Tại sao xử lý và làm thế nào để đối phó với nước thải đô thị và công nghiệp?

Tại sao xử lý và làm thế nào để đối phó với nước thải đô thị và công nghiệp?

Trong bối cảnh dân số thế giới tiếp tục tăng trưởng và đô thị hóa nhanh chóng, việc cung cấp nước uống và vệ sinh vẫn là một vấn đề quan trọng đối với nhiều thành phố, đặc biệt là ở các nước đang phát triển. Vệ sinh là tên gọi chung của tất cả các công nghệ được sử dụng để thu thập, vận chuyển và xử lý nước thải đô thị và công nghiệp trước khi nước thải có thể được thải vào môi trường tự nhiên. Nó có thể được quy hoạch và thiết kế theo quy mô khu vực đô thị (tức là các cơ sở vệ sinh tập trung) hoặc được hình thành theo quy mô nhà ở hoặc không kết nối với mạng lưới thoát nước tập trung (tức là các cơ sở vệ sinh độc lập). Một xu hướng là các nhà máy xử lý nước thải trong tương lai sẽ trở thành một nhà máy xử lý nước thải thực sự, nơi năng lượng xanh, phân bón và kim loại quý có thể được sản xuất và tái sử dụng nước thải được xử lý.

 

 

1. Một lịch sử ngắn gọn về vệ sinh đô thị

Hệ thống thoát nước sớm nhất được xây dựng trong thời cổ đại, chẳng hạn như hệ thống thoát nước Maxima nổi tiếng của La Mã cổ đại. Sau sự sụp đổ của Đế chế La Mã, hệ thống thoát nước dần dần bị bỏ hoang. Nước thải, phân và các chất thải khác được thải trực tiếp, gây ra mùi hôi thối, ô nhiễm nước giếng và nhiều bệnh tật.

Sau khi dịch tả lan rộng trên toàn thế giới vào thế kỷ 19, phong trào vệ sinh trong những năm 1850 ủng hộ việc xây dựng hệ thống thoát nước ngầm để xả nước thải sinh hoạt, nước mưa và nước đường phố trực tiếp ra sông hoặc đại dương. Do đó, chiều dài của mạng lưới đường ống nước thải của thành phố Paris đã tăng từ 150 km năm 1853 lên gần 900 km (hiện tại khoảng 2.500 km).

 

Hình 2. Một bức ảnh về hệ thống cống rãnh Paris được chụp bởi Nadal năm 1861.

 

Mãi đến những năm 1960, các khu đô thị mới và các thành phố mới mới bắt đầu xây dựng hệ thống thoát nước phân luồng để thu gom và xử lý nước thải sinh hoạt và nước mưa tương ứng. Nước thải phát sinh từ các hoạt động công nghiệp gây ô nhiễm không thể được xả trực tiếp vào hệ thống nước thải và phải được xử lý bởi ngành công nghiệp. Với tính chất của các chất gây ô nhiễm và sự đa dạng và đặc thù của quá trình xử lý, bài viết này sẽ không thảo luận về nước thải công nghiệp.

Xả nước thải chuyển vấn đề ô nhiễm ra khỏi thành phố, gây ô nhiễm ngày càng nghiêm trọng đối với nước mặt. Công nghệ lọc nước thải sớm nhất xuất hiện vào những năm 1860, phun nước thải lên đất cát để tận dụng khả năng thanh lọc đất, đồng thời tăng sản lượng nông nghiệp và trồng rau hàng hóa.

Cùng với quá trình đô thị hóa nhanh chóng và thu gom nước thải ngày càng tăng, diện tích đất được sử dụng để làm sạch nước thải cũng tăng lên (khoảng năm 1900, lên đến 5.000 ha ở Paris). Từ năm 1870 đến năm 1900, công suất lọc nước thải cũng tăng dần, nhờ loại bỏ các chất rắn trong đó thông qua kết tủa, xử lý hóa học hoặc lên men kỵ khí (tức là trong trường hợp không có oxy) trước khi phun nước thải.

