Jäteveden edistynyt käsittely uudelleenkäyttöä varten

Muuttuva ilmasto ja maailmanlaajuinen väestönkasvu lisäävät paineita makean veden varantoihin, mikä lisää tarvetta hallita tätä elintärkeää luonnonvaraa. Säästötoimenpiteiden ohella veden uudelleenkäyttöprosessit - joissa jätevesi käsitellään siten, että se täyttää laatuvaatimukset hyötykäyttöä varten - ovat nousemassa tärkeäksi strategiaksi makean veden varastojen lisäämiseksi.

Yli kymmenen viime vuoden aikana yleisiä veden uudelleenkäyttösovelluksia ovat olleet teolliset jäähdytysprosessit, wc-huuhtelu ja viheralueiden kastelu. Viime vuosina kehittyneet käsittelymenetelmät ovat kuitenkin tuoneet mukanaan juomakelpoisen uudelleenkäytön – sekä suoran että epäsuoran – ja tämä suuntaus on nopeasti saamassa vetovoimaa kunnallisella tasolla

Kun suuremmat kiintoaineet ja mikro-organismit on poistettu tulevasta uudelleenkäytetystä vesivirrasta perinteisillä käsittelymenetelmillä, edistynyt käsittely kohdistuu jäljelle jääviin pienempiin hiukkasiin ja virusepäpuhtauksiin. Tämä edellyttää toimenpiteitä, kuten suodatusta, käänteisosmoosia ja desinfiointia, jotka mahdollistavat tiukkojen vedenlaatustandardien saavuttamisen juomakelpoista uudelleenkäyttöä varten.

Suodattamista käytetään yleisesti suspendoituneiden kiintoaineiden, bakteerien ja joidenkin suurempien orgaanisten molekyylien poistamiseen. Suodatusmateriaaleja voivat olla hiekkaa, rakeista väliainetta ja hienoja kalvoja.

Kalvosuodatus on pitkään ollut juomaveden käsittelyn perusosa, jota käytetään epäpuhtauksien poistamiseen paineistamalla ja työntämällä vettä hienojen kalvojen läpi. Kalvon huokoskoko vaihtelee vaatimusten mukaan, ja usein käytetään erilaisia ​​kalvoja, joiden huokoskoko pienenee prosessin edetessä myötävirtaan.

Mikrosuodatusta käytetään säännöllisesti tertiäärikäsittelyn alussa huokoskokojen ollessa 0,1-10 mikronia. Ultrasuodatus (UF), jonka huokosten halkaisija on 0,01-0,1 mikronia, on tehokas suspendoituneiden kiintoaineiden, bakteerien ja monien virusten poistamiseen. Molemmat näistä kalvotyypeistä toimivat fyysisinä esteinä ja sitovat epäpuhtaudet kalvon pinnalle ja päästävät puhtaan veden läpi. Koska epäpuhtaudet kerääntyvät kalvon pinnalle ajan myötä, vastahuuhtelua tarvitaan ajoittain tehokkuuden ylläpitämiseksi ja huokosten tukkeutumisen estämiseksi, jotta vesi voi jatkaa läpikulkua.

Nanosuodatuksessa käytetään kalvoja, joiden huokoset ovat halkaisijaltaan noin 0,001 mikronia. Hienojen aukkojensa ansiosta nanosuodatus pystyy poistamaan laajemman kirjon epäpuhtauksia, mukaan lukien liuenneet orgaaniset aineet, kovuusionit - kuten kalsium ja magnesium - torjunta-aineet ja jotkut raskasmetallit. Sitä käytetään säännöllisesti väliaineena ultrasuodatuksen ja käänteisosmoosin (RO) välillä, minkä ansiosta korkea puhdistustaso ei vaadi paljon energiaa, jota käänteisosmoosi puolestaan tarvitsee liuenneiden suolojen poistamiseen.

Kun veden puhtaus on kriittinen, kuten suorassa juomakelpoisessa uudelleenkäytössä ja monissa teollisissa sovelluksissa, käänteisosmoosikalvoja (RO) voidaan käyttää hienoimpien epäpuhtauksien poistamiseen. Näissä kalvoissa on halkaisijaltaan noin 0,0001 mikronin huokoset, jotka keräävät suoloja, mineraaleja, epäpuhtauksia, bakteereja ja viruksia. Tällaisten pienten huokosten ja osmoottisen paineen ylittämisen vuoksi käänteisosmoosi edellyttää huomattavaa energiaa veden paineistamiseksi ja pumppaamiseksi kalvojen läpi.

Koska huokoset ovat niin pieniä, käänteisosmoosijärjestelmät käyttävät tyypillisesti poikkivirtaussuodatusta, jossa suodatettu permeaattivesi johdetaan yhteen suuntaan, kun taas saastunut tiivistevesi kulkee eri reittiä astian läpi. Poikkivirtaussuodatus mahdollistaa, että rikastevirta pyyhkäisee pois kalvolle kerääntyneet epäpuhtaudet ja ylläpitää riittävää turbulenssia pinnan tukkeutumisen estämiseksi.

Konsentraattivirta koostuu suolavedestä ja muista yhdisteistä, jotka eivät pysty kulkemaan kalvon läpi. Veden talteenoton lisäämiseksi käänteisosmoosijärjestelmät koostuvat usein monista vaiheista, jolloin yhden vaiheen rikaste työnnetään toisen vaiheen käänteisosmoosikalvon läpi tai kierrätetään takaisin alkuperäisen kalvon läpi.

Suodatuksen jälkeen desinfiointi on tyypillisesti viimeinen vaihe kolmannen tason käsittelyssä. Yleisiä desinfiointimenetelmiä ovat klooraus ja kehittyneet hapetusmenetelmät, kuten ultravioletti ja otsonointi. Nämä toimenpiteet inaktivoivat jäljellä olevat patogeenit, mukaan lukien bakteerit, virukset ja alkueläimet, jotta tiukat veden laatuvaatimukset täyttyvät.

Minkä tahansa veden uudelleenkäyttöohjelman menestys ulottuu teknologista edistystä pidemmälle, ja se vaatii huolellista prosessin valvontaa, tiukkaa syöttöveden laadun seurantaa ja vankkaa huoltojärjestelmää. Prosessinohjausjärjestelmät on suunniteltava siten, että ne valvovat ja säätelevät jatkuvasti käsittelyparametreja tasaisen vedenlaadun varmistamiseksi, kun taas ympäristönhallintatoimenpiteitä on ylläpidettävä käsittelyä vaarantavien saasteiden pääsyn estämiseksi.

Kun hallitukset tunnustavat veden uudelleenkäytön kasvavan roolin vesiturvallisuuden varmistamisessa, oikeudellinen ympäristö kehittyy nopeasti. Etenkin epäsuorat ja suorat juomakelpoisen uudelleenkäytön lupamenettelyt ovat yleistymässä monilla alueilla. Ne määrittelevät vaatimukset veden uudelleenkäyttöprojekteille ja vastaavat yleiseen huoleen järjestelmän turvallisuudesta. Käsittelyteknologian kehittyessä sääntelykehysten mukauttamista olisi jatkettava innovaation edistämiseksi samalla, kun suojellaan kansanterveyttä ja ympäristön eheyttä.

Vesiturvallisuuden tulevaisuus riippuu kyvystä omaksua kestäviä käytäntöjä, ja jatkuvat investoinnit tutkimukseen, infrastruktuuriin ja julkiseen koulutukseen auttavat varmistamaan kestävän vedentuotannon tuleville sukupolville.