Vanduo yra svarbus turtas. Siekiant apsaugoti natūralius mūsų vandens telkinius arba siekiant paremti geriamojo vandens gamybą, iš nuotekų prieš jas vėl grąžinant į vandens ciklą pirmiausia pašalinami teršalai ir kenksmingos medžiagos. Vandeniui valyti ir norint pasiekti geriausią įmanomą natūralaus vandens kokybę naudojami įvairūs metodai. Iš esmės nuotekų valymą galima suskirstyti į du pagrindinius tipus. Pirmiausia iš vandens pašalinamos probleminės medžiagos. Tai atliekama, pavyzdžiui, valant, pašalinant geležį, manganą, sterilizuojant, gėlinant ar minkštinant. Tada specialiai pridedama medžiagų, siekiant pagerinti kokybę ir paveikti parametrus, pvz., pH ar laidumą.
Įgyvendinant įvairias valymo pakopas yra nemažai būdų vandeniui valyti:
Didžiausias išvalomų nuotekų kiekis fiksuojamas komunalinių nuotekų valymo įrenginiuose, todėl čia būtina derinti įvairius ir efektyvius procesus. Naudojami procesai skiriasi priklausomai nuo valymo įrenginių tipo.
Nuotekų valymo įrenginiuose vykstančius nuotekų valymo procesus galima suskirstyti į skirtingus etapus.
Dar visai nevalytos nuotekos mechaniškai išvalomos, pašalinant maždaug 20–30 % kietųjų medžiagų. Tam nuotekos tiekiamos į įrenginį su grotomis, kuriame: grotos arba vienas sieto būgnas išfiltruoja stambius nešvarumus, pvz., lapus, popierių arba tekstilinius gaminius. Įvairios grotos – nuo retų su kelių centimetrų pločio plyšiu iki tankių su kelių milimetrų pločio plyšiu – per kuriuos vanduo teka skirtingu greičiu, etapais filtruoja stambias medžiagas. Mašininiu būdu surinktos nuotekų nuogriebos nusausinamos ir šalinamos deginimo įrenginyje.Tada iš anksto išvalytas vanduo patenka į vadinamąją smėlio gaudyklę. Nuotekų valymo technikoje taip vadinamas nusodintuvas, skirtas kietosioms dalelėms, pvz., akmenims, stiklo šukėms arba smėliui bei stambioms organinėms medžiagoms, kurios grotomis nebuvo išrūšiuotos, pašalinti. Tai vyksta esant santykinai dideliam maždaug 0,3 m/s srauto greičiui. Išskiriama neaeruojama ilga smėlio gaudyklė, aeruojama ilga smėlio gaudyklė,vadinama ir velenine smėlio gaudykle, bei apvali smėlio gaudyklė.
Aeruojamoje smėlio gaudyklėje papildomai iš nuotekų pašalinami riebalai ir alyvos; tai atliekama taip: tiekiamas technologinis oras sukuria vandens veleno judėjimą, dėl kurio lengvesnės medžiagos, pvz., alyvos ir riebalai, išnešamos į paviršių. O tada juos galima lengvai atskirti nuo vandens.
Esant apvaliai smėlio gaudyklei, medžiagos iš nuotekų atskiriamos naudojant išcentrinę jėga ir nusiurbiamos. Atlikus valymą smėlio gaudyklėje smėliagaudės nuosėdis išplaunamas ir išvalomas nuo organinių medžiagų. Taip surinktas neorganines medžiagas galima geriau išdžiovinti ir panaudoti, pvz., keliams tiesti. Jei perdirbimas negalimas, smėliagaudės nuosėdis turi būti tinkamai utilizuotas – išvežamas į sąvartynus arba sudeginamas šiukšlių deginimo įrenginiuose.
Pirminiame nusodintuve atliekamas kitas nuotekų valymo etapas. Nuotekų greitis yra žymiai mažesnis nei smėlio gaudyklėje – maždaug 1,5 cm/s. Srauto greitis sumažinamas naudojant išplatintą rezervuarą. Mažesnis srauto greitis yra būtinas, kad smulkesnės purvo dalelės priklausomai nuo pobūdžio nusėstų ant dugno ar iškiltų į vandens paviršių. Sedimentacijos metu susidarantis dumblas (nusėda dugne) vadinamas pirminiu dumblu. Paprastai jį sudaro organinės medžiagos. Valymo strypu pirminis dumblas stumiamas nuo dugno į šviežio dumblo piltuvą. Paviršiuje plūduriuojančios medžiagos perduodamos į plaukiančio dumblo šachtą. Siurblys šviežią dumblą pumpuoja į vadinamąjį pūdymo bokštą.
Pūdymo bokšte keturių fazių metu (hidrolizės, rūgštėjimo, acetonogenezės ir metanogenėzės fazėje) susidaro metano dujos, kurios srūva blokiniame termofikaciniame įrenginyje ir naudojamos įrenginiui energija aprūpinti. Puvimo procesas pūdymo bokšte baigiasi maždaug per keturias savaites. Lieka bekvapis dumblas, kuris po nusausinimo centrifugomis ar filtrais naudojamas žemės ūkyje.
Čia ir baigiamas mechaninis etapas. Šioje fazėje iš nuotekų pašalinama apie 30–40 % purvo. Nuotekų valymo įrenginiu nuotekos patenka į kitą nuotekų valymo etapą.
Daugelyje nuotekų valymo įrenginių mechaniniame valymo etape išvalytas vanduo patenka į vadinamąjį aeracijos rezervuarą,kuris dažnai yra suprojektuotas kaip cirkuliacinis rezervuaras. Čia atliekamas biologinis valymas.
Tiekiant deguonį ir naudojant sraigtus vanduo priverčiamas cirkuliuoti. Susidaro daugiau ar mažiau aeruojamos zonos, kuriose sukuriamos įvairios sąlygos bakterijoms ir mikrobams. Šie mikroorganizmai maitinasi dar esamais organiniais vandens teršalais ir paverčia juos neorganinėmis medžiagomis. Bakterijos sudaro aktyviojo dumblo dribsnius, kurie plūduriuoja vandenyje. Deguonies tiekimas skatina bakterijų dauginimąsi ir taip pat aktyviojo dumblo susidarymą. Šis procesas vadinamas biologiniu nuotekų valymu, tai yra ir aktyviojo dumblo procesu.Nuotekos su aktyviuoju dumblu nukreipiamos į dumblo tvarkymo rezervuarą. Čia nuotekų srauto greitis dar kartą sumažinamas. Vyksta sedimentacija: aktyvusis dumblas nusėda ant išvalyto vandens dugno ir yra atskiriamas nuo švaraus vandens mašininiu valymo įrenginiu ant dugno. Dalis dumblo nukreipiama į pūdymo bokštą kaip papildoma biomasė. Kita dumblo dalis, kuris dar vadinamas „grąžinamu dumblu“, grąžinamas atgal į aeracijos rezervuarą, kad būtų užtikrinta, kad aeracijos rezervuare yra pakankamai mikroorganizmų nešvarumams pašalinti. Po biologinio valymo nuotekos yra išvalytos nuo biologiškai skaidžių medžiagų maždaug 90 %. Biologinis valymo etapas dėl deguonies tiekimo kompresoriais yra ta fazė visame valymo procese, kuriai reikia daugiausia energijos. Jei vanduo pasiekia įstatymais numatytą kokybę, jis gali būti grąžintas į vandens ciklą, pavyzdžiui į upę.Daugeliu kitų atvejų biologinio valymo nepakanka. Tada yra būtini kiti nuotekų valymo procesai, pavyzdžiui, paruošimas apdorojant cheminiu būdu, naudojant ir cheminius priedus.
Šiame nuotekų valymo etape nuotekoms valyti naudojami cheminiai procesai. Cheminiai junginiai naudojami siekiant įstatymais numatytų rekomenduojamų vandens verčių. Prie cheminio nuotekų valymo priskiriama neutralizacija, dezinfekcija, fosfatų nusodinimas, azoto pašalinimas, geležies pašalinimas ir mangano pašalinimas.
Neutralizacija skirta siekiant nurodytos pH vertės, kuri gali būti pasiekta pridėjus rūgšties, pavyzdžiui, HCl arba bazių, pavyzdžiui, kalkių pieno.
Dezinfekcijos dezinfekcija pridedant chloro arba chloro dioksido sunaikinami patogenai. Vietoje cheminių medžiagų gali būti naudojama perspektyvi alternatyva – nuotekų apšvitinimas UV spinduliais, tačiau ji naudojama rečiau. Fosfatų pašalinimas: mūsų nuotekos yra dažnai užterštos fosfatais iš skalbimo priemonių, trąšų, maisto produktų papildų ir fekalijų. Likę nuotekose jie lemia vandens telkinių eutrofikaciją ir prisotinimą maistingomis medžiagomis, kurios gali sukelti nereikalingą, ekosistemai žalingą augalų augimą.
