Notekūdeņu attīrīšanā tiek izmantotas dažāda veida ierīces un aprīkojums, lai no notekūdeņiem noņemtu piesārņotājus. Dažas no visizplatītākajām ierīcēm ietver:
Ekrāni:
Sietiņi ir svarīga daudzu notekūdeņu attīrīšanas sistēmu sastāvdaļa, jo tie palīdz no notekūdeņiem noņemt lielas cietās daļiņas, gružus un citus materiālus, pirms tie nonāk citos attīrīšanas procesos. Sietus var klasificēt pēc ekrāna atveru izmēra, kas nosaka noņemamo daļiņu izmēru. Daži izplatītākie notekūdeņu attīrīšanā izmantotie ekrāni ir:
Stieņu sieti: stieņu ekrāni sastāv no virknes stieņu, kas izvietotas viena no otras, lai ļautu ūdenim plūst cauri, bet uzņemtu lielus gružus un cietas daļiņas. Stieņus var tīrīt manuāli vai mehāniski, lai noņemtu notverto materiālu.
Smalkie sieti: smalkiem sietiem izmanto sietu vai perforētu plāksni, lai no notekūdeņiem noņemtu mazākas daļiņas. Smalkos sietus var izmantot tādu materiālu kā matu, papīra un plastmasas noņemšanai.
Mikroskrāni: mikroekrāni ir līdzīgi smalkiem ekrāniem, taču tie izmanto smalkāku sietu vai poru izmēru, lai noņemtu mazākas daļiņas, tostarp baktērijas un citus mikroorganismus.
Mucu sieti: bungu sietos izmanto rotējošu cilindru ar sietu vai perforētu virsmu, lai uztvertu gružus un cietās daļiņas. Pēc tam notverto materiālu nokasa no bungas virsmas un noņem.
Disku ekrāni: Disku ekrānos tiek izmantoti rotējoši diski ar perforācijām, lai uztvertu gružus un cietās daļiņas. Pēc tam notverto materiālu noņem ar skrāpi vai suku.
Ekrāna veida izvēle būs atkarīga no noņemamo daļiņu izmēra un īpašībām, kā arī no kopējās apstrādes sistēmas konstrukcijas. Papildus cieto vielu noņemšanai sieti var arī palīdzēt aizsargāt pakārtoto aprīkojumu, piemēram, sūkņus un vārstus, no bojājumiem, ko izraisa lieli gruveši vai citi materiāli.
Smilšu kameras:
Smilšu kameras ir primārās attīrīšanas veids, ko izmanto notekūdeņu attīrīšanas iekārtās, lai atdalītu smagas neorganiskas cietās vielas, piemēram, smiltis, granti un citus smilšu materiālus, kas ir pārāk smagi, lai tos noņemtu tikai ar sedimentāciju. Šie materiāli apstrādes procesā var izraisīt bojājumus iekārtām, piemēram, sūkņiem un vārstiem, kā arī var uzkrāties dūņās primārās attīrīšanas laikā.
Smilšu kameras darbojas, palēninot notekūdeņu plūsmu un ļaujot smagajiem materiāliem nosēsties apakšā. Smilšu kamera parasti ir gara un šaura tvertne, kuras platuma un garuma attiecība ir aptuveni 1:4, lai nodrošinātu, ka notekūdeņi paliek kamerā pietiekami ilgu laiku. Notekūdeņiem ieplūstot kamerā, tie palēninās, izraisot smago materiālu nogulsnēšanos apakšā.
Pēc tam nosēdinātās smiltis tiek noņemtas no kameras apakšas, izmantojot smilšu noņemšanas sistēmu, kas var ietvert smilšu sūkņus, smilšu klasifikatorus vai smilšu transportierus. Pēc tam noņemtās smiltis tiek nosūtītas uz poligonu vai citu piemērotu apglabāšanas vietu.
