การบำบัดน้ำเสีย ตอนที่ 2

ระบบระบายน้ำเสีย หรือระบบรวบรวม น้ำเสียคือ เครือข่ายท่อ สถานีสูบน้ำ และส่วนประกอบอื่น ๆที่ระบายน้ำเสียจากจุดต้นทางไปยังจุดบำบัดและกำจัด

 

ระบบรวม

ระบบที่มีทั้งน้ำเสียจากครัวเรือนและน้ำเสียจากธรรมชาติ เรียกว่าท่อระบายน้ำรวม ท่อระบายน้ำรวมมักประกอบด้วยท่อหรืออุโมงค์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาดใหญ่ เนื่องจาก ต้องระบาย น้ำ ฝนในปริมาณมาก ในช่วงที่มีฝนตก   เนื่องจากโรงบำบัดน้ำเสียไม่สามารถรองรับน้ำฝนปริมาณมากได้ น้ำเสียจึง ระบายลงสู่แหล่งน้ำรับโดยตรงน้ำท่วมขังจากท่อระบายน้ำ น้ำเสียจากครัวเรือนที่ไม่ได้รับการบำบัดทำให้เกิดมลพิษทางน้ำ 

 
ระบบแยกกัน

ระบบรวบรวมน้ำเสียแบบใหม่ได้รับการออกแบบให้แยกจากกัน โดยจะระบายน้ำเสียจากครัวเรือนหรือน้ำฝน แต่จะไม่ระบายน้ำทั้งสองประเภท ท่อระบายน้ำฝนมักจะระบายน้ำผิวดินไปยังจุดกำจัดในลำธารหรือแม่น้ำอาจสร้างแอ่งเก็บน้ำขนาดเล็กเป็นส่วนหนึ่งของระบบเพื่อกักเก็บน้ำฝนชั่วคราวและลดปริมาณการไหลสูงสุด ในทางกลับกัน ท่อระบายน้ำเสียจะนำน้ำเสียจากครัวเรือนไปยังโรงบำบัดน้ำเสีย น้ำ

สุขภัณฑ์ระบบระบายน้ำเสีย

ประกอบด้วยท่อน้ำทิ้งข้าง ท่อน้ำย่อย และท่อดักน้ำ ยกเว้นการต่อท่อบ้านแต่ละหลัง ท่อน้ำทิ้งข้างเป็นท่อระบายน้ำที่เล็กที่สุดในเครือข่าย โดยปกติแล้วจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่น้อยกว่า 200 มม. (8 นิ้ว) และจะส่งน้ำเสียโดยแรงโน้มถ่วงไปยังท่อน้ำย่อยที่ใหญ่กว่าหรือท่อระบายน้ำรวม ท่อระบายน้ำรวมเชื่อมต่อกับท่อดักน้ำหลักหรือท่อหลักซึ่งส่งน้ำเสียไปยังโรงบำบัด ท่อดักน้ำมักสร้างขึ้นด้วยท่อคอนกรีตเสริมเหล็กสำเร็จรูปที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 5 เมตร (15 ฟุต)  

ระบบทางเลือก

บางครั้งต้นทุนของท่อระบายน้ำแบบแรงโน้มถ่วงทั่วไปอาจสูงเกินไปเนื่องจากความหนาแน่นของประชากรต่ำหรือสภาพพื้นที่ เช่น ระดับน้ำใต้ดิน สูง หรือชั้นหินแข็ง ระบบรวบรวมน้ำเสีย

  ทางเลือก สาม  ท่อระบายน้ำแรงโน้มถ่วงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก ท่อระบายน้ำแรงดัน และท่อระบายน้ำสุญญากาศ

ในระบบแรงโน้มถ่วงที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเล็ก ถังส้วมจะถูกใช้เพื่อกำจัดของแข็งที่ตกตะกอนและลอยตัวออกจากน้ำเสียจากแต่ละบ้านก่อนที่น้ำจะไหลเข้าสู่เครือข่ายท่อส่งน้ำหลัก (โดยทั่วไปมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 100 มม. หรือ 4 นิ้ว) เหมาะสำหรับชุมชน ขนาด ท่อมีเส้นผ่านศูนย์กลางที่เล็กกว่าและวางในความลาดเอียงหรือระดับความชันที่ลดลงเพื่อลดค่าใช้จ่ายในการขุดร่อง

