Miesto nuotekos

Neužtikrintoje paspartintos globalios urbanizacijos bangoje komunaliniai nuotekų valymo įrenginiai tapo esminiais infrastruktūros elementais, veikdami kaip miesto ekologinės apsaugos pagrindas. Šie objektai yra pirmoje fronto linijoje, nuolat patiriantys dvigubą ir stiprėjantį spaudimą dėl „eksponentinio gyventojų skaičiaus augimo“ ir „griežtesnių vandens kokybės reikalavimų“. Augant, tankėjant miestams ir tobulėjant ekonomikai, dauginasi sukuriamų nuotekų kiekis, tuo pat metu vis bendruomenės, vis reguliavimo institucijų reikalavimai dėl švaraus nuotekų išleidimo ir sveikesės akvatinės aplinkos tampa vis didesnis iššūkis miesto planuotojams ir inžinieriams.

Nuotekų valymo įrenginių atvejis senoje vieno vidurio kinijos prefektūros miesto dalyje yra tipiškas šio visuotinio miesto dilemos pavyzdys. Veikiantis be pertraukos jau daugiau nei 15 metų, šis objektas neša savo epochos žymes. Jis buvo suprojektuotas kitam laikotarpiui, mažesniam miesto plotui ir mažiau vartotojiškai visuomenei. Jo aptarnavimo zona siekia 35 kvadratinius kilometrus, o jo atsakomybė – nuotekos, susidarančios 400 000 nuolat gyvenančių gyventojų – skaičius, kuris tikriausiai išaugo nuo paleidimo į eksploataciją. Pradinis projektinis pajėgumas buvo kuklus – 30 000 tonų per dieną, kai tai buvo pakankama apimtis. Tačiau dvigubi miesto plėtros varikliai – užkariavimas aplinkinių rajonų ir naujų gyventojų srautas – kartu su gyvenimo lygio staigiu kilimu padarė šį pajėgumą kritiškai pasenusį. Kasdieninis pritekėjimas išaugo iki 45 000 tonų, kas viršija leistiną ribą 50 procentų ir verčia senėjančią infrastruktūrą dirbti absoliučiais maksimumais. Toks hidraulinis perkrovimas lemia trumpesnį laikymo trukmę, sumažina valymo efektyvumą ir kelia pavojų pažeisti reglamentines sąlygas.

Iššūkiai yra ne tik kiekybiniai, bet ir giliai kokybės pobūdžio. Įtakantis nuotekas turi sudėtingą ir kintamą cheminę sudėtį. Cheminės deguonies suvartojimo (COD) koncentracija, vienas iš pagrindinių organinių teršalų stiprumo rodiklių, labai kinta – svyruoja tarp 300 ir 800 mg/L. Šis kintamumas pats savaime yra problema biologiniam valymui, kuriam reikalingos stabilios sąlygos. Šių nuotekų sudėtis tiesiogiai atspindi modernų miesto gyvenimą: jose yra daug buities veiklos atliekų, tokių kaip riebalai, aliejai, tepalai ir maisto likučiai iš virtuvių. Svarbi ir problematiška dalis – aukšta sintetinių skalavimo priemonių ir paviršinio aktyvumo medžiagų koncentracija, kurios gali sukelti putų ir slopinti biologinius procesus. Be to, nepaisant reglamentų, nuotekų sraute yra maišalas teršalų iš mažųjų, nesilaikančių taisyklių pramonės ar komercinių įmonių, kurios neteisėtai ar netinkamai išmeta atliekas į komunalinį kanalizacijos tinklą. Tarp jų gali būti sunkiųjų metalų, tirpiklių bei kitų atsparių junginių, kurie yra toksiški mikroorganizmų bendrijoms, būtinoms nuotekų valymui.

Susidūrus su šia realybe, gamyklos pradinė valymo sistema – tikriausiai pagrįsta tradiciniais aktyviojo dumblo procesais iš 2000-ųjų metų pradžios – buvo perkrauta už savo projektinių galimybių. Pagrindiniai komponentai, tokie kaip aeracijos sistemos, nuosėdų kamerų separatoriai ir siurblių stotys, veikė neefektyviai, kentėjo dėl mechaninio nusidėvėjimo, didelio energijos suvartojimo bei negalėjo tvarkyti nuolatinių apkrovų maistingosiomis medžiagomis ir toksinėmis medžiagomis. Sistema buvo beveik išvedama iš naudojimo, susidurdama su niūriais pokyčiais – nuolatinėmis administracinėmis baudomis, visuomenės skundais dėl kvapų arba priimančiųjų vandens telkinių kokybės, o galiausiai tapo miesto tvaraus vystymosi stabdžiu. Paprastas plėtimas nepakako; reikėjo technologinio šuolio.