Smilšu kameras var būt virpuļveida vai detrīta tipa. Vortex tipa smilšu kamerā notekūdeņi tiek ievadīti tangenciāli kamerai, radot virpuļojošu kustību, kas palīdz atdalīt smiltis no notekūdeņiem. Detrīta tipa smilšu kamerā notekūdeņi tiek ievadīti ar mazu ātrumu, ļaujot smiltīm nosēsties kameras apakšā.
Smilšu kameras parasti atrodas apstrādes procesa sākumā pirms primārās sedimentācijas, lai nodrošinātu, ka smagie materiāli tiek noņemti, pirms tie var izraisīt bojājumus vai traucēt turpmākos apstrādes procesus.
Sedimentācijas tvertnes:
Sedimentācijas tvertnes, kas pazīstamas arī kā dzidrinātāji, ir primārās attīrīšanas veids, ko izmanto notekūdeņu attīrīšanas iekārtās, lai no notekūdeņiem noņemtu suspendētās cietās vielas un organiskās vielas. Šīs tvertnes darbojas, ļaujot notekūdeņiem nosēsties, kā rezultātā smagākas cietās vielas nogrimst tvertnes apakšā, bet vieglākās cietās vielas peld uz augšu, veidojot putu slāni. Pēc tam dzidrināto ūdeni noņem no tvertnes vidus.
Sedimentācijas tvertnes parasti ir taisnstūrveida vai apļveida formas, un tās ir paredzētas notekūdeņu plūsmas palēnināšanai, lai cietajām vielām būtu pietiekami daudz laika nosēsties. Tvertnes var būt aprīkotas ar mehāniskām iekārtām, piemēram, skrāpjiem, skimmeriem vai grābekļiem, kas palīdz noņemt nosēdušās cietās daļiņas no tvertnes apakšas un putu slāni no virsmas.
Sedimentācijas tvertnes var veidot vai nu kā primāros dzidrinātājus, kas atdala lielāko daļu suspendēto vielu un organisko vielu, vai sekundāros dzidrinātājus, kurus pēc bioloģiskās apstrādes izmanto, lai atdalītu atlikušās cietās vielas un mikroorganismus.
Sedimentācijas tvertņu efektivitāte ir atkarīga no vairākiem faktoriem, tostarp aizturēšanas laika, cieto vielu nosēšanās ātruma un tvertnes konstrukcijas. Aiztures laiks ir laiks, cik ilgi notekūdeņi paliek tvertnē, un to parasti nosaka tvertnes izmērs un plūsmas ātrums. Cieto vielu nosēšanās ātrums ir atkarīgs no to izmēra, formas un blīvuma, un to var ietekmēt, pievienojot ķīmiskas vielas, piemēram, koagulantus, kas palīdz agregēt cietās vielas.
Kopumā sedimentācijas tvertnes ir svarīga notekūdeņu attīrīšanas sastāvdaļa, jo tās palīdz noņemt lielāko daļu cieto un organisko vielu, pirms notekūdeņi tiek tālāk attīrīti, izmantojot bioloģiskos vai progresīvos attīrīšanas procesus.
Aerācijas tvertnes:
Aerācijas tvertnes ir būtiska notekūdeņu attīrīšanas iekārtu bioloģiskās attīrīšanas procesa sastāvdaļa. Šo tvertņu galvenā funkcija ir nodrošināt vidi, kurā mikroorganismi var attīstīties un noārdīt notekūdeņos esošās organiskās vielas.
Tipiskā aktīvo dūņu procesā aerācijas tvertne ir liels baseins vai tvertne, kurā notekūdeņi tiek sajaukti ar mikrobu kultūru vai dūņām. Dūņas satur mikroorganismu maisījumu, tostarp baktērijas, vienšūņus un sēnītes, kas aerobās elpošanas procesā sadala notekūdeņu organiskās vielas.
