Komunālie notekūdeņi

Straujās globālās urbanizācijas viļņa apstākļos komunālo notekūdeņu attīrīšanas iekārtas ir kļuvušas par būtisku infrastruktūru, veidojot pilsētas ekoloģiskās aizsardzības centrālo elementu. Šīs iekārtas pastāvīgi darbojas uz priekšējās līnijas, pakļautas divkāršam un pieaugošam spiedienam gan no "eksponenciāla iedzīvotāju skaita pieauguma", gan no " stingrāku ūdens kvalitātes uzlabošanas" nepieciešamības. Tā kā pilsētas kļūst lielākas, blīvākas un ekonomika attīstās, tā pieaug arī ražoto notekūdeņu apjoms, kamēr vienlaikus sabiedrība un regulējošās iestādes arvien augstākus prasījumus izvirza attiecībā uz tīrāku notekūdeņu izplūdi un veselīgāku ūdenstilpju vidi, radot nopietnu izaicinājumu pilsētu plānotājiem un inženieriem.

Sēdēkļa piemērs ir notekūdeņu attīrīšanas iekārta vecajā pilsētas daļā vienā no Ķīnas centrālās daļas pilsētām ar prefektūras statusu, kas ir tipisks šī plaši izplatītā urbānā dilemma piemērs. Šī iekārta nepārtraukti darbojas jau vairāk nekā 15 gadus un nes laika iezīmes. Tā tika projektēta citiem laikiem, kalpojot mazākai pilsētas teritorijai un mazāk patēriņa orientētai iedzīvotāju grupai. Tās apkalpošanas zona aptver 35 kvadrātkilometrus, un tai jāapstrādā notekūdeņi, ko rada 400 000 pastāvīgie iedzīvotāji — skaitlis, kas, visticamāk, ir pieaudzis kopš iekārtas ekspluatācijas uzsākšanas. Sākotnējā projektētā jauda bija nelielas 30 000 tonnas dienā, kas kādreiz bija pietiekami. Tomēr divi urbānās ekspansijas dzinējspēki — tuvējo rajonu iekļaušana pilsētas teritorijā un jaunu iedzīvotāju pieplūde — kopā ar dzīves līmeņa straujo pieaugumu padarījuši šo jaudu kritiski novecojušu. Iekārtā katru dienu ieplūst 45 000 tonnas, kas ir 50% pārslodze un liek vecajai infrastruktūrai darboties absolūtos ierobežojumos. Šāda hidrauliskā pārslodze samazina uzturēšanās laiku, kaitē attīrīšanas efektivitātei un rada risku neatbilstībai noteikumiem.

Izdevības nav tikai kvantitatīvas, bet arī dziļi kvalitatīvas. Ienākošais notekūdeņi satur sarežģītu un mainīgu ķīmisko sastāvu. Organisko piesārņotāju koncentrācijas galvenais rādītājs – ķīmiskā skābekļa patēriņš (COD) – ir ļoti mainīgs, svārstoties no 300 līdz 800 mg/L. Šī paša mainīguma dēļ rodas problēmas bioloģiskajiem attīrīšanas procesiem, kuriem vajadzīgas stabilas darbības apstākļi. Šo notekūdeņu sastāvs ir tieša atspoguļojums mūsdienu pilsētas dzīvei: tajos ir ietverti sadzīves darbu blakusprodukti, tostarp tauki, eļļas, traipi un pārtikas atkritumi no virtuvēm. Nozīmīga un problēmiska sastāvdaļa ir sintētisko mazgāšanas līdzekļu un virsmas aktīvo vielu augstā koncentrācija, kas var radīt putu veidošanos un kavēt bioloģiskos procesus. Turklāt, neskatoties uz noteikumiem, notekūdeņu plūsmā atrodama daudzveidīga piesārņotāju koksnele no maziem, neatbilstošiem rūpnieciskiem vai komerciāliem vienībām, kas nelegāli vai nepareizi izlej savus atkritumus komunālajā kanalizācijas tīklā. Tie var ietvert smagos metālus, šķīdinātājus un citas grūti noārdāmas, toksiskas vielas, kas kaitē mikrobiālajām kopienām, kas ir būtiskas attīrīšanas procesam.

Saskaroties ar šo realitāti, ražošanas uzņēmuma sākotnējā attīrīšanas sistēma—visticamāk, balstīta uz konvencionālām aktīvās dūņas metodēm no 2000. gadiem—tika pārslogota pāri tās projektētajām iespējām. Galvenie komponenti, piemēram, aerācijas sistēmas, nosēdina iekārtas un sūknēšanas stacijas, darbojās neefektīvi, ciešot no mehāniskas nodilšanas, augsta enerģijas patēriņa un nespējas efektīvi apstrādāt barības vielu slodzes un toksiskos triecienus. Sistēma bija nonākusi līdz izbeigšanas robežai, saskaroties ar drūmu perspektīvu pastāvīgi maksāt regulatīvās sodus, saņemt sabiedrības sūdzības par smakām vai ūdenstilpes kvalitātes pasliktināšanos un galu galā kļūt par šķērsli pilsētas ilgtspējīgai attīstībai. Vienkārša paplašināšana nebija pietiekama; bija nepieciešams tehnoloģisks lēciens.

