Hệ thống thu gom nước thải hay hệ thống thoát nước là một mạng lưới các đường ống, trạm bơm và các công trình phụ dẫn nước thải từ điểm xuất phát đến điểm xử lý và tiêu hủy.
Hệ thống kết hợp
Hệ thống mang hỗn hợp nước thải sinh hoạt và nước thải mưa bão được gọi làcống liên hợp. Hệ thống cống kết hợp thường bao gồm các đường ống hoặc đường hầm có đường kính lớn, do khối lượng lớn nước mưa phải được dẫn vào trong thời gian thời tiết ẩm ướt. Chúng rất phổ biến ở các thành phố cũ nhưng không còn được thiết kế và xây dựng như một phần của các công trình thoát nước mới. Do các nhà máy xử lý nước thải không thể xử lý lượng nước mưa lớn nên nước thải phải đi qua các nhà máy xử lý khi thời tiết ẩm ướt và được xả trực tiếp vào nguồn nước tiếp nhận. Nàykết hợp tràn cống, chứa nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý, gây ô nhiễm nguồn nước tái diễn và là nguồn ô nhiễm rất phiền toái .
Ở một số thành phố lớn, vấn đề tràn cống hỗn hợp đã được giảm thiểu bằng cách chuyển dòng nước thải đầu tiên của nước thải hỗn hợp vào một lưu vực lớn hoặc đường hầm ngầm. Sau khi lưu trữ tạm thời, nó có thể được xử lý bằng cách lắng và khử trùng trước khi xả vào cơ quan tiếp nhận nước, hoặc nó có thể được xử lý tại một nhà máy xử lý nước thải gần đó với tốc độ không gây quá tải cho cơ sở. Một phương pháp khác để kiểm soát nước thải kết hợp liên quan đến việc sử dụng thiết bị cô đặc xoáy. Nước thải trực tiếp thông qua các thiết bị hình trụ tạo ra hiệu ứng xoáy hoặc xoáy nước. Dòng xoáy giúp cô đặc các tạp chất trong một lượng nước nhỏ hơn rất nhiều để xử lý.
Các công trình thu gom nước thải mới được thiết kế như một hệ thống riêng biệt, mang theo nước thải sinh hoạt hoặc nước thải mưa nhưng không phải cả hai. Các cống thoát nước mưa thường mang dòng chảy bề mặt đến điểm xử lý ở sông suối . Các lưu vực giam giữ nhỏ có thể được xây dựng như một phần của hệ thống, lưu trữ nước mưa tạm thời và giảm cường độ của tốc độ dòng chảy đỉnh. Mặt khác, hệ thống cống rãnh vệ sinh dẫn nước thải sinh hoạt đến nhà máy xử lý nước thải. Nước thải công nghiệp đã qua xử lý có thể được phép vào hệ thống thoát nước vệ sinh của thành phố, nhưng nước mưa bị loại trừ.
Cống thoát nước mưa thường được xây dựng bằng các đoạn ống bê tông cốt thép . Ống kim loại dạng sóng có thể được sử dụng trong một số trường hợp. Các cửa xả nước mưa hoặc lưu vực hứng nước được bố trí ở những khoảng cách thích hợp trên một con phố dành riêng cho quyền ưu tiên hoặc ở những vị trí dễ dàng đối với khu đất tư nhân. Các đường ống thường được bố trí để cho phép trọng lực xuống dốc chảy đến một dòng suối gần đó hoặc đến một lưu vực giam giữ. Nếu có thể thì tránh các trạm bơm nước mưa vì công suất máy bơm rất lớn cần để xử lý các dòng chảy gián đoạn .
Vệ sinh hệ thống thoát nước bao gồm tên lửa bên, tên lửa phụ và tên lửa đánh chặn. Ngoại trừ các kết nối nhà riêng lẻ, các đường bên là cống nhỏ nhất trong mạng. Chúng thường có đường kính không dưới 200 mm (8 inch) và dẫn nước thải bằng trọng lực vào các vùng phụ lớn hơn, hoặc cống thu gom. Các cống thu gom nối với một cầu chặn chính, hoặc đường trục, dẫn nước thải đến một nhà máy xử lý. Các chốt chặn thường được xây dựng bằng các đoạn ống bê tông cốt thép đúc sẵn, đường kính lên đến 5 mét (15 feet). Các vật liệu khác được sử dụng cho cống vệ sinh bao gồm đất sét thủy tinh hóa, xi măng amiăng, nhựa, thép hoặc sắt dẻo. Việc sử dụng nhựa cho các bức tường ngày càng tăng vì tính nhẹ và dễ lắp đặt. Ống sắt thép được sử dụng cho nguồn điện lực hoặc trong các trạm bơm.
Đôi khi chi phí của cống tự chảy thông thường có thể cao đến mức nghiêm trọng do mật độ dân số thấp hoặc các điều kiện địa điểm như mực nước ngầm cao hoặc nền đá. Ba hệ thống thu gom nước thải thay thế có thể được sử dụng trong những trường hợp này bao gồm cống tự chảy đường kính nhỏ, cống áp lực và cống chân không.
Trong các hệ thống trọng lực có đường kính nhỏ, bể tự hoại trước tiên được sử dụng để loại bỏ các chất rắn có thể lắng và nổi khỏi nước thải từ mỗi ngôi nhà trước khi nó chảy vào mạng lưới các đường ống thu gom (đường kính thường là 100 mm, hoặc 4 inch); những hệ thống này phù hợp nhất cho các cộng đồng nông thôn nhỏ. Bởi vì chúng không mang theo dầu mỡ, sạn và chất rắn trong nước thải, các đường ống có thể có đường kính nhỏ hơn và được đặt ở các độ dốc hoặc độ dốc giảm để giảm thiểu chi phí đào rãnh. Hệ thống cống áp lực được sử dụng tốt nhất ở những khu vực bằng phẳng hoặc những nơi cần đào đất đá đắt tiền. Máy bơm máy xay xả nước thải từ mỗi nhà vào cống áp lực chính, có thể theo độ dốc của mặt đất. Trong hệ thống thoát nước chân không, nước thải từ một hoặc nhiều tòa nhà tự chảy vào bể chứa hoặc bể chứa, từ đó nó được hút ra bằng máy bơm chân không đặt tại trạm chân không trung tâm và sau đó chảy vào bể thu gom. Từ bể thu gom chân không, nước thải được bơm đến nhà máy xử lý.
Máy bơm
Các trạm bơm được xây dựng khi nước thải phải được nâng từ điểm thấp đến điểm cao hơn hoặc nơi có địa hình ngăn dòng chảy tự chảy xuống dốc. Máy bơm không tắc nghẽn đặc biệt có sẵn để xử lý nước thải thô. Chúng được cài đặt trong các cấu trúc được gọi là các trạm nâng. Có hai loại trạm nâng cơ bản: giếng khô và giếng ướt. Một lắp đặt giếng ướt chỉ có một buồng hoặc bể chứa để tiếp nhận và giữ nước thải cho đến khi nước thải được bơm ra ngoài. Máy bơm chìm và động cơ được thiết kế đặc biệt có thể được đặt ở dưới cùng của buồng, hoàn toàn dưới mực nước.Hệ thống lắp đặt giếng khô có hai khoang riêng biệt, một khoang để tiếp nhận nước thải và một khoang để bao bọc và bảo vệ các máy bơm và bộ điều khiển. Buồng khô bảo vệ cho phép dễ dàng tiếp cận để kiểm tra và bảo trì. Tất cả các trạm nâng nước thải, dù là loại giếng ướt hay giếng khô, nên có ít nhất hai máy bơm. Một máy bơm có thể hoạt động trong khi máy bơm kia được tháo ra để sửa chữa.
Tốc độ dòng chảy
Có một sự khác biệt lớn về tốc độ dòng chảy của nước thải trong suốt một ngày. Hệ thống thoát nước phải đáp ứng được sự thay đổi này. Ở hầu hết các thành phố, lưu lượng nước thải sinh hoạt cao nhất vào các giờ buổi sáng và buổi tối. Chúng thấp nhất vào lúc nửa đêm. Số lượng dòng chảy phụ thuộc vào mật độ dân số, lượng nước tiêu thụ và mức độ hoạt động thương mại hoặc công nghiệp trong cộng đồng . Lưu lượng nước thải trung bình thường ngang với lưu lượng sử dụng nước trung bình của cộng đồng. Trong cống bên , tốc độ dòng chảy đỉnh ngắn hạn có thể gần gấp bốn lần tốc độ dòng chảy trung bình. Trong hệ thống cống trục chính, tốc độ dòng chảy đỉnh có thể gấp 2,5 lần mức trung bình.
Mặc dù lưu lượng nước thải phụ thuộc vào các kết nối khu dân cư, thương mại và công nghiệp, tốc độ dòng chảy của nước thải có thể trở nên cao hơn do dòng chảy và sự thẩm thấu (I&I) vào hệ thống cống vệ sinh. Dòng chảy tương ứng với nước mưa đi vào hệ thống cống rãnh từ các kết nối không phù hợp, chẳng hạn như cống mái, cống thoát nước mưa, đường thoát nước thải và máy bơm bể phốt. Một lượng lớn nước mưa chảy tràn có thể đến hệ thống cống trong các sự kiện mưa và dòng chảy bão hoặc trong mùa xuân lũ lụt của các con sông ngập trong băng tan . Sự xâm nhập đề cập đến nước ngầm vào cống qua đường ống bị lỗi hoặc bị hỏng. Trong cả hai trường hợp này, các tiện ích và nhà máy xử lý ở hạ nguồn có thể gặp dòng chảy cao hơn dự kiến và có thể trở nên quá tải về mặt thủy lực. Trong thời gian quá tải như vậy, các tiện ích có thể yêu cầu cư dân được kết nối với hệ thống không sử dụng máy rửa bát và máy giặt, thậm chí có thể hạn chế xả nước trong nhà vệ sinh và sử dụng vòi hoa sen để giảm bớt căng thẳng. Các vấn đề I&I như vậy có thể đặc biệt nghiêm trọng trong các cơ sở hạ tầng cấp nước cũ và cũ .
Xử lý và tiêu hủy nước thải
Quy mô và công suất của hệ thống xử lý nước thải được xác định bởi khối lượng nước thải ước tính được tạo ra từ các khu dân cư, doanh nghiệp và ngành công nghiệp được kết nối với hệ thống cống cũng như các dòng chảy và thẩm thấu dự kiến (I&I). Việc lựa chọn cấu hình nhà máy xử lý theo lô, cụm hoặc tập trung cụ thể phụ thuộc vào các yếu tố như số lượng khách hàng được phục vụ, bối cảnh địa lý, hạn chế về địa điểm, kết nối cống, lưu lượng trung bình và đỉnh, đặc điểm nước thải đầu vào, giới hạn nước thải quy định, tính khả thi về công nghệ, mức tiêu thụ năng lượng và các chi phí vận hành và bảo trì liên quan.
Phương pháp xử lý nước thải phổ biến ở các thành phố và thị trấn lớn là xả vào một vùng nước mặt. Các khu vực ngoại thành và nông thôn phụ thuộc nhiều hơn vào việc xử lý rác thải dưới bề mặt. Trong cả hai trường hợp, nước thải phải được làm sạch hoặc xử lý ở một mức độ nào đó để bảo vệ sức khỏe cộng đồng và chất lượng nước. Các hạt lơ lửng và các chất hữu cơ có thể phân hủy sinh học phải được loại bỏ ở các mức độ khác nhau. Vi khuẩn gây bệnh phải bị tiêu diệt. Nó cũng có thể cần thiết để loại bỏ nitrat và phốt phát (chất dinh dưỡng thực vật) và để trung hòa hoặc loại bỏ chất thải công nghiệp và hóa chất độc hại.
Mức độ nước thải phải được xử lý khác nhau, tùy thuộc vào điều kiện môi trường địa phương và tiêu chuẩn của chính phủ. Hai loại tiêu chuẩn thích hợp làtiêu chuẩn dòng chảy và tiêu chuẩn xả thải. Các tiêu chuẩn về dòng chảy, được thiết kế để ngăn ngừa sự suy giảm chất lượng nước hiện có, đặt ra các giới hạn về lượng chất ô nhiễm cụ thể cho phép trong các dòng suối, sông và hồ. Các giới hạn phụ thuộc vào việc phân loại “mức độ sử dụng có lợi tối đa ” của nước. Các thông số chất lượng nước được quy định bởi các tiêu chuẩn dòng chảy bao gồm oxy hòa tan, coliforms, độ đục, độ chua và các chất độc hại.Mặt khác, tiêu chuẩn nước thải liên quan trực tiếp đến chất lượng của nước thải sau xử lý thải ra từ nhà máy xử lý nước thải. Các yếu tố được kiểm soát theo các tiêu chuẩn này thường bao gồm nhu cầu oxy sinh hóa (BOD), chất rắn lơ lửng, độ axit và coliform .
