Čištění odpadních vod je proces odstraňování znečišťujících látek z odpadních vod, které jsou vytvářeny lidskou činností, jako jsou domácí, průmyslové a zemědělské postupy. Cílem čištění odpadních vod je vyrábět vyčištěnou vodu, která je bezpečná pro vypouštění do životního prostředí nebo pro opětovné použití.
Čištění odpadních vod zahrnuje několik fází, které mohou zahrnovat:
Předběžná léčba:
Předčištění je prvním stupněm čištění odpadních vod a zahrnuje fyzické odstranění velkých pevných látek a nečistot z odpadních vod. To se provádí za účelem ochrany následných procesů čištění, zabránění ucpání potrubí a zařízení a zlepšení účinnosti následných stupňů čištění.
Při předběžném ošetření se běžně používají následující metody:
Třídění: Odpadní voda protéká sítem s otvory různých velikostí, aby se odstranily velké předměty, jako jsou tyčinky, hadry, plasty a jiné nečistoty. Sesbíraný materiál je následně likvidován na skládce.
Odstraňování písku: Odpadní voda prochází skrz komoru na písek, aby se odstranily anorganické pevné látky, jako je písek, štěrk a jiné těžké materiály. To se provádí, aby se zabránilo opotřebení následného zařízení.
Vyrovnání průtoku: Jedná se o proces, který pomáhá vyrovnat kolísání průtoku odpadní vody. Zahrnuje použití akumulační nádrže, která zadržuje odpadní vodu v době vysokých průtoků a vypouští ji v době nízkých průtoků.
Odstraňování tuku, oleje a mastnoty (FOG): FOG se odstraňuje pomocí lapače tuku, což je zařízení, které odděluje a sbírá FOG z odpadní vody. To zabraňuje FOG ucpávat potrubí a zařízení po proudu.
Po předběžném čištění je odpadní voda připravena k dalšímu čištění prostřednictvím sekundárních a terciárních procesů čištění k odstranění rozpuštěných a suspendovaných organických materiálů a škodlivých kontaminantů před vypuštěním nebo opětovným použitím.
Primární léčba:
Primární čištění je druhým stupněm čištění odpadních vod a zahrnuje fyzikální a chemické odstranění usaditelných a nerozpuštěných látek z odpadních vod. Účelem primárního čištění je odstranit co nejvíce organických a anorganických pevných látek, než je odpadní voda podrobena sekundárnímu nebo terciárnímu čištění. Níže jsou uvedeny běžné metody používané v primární léčbě:
Sedimentace: Odpadní voda je zadržována v sedimentační nádrži nebo čiřiči, což umožňuje usazovat se pevné látky na dně nádrže. Usazené pevné látky, nazývané primární kal, jsou poté odstraněny a odeslány do procesu zpracování kalu. Vyčištěná kapalina, nazývaná odpadní voda, se posílá k dalšímu zpracování.
Koagulace a flokulace: V tomto procesu se do odpadní vody přidávají chemikálie, které pomáhají částicím srážet se a vytvářet větší shluky, nazývané vločky. Vločky lze pak snadněji odstranit sedimentací nebo filtrací. Mezi chemikálie používané při koagulaci a flokulaci patří síran hlinitý (kamenec) a chlorid železitý.
Vyrovnávání: Vyrovnávání je proces vyrovnávání přítoku odpadních vod do čistírny. To se provádí pomocí záchytné nádrže k dočasnému uložení odpadní vody před tím, než vstoupí do procesu čištění. To pomáhá snižovat špičkové průtoky a pomáhá udržovat konzistentní podmínky pro procesy čištění po proudu.
Úprava pH: Úprava pH může být nezbytná, pokud je pH odpadní vody příliš vysoké nebo příliš nízké. Přidání kyselin nebo zásad může pomoci upravit pH na optimální rozmezí pro ošetření.
Po primárním čištění je odpadní voda podrobena sekundárnímu čištění, které zahrnuje biologické čištění rozpuštěných a suspendovaných organických materiálů, nebo terciárnímu čištění, které zahrnuje pokročilé procesy čištění k odstranění specifických kontaminantů.
