Pri čistení odpadových vôd sa používajú rôzne typy zariadení a zariadení na odstraňovanie kontaminantov a znečisťujúcich látok z odpadových vôd. Niektoré z najbežnejších zariadení zahŕňajú:
Obrazovky:
Sitá sú dôležitou súčasťou mnohých systémov na čistenie odpadových vôd, pretože pomáhajú odstraňovať veľké pevné častice, úlomky a iné materiály z odpadovej vody predtým, ako vstúpi do iných procesov čistenia. Sitá môžu byť klasifikované na základe veľkosti otvorov v site, ktorá určuje veľkosť častíc, ktoré je možné odstrániť. Niektoré bežné typy obrazoviek používaných pri čistení odpadových vôd zahŕňajú:
Tyčové sitá: Barové sitá pozostávajú zo série tyčí, ktoré sú od seba vzdialené tak, aby umožňovali prietok vody, ale zachytávali veľké nečistoty a pevné častice. Tyče je možné čistiť ručne alebo mechanicky, aby sa odstránil zachytený materiál.
Jemné sitá: Jemné sitá používajú sieťku alebo perforovanú dosku na odstránenie menších častíc z odpadovej vody. Jemné sitá možno použiť na odstránenie materiálov, ako sú vlasy, papier a plasty.
Mikrosiete: Mikrosito sú podobné jemným sitám, ale na odstránenie menších častíc vrátane baktérií a iných mikroorganizmov používajú jemnejšiu veľkosť ôk alebo pórov.
Bubnové sitá: Bubnové sitá používajú rotačný bubon so sieťovinou alebo perforovaným povrchom na zachytávanie nečistôt a pevných látok. Zachytený materiál sa potom zoškrabe z povrchu bubna a odstráni.
Diskové sitá: Diskové sitá používajú rotujúce disky s perforáciou na zachytávanie nečistôt a pevných látok. Zachytený materiál sa potom odstráni škrabkou alebo kefou.
Výber typu sita bude závisieť od veľkosti a vlastností častíc, ktoré je potrebné odstrániť, ako aj od konštrukcie celkového systému úpravy. Okrem odstraňovania pevných látok môžu sitá tiež pomôcť chrániť následné zariadenia, ako sú čerpadlá a ventily, pred poškodením spôsobeným veľkými úlomkami alebo inými materiálmi.
Komory piesku:
Komory piesku sú typom primárneho čistenia používaného v čistiarňach odpadových vôd na odstraňovanie ťažkých anorganických pevných látok, ako je piesok, štrk a iné zrnité materiály, ktoré sú príliš ťažké na to, aby sa dali odstrániť samotnou sedimentáciou. Tieto materiály môžu spôsobiť poškodenie zariadení, ako sú čerpadlá a ventily, v procese úpravy a môžu sa tiež hromadiť v kaloch počas primárneho spracovania.
Komory piesku fungujú tak, že spomaľujú tok odpadovej vody a umožňujú ťažkým materiálom usadiť sa na dne. Komora piesku je zvyčajne dlhá a úzka nádrž s pomerom šírky k dĺžke približne 1:4, aby sa zabezpečilo, že odpadová voda zostane v komore dostatočne dlhý čas. Keď odpadová voda prúdi do komory, spomaľuje sa, čo spôsobuje, že ťažké materiály sa usadzujú na dne.
Usadený drť sa potom odstráni zo spodnej časti komory pomocou systému na odstraňovanie drviny, ktorý môže zahŕňať čerpadlá drviny, triediče drviny alebo dopravníky drviny. Odstránená drť sa potom posiela na skládku alebo na iné vhodné miesto na likvidáciu.
Komory piesku môžu byť buď vírivého typu, alebo typu detritus. Vo vírivej komore s pieskom sa odpadová voda privádza tangenciálne do komory, čím sa vytvára vírivý pohyb, ktorý pomáha oddeľovať drvinu od odpadovej vody. V komore typu detritus sa odpadová voda privádza nízkou rýchlosťou, čo umožňuje zrnu usadiť sa na dne komory.
Komory piesku sú zvyčajne umiestnené na začiatku procesu úpravy, pred primárnou sedimentáciou, aby sa zabezpečilo, že ťažké materiály budú odstránené skôr, ako môžu spôsobiť poškodenie alebo zasahovať do následných procesov úpravy.