2. Tại sao xử lý nước thải đô thị?

2.1 Thành phần nước thải đô thị

Nước thải đô thị chứa một lượng lớn các hợp chất hữu cơ và vô cơ có nguồn gốc từ nước đen (có chứa nước tiểu và phân), nước bẩn từ nhà bếp, giặt ủi và phòng tắm và dòng chảy bề mặt. Để dễ dàng phân tích và giám sát, các chỉ số toàn diện bao gồm nhiều chất gây ô nhiễm (được thể hiện bằng mg / l) thường được sử dụng để thể hiện nước thải chưa qua xử lý và xử lý:

Hàm lượng chất lơ lửng (SM), đại diện cho ô nhiễm các hạt có thể bị chặn bởi màng lọc đường kính lỗ 2μm. Chúng bao gồm khoảng 25% khoáng chất và 75% các chất hữu cơ được gọi là chất dễ bay hơi. Chất rắn lơ lửng dễ bay hơi là một phần quan trọng của COD.

Nhu cầu oxy hóa học (COD) là lượng oxy cần thiết để oxy hóa hoàn toàn các ô nhiễm hữu cơ hòa tan và hạt, bao gồm COD phân hủy sinh học và COD phân hủy sinh học. Quá trình oxy hóa hoàn toàn này được thực hiện trong môi trường rất axit bằng cách sử dụng các chất oxy hóa rất mạnh (kali cromate nặng) và phản ứng trong 2 giờ ở nhiệt độ khoảng 150°C. Đối với nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý, khoảng 50% COD là hòa tan và 50% còn lại là dạng hạt.

Nhu cầu oxy sinh hóa trong năm ngày (BOD5) đề cập đến lượng oxy mà vi khuẩn tiêu thụ khi phân hủy các chất hữu cơ phân hủy sinh học trong vòng 5 ngày. COD/BOD cho nước thải đô thị5Tỷ lệ cao hơn (2 ~ 5), cho thấy rằng các chất ô nhiễm hữu cơ có thể dễ dàng được loại bỏ sinh học trong các nhà máy xử lý nước thải.

Nitơ Kai (NK) là nitơ hữu cơ (bao gồm urê, axit amin, protein ... ) và nitơ amoniac (N-NH3tổng.

Tổng nitơ (NGL) đề cập đến tổng nitơ hữu cơ, nitơ amoniac, nitơ nitrit và nitơ nitrat. Cả hai hình thức nitơ thứ hai đều không được tìm thấy trong nước thải đô thị chưa qua xử lý.

Tổng phốt pho (Pt) bao gồm phốt pho hữu cơ và phốt pho vô cơ.

Nước thải đô thị cũng chứa nhiều hợp chất vô cơ và hữu cơ có nồng độ thấp (từ vàing /l đến vài μg/l). Các loại chất ô nhiễm vi mô chính là mỹ phẩm, dư lượng thuốc trừ sâu và thuốc trừ sâu, dung môi, kích thích tố tự nhiên và tổng hợp, dư lượng thuốc, kim loại, v.v. Ô nhiễm vi mô này là chủ đề của chiến dịch hành động kiểm soát phát thải các chất độc hại ra môi trường. Hiện nay, có sự chú ý đặc biệt đến nồng độ dư lượng thuốc trừ sâu, thuốc và chất gây nhiễu nội tiết trong nước đầu vào và ra khỏi nhà máy xử lý nước thải.

Nước thải đô thị cũng chứa nồng độ vi sinh vật phân cao, đặc biệt là vi sinh vật gây bệnh, phụ thuộc vào số lượng và loại vi sinh vật gây bệnh.

2.2 Tác động của khí thải đối với môi trường nước

Nước thải đô thị chưa qua xử lý được thải ra nước mặt có thể gây ô nhiễm thị giác (nổi), làm giảm độ trong suốt của nước và gây phù sa trong các hồ và sông. Việc thải ra các chất phân hủy sinh học có thể tăng cường hoạt động vi sinh vật trong cơ thể nước, dẫn đến giảm nồng độ oxy hòa tan và thậm chí dẫn đến tử vong nghẹt thở do thiếu oxy. Phát thải nitơ và phốt pho có thể dẫn đến hiện tượng giàu dinh dưỡng trong nước.

Việc thải ra các chất gây ô nhiễm vi mô có thể có tác dụng độc hại đối với động vật và thực vật trong môi trường nước. Những hiệu ứng này bao gồm tích lũy sinh học của các phân tử dai dẳng trong chuỗi thức ăn, độc tính mãn tính do liều rất thấp và những thay đổi trong chức năng của hệ thống nội tiết có thể dẫn đến hậu quả như nữ hóa cá đực. Ô nhiễm vi sinh vật của nước có thể làm cho chất lượng nước không phù hợp với một số mục đích nhất định.

2.3. Nghĩa vụ xử lý nước thải

Các vi sinh vật tự nhiên tồn tại trong nước mặt có thể phân hủy các chất ô nhiễm gây ra bởi việc xả nước thải, nhưng khả năng tự làm sạch của các con sông nói chung là không đủ. Do đó, nước thải phải được xử lý tại nhà máy xử lý nước thải trước khi xả vào môi trường tự nhiên. Đối với các chỉ số ô nhiễm toàn diện khác nhau, nước thải đã được xử lý không được vượt quá giá trị nồng độ tối đa cho phép của nó hoặc phải đạt được hiệu quả làm sạch tối thiểu được quy định trong các quy định của pháp luật.

3. Nước thải được xử lý như thế nào?

 

Hình 3. Quan sát bằng kính hiển vi của bùn hoạt tính (phóng to 400 lần). Có một con tuyến trùng và một con giun tròn trong chế độ xem.

 

Nước thải đô thị chủ yếu được xử lý bằng phương pháp sinh học và kết hợp với quá trình tách lỏng / rắn (kết tủa, lọc, nổi khí) để loại bỏ chất rắn lơ lửng và các sinh khối sinh học được tạo ra bởi lưu giữ. Các sinh vật có tác dụng thanh lọc về cơ bản bao gồm vi khuẩn (nhà sản xuất chính), có đặc tính tiết ra polyme bên ngoài, có thể tạo thành các cơ thể có thể lắng đọng hoặc màng sinh học, trong đó các vi sinh vật khác (động vật nguyên sinh, động vật hậu sinh) cũng nhân lên như những kẻ săn mồi (Hình 3).

Phản ứng sinh học để loại bỏ ô nhiễm hữu cơ, nitơ và phốt pho đòi hỏi điều kiện hoạt động đặc biệt (sự hiện diện của oxy hòa tan, thời gian sinh khối ở lại trong lò phản ứng, v.v.). Việc loại bỏ các chất gây ô nhiễm này hoặc làm sạch nước được thực hiện bằng cách nuôi cấy sinh khối lơ lửng trong nước hoặc gắn liền với chất độn.

3.1. Chuyển đổi sinh học gây ô nhiễm

Các chất hữu cơ phân hủy sinh học (bao gồm protein, chất béo và carbohydrate) được gọi là vi khuẩn dịch vụ được sử dụng làm thực phẩm vì chúng sử dụng carbon hữu cơ làm nguồn carbon cho sự phát triển và sinh sản của chúng (anabolic) và nhu cầu năng lượng (phá vỡ sự trao đổi chất). Sản xuất các tế bào mới cũng đòi hỏi sự tham gia của nitơ amoniac và phốt phát, nồng độ của chúng trong nước thải chưa qua xử lý có thể đáp ứng nhu cầu đáng kể. Trong trường hợp oxy hòa tan hoặc nitrat tồn tại, các chất hữu cơ trong nước thải được chuyển đổi thành carbon dioxide và sinh khối theo tỷ lệ tương tự.

Hành động amoniac (phản ứng 1) chuyển đổi nitơ hữu cơ (chủ yếu được chứa trong urê nước thải) thành nitơ amoniac. Phản ứng này rất nhanh;nhiều loại vi sinh vật có thể hoàn thành phản ứng này:

Urê [CO(NH2)2]amoniac →[NH.)3]+ Carbon dioxide [CO2]

Đồng hóa (phản ứng 2) có nghĩa là nitơ amoniac được đồng hóa bởi vi khuẩn để tạo thành các phân tử sinh học nitơ hữu cơ mới được sử dụng để tổng hợp vi khuẩn mới.

Tác dụng nitrat hóa sinh học (phản ứng 4a và 4b) thông qua vi khuẩn oxy hóa amoniac nitơ amoniac (amoni, NH).4+) chuyển đổi thành nitơ nitrit (nitrit, NO).2–), sau đó chuyển đổi nó thành nitơ nitrat (nitrat, NO) thông qua vi khuẩn nitrat3–）：

Amoniac [NH4+]→ nitrit [NO2–]→ nitrat [NO3–]

Những phản ứng này chỉ xảy ra trong điều kiện hiếu khí và được thực hiện bởi các vi sinh vật được gọi là vi khuẩn tự nuôi vì chúng sử dụng carbon vô cơ (CO).2hoặc HCO3–) là một nguồn carbon để tổng hợp vi khuẩn mới.