Sekundární léčba:
Sekundární čištění je třetím stupněm čištění odpadních vod a zahrnuje biologické odstranění rozpuštěných a suspendovaných organických látek z odpadních vod. Účelem sekundárního čištění je další čištění odpadních vod, které prošly primárním čištěním, a jejich příprava k vypouštění nebo opětovnému použití. Níže jsou uvedeny běžné metody používané v sekundární léčbě:
Proces aktivovaného kalu: V tomto procesu se odpadní voda mísí s kulturou mikroorganismů, včetně bakterií a hub, které spotřebovávají a rozkládají organický materiál v odpadní vodě. Směs, zvaná aktivovaný kal, je následně od vyčištěné vody separována pomocí sedimentačních nádrží. Upravená voda může být poté odeslána k dalšímu čištění nebo vypuštěna.
Skrápěcí filtr: Při tomto procesu je odpadní voda rozstřikována přes lože kamenů nebo plastových médií, na kterých se vytvořil biofilm mikroorganismů. Mikroorganismy spotřebovávají organický materiál v odpadní vodě, když stéká po médiu. Upravená voda se pak shromažďuje na dně filtru a posílá se k další úpravě.
Rotační biologický stykač: V tomto procesu je odpadní voda rozstřikována přes rotující disk nebo buben, který je pokryt biofilmem mikroorganismů. Jak se kotouč otáčí, mikroorganismy spotřebovávají organický materiál v odpadní vodě. Upravená voda se pak shromažďuje a posílá k další úpravě.
Sekvenční dávkový reaktor: V tomto procesu je odpadní voda čištěna po dávkách, kde prochází několika stupni biologického čištění. Každá fáze zahrnuje jiný soubor mikroorganismů, které rozkládají organický materiál v odpadní vodě. Upravená voda se pak shromažďuje a posílá k další úpravě.
Po sekundárním čištění je odpadní voda obvykle podrobena terciárnímu čištění, které zahrnuje pokročilé procesy čištění k odstranění specifických kontaminantů. To se provádí s cílem zajistit, aby vyčištěná odpadní voda splňovala požadované normy kvality pro vypouštění nebo opětovné použití.
Terciární léčba:
Proces aktivovaného kalu je běžný proces biologického čištění používaný v čistírnách odpadních vod k odstranění organických látek, dusíku a fosforu z odpadních vod. Je to druh sekundárního čištění, které následuje po primárních procesech čištění, jako je prosévání, odstraňování písku a sedimentace.
V procesu aktivovaného kalu se odpadní voda mísí s mikrobiální kulturou, známou jako „aktivovaný kal“, v provzdušňovací nádrži. Aktivovaný kal je směs mikroorganismů, jako jsou bakterie, prvoci a houby, které spotřebovávají organickou hmotu v odpadní vodě a přeměňují ji na mikrobiální biomasu, oxid uhličitý a vodu.
Provzdušňovací nádrž je typicky vybavena difuzními provzdušňovacími zařízeními nebo mechanickými provzdušňovači, které poskytují kyslík mikroorganismům a podporují jejich růst a aktivitu. Proces provzdušňování obvykle trvá několik hodin a vyžaduje vysokou hladinu rozpuštěného kyslíku pro podporu aerobního metabolismu mikroorganismů.
Po procesu provzdušňování je odpadní voda odváděna do sekundárního čističe nebo usazovací nádrže, kde se nechá usadit aktivovaný kal a případné zbývající nerozpuštěné látky. Usazený kal se poté vrací do provzdušňovací nádrže, aby pokračoval v procesu úpravy, zatímco vyčištěná voda je směrována do dalších procesů úpravy, jako je terciární úprava nebo dezinfekce, před vypuštěním nebo opětovným použitím.
Aby byla zachována účinnost procesu aktivovaného kalu, musí být mikrobiální kultura pečlivě sledována a kontrolována. Faktory, jako je koncentrace rozpuštěného kyslíku, dostupnost živin, pH a teplota, musí být udržovány ve specifickém rozmezí, aby se podpořil růst a aktivita mikroorganismů a zajistila se vysoce kvalitní odpadní voda. Kromě toho musí být z procesu periodicky odstraňován přebytečný kal, aby se zabránilo hromadění inertních pevných látek a udržela se požadovaná mikrobiální populace.
Po úpravě je odpadní voda obvykle vypouštěna do přijímacího útvaru vody nebo znovu použita pro nepitné účely, jako je zavlažování nebo průmyslové procesy.
Čištění odpadních vod je důležitým procesem ochrany veřejného zdraví a životního prostředí. Správná léčba pomáhá předcházet šíření nemocí přenášených vodou, snižuje znečištění vodních toků a šetří vodní zdroje.