Jätevedenkäsittelyssä käytetään erilaisia laitteita ja laitteita, jotka poistavat jätevedestä epäpuhtauksia. Jotkut yleisimmistä laitteista ovat:
Näytöt:
Seulat ovat tärkeä osa monissa jätevedenkäsittelyjärjestelmissä, koska ne auttavat poistamaan suuret kiinteät aineet, roskat ja muut materiaalit jätevedestä ennen kuin se pääsee muihin käsittelyprosesseihin. Seulat voidaan luokitella seulan aukkojen koon perusteella, mikä määrää poistettavien hiukkasten koon. Joitakin yleisiä jäteveden käsittelyssä käytettyjä seuloja ovat:
Palkkiseinämät: Palkkiseinämät koostuvat sarjasta tankoja, jotka on sijoitettu erilleen, jotta vesi pääsee virtaamaan läpi, mutta keräävät suuret roskat ja kiinteät aineet. Tangot voidaan puhdistaa käsin tai mekaanisesti vangitun materiaalin poistamiseksi.
Hienot seulat: Hienoseulat käyttävät verkkoa tai rei'itettyä levyä pienten hiukkasten poistamiseen jätevedestä. Hienoja seuloja voidaan käyttää materiaalien, kuten hiusten, paperin ja muovin, poistamiseen.
Mikroseulat: Mikroseulat ovat samanlaisia kuin hienot seulat, mutta ne käyttävät hienompaa verkkoa tai huokoskokoa pienempien hiukkasten, mukaan lukien bakteerien ja muiden mikro-organismien, poistamiseen.
Rumpuseulat: Rumpuseulat käyttävät pyörivää rumpua, jossa on verkko tai rei'itetty pinta roskien ja kiintoaineiden keräämiseen. Siepattu materiaali kaavitaan sitten irti rummun pinnalta ja poistetaan.
Levylevyt: Levynäytöt käyttävät pyöriviä levyjä, joissa on rei'itys roskien ja kiinteiden aineiden keräämiseen. Talteen otettu materiaali poistetaan sitten kaapimella tai harjalla.
Seulatyypin valinta riippuu poistettavien hiukkasten koosta ja ominaisuuksista sekä kokonaiskäsittelyjärjestelmän suunnittelusta. Kiinteiden aineiden poistamisen lisäksi seulat voivat myös auttaa suojaamaan alavirran laitteita, kuten pumppuja ja venttiileitä, suurten roskien tai muiden materiaalien aiheuttamilta vaurioilta.
Hiekkaammiot:
Hiekokammiot ovat eräänlainen primaarikäsittely, jota käytetään jätevedenpuhdistamoissa raskaiden epäorgaanisten kiintoaineiden, kuten hiekan, soran ja muiden hiekkaisten materiaalien poistamiseen, jotka ovat liian raskaita poistettavaksi pelkällä sedimentoinnilla. Nämä materiaalit voivat vahingoittaa laitteita, kuten pumppuja ja venttiileitä, käsittelyprosessissa ja voivat myös kerääntyä lietteeseen ensikäsittelyn aikana.
Hiekkaammiot toimivat hidastamalla jäteveden virtausta ja antamalla raskaiden materiaalien laskeutua pohjalle. Hiekkammio on tyypillisesti pitkä ja kapea säiliö, jonka leveys-pituussuhde on noin 1:4, jotta jätevesi pysyy kammiossa riittävän pitkään. Kun jätevesi virtaa kammioon, se hidastuu, jolloin raskaat materiaalit laskeutuvat pohjalle.
Laskeutunut hiekka poistetaan sitten kammion pohjalta hiekanpoistojärjestelmällä, joka voi sisältää hiekan pumppuja, hiekan luokittelimia tai hiekankuljettimia. Poistettu hiekka lähetetään sitten kaatopaikalle tai muuhun sopivaan hävityspaikkaan.