ท่อระบายน้ำแรงดันเหมาะที่สุดที่จะใช้ในพื้นที่ราบหรือในพื้นที่ที่ต้องขุดหินซึ่งมีราคาแพง ปั๊มบดจะระบายน้ำเสียจากแต่ละบ้านลงในท่อระบายน้ำแรงดันหลัก ซึ่งสามารถไหลตามความลาดเอียงของพื้นดินได้  น้ำเสียจากอาคารหนึ่งหลังขึ้นไปจะไหลตามแรงโน้มถ่วงลงในบ่อพักน้ำหรือถัง  จากนั้นจึงไหลเข้าสู่ถังรวบรวม น้ำเสียจะถูกสูบจากถัง ไปยังโรงบำบัด

 

การบำบัดและกำจัดน้ำเสีย
ขนาดและความจุของระบบบำบัดน้ำเสียจะถูกกำหนดโดยปริมาณน้ำเสียโดยประมาณที่เกิดจากที่อยู่อาศัย ธุรกิจ และอุตสาหกรรมที่เชื่อมต่อกับระบบท่อระบายน้ำ การเลือกการกำหนดค่าโรงบำบัดน้ำเสียแบบเฉพาะบนพื้นที่ หรือรวมศูนย์ ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น จำนวนประชากร สถานการณ์ทางภูมิศาสตร์ ข้อจำกัดของสถานที่

 
วิธี การกำจัดน้ำ เสียในเมืองใหญ่และเมืองเล็ก ๆ คือการระบายลงสู่แหล่งน้ำผิวดิน พื้นที่ชานเมืองและชนบทพึ่งพาการกำจัดใต้ผิวดินมากกว่า น้ำเสียจได้รับการทำให้บริสุทธิ์หรือบำบัดในระดับหนึ่งเพื่อสุขภาพของประชาชน และคุณภาพน้ำ อนุภาคแขวนลอยและสารอินทรีย์ที่ย่อยสลายถูกกำจัดออกไปในระดับที่แตกต่างกัน แบคทีเรียที่ทำให้เกิดโรคจะต้องถูกกำจัดออกไป  อาจจำเป็นต้องกำจัดออกด้วยไนเตรตและฟอสเฟต (ธาตุอาหารพืช) และทำให้เป็นกลางหรือกำจัดของเสียอุตสาหกรรมและสารเคมีที่เป็นพิษการบำบัดน้ำเสียมี 3 ระดับ

คือ ระดับปฐมภูมิ ระดับทุติยภูมิ และระดับตติยภูมิ)การบำบัดขั้นต้นจะกำจัดของแข็งแขวนลอยทั้งหมดได้ประมาณ 60 เปอร์เซ็นต์ และ BOD ได้ประมาณ 35 เปอร์เซ็นต์ โดยจะไม่กำจัดสิ่งเจือปนที่ละลายอยู่ โดยปกติจะใช้เป็นขั้นตอนแรกก่อนการบำบัดขั้นที่สองการบำบัดขั้นที่สองจะกำจัดของแข็งแขวนลอยและ BOD ได้มากกว่า 85 เปอร์เซ็นต์ โดยปกติแล้ว ประเทศพัฒนาแล้วอื่นๆ จำเป็นต้องมีการบำบัดขั้นที่สองในระดับขั้นต่ำ เมื่อต้องกำจัดของแข็งทั้งหมดและ BOD มากกว่า 85 เปอร์เซ็นต์ หรือเมื่อต้องลดระดับไนเตรตและฟอสเฟตที่ละลายอยู่ใช้วิธีการบำบัดขั้นที่สาม กระบวนการขั้นที่สามสามารถกำจัดสิ่งเจือปนออกจากน้ำเสียได้มากกว่า 99 เปอร์เซ็นต์ ทำให้ได้น้ำทิ้งที่มีคุณภาพเกือบจะเทียบเท่าน้ำดื่ม การบำบัดขั้นที่สามอาจมีราคาแพงมาก โดยมักจะแพงกว่าการบำบัดขั้นที่สองถึงสองเท่า การบำบัดขั้นที่สามจะใช้เฉพาะในสถานการณ์พิเศษเท่านั้น

 

สำหรับการบำบัดน้ำเสียทุกระดับ ขั้นตอนสุดท้ายก่อนปล่อยน้ำเสียลงสู่แหล่งน้ำผิวดินคือการฆ่าเชื้อซึ่งทำลายเชื้อโรคที่เหลืออยู่ในน้ำทิ้งและปกป้องสุขภาพของประชาชน การฆ่าเชื้อมักทำได้โดยผสมน้ำทิ้งกับก๊าซ คลอรีนหรือสารละลายไฮโปคลอไรต์ในถังสัมผัสเป็นเวลาอย่างน้อย 15 นาที เนื่องจากคลอรีนที่ตกค้างในน้ำทิ้งอาจส่งผลเสียต่อสิ่งมีชีวิตในน้ำ สารเคมีเพิ่มเติมเพื่อกำจัดคลอรีนในน้ำทิ้งรังสีอัลตราไวโอเลตซึ่งสามารถฆ่าเชื้อโรคได้โดยไม่ทิ้งสารตกค้างในน้ำ

การบำบัดและการกำจัดน้ำเสีย

ขนาดและความจุของระบบบำบัดน้ำเสียจะถูกกำหนดโดยปริมาณน้ำเสียโดยประมาณที่เกิดจากที่อยู่อาศัย ธุรกิจ และอุตสาหกรรมที่เชื่อมต่อกับระบบท่อระบายน้ำ รวมถึงปริมาณการไหลเข้าและการซึมที่คาดว่าจะเกิดขึ้น  การเลือกการกำหนดค่าโรงบำบัดน้ำเสีย  ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ เช่น จำนวนลูกค้าที่ให้บริการ สถานการณ์ทางภูมิศาสตร์ ข้อจำกัดของสถานที่ การเชื่อมต่อท่อระบายน้ำ อัตราการไหลเฉลี่ยและสูงสุด ลักษณะของน้ำเสียที่ไหลเข้า ขีดจำกัดการปล่อยน้ำเสียตามกฎระเบียบ ความเป็นไปได้ทางเทคโนโลยี การใช้พลังงานและต้นทุนการดำเนินงานและการบำรุงรักษา

วิธี การกำจัดน้ำ เสียในเมืองใหญ่และเมืองเล็ก ๆ จะต้องได้รับการบำบัดในระดับหนึ่งเพื่อสุขภาพของประชาชน และคุณภาพน้ำ อนุภาคแขวนลอยและสารอินทรีย์ที่ย่อยสลายได้จะต้องถูกกำจัดออกไปในระดับที่แตกต่างกัน แบคทีเรียที่ทำให้เกิดโรคจะต้องถูกกำจัดออกไป นอกจากนี้ อาจจำเป็นต้องกำจัดออกด้วยไนเตรตและฟอสเฟต (ธาตุอาหารพืช) และทำให้เป็นกลางหรือกำจัดของเสียอุตสาหกรรมและสารเคมีที่เป็นพิษ

 

การบำบัดขั้นที่สอง

การบำบัดขั้นที่สองจะกำจัดสารอินทรีย์ที่ละลายน้ำได้ซึ่งหลุดรอดจากการบำบัดขั้นแรก นอกจากนี้ยังกำจัดของแข็งที่แขวนลอยอยู่ในน้ำได้มากขึ้น การกำจัดมักทำได้ด้วยกระบวนการทางชีววิทยาซึ่งจุลินทรีย์จะกินสิ่งเจือปนอินทรีย์เป็นอาหารโดยแปลงสิ่งเจือปนเหล่านั้นเป็นคาร์บอนไดออกไซด์น้ำ และพลังงานสำหรับการเจริญเติบโตและการสืบพันธุ์ของพวกมันเอง

มีวิธีการบำบัดทางชีวภาพพื้นฐานอยู่ 3 วิธี ได้แก่ ตัวกรองแบบหยด กระบวนการตะกอนที่ถูกกระตุ้น และบ่อออกซิเดชัน วิธีที่สี่ซึ่งไม่ค่อยใช้กันคือเครื่องสัมผัสทางชีวภาพแบบหมุน

 

ตัวกรองแบบหยด

เครื่องกรองน้ำแบบหยดเป็นถังที่เต็มไปด้วยชั้นหินลึก น้ำเสียที่ตกตะกอนจะถูกฉีดพ่นอย่างต่อเนื่องบนหินและไหลหยดลงสู่ด้านล่าง จากนั้นจะถูกเก็บรวบรวมเพื่อการบำบัดต่อไป เมื่อน้ำเสียไหลหยดลงมา แบคทีเรียจะรวมตัวกันและขยายพันธุ์บนหิน น้ำเสียที่ไหลผ่านชั้นหินอย่างสม่ำเสมอจะทำให้จุลินทรีย์สามารถดูดซับสารอินทรีย์ที่ละลายน้ำได้ จึงทำให้ความต้องการออกซิเจนทางชีวเคมี (BOD) ของน้ำเสียลดลง อากาศที่หมุนเวียนขึ้นไปตามช่องว่างระหว่างหินช่วยให้มีออกซิเจนเพียงพอสำหรับกระบวนการเผาผลาญ

ถังตกตะกอน เรียกว่าเครื่องกรองตะกอนรองจะทำตามตัวกรองแบบหยด เครื่องกรองตะกอนเหล่านี้จะกำจัดจุลินทรีย์ที่ถูกชะล้างออกจากหินโดยการไหลของน้ำเสีย อาจเชื่อมต่อตัวกรองแบบหยดสองอันหรือมากกว่าเข้าด้วยกันเป็นชุด และสามารถหมุนเวียนน้ำเสียเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ ในการบำบัด ได้

