Atıksu arıtma temizlemek için süreçlerin kümesidir atık suyunu kendi dönmeden önce doğal ortamda veya yeniden kullanım. Atık su, evsel, ticari veya endüstriyel kullanımın ardından deşarj edileceği ortamları kirletebilecek olan sudur. Bu nedenle, alıcı ortamların korunması adına kentsel veya özel sanitasyon şebekesi tarafından toplanan bu atıklar üzerinde arıtmalar yapılmaktadır. Arıtmaların amacı, atık suyun çevre üzerindeki etkisini en aza indirmektir . Arıtılmış su yeniden kullanıldığında, atık suların geri dönüştürülmesinden bahsediyoruz .
Küresel olarak, atık suyun arıtılması ilk halk sağlığı sorunudur: 5 yaşın altındaki 4.000'den fazla çocuk , su arıtma eksikliği ve hijyen eksikliğinden kaynaklanan ishalden her gün ölmektedir .
Arıtmalar, bir atık su arıtma tesisinde toplu olarak veya bireysel olarak gerçekleştirilebilir, buna merkezi olmayan su arıtma denir. En yoğun arıtma süreçleri aynı temel süreçlere göre çalışır, ancak bu süreçlerin uygulanma biçiminde değişen derecelerde farklılıklar olabilir. Tedavi genellikle birkaç aşamaya ayrılır.
Ayrıca, azaltılmış yükler için daha uygun olan kapsamlı arıtma süreçleri de vardır. Özgür kültürler arasında ayrım yaparız : lagün ; ve sabit kültürler: Sızma- süzme , ekili filtre , dikey veya yatay akışlı filtre bataklığı .
Tarih öncesi insanlar kamplarını nehirlerin ve göllerin yakınlarına kurdular, su bir içecek, bir ulaşım aracı, bir enerji kaynağı ve aynı zamanda bir temizlik aracı olarak kullanılıyordu .
Sırasında Mısır Antik , kum kullanıldı ; Minoans ait Girit zaten vardı kanalizasyon sistemine MÖ 1600'lerde su üzerinde çalışan. Romalılar atık ve yağmur suyu ve kullanılan boşaltmış olduğu boruları inşa Fitoremediasyon kendi için bataklık bitkileri ile Cloaca Maxima . Ayrıca lağımı gübre olarak kullandılar.
In Ortaçağ'dan , kasaba anarşik gelişim zor kanalizasyon şebekeleri kurmak için yapılmıştır.
Katıları ve sıvıları ayıran atık suyun arıtılması tarihsel olarak yenidir ve sanayi devrimini takiben şehirlerdeki önemli nüfus artışıyla bağlantılıdır . Organik maddenin ayrışması 1920'lerde incelendi ve bu da biyolojik saflaştırmanın geliştirilmesini mümkün kıldı . Sıvılar dekontamine edilir ve yeniden kullanılır ve kalan çamur yakılır veya gömülür. Sağlık karmaşık bir altyapı ve büyük miktarda su gerektirmektedir.
Ön arıtma, sonraki arıtma aşamalarına müdahale edecek unsurların sudan uzaklaştırılmasını mümkün kılan üç ana aşamadan oluşur. Tüm atık su arıtma tesisleri her üçüyle de donatılmış değildir, yalnızca eleme genelleştirilmiştir, diğerleri kum giderme ve yağ gidermedir.
Tarama ve eleme yardım kaldırmak su atık çözünmeyen gibi dallar, plastik, hijyenik kadın bağları gibi vs. Gerçekten de, bu atık biyolojik veya fizikokimyasal bir işlemle ortadan kaldırılamayacağı için mekanik olarak ortadan kaldırılmalıdır. Bunu yapmak için atık su, ağları giderek sıkılaşan bir veya daha fazla ızgaradan geçer. Bunlar genellikle tıkanmayı önlemek ve ayrıca pompa arızasını önlemek için (pompalama sisteminin olduğu durumlarda) otomatik temizleme sistemleri ile donatılmıştır.
Kum taşıma ile, izin verir çöktürme uzaklaştırmak için, kum ile su içinde karıştırılmış akış ya da getirdiği erozyon ait borular . Bu malzeme çıkarılmazsa daha da çökerek istasyonun çalışmasını engeller ve pompalar gibi mekanik bileşenlerin daha hızlı aşınmasına neden olur . Çıkarılan kumlar, organik madde yüzdesini, bunların kokuya neden olan bozunmasını ve malzemenin mekanik kararsızlığını sınırlamak için depolamadan önce yıkanabilir .
Yağların uzaklaştırılmasında kullanılan genel olarak "çözünmüş hava flotasyonu" prensibidir. Prensibi, yağın hızlı bir şekilde yüzeye çıkmasına izin vererek (yağ hidrofobiktir) ince hava kabarcıklarının yağdan arındırma havuzuna enjeksiyonuna dayanır. Bunların çıkarılması daha sonra yüzey kazınarak yapılır. Örneğin yapıların, özellikle boruların tıkanmasını önlemek için, akış aşağı yapılardaki gres miktarını mümkün olduğunca sınırlamak önemlidir. Bunların ortadan kaldırılması, yağlı parçacıkların boşalması sorunlarını, çökelme zorluklarını veya gaz değişimi bozukluklarını sınırlamak için de gereklidir.
Kum giderme ve yağ giderme genellikle aynı yapıda gerçekleştirilir: kirli su yavaşça hareket eder, kumlar dibe çökerken, gres yüzeye çıkar.
Tarafından yağ-alma kaynaşma yağ-alma olağanüstü düzeyde sağlar .
Atık su arıtımında birincil arıtma, askıda kalan maddelerin çoğunu ortadan kaldıran basit bir çökeltmedir. Atık su bulanıklığının kaynağı bu malzemelerdir.
İşlem, büyüklüğü tesisat tipine ve arıtılacak suyun hacmine bağlı olan çökeltme havuzlarında gerçekleştirilir. Aynı şekilde atık suların bu havuzda kalma süresi de bertaraf edilecek malzeme miktarına ve tesisin bunları bertaraf etme kapasitesine bağlıdır.
Bir havuzdaki maddenin çökebilirliği Mohlman indeksi ile belirlenir . Bu indeks, sistemin doğru çalıştığını doğrulamak için büyük atık su arıtma tesislerinde her gün belirlenir.
Bu arıtmanın sonunda, suyun dekantasyonu, askıda kalan maddenin yaklaşık %60'ının, biyolojik oksijen ihtiyacının (BOİ) yaklaşık % 30'unun ve kimyasal oksijen ihtiyacının (KOİ) %30'unun uzaklaştırılmasını mümkün kılmıştır . Kaldırılan BOİ'nin bu kısmı askıda katı maddeler tarafından indüklendi. İşlenecek kalan organik yük buna göre azaltılır.
Kaldırılan madde, çöktürme tankının dibinde “ birincil çamur ” adı verilen bir çamur yatağı oluşturur .
Evsel atıksuyun birincil arıtımı, halihazırda bir çökeltme aşaması içeren aktif çamur ile ikincil arıtmanın yaygınlaşmasıyla Fransa'da ortadan kalkma eğilimindedir . Bu, özellikle atık suların düzenli olarak yağmur suyuyla seyreltildiği ve dolayısıyla daha az sertleştiği durumlarda geçerlidir. O zaman birincil tedavi olmadan yapmak ve ikincil tedaviyi büyütmek daha ekonomiktir.
İkincil arıtma en yaygın olarak biyolojik olarak gerçekleştirilir, ancak fizikokimyasal bir yol bunun yerini alabilir veya daha sık olarak çamurun topaklanmasını ve pıhtılaşmasını teşvik etmek veya örneğin fosfatların sabitlenmesine izin vermek için buna eklenebilir .
Farklı tedaviler şunlardır:
Organik bileşiklerin işlenmesi En basit biyolojik arıtma , suda yaşayan hayvanların hayatta kalması için elzem olmasına rağmen, suda çözünen dioksijen tüketimini içerdiğinden, çevreye zararlı olan şekerler , yağlar ve proteinler gibi organik bileşiklerin ortadan kaldırılmasından oluşur . Organik kirleticilerin yükü genellikle BOİ5 ( beş gün boyunca biyolojik (veya biyokimyasal) oksijen ihtiyacı ) veya kimyasal oksijen ihtiyacı (KOİ) ile ölçülür . Organik bileşiklerin bozunmasından sorumlu olan bakteriler heterotrofiktir . Organik bileşiklerin bozunmasını hızlandırmak için, atık suya yapay olarak oksijen sağlanmalıdır. nitrifikasyon Biyolojik reaktörler atık sular ve bakteriler arasında yeterli temas süresine izin verirse, ikinci bir arıtma derecesi elde etmek mümkündür: nitrifikasyon . Bu, amonyağın nitrite, daha sonra nitrifikasyon bakterileri tarafından nitrata oksidasyonudur . Amonyak balık faunası için bir zehirdir. Azot bakterilerdir ototrofik kendileri CO büyüme için gerekli olan karbon düzeltmek ( 2hava). Bu nedenle heterotroflardan çok daha yavaş büyürler . Bir atık su arıtma tesisi, nitrifikasyondan önce organik bileşikleri uzaklaştırmalıdır. (Ayrıca bakınız: Azot döngüsü ) denitrifikasyon Üçüncü bir isteğe bağlı adım , nitrifikasyondan kaynaklanan nitratların denitrifikasyonunu (veya denitrasyonunu) içerir. Bu dönüşüm, biyolojik arıtma sonunda nitrat yüklü suyun bir kısmının pompalanması ve arıtma başında giriş suyu ile karıştırılması ile yapılabilir. Denitrifikasyon , organik bileşiklerin ve nitratların varlığında anoksik bir reaktörde gerçekleşir . Nitratlar , havaya kaçan nitrojene (N 2 ) indirgenir . Nitratlar, belirli denizlerde, özellikle Kuzey Denizi'nde alg istilasının kökeninde bulunan besinlerdir. Denitrifikasyon genellikle nitrifikasyon ile aynı havzadaki küçük atıksu arıtma tesislerinde senkoplama (havalandırmayı durdurma, anoksi fazı ) ile gerçekleştirilir. Bu aşama, doğal çevreyi korumak için genelleştirilme eğilimindedir.Bu havalandırma ve suyun karışmasını hem de ikincil bir çökelme (diğer adıyla birleştiren açıklama ).
Bu son elementten, arıtılmış su reddedilir (olası üçüncül arıtma hariç) ve çöken çamur çoğunlukla havalandırma havuzuna geri gönderilir, fazla kısım belirli bir devreye veya depolamaya yönlendirilir.
İkincil arıtma aşamaları içerebilir anoksi (veya anoksi ayrılmış bir parça) sağlar nitratlar bozulmuş olması .
Atık su deşarjlarının ekotoksisitesini sınırlamak için , genellikle 10.000'den fazla nüfuslu eşdeğer istasyonlarda fosfor arıtımı gereklidir. Alıcı ortamın hassasiyetine bağlı olarak daha küçük atıksu arıtma tesislerinde talep edilebilir. Fosforun jeolojik kaynakları aşırı tüketildiğinden, geri kazanılması da ekonomik ve endüstriyel bir konu olmaya başlıyor.
Beş tip tedavi mümkündür:
Daha verimli araçlar ve en iyi çevresel koşullar (ideal konsantrasyon, çözünmüş gaz oranı, sıcaklık, pH, vb. ) arayışı , örneğin biyopolimerler , biyomateryaller , biyoilhamlı malzemeler üzerinde adsorpsiyon üzerinde çalışma olasılığı ile devam eder . formu hidrojeller gibi kitosan hidrojel içinde mikro-boncuklar .
Üçüncül tedavi her zaman yapılmaz. Askıya alınmış madde, fosfor ve hatta patojenlerin tedavisinin performansını iyileştirmeyi amaçlamaktadır. Bu tedaviler, örneğin özellikle hassas alıcı ortam durumunda kullanılır.