Tìm hiểu về các bước xử lý nước thải sơ cấp, thứ cấp và thứ ba và cách đĩa Secchi kiểm tra độ tinh khiết
Có ba cấp độ xử lý nước thải: sơ cấp, cấp hai và cấp ba (hoặc cấp cao).Xử lý sơ cấp loại bỏ khoảng 60% tổng chất rắn lơ lửng và khoảng 35% BOD; tạp chất hòa tan không được loại bỏ. Nó thường được sử dụng như một bước đầu tiên trước khiđiều trị thứ cấp . Xử lý thứ cấp loại bỏ hơn 85% cả chất rắn lơ lửng và BOD. Mức độ điều trị thứ cấp tối thiểu thường được yêu cầu ở Hoa Kỳ và các nước phát triển khác. Khi hơn 85% tổng chất rắn và BOD phải được loại bỏ, hoặc khi mức nitrat và photphat hòa tan phải giảm,phương pháp điều trị bậc ba được sử dụng. Các quy trình bậc ba có thể loại bỏ hơn 99% tất cả các tạp chất từ nước thải, tạo ra nước thải có chất lượng gần như nước uống. Điều trị cấp ba có thể rất tốn kém, thường tăng gấp đôi chi phí điều trị thứ cấp. Nó chỉ được sử dụng trong những trường hợp đặc biệt.
Đối với tất cả các cấp độ xử lý nước thải, bước cuối cùng trước khi xả nước thải vào vùng nước mặt làkhử trùng , tiêu diệt mọi mầm bệnh còn sót lại trong nước thải và bảo vệ sức khỏe cộng đồng. Khử trùng thường được thực hiện bằng cách trộn nước thải đầu ra vớikhí clo hoặc với các dung dịch lỏng của hóa chất hypoclorit trong bể tiếp xúc ít nhất 15 phút. Vì dư lượng clo trong nước thải đầu ra có thể gây ảnh hưởng xấu đến đời sống thủy sinh, một chất hóa học bổ sung có thể được thêm vào để khử clo trong nước thải đầu ra.Bức xạ tia cực tím , có thể khử trùng mà không để lại bất kỳ dư lượng nào trong nước thải, đang trở nên cạnh tranh hơn với clo làm chất khử trùng nước thải.
Điều trị chính
Xử lý sơ cấp loại bỏ vật liệu sẽ nổi hoặc dễ dàng lắng ra ngoài nhờ trọng lực . Nó bao gồm các quy trình vật lý như sàng lọc, trộn lẫn, loại bỏ sạn và lắng cặn. Màn hình được làm từ các thanh kim loại dài, khít nhau, hẹp . Chúng chặn các mảnh vụn trôi nổi như gỗ , giẻ lau và các vật cồng kềnh khác có thể làm tắc nghẽn đường ống hoặc máy bơm. Trong các nhà máy hiện đại, các tấm lưới được làm sạch bằng cơ học, và vật liệu được xử lý kịp thời bằng cách chôn lấp trong khuôn viên nhà máy. Có thể sử dụng dụng cụ thông thường để nghiền và cắt nhỏ các mảnh vụn lọt qua màn hình. Vật liệu vụn được loại bỏ sau đó bằng quá trình lắng hoặc tuyển nổi.
Quá trình bùn hoạt tính
Buồng sạn là những bể dài hẹp được thiết kế để làm chậm dòng chảy để các chất rắn như cát , bã cà phê và vỏ trứng lắng ra khỏi nước . Grit gây ra sự hao mòn quá mức đối với máy bơm và các thiết bị khác của nhà máy. Việc loại bỏ nó là đặc biệt quan trọng ở các thành phố có hệ thống cống kết hợp , mang theo rất nhiều phù sa, cát và sỏi cuốn trôi đường phố hoặc đổ bộ khi có bão.
Các chất rắn lơ lửng đi qua lưới lọc và các khoang chứa sạn được loại bỏ khỏi nước thải trong bể lắng. Những chiếc xe tăng này, còn được gọi làmáy lọc sơ cấp, cung cấp khoảng hai giờ thời gian tạm giam để quá trình giải quyết bằng trọng lực diễn ra. Khi nước thải chảy qua chúng từ từ, các chất rắn dần dần chìm xuống đáy. Chất rắn lắng — được gọi là thô hoặc sơ cấpbùn —được di chuyển dọc theo đáy bể bằng máy nạo cơ học. Bùn được thu thập trong một phễu, nơi nó được bơm ra ngoài để loại bỏ. Các thiết bị hớt bề mặt cơ học loại bỏ dầu mỡ và các vật liệu nổi khác.
Điều trị thứ cấp
Xử lý thứ cấp loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan thoát ra khỏi xử lý sơ cấp. Nó cũng loại bỏ nhiều chất rắn lơ lửng hơn. Việc loại bỏ thường được thực hiện bằng các quá trình sinh học, trong đó vi khuẩn tiêu thụ các tạp chất hữu cơ làm thức ăn , chuyển hóa chúng thành carbon dioxide , nước và năng lượng cho sự phát triển và sinh sản của chính chúng. Nhà máy xử lý nước thải cung cấp một môi trường thích hợp , mặc dù bằng thép và bê tông, cho quá trình sinh học tự nhiên này. Loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan tại nhà máy xử lý giúp bảo vệ sự cân bằng oxy hòa tan của dòng tiếp nhận, sông hoặc hồ.
Có ba phương pháp xử lý sinh học cơ bản: lọc nhỏ giọt, xử lý bùn hoạt tính và ao oxy hóa. Một phương pháp thứ tư, ít phổ biến hơn là máy tiếp xúc sinh học quay.
Lọc từng giọt
Một bộ lọc nhỏ giọt chỉ đơn giản là một bể chứa đầy đá sâu. Nước thải lắng đọng được phun liên tục lên trên các viên đá và chảy nhỏ giọt xuống phía dưới, nơi nó được thu gom để xử lý tiếp. Khi nước thải chảy xuống, vi khuẩn tập hợp và sinh sôi trên đá. Dòng chảy ổn định của nước thải qua những sự phát triển này cho phép vi sinh vật hấp thụ các chất hữu cơ hòa tan, do đó làm giảm nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) của nước thải. Không khí lưu thông lên trên các khoảng trống giữa các viên đá cung cấp đủ oxy cho quá trình trao đổi chất.
Bể lắng, được gọi làlọc thứ cấp, theo các bộ lọc nhỏ giọt. Các bể lắng này loại bỏ các vi sinh vật bị rửa trôi khỏi đá theo dòng nước thải. Hai hoặc nhiều bộ lọc nhỏ giọt có thể được kết nối nối tiếp và nước thải có thể được tuần hoàn lại để tăng hiệu quả xử lý .
Nước thải đã xử lí
Đã kích hoạtHệ thống xử lý bùn bao gồm một bể sục khí sau đó là bể lắng thứ cấp. Nước thải đã lắng, trộn với bùn tươi được tuần hoàn từ bể lắng thứ cấp, được đưa vào bể sục khí. Sau đó, không khí nén được đưa vào hỗn hợp thông qua các bộ khuếch tán xốp nằm ở đáy bể. Khi nó nổi bọt lên bề mặt, không khí khuếch tán cung cấp oxy và hoạt động trộn nhanh chóng. Không khí cũng có thể được thêm vào bằng hoạt động khuấy trộn của các máy trộn giống cánh quạt cơ học đặt ở bề mặt bể chứa.
Trong điều kiện oxy hóa như vậy, vi sinh vật phát triển mạnh, tạo thành một huyền phù hoạt động, khỏe mạnh của chất rắn sinh học – chủ yếu là vi khuẩn – được gọi là bùn hoạt tính. Khoảng sáu giờ giam giữ được cung cấp trong bể sục khí. Điều này giúp vi khuẩn có đủ thời gian để hấp thụ các chất hữu cơ hòa tan từ nước thải, làm giảmHỘI ĐỒNG GIÁM ĐỐC . Sau đó, hỗn hợp này chảy từ bể sục khí vào bể lắng thứ cấp, tại đây bùn hoạt tính lắng ra ngoài nhờ trọng lực. Nước trong được lọc từ bề mặt của bể lắng, được khử trùng và thải ra ngoài dưới dạng nước thải thứ cấp. Bùn được bơm ra từ một phễu ở đáy bể. Khoảng 30 phần trăm bùn được tuần hoàn trở lại bể sục khí, nơi nó được trộn với nước thải sơ cấp. Sự tuần hoàn này là đặc điểm chính của quá trình bùn hoạt tính. Các vi sinh tái chế thích nghi tốt với môi trường nước thải và dễ dàng chuyển hóa các vật liệu hữu cơ trong nước thải đầu tiên. 70% còn lại của bùn thứ cấp phải được xử lý và thải bỏ theo cách có thể chấp nhận được ( xem Xử lý và thải bỏ bùn).
Xử lý thông khí
Các biến thể của quá trình bùn hoạt tính bao gồm sục khí mở rộng, ổn định tiếp xúc và sục khí oxy độ tinh khiết cao.Sục khí mở rộng vàhệ thống ổn định tiếp xúc bỏ qua bước lắng sơ cấp. Chúng hiệu quả để xử lý các dòng nước thải nhỏ từ nhà nghỉ, trường học và các nguồn nước thải tương đối biệt lập khác. Cả hai phương pháp xử lý này thường được cung cấp trong các bể thép đúc sẵn được gọi làcây gói . Hệ thống sục khí oxy trộn oxy tinh khiết với bùn hoạt tính. Nồng độ oxy phong phú hơn cho phép rút ngắn thời gian sục khí từ sáu đến hai giờ, giảm thể tích bể cần thiết.
Ao oxy
Ao oxy hóa, còn được gọi là đầm phá hoặc ao ổn định, là những ao nông, lớn được thiết kế để xử lý nước thải thông qua sự tương tác của ánh sáng mặt trời , vi khuẩn và tảo. Tảo phát triển bằng cách sử dụng năng lượng từ mặt trời và carbon dioxide và các hợp chất vô cơ do vi khuẩn thải ra trong nước. Trong quá trình quang hợp, tảo giải phóng oxy cần thiết cho vi khuẩn hiếu khí. Các thiết bị sục khí cơ học đôi khi được lắp đặt để cung cấp thêm oxy, do đó làm giảm kích thước yêu cầu của ao. Các cặn bùn trong ao cuối cùng phải được loại bỏ bằng cách nạo vét. Tảo còn lại trong nước thải ao có thể được loại bỏ bằng cách lọc hoặc kết hợp xử lý hóa học và lắng.
Máy tiếp xúc sinh học quay
Trong hệ thống xử lý này, một loạt các đĩa nhựa lớn gắn trên một trục nằm ngang được ngập một phần trong nước thải sơ cấp. Khi trục quay, các đĩa tiếp xúc luân phiên với không khí và nước thải, cho phép một lớp vi khuẩn phát triển trên đĩa và chuyển hóa các chất hữu cơ trong nước thải.
Điều trị bậc ba
Khi nguồn nước tiếp nhận dự kiến rất dễ bị ảnh hưởng bởi tác động của ô nhiễm , nước thải thứ cấp có thể được xử lý thêm bằng một số quy trình cấp ba.
Đánh bóng nước thải
Để loại bỏ các chất rắn lơ lửng và BOD bổ sung từ nước thải thứ cấp, đánh bóng nước thải là một phương pháp xử lý hiệu quả. Nó thường được thực hiện bằng cách sử dụng các bộ lọc phương tiện dạng hạt, giống như các bộ lọc được sử dụng để làm sạch nước uống. Các bộ lọc đánh bóng thường được chế tạo dưới dạng các đơn vị đúc sẵn, với các bể chứa được đặt ngay phía trên các bộ lọc để chứa nước rửa ngược. Việc đánh bóng nước thải cũng có thể đạt được bằng cách sử dụng bộ lọc vi sinh loại được sử dụng để xử lý các nguồn cung cấp nước thành phố .
Loại bỏ chất dinh dưỡng thực vật
Khi các tiêu chuẩn xử lý yêu cầu loại bỏ các chất dinh dưỡng thực vật khỏi nước thải, nó thường được thực hiện như một bước thứ ba.Phốt pho trong nước thải thường tồn tại dưới dạng các hợp chất hữu cơ và phốt phát có thể dễ dàng loại bỏ bằng cách kết tủa hóa học . Tuy nhiên, quá trình này làm tăng thể tích và trọng lượng của bùn .Nitơ , một chất dinh dưỡng thực vật quan trọng khác, có trong nước thải dưới dạng amoniac và nitrat . Amoniac là chất độc đối với cá , và nó cũng tạo ra nhu cầu oxy trong nước tiếp nhận khi nó được chuyển hóa thành nitrat. Nitrat, giống như phốt phát, thúc đẩy sự phát triển của tảo và sự phú dưỡng của các hồ. Một phương pháp được gọi lànitrat hóa-khử nitrat có thể được sử dụng để loại bỏ nitrat. Đây là một quá trình sinh học hai bước, trong đó nitơ amoniac lần đầu tiên được chuyển đổi thành nitrat bằng cáchvi sinh vật . Nitrat tiếp tục được chuyển hóa bởi một loài vi khuẩn khác, tạo thành khí nitơ thoát ra ngoài không khí. Quá trình này đòi hỏi phải xây dựng nhiều bể sục khí và lắng hơn và làm tăng đáng kể chi phí xử lý.
Một quá trình hóa lý được gọi làTách amoniac có thể được sử dụng để loại bỏ amoniac khỏi nước thải. Hóa chất được thêm vào để chuyển đổi ion amoni thành khí amoniac. Nước thải sau đó được dẫn xuống qua một tháp, cho phép khí thoát ra khỏi dung dịch và thoát ra ngoài không khí. Tước ít tốn kém hơn quá trình nitrat hóa-khử nitrat, nhưng nó hoạt động không hiệu quả trong thời tiết lạnh.