Fosfatų šalinimas atliekamas naudojant cheminį nusodinimo arba flokuliacijos procesą. Fosfatų nusodinimas dalinai jau smėlio gaudyklėje arba antriniame nusodintuve sukeliamas pridedant aliuminio arba geležies druskų. Metalo-fosfatų dribsniai, kurie šiame antriniame nusodintuve nusėda, tada yra pašalinami iš nuotekų kartu su aktyviuoju dumblu. Priklausomai nuo veikimo režimo fosfatus iš nuotekų galima „išžvejoti“ ir naudojant mikroorganizmus. Tokiais atvejais tai vadinama biologiniu fosfatų šalinimu, kuris yra dar rečiau naudojamas.
Prie cheminio vandens valymo priskiriamas ir azoto pašalinimas: jis atliekamas siekiant iš nuotekų pašalinti vandens telkiniams kenksmingus azoto junginius, pvz., amoniaką ir amonį. Azoto junginiai pašalina iš vandens gyvybiškai svarbų deguonį; tokias nuotekas išleidžiant į vandens telkinius galima sukelti net žuvų gaišimą. Azoto pašalinimas atliekamas naudojant nitrifikaciją ir denitrifikaciją: nitrifikacijos metu pridedant anerobinių bakterijų ir deguonies, amonis virsta nitritu, o antrame etape – nitratu. Tada atliekama denitrifikacija sukeliama pridedant anaerobinių mikroorganizmų. Jie dėl fermentinio aktyvumo suskaldo nitratą į azoto dujas, kurios grąžinamos į atmosferą. Geležies pašalinimas: siekiant sumažinti nuotekose esančios geležies kiekį iki nustatytos vertės, geležies (II) katijonai oksiduojami tiekiant deguonį. Kad oksidacijos procesas prasidėtų, į nuotekas turi būti pridėta natrio hidroksido.Mangano pašalinimas: nuotekose manganas yra mangano bikarbonato forma. Prisotinus deguonimi susidaro sunkiai tirpaus mangano IV junginiai, kuriuos lengva pašalinti iš vandens.
Ketvirtajame ir paskutiniame valymo etape naudojami membraninis ir filtravimo procesai. Dalinai šis valymo etapas derinamas su cheminiais nusodinimo ir dribsnių susidarymo procesais. Taip gaunamas dribsnių filtravimo metodas. Į nuotekas pridedama nusodinimo ir dribsnių susidarymą sukeliančių priemonių, o tai sukelia medžiagų, kurias reikia pašalinti, dribsnių susidarymą. Tada nuotekos su dribsniais perleidžiamos per audeklo ar smėlio filtrus. Dribsniai lėtai sunkiasi per filtro sluoksnį. Filtravimo metu pašalinamos net pačios smulkiausios plūduriuojančios organinės medžiagos.Neutralizacija veikia panašiai. Tačiau priešingai nei įprastinio filtravimo metu vanduo naudojant slėgį nukreipiamas per membraną, kuri sulaiko ir ištirpusias mažiausias daleles, pvz., molekules arba sunkiųjų metalų jonus. Tas pats vyksta ir atvirkštinės osmozės metu; čia naudojamas net didesnis darbinis slėgis ir smulkesnės membranos.Visi filtravimo, nanofiltravimo ir atvirkštinės osmozės metu sulaikomi teršalai nukreipiami per pirminį nusodintuvą kaip filtravimo dumblas į dumblo tvarkymo rezervuarą.Vanduo patenka į paskutiniąją nuotekų valymo įrenginio zoną – į švaraus vandens saugyklą. Joje pakartotinai imami vandens bandiniai ir tikrinama vandens kokybė. Tik tuomet, jei įstatymais numatyti parametrai yra pasiekti, išvalytas vanduo grąžinamas į vandens ciklą.
TEMOS „NUOTEKŲ VALYMAS“ PUSLAPIAI:
Vandens ir nuotekų apdorojimas | Paslaugos nuotekų valymo įrenginių naudotojams | Paskirties pavyzdžiai | „Performance³“ | Nuotekų apdorojimo vadovas | Efektyvumo skaičiuotuvas
