XJY Mengubah Enapcemar Kumbahan kepada Biopepejal: Perjalanan Melalui Rawatan Air Sisa dan Seterusnya
Pengenalan XJY Rawatan Enapcemar
Sebelum tahun 1950, kebanyakan komuniti di Amerika Syarikat membuang air sisa mereka, atau kumbahan, ke dalam anak sungai dan sungai dengan sedikit rawatan, jika tiada rawatan. Apabila populasi bandar meningkat, keupayaan semula jadi anak sungai dan sungai untuk mengendalikan air sisa telah terbeban dan menyebabkan kualiti air merosot di banyak kawasan. Sebagai tindak balas kepada kebimbangan tentang kemerosotan kualiti air, beribu-ribu komuniti di seluruh Amerika Syarikat telah membina sisa buangan.Rawatan Air sistem semasa tahun 1950-an dan 1960-an. Ini menghasilkan kualiti air sungai dan sungai yang jauh lebih baik, tetapi menghasilkan bahan lain untuk ditangani: enap cemar kumbahan. Kira-kira 99% daripada aliran air sisa yang memasuki loji rawatan dilepaskan sebagai air yang telah diremajakan. Selebihnya adalah ampaian pepejal cair yang telah ditangkap oleh proses rawatan. Pepejal rawatan air sisa ini biasanya dirujuk sebagai enap cemar kumbahan.
gambar 1 Air sisa kumbahan
"Enap cemar kumbahan" atau "biopejal"--apalah ertinya nama?
Istilah "biopejal" baru-baru ini telah diperkenalkan oleh industri rawatan air sisa. Industri ini mentakrifkan biopejal sebagai enap cemar kumbahan yang telah menjalani rawatan yang mencukupi untuk penstabilan dan pengurangan patogen, dan berkualiti tinggi untuk digunakan di atas tanah. Istilah ini bertujuan untuk membezakan enap cemar kumbahan yang dirawat berkualiti tinggi daripada enap cemar kumbahan mentah dan daripada enap cemar kumbahan yang mengandungi sejumlah besar bahan pencemar alam sekitar. Istilah "biopejal" juga membantu membezakan enap cemar kumbahan daripada enap cemar industri dengan menekankan bahawa yang pertama dihasilkan melalui proses biologi. Istilah ini telah dikritik oleh sesetengah pihak sebagai percubaan untuk menyembunyikan sifat sebenar enap cemar kumbahan, sekali gus menjadikan penggunaan tanah bahan ini kurang menjengkelkan kepada orang awam. Walaupun "biopejal" tidak syak lagi menimbulkan imej negatif yang sama seperti "enap cemar kumbahan" atau sekadar "enap cemar," ia adalah istilah yang sah dan berfungsi apabila digunakan dengan betul untuk membuat perbezaan yang diterangkan di atas. Dalam dokumen ini, "enap cemar kumbahan" akan digunakan untuk merujuk kepada pepejal rawatan air sisa secara amnya, dan "biopejal" akan digunakan untuk merujuk secara khusus kepada bahan yang sesuai untuk aplikasi tanah.
gambar 2 Saluran enap cemar kumbahan
Pengeluaran Enapcemar Kumbahan XJY Perbandaran
Air sisa perbandaran, atau kumbahan, merujuk kepada air yang telah digunakan di rumah atau perniagaan di kawasan bandar dan pinggir bandar untuk mencuci, mandi dan mengepam tandas. Air sisa perbandaran juga mungkin termasuk air dari sumber perindustrian. Untuk menyingkirkan bahan kimia atau bahan pencemar yang terhasil daripada proses perindustrian, penyumbang perindustrian kepada sistem air sisa perbandaran mesti merawat air sisa mereka terlebih dahulu sebelum ia dilepaskan ke dalam sistem kumbahan. Air sisa dihantar melalui sistem kumbahan sanitari ke loji rawatan air sisa berpusat (kadangkala dipanggil Kerja Rawatan Milik Awam atau POTW). Di POTW, kumbahan melalui satu siri langkah rawatan yang menggunakan proses fizikal, biologi dan kimia untuk menyingkirkan nutrien dan pepejal, menguraikan bahan organik dan memusnahkan patogen (organisma penyebab penyakit) di dalam air. Air yang telah diremajakan dilepaskan ke anak sungai dan sungai, atau mungkin disembur di kawasan tanah yang luas.
gambar 3 Rawatan enap cemar kumbahan perbandaran
Rawatan awal kumbahan mentah melibatkan penyaringan untuk membuang objek besar seperti kayu, botol, kertas dan kain buruk, dan peringkat penyingkiran pasir di mana pepejal bukan organik (pasir, pasir, abu) mendap dengan cepat keluar dari air. Penyaringan dan pasir yang dibuang dalam peringkat rawatan ini biasanya dibuang ke tapak pelupusan sampah dan tidak menjadi sebahagian daripada enap cemar kumbahan.
Rawatan primer melibatkan proses pemendapan graviti dan pengapungan yang menyingkirkan kira-kira separuh daripada bahan pepejal yang memasuki peringkat ini. Bahan pepejal (organik dan bukan organik) yang mendap semasa peringkat rawatan ini diambil dari dasar dan membentuk enap cemar primer. Dalam kebanyakan POTW, bahan terapung (minyak, gris, kayu dan bahan tumbuhan) yang diasingkan dari permukaan air semasa rawatan primer dilupuskan secara berasingan dan tidak menjadi sebahagian daripada enap cemar primer.
Rawatan sekunder ialah proses biologi yang dikawal dengan teliti dan dipercepatkan di mana mikroorganisma yang berlaku secara semula jadi digunakan untuk menguraikan (memecahkan atau mencerna) bahan organik terampai dan terlarut dalam air sisa. Bahan ini ditukar menjadi karbon dioksida yang dilepaskan ke atmosfera dan menjadi jisim sel mikrob.
Dalam lembangan pemendapan sekunder, jisim sel mikrob mendap ke dasar dan dikeluarkan. Bahan organik yang kebanyakannya ini dipanggil enap cemar sekunder.
Sesetengah loji rawatan juga merangkumi langkah rawatan tertier yang direka untuk mengurangkan lagi nutrien tumbuhan (nitrogen dan fosforus), pepejal terampai atau permintaan oksigen biologi dalam air sisa. Fosforus yang dimendakkan secara kimia dan penapisan menghasilkan enap cemar tertier.
Akhir sekali, air tersebut menjalani rawatan pembasmian kuman untuk memusnahkan mikroorganisma patogen. Air yang telah diremajakan kemudiannya dilepaskan ke anak sungai atau sungai atau boleh disembur ke kawasan tanah yang luas.
Kaedah rawatan XJY untuk enap cemar kumbahan perbandaran
Enapcemar primer, sekunder dan tertier biasanya digabungkan, dan campuran yang terhasil, yang mengandungi 1 hingga 4% pepejal, dipanggil enapcemar kumbahan "mentah". Disebabkan kandungan patogennya dan sifatