Nuotekų valymui naudojami įvairių tipų įrenginiai ir įrenginiai, skirti pašalinti iš nuotekų teršalus ir teršalus. Kai kurie iš dažniausiai naudojamų įrenginių yra:
Ekranai:
Ekranai yra svarbi daugelio nuotekų valymo sistemų sudedamoji dalis, nes padeda iš nuotekų pašalinti dideles kietąsias daleles, šiukšles ir kitas medžiagas, kol jos patenka į kitus valymo procesus. Ekranai gali būti klasifikuojami pagal ekrano angų dydį, kuris lemia pašalinamų dalelių dydį. Kai kurie įprasti ekranų tipai, naudojami nuotekų valymui, yra šie:
Juostos ekranai: juostų ekranai susideda iš strypų, išdėstytų vienas nuo kito, kad vanduo galėtų tekėti, bet užfiksuoti dideles šiukšles ir kietas medžiagas. Strypus galima valyti rankiniu arba mechaniniu būdu, kad būtų pašalinta užfiksuota medžiaga.
Smulkūs sietai: smulkiems tinkleliai naudoja tinklelį arba perforuotą plokštę, kad pašalintų mažesnes daleles iš nuotekų. Smulkiais ekranais galima pašalinti tokias medžiagas kaip plaukai, popierius ir plastikas.
Mikroekranai: mikroekranai yra panašūs į smulkius ekranus, tačiau jie naudoja smulkesnį tinklelį arba porų dydį, kad pašalintų mažesnes daleles, įskaitant bakterijas ir kitus mikroorganizmus.
Būgnų sietai: Būgniniuose sietuose naudojamas besisukantis būgnas su tinkleliu arba perforuotu paviršiumi, kad užfiksuotų šiukšles ir kietas medžiagas. Tada sugauta medžiaga nubraukiama nuo būgno paviršiaus ir pašalinama.
Diskų ekranai: Disko ekranuose naudojami besisukantys diskai su perforacijomis, kad užfiksuotų šiukšles ir kietas medžiagas. Tada sugauta medžiaga pašalinama grandikliu arba šepečiu.
Ekrano tipo pasirinkimas priklausys nuo dalelių, kurias reikia pašalinti, dydžio ir savybių, taip pat nuo bendros apdorojimo sistemos konstrukcijos. Ekranai ne tik pašalina kietąsias medžiagas, bet ir gali padėti apsaugoti paskesnę įrangą, pvz., siurblius ir vožtuvus, nuo didelių šiukšlių ar kitų medžiagų padarytos žalos.
Smėlio kameros:
Smėlio kameros yra pirminio valymo būdas, naudojamas nuotekų valymo įrenginiuose, siekiant pašalinti sunkias neorganines kietąsias medžiagas, tokias kaip smėlis, žvyras ir kitos smėlingos medžiagos, kurios yra per sunkios, kad jas būtų galima pašalinti vien nusodinant. Šios medžiagos gali sugadinti įrangą, pvz., siurblius ir vožtuvus, apdorojimo procese, taip pat gali kauptis dumble pirminio apdorojimo metu.
Smėlio kameros veikia sulėtindamos nuotekų srautą ir leisdamos sunkioms medžiagoms nusėsti ant dugno. Smėlio kamera paprastai yra ilga ir siaura talpykla, kurios pločio ir ilgio santykis yra maždaug 1:4, siekiant užtikrinti, kad nuotekos kameroje liktų pakankamai ilgai. Kai nuotekos patenka į kamerą, jos lėtėja, todėl sunkios medžiagos nusėda ant dugno.
Tada nusistovėjusios kruopos pašalinamos iš kameros apačios, naudojant smėlio šalinimo sistemą, kuri gali apimti smėlio siurblius, smėlio klasifikatorius arba smėlio konvejerius. Pašalintos kruopos siunčiamos į sąvartyną arba kitą tinkamą šalinimo vietą.
Smėlio kameros gali būti sūkurio arba detrito tipo. Sūkurinio tipo smėliavimo kameroje nuotekos į kamerą patenka tangentiškai, sukuriant sūkurinį judesį, kuris padeda atskirti smėlis nuo nuotekų. Į detrito tipo smėliavimo kamerą nuotekos įleidžiamos mažu greičiu, leidžiant smėliams nusėsti į kameros dugną.
Smėlio kameros paprastai įrengiamos apdorojimo proceso pradžioje, prieš pirminį nusodinimą, kad būtų užtikrinta, jog sunkios medžiagos būtų pašalintos, kol jos nepadarys žalos ar trukdys tolesniems apdorojimo procesams.
Sedimentacijos rezervuarai:
Sedimentacijos rezervuarai, taip pat žinomi kaip skaidrintuvai, yra pirminio valymo būdas, naudojamas nuotekų valymo įrenginiuose, siekiant pašalinti iš nuotekų skendinčias kietąsias medžiagas ir organines medžiagas. Šios talpyklos veikia leisdamos nusėsti nuotekoms, todėl sunkesnės kietosios medžiagos nuskendo į rezervuaro apačią, o lengvesnės kietosios dalelės plūduriuoja į viršų ir sudaro nuosėdų sluoksnį. Tada išvalytas vanduo pašalinamas iš bako vidurio.
Sedimentacijos rezervuarai paprastai yra stačiakampio arba apskrito formos ir yra skirti sulėtinti nuotekų tekėjimą, kad kietosios dalelės turėtų pakankamai laiko nusėsti. Cisternos gali būti aprūpintos mechanine įranga, tokia kaip grandikliai, skimeriai ar grėbliai, kurie padeda pašalinti nusėdusias kietąsias medžiagas nuo rezervuaro dugno ir nuosėdų sluoksnį nuo paviršiaus.
Sedimentacijos rezervuarai gali būti suprojektuoti kaip pirminiai skaidrintuvai, kurie pašalina didžiąją dalį skendinčių ir organinių medžiagų, arba kaip antriniai skaidrintuvai, kurie po biologinio apdorojimo naudojami likusioms kietosioms dalelėms ir mikroorganizmams pašalinti.
Sedimentacijos rezervuarų efektyvumas priklauso nuo kelių veiksnių, įskaitant sulaikymo laiką, kietųjų dalelių nusėdimo greitį ir rezervuaro konstrukciją. Sulaikymo laikas yra laikas, per kurį nuotekos lieka rezervuare, ir paprastai nustatomas pagal rezervuaro dydį ir srauto greitį. Kietųjų medžiagų nusėdimo greitis priklauso nuo jų dydžio, formos ir tankio ir gali turėti įtakos pridedant cheminių medžiagų, tokių kaip koaguliantai, kurie padeda agreguoti kietąsias medžiagas.
Apskritai, sedimentacijos rezervuarai yra svarbi nuotekų valymo sudedamoji dalis, nes padeda pašalinti didžiąją dalį kietųjų ir organinių medžiagų prieš nuotekų valymą naudojant biologinius arba pažangius valymo procesus.
Aeracijos bakai:
Aeracijos rezervuarai yra esminė biologinio valymo proceso dalis nuotekų valymo įrenginiuose. Pagrindinė šių rezervuarų funkcija yra sukurti aplinką, kurioje mikroorganizmai gali klestėti ir skaidyti organines medžiagas, esančias nuotekose.
Įprastame aktyviojo dumblo procese aeracijos bakas yra didelis baseinas arba rezervuaras, kuriame nuotekos sumaišomos su mikrobų kultūra arba dumblu. Dumble yra mikroorganizmų, įskaitant bakterijas, pirmuonis ir grybelius, mišinys, kuris aerobinio kvėpavimo būdu skaido organines medžiagas nuotekose.
Siekiant skatinti mikroorganizmų augimą ir aktyvumą, aeracijos bake yra įrengti aeravimo įrenginiai, tokie kaip difuzoriai ar mechaniniai aeratoriai, kurie tiekia deguonį į nuotekas. Tai suteikia mikroorganizmams reikalingo deguonies, reikalingo medžiagų apykaitos procesams vykdyti.
Aeracijos procesas paprastai trunka kelias valandas, per tą laiką mikroorganizmai sunaudoja nuotekose esančias organines medžiagas ir dauginasi. Pasibaigus aeracijos procesui, nuotekos nukreipiamos į antrinį skaidrintuvą arba nusodintuvą, kur mikroorganizmams leidžiama nusėsti ir suformuoti dumblo sluoksnį. Tada išvalytas vanduo pašalinamas ir gali būti toliau apdorojamas tretinio valymo procesuose.
Aeracijos proceso efektyvumas priklauso nuo kelių veiksnių, įskaitant mikroorganizmų koncentraciją dumble, ištirpusio deguonies kiekį aeracijos rezervuare ir organinės nuotekų įkrovos laipsnį. Šie veiksniai turi būti kruopščiai kontroliuojami, siekiant užtikrinti, kad mikroorganizmai galėtų veiksmingai skaidyti organines medžiagas ir gaminti aukštos kokybės nuotekas.
Aktyvaus dumblo sistemos:
Aktyvaus dumblo sistema – tai biologinis nuotekų valymo procesas, kurio metu mikroorganizmai suskaido organines medžiagas nuotekose. Proceso metu į nuotekas įpilama oro, kad būtų skatinamas mikroorganizmų augimas, o šie sunaudoja organines medžiagas ir paverčia ją anglies dioksidu, vandeniu ir naujomis mikrobų ląstelėmis.
Aktyvaus dumblo sistemoje nuotekos pirmiausia valomos aeraciniame rezervuare, kur nuolat tiekiamas oras, skatinantis mikroorganizmų augimą. Mikroorganizmai sunaudoja nuotekose esančias organines medžiagas, kurios suteikia jiems augimui reikalingų energijos ir maistinių medžiagų. Augdami mikroorganizmai formuoja gumulėlius ar pūsleles, kurios gali nusėsti iš nuotekų.
Po aeracijos rezervuaro nuotekos nukreipiamos į antrinį skaidrintuvą, kur iš nuotekų nusėda flokai ir pašalinami kaip dumblas. Išvalytos nuotekos išleidžiamos arba siunčiamos tolesniam valymui.
Aktyvaus dumblo sistemų naudojimas nuotekoms valyti turi keletą privalumų. Pavyzdžiui, jie gali veiksmingai pašalinti organines medžiagas, azotą ir fosforą iš nuotekų, o tai gali padėti išvengti eutrofikacijos ir kitų vandens kokybės problemų. Aktyvaus dumblo sistemos taip pat gali gaminti aukštos kokybės nuotekas, kurios gali būti išleidžiamos į paviršinius vandenis arba naudojamos drėkinimui.
Tačiau yra ir tam tikrų iššūkių, susijusių su aktyviojo dumblo sistemomis. Pavyzdžiui, sistema reikalauja kruopštaus valdymo, kad būtų išlaikyta tinkama mikroorganizmų ir maistinių medžiagų pusiausvyra, nes per daug arba per mažai jų gali sukelti problemų. Be to, sistema gali būti jautri smūgiams ir kitiems trikdžiams, kurie gali sutrikdyti gydymo procesą. Galiausiai, aktyviojo dumblo sistemos gali susidaryti didelius kiekius dumblo, kuris turi būti tinkamai apdorotas ir pašalintas.
Membraniniai bioreaktoriai:
Membraninis bioreaktorius (MBR) – tai tam tikra nuotekų valymo sistema, kurioje biologinis valymas derinamas su membraniniu filtravimu. MBR sistemos naudoja biologinį procesą, kad suskaidytų organines medžiagas nuotekose, o tada naudoja membranas, kad išfiltruotų suspenduotas kietąsias medžiagas, bakterijas ir kitus teršalus.
MBR sistemoje nuotekos pirmiausia valomos aeracijos rezervuare, kur mikroorganizmai sunaudoja organines medžiagas ir paverčia jas anglies dioksidu ir vandeniu. Tada sumaišytas skystis atskiriamas nuo apdoroto vandens naudojant membraninį filtrą, kuris leidžia vandeniui prasiskverbti, išlaikant kietąsias medžiagas ir mikroorganizmus. Membranoje sulaikytos kietosios dalelės ir mikroorganizmai grąžinami į aeracijos baką, kad būtų tęsiamas apdorojimo procesas.
MBR sistemose naudojami du pagrindiniai membraninių filtrų tipai: tuščiavidurių pluoštų ir plokščių lakštų. Tuščiavidurio pluošto membranos paprastai naudojamos mažesnėse sistemose, o plokščios lakštinės membranos naudojamos didesnėse srityse. Abiejų tipų membranos turi mažas poras, kurios išfiltruoja bakterijas, virusus ir kitus teršalus.
MBR sistemos turi keletą privalumų, palyginti su įprastomis nuotekų valymo sistemomis. Pavyzdžiui, MBR sistemos gali gaminti aukštesnės kokybės nuotekas nei įprastos sistemos, nes membranos sudaro fizinį barjerą suspenduotoms dalelėms, bakterijoms ir kitiems teršalams. MBR sistemoms taip pat reikia mažiau vietos nei įprastoms sistemoms, nes membraninis filtravimas gali pakeisti antrinį skaidrintuvą. Be to, MBR sistemos gali būti eksploatuojamos esant didesnei biomasės koncentracijai, todėl gali padidėti apdorojimo efektyvumas ir mažesnė dumblo gamyba.
Tačiau MBR sistemos taip pat gali būti sudėtingesnės ir brangesnės nei įprastos sistemos, nes joms reikalingos specializuotos membranos ir pažangesnės valdymo sistemos. Membranų priežiūra ir keitimas taip pat gali būti brangus. Nepaisant šių iššūkių, MBR sistemos tampa vis populiaresnės tiek komunalinių, tiek pramoninių nuotekų valymui, ypač tose vietose, kur erdvė yra ribota arba kur reikia aukštos kokybės nuotekų.