 
ตะกอนที่ถูกกระตุ้น

การเปิดใช้งานระบบบำบัด ตะกอนประกอบด้วยถังเติมอากาศตามด้วยถังตกตะกอนรอง น้ำเสียที่ตกตะกอนผสมกับตะกอนสดที่หมุนเวียนกลับมาจากถังตกตะกอนรองจะถูกนำเข้าไปในถังเติมอากาศ จากนั้น อากาศ อัด จะถูกฉีดเข้าไปในส่วนผสมผ่านตัวกระจายที่มีรูพรุนซึ่งอยู่ด้านล่างของถัง เมื่ออากาศมีฟองขึ้นสู่พื้นผิว อากาศที่กระจายตัวจะเติมออกซิเจนและทำให้ผสมกันได้อย่างรวดเร็ว นอกจากนี้ ยังสามารถเพิ่มอากาศได้โดยการหมุนของเครื่องผสมแบบใบพัดเชิงกล

 
ภายใต้สภาวะที่มีออกซิเจนดังกล่าว จุลินทรีย์จะเจริญเติบโตและสร้างสารแขวนลอยของสารอินทรีย์ที่มีสุขภาพดีซึ่งส่วนใหญ่เป็นแบคทีเรียเรียกว่าตะกอนที่ถูกกระตุ้น ถังเติมอากาศจะกักเก็บสารอินทรีย์ไว้ประมาณ 6 ชั่วโมง ซึ่งจะทำให้จุลินทรีย์มีเวลาเพียงพอในการดูดซับสารอินทรีย์ที่ละลายอยู่ในน้ำเสีย ช่วยลดBODจากนั้นส่วนผสมจะไหลจากถังเติมอากาศเข้าสู่เครื่องตกตะกอนขั้นที่สอง ซึ่งตะกอนที่ถูกกระตุ้นจะตกตะกอนโดยแรงโน้มถ่วง น้ำใสจะถูกตักออกจากพื้นผิวของเครื่องตกตะกอน ฆ่าเชื้อ และปล่อยออกในรูปของของเสียขั้นที่สอง ตะกอนจะถูกสูบออกจากถังเก็บที่ด้านล่างของถัง ตะกอนประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์จะถูกหมุนเวียนกลับเข้าไปในถังเติมอากาศ ซึ่งจะผสมกับของเสียขั้นต้น การหมุนเวียนนี้เป็นคุณสมบัติหลักของกระบวนการตะกอนที่ถูกกระตุ้น จุลินทรีย์ที่นำกลับมาใช้ใหม่จะปรับตัวเข้ากับสภาพแวดล้อมของน้ำเสียได้ดี และเผาผลาญสารอินทรีย์ในน้ำเสียขั้นแรกได้อย่างง่ายดาย  

กระบวนการตะกอนที่ถูกกระตุ้นมีรูปแบบต่างๆ เช่น การเติมอากาศแบบขยายเวลา การทำให้การสัมผัสคงที่ และการเติมอากาศด้วยออกซิเจนบริสุทธิ์สูงการเติมอากาศแบบขยายเวลาและระบบรักษาเสถียรภาพการสัมผัสจะละเว้นขั้นตอนการตกตะกอนเบื้องต้น ระบบเหล่านี้มีประสิทธิภาพในการบำบัดน้ำเสียปริมาณเล็กน้อยจากโรงแรม โรงเรียน และแหล่งน้ำเสียอื่นๆ ที่ค่อนข้างแยกจากกัน การบำบัดทั้งสองประเภทนี้มักจะดำเนินการในถังเหล็กสำเร็จรูปที่เรียกว่าโรงงานบรรจุภัณฑ์ระบบเติมอากาศด้วยออกซิเจนจะผสมออกซิเจนบริสุทธิ์กับตะกอนที่ถูกกระตุ้น ความเข้มข้นของออกซิเจนที่มากขึ้นทำให้ระยะเวลาการเติมอากาศสั้นลงจาก 6 ชั่วโมงเหลือ 2 ชั่วโมง ทำให้ปริมาตรถังที่ต้องการลดลง

บ่อออกซิเดชั่น
บ่อน้ำเสีย หรือที่เรียกว่า ลากูน หรือ บ่อน้ำเพื่อการบำบัด เป็นบ่อน้ำตื้นขนาดใหญ่ที่ออกแบบมาเพื่อบำบัดน้ำเสียโดยอาศัยปฏิสัมพันธ์ระหว่างแสงแดดแบคทีเรีย และสาหร่าย สาหร่ายเติบโตโดยใช้พลังงานจากดวงอาทิตย์คาร์บอนไดออกไซด์และสาร อนินทรีย์ ที่แบคทีเรีย ปล่อยออก มาในน้ำในระหว่างกระบวนการสังเคราะห์แสง สาหร่ายจะปล่อยออกซิเจนที่แบคทีเรียที่ใช้ออกซิเจนต้องการ บางครั้งมีการติดตั้งเครื่องเติมอากาศเชิงกลเพื่อจ่ายออกซิเจนเพิ่มขึ้นอีก ส่งผลให้ขนาดบ่อน้ำที่ต้องการลดลง ตะกอนตะกอนในบ่อน้ำจะต้องถูกกำจัดออกในที่สุดโดยการขุดลอก สาหร่ายที่เหลืออยู่ในน้ำทิ้งจากบ่อน้ำสามารถกำจัดออกได้ด้วยการกรองหรือโดยการใช้สารเคมีร่วมกับการตกตะกอน


เครื่องสัมผัสทางชีวภาพแบบหมุน
ในระบบบำบัดนี้ แผ่นพลาสติกขนาดใหญ่หลายแผ่นที่ติดตั้งบนเพลาแนวนอนจะจมอยู่ใต้น้ำเสียขั้นต้นบางส่วน เมื่อเพลาหมุน แผ่นพลาสติกจะสัมผัสกับอากาศและน้ำเสียสลับกัน ทำให้แบคทีเรียบางชนิดเจริญเติบโตบนแผ่นพลาสติกและเผาผลาญสารอินทรีย์ในน้ำเสีย


การรักษาขั้นตติยภูมิ
เมื่อน้ำที่ต้องการรับนั้นมีความเปราะบางต่อผลกระทบของมลพิษ มาก น้ำทิ้งรองอาจได้รับการบำบัดเพิ่มเติมด้วยกระบวนการตติยภูมิต่างๆ

 

การขัดน้ำเสียเป็นวิธีการบำบัดที่มีประสิทธิภาพ ในการกำจัดของแข็งแขวนลอยเพิ่มเติมและค่า BODจากน้ำเสียรอง โดยส่วนใหญ่มักจะใช้ตัวกรองแบบเม็ด ซึ่งคล้ายกับตัวกรองที่ใช้ในการทำให้น้ำดื่มบริสุทธิ์ ตัวกรองแบบขัดมักสร้างขึ้นเป็นหน่วยสำเร็จรูป โดยมีถังวางอยู่เหนือตัวกรองโดยตรงเพื่อเก็บน้ำล้างย้อนกลับ การขัดน้ำเสียในน้ำเสียยังสามารถทำได้โดยใช้ไมโครสเตรนเนอร์ชนิดที่ใช้ในการบำบัดน้ำประปา

 

การกำจัดธาตุอาหารพืช
เมื่อ มาตรฐาน การบำบัดต้องการการกำจัดสารอาหารพืชออกจากน้ำเสีย มักจะทำเป็นขั้นตอนที่สามฟอสฟอรัสในน้ำเสียมักมีอยู่ในรูปของสารอินทรีย์และฟอสเฟตซึ่งสามารถกำจัดออกได้ง่ายโดยการตกตะกอนทางเคมีอย่างไรก็ตาม กระบวนการนี้จะเพิ่มปริมาตรและน้ำหนักของตะกอนไนโตรเจนซึ่งเป็นสารอาหารที่สำคัญอีกชนิดหนึ่งของพืช มีอยู่ในน้ำเสียในรูปของแอมโมเนียและไนเตรตแอมโมเนียเป็นพิษต่อปลาและยังต้องการออกซิเจนในน้ำที่รับออกซิเจนเมื่อถูกแปลงเป็นไนเตรต ไนเตรตเช่นเดียวกับฟอสเฟต ส่งเสริมการเติบโตของสาหร่ายและยูโทรฟิเคชันในทะเลสาบ วิธีการนี้เรียกว่าไนตริฟิเคชัน-ดีไนเตรฟิเคชันสามารถใช้เพื่อกำจัดไนเตรตได้ เป็นกระบวนการทางชีววิทยาสองขั้นตอน โดยไนโตรเจนแอมโมเนียจะถูกแปลงเป็นไนเตรต ก่อนจุลินทรีย์ไนเตรตจะถูกเผาผลาญต่อไปโดยแบคทีเรียอีกสายพันธุ์หนึ่ง ทำให้เกิดก๊าซไนโตรเจนที่ระเหยออกมาในอากาศ กระบวนการนี้ต้องสร้างถังเติมอากาศและถังตกตะกอนเพิ่มเติม และทำให้ต้นทุนการบำบัดเพิ่มขึ้นอย่างมาก

