XJY เปลี่ยนกากตะกอนน้ำเสียให้เป็นของแข็งชีวภาพ: การเดินทางผ่านการบำบัดน้ำเสียและอื่นๆ อีกมากมาย

การแนะนำการบำบัดตะกอน XJY

ก่อนปี 1950 ชุมชนส่วนใหญ่ในสหรัฐอเมริกาปล่อยน้ำเสียหรือสิ่งปฏิกูลลงสู่ลำธารและแม่น้ำโดยไม่ต้องมีการบำบัดใดๆ เลย เมื่อจำนวนประชากรในเมืองเพิ่มขึ้น ความสามารถตามธรรมชาติของลำธารและแม่น้ำในการจัดการน้ำเสียก็ล้นหลาม และทำให้คุณภาพน้ำเสื่อมโทรมในหลายภูมิภาค เพื่อตอบสนองต่อความกังวลเกี่ยวกับความเสื่อมโทรมของคุณภาพน้ำ ชุมชนหลายพันแห่งทั่วสหรัฐอเมริกาได้สร้างระบบบำบัดน้ำเสียในช่วงทศวรรษปี 1950 และ 1960 ส่งผลให้คุณภาพน้ำในแม่น้ำและแม่น้ำดีขึ้นอย่างมาก แต่ได้สร้างวัสดุอื่นขึ้นมาเพื่อจัดการกับ: กากตะกอนน้ำเสีย ประมาณ 99% ของกระแสน้ำเสียที่เข้าสู่โรงบำบัดจะถูกปล่อยออกเป็นน้ำที่ได้รับการฟื้นฟู ส่วนที่เหลือคือสารแขวนลอยเจือจางของของแข็งที่ถูกดักจับโดยกระบวนการบำบัด ของแข็งบำบัดน้ำเสียเหล่านี้มักเรียกว่ากากตะกอนน้ำเสีย

"กากตะกอนน้ำเสีย" หรือ "ของแข็งชีวภาพ" มีชื่อเรียกว่าอะไร?

เมื่อไม่นานมานี้ คำว่า "ของแข็งชีวภาพ" ถูกนำมาใช้ในอุตสาหกรรมบำบัดน้ำเสีย อุตสาหกรรมให้คำจำกัดความของของแข็งชีวภาพว่าเป็นกากตะกอนน้ำเสียที่ผ่านการบำบัดอย่างเพียงพอเพื่อให้คงตัวและลดการก่อโรค และมีคุณภาพสูงเพียงพอที่จะนำไปใช้บนดิน คำนี้มีจุดมุ่งหมายเพื่อแยกแยะกากตะกอนน้ำเสียที่ผ่านการบำบัดคุณภาพสูงจากกากตะกอนน้ำเสียดิบและจากกากตะกอนน้ำเสียที่มีสารมลพิษต่อสิ่งแวดล้อมในปริมาณมาก คำว่า "ของแข็งชีวภาพ" ยังช่วยแยกแยะกากตะกอนน้ำเสียจากกากตะกอนอุตสาหกรรมโดยเน้นว่ากากตะกอนดังกล่าวเกิดจากกระบวนการทางชีวภาพ คำนี้ถูกวิพากษ์วิจารณ์จากบางคนว่าเป็นความพยายามที่จะปกปิดธรรมชาติที่แท้จริงของกากตะกอนน้ำเสีย ดังนั้นจึงทำให้การใช้วัสดุนี้ในที่ดินเป็นที่รังเกียจของประชาชนทั่วไปน้อยลง แม้ว่า "ของแข็งชีวภาพ" จะไม่ทำให้เกิดภาพเชิงลบแบบเดียวกับ "ตะกอนน้ำเสีย" หรือ "ตะกอน" อย่างไม่ต้องสงสัย แต่ก็เป็นคำที่ถูกต้องตามกฎหมายและใช้งานได้เมื่อใช้อย่างถูกต้องเพื่อสร้างความแตกต่างที่อธิบายไว้ข้างต้น ในเอกสารนี้ "ตะกอนน้ำเสีย" จะใช้เพื่ออ้างถึงของแข็งในการบำบัดน้ำเสียโดยทั่วไป และ "ของแข็งชีวภาพ" จะใช้เพื่ออ้างถึงวัสดุที่เหมาะสมสำหรับการใช้ที่ดินโดยเฉพาะ