Tieši šajā kritiskajā brīdī īstenošana un plaša renovācija, izmantojot QDEVU komunālo notekūdeņu attīrīšanas iekārtu sistēmu, nodrošināja pārveidojošu risinājumu. Tas nebija vienkāršs remonts, bet gan stratēģisks modernizācijas projekts, kas paredzēts, lai nodrošinātu objekta ilgtermiņa darbību. Projekts ļāva šai novecojušajai urbānajai teritorijai veikt lēcienu uz priekšu, pārejot no elementāras „bāzes apstrādes“ — kas vērsta tikai uz minimālo izplūdes standartu sasniegšanu — pie diviem augstāka līmeņa mērķiem: „kvalitatīva izplūde“ un „resursu atkārtota izmantošana“.

Tātad, ko praksē nozīmē šis lēciena veida modernizācija? QDEVU sistēma pārstāv integrētu, uzlabotu attīrīšanas procesu. Modernizācija, visticamāk, sākās ar primārās attīrīšanas uzlabošanu, lai tiktu galā ar palielināto plūsmu un nofiltrētu smalkākas cietās vielas. Modernizācijas kodolā, iespējams, bija bioloģiskās attīrīšanas iekārtas aizstāšana vai papildināšana ar izturīgāku un efektīvāku procesu, piemēram, membrānas bioreaktoru (MBR). MBR tehnoloģija apvieno bioloģisko degradāciju ar membrānas filtrāciju, aizstājot tradicionālo sekundāro nosēdina attīrītāju. Tas ļauj reaktorā uzturēt daudz augstāku aktīvās biomases koncentrāciju, kā rezultātā iegūst būtiski mazāku nodarbojamās platības izmēru un labāku attīrīšanas veiktspēju, efektīvi tikt galā ar svārstīgu COD un amonjaka līmeni.

Turklāt, lai novērstu eitrofikācijas potenciālu ūdenstilpēs, noteikti tika iekļauti uzlaboti barības vielu noņemšanas procesi (uzlabota bioloģiska fosfora noņemšana un nitrifikācija/denitrifikācija). Pēdējais un svarīgākais solis atkārtotai izmantošanai ir moderns trešās pakāpes attīrīšanas barjeras slānis, kurā, visticamāk, tiek izmantota ultrafiltrācija un ultravioletā dezinfekcija vai apgrieztā osmoze. Šis daudzslāņu aizsardzības pieeja nodrošina patogēnu, suspendēto daļiņu un organiskas izcelsmes pēdu vielu noņemšanu, iegūstot ārkārtīgi augstas kvalitātes notekūdeņus.

Šis augstas kvalitātes produkts – ūdens, kas ievērojami pārsniedz pamata izlaides standartus, kļūst par vērtīgu resursu. To var droši izmantot pilsētas vajadzībām, piemēram, publisku parku, golfa laukumu un zaļjoslu apūdeņošanai, ielu tīrīšanai, rūpniecisko dzesēšanas sistēmu nodrošināšanai vai gruntsūdens papildināšanai, tādējādi saglabājot dārgos svaļķa ūdens resursus. Vienlaikus paša attīrīšanas procesa laikā tiek maksimāli izmantoti resursi. Attīrīšanas procesā radušās dūnas anaerobi tiek pārstrādātas, lai ražotu biogāzi – atjaunojamu enerģijas avotu, ko var izmantot stacijas darbības nodrošināšanai, samazinot oglekļa pēdas nospiedumu un enerģijas izmaksas. Stabilizētais gāzes rezultātprodukts (digestāts) var tikt pārstrādāts par organisko kompostu, ko izmantot lauksaimniecībā.

Kopsavilkumā, QDEVU sistēmas stratēģiskā integrācija pārvērta šo problēmu iedzīvotāju nespējīgo komunālo iekārtu par sabiedrības aktīvu. Tā veiksmīgi risināja gan hidraulisko, gan piesārņojuma slodzi, nodrošinot atbilstību stingrākajiem vides standartiem. Vēl svarīgāk ir tas, ka tā iezīmēja jaunu ūdens cirkulācijas pārvaldības laikmetu vecpilsētai, kur notekūdeņi vairs netiek uzskatīti par atkritumiem, bet gan par uzticamu ūdens, enerģijas un barības vielu avotu, nosakot mērķi ilgtspējīgai urbānajai infrastruktūrai 21. gadsimtā.