Çıkışında arıtıcılar , ek çöktürme bazen kullanılmaktadır. Bunlar, polimerlerin veya pıhtılaştırıcı tuzların enjeksiyonu sayesinde flokülasyon yoluyla çöker. Filtreler ayrıca farklı filtreleme seviyeleri (mikro, ultra veya nano) için yaygın olarak kullanılır.
Bazı üçüncül tedavi türleri, nitrojen veya fosforun daha fazla uzaklaştırılmasını hedefler.
Azot kirliliği şu şekillerde bulunur:
Fosforun ortadan kaldırılması ( defosfatasyon ) ya kimyasal bir süreç ya da biyolojik bir süreç ile yapılır:
Bu adım , arıtılmış suda bulunan bakteri ve dolayısıyla patojenik mikropların sayısını azaltmayı mümkün kılar . Bir su geliştirme ve yönetim planının bir parçası olarak ve/veya yüzme suyunu (tatlı suda veya denizde), içme suyu havzasını veya kabuklu deniz hayvanlarının yetiştirildiği bir alanı, nitratlara, fosfora ve ötrofikasyona karşı hassas bir alanı korumak için talep edilebilir . Bu arıtma klorlama , ozonlama , UV arıtma ile üçüncül arıtma olarak veya küçük atıksu arıtma tesisi kapasiteleri için kum (silisli kum ve spesifik partikül boyutu) üzerinde filtrasyon yoluyla gerçekleştirilebilir. Bitkili deşarj bölgelerinde (ZRV) atık suların üçüncül göllenmesi, Fransa'da henüz bir arıtma unsuru olarak yasal olarak tanınmamaktadır (21 Temmuz 2015 tarihli kararnamenin anlamı dahilinde), ancak performanslarını bakteriyel azalma veya belirli mikro kirleticiler açısından değerlendirmek için çalışmaktadır. çalışılmaktadır. Bu alanlarda, güneş UV ışınları ve ekosistem, akışta halen mevcut olan patojenik bakteri sayısını azaltmaya yardımcı olabilir.
Fransa'da bir atık su arıtma tesisinin çıkışında dezenfeksiyon nadiren kullanılır, çünkü bu ülkede su nadiren bulunur ve Fransız yönetmelikleri bunu teşvik etmez, arıtılmış atık su Fransa'da tarımda veya içme suyu için hemen yeniden kullanıma tabi değildir.
2017 yılında dünyada yaklaşık 7 milyar m olacağını 3 tekrar arıtılan atıksu; Juan Ochoa'ya (Veolia Water'ın uzmanlık ve yenilik merkezi) göre Fransa, bu hacmin yalnızca %0,1'ini oluşturuyor; bu, İspanya, İtalya veya İsrail'den 50 kat daha az.
Piyasada belirli sistemler vardır. UV radyasyonu ile geleneksel dezenfeksiyon ilkesi, arıtılacak suyu bir dizi batık lamba içeren bir kanaldan geçirerek bir UV radyasyon kaynağına maruz bırakmaktan ibarettir. Son yıllarda özellikle küçük atık su arıtma tesisleri için bakım ve işletme maliyetleri açısından avantajlar sunan tek lambalı reaktörlere dayalı bir sistem de bulduk.
Üçüncül arıtma, aşağıdaki süreçlerden bir veya daha fazlasını içerir:
Doğal lagün sistemleri (muhtemelen üçüncül, yani yalnızca arıtma tesisinin çıkışına kurulu) organik kirliliğin arıtılmasını ve muhtemelen doğal çevreye deşarj edilmeden önce arıtmanın arıtılmasını mümkün kılar.
Lagün için alan kısıtlı olduğunda, Freewaterbox (Fransa'da Ennesys tarafından geliştirilmiştir) gibi nispeten küçük miktarlardaki kirli suya uyarlanmış dikey sistemler, gri suyu arıtmak ve organik bileşikler üretmek için seçilen mikroalg kültürlerini içeren bir bakteriyel çürütücü ve bir alg fotobiyoreaktörünü birleştirir. ( biyostimülanlar ) döngüsel bir ekonomi yaklaşımında .