 

การบำบัดและกำจัดตะกอน

การบำบัดตะกอนน้ำเสีย

ตะกอนผสมที่ได้รับจากการบำบัดน้ำเสียขั้นที่สองจะถูกส่งผ่านถังลอยด้วยอากาศละลาย ซึ่งของแข็งจะลอยขึ้นมาที่พื้นผิวและถูกตักออก ตะกอนที่ข้นแล้วจะถูกบดด้วยไอน้ำ จากนั้นจึงส่งต่อไปยังกระบวนการไฮโดรไลซิสด้วยความร้อน ซึ่งโมเลกุลขนาดใหญ่ เช่น โปรตีนและไขมันจะถูกย่อยสลายภายใต้ความร้อนและแรงดัน ตะกอนที่ผ่านการไฮโดรไลซิสจะถูกส่งผ่านถังแฟลช ซึ่งความดันที่ลดลงอย่างกะทันหันจะทำให้เซลล์แตกตัว จากนั้นจึงส่งต่อไปยังกระบวนการย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจน ซึ่งแบคทีเรียจะเปลี่ยนสารอินทรีย์ที่ละลายอยู่ให้เป็นก๊าซชีวภาพ (ซึ่งสามารถใช้เป็นเชื้อเพลิงในกระบวนการบำบัด) ตะกอนที่ย่อยแล้วจะถูกส่งผ่านขั้นตอนการขจัดน้ำออก ของแข็งที่แห้งแล้วจะถูกกำจัด และน้ำจะถูกส่งกลับไปยังกระบวนการบำบัดขั้นที่สอง(มากกว่า)

สารตกค้างที่สะสมในโรงบำบัดน้ำเสียเรียกว่าตะกอน (หรือไบโอโซลิด) ตะกอนน้ำเสียเป็นวัสดุเหลือทิ้งที่เป็นของแข็ง กึ่งของแข็ง หรือเป็นสารละลาย ที่เกิดขึ้นเป็นผลพลอยได้จากกระบวนการบำบัดน้ำเสีย สารตกค้างนี้มักถูกจัดประเภทเป็นตะกอนปฐมภูมิและตะกอนทุติยภูมิ ตะกอนปฐมภูมิเกิดจากการตกตะกอนทางเคมี การตกตะกอน และกระบวนการปฐมภูมิอื่นๆ ในขณะที่ตะกอนทุติยภูมิคือชีวมวลของเสียที่ถูกกระตุ้นซึ่งเกิดจากการบำบัดทางชีวภาพ โรง บำบัด น้ำเสียบางแห่งยังได้รับของแข็งจากระบบบำบัดน้ำเสียในครัวเรือนในสถานที่ด้วย บ่อยครั้งที่ตะกอนจะถูกผสมเข้าด้วยกันเพื่อการบำบัดและกำจัดต่อไป

การบำบัดและกำจัดตะกอนน้ำเสียเป็นปัจจัยสำคัญในการออกแบบและการดำเนินงานของโรงบำบัดน้ำเสียทั้งหมด เป้าหมายพื้นฐานสองประการของการบำบัดตะกอนก่อนการกำจัดขั้นสุดท้ายคือการลดปริมาตรของตะกอนและทำให้สารอินทรีย์มีความเสถียร ตะกอนที่มีความเสถียรไม่มีกลิ่นรบกวนและสามารถจัดการได้โดยไม่ก่อให้เกิดความรำคาญหรืออันตรายต่อสุขภาพ ปริมาณตะกอนที่น้อยลงช่วยลดต้นทุนการสูบและการจัดเก็บ

วิธีการรักษา
การบำบัดตะกอนน้ำเสียอาจรวมถึงการผสมผสานของกระบวนการ ทำให้ข้น การย่อย และการขจัดน้ำ

 

การทำให้ข้น

การทำให้ข้นมักจะเป็นขั้นตอนแรกในการบำบัดตะกอนเนื่องจากไม่เหมาะกับการจัดการตะกอนเหลวซึ่งเป็นตะกอนที่ประกอบด้วยของแข็งที่แขวนลอยอยู่ในน้ำการทำให้ข้นมักจะทำในถังที่เรียกว่าเครื่องทำให้ข้นโดยแรงโน้มถ่วง เครื่องทำให้ข้นสามารถลดปริมาตรรวมของตะกอนให้เหลือน้อยกว่าครึ่งหนึ่งของปริมาตรเดิมทางเลือกอื่นสำหรับการทำให้ข้นโดยแรงโน้มถ่วงคือการทำให้ลอยด้วยอากาศที่ละลายอยู่ ในวิธีนี้ ฟอง อากาศจะพาของแข็งไปที่พื้นผิว ซึ่งจะเกิดชั้นตะกอนที่หนาขึ้น