Hiekokammiot voivat olla joko vortex-tyyppisiä tai detritus-tyyppisiä. Vortex-tyyppisessä hiekkakammiossa jätevesi johdetaan tangentiaalisesti kammioon, jolloin syntyy pyörivä liike, joka auttaa erottamaan hiekan jätevedestä. Detritus-tyyppisessä hiekkakammiossa jätevesi johdetaan pienellä nopeudella, jolloin hiekka laskeutuu kammion pohjalle.
Hiekokammiot sijaitsevat tyypillisesti käsittelyprosessin alussa, ennen ensisijaista sedimentaatiota, jotta varmistetaan, että raskaat materiaalit poistetaan ennen kuin ne voivat aiheuttaa vahinkoa tai häiritä myöhempiä käsittelyprosesseja.
Sedimentaatiosäiliöt:
Sedimentaatiosäiliöt, jotka tunnetaan myös nimellä selkeyttimet, ovat jätevedenpuhdistamoissa käytettävä primäärikäsittely, jolla poistetaan suspendoituneita kiintoaineita ja orgaanista ainetta jätevedestä. Nämä säiliöt toimivat antamalla jäteveden laskeutua, mikä saa raskaammat kiinteät aineet uppoamaan säiliön pohjalle, kun taas kevyemmät kiinteät aineet kelluvat yläosaan muodostaen vaahtokerroksen. Kirkastettu vesi poistetaan sitten säiliön keskeltä.
Sedimentointisäiliöt ovat tyypillisesti suorakaiteen tai pyöreän muotoisia, ja ne on suunniteltu hidastamaan jäteveden virtausta niin, että kiintoaineilla on riittävästi aikaa laskeutua. Säiliöt voidaan varustaa mekaanisilla laitteilla, kuten kaavin, kuorimia tai haravoja, jotka auttavat poistamaan laskeutuneita kiintoaineita säiliön pohjalta ja vaahtokerroksen pinnalta.
Sedimentointisäiliöt voidaan suunnitella joko primaariseksi selkeyttimeksi, joka poistaa suurimman osan suspendoituneesta kiintoaineesta ja orgaanisesta aineesta, tai toissijaisiksi selkeyttäjiksi, joita käytetään biologisen käsittelyn jälkeen jäljellä olevien kiintoaineiden ja mikro-organismien poistamiseen.
Sedimentointisäiliöiden tehokkuus riippuu useista tekijöistä, kuten pidätysajasta, kiintoaineiden laskeutumisnopeudesta ja säiliön suunnittelusta. Pidätysaika on aika, jonka jätevesi pysyy säiliössä, ja se määräytyy tyypillisesti säiliön koon ja virtausnopeuden mukaan. Kiinteiden aineiden laskeutumisnopeus riippuu niiden koosta, muodosta ja tiheydestä, ja siihen voidaan vaikuttaa lisäämällä kemikaaleja, kuten koagulantteja, jotka auttavat aggregoimaan kiintoaineita.
Kaiken kaikkiaan sedimentointisäiliöt ovat tärkeä osa jäteveden käsittelyä, koska ne auttavat poistamaan suurimman osan kiinteistä aineista ja orgaanisesta aineesta ennen kuin jätevesi käsitellään edelleen biologisilla tai kehittyneillä käsittelymenetelmillä.
Ilmastussäiliöt:
Ilmastussäiliöt ovat olennainen osa jätevedenpuhdistamoiden biologista käsittelyä. Näiden säiliöiden ensisijainen tehtävä on tarjota ympäristö, jossa mikro-organismit voivat kukoistaa ja hajottaa jäteveden orgaanista ainetta.
Tyypillisessä aktiivilieteprosessissa ilmastussäiliö on suuri allas tai säiliö, jossa jäteveteen sekoitetaan mikrobiviljelmää tai lietettä. Liete sisältää seoksen mikro-organismeja, mukaan lukien bakteereja, alkueläimiä ja sieniä, jotka hajottavat jäteveden orgaanista ainetta aerobisen hengityksen kautta.