Sinh học chống nitrat hóa (phản ứng 5) sẽ ion nitrat (NO).3– ) trở lại nitơ (N2）。 Trong các nhà máy xử lý nước thải, chống nitrat hóa chỉ có thể xảy ra trong điều kiện không có oxy. Chống nitrat hóa được thực hiện bởi vi khuẩn dị.ch vụ và đòi hỏi phải tiêu thụ chất hữu cơ. Lấy methanol (một phân tử hữu cơ nhỏ dễ phân hủy sinh học) làm ví dụ về chất hữu cơ của quá trình chống nitrat hóa, chống nitrat hóa đi kèm với việc loại bỏ ô nhiễm hữu cơ (bị oxy hóa thành CO).2）：

Nitrat [NO3–]+ Methanol [CH3OH] → nitơ [N2]+ Nước [H2O]+ CARBON[CO2]

Giống như việc loại bỏ nitơ amoniac, sự gia tăng sinh khối của quá trình nitrat hóa đi kèm với việc loại bỏ phốt pho (tổng hợp phốt pho thành các phân tử sinh học mới) bằng cách đồng hóa một phần.

Để tiếp tục khử phốt pho sinh học, các sinh khối sinh học cần phải luân phiên trải qua các giai đoạn kỵ khí và hiếu khí, do đó hình thành vi khuẩn khử phốt pho được gọi là polyphosphate, có tính chất tích tụ phốt pho quá mức trong các tế bào của chúng. Phốt pho có thể chiếm 10% - 12% trọng lượng khô của vi khuẩn khử phốt pho, trong khi phốt pho chiếm 1% - 2% trọng lượng khô của vi khuẩn không khử phốt pho.

Trong các nhà máy xử lý nước thải, khử phốt pho sinh học chỉ loại bỏ khoảng 40%-60% phốt pho. Để đáp ứng các tiêu chuẩn phát thải, cũng cần phải được bổ sung bởi hóa học vật lý để loại bỏ phốt pho, tức là việc sử dụng muối sắt bổ sung (thường là sắt clorua, FeCl).3 Phương pháp được loại bỏ bằng cách tạo thành kết tủa sắt phosphate.

3.2. Quy trình thâm canh được sử dụng bởi các nhà máy xử lý nước thải lớn

Khi nước thải tương đương với dân số hơn 2.000 - 4.000 người được thu thập tập trung  việc xử lý chúng thường được thực hiện tại các nhà máy xử lý nước thải tập trung, trong đó các vi sinh vật được sử dụng để lọc nước thải hoặc lơ lửng trong nước (được gọi là bùn hoạt tính), hoặc cố định trên chất độn (bể lọc sinh học ngâm). Ưu điểm của các nhà máy xử lý nước thải này là có diện tích nhỏ. Tuy nhiên, các nhà máy xử lý này tiêu thụ một lượng lớn năng lượng (khoảng 60 - 90 kWh/người/năm), đặc biệt là để cung cấp oxy cho vi khuẩn bằng cách khuấy và sắt khí. Chúng tạo ra một lượng lớn bùn dư thừa (20 - 22 kg chất khô / cư dân / năm), chủ yếu bao gồm các chất lơ lửng không phân hủy sinh học và sinh khối được tạo ra trong lò phản ứng sinh học.

 

Hình 7. Sơ đồ quy trình nhà máy xử lý nước thải bằng phương pháp bùn hoạt tính.

 

Một nhà máy xử lý nước thải bùn hoạt tính bao gồm:

Các bước tiền xử lý để loại bỏ các mảnh vụn lớn (đơn vị lưới), cát (đơn vị khử cát) và dầu mỡ (đơn vị khử mỡ)

Lò phản ứng bùn hoạt tính

Bể lắng (được gọi là hồ bơi làm rõ)

Điều này cũng có thể bao gồm xử lý cấp 3 (chẳng hạn như khử trùng tia cực tím) trước khi thải ra môi trường tự nhiên.