รูปภาพ 6กากตะกอนน้ำเสีย

การผลิตกากตะกอนน้ำเสียเทศบาล XJY

น้ำเสียชุมชนหรือน้ำเสีย หมายถึง น้ำที่ใช้ในบ้านหรือธุรกิจในเขตเมืองและชานเมืองเพื่อซักล้าง อาบน้ำ และชักโครก น้ำเสียชุมชนอาจรวมถึงน้ำจากแหล่งอุตสาหกรรมด้วย ในการกำจัดสารเคมีหรือสารมลพิษที่เกิดจากกระบวนการทางอุตสาหกรรม ผู้ร่วมทางอุตสาหกรรมในระบบน้ำเสียของเทศบาลจะต้องบำบัดน้ำเสียก่อนปล่อยลงสู่ระบบบำบัดน้ำเสีย น้ำเสียจะถูกส่งผ่านระบบบำบัดน้ำเสียสุขาภิบาลไปยังโรงบำบัดน้ำเสียแบบรวมศูนย์ (บางครั้งเรียกว่าโรงบำบัดสาธารณะหรือ POTW) ที่ POTW น้ำเสียจะผ่านขั้นตอนการบำบัดหลายขั้นตอนซึ่งใช้กระบวนการทางกายภาพ ชีวภาพ และเคมีเพื่อกำจัดสารอาหารและของแข็ง สลายสารอินทรีย์ และทำลายเชื้อโรค (สิ่งมีชีวิตที่ก่อให้เกิดโรค) ในน้ำ น้ำที่ได้รับการฟื้นฟูจะถูกปล่อยออกสู่ลำธารและแม่น้ำ หรืออาจถูกพ่นลงบนพื้นที่ขนาดใหญ่

ภาพที่ 7 กากตะกอนน้ำเสียเทศบาล

การบำบัดน้ำเสียดิบเบื้องต้นเกี่ยวข้องกับการคัดกรองเพื่อกำจัดวัตถุขนาดใหญ่ เช่น แท่ง ขวด ​​กระดาษ และเศษผ้า และขั้นตอนการกำจัดกรวด ซึ่งในระหว่างนั้นของแข็งอนินทรีย์ (ทราย กรวด ขี้เถ้า) จะตะกอนออกจากน้ำอย่างรวดเร็ว การคัดกรองและกรวดที่ถูกกำจัดออกไปในขั้นตอนการบำบัดนี้มักจะถูกฝังกลบและไม่กลายเป็นส่วนหนึ่งของตะกอนน้ำเสีย

การบำบัดเบื้องต้นเกี่ยวข้องกับการตกตะกอนด้วยแรงโน้มถ่วงและกระบวนการลอยตัวที่จะกำจัดของแข็งประมาณครึ่งหนึ่งที่เข้าสู่ขั้นตอนนี้ วัสดุที่เป็นของแข็ง (ทั้งอินทรีย์และอนินทรีย์) ที่ตกตะกอนในระหว่างขั้นตอนการบำบัดนี้จะถูกดึงมาจากด้านล่างและประกอบขึ้นเป็นตะกอนหลัก ใน POTW ส่วนใหญ่ วัสดุที่ลอยได้ (น้ำมัน จาระบี ไม้ และพืชผัก) ที่ถูกพร่องมันเนยจากผิวน้ำระหว่างการบำบัดเบื้องต้นจะถูกกำจัดแยกกัน และไม่กลายเป็นส่วนหนึ่งของตะกอนหลัก

การบำบัดขั้นที่สองเป็นกระบวนการทางชีวภาพที่มีการควบคุมอย่างระมัดระวังและเร่งรัด โดยจุลินทรีย์ที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติจะถูกนำมาใช้ในการย่อยสลาย (สลายหรือย่อย) สารอินทรีย์ที่แขวนลอยและละลายอยู่ในน้ำเสีย วัสดุนี้จะถูกแปลงเป็นคาร์บอนไดออกไซด์ที่ถูกปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศและเป็นมวลเซลล์ของจุลินทรีย์

ในแอ่งตกตะกอนทุติยภูมิ มวลเซลล์จุลินทรีย์จะตกลงไปที่ด้านล่างและถูกกำจัดออกไป สารอินทรีย์ส่วนใหญ่นี้เรียกว่าตะกอนทุติยภูมิ

โรงบำบัดบางแห่งยังรวมถึงขั้นตอนการบำบัดระดับตติยภูมิที่ออกแบบมาเพื่อลดสารอาหารของพืช (ไนโตรเจนและฟอสฟอรัส) สารแขวนลอย หรือความต้องการออกซิเจนทางชีวภาพในน้ำเสีย ฟอสฟอรัสและการกรองที่ตกตะกอนทางเคมีจะทำให้เกิดตะกอนตติยภูมิ

ในที่สุดน้ำจะผ่านการบำบัดฆ่าเชื้อเพื่อทำลายจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรค จากนั้นน้ำที่ได้รับการฟื้นฟูจะถูกปล่อยลงสู่ลำธารหรือแม่น้ำ หรืออาจถูกพ่นลงบนพื้นที่ขนาดใหญ่

วิธีบำบัด XJY สำหรับกากตะกอนน้ำเสียชุมชน

โดยปกติแล้วกากตะกอนปฐมภูมิ ทุติยภูมิ และตติยภูมิจะรวมกัน และส่วนผสมที่ได้ซึ่งมีของแข็งตั้งแต่ 1 ถึง 4% เรียกว่ากากตะกอนน้ำเสีย "ดิบ" เนื่องจากปริมาณเชื้อโรคและธรรมชาติที่ไม่เสถียรและย่อยสลายได้ กากตะกอนน้ำเสียดิบจึงเป็นอันตรายต่อสุขภาพและสิ่งแวดล้อม อย่างไรก็ตาม ปัจจุบันมีการใช้กระบวนการบำบัดหลายอย่างเพื่อรักษาเสถียรภาพของกากตะกอนน้ำเสีย ลดปริมาณเชื้อโรค และเพิ่มปริมาณของแข็ง กระบวนการที่ใช้กันทั่วไปบางส่วนสำหรับการรักษาเสถียรภาพและลดระดับเชื้อโรคในตะกอนน้ำเสียมีการระบุไว้และอธิบายไว้โดยย่อในตารางที่ 1

สิ่งที่อยู่ในกากตะกอนน้ำเสีย-

กากตะกอนน้ำเสียประกอบด้วยทั้งวัสดุอนินทรีย์และอินทรีย์ สารอาหารพืชบางชนิดที่มีความเข้มข้นสูง ธาตุรองจำนวนมาก¹ และสารเคมีอินทรีย์ที่มีความเข้มข้นน้อยกว่ามาก และเชื้อโรคบางชนิด องค์ประกอบของกากตะกอนน้ำเสียจะแตกต่างกันไปมากขึ้นอยู่กับองค์ประกอบของน้ำเสียและกระบวนการบำบัดที่ใช้ ตารางที่ 2 แสดงความเข้มข้นของธาตุอาหารพืชเป็นค่ามัธยฐานและเปอร์เซ็นไทล์ที่ 95 และธาตุรองบางส่วนที่พบในตะกอนน้ำเสีย ข้อมูลเหล่านี้มาจากการสำรวจตะกอนน้ำเสียที่เกิดขึ้นในรัฐเพนซิลวาเนียในช่วงปี 2539 และ 2540

ทางเลือกในการจัดการกับกากตะกอนน้ำเสีย

กากตะกอนน้ำเสียสามารถมองได้ว่าเป็นทรัพยากรอินทรีย์และสารอาหารที่จะนำไปใช้ให้เกิดประโยชน์หรือเป็นวัสดุเหลือทิ้งที่จะกำจัด ก่อนปี 1991 กากตะกอนน้ำเสียจำนวนมาก รวมทั้งบางส่วนจากเพนซิลเวเนีย ถูกกำจัดโดยการทิ้งในมหาสมุทร ความกังวลเกี่ยวกับปริมาณสารอาหารที่มากเกินไปในน้ำทะเลนำไปสู่การห้ามการปฏิบัตินี้ ปัจจุบัน ตะกอนน้ำเสียเกือบทั้งหมดที่ผลิตในรัฐเพนซิลวาเนียได้รับการบำบัดและมีคุณภาพสูงเพียงพอที่จะจัดประเภทเป็นของแข็งชีวภาพ น้อยกว่าครึ่งหนึ่งของวัสดุนี้ถูกกำจัดโดยการฝังกลบหรือการเผา ในขณะที่ของแข็งชีวภาพที่เหลือจะถูกรีไซเคิลลงสู่ดินโดยใช้ในการเกษตร การถมเหมือง การจัดสวน หรือการทำสวน แต่ละทางเลือกเหล่านี้มีประโยชน์ ปัญหา และความเสี่ยงทางเศรษฐกิจและสิ่งแวดล้อมที่เกี่ยวข้อง