Mikro-organismien kasvun ja toiminnan edistämiseksi ilmastussäiliö on varustettu ilmastuslaitteilla, kuten diffuusereilla tai mekaanisilla ilmastimilla, jotka toimittavat jäteveteen happea. Tämä tarjoaa tarvittavan hapen, jota mikro-organismit tarvitsevat aineenvaihduntaprosessiensa suorittamiseen.
Ilmastusprosessi kestää tyypillisesti useita tunteja, jolloin mikro-organismit kuluttavat jäteveden orgaanista ainesta ja lisääntyvät. Ilmastusprosessin päätyttyä jätevesi johdetaan toissijaiseen selkeyttimeen tai selkeytyssäiliöön, jossa mikro-organismien annetaan laskeutua ja muodostaa lietekerroksen. Kirkastettu vesi poistetaan sitten ja voidaan käsitellä edelleen tertiaarisissa käsittelyprosesseissa.
Ilmastusprosessin tehokkuus riippuu useista tekijöistä, kuten lietteen mikro-organismien pitoisuudesta, liuenneen hapen määrästä ilmastussäiliössä ja jäteveden orgaanisesta kuormitusasteesta. Näitä tekijöitä on valvottava huolellisesti, jotta voidaan varmistaa, että mikro-organismit pystyvät tehokkaasti hajottamaan orgaanista ainesta ja tuottamaan korkealaatuista jätevettä.
Aktiivilietejärjestelmät:
Aktiivilietejärjestelmä on biologinen jätevedenkäsittelyprosessi, jossa mikro-organismien avulla hajotetaan jäteveden orgaanista ainetta. Prosessissa jäteveteen lisätään ilmaa mikro-organismien kasvun edistämiseksi, jotka sitten kuluttavat orgaanista ainesta ja muuttavat sen hiilidioksidiksi, vedeksi ja uusiksi mikrobisoluiksi.
Aktiivilietejärjestelmässä jätevesi käsitellään ensin ilmastussäiliössä, johon syötetään jatkuvasti ilmaa mikro-organismien kasvun edistämiseksi. Mikro-organismit kuluttavat jäteveden orgaanista ainesta, mikä antaa niille kasvuun tarvittavaa energiaa ja ravinteita. Kun mikro-organismit kasvavat, ne muodostavat kokkareita tai hiutaleita, jotka voivat laskeutua pois jätevedestä.
Ilmastussäiliön jälkeen jätevesi johdetaan toissijaiseen selkeyttimeen, jossa hiutaleet laskeutuvat pois jätevedestä ja poistetaan lietteenä. Käsitelty jätevesi johdetaan sitten pois tai lähetetään jatkokäsittelyyn.
Aktiivilietejärjestelmien käytöllä jäteveden käsittelyssä on useita etuja. Ne voivat esimerkiksi poistaa tehokkaasti jätevedestä orgaanista ainetta, typpeä ja fosforia, mikä voi auttaa estämään rehevöitymistä ja muita vedenlaatuongelmia. Aktiivilietejärjestelmillä voidaan tuottaa myös korkealaatuista jätevettä, joka voidaan johtaa pintavesiin tai käyttää kasteluun.
Aktiivilietejärjestelmiin liittyy kuitenkin myös joitain haasteita. Esimerkiksi järjestelmä vaatii huolellista hallintaa mikro-organismien ja ravintoaineiden oikean tasapainon ylläpitämiseksi, koska liian paljon tai liian vähän jompaakumpaa voi aiheuttaa ongelmia. Lisäksi järjestelmä voi olla herkkä iskukuormille ja muille häiriöille, jotka voivat häiritä hoitoprosessia. Lopuksi aktiivilietejärjestelmät voivat tuottaa suuria määriä lietettä, joka on käsiteltävä ja hävitettävä asianmukaisesti.
