz odpadne vode. Nekatere najpogostejše naprave vključujejo:
Zasloni:
Zasloni so pomemben sestavni del mnogih sistemov za čiščenje odpadne vode, saj pomagajo odstraniti velike trdne delce, ostanke in druge materiale iz odpadne vode, preden ta vstopi v druge postopke čiščenja. Sita lahko razvrstimo glede na velikost odprtin v situ, ki določajo velikost delcev, ki jih je mogoče odstraniti. Nekatere običajne vrste zaslonov, ki se uporabljajo pri čiščenju odpadne vode, vključujejo:
Palični zasloni: Palični zasloni so sestavljeni iz vrste prečk, ki so narazen, da omogočajo pretok vode, vendar za zajemanje velikih odpadkov in trdnih delcev. Palice lahko očistite ročno ali mehansko, da odstranite zajeti material.
Fina sita: Fina sita uporabljajo mrežo ali perforirano ploščo za odstranjevanje manjših delcev iz odpadne vode. Za odstranjevanje materialov, kot so lasje, papir in plastika, lahko uporabite fino sito.
Mikrozasloni: Mikrozasloni so podobni finim sitom, vendar uporabljajo drobnejšo mrežo ali velikost por za odstranjevanje manjših delcev, vključno z bakterijami in drugimi mikroorganizmi.
Bobnasta sita: bobnasta sita uporabljajo vrtljivi boben z mrežasto ali perforirano površino za zajemanje smeti in trdnih delcev. Zajeti material se nato postrga s površine bobna in odstrani.
Diskasta sita: diskasta sita uporabljajo vrtljive diske s perforacijami za zajemanje smeti in trdnih delcev. Zajeti material nato odstranimo s strgalom ali krtačo.
Izbira vrste sita bo odvisna od velikosti in značilnosti delcev, ki jih je treba odstraniti, kot tudi od zasnove celotnega čistilnega sistema. Poleg odstranjevanja trdnih delcev lahko zasloni tudi pomagajo zaščititi nadaljnjo opremo, kot so črpalke in ventili, pred poškodbami, ki jih povzročijo veliki odpadki ali drugi materiali.
Komore za pesek:
Komore za pesek so vrsta primarne obdelave, ki se uporablja v čistilnih napravah za odstranjevanje težkih anorganskih trdnih snovi, kot so pesek, gramoz in drugi peskasti materiali, ki so pretežki, da bi jih odstranili samo s sedimentacijo. Ti materiali lahko povzročijo poškodbe opreme, kot so črpalke in ventili, v procesu čiščenja in se lahko kopičijo v blatu med primarnim čiščenjem.
Komore za pesek delujejo tako, da upočasnijo pretok odpadne vode in omogočijo, da se težki materiali usedejo na dno. Komora za pesek je običajno dolg in ozek rezervoar z razmerjem med širino in dolžino približno 1:4, da se zagotovi, da odpadna voda ostane v komori dovolj časa. Ko odpadna voda teče v komoro, se upočasni, kar povzroči, da se težki materiali usedejo na dno.
Usedli pesek se nato odstrani z dna komore s sistemom za odstranjevanje peska, ki lahko vključuje črpalke za pesek, klasifikatorje peska ali transporterje peska. Odstranjeni pesek se nato pošlje na odlagališče ali drugo primerno odlagališče.
Komore za pesek so lahko vortex ali detritus tipa. V vrtinčni komori za pesek se odpadna voda dovaja tangencialno na komoro, kar ustvarja vrtinčenje, ki pomaga ločiti pesek od odpadne vode. V komori za pesek tipa detritus se odpadna voda uvaja pri nizki hitrosti, kar omogoča, da se pesek usede na dno komore.
Komore za pesek so običajno nameščene na začetku postopka obdelave, pred primarno usedanjem, da se zagotovi odstranitev težkih materialov, preden lahko povzročijo škodo ali motijo nadaljnje procese obdelave.
Sedimentacijski rezervoarji:
Sedimentacijski rezervoarji, znani tudi kot čistilci, so vrsta primarnega čiščenja, ki se uporablja v čistilnih napravah za odstranjevanje suspendiranih trdnih snovi in organskih snovi iz odpadne vode. Ti rezervoarji delujejo tako, da omogočajo, da se odpadna voda usede, kar povzroči, da se težje trdne snovi potopijo na dno rezervoarja, medtem ko lažje trdne snovi plavajo na vrhu in tvorijo plast pene. Očiščena voda se nato odstrani iz sredine rezervoarja.