Các nhà máy xử lý nước thải theo phương pháp bùn hoạt tính thường bao gồm hai hoặc ba lò phản ứng sinh học nối tiếp, được lựa chọn để tối ưu hóa hiệu quả loại bỏ ô nhiễm hữu cơ, nitơ và phốt pho. Trong bể làm rõ, sự tách chất lỏng / cố định của các cơ thể vi khuẩn được hình thành trong hồ bùn hoạt tính xảy ra, tức là nước thải được xử lý tràn ra từ phần trên của bể làm rõ, trong khi bùn lắng đọng ở đáy bể làm rõ. Một phần bùn được trả lại cho lò phản ứng sinh học, trong khi bùn còn lại được gửi đến hệ thống xử lý bùn và hệ thống tái chế tài nguyên / năng lượng. Loại nhà máy xử lý nước thải này được phát minh vào năm 1914 và hiện đang được sử dụng để xử lý 90% nước thải đô thị của Pháp.

Lọc màng xốp thay vì làm rõ hồ bơi có thể đạt được nồng độ sinh khối cao hơn trong lò phản ứng sinh học (lò phản ứng sinh học màng). So với phương pháp kết tủa, lọc màng đảm bảo rằng nước được xử lý không chứa chất rắn lơ lửng và loại bỏ vi khuẩn tốt hơn.

Nhà máy lọc nước thải bằng phương pháp lọc sinh học. Quá trình này được phát triển vào những năm 1980 để loại bỏ ô nhiễm chất hữu cơ và ô nhiễm nitơ bằng cách sử dụng các sinh vật sinh học tăng trưởng gắn liền được hình thành trong các bể lọc ngâm. Phương tiện truyền thông trong bể lọc (kích thước hạt: 4 - 6 mm) không chỉ là chất độn cho sự phát triển của màng sinh học, mà còn là phương tiện lọc. Nước sau khi xử lý tại lối ra của bể lọc sinh học có thể được xả trực tiếp vào môi trường nước tiếp nhận (không cần làm rõ bể). Để tránh tắc nghẽn quá nhanh của bể lọc sinh học, loại bỏ hoàn toàn chất rắn lơ lửng trong nước thải trước khi lọc sinh học. Làm sạch bể lọc sinh học hàng ngày, có thể giữ lại chất lơ lửng trong quá trình lọc và sinh khối tạo ra khỏi hồ lọc.

3.3. Quy trình thô được sử dụng bởi các nhà máy xử lý nước thải nhỏ

Nước thải từ các cộng đồng nhỏ (tương đương dân số từ 1.000-2.000 người) thường được xử lý bằng phương pháp đầm phá tự nhiên hoặc bể lọc nơi lau sậy được trồng. Các quy trình thanh lọc rộng rãi này (còn được gọi là quy trình nông thôn) không yêu cầu bất kỳ tiền xử lý nào (ngoại trừ việc loại bỏ các mảnh vụn lớn hơn 10-15 mm thông qua lưới), không yêu cầu thiết bị cơ điện và không có tiêu thụ điện năng (ngoại trừ bơm).

Phương pháp đầm phá tự nhiên đề cập đến việc xử lý nước thải được xử lý trong 3 chuỗi, hồ bơi sâu hơn (1-1,4 m), bể không thấm (đầm phá) được tái chế trong hàng chục ngày.

 

Hình 10. Phương pháp đầm phá tự nhiên loại bỏ ô nhiễm chất hữu cơ, nitơ và phốt pho.

 

Xử lý nước thải theo phương pháp đầm phá tự nhiên chủ yếu đạt được thông qua các phản ứng sinh học xảy ra ở tầng nước trên và kết tủa của các chất có thể lắng đọng xảy ra dưới đáy hồ bơi.

Tầng nước trên: Trong điều kiện hiếu khí, vi khuẩn oxy hóa phân hủy các chất hữu cơ phân hủy sinh học (đặc biệt là trong hồ bơi đầu tiên) và chất hữu cơ có chứa nitơ (tác dụng nitrat hóa xảy ra chủ yếu trong hồ bơi thứ hai và thứ ba). Oxy hòa tan được cung cấp thông qua trao đổi giữa nước và khí quyển, trong đó vi tảo (quang hợp) đóng một vai trò quan trọng. Trong quá trình tăng trưởng và sinh sản, vi tảo đồng hóa hấp thụ một phần nitơ và phốt pho trong nước thải.