Kalvobioreaktorit:
Membraanibioreaktori (MBR) on eräänlainen jätevedenkäsittelyjärjestelmä, joka yhdistää biologisen käsittelyn kalvosuodatukseen. MBR-järjestelmät käyttävät biologista prosessia orgaanisen aineen hajottamiseksi jätevedestä ja kalvojen avulla suodattamaan pois suspendoituneet kiintoaineet, bakteerit ja muut epäpuhtaudet.
MBR-järjestelmässä jätevedet käsitellään ensin ilmastussäiliössä, jossa mikro-organismit kuluttavat orgaanista ainesta ja muuttavat sen hiilidioksidiksi ja vedeksi. Sekoitettu lipeä erotetaan sitten käsitellystä vedestä kalvosuodattimella, joka päästää veden läpäisemään kiintoaineet ja mikro-organismit säilyttäen. Kalvon vangitsemat kiinteät aineet ja mikro-organismit palautetaan ilmastussäiliöön käsittelyprosessin jatkamiseksi.
MBR-järjestelmissä käytetään kahta päätyyppiä kalvosuodattimia: onttokuitu- ja litteälevy. Onttokuitukalvoja käytetään tyypillisesti pienemmissä järjestelmissä, kun taas litteitä levykalvoja käytetään suuremmissa sovelluksissa. Molemmissa kalvotyypeissä on pienet huokoset, jotka suodattavat pois bakteerit, virukset ja muut epäpuhtaudet.
MBR-järjestelmillä on useita etuja perinteisiin jätevedenkäsittelyjärjestelmiin verrattuna. Esimerkiksi MBR-järjestelmät voivat tuottaa laadukkaampaa jätevettä kuin perinteiset järjestelmät, koska kalvot muodostavat fyysisen esteen suspendoituneille kiintoaineille, bakteereille ja muille epäpuhtauksille. MBR-järjestelmät vaativat myös vähemmän tilaa kuin perinteiset järjestelmät, koska kalvosuodatus voi korvata toissijaisen selkeyttimen. Lisäksi MBR-järjestelmiä voidaan käyttää korkeammilla biomassapitoisuuksilla, mikä voi johtaa korkeampaan käsittelytehokkuuteen ja pienempään lietteen tuotantoon.
MBR-järjestelmät voivat kuitenkin olla myös monimutkaisempia ja kalliimpia käyttää kuin perinteiset järjestelmät, koska ne vaativat erikoiskalvoja ja kehittyneempiä ohjausjärjestelmiä. Myös kalvojen huolto ja vaihto voi olla kallista. Näistä haasteista huolimatta MBR-järjestelmät ovat tulossa yhä suositummiksi sekä kunnallisissa että teollisuuden jätevesien käsittelyssä, erityisesti alueilla, joilla tilaa on rajoitetusti tai missä tarvitaan laadukasta jätevettä.
Desinfiointijärjestelmät:
Desinfiointijärjestelmät ovat tärkeä osa monissa jätevedenkäsittelyprosesseissa, koska ne auttavat vähentämään patogeenisten mikro-organismien määrää jätevesissä. On olemassa useita erilaisia desinfiointijärjestelmiä, joita voidaan käyttää, mukaan lukien:
Klooraus: Klooraus on yleinen desinfiointimenetelmä, joka sisältää kloorin lisäämisen käsiteltyyn jäteveteen. Kloori voi tappaa monenlaisia mikro-organismeja, mukaan lukien bakteerit ja virukset. Klooraus voi kuitenkin tuottaa myös desinfioinnin sivutuotteita, kuten trihalometaaneja, jotka voivat olla haitallisia ihmisten terveydelle.
Ultravioletti (UV) säteily: UV-desinfiointijärjestelmät käyttävät korkean intensiteetin UV-lamppuja tappamaan jäteveden mikro-organismeja. UV-säteily vahingoittaa mikro-organismien DNA:ta, mikä estää niitä lisääntymästä. UV-desinfiointi on kemikaaliton menetelmä, joka ei tuota desinfioinnin sivutuotteita.