Sedimentacijski rezervoarji so običajno pravokotne ali okrogle oblike in so zasnovani tako, da upočasnijo pretok odpadne vode, tako da imajo trdne snovi dovolj časa za usedanje. Rezervoarji so lahko opremljeni z mehansko opremo, kot so strgala, posnemalniki ali grablje, ki pomagajo odstraniti usedle trdne snovi z dna rezervoarja in plast pene s površine.
Sedimentacijski rezervoarji so lahko zasnovani bodisi kot primarni čistilniki, ki odstranijo večino suspendiranih trdnih delcev in organskih snovi, bodisi kot sekundarni čistilci, ki se uporabljajo po biološki obdelavi za odstranitev preostalih trdnih delcev in mikroorganizmov.
Učinkovitost sedimentacijskih rezervoarjev je odvisna od več dejavnikov, vključno s časom zadrževanja, hitrostjo usedanja trdnih delcev in zasnovo rezervoarja. Zadrževalni čas je čas, ko odpadna voda ostane v rezervoarju, in je običajno določen z velikostjo in pretokom rezervoarja. Hitrost usedanja trdnih snovi je odvisna od njihove velikosti, oblike in gostote, nanjo pa lahko vplivamo z dodajanjem kemikalij, kot so koagulanti, ki pomagajo pri združevanju trdnih snovi.
Na splošno so usedalniki pomemben sestavni del čiščenja odpadne vode, saj pomagajo odstraniti večino trdnih in organskih snovi, preden se odpadna voda dodatno očisti z biološkimi ali naprednimi postopki čiščenja.
Prezračevalne posode:
Prezračevalni rezervoarji so bistveni sestavni del procesa biološkega čiščenja v čistilnih napravah. Primarna funkcija teh rezervoarjev je zagotoviti okolje, kjer lahko mikroorganizmi uspevajo in razgrajujejo organske snovi, prisotne v odpadni vodi.
Pri tipičnem procesu z aktivnim blatom je prezračevalni rezervoar velik bazen ali rezervoar, kjer se odpadna voda pomeša z mikrobno kulturo ali blatom. Blato vsebuje mešanico mikroorganizmov, vključno z bakterijami, protozoji in glivami, ki razgrajujejo organske snovi v odpadni vodi s postopkom aerobnega dihanja.
Za spodbujanje rasti in aktivnosti mikroorganizmov je prezračevalni rezervoar opremljen z napravami za prezračevanje, kot so difuzorji ali mehanski aeratorji, ki dovajajo kisik v odpadno vodo. To zagotavlja potreben kisik, ki ga mikroorganizmi potrebujejo za izvajanje svojih presnovnih procesov.
Postopek prezračevanja običajno traja nekaj ur, v tem času mikroorganizmi zaužijejo organske snovi v odpadni vodi in se množijo. Po končanem procesu prezračevanja se odpadna voda usmeri v sekundarni čistilnik ali usedalnik, kjer se omogoči, da se mikroorganizmi usedejo in tvorijo plast blata. Očiščena voda se nato odstrani in jo je mogoče nadalje obdelati v postopkih terciarnega čiščenja.
Učinkovitost postopka prezračevanja je odvisna od več dejavnikov, vključno s koncentracijo mikroorganizmov v blatu, nivojem raztopljenega kisika v prezračevalni posodi in stopnjo organske obremenitve odpadne vode. Te dejavnike je treba skrbno nadzorovati, da se zagotovi, da lahko mikroorganizmi učinkovito razgradijo organsko snov in proizvedejo visokokakovostne odplake.
Sistemi z aktivnim blatom:
Sistem z aktivnim blatom je biološki postopek čiščenja odpadne vode, ki uporablja mikroorganizme za razgradnjo organskih snovi v odpadni vodi. Postopek vključuje dodajanje zraka v odpadno vodo za spodbujanje rasti mikroorganizmov, ki nato zaužijejo organsko snov in jo pretvorijo v ogljikov dioksid, vodo in nove mikrobne celice.
V sistemu z aktivnim blatom se odpadna voda najprej očisti v prezračevalni posodi, kjer se stalno dovaja zrak za spodbujanje rasti mikroorganizmov. Mikroorganizmi zaužijejo organsko snov v odpadni vodi, ki jim zagotavlja energijo in hranila, potrebna za rast. Ko mikroorganizmi rastejo, tvorijo kepe ali kosmiče, ki se lahko usedejo iz odpadne vode.
Po prezračevalniku se odpadna voda pošlje v sekundarni čistilnik, kjer se kosmiči usedajo iz odpadne vode in odstranijo kot blato. Očiščena odpadna voda se nato izpusti ali pošlje v nadaljnjo obdelavo.
Uporaba sistemov z aktivnim blatom za čiščenje odpadne vode ima več prednosti. Na primer, lahko učinkovito odstranijo organske snovi, dušik in fosfor iz odpadne vode, kar lahko pomaga preprečiti evtrofikacijo in druge težave s kakovostjo vode. Sistemi z aktivnim blatom lahko proizvedejo tudi visokokakovostne odpadne vode, ki jih je mogoče izpustiti v površinske vode ali uporabiti za namakanje.
Vendar pa je s sistemi z aktivnim blatom povezanih tudi nekaj izzivov. Sistem na primer zahteva skrbno upravljanje za vzdrževanje pravilnega ravnovesja mikroorganizmov in hranil, saj lahko preveč ali premalo enega ali drugega povzroči težave. Poleg tega je sistem lahko dovzeten za udarne obremenitve in druge motnje, ki lahko motijo proces obdelave. Končno lahko sistemi z aktivnim blatom ustvarijo velike količine blata, ki ga je treba ustrezno obdelati in odstraniti.
Membranski bioreaktorji:
Membranski bioreaktor (MBR) je vrsta sistema za čiščenje odpadne vode, ki združuje biološko čiščenje z membransko filtracijo. Sistemi MBR uporabljajo biološki proces za razgradnjo organskih snovi v odpadni vodi, nato pa z membranami filtrirajo suspendirane trdne snovi, bakterije in druge onesnaževalce.
V sistemu MBR se odpadna voda najprej očisti v prezračevalni posodi, kjer mikroorganizmi zaužijejo organsko snov in jo pretvorijo v ogljikov dioksid in vodo. Mešana tekočina se nato loči od obdelane vode z uporabo membranskega filtra, ki omogoča, da voda prehaja skozi, hkrati pa zadrži trdne snovi in mikroorganizme. Trdne snovi in mikroorganizmi, ki jih ujame membrana, se vrnejo v prezračevalno posodo za nadaljevanje postopka obdelave.
V sistemih MBR se uporabljata dve glavni vrsti membranskih filtrov: votla vlakna in ploščati listi. Membrane iz votlih vlaken se običajno uporabljajo v manjših sistemih, medtem ko se ploščate membrane uporabljajo v večjih aplikacijah. Obe vrsti membran imata majhne pore, ki filtrirajo bakterije, viruse in druge onesnaževalce.
Sistemi MBR imajo več prednosti pred običajnimi sistemi za čiščenje odpadne vode. Na primer, sistemi MBR lahko proizvedejo bolj kakovostne odpadne vode kot običajni sistemi, saj membrane zagotavljajo fizično oviro za suspendirane trdne snovi, bakterije in druge onesnaževalce. MBR sistemi zahtevajo tudi manj prostora kot klasični sistemi, saj lahko membranska filtracija nadomesti sekundarni čistilec. Poleg tega lahko sistemi MBR delujejo pri višjih koncentracijah biomase, kar lahko povzroči večjo učinkovitost čiščenja in manjšo proizvodnjo blata.
Vendar so sistemi MBR lahko tudi bolj zapleteni in dražji za delovanje kot običajni sistemi, saj zahtevajo specializirane membrane in naprednejše nadzorne sisteme. Vzdrževanje in menjava membran je lahko tudi draga. Kljub tem izzivom postajajo sistemi MBR vse bolj priljubljeni tako za komunalno kot industrijsko čiščenje odpadne vode, zlasti na območjih, kjer je prostor omejen ali kjer se zahteva visokokakovostna odplaka.
Dezinfekcijski sistemi:
Dezinfekcijski sistemi so pomemben sestavni del številnih procesov čiščenja odpadne vode, saj pomagajo zmanjšati vsebnost patogenih mikroorganizmov v odpadni vodi. Obstaja več različnih vrst sistemov za dezinfekcijo, ki jih je mogoče uporabiti, vključno z:
Kloriranje: kloriranje je običajna metoda dezinfekcije, ki vključuje dodajanje klora obdelani odpadni vodi. Klor lahko uniči številne vrste mikroorganizmov, vključno z bakterijami in virusi. Vendar pa lahko kloriranje povzroči tudi stranske produkte dezinfekcije, kot so trihalometani, ki so lahko škodljivi za zdravje ljudi.