Sedimentačné nádrže:
Sedimentačné nádrže, tiež známe ako čističky, sú typom primárneho čistenia používaného v čistiarňach odpadových vôd na odstránenie suspendovaných pevných látok a organických látok z odpadových vôd. Tieto nádrže fungujú tak, že umožňujú odpadovej vode usadiť sa, čo spôsobí, že ťažšie pevné látky klesnú na dno nádrže, zatiaľ čo ľahšie pevné látky plávajú nahor a vytvárajú vrstvu spodiny. Vyčistená voda sa potom odstráni zo stredu nádrže.
Sedimentačné nádrže majú zvyčajne obdĺžnikový alebo kruhový tvar a sú navrhnuté tak, aby spomalili tok odpadovej vody, aby pevné látky mali dostatok času na usadzovanie. Nádrže môžu byť vybavené mechanickým zariadením, ako sú škrabky, skimmery alebo hrabličky, ktoré pomáhajú odstraňovať usadené pevné látky zo dna nádrže a vrstvu kalu z povrchu.
Sedimentačné nádrže môžu byť riešené buď ako primárne čističky, ktoré odstraňujú väčšinu nerozpustených látok a organických látok, alebo sekundárne čističky, ktoré sa používajú po biologickej úprave na odstránenie zvyšných pevných látok a mikroorganizmov.
Účinnosť sedimentačných nádrží závisí od niekoľkých faktorov, vrátane doby zadržania, rýchlosti usadzovania pevných látok a konštrukcie nádrže. Čas zadržania je množstvo času, počas ktorého odpadová voda zostáva v nádrži a je zvyčajne určená veľkosťou a prietokom nádrže. Rýchlosť usadzovania pevných látok závisí od ich veľkosti, tvaru a hustoty a môže byť ovplyvnená pridaním chemikálií, ako sú koagulanty, ktoré pomáhajú agregovať pevné látky.
Celkovo sú sedimentačné nádrže dôležitou súčasťou čistenia odpadových vôd, pretože pomáhajú odstraňovať väčšinu pevných látok a organických látok predtým, ako sa odpadová voda ďalej čistí pomocou biologických alebo pokročilých procesov čistenia.
Prevzdušňovacie nádrže:
Prevzdušňovacie nádrže sú nevyhnutnou súčasťou procesu biologického čistenia v čistiarňach odpadových vôd. Primárnou funkciou týchto nádrží je poskytnúť prostredie, v ktorom sa môžu mikroorganizmy rozvíjať a degradovať organické látky prítomné v odpadovej vode.
V typickom procese aktivovaného kalu je prevzdušňovacia nádrž veľká nádrž alebo nádrž, kde sa odpadová voda mieša s mikrobiálnou kultúrou alebo kalom. Kal obsahuje zmes mikroorganizmov vrátane baktérií, prvokov a húb, ktoré rozkladajú organickú hmotu v odpadovej vode prostredníctvom procesu aeróbneho dýchania.
Na podporu rastu a aktivity mikroorganizmov je prevzdušňovacia nádrž vybavená prevzdušňovacími zariadeniami, ako sú difúzory alebo mechanické prevzdušňovače, ktoré dodávajú kyslík do odpadovej vody. To poskytuje potrebný kyslík, ktorý mikroorganizmy potrebujú na vykonávanie svojich metabolických procesov.
Proces prevzdušňovania zvyčajne trvá niekoľko hodín, počas ktorých mikroorganizmy spotrebujú organickú hmotu v odpadovej vode a rozmnožia sa. Po ukončení procesu prevzdušňovania je odpadová voda nasmerovaná do sekundárneho čističa alebo usadzovacej nádrže, kde sa mikroorganizmy nechajú usadiť a vytvoriť kalovú vrstvu. Vyčistená voda sa potom odstráni a môže sa ďalej upravovať v procesoch terciárneho čistenia.
Účinnosť procesu prevzdušňovania závisí od niekoľkých faktorov, vrátane koncentrácie mikroorganizmov v kale, úrovne rozpusteného kyslíka v prevzdušňovacej nádrži a miery organického zaťaženia odpadovej vody. Tieto faktory musia byť starostlivo kontrolované, aby sa zabezpečilo, že mikroorganizmy sú schopné účinne degradovať organickú hmotu a produkovať vysokokvalitnú odpadovú vodu.
Systémy s aktivovaným kalom:
Systém aktivovaného kalu je biologický proces čistenia odpadových vôd, ktorý využíva mikroorganizmy na rozklad organickej hmoty v odpadovej vode. Proces zahŕňa pridávanie vzduchu do odpadovej vody na podporu rastu mikroorganizmov, ktoré potom spotrebúvajú organickú hmotu a premieňajú ju na oxid uhličitý, vodu a nové mikrobiálne bunky.