Lai veicinātu mikroorganismu augšanu un aktivitāti, aerācijas tvertne ir aprīkota ar aerācijas ierīcēm, piemēram, difuzoriem vai mehāniskiem aeratoriem, kas piegādā notekūdeņiem skābekli. Tas nodrošina nepieciešamo skābekli, kas mikroorganismiem nepieciešams vielmaiņas procesu veikšanai.
Aerācijas process parasti ilgst vairākas stundas, kuru laikā mikroorganismi patērē notekūdeņos esošās organiskās vielas un vairojas. Pēc aerācijas procesa pabeigšanas notekūdeņi tiek novirzīti uz sekundāro dzidrinātāju jeb nostādināšanas tvertni, kur mikroorganismiem ļauj nosēsties un veidot dūņu slāni. Pēc tam dzidrinātais ūdens tiek noņemts, un to var tālāk apstrādāt trešās attīrīšanas procesos.
Aerācijas procesa efektivitāte ir atkarīga no vairākiem faktoriem, tostarp mikroorganismu koncentrācijas dūņās, izšķīdušā skābekļa līmeņa aerācijas tvertnē un notekūdeņu organiskās slodzes. Šie faktori ir rūpīgi jākontrolē, lai nodrošinātu, ka mikroorganismi spēj efektīvi noārdīt organiskās vielas un ražot augstas kvalitātes notekūdeņus.
Aktīvo dūņu sistēmas:
Aktīvo dūņu sistēma ir bioloģisks notekūdeņu attīrīšanas process, kurā izmanto mikroorganismus, lai sadalītu notekūdeņos esošās organiskās vielas. Process ietver gaisa pievienošanu notekūdeņiem, lai veicinātu mikroorganismu augšanu, kas pēc tam patērē organiskās vielas un pārvērš to oglekļa dioksīdā, ūdenī un jaunās mikrobu šūnās.
Aktīvo dūņu sistēmā notekūdeņus vispirms attīra aerācijas tvertnē, kur nepārtraukti tiek pievadīts gaiss, lai veicinātu mikroorganismu augšanu. Mikroorganismi patērē notekūdeņos esošās organiskās vielas, kas nodrošina tos ar augšanai nepieciešamo enerģiju un barības vielām. Pieaugot mikroorganismiem, tie veido ķekarus vai floku, kas var nosēsties no notekūdeņiem.
Pēc aerācijas tvertnes notekūdeņi tiek nosūtīti uz sekundāro dzidrinātāju, kur floki nogulsnējas no notekūdeņiem un tiek izņemti kā dūņas. Pēc tam attīrītie notekūdeņi tiek novadīti vai nosūtīti tālākai attīrīšanai.
Aktīvo dūņu sistēmu izmantošanai notekūdeņu attīrīšanā ir vairākas priekšrocības. Piemēram, tie var efektīvi izvadīt no notekūdeņiem organiskās vielas, slāpekli un fosforu, kas var palīdzēt novērst eitrofikāciju un citas ūdens kvalitātes problēmas. Aktīvo dūņu sistēmas var arī ražot augstas kvalitātes notekūdeņus, kurus var novadīt virszemes ūdeņos vai izmantot apūdeņošanai.
Tomēr ir arī dažas problēmas, kas saistītas ar aktīvo dūņu sistēmām. Piemēram, sistēmai ir nepieciešama rūpīga pārvaldība, lai uzturētu pareizu mikroorganismu un barības vielu līdzsvaru, jo pārāk daudz vai pārāk maz no tiem var radīt problēmas. Turklāt sistēma var būt jutīga pret triecienslodzēm un citiem traucējumiem, kas var traucēt apstrādes procesu. Visbeidzot, aktīvo dūņu sistēmas var radīt lielu daudzumu dūņu, kas ir atbilstoši jāapstrādā un jāiznīcina.