Otsonointi: Otsonointi on prosessi, jossa otsonia lisätään käsiteltyyn jäteveteen. Otsoni on voimakas hapetin, joka voi tappaa mikro-organismeja ja hajottaa orgaanisia yhdisteitä. Otsonointi on kemikaaliton menetelmä, joka ei tuota desinfioinnin sivutuotteita, mutta sen käyttö voi olla kallista.
Kalvosuodatus: Jotkin kalvosuodattimet, kuten ultrasuodatuskalvot, voivat poistaa bakteereita ja viruksia käsitellystä jätevedestä. Kalvosuodatus voi olla tehokas desinfiointimenetelmä, mutta sen asentaminen ja ylläpito voi olla kallista.
Desinfiointijärjestelmän valinta riippuu useista tekijöistä, mukaan lukien jäteveden ominaisuudet, vaadittava desinfiointitaso ja käytettävissä olevat resurssit. Monissa tapauksissa voidaan käyttää desinfiointimenetelmien yhdistelmää halutun hoitotason saavuttamiseksi.
Kolmannen asteen käsittelyjärjestelmät:
Tertiäärisiä käsittelyjärjestelmiä käytetään jo primääri- ja sekundaarikäsittelyn läpikäyneiden jätevesien jatkokäsittelyyn. Jälkikäsittelyn tarkoituksena on poistaa vedestä jääneet epäpuhtaudet ja epäpuhtaudet tuottamaan jätevettä, joka soveltuu uudelleenkäyttöön tai ympäristöön. Joitakin yleisiä kolmannen asteen käsittelyjärjestelmiä ovat:
Suodatus: Suodatus on prosessi, joka poistaa pienet hiukkaset, kiintoaineet ja muut epäpuhtaudet jätevedestä. Yleisiä tertiäärisessä käsittelyssä käytettyjä suodattimia ovat hiekkasuodattimet, multimediasuodattimet ja kalvosuodattimet.
Kemiallinen käsittely: Kemiallinen käsittely sisältää kemikaalien lisäämisen jäteveteen liuenneiden kiintoaineiden ja orgaanisten yhdisteiden poistamiseksi. Yleisiä tertiäärisessä käsittelyssä käytettyjä kemikaaleja ovat koagulantit, flokkulantit ja desinfiointiaineet.
Ravinteiden poisto: Ravinteiden poisto on prosessi, joka poistaa jätevedestä ylimääräisen typen ja fosforin. Liialliset ravintoaineet voivat edistää leväkukintoja ja muita ympäristöongelmia. Yleisiä ravinteiden poistomenetelmiä ovat biologinen ravinteiden poisto (BNR) ja kemiallinen saostus.
Desinfiointi: Desinfiointi on prosessi, joka tappaa patogeeniset mikro-organismit jätevedessä. Yleisiä desinfiointimenetelmiä ovat klooraus, UV-säteily ja otsonikäsittely.
Käänteisosmoosi: Käänteisosmoosi on prosessi, jossa käytetään puoliläpäisevää kalvoa liuenneiden kiintoaineiden, suolojen ja muiden epäpuhtauksien poistamiseen jätevedestä. Tällä prosessilla voidaan tuottaa korkealaatuista vettä, joka soveltuu uudelleenkäyttöön teollisissa tai maataloussovelluksissa.
Jäteveden käsittelyjärjestelmän valinta riippuu jätevedestä poistettavista erityisistä epäpuhtauksista, jäteveden käyttötarkoituksesta ja käytettävissä olevista resursseista. Monissa tapauksissa voidaan käyttää käsittelymenetelmien yhdistelmää halutun vedenlaadun saavuttamiseksi.
Kaiken kaikkiaan jätevedenkäsittelylaitteet ovat välttämättömiä saasteiden ja epäpuhtauksien poistamiseksi jätevedestä ja sen varmistamiseksi, että käsitelty vesi täyttää ympäristö- ja kansanterveysstandardit.