V systéme aktivovaného kalu sa odpadová voda najskôr čistí v prevzdušňovacej nádrži, kde je nepretržite privádzaný vzduch na podporu rastu mikroorganizmov. Mikroorganizmy spotrebúvajú organickú hmotu v odpadovej vode, ktorá im dodáva energiu a živiny potrebné pre rast. Ako mikroorganizmy rastú, vytvárajú zhluky alebo vločky, ktoré sa môžu usadzovať z odpadovej vody.
Po prevzdušňovacej nádrži sa odpadová voda posiela do sekundárneho čističa, kde sa vločky usadzujú z odpadovej vody a sú odstránené ako kal. Vyčistená odpadová voda sa potom vypúšťa alebo posiela na ďalšie čistenie.
Používanie systémov aktivovaného kalu na čistenie odpadových vôd má niekoľko výhod. Napríklad môžu účinne odstraňovať organické látky, dusík a fosfor z odpadových vôd, čo môže pomôcť predchádzať eutrofizácii a iným problémom s kvalitou vody. Systémy s aktivovaným kalom môžu produkovať aj vysokokvalitné odpadové vody, ktoré je možné vypúšťať do povrchových vôd alebo použiť na zavlažovanie.
So systémami aktivovaného kalu sú však spojené aj určité výzvy. Systém napríklad vyžaduje starostlivé riadenie na udržanie správnej rovnováhy mikroorganizmov a živín, pretože príliš veľa alebo príliš málo oboch môže spôsobiť problémy. Okrem toho môže byť systém citlivý na nárazové zaťaženie a iné poruchy, ktoré môžu narušiť proces úpravy. Nakoniec, systémy s aktivovaným kalom môžu generovať veľké objemy kalu, ktorý sa musí vhodne spracovať a zlikvidovať.
Membránové bioreaktory:
Membránový bioreaktor (MBR) je typ systému čistenia odpadových vôd, ktorý kombinuje biologické čistenie s membránovou filtráciou. Systémy MBR využívajú biologický proces na rozklad organickej hmoty v odpadovej vode a potom pomocou membrán odfiltrujú suspendované pevné látky, baktérie a iné kontaminanty.
V systéme MBR sa odpadová voda najskôr čistí v prevzdušňovacej nádrži, kde mikroorganizmy spotrebúvajú organickú hmotu a premieňajú ju na oxid uhličitý a vodu. Zmesový lúh sa potom oddelí od upravenej vody pomocou membránového filtra, ktorý umožní vode prechádzať, pričom zadrží pevné látky a mikroorganizmy. Pevné látky a mikroorganizmy, ktoré sú zachytené membránou, sa vracajú do prevzdušňovacej nádrže, aby pokračovali v procese úpravy.
V systémoch MBR sa používajú dva hlavné typy membránových filtrov: duté vlákno a ploché. Membrány z dutých vlákien sa zvyčajne používajú v menších systémoch, zatiaľ čo ploché membrány sa používajú vo väčších aplikáciách. Oba typy membrán majú malé póry, ktoré filtrujú baktérie, vírusy a iné nečistoty.
Systémy MBR majú oproti konvenčným systémom čistenia odpadových vôd niekoľko výhod. Napríklad systémy MBR môžu produkovať vyššiu kvalitu odpadových vôd ako konvenčné systémy, pretože membrány poskytujú fyzickú bariéru pre suspendované pevné látky, baktérie a iné kontaminanty. Systémy MBR tiež vyžadujú menej miesta ako bežné systémy, pretože membránová filtrácia môže nahradiť sekundárny čistič. Okrem toho môžu byť systémy MBR prevádzkované pri vyšších koncentráciách biomasy, čo môže viesť k vyššej účinnosti čistenia a nižšej produkcii kalu.
Systémy MBR však môžu byť tiež zložitejšie a nákladnejšie na prevádzku ako bežné systémy, pretože vyžadujú špecializované membrány a pokročilejšie riadiace systémy. Údržba a výmena membrán môže byť tiež nákladná. Napriek týmto výzvam sa systémy MBR stávajú čoraz obľúbenejšími pre komunálne aj priemyselné čistenie odpadových vôd, najmä v oblastiach, kde je obmedzený priestor alebo kde sa vyžaduje vysokokvalitný odpad.