Membrānas bioreaktori:
Membrānas bioreaktors (MBR) ir notekūdeņu attīrīšanas sistēmas veids, kas apvieno bioloģisko attīrīšanu ar membrānas filtrēšanu. MBR sistēmās tiek izmantots bioloģisks process, lai notekūdeņos sadalītu organiskās vielas, un pēc tam izmanto membrānas, lai filtrētu suspendētās vielas, baktērijas un citus piesārņotājus.
MBR sistēmā notekūdeņus vispirms attīra aerācijas tvertnē, kur mikroorganismi patērē organiskās vielas un pārvērš tās oglekļa dioksīdā un ūdenī. Pēc tam sajauktais šķidrums tiek atdalīts no apstrādātā ūdens, izmantojot membrānas filtru, kas ļauj ūdenim iziet cauri, saglabājot cietās vielas un mikroorganismus. Membrānas notvertās cietās vielas un mikroorganismi tiek atgriezti aerācijas tvertnē, lai turpinātu apstrādes procesu.
MBR sistēmās tiek izmantoti divi galvenie membrānas filtru veidi: dobās šķiedras un plakanas loksnes. Dobu šķiedru membrānas parasti izmanto mazākās sistēmās, savukārt plakanas lokšņu membrānas izmanto lielākos lietojumos. Abiem membrānu veidiem ir mazas poras, kas filtrē baktērijas, vīrusus un citus piesārņotājus.
MBR sistēmām ir vairākas priekšrocības salīdzinājumā ar parastajām notekūdeņu attīrīšanas sistēmām. Piemēram, MBR sistēmas var radīt augstākas kvalitātes notekūdeņus nekā parastās sistēmas, jo membrānas nodrošina fizisku barjeru suspendētajām cietvielām, baktērijām un citiem piesārņotājiem. MBR sistēmām arī ir nepieciešams mazāk vietas nekā parastajām sistēmām, jo membrānfiltrācija var aizstāt sekundāro dzidrinātāju. Turklāt MBR sistēmas var darbināt ar augstāku biomasas koncentrāciju, kas var radīt augstāku attīrīšanas efektivitāti un mazāku dūņu veidošanos.
Tomēr MBR sistēmas var būt arī sarežģītākas un dārgākas nekā parastās sistēmas, jo tām ir nepieciešamas specializētas membrānas un uzlabotas vadības sistēmas. Arī membrānu apkope un nomaiņa var būt dārga. Neraugoties uz šiem izaicinājumiem, MBR sistēmas kļūst arvien populārākas gan komunālo, gan rūpniecisko notekūdeņu attīrīšanai, jo īpaši apgabalos, kur ir ierobežota vieta vai kur nepieciešami augstas kvalitātes notekūdeņi.
Dezinfekcijas sistēmas:
Dezinfekcijas sistēmas ir svarīga daudzu notekūdeņu attīrīšanas procesu sastāvdaļa, jo tās palīdz samazināt patogēno mikroorganismu līmeni notekūdeņos. Var izmantot vairākus dažādu veidu dezinfekcijas sistēmas, tostarp:
Hlorēšana: Hlorēšana ir izplatīta dezinfekcijas metode, kas ietver hlora pievienošanu attīrītajiem notekūdeņiem. Hlors var iznīcināt daudzu veidu mikroorganismus, tostarp baktērijas un vīrusus. Tomēr hlorēšana var radīt arī dezinfekcijas blakusproduktus, piemēram, trihalometānus, kas var būt kaitīgi cilvēku veselībai.
Ultravioletais (UV) starojums: UV dezinfekcijas sistēmās tiek izmantotas augstas intensitātes UV lampas, lai iznīcinātu mikroorganismus notekūdeņos. UV starojums bojā mikroorganismu DNS, kas neļauj tiem vairoties. UV dezinfekcija ir bez ķīmiskām vielām metode, kas nerada dezinfekcijas blakusproduktus.
