XJY Mengubah Enapcemar Kumbahan kepada Biosolid: Perjalanan Melalui Rawatan Air Sisa dan Seterusnya

Pengenalan rawatan enap cemar XJY

Sebelum tahun 1950, kebanyakan komuniti di Amerika Syarikat membuang air kumbahan mereka, atau kumbahan, ke dalam sungai dan sungai tanpa sebarang rawatan. Apabila populasi bandar meningkat, keupayaan semula jadi sungai dan sungai untuk mengendalikan air buangan telah terbeban dan menyebabkan kualiti air merosot di banyak wilayah. Sebagai tindak balas kepada kebimbangan mengenai kemerosotan kualiti air, beribu-ribu komuniti di seluruh Amerika Syarikat membina sistem rawatan air sisa pada tahun 1950-an dan 1960-an. Ini menyebabkan kualiti air sungai dan sungai bertambah baik, tetapi mencipta bahan lain untuk menangani: enap cemar kumbahan. Kira-kira 99% daripada aliran air sisa yang memasuki loji rawatan dilepaskan sebagai air yang diperbaharui. Bakinya ialah ampaian cair pepejal yang telah ditangkap oleh proses rawatan. Pepejal rawatan air sisa ini biasanya dirujuk sebagai enap cemar kumbahan.

"Enap cemar kumbahan" atau "biosolid"--apa kandungan nama?

Istilah "biosolid" baru-baru ini telah diperkenalkan oleh industri rawatan air sisa. Industri mentakrifkan biopejal sebagai enap cemar kumbahan yang telah menjalani rawatan yang mencukupi untuk penstabilan dan pengurangan patogen, dan kualiti yang cukup tinggi untuk digunakan di tanah. Istilah ini bertujuan untuk membezakan enap cemar kumbahan yang dirawat dan berkualiti tinggi daripada enap cemar kumbahan mentah dan daripada enap cemar kumbahan yang mengandungi sejumlah besar bahan pencemar alam sekitar. Istilah "biosolids" juga membantu membezakan enap cemar kumbahan daripada enap cemar industri dengan menekankan bahawa enap cemar kumbahan dihasilkan melalui proses biologi. Istilah ini telah dikritik oleh sesetengah pihak sebagai cubaan untuk menyamarkan sifat sebenar enap cemar kumbahan, dengan itu menjadikan penggunaan tanah bahan ini kurang tidak menyenangkan orang awam. Walaupun "biosolid" sudah pasti tidak menimbulkan imej negatif yang sama seperti "enapcemar kumbahan" atau hanya "enapcemar", ia adalah istilah yang sah dan berfungsi apabila digunakan dengan betul untuk membuat perbezaan yang diterangkan di atas. Dalam dokumen ini, "enapcemar kumbahan" akan digunakan untuk merujuk kepada pepejal rawatan air sisa secara amnya, dan "biosolid" akan digunakan untuk merujuk secara khusus kepada bahan yang sesuai untuk aplikasi tanah.

gambar 6Enap cemar kumbahan

Pengeluaran Enapcemar Kumbahan XJY Perbandaran

Air sisa perbandaran, atau kumbahan, merujuk kepada air yang telah digunakan di rumah atau perniagaan kawasan bandar dan pinggir bandar untuk mencuci, mandi dan menyiram tandas. Air sisa perbandaran juga mungkin termasuk air daripada sumber perindustrian. Untuk membuang bahan kimia atau bahan pencemar yang terhasil daripada proses perindustrian, penyumbang industri kepada sistem air sisa perbandaran mesti merawat air sisa mereka sebelum ia dibuang ke dalam sistem pembetungan. Air sisa disalurkan melalui sistem pembetungan sanitari ke loji rawatan air sisa berpusat (kadangkala dipanggil Kerja Rawatan Milik Awam, atau POTW). Di POTW, kumbahan melalui satu siri langkah rawatan yang menggunakan proses fizikal, biologi dan kimia untuk membuang nutrien dan pepejal, memecahkan bahan organik, dan memusnahkan patogen (organisma penyebab penyakit) di dalam air. Air yang diremajakan dilepaskan ke sungai dan sungai, atau mungkin disembur ke kawasan tanah yang luas.

gambar 7 Enap cemar kumbahan perbandaran

Rawatan awal kumbahan mentah melibatkan saringan untuk mengeluarkan objek besar seperti kayu, botol, kertas dan kain, dan peringkat penyingkiran pasir di mana pepejal tak organik (pasir, pasir, cinder) mendap keluar dengan cepat dari air. Penapisan dan pasir yang dikeluarkan dalam peringkat rawatan ini biasanya dibuang dan tidak menjadi sebahagian daripada enap cemar kumbahan.