Xử lý đất đai
Ở một số địa điểm, nước thải thứ cấp có thể được áp dụng trực tiếp lên mặt đất và nước thải được đánh bóng thu được bằng các quá trình tự nhiên nhưnước thải chảy qua thảm thực vật và thấm qua đất . Có ba hình thức xử lý đất: tốc độ chậm, thấm nhanh và dòng chảy trên đất liền.
bên trongTốc độ chậm, hoặc phương pháp tưới, nước thải được áp dụng trên đất bằng cách rải theo rãnh và rãnh (trong rãnh) hoặc bằng hệ thống phun nước. Phần lớn nước và chất dinh dưỡng được hấp thụ bởi rễ của thảm thực vật đang phát triển. bên trongphương pháp thẩm thấu nhanh, nước thải được lưu trữ trong các ao lớn gọi là bể nạp lại. Hầu hết nó thấm vào nước ngầm , và rất ít bị cây cối hấp thụ. Để phương pháp này có hiệu quả, đất phải có tính thấm cao. Trongdòng chảy trên đất liền , nước thải được phun lên sân thượng nghiêng có thảm thực vật và từ từ chảy ra mương thu gom. Quá trình lọc được thực hiện bằng các quá trình vật lý, hóa học và sinh học, và nước thu được thường được xả vào một dòng suối gần đó.
Xử lý nước thải trên đất có thể cung cấp độ ẩm và chất dinh dưỡng cho sự phát triển của thảm thực vật, chẳng hạn như ngô hoặc ngũ cốc làm thức ăn gia súc . Nó cũng có thể nạp lại hoặc bổ sung các tầng chứa nước ngầm. Thực tế, xử lý đất đai cho phép nước thải được tái chế để sử dụng có lợi . Tuy nhiên, cần có diện tích đất lớn và tính khả thi của phương pháp xử lý này có thể bị hạn chế hơn nữa bởi kết cấu đất và khí hậu.
Hệ thống xử lý nước thải theo cụm
Trong một số trường hợp không khả thi khi kết nối các khu dân cư hoặc đơn vị với hệ thống thoát nước công cộng , cộng đồng có thể lựa chọn hệ thống xử lý nước thải tập trung. Các cơ sở như vậy là phiên bản nhỏ hơn của các nhà máy xử lý tập trung và chỉ phục vụ một số kết nối hạn chế. Các công nghệ được sử dụng để xử lý nước thải theo cụm có thể giống như công nghệ được sử dụng cho các hệ thống tập trung hoặc cho các hệ thống tại chỗ riêng lẻ, tùy thuộc vào các ứng dụng cụ thể và mức độ xử lý được yêu cầu. Sau khi xử lý, nước thải từ các hệ thống nước thải tập trung có thể được thải ra ngoài thông qua các phương pháp xử lý bề mặt hoặc dưới bề mặt.
Bể tự hoại tại chỗ và ruộng rửa trôi
Ở những vùng ngoại ô hoặc nông thôn thưa dân cư, việc xây dựng hệ thống thu gom nước thải và nhà máy xử lý tập trung thường không kinh tế. Thay vào đó, một hệ thống xử lý và tiêu hủy riêng biệt được cung cấp cho mỗi nhà. Các hệ thống tại chỗ cung cấp các giải pháp lâu dài, hiệu quả, chi phí thấp để xử lý nước thải miễn là chúng được thiết kế, lắp đặt và bảo trì phù hợp. Tại Hoa Kỳ, khoảng một phần ba số nhà riêng sử dụnghệ thống xử lý bề mặt tại chỗ.
Bể tự hoại
Loại hệ thống tại chỗ phổ biến nhất bao gồm hệ thống chôn kín, kín nướcbể tự hoại và trường hấp thụ dưới bề mặt (còn gọi là trường thoát nước hoặc trường rửa trôi). Bể tự hoại đóng vai trò là một ngăn lắng và chứa bùn sơ cấp , loại bỏ hầu hết các chất có thể lắng và nổi ra khỏi nước thải đầu vào. Mặc dù bùn phân hủy kỵ khí, nhưng cuối cùng nó sẽ tích tụ lại ở đáy bể và phải được bơm ra ngoài định kỳ (hai đến bốn năm một lần). Các chất rắn nổi và dầu mỡ bị giữ lại bởi một vách ngăn ở đầu ra của bể chứa, và nước thải lắng đọng chảy ratrường hấp thụ, qua đó nó thấm xuống đất. Khi nó chảy chậm qua các lớp đất , nước thải lắng được tiếp tục xử lý và làm sạch bằng các quá trình vật lý và sinh học trước khi đạt đến mực nước ngầm .
Một trường hấp thụ bao gồm một số đường ống đục lỗ được đặt trong các rãnh dài, nông, chứa đầy sỏi. Các đường ống phân phối nước thải ra một khu vực khá lớn khi nó thấm qua sỏi và vào các lớp đất bên dưới. Nếu bãi thải quá nhỏ so với ruộng rửa trôi thông thường, có thể sử dụng hố thấm sâu hơn thay cho rãnh nông; hố thấm cần ít diện tích đất hơn ruộng rửa trôi. Cả hai rãnh ruộng rửa trôi và hố thấm phải được đặt trên mực nước ngầm cao theo mùa .
Để xử lý nước thải tại chỗ dưới bề mặt thành công,độ thấm , hay độ dẫn thủy lực của đất phải nằm trong phạm vi chấp nhận được. Nếu nó quá thấp, nước thải sẽ không thể chảy qua đất một cách hiệu quả, và nó có thể thấm ra bề mặt của trường hấp thụ, do đó gây nguy hiểm cho sức khỏe cộng đồng . Nếu độ thẩm thấu quá cao, có thể không được lọc đủ trước khi nước thải đầu ra đến mực nước ngầm, do đó làm ô nhiễm nước ngầm. Khả năng hấp thụ nước thải lắng của mặt đất phụ thuộc phần lớn vào kết cấu của đất (tức là lượng tương đối của sỏi, cát , phù sa và đất sét). Độ thấm có thể được đánh giá bằng cách quan sát trực tiếp đất trong các hố thử nghiệm được đào và cũng bằng cách tiến hànhkiểm tra độ thấm, hoặc “mỗi lần kiểm tra”. Thử nghiệm perc đo tốc độ nước thấm vào đất trong các lỗ thử nghiệm nhỏ được đào trên bãi thải. Tỷ lệ perc đo được có thể được sử dụng để xác định tổng diện tích cần thiết của trường hấp thụ hoặc số lượng hố thấm.