Dezinfekčné systémy:
Dezinfekčné systémy sú dôležitou súčasťou mnohých procesov čistenia odpadových vôd, pretože pomáhajú znižovať hladiny patogénnych mikroorganizmov v odpadovej vode. Existuje niekoľko rôznych typov dezinfekčných systémov, ktoré možno použiť, vrátane:
Chlórovanie: Chlórovanie je bežná dezinfekčná metóda, ktorá zahŕňa pridávanie chlóru do čistenej odpadovej vody. Chlór dokáže zabiť mnoho druhov mikroorganizmov vrátane baktérií a vírusov. Chlórovanie však môže vytvárať aj vedľajšie produkty dezinfekcie, ako sú trihalometány, ktoré môžu byť škodlivé pre ľudské zdravie.
Ultrafialové (UV) žiarenie: UV dezinfekčné systémy využívajú na ničenie mikroorganizmov v odpadovej vode vysokointenzívne UV lampy. UV žiarenie poškodzuje DNA mikroorganizmov, čo im bráni v reprodukcii. UV dezinfekcia je bezchemická metóda, pri ktorej nevznikajú vedľajšie produkty dezinfekcie.
Ozonizácia: Ozonizácia je proces, ktorý zahŕňa pridávanie ozónu do čistenej odpadovej vody. Ozón je silný oxidant, ktorý dokáže zabíjať mikroorganizmy a rozkladať organické zlúčeniny. Ozonizácia je bezchemická metóda, pri ktorej nevznikajú vedľajšie produkty dezinfekcie, ale jej prevádzka môže byť nákladná.
Membránová filtrácia: Niektoré typy membránových filtrov, ako sú ultrafiltračné membrány, dokážu odstrániť baktérie a vírusy z čistenej odpadovej vody. Membránová filtrácia môže byť účinným spôsobom dezinfekcie, ale jej inštalácia a údržba môže byť nákladná.
Výber dezinfekčného systému bude závisieť od rôznych faktorov vrátane charakteristík odpadovej vody, požadovanej úrovne dezinfekcie a dostupných zdrojov. V mnohých prípadoch možno na dosiahnutie požadovanej úrovne ošetrenia použiť kombináciu metód dezinfekcie.
Terciárne systémy liečby:
Systémy terciárneho čistenia sa používajú na ďalšie čistenie odpadových vôd, ktoré už prešli procesom primárneho a sekundárneho čistenia. Účelom terciárneho čistenia je odstrániť zvyšné nečistoty a kontaminanty z vody, aby sa vytvoril odpad, ktorý je vhodný na opätovné použitie alebo vypustenie do životného prostredia. Niektoré bežné systémy terciárnej liečby zahŕňajú:
Filtrácia: Filtrácia je proces, ktorý odstraňuje malé častice, suspendované pevné látky a iné nečistoty z odpadovej vody. Bežné typy filtrov používaných v terciárnom čistení zahŕňajú pieskové filtre, multimediálne filtre a membránové filtre.
Chemické čistenie: Chemické čistenie zahŕňa pridávanie chemikálií do odpadovej vody na odstránenie rozpustených pevných látok a organických zlúčenín. Bežné chemikálie používané v terciárnom ošetrení zahŕňajú koagulanty, flokulanty a dezinfekčné prostriedky.
Odstraňovanie živín: Odstraňovanie živín je proces, ktorý odstraňuje prebytočný dusík a fosfor z odpadovej vody. Nadbytok živín môže prispieť k rastu rias a iným environmentálnym problémom. Bežné metódy odstraňovania živín zahŕňajú biologické odstraňovanie živín (BNR) a chemické zrážanie.
Dezinfekcia: Dezinfekcia je proces, ktorý zabíja patogénne mikroorganizmy v odpadovej vode. Bežné metódy dezinfekcie zahŕňajú chlórovanie, UV žiarenie a ošetrenie ozónom.
Reverzná osmóza: Reverzná osmóza je proces, ktorý využíva polopriepustnú membránu na odstránenie rozpustených pevných látok, solí a iných nečistôt z odpadovej vody. Tento proces môže produkovať vysokokvalitnú vodu, ktorá je vhodná na opätovné použitie v priemyselných alebo poľnohospodárskych aplikáciách.
Výber systému terciárneho čistenia bude závisieť od konkrétnych kontaminantov, ktoré je potrebné z odpadovej vody odstrániť, zamýšľaného použitia odpadovej vody a dostupných zdrojov. V mnohých prípadoch možno na dosiahnutie požadovanej úrovne kvality vody použiť kombináciu metód úpravy.
Celkovo sú zariadenia na čistenie odpadových vôd nevyhnutné na odstraňovanie znečisťujúcich látok a kontaminantov z odpadových vôd a na zabezpečenie toho, aby upravená voda spĺňala normy v oblasti životného prostredia a verejného zdravia.