Yukarıda listelenen arıtma işlemleri, mikro kirleticilerin arıtılmış sudan uzaklaştırılmasına izin vermez . Mikro kirleticiler, suda çok düşük konsantrasyonlarda (litre başına mikrogram veya nanogram düzeyinde) bulunan ve çok küçük konsantrasyonlarda bile suda yaşayan organizmalar üzerinde zararlı bir etkiye sahip olabilen eser bileşikleri belirtmek için kullanılır. Örneğin: ilaç kalıntıları, hormonlar, böcek ilaçları ve hatta kozmetikler.
İsviçre'de, 2015 yılında federal kanunda yapılan bir değişikliğin ve su arıtma istasyonunun çıkışında mikro kirleticilerin en az %80'inin ortadan kaldırılmasını zorunlu kılan su koruma yönetmeliğinin yürürlüğe girmesinin ardından, birçok pilot proje uygulandı. mikro kirleticileri ortadan kaldırmak için teknikleri test etmek için kurulmuştur.
İki tedavi yöntemi seçildi:
Yaklaşık bir CAP dozu 18 mg / l ya da bir ozonlama 0.6- bulundunuz 1.0 gr O 3 g / DOC mikro-çıkarılması için gereklidir. Ozonlama, bromat gibi bazen istenmeyen oksidasyon ürünleri üretme dezavantajına sahiptir . Ozonlamadan kaynaklanan olası konsantrasyonlar, arıtılmış suyun özelliklerine bağlıdır.
Kanalizasyon çamuru (kentsel veya endüstriyel), bir kanalizasyon arıtma tesisi tarafından sıvı atıklardan üretilen ana atıktır . Çamurun ana arıtımı dehidrasyondur . Bu dehidrasyon, santrifüjleme , filtre pres , pres kayışlı filtre, elektro-dehidrasyon, sazlık ekilmiş kurutma yatağı, güneşte kurutma ile gerçekleştirilebilir. Çamurdaki su konsantrasyonunu azaltır.
Toksisiteleri veya çevreye zararsızlık dereceleri göz önüne alındığında, çamur daha sonra yakma fırınlarında depolanır veya yakılır.
Çamur üretmek için kullanılabilir biyogaz kullanılarak (metan) çürütücüler içinde anaerobik .
Sıklıkla karşılaşılan zorluklar arasında
Çoğu zaman, çamur şişmesi olarak bilinen bir fenomene neden olan istenmeyen bakterilerden kaynaklanır . Bu, çoğu zaman Microthrix parvicella olan belirli bakteri türlerinin çoğalmasından, aşırı organik madde yüklemelerinin ve/veya yağmur suyunun çok ani gelişini takiben veya hatta üremesini veya ömrünü engelleyen bileşenlerin gelmesi sonucu oluşur. diğer bakteriler.
Konvansiyonel bir aktif çamur arıtma tesisinin çalışması, artık çamur üretimi ve çökeltme prensibine dayanmaktadır . 370 düşük yüklü aktif çamur arıtma tesisini ilgilendiren bir araştırmaya göre, 2010'larda çökelme sorunları hala “250.000 pe'den küçük tesislerin %30'u ve daha fazlasını işleyenlerin %50'si için büyük bir sorundu. Üçte en az bir işlev bozukluğu, filamentli bakterilerin aşırı gelişmesinden kaynaklanmaktadır ” ( çamurun şişmesi olgusu ). "Yüksek bir organik yük oranı, işlev bozukluklarını destekleyen faktörlerden biri olarak belirlendi" . Atık suyun defosforizasyonu için metal tuzlarının eklenmesi , bu arızaların oluşumunu sınırlamaya yardımcı olur.
Operatörler bazen daha sonra çöpe atılması veya yakılması gereken kirli çamur için çıkış bulmakta zorlanıyor.
Suyun dekontaminasyonu sırasında karşılaşılan sorunlar arasında, yerel sakinler için cezalandırıcı bir rahatsızlık olarak kabul edilen çamur ve pompa istasyonlarından gelen kötü kokular yer almaktadır.
Bu koku rahatsızlıklarını sınırlamak için üç farklı arıtma türü vardır: fiziko-kimyasal, biyolojik ve aktif karbon üzerinde adsorpsiyon.