Kommunalt avloppsvatten

I den outtröttliga strömmen av snabb global urbanisering har reningsverk för kommunalt avloppsvatten blivit kritisk infrastruktur, vilka fungerar som kärnelement i den urbana ekologiska barriären. Dessa anläggningar står i första linjen och utsätts hela tiden för det dubbla och ökande trycket från "expontiell befolkningsökning" och kravet på "strängare vattenkvalitet". När städer växer, tätnar och ekonomier utvecklas, ökar mängden avloppsvatten i multiplikation, samtidigt som allmänhetens och myndigheternas krav på renare avlopp och friskare akvatiska miljöer eskalerar, vilket skapar en betydande utmaning för kommunala planerare och ingenjörer.

Fallet med avloppsreningsanläggningen i det gamla stadsområdet i en viss stad på prefekturnivå i centrala Kina är ett typiskt exempel på detta allmänna urbana dilemma. Efter mer än 15 års kontinuerlig drift bär denna anläggning tydliga spår av sin tid. Den konstruerades för en annan epok, med ett mindre urbant område och en befolkning med lägre konsumtion. Dess serviceområde sträcker sig över 35 kvadratkilometer, och den ansvarar för avloppsvattnet från 400 000 permanent bosatta – ett antal som troligen har ökat sedan anläggningens igångsättning. Den ursprungliga designkapaciteten var en blygsam nivå på 30 000 ton per dag, vilket en gång var tillräckligt. Men de två drivkrafterna bakom stadsutvidgningen – utbredning in i omgivande distrikt och tillströmningen av nya invånare – tillsammans med en dramatisk ökning av levnadsstandarden, har gjort denna kapacitet kritiskt föråldrad. Daglig inflöde har skenat upp till 45 000 ton, en överbelastning med 50 % som driver den åldrade infrastrukturen till sina absoluta gränser. Denna hydrauliska överbelastning leder till minskade uppehållstider, vilket försämrar reningseffektiviteten och innebär risk för överträdelse av regleringskrav.

Utmaningarna är inte bara kvantitativa utan också djupt kvalitativa. Det inflödande avloppsvattnet har en komplex och svävande kemisk sammansättning. Koncentrationen av kemisk syreförbrukning (COD), en viktig indikator på styrkan hos organiska föroreningar, varierar kraftigt mellan 300 och 800 mg/L. Denna variation i sig är ett problem för biologiska reningsprocesser som föredrar stabila förhållanden. Sammansättningen av detta avloppsvatten återspeglar direkt det moderna stadslivet: det är rikt på biprodukter från hushållssysslor, inklusive fett, oljor, smörjmedel och matavfall från kök. En betydande och problematisk komponent är den höga koncentrationen av syntetiska rengöringsmedel och ytaktiva ämnen, vilka kan orsaka skum och hämma biologiska processer. Dessutom innehåller avloppsvattenströmmen trots regleringar en blandning av föroreningar från småskaliga, ej efterlevnadsinriktade industri- eller kommersiella enheter som olagligt eller felaktigt släpper ut i det kommunala dagvattennätet. Dessa kan inkludera tungmetaller, lösningsmedel och andra motståndskraftiga föreningar som är giftiga för de mikrobiella samfund som är avgörande för reningen.

Konfronterad med denna verklighet var anläggningens ursprungliga reningssystem – förmodligen baserat på konventionella aktivslamprocesser från tidiga 2000-talet – drivet bortom sina dimensionerade kapaciteter. Viktiga komponenter som luftningssystem, avskiljare och pumpstationer fungerade ineffektivt, drabbade av mekanisk slitage, hög energiförbrukning samt oförmåga att hantera näringsbelastningar och toxiska stötar konsekvent. Systemet stod inför att fasas ut, med hotande utsikter till kontinuerliga föroreningsavgifter, allmänna klagomål över lukt eller recipientens vattenkvalitet, och i slutändan riskerade det att bli en flaskhals för stadens hållbara utveckling. En enkel utbyggnad räckte inte; en teknologisk hopp var nödvändigt.

Det var i denna kritiska stund som implementeringen och omfattande renoveringen med QDEVU:s system för kommunal avloppsvattenrening erbjöd en omvandlande lösning. Detta var inte bara en tillfällig reparation utan en strategisk översyn utformad för att säkerställa anläggningens funktion även i framtiden. Projektet möjliggjorde en hoppande uppgradering för detta åldrande urbana centrum, vilket nu kunde övergå från att endast erbjuda grundläggande "basbehandling" – med målet att bara uppfylla minimikrav på utsläpp – till att nå de dubbla, förbättrade målen om "högkvalitativa utsläpp" och "återanvändning av resurser".

Vad innebär då denna språngkraftsuppgradering i praktiken? QDEVU-systemet representerar en integrerad, avancerad behandlingsprocess. Renoveringen har troligen inletts med förbättrad förförädling för att hantera den ökade flödesmängden och avskilja finare fasta ämnen. Kärnan i uppgraderingen har förmodligen inneburit att den biologiska behandlingsenheten ersatts eller kompletterats med en mer robust och effektiv process, såsom en membranbioreaktor (MBR). MBR-teknik kombinerar biologisk nedbrytning med membranfiltrering och ersätter den traditionella sekundäravskiljaren. Detta gör det möjligt att hålla en mycket högre koncentration av aktiv biomassa i reaktorn, vilket leder till ett betydligt mindre installationsutrymme och bättre renprestanda, och effektivt hanterar de varierande halterna av COD och ammoniak.

Dessutom införlivades utan tvekan avancerade närsalteremovationsprocesser (förbättrad biologisk fosforavskiljning och nitrifikation/denitrifikation) för att hantera övergödningspotentialen i mottagande vatten. Det sista och mest avgörande steget för återanvändning är en avancerad tertiär behandlingsbarriär, troligen baserad på ultrafiltrering och UV-desinfektion eller omvänd osmos. Denna flerbarriärmetod säkerställer borttagning av patogener, partiklar och spårämnen av organiskt material, vilket resulterar i ett utlopp av exceptionellt hög kvalitet.

Denna högkvalitativ produktvatten, som långt överstiger grundläggande avledningskrav, blir en värdefull resurs. Den kan säkert användas för urbana ändamål såsom bevattning av allmänna parker, golfbanor och gröna zoner, rengöring av gator, tillförsel av industriell kylvatten eller för återfyllning av grundvatten, vilket sparar värdefulla färskvattenresurser. Samtidigt är själva reningprocessen optimerad för resursåtervinning. Slammet som uppstår under reningen bearbetas anaerobt för att producera biogas, en förnybar energikälla som kan användas för att driva anläggningens verksamhet, vilket minskar dess koldioxidavtryck och energikostnader. Det stabiliserade rötrester kan bearbetas till organisk kompost för jordbruksanvändning.

Sammanfattningsvis förvandlade den strategiska integreringen av QDEVU-systemet detta problemplagade kommunala reningsverk från en belastning till en tillgång för samhället. Det lyckades hantera de dubbla påfrestningarna av hydraulisk och förorenande belastning, vilket säkerställde efterlevnad av de mest stränga miljökraven. Ännu viktigare var att det inledde en ny era av cirkulär vattenförvaltning för den gamla staden, där avloppsvatten inte längre ses som avfall utan som en pålitlig källa till vatten, energi och näring, och därmed satte standarden för hållbar stadinfrastruktur under det 21:a århundradet.