Ở những nơi không thuận lợi về địa điểm hoặc điều kiện đất đai cấm sử dụng cả trường hấp thụ và hố thấm, hệ thống gò có thể được sử dụng để xử lý nước thải tại chỗ. Một gò đất là một trường hấp thụ được xây dựng trên bề mặt đất tự nhiên nhằm cung cấp vật liệu thích hợp cho quá trình thấm và ngăn cách trường thoát nước khỏi mực nước ngầm. Nước thải của bể tự hoại được bơm gián đoạn từ một khoang và được đưa vào gò. Các phương pháp xử lý thay thế tại chỗ khác bao gồm sử dụng các bộ lọc cát gián đoạn hoặc các đơn vị xử lý hiếu khí nhỏ, đúc sẵn. Khử trùng (thường bằng cách khử trùng bằng clo) nước thải đầu ra từ các hệ thống này là bắt buộc khi nước thải đầu ra được xả vào một dòng gần đó.
Tái sử dụng nước thải
Nước thải có thể là một nguồn tài nguyên quý giá ở các thành phố hoặc thị trấn nơi dân số ngày càng tăng và nguồn cung cấp nước bị hạn chế. Ngoài việc giảm bớt căng thẳng về nguồn cung cấp nước ngọt hạn chế, việc tái sử dụng nước thải có thể cải thiện chất lượng của các suối và hồ bằng cách giảm lượng nước thải xả ra mà chúng nhận được. Nước thải có thể được thu hồi và tái sử dụng để tưới tiêu cho cây trồng và cảnh quan, bổ sung nước ngầm hoặc các mục đích giải trí. Về mặt kỹ thuật, việc cải tạo để uống là có thể thực hiện được, nhưng việc tái sử dụng này vấp phải sự phản đối đáng kể của công chúng.
Có hai hình thức tái sử dụng nước thải: trực tiếp và gián tiếp. Trongtái sử dụng trực tiếp, nước thải đã qua xử lý được dẫn vào một số loại hệ thống nước mà trước tiên không được pha loãng trong suối hoặc hồ tự nhiên hoặc trong nước ngầm. Một ví dụ là việc tưới tiêu cho một sân gôn với nước thải từ một nhà máy xử lý nước thải đô thị. Tái sử dụng gián tiếp liên quan đến việc trộn nước thải đã thu hồi với một lượng nước khác trước khi tái sử dụng. Trên thực tế, bất kỳ cộng đồng nào sử dụng nguồn cung cấp nước mặt ở hạ lưu từ đường ống xả của nhà máy xử lý của cộng đồng khác đang gián tiếp tái sử dụng nước thải.Tái sử dụng gián tiếp cũng được thực hiện bằng cách xả nước thải tái chế vào tầng chứa nước ngầm và sau đó rút nước để sử dụng. Việc xả vào tầng chứa nước (được gọi là nạp lại nhân tạo) được thực hiện bằng cách bơm vào giếng sâu hoặc trải bề mặt nông.
Yêu cầu về chất lượng và xử lý đối vớinước thải trở nên nghiêm ngặt hơn khi cơ hội tiếp xúc trực tiếp của con người và ăn phải tăng lên. Các tạp chất phải được loại bỏ phụ thuộc vào mục đích sử dụng của nước. Ví dụ, việc loại bỏ phốt phát hoặc nitrat là không cần thiết nếu mục đích sử dụng là tưới tiêu cảnh quan. Nếu dự định tái sử dụng trực tiếp như một nguồn cung cấp có thể uống được, cần phải xử lý bậc ba với nhiều rào cản chống lại các chất gây ô nhiễm. Điều này có thể bao gồm xử lý thứ cấp, tiếp theo là lọc môi trường dạng hạt, bức xạ tia cực tím , hấp phụ than hoạt tính dạng hạt, thẩm thấu ngược , tách khí , ozon hóa và khử trùng bằng clo.
Việc sử dụnghệ thống tái chế nước xám trong các tòa nhà thương mại mới cung cấp một phương pháp tiết kiệm nước và giảm tổng lượng nước thải. Các hệ thống này lọc và khử trùng bằng clo từ các bồn tắm và bồn rửa và tái sử dụng nước cho các mục đích không dùng được (ví dụ: xả bồn cầu và bồn tiểu). Nước tái chế có thể được đánh dấu bằng thuốc nhuộm màu xanh lam để đảm bảo rằng nó không được sử dụng cho các mục đích uống được.
Xử lý và tiêu hủy bùn
Xử lý bùn thải
Cặn tích tụ trong các nhà máy xử lý nước thải được gọi là bùn (hoặc chất rắn sinh học). Bùn thải là chất rắn, bán rắn hoặc bùn dư được tạo ra như một sản phẩm phụ của quá trình xử lý nước thải. Cặn này thường được phân loại là bùn sơ cấp và bùn thứ cấp. Bùn sơ cấp được tạo ra từ quá trình kết tủa hóa học , lắng và các quá trình sơ cấp khác, trong khi bùn thứ cấp là sinh khối chất thải hoạt tính thu được từ quá trình xử lý sinh học. Một số nhà máy xử lý nước thải cũng tiếp nhận chất rắn bể phốt hoặc bể phốt từ hệ thống xử lý nước thải tại chỗ của hộ gia đình. Thông thường, các bùn thải được kết hợp với nhau để xử lý và thải bỏ thêm.
Xử lý và tiêu hủy bùn thải là những yếu tố chính trong thiết kế và vận hành của tất cả các nhà máy xử lý nước thải. Hai mục tiêu cơ bản của việc xử lý bùn trước khi thải bỏ lần cuối là giảm thể tích và ổn định các vật liệu hữu cơ. Bùn ổn định không có mùi khó chịu và có thể được xử lý mà không gây phiền toái hoặc nguy hiểm cho sức khỏe. Khối lượng bùn nhỏ hơn làm giảm chi phí bơm và lưu trữ.
Phương pháp điều trị
Xử lý bùn thải có thể bao gồm sự kết hợp củaquá trình làm đặc , tiêu hóa và khử nước.
Dày lên
Làm đặc thường là bước đầu tiên trong xử lý bùn vì việc xử lý bùn loãng, dạng bùn lơ lửng trong nước là không thực tế . Quá trình làm đặc thường được thực hiện trong một bể chứa được gọi là chất làm đặc trọng lực. Chất làm đặc có thể giảm tổng khối lượng bùn xuống dưới một nửa khối lượng ban đầu. Một giải pháp thay thế cho việc làm dày trọng lực làtan chảy hòa tan không khí. Trong phương pháp này, các bọt khí mang chất rắn lên bề mặt, tại đây sẽ hình thành một lớp bùn đặc.
Tiêu hóa
Phân hủy bùn là một quá trình sinh học, trong đó các chất rắn hữu cơ được phân hủy thành các chất ổn định. Quá trình tiêu hóa làm giảm tổng khối lượng chất rắn, tiêu diệt mầm bệnh, và dễ dàng khử nước hoặc làm khô bùn. Bùn phân hủy không chứa caffein, có hình dạng và đặc điểm của một bầu đất giàu dinh dưỡng .