Dezinfekcijos sistemos:
Dezinfekcijos sistemos yra svarbi daugelio nuotekų valymo procesų sudedamoji dalis, nes padeda sumažinti patogeninių mikroorganizmų kiekį nuotekose. Galima naudoti kelių skirtingų tipų dezinfekavimo sistemas, įskaitant:
Chloravimas: Chloravimas yra įprastas dezinfekavimo būdas, kai į išvalytas nuotekas įpilama chloro. Chloras gali sunaikinti daugybę mikroorganizmų tipų, įskaitant bakterijas ir virusus. Tačiau chloruojant taip pat gali susidaryti šalutinių dezinfekcijos produktų, tokių kaip trihalometanai, kurie gali pakenkti žmonių sveikatai.
Ultravioletinė (UV) spinduliuotė: UV dezinfekcijos sistemose naudojamos didelio intensyvumo UV lempos, kurios naikina mikroorganizmus nuotekose. UV spinduliuotė pažeidžia mikroorganizmų DNR, o tai neleidžia jiems daugintis. Dezinfekcija UV spinduliais yra be chemijos metodas, kuris nesukuria šalutinių dezinfekavimo produktų.
Ozonavimas: Ozonavimas yra procesas, kurio metu į išvalytas nuotekas įpilama ozono. Ozonas yra galingas oksidatorius, galintis sunaikinti mikroorganizmus ir skaidyti organinius junginius. Ozonavimas yra be chemikalų naudojamas metodas, kuris nesukuria šalutinių dezinfekavimo produktų, tačiau jį naudoti gali būti brangu.
Membraninis filtravimas: Kai kurių tipų membraniniai filtrai, pavyzdžiui, ultrafiltravimo membranos, gali pašalinti bakterijas ir virusus iš išvalytų nuotekų. Membraninis filtravimas gali būti veiksmingas dezinfekcijos būdas, tačiau jį įrengti ir prižiūrėti gali būti brangu.
Dezinfekcijos sistemos pasirinkimas priklausys nuo įvairių veiksnių, įskaitant nuotekų charakteristikas, reikiamą dezinfekcijos lygį ir turimus išteklius. Daugeliu atvejų norint pasiekti pageidaujamą gydymo lygį, galima naudoti dezinfekavimo metodų derinį.
Tretinio valymo sistemos:
Tretinio valymo sistemos naudojamos toliau valyti nuotekoms, kurioms jau buvo atlikti pirminiai ir antriniai valymo procesai. Tretinio valymo tikslas – pašalinti iš vandens likusias priemaišas ir teršalus, kad susidarytų nuotekos, tinkamos pakartotinai naudoti arba išleisti į aplinką. Kai kurios įprastos tretinio gydymo sistemos apima:
Filtravimas: filtravimas yra procesas, kurio metu iš nuotekų pašalinamos smulkios dalelės, skendinčios kietosios medžiagos ir kiti nešvarumai. Įprasti tretinio apdorojimo filtrų tipai yra smėlio filtrai, daugialypės terpės filtrai ir membraniniai filtrai.
Cheminis valymas: Cheminis apdorojimas apima cheminių medžiagų įdėjimą į nuotekas, kad būtų pašalintos ištirpusios kietosios medžiagos ir organiniai junginiai. Įprastos tretinio apdorojimo cheminės medžiagos yra koaguliantai, flokuliantai ir dezinfekavimo priemonės.
Maistinių medžiagų pašalinimas: Maistinių medžiagų pašalinimas yra procesas, kurio metu iš nuotekų pašalinamas azoto ir fosforo perteklius. Maistinių medžiagų perteklius gali prisidėti prie dumblių žydėjimo ir kitų aplinkos problemų. Įprasti maistinių medžiagų pašalinimo metodai yra biologinis maistinių medžiagų pašalinimas (BNR) ir cheminis nusodinimas.
Dezinfekcija: Dezinfekcija yra procesas, kurio metu sunaikinami patogeniniai mikroorganizmai nuotekose. Įprasti dezinfekcijos metodai yra chloravimas, UV spinduliuotė ir apdorojimas ozonu.
Atvirkštinis osmosas: Atvirkštinis osmosas yra procesas, kurio metu iš nuotekų pašalinamos ištirpusios kietosios medžiagos, druskos ir kitos priemaišos, naudojant pusiau pralaidžią membraną. Šis procesas gali pagaminti aukštos kokybės vandenį, kuris yra tinkamas pakartotiniam naudojimui pramonėje ar žemės ūkyje.
Tretinio valymo sistemos pasirinkimas priklausys nuo konkrečių teršalų, kuriuos reikės pašalinti iš nuotekų, numatomo nuotekų panaudojimo ir turimų išteklių. Daugeliu atvejų norint pasiekti pageidaujamą vandens kokybės lygį, gali būti naudojamas gydymo metodų derinys.
Apskritai, nuotekų valymo įrenginiai yra būtini norint pašalinti teršalus ir teršalus iš nuotekų ir užtikrinti, kad išvalytas vanduo atitiktų aplinkos ir visuomenės sveikatos standartus.