การย่อย
การย่อยตะกอนของแข็งอินทรีย์ถูกย่อยสลาย  การย่อยจะช่วยลดมวลรวมของของแข็ง ทำลายเชื้อโรค และทำให้การระบายน้ำหรือทำให้ตะกอนแห้งง่ายขึ้น ตะกอนที่ถูกย่อยจะไม่เป็นอันตราย มีลักษณะและลักษณะเหมือนดินปลูกที่อุดมสมบูรณ์

โรงบำบัดน้ำเสียขนาดใหญ่ระบบการย่อยสลายแบบสองขั้นตอน ซึ่งสารอินทรีย์จะถูกเผาผลาญโดยแบคทีเรียแบบไม่ใช้ออกซิเจน (ในกรณีที่ไม่มีออกซิเจน) ในขั้นตอนแรก ตะกอนที่ข้นจนมีปริมาณของแข็งแห้ง (DS) ประมาณ 5 เปอร์เซ็นต์ จะถูกให้ความร้อนและผสมกันในถังปิดเป็นเวลาหลายวัน แบคทีเรียที่สร้างกรดจะไฮโดรไลซ์โมเลกุลขนาดใหญ่ เช่นโปรตีนและไขมันทำให้โมเลกุลเหล่านี้แตกตัวเป็นโมเลกุลที่ละลายน้ำได้ขนาดเล็กลง จากนั้นจึงหมักโมเลกุลขนาดเล็กเหล่านั้นให้เป็นกรดไขมันต่างๆ จากนั้นตะกอนจะไหลเข้าสู่ถังที่สอง ซึ่ง สาร ที่ละลายแล้วจะถูกแบคทีเรียตัวอื่นแปลงเป็นไบโอแก๊สซึ่งเป็นส่วนผสมของคาร์บอนไดออกไซด์และมีเทนมีเทนเป็นเชื้อเพลิงและใช้เป็นเชื้อเพลิงเพื่อให้ความร้อนแก่ถังย่อยแรก ตลอดจนผลิตไฟฟ้าสำหรับโรงงาน

การย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจน

มีความอ่อนไหวต่ออุณหภูมิความเป็นกรด และปัจจัยอื่นๆ มาก จึงต้องมีการเฝ้าติดตามและควบคุมอย่างระมัดระวัง ในบางกรณี ตะกอนจะถูกเติมเอนไซม์ ไฮโดรไลติกเพิ่มเติม ในช่วงเริ่มต้นของขั้นตอนการย่อยขั้นแรกเพื่อเสริมการทำงานของแบคทีเรีย พบว่าการบำบัด ด้วยเอนไซม์นี้ สามารถทำลายเชื้อโรคที่ไม่ต้องการในตะกอนได้มากขึ้น และยังอาจส่งผลให้เกิดก๊าซชีวภาพมากขึ้นในขั้นตอนที่สองของการย่อยอีกด้วยการปรับปรุงอีกประการหนึ่งของกระบวนการย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนสองขั้นตอนแบบดั้งเดิมคือการไฮโดรไลซิสด้วยความร้อนหรือการสลายโมเลกุลขนาดใหญ่ด้วยความร้อน ซึ่งจะทำในขั้นตอนแยกต่างหากก่อนการย่อย ในกรณีทั่วไป กระบวนการเริ่มต้นด้วยตะกอนที่ถูกทำให้แห้งจนมีปริมาณ DS ประมาณ 15 เปอร์เซ็นต์ ตะกอนจะถูกผสมกับไอน้ำในเครื่องบดย่อย และส่วนผสมที่ผ่านการทำให้เป็นเนื้อเดียวกันแบบร้อนนี้จะถูกป้อนไปยังเครื่องปฏิกรณ์ ซึ่งจะถูกเก็บไว้ภายใต้ความดันที่ประมาณ 165 °C (ประมาณ 330 °F) เป็นเวลาประมาณ 30 นาที เมื่อถึงจุดนั้น เมื่อปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสเสร็จสิ้น ไอน้ำบางส่วนจะถูกระบายออก (เพื่อป้อนไปยังเครื่องบดย่อย) และตะกอนซึ่งยังคงอยู่ภายใต้ความดันบางส่วนจะถูกปล่อยลงใน "ถังแฟลช" ทันที ซึ่งความดันที่ลดลงอย่างรวดเร็วจะทำให้ผนังเซลล์ของสสารแข็งส่วนใหญ่แตก ตะกอนที่ผ่านการไฮโดรไลซิสจะถูกทำให้เย็นลง เจือจางด้วยน้ำเล็กน้อย จากนั้นจึงส่งไปยังขั้นตอนที่สองของการย่อยแบบไม่ใช้ออกซิเจนโดยตรง