Đáy hồ bơi: Vì không có oxy hòa tan (không có quang hợp) ở dưới cùng của đầm phá, nitrat hóa một phần nitơ nitrat có thể xảy ra và có thể dẫn đến phản ứng lên men kỵ khí (tạo ra hydrogen sulfide).

Hiệu suất lọc nước thải của phương pháp đầm phá thay đổi theo mùa và thay đổi theo mùa, tùy thuộc vào ánh nắng mặt trời và nhiệt độ nước. Do sự tích tụ của trầm tích, hồ bơi cần phải được làm sạch mỗi 10 đến 12 năm.

4. Nhà máy xử lý nước thải trong tương lai: Nhà máy tái chế năng lượng và tài nguyên thực sự

Mục tiêu chính của các nhà máy xử lý nước thải là giảm lượng chất gây ô nhiễm được thải ra môi trường tự nhiên. Chúng cũng có thể trở thành nhà máy thực sự để sản xuất năng lượng xanh, nguyên liệu thô hoặc nước sau khi xử lý trở lại. Những tính năng mới này là một phần của sáng kiến phát triển bền vững, nền kinh tế tuần hoàn, sản xuất năng lượng tái tạo và sự nóng lên toàn cầu được phát triển bởi chính quyền thành phố và địa phương.

4.1. Sản xuất năng lượng xanh

Mỗi cư dân tạo ra khoảng 20 đến 25 kg bùn (nặng khô) mỗi năm trong các nhà máy nước thải. Bùn này chứa khoảng 65% chất hữu cơ, nitơ và phốt pho và từ lâu đã được sử dụng trong nông nghiệp (bón phân, phân compost). Họ hiện đang ngày càng được sử dụng trong các nhà máy xử lý nước thải lớn để sản xuất năng lượng tái tạo. Đốt bùn (đốt riêng lẻ hoặc với chất thải sinh hoạt, hoặc được sử dụng trong các nhà máy xi măng) làm giảm tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch.

Tiêu hóa kỵ khí của bùn nhà máy nước thải được sản xuất mỗi người mỗi năm có thể tạo ra khoảng 6m3 Biothalao (chứa 65% metan và 30% carbon dioxide). Biotium sau khi được làm sạch có thể được sử dụng để sưởi ấm hoặc tạo ra điện, hoặc tiêm vào mạng lưới đường ống dẫn khí đô thị. Khí metan hóa bùn trong các nhà máy nước thải là một quá trình trưởng thành và các thiết bị mới hiện đang được xây dựng để tìm cách cải thiện năng suất khí sinh học và tái chế.

Nếu có đủ đầu và lượng nước, tuabin có thể được lắp đặt trong các đường ống thượng nguồn hoặc hạ lưu của nhà máy xử lý nước thải để chuyển đổi năng lượng nước thành điện. Thụy Sĩ có thể đạt được ít nhất 9,3 GWh/năm từ đầu nguồn nước thải một cách hiệu quả về chi phí và hiện đã đạt được công suất 3,5 GWh/năm.

Nhiệt nước thải là một nguồn năng lượng tái tạo. Bộ trao đổi nhiệt có thể được sử dụng để tái chế năng lượng nhiệt từ mạng lưới đường ống nước thải hoặc nhà máy xử lý nước thải để bơm nhiệt và làm mát. Hiện nay, việc thu hồi nhiệt nước thải đang trải qua một giai đoạn phát triển rất nhanh để sản xuất nước nóng sinh hoạt, sưởi ấm và điều hòa không khí trong các tòa nhà công cộng, hồ bơi và các tòa nhà khác. Các nghiên cứu thí điểm hiện đang được tiến hành để sử dụng nitơ và phốt pho trong nước thải sau xử lý làm nguồn dinh dưỡng để trồng cây vi tảo để sản xuất nhiên liệu sinh học.

Cọc sinh học là một loại lò phản ứng sử dụng vi khuẩn trực tiếp chuyển đổi năng lượng được giải phóng trong quá trình oxy hóa các hợp chất phân hủy sinh học thành năng lượng điện. Một trong những điểm nóng nghiên cứu hiện nay là phát triển các cọc sinh học khả thi về mặt kỹ thuật và kinh tế.

 

 

4.2. Sản xuất nguyên liệu/tái chế tài nguyên

Phốt pho có thể được lắng đọng từ nước thải (dưới dạng các hạt canxi phosphate hoặc phân chim) và được sử dụng làm phân bón nông nghiệp. Một trong những dự án công nghiệp tái chế phốt pho đầu tiên (Nhà máy xử lý nước thải Aarhus Đan Mạch, tương đương dân số 85.000 người) cho thấy mỗi cư dân thải ra 700-750g phốt pho mỗi năm, 60% trong số đó có thể được tái chế, do đó làm giảm nhập khẩu quặng phốt phát.

Nước thải chứa đồng, bạc, vàng, bạch kim, palladium, vanadi và các kim loại quý khác, và theo nghiên cứu của Đại học bang Arizona, một thành phố 1 triệu người có chứa 13 triệu đô la trong bùn nhà máy nước thải mỗi năm, bao gồm 2,6 triệu đô la vàng và bạc. Những kim loại này được tìm thấy trong bùn nhà máy nước thải. Tại Nhật Bản, một nhà máy xử lý nước thải đã bắt đầu thu hồi vàng từ tro đốt bùn của nhà máy nước thải.

Các nghiên cứu thử nghiệm nhỏ gần đây đã chỉ ra rằng các chất hữu cơ trong bùn nhà máy nước thải hoặc nước thải dự kiến sẽ được sử dụng để sản xuất nhựa sinh học phân hủy sinh học (poly hydroxyaneate: PHA) dự kiến sẽ được sử dụng để chuyển đổi vi khuẩn từ bùn nhà máy nước thải. Một nhà máy xử lý nước thải với quy mô tương đương 1 triệu người có tiềm năng sản xuất 18.000 tấn PAA mỗi năm.

4.3. Tái sử dụng nước thải

Nhiều nơi trên thế giới phải đối mặt với tình trạng thiếu nước theo mùa hoặc thậm chí lâu dài, trong khi nước thải được xử lý có thể được tái sử dụng để bù đắp cho sự thiếu hụt tài nguyên nước. Chúng có thể được sử dụng để tưới cây xanh và sân golf, tưới cho các khu vực nông nghiệp, đáp ứng nhu cầu nước công nghiệp hoặc sản xuất nước uống (được sử dụng trực tiếp trong sản xuất nước uống hoặc gián tiếp cho sản xuất nước uống bằng cách bù nước vào hồ chứa hoặc thấm nước ngầm). Tùy thuộc vào mục đích tái sử dụng nước thải, nước thải sau khi xử lý nhà máy xử lý phải được xử lý sau khi xử lý thích hợp, mức độ từ khử trùng đơn giản đến xử lý loạt phức tạp hơn nhiều.

5. Thông tin cần nhớ

Mục đích ban đầu của việc xử lý nước thải là để sử dụng vệ sinh và an toàn sức khỏe của người dân ở các thành phố lớn, và sau đó bắt đầu mở rộng để đáp ứng các tiêu chuẩn phát thải nghiêm ngặt hơn để bảo vệ môi trường tự nhiên từ những năm 1970.

Nước thải đô thị được xử lý bằng phương pháp sinh học, được bổ sung bởi phương pháp hóa học vật lý để loại bỏ phốt pho. Nước thải công nghiệp được xử lý riêng biệt trong các thiết bị lắp đặt cụ thể.

Ở các khu vực đô thị có dân số từ 2.000 đến 4.000 người, các nhà máy xử lý nước thải thâm canh chủ yếu sử dụng phương pháp bùn hoạt tính (90% nước thải đô thị ở Pháp được thu gom và xử lý).

Đối với các cộng đồng nhỏ, các nhà máy xử lý nước thải thô sử dụng phương pháp đầm phá tự nhiên hoặc bể lọc lau sậy.

Phát triển công nghệ liên quan đến các nhà máy nước thải đang được tiến hành và hiện đang tập trung vào việc sử dụng bùn nhà máy nước thải, bao gồm tái chế năng lượng dưới dạng khí sinh học hoặc nhiệt, cũng như sản xuất phân bón hoặc nhựa sinh học, đôi khi tái chế và chiết xuất kim loại.

 

Xem thêm Hướng dẫn về phương pháp kế toán phát thải khí nhà kính các cơ sở sản xuất điện