Rawatan primer melibatkan pemendapan graviti dan proses pengapungan yang mengeluarkan kira-kira separuh daripada bahan pepejal yang memasuki peringkat ini. Bahan pepejal (organik dan bukan organik) yang mengendap semasa peringkat rawatan ini diambil dari bahagian bawah dan membentuk enap cemar utama. Dalam kebanyakan POTW, bahan terapung (minyak, gris, kayu dan bahan sayur-sayuran) yang disaring dari permukaan air semasa rawatan primer dilupuskan secara berasingan dan tidak menjadi sebahagian daripada enap cemar primer.

Rawatan sekunder ialah proses biologi yang dikawal dengan teliti dan dipercepatkan di mana mikroorganisma semulajadi digunakan untuk merendahkan (memecah atau mencerna) bahan organik terampai dan terlarut dalam air sisa. Bahan ini ditukar kepada karbon dioksida yang dibebaskan ke atmosfera dan menjadi jisim sel mikrob.

Dalam lembangan pemendapan sekunder, jisim sel mikrob mendap ke bawah dan dikeluarkan. Bahan organik terutamanya ini dipanggil enapcemar sekunder.

Sesetengah loji rawatan juga termasuk langkah rawatan tertier yang direka untuk mengurangkan lagi nutrien tumbuhan (nitrogen dan fosforus), pepejal terampai, atau permintaan oksigen biologi dalam air sisa. Fosforus dan penapisan yang dicetuskan secara kimia menghasilkan enap cemar tertier.

Akhirnya, air menjalani rawatan pembasmian kuman untuk memusnahkan mikroorganisma patogen. Air yang telah diremajakan kemudiannya dilepaskan ke sungai atau sungai atau mungkin disembur ke kawasan tanah yang luas.

Kaedah rawatan XJY untuk enap cemar kumbahan perbandaran

Enap cemar primer, sekunder dan tertiari biasanya digabungkan, dan campuran yang terhasil, yang mengandungi daripada 1 hingga 4% pepejal, dipanggil enap cemar kumbahan "mentah". Oleh kerana kandungan patogennya dan sifatnya yang tidak stabil dan mudah reput, enap cemar kumbahan mentah adalah potensi bahaya kesihatan dan alam sekitar; Walau bagaimanapun, beberapa proses rawatan kini digunakan untuk menstabilkan enap cemar kumbahan, mengurangkan kandungan patogennya, dan meningkatkan kandungan pepejalnya. Beberapa proses yang lebih biasa digunakan untuk menstabilkan dan mengurangkan tahap patogen dalam enapcemar kumbahan disenaraikan dan diterangkan secara ringkas dalam Jadual 1.

Apa yang ada dalam enapcemar kumbahan?

Enap cemar kumbahan terdiri daripada kedua-dua bahan bukan organik dan organik, kepekatan besar beberapa nutrien tumbuhan, kepekatan yang jauh lebih kecil daripada banyak unsur surih¹ dan bahan kimia organik, dan beberapa patogen. Komposisi enap cemar kumbahan berbeza-beza bergantung kepada komposisi air sisa dan proses rawatan yang digunakan. Jadual 2 memberikan kepekatan median dan persentil ke-95 nutrien tumbuhan dan beberapa unsur surih yang terdapat dalam enap cemar kumbahan. Data ini adalah daripada tinjauan meluas enap cemar kumbahan yang dihasilkan di Pennsylvania pada tahun 1996 dan 1997.