Hầu hết các nhà máy xử lý nước thải lớn sử dụng hệ thống phân hủy hai giai đoạn, trong đó các chất hữu cơ được chuyển hóa bởi vi khuẩn theo cách kỵ khí (trong điều kiện thiếu oxy). Trong giai đoạn đầu, bùn đặc đến hàm lượng chất rắn khô (DS) khoảng 5%, được đun nóng và trộn trong một bể kín trong vài ngày. Vi khuẩn tạo axit thủy phân các phân tử lớn như protein và lipid , phá vỡ chúng thành các phân tử hòa tan trong nước nhỏ hơn, sau đó lên men các phân tử nhỏ đó thành các axit béo khác nhau. Bùn sau đó chảy vào bể thứ hai, nơi chất hòa tan được các vi khuẩn khác chuyển hóa thành khí sinh học , một hỗn hợp của carbon dioxide và methane. Khí mêtan dễ cháy và được sử dụng làm nhiên liệu để đốt nóng bể phân hủy đầu tiên cũng như tạo ra điện cho nhà máy.
Phân hủy kỵ khí rất nhạy cảm với nhiệt độ , độ chua và các yếu tố khác. Nó đòi hỏi sự giám sát và kiểm soát cẩn thận. Trong một số trường hợp, bùn được cấy thêm enzym thủy phân vào đầu giai đoạn phân hủy đầu tiên để bổ sung hoạt động của vi khuẩn. Người ta nhận thấy rằng phương pháp xử lý bằng enzym này có thể tiêu diệt nhiều mầm bệnh không mong muốn hơn trong bùn và cũng có thể tạo ra nhiều khí sinh học hơn trong giai đoạn thứ hai của quá trình phân hủy.
Một cải tiến khác của quá trình phân hủy kỵ khí hai giai đoạn truyền thống làthủy phân nhiệt, hoặc sự phân hủy các phân tử lớn bởi nhiệt. Điều này được thực hiện trong một bước riêng biệt trước khi tiêu hóa. Trong trường hợp điển hình, quá trình bắt đầu với một loại bùn đã được khử nước thành hàm lượng DS khoảng 15 phần trăm. Bùn được trộn với hơi nước trong máy nghiền bột, và hỗn hợp đồng nhất nóng này được đưa đến lò phản ứng, nơi nó được giữ dưới áp suất khoảng 165 ° C (khoảng 330 ° F) trong khoảng 30 phút. Tại thời điểm đó, khi các phản ứng thủy phân hoàn thành, một phần hơi nước bị bay ra (được đưa đến máy nghiền bột) và bùn, vẫn còn dưới một áp suất nào đó, được giải phóng đột ngột vào một “bể chứa chớp nhoáng”, nơi bùn sẽ rơi vào áp suất làm vỡ thành tế bào của phần lớn chất rắn. Bùn thủy phân được làm nguội, pha loãng một chút với nước, và sau đó được đưa trực tiếp đến giai đoạn thứ hai của quá trình phân hủy kỵ khí.
Quá trình phân hủy bùn cũng có thể diễn ra theo nhịp điệu – nghĩa là khi có oxy. Bùn được sục khí mạnh trong bể hở trong khoảng 20 ngày. Khí mêtan không được hình thành trong quá trình này. Mặc dù các hệ thống hiếu khí dễ vận hành hơn các hệ thống kỵ khí, nhưng chúng thường tốn nhiều chi phí hơn để vận hành vì cần năng lượng cho quá trình sục khí. Phân hủy hiếu khí thường được kết hợp với các hệ thống ổn định tiếp xúc hoặc sục khí mở rộng nhỏ.
Quá trình phân hủy hiếu khí và kỵ khí thông thường chuyển khoảng một nửa lượng chất rắn hữu cơ trong bùn thành chất lỏng và khí. Thủy phân nhiệt sau đó là phân hủy kỵ khí có thể chuyển khoảng 60 đến 70% chất rắn thành chất lỏng và khí. Không chỉ khối lượng chất rắn được tạo ra nhỏ hơn so với quá trình phân hủy thông thường, mà việc sản xuất khí sinh học lớn hơn có thể khiến một số nhà máy xử lý nước thải tự cung cấp năng lượng .
Khử nước
Bùn thải đã tiêu hóa thường được khử nước trước khi xử lý. Bùn khử nước vẫn chứa một lượng nước đáng kể – thường là 70% – nhưng, ngay cả với độ ẩm đó, bùn không còn hoạt động như một chất lỏng và có thể được xử lý như một vật liệu rắn.Các luống làm khô bùn cung cấp phương pháp tách nước đơn giản nhất. Bùn bùn đã phân hủy được trải trên lớp cát lộ thiên và được để cho đến khi khô. Quá trình làm khô diễn ra bằng sự kết hợp giữa bay hơi và thoát nước tự chảy qua cát. Một mạng lưới đường ống được xây dựng dưới cát thu thập nước và được bơm trở lại phần đầu của nhà máy. Sau khoảng sáu tuần làm khô, bánh bùn, như nó được gọi, có thể có hàm lượng chất rắn khoảng 40%. Sau đó, nó có thể được lấy ra khỏi cát bằng một cái chĩa ba hoặc một máy xúc lật phía trước. Để giảm thời gian sấy khô trong điều kiện thời tiết ẩm ướt hoặc lạnh giá, tủ kínhcó thể được xây dựng trên các lớp cát. Vì cần nhiều diện tích đất để phơi luống, phương pháp khử nước này thường được sử dụng ở các vùng nông thôn hoặc thị trấn ngoại ô hơn là ở các thành phố đông dân cư.
Các giải pháp thay thế cho giường làm khô bùn bao gồm bộ lọc chân không thùng quay, máy ly tâm và máy ép lọc băng tải. Các hệ thống cơ học này yêu cầu ít không gian hơn so với các giường làm khô bùn và chúng cung cấp mức độ kiểm soát hoạt động cao hơn. Tuy nhiên, chúng thường phải được thực hiện trước một bước gọi là điều hòa bùn, trong đó hóa chất được thêm vào bùn lỏng để làm đông tụ chất rắn và cải thiện khả năng thoát nước.
Thải bỏ
Điểm đến cuối cùng của bùn thải đã qua xử lý thường là đất. Bùn khử nước có thể được chôn dưới đất trongbãi chôn lấp hợp vệ sinh . Nó cũng có thể được rải trên đất nông nghiệp để tận dụng giá trị của nó như một chất điều hòa đất và phân bón . Vì bùn có thể chứa các hóa chất công nghiệp độc hại, nó không được lan truyền trên đất nơi trồng cây cho con người .