การย่อยตะกอนอาจเกิดขึ้นโดยใช้ออกซิเจนได้ด้วย กล่าวคือ เมื่อมีออกซิเจน ตะกอนจะถูกเติมอากาศอย่างแรงในถังเปิดเป็นเวลาประมาณ 20 วัน ก๊าซมีเทนจะไม่เกิดขึ้นในกระบวนการนี้ แม้ว่าระบบที่ใช้ออกซิเจนจะทำงานได้ง่ายกว่าระบบที่ไม่มีออกซิเจน แต่โดยปกติแล้วจะมีค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานสูงกว่าเนื่องจากต้องใช้พลังงานในการเติมอากาศ การย่อยด้วยออกซิเจนมักจะทำร่วมกับระบบเติมอากาศแบบขยายเวลาหรือระบบรักษาเสถียรภาพแบบสัมผัส

การย่อยแบบแอโรบิกและแบบไร้อากาศทั่วไปจะเปลี่ยนตะกอนอินทรีย์ประมาณครึ่งหนึ่งเป็นของเหลวและก๊าซ การไฮโดรไลซิสด้วยความร้อนตามด้วยการย่อยแบบไร้อากาศสามารถเปลี่ยนสสารของแข็งประมาณ 60 ถึง 70 เปอร์เซ็นต์เป็นของเหลวและก๊าซ ไม่เพียงแต่ปริมาณของของแข็งที่ผลิตได้จะน้อยกว่าการย่อยแบบทั่วไป แต่การผลิตไบโอแก๊สที่มากขึ้นยังทำให้โรงบำบัดน้ำเสียบางแห่งสามารถพึ่งพาตนเองในด้านพลังงานได้

 

การขจัดน้ำ

โดยปกติแล้ว ตะกอนน้ำเสียที่ผ่านการย่อยสลายจะถูกทำให้แห้งก่อนนำไปทิ้ง ตะกอนที่ผ่านการย่อยสลายยังคงมีน้ำอยู่เป็นจำนวนมาก โดยมักจะมากถึง 70 เปอร์เซ็นต์  สามารถจัดการเป็นวัสดุแข็งได้การอบแห้งตะกอนเป็นวิธีที่ง่ายที่สุดในการขจัดน้ำออก โดยจะกระจายตะกอนที่ย่อยแล้ว ลงบนชั้น ทราย ที่เปิดอยู่ และปล่อยทิ้งไว้จนแห้ง การอบแห้งจะเกิดขึ้นโดยการระเหยและระบายแรงโน้มถ่วงผ่านทราย ระบบท่อที่สร้างขึ้นใต้ทรายจะรวบรวมน้ำจากนั้นจึงสูบน้ำกลับไปที่ส่วนหัวของโรงงาน หลังจากอบแห้งประมาณ 6 สัปดาห์ ตะกอนที่เรียกกันว่าเค้กอาจมีปริมาณของแข็งประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์ จากนั้นจึงสามารถกำจัดออกจากทรายได้ด้วยส้อมหรือรถตักหน้า เพื่อลดเวลาในการอบแห้งในสภาพอากาศเปียกหรือเย็น อาจสร้าง โครง กระจก เหนือชั้นทราย เนื่องจากต้องใช้พื้นที่จำนวนมากในการอบแห้งชั้นนี้

ทางเลือกอื่น
สำหรับเครื่องอบแห้งตะกอน ได้แก่ เครื่องกรองสูญญษกาศแบบถังหมุน เครื่องเหวี่ยง และเครื่องกรองแบบสายพาน ระบบกลไกเหล่านี้ใช้พื้นที่น้อยกว่าเครื่องอบแห้งตะกอน และยังควบคุมการทำงานได้ดีกว่าด้วย  

การกำจัด
ปลายทางสุดท้ายของตะกอนน้ำเสียที่ผ่านการบำบัดแล้วมักจะเป็นพื้นดิน ตะกอนที่ผ่านการขจัดน้ำสามารถฝังอยู่ใต้ดินได้หลุมฝังกลบที่ถูกสุขอนามัยนอกจากนี้ยังสามารถนำไปโรยบนพื้นที่เกษตรกรรมเพื่อใช้เป็นสาร ปรับปรุง ดินและปุ๋ย ได้ เนื่องจากตะกอนอาจมีสารเคมีอุตสาหกรรมที่เป็นพิษ จึงไม่ควรไปโรยบนพื้นที่ที่ปลูกพืช 

ขอขอบคุณข้อมูล britannica