Pilihan untuk Menangani Enapcemar Kumbahan

Enap cemar kumbahan boleh dilihat sama ada sebagai sumber organik dan nutrien untuk digunakan secara berfaedah atau sebagai bahan buangan untuk dilupuskan. Sebelum tahun 1991, sejumlah besar enap cemar kumbahan, termasuk beberapa dari Pennsylvania, telah dilupuskan melalui pembuangan laut. Kebimbangan tentang pemuatan nutrien yang berlebihan di perairan laut menyebabkan pengharaman amalan ini. Pada masa ini, hampir semua enapcemar kumbahan yang dihasilkan di Pennsylvania telah dirawat dan mempunyai kualiti yang cukup tinggi untuk dikelaskan sebagai biosolid. Agak kurang daripada separuh daripada bahan ini dilupuskan melalui pelupusan atau pembakaran, manakala biopejal yang tinggal dikitar semula ke tanah dengan digunakan dalam pertanian, penambakan lombong, landskap atau hortikultur. Setiap pilihan ini mempunyai manfaat ekonomi dan alam sekitar, masalah dan risiko yang berkaitan dengannya.

Pembuangan tapak pelupusan

Dari perspektif pengurusan dan pengendalian bahan, pelupusan sampah mungkin merupakan penyelesaian yang paling mudah. Dari sudut ekonomi, pelupusan sampah pada masa ini dibandingkan dengan pilihan lain. Ini sudah pasti akan berubah, bagaimanapun, kerana ruang tapak pelupusan menjadi lebih terhad dan bayaran tip (kos pembuangan sisa) meningkat. Dari sudut persekitaran, pelupusan sampah menghalang pembebasan sebarang bahan pencemar atau patogen bawaan enap cemar dengan menumpukan enap cemar ke satu lokasi. Jika tapak pelupusan dibina dan diselenggara dengan betul, risiko alam sekitar adalah minimum.

Walau bagaimanapun, terdapat risiko yang berkaitan dengan pelupusan enap cemar kumbahan. Sisa organik mengalami penguraian anaerobik di tapak pelupusan sampah, menghasilkan gas metana yang boleh dibebaskan ke atmosfera. Metana ialah gas rumah hijau yang telah terlibat dalam pemanasan global. Gas lain yang dikeluarkan dari tapak pelupusan boleh menyebabkan bau yang tidak menyenangkan. Kuantiti nutrien yang banyak yang ditambahkan oleh enap cemar kumbahan ke tapak pelupusan menimbulkan risiko kepada persekitaran setempat. Sekiranya kegagalan sistem pelapik tapak pelupusan atau sistem pengumpulan larut resapan, nutrien ini boleh mencemari air bawah tanah dan air permukaan tempatan. Timbusan enap cemar kumbahan juga mengambil ruang tapak pelupusan yang berharga dan kehilangan potensi manfaat bahan organik dan nutrien tumbuhan dalam enap cemar.

gambar 8Pembuangan tapak pelupusan

Pembuangan insinerasi

Pembakaran enap cemar kumbahan mengurangkan isipadu bahan yang akan dilupuskan, memusnahkan sepenuhnya patogen, mengurai kebanyakan bahan kimia organik, dan memulihkan sejumlah kecil nilai haba yang terkandung dalam enap cemar kumbahan. Abu sisa ialah bahan tak organik yang stabil, agak lengai, yang hanya mempunyai 10 hingga 20% daripada isipadu enapcemar asal. Kebanyakan logam surih dalam enap cemar kumbahan menjadi tertumpu di dalam abu (peningkatan lima hingga sepuluh kali ganda dalam kepekatan). Bahan ini paling kerap dibuang ke tapak pelupusan, walaupun ia berpotensi untuk digunakan dalam bahan binaan.

Pembakaran juga membebaskan karbon dioksida (gas rumah hijau lain) dan mungkin bahan pencemar lain yang tidak menentu (kadmium, merkuri, plumbum, dioksin) ke atmosfera. Operasi insinerator memerlukan sistem yang canggih untuk membuang zarah halus (abu terbang) dan bahan pencemar yang tidak menentu daripada gas timbunan. Ini menjadikan pembakaran sebagai salah satu pilihan yang lebih mahal untuk pelupusan enap cemar kumbahan. Seperti halnya pelupusan sampah, potensi manfaat daripada bahan organik dan nutrien tumbuhan dalam enapcemar kumbahan hilang.

gambar 9 Pembuangan insinerasi