Nếu không có địa điểm thích hợp để xử lý đất, như ở các khu vực đô thị, bùn có thểthiêu hủy . Quá trình đốt làm bay hơi hoàn toàn độ ẩm và chuyển các chất rắn hữu cơ thành tro trơ. Tro phải được xử lý, nhưng khối lượng giảm làm cho việc xử lý tiết kiệm hơn. Kiểm soát ô nhiễm không khí là một cân nhắc rất quan trọng khi đốt bùn thải. Phải sử dụng các thiết bị làm sạch không khí thích hợp như máy chà và bộ lọc.
Đổ bùn ra biển, từng là một phương pháp xử lý kinh tế đối với nhiều cộng đồng ven biển , không còn được coi là một lựa chọn khả thi. Hiện nó bị cấm ở Hoa Kỳ và nhiều quốc gia ven biển khác.
Công nghệ mới nổi
Các chuyên gia trong lĩnh vực xử lý nước thải đã và đang làm việc để triển khai các công nghệ đã được thiết lập và cải thiện các quy tắc và quy định về môi trường để đáp ứng các mục tiêu chất lượng nước và bảo vệ sức khỏe con người. Đồng thời, ngành công nghiệp cũng đang chuyển đổi để chuẩn bị cho những thách thức trong tương lai, chẳng hạn như biến đổi khí hậu , thay đổi dân số và cơ sở hạ tầng già cỗi .
Cải tiến phương pháp điều trị
Nhiều cơ sở xử lý nước thải cũ yêu cầu nâng cấp vì các tiêu chuẩn chất lượng nước ngày càng khắt khe, nhưng điều này thường khó khăn do không gian mở rộng hạn chế. Để cho phép nâng cao hiệu quả xử lý mà không cần thêm diện tích đất, các phương pháp xử lý mới đã được phát triển. Chúng bao gồm quy trình lò phản ứng sinh học dạng màng, lò phản ứng tạo bông dằn và quy trình bùn hoạt tính dạng màng cố định tích hợp (IFAS).
bên trongQuá trình phản ứng sinh học màng, các mô-đun màng vi lọc sợi rỗng được chìm trong một bể duy nhất, trong đó có thể xảy ra quá trình sục khí, làm sạch thứ cấp và lọc, do đó cung cấp cả xử lý thứ cấp và thứ ba trong một diện tích đất nhỏ.
Trong mộtbể phản ứng ballast floc, tốc độ lắng của chất rắn lơ lửng được tăng lên bằng cách sử dụng cát và polyme để giúp đông tụ các chất rắn lơ lửng và tạo thành khối lượng lớn hơn gọi là flocs. Cát được tách ra khỏi bùn trong một hydroclone, một thiết bị tương đối đơn giản, trong đó nước được đưa vào gần đỉnh của hình trụ theo phương tiếp tuyến để các vật liệu nặng như cát được “quay” bằng lực ly tâm về phía thành bên ngoài. Cát thu thập bằng trọng lực ở đáy hydroclone và được tái chế trở lại lò phản ứng.
Bộ lọc sinh học sục khí sử dụng một bồn chứa với giá thể ngập nước vừa là bề mặt tiếp xúc để xử lý sinh học vừa là bộ lọc để tách chất rắn ra khỏi nước thải. Sục khí bọt mịn được áp dụng để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình và rửa ngược thông thường được sử dụng để làm sạch vật liệu in. Diện tích đất cần thiết cho một bộ lọc sục khí sinh học chỉ bằng khoảng 15% diện tích cần thiết cho một hệ thống bùn hoạt tính thông thường.
Tự động hóa
Các quy trình lọc nước thải tiên tiến liên quan đến các phương pháp xử lý sinh học nhạy cảm với các thông số xử lý và môi trường . Để đảm bảo hoạt động ổn định và đáng tin cậy của các quá trình vật lý, hóa học và sinh học, các nhà máy xử lý thường cần triển khai các công nghệ phức tạp liên quan đến hệ thống kiểm soát quá trình và thiết bị đo lường phức tạp. Việc sử dụng các công cụ phân tích trực tuyến , bộ điều khiển logic có thể lập trình (PLC), hệ thống điều khiển giám sát và thu thập dữ liệu (SCADA), giao diện người máy (HMI) và phần mềm điều khiển quy trình khác nhau cho phép tự động hóa và tin học hóa các quy trình xử lý với việc cung cấp cho các hoạt động từ xa . Những đổi mới như vậycải thiện đáng kể hoạt động của hệ thống, do đó giảm thiểu nhu cầu giám sát.
Cân nhắc về môi trường
Các phương pháp điều trị tự nhiên, bảo tồn năng lượng và giảm lượng khí thải carbon là một số trong những cân nhắc chính đối với các cộng đồng đang đối mặt với những thách thức về năng lượng và điện. Công nghệ xanh và việc sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo , bao gồm năng lượng mặt trời và năng lượng gió , để xử lý nước thải đang phát triển và sẽ giúp giảm thiểu các tác động đến môi trường của các hoạt động của con người. Các hệ thống xử lý và tiêu hủy nước thải tự nhiên mang tính sinh thái và tiết kiệm đã trở nên quan trọng ở nhiều nơi, đặc biệt là trong các cộng đồng nhỏ hơn. Chúng bao gồm đất ngập nước được xây dựng, đầm phá, ao ổn định, bộ lọc đất, tưới nhỏ giọt, nước ngầmnạp tiền và các hệ thống tương tự khác. Tính đơn giản, hiệu quả về chi phí, hiệu quả và độ tin cậy của các hệ thống này đã cung cấp các ứng dụng tiềm năng cho các công nghệ thân thiện với môi trường như vậy.
Do nước thải chứa nhiều chất dinh dưỡng và các hóa chất khác, các cơ sở xử lý nước thải đã được công nhận là cơ sở phục hồi tài nguyên, vượt qua danh tiếng trước đây là cơ sở giảm thiểu ô nhiễm đơn thuần . Các công nghệ và phương pháp tiếp cận mới hơn đã tiếp tục cải thiện hiệu quả mà năng lượng, chất dinh dưỡng và các hóa chất khác được thu hồi từ các nhà máy xử lý, giúp tạo ra một thị trường bền vững và trở thành một nguồn tạo doanh thu cho các cơ sở xử lý nước thải.
Các khái niệm như kinh doanh chất dinh dưỡng cũng đã xuất hiện. Mục đích của các sáng kiến như vậy là để kiểm soát và đáp ứng các mục tiêu tổng tải lượng ô nhiễm cho một lưu vực nhất định bằng cách trao đổi các khoản tín dụng giảm chất dinh dưỡng giữa những người xả thải nguồn điểm và không điểm. Các chương trình như vậy có thể giúp giảm thiểu tác động ô nhiễm chất dinh dưỡng cũng như giảm gánh nặng tài chính cho xã hội đối với việc nâng cấp nhà máy xử lý tốn kém.