Būtent šiame kritiniame etape QDEVU komunalinių nuotekų valymo įrangos sistemos diegimas ir visapusiška atnaujinimo realizacija suteikė permainų keliantį sprendimą. Tai nebuvo paprastas laikinas taisymas, o strateginis pertvarkymas, sukurtas ateities reikalavimams užtikrinti. Projektas leido šiai senėjančiai miesto centrui pasiekti šuolišką pažangą, ryžtingai pereinant nuo elementarios „bazinės apdorojimo“ – tik siekiant minimalių išleidimo standartų – prie dviejų aukštesnių tikslų: „aukštos kokybės išleidimas“ ir „išteklių pakartotinis naudojimas“.

Taigi, ką iš esmės reiškia šis šuolio tipo modernizavimas? QDEVU sistema atstovauja integruotai, pažangiai valymo linijai. Modernizavimas tikriausiai prasidėjo nuo preliminariųjų gydymo etapų patobulinimo, kad būtų galima tvarkyti padidėjusį srautą ir atskirti smulkesnius kietuosius nešvarumus. Pagrindinis modernizavimo aspektas tikriausiai susijęs su biologinio valymo vieneto pakeitimu ar papildymu galingesniu ir efektyvesniu procesu, pvz., membraniniu bioreaktoriumi (MBR). MBR technologija sujungia biologinį skilimą su membraniniu filtravimu, pakeisdama tradicinį antrinį nuosėdų separatorių. Tai leidžia reaktoriuje palaikyti daug didesnę aktyvios biomasės koncentraciją, dėl ko sumažėja užimama teritorija ir pagerėja valymo našumas, efektyviai tvarkant kintančius COD ir amoniako lygius.

Be to, be abipusės fosforo biologinio pašalinimo ir nitrikacijos/denitrikacijos procesų neabejotinai buvo įdiegti siekiant sumažinti eutrofikacijos potencialą gavėjo vandenyse. Galutinis ir svarbiausias pakartotiniam naudojimui žingsnis – pažangus trečiosios pakopos gydymo barjeras, kuris tikriausiai apima ultrafiltraciją ir ultravioletine dezinfekciją arba atvirkštinį osmozę. Šis daugelio barjerų požiūris užtikrina patogenų, suspenduotų dalelių ir organinių pėdsakų pašalinimą, gamindamas itin aukštos kokybės nuotekas.

Šis aukštos kokybės produktas – vanduo, kuris gerokai pranašesnis už pagrindinius išleidimo standartus, tampa vertingu ištekliumi. Jį galima saugiai naudoti miesto reikmėms, pvz., laistyti viešuosius parkus, golfo aikštynus ir žaliąsias juostas, plauti gatves, tiekti pramonei aušinimo vandenį ar papildyti gruntines vandenų atsargas, taip tausojant brangius gėlus vandenis. Tuo pačiu metu pats valymo procesas yra optimizuotas išteklių atgavimui. Per valymą susidaręs dumblas anaerobiniame procese perdirbamas į biogazą – atsinaujinančią energijos rūšį, kuri gali būti naudojama įrenginio veiklai maitinti, sumažinant anglies pėdsaką ir energijos sąnaudas. Stabilizuotas perdirbtas dumblas gali būti perdirbtas į organinį kompostą, tinkamą žemės ūkio reikmėms.

Apibendrinant, QDEVU sistemos strateginė integracija šį problemišką savivaldybės įrenginį pavertė į bendruomenės turtą. Ji sėkmingai išsprendė dvigubą hidraulinę ir teršalų apkrovą, užtikrindama atitiktį griežčiausiems aplinkos standartams. Svarbiau tai, kad ji pradėjo naują apytakos vandens ūkio erą senajame mieste, kuriame nuotekos daugiau nebesiekiamos kaip atliekos, o kaip patikimas vandens, energijos ir maistinių medžiagų šaltinis, nustatydama orientyrą tvariai urbanistinei infrastruktūrai XXI amžiuje.