Ultravijolično (UV) sevanje: UV dezinfekcijski sistemi uporabljajo visokointenzivne UV žarnice za ubijanje mikroorganizmov v odpadni vodi. UV-sevanje poškoduje DNK mikroorganizmov, kar onemogoča njihovo razmnoževanje. UV dezinfekcija je metoda brez kemikalij, ki ne proizvaja stranskih produktov dezinfekcije.
Ozonizacija: Ozonizacija je postopek, ki vključuje dodajanje ozona očiščeni odpadni vodi. Ozon je močan oksidant, ki lahko uniči mikroorganizme in razgradi organske spojine. Ozoniranje je metoda brez kemikalij, ki ne proizvaja stranskih produktov razkuževanja, vendar je lahko njeno delovanje drago.
Membranska filtracija: Nekatere vrste membranskih filtrov, kot so ultrafiltracijske membrane, lahko odstranijo bakterije in viruse iz očiščene odpadne vode. Membranska filtracija je lahko učinkovita metoda dezinfekcije, vendar sta lahko draga za namestitev in vzdrževanje.
Izbira sistema za dezinfekcijo bo odvisna od različnih dejavnikov, vključno z značilnostmi odpadne vode, zahtevano stopnjo dezinfekcije in razpoložljivimi viri. V mnogih primerih se lahko za doseganje želene ravni zdravljenja uporabi kombinacija metod dezinfekcije.
Terciarni čistilni sistemi:
Terciarni čistilni sistemi se uporabljajo za nadaljnje čiščenje odpadnih voda, ki so že opravile primarne in sekundarne postopke čiščenja. Namen terciarnega čiščenja je odstraniti preostale nečistoče in onesnaževalce iz vode, da se proizvede odpadna voda, ki je primerna za ponovno uporabo ali izpust v okolje. Nekateri pogosti terciarni sistemi zdravljenja vključujejo:
Filtracija: Filtracija je postopek, ki iz odpadne vode odstrani majhne delce, suspendirane trdne snovi in druge nečistoče. Običajne vrste filtrov, ki se uporabljajo pri terciarnem čiščenju, vključujejo peščene filtre, multimedijske filtre in membranske filtre.
Kemična obdelava: Kemična obdelava vključuje dodajanje kemikalij v odpadno vodo za odstranitev raztopljenih trdnih snovi in organskih spojin. Običajne kemikalije, ki se uporabljajo pri terciarni obdelavi, vključujejo koagulante, flokulante in razkužila.
Odstranjevanje hranil: Odstranjevanje hranil je postopek, ki odstrani odvečni dušik in fosfor iz odpadne vode. Presežek hranilnih snovi lahko prispeva k cvetenju alg in drugim okoljskim težavam. Pogoste metode za odstranjevanje hranil vključujejo biološko odstranjevanje hranil (BNR) in kemično obarjanje.
Dezinfekcija: Dezinfekcija je postopek, ki uniči patogene mikroorganizme v odpadni vodi. Običajne metode dezinfekcije vključujejo kloriranje, UV obsevanje in obdelavo z ozonom.
Reverzna osmoza: Reverzna osmoza je postopek, ki uporablja polprepustno membrano za odstranjevanje raztopljenih trdnih snovi, soli in drugih nečistoč iz odpadne vode. S tem postopkom lahko proizvedemo vodo visoke kakovosti, ki je primerna za ponovno uporabo v industriji ali kmetijstvu.
Izbira terciarnega sistema čiščenja bo odvisna od specifičnih onesnaževalcev, ki jih je treba odstraniti iz odpadne vode, predvidene uporabe odpadne vode in razpoložljivih virov. V mnogih primerih se lahko za doseganje želene ravni kakovosti vode uporabi kombinacija metod čiščenja.
Na splošno so naprave za čiščenje odpadne vode bistvenega pomena za odstranjevanje onesnaževal in onesnaževalcev iz odpadne vode ter zagotavljanje, da očiščena voda izpolnjuje okoljske standarde in standarde javnega zdravja.