Ozonēšana: Ozonēšana ir process, kas ietver ozona pievienošanu attīrītajiem notekūdeņiem. Ozons ir spēcīgs oksidētājs, kas var iznīcināt mikroorganismus un noārdīt organiskos savienojumus. Ozonēšana ir ķimikāliju nesaturoša metode, kas nerada dezinfekcijas blakusproduktus, taču tās darbība var būt dārga.
Membrānas filtrēšana: daži membrānas filtru veidi, piemēram, ultrafiltrācijas membrānas, var noņemt baktērijas un vīrusus no attīrītajiem notekūdeņiem. Membrānas filtrēšana var būt efektīva dezinfekcijas metode, taču tās uzstādīšana un uzturēšana var būt dārga.
Dezinfekcijas sistēmas izvēle būs atkarīga no dažādiem faktoriem, tostarp notekūdeņu īpašībām, nepieciešamā dezinfekcijas līmeņa un pieejamajiem resursiem. Daudzos gadījumos, lai sasniegtu vēlamo apstrādes līmeni, var izmantot dezinfekcijas metožu kombināciju.
Terciārās attīrīšanas sistēmas:
Terciārās attīrīšanas sistēmas tiek izmantotas, lai tālāk attīrītu notekūdeņus, kuriem jau ir veikti primārie un sekundārie attīrīšanas procesi. Terciārās attīrīšanas mērķis ir noņemt atlikušos piemaisījumus un piesārņotājus no ūdens, lai radītu notekūdeņus, kas ir piemēroti atkārtotai izmantošanai vai novadīšanai vidē. Dažas izplatītas terciārās apstrādes sistēmas ietver:
Filtrēšana: filtrēšana ir process, kas no notekūdeņiem atdala mazas daļiņas, suspendētās cietās vielas un citus piemaisījumus. Kopējā terciārajā apstrādē izmantotie filtru veidi ir smilšu filtri, multivides filtri un membrānas filtri.
Ķīmiskā apstrāde: Ķīmiskā apstrāde ietver ķīmisko vielu pievienošanu notekūdeņiem, lai noņemtu izšķīdušās cietās vielas un organiskos savienojumus. Parastās ķīmiskās vielas, ko izmanto terciārajā apstrādē, ir koagulanti, flokulanti un dezinfekcijas līdzekļi.
Uzturvielu noņemšana: Barības vielu noņemšana ir process, kas no notekūdeņiem atdala lieko slāpekli un fosforu. Barības vielu pārpalikums var veicināt aļģu ziedēšanu un citas vides problēmas. Kopējās barības vielu noņemšanas metodes ietver bioloģisko barības vielu atdalīšanu (BNR) un ķīmisko nogulsnēšanos.
Dezinfekcija: Dezinfekcija ir process, kas nogalina patogēnos mikroorganismus notekūdeņos. Parastās dezinfekcijas metodes ietver hlorēšanu, UV starojumu un ozona apstrādi.
Reversā osmoze: Reversā osmoze ir process, kurā tiek izmantota daļēji caurlaidīga membrāna, lai no notekūdeņiem noņemtu izšķīdušās cietās vielas, sāļus un citus piemaisījumus. Šis process var radīt augstas kvalitātes ūdeni, kas ir piemērots atkārtotai izmantošanai rūpniecībā vai lauksaimniecībā.
Terciārās attīrīšanas sistēmas izvēle būs atkarīga no konkrētajiem piesārņotājiem, kas jānoņem no notekūdeņiem, notekūdeņu paredzētā lietojuma un pieejamajiem resursiem. Daudzos gadījumos, lai sasniegtu vēlamo ūdens kvalitātes līmeni, var izmantot attīrīšanas metožu kombināciju.
Kopumā notekūdeņu attīrīšanas ierīces ir būtiskas, lai no notekūdeņiem noņemtu piesārņotājus un nodrošinātu attīrītā ūdens atbilstību vides un sabiedrības veselības standartiem.