การกำจัดหลุมฝังกลบ

จากมุมมองของการจัดการและการจัดการวัสดุ การฝังกลบอาจเป็นวิธีแก้ปัญหาที่ง่ายที่สุด จากมุมมองทางเศรษฐกิจ การฝังกลบในปัจจุบันเปรียบเทียบได้ดีกับทางเลือกอื่นๆ อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้จะเปลี่ยนไปอย่างไม่ต้องสงสัย เนื่องจากพื้นที่ฝังกลบมีจำนวนจำกัดมากขึ้นและค่าธรรมเนียมทิป (ต้นทุนการทิ้งขยะ) เพิ่มขึ้น จากมุมมองด้านสิ่งแวดล้อม การฝังกลบจะป้องกันการปล่อยมลพิษหรือเชื้อโรคที่เกิดจากตะกอนโดยการรวมตะกอนไว้ในที่เดียว หากมีการสร้างและบำรุงรักษาสถานที่ฝังกลบอย่างเหมาะสม ความเสี่ยงด้านสิ่งแวดล้อมก็จะน้อยมาก

อย่างไรก็ตาม การกำจัดกากตะกอนสิ่งปฏิกูลในหลุมฝังกลบยังมีความเสี่ยงอยู่ ขยะอินทรีย์จะเกิดการสลายตัวแบบไม่ใช้ออกซิเจนในหลุมฝังกลบ ทำให้เกิดก๊าซมีเทนที่สามารถปล่อยออกสู่ชั้นบรรยากาศได้ มีเทนเป็นก๊าซเรือนกระจกที่เกี่ยวข้องกับภาวะโลกร้อน ก๊าซอื่นๆ ที่ปล่อยออกมาจากหลุมฝังกลบอาจทำให้เกิดกลิ่นอันไม่พึงประสงค์ได้ สารอาหารปริมาณมากที่กากตะกอนน้ำเสียเพิ่มลงในหลุมฝังกลบก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสภาพแวดล้อมในท้องถิ่น หากความล้มเหลวของระบบฝังกลบหรือระบบรวบรวมน้ำชะขยะเกิดขึ้น สารอาหารเหล่านี้อาจทำให้น้ำใต้ดินและน้ำผิวดินปนเปื้อนได้ กากตะกอนน้ำเสียจากการฝังกลบยังใช้พื้นที่ฝังกลบอันมีค่าและสูญเสียประโยชน์ที่เป็นไปได้ของอินทรียวัตถุและธาตุอาหารพืชในกากตะกอน

รูปภาพ 8การกำจัดหลุมฝังกลบ

การกำจัดการเผาทำลาย

การเผาตะกอนน้ำเสียจะช่วยลดปริมาตรของวัสดุที่จะกำจัด ทำลายเชื้อโรคอย่างสมบูรณ์ สลายสารเคมีอินทรีย์ส่วนใหญ่ และนำค่าความร้อนที่มีอยู่ในกากตะกอนน้ำเสียกลับมาใช้เล็กน้อย ขี้เถ้าที่เหลือเป็นวัสดุอนินทรีย์ที่ค่อนข้างเฉื่อยและเสถียร โดยมีปริมาตรเพียง 10 ถึง 20% ของปริมาตรตะกอนดั้งเดิม โลหะปริมาณน้อยส่วนใหญ่ในกากตะกอนน้ำเสียจะมีความเข้มข้นในเถ้า (ความเข้มข้นเพิ่มขึ้นห้าถึงสิบเท่า) วัสดุนี้ส่วนใหญ่มักถูกฝังกลบ แม้ว่าอาจนำไปใช้ในวัสดุก่อสร้างได้ก็ตาม

การเผายังปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (ก๊าซเรือนกระจกอีกชนิดหนึ่ง) และสารมลพิษระเหยอื่นๆ (แคดเมียม ปรอท ตะกั่ว ไดออกซิน) ออกสู่ชั้นบรรยากาศ การทำงานของเตาเผาต้องใช้ระบบที่ซับซ้อนในการกำจัดอนุภาคละเอียด (เถ้าลอย) และสารมลพิษที่ระเหยง่ายออกจากปล่องก๊าซ ทำให้การเผาเป็นทางเลือกหนึ่งที่มีราคาแพงกว่าในการกำจัดกากตะกอนน้ำเสีย เช่นเดียวกับการฝังกลบ ประโยชน์ที่เป็นไปได้จากอินทรียวัตถุและธาตุอาหารพืชในกากตะกอนน้ำเสียจะหายไป

ภาพที่ 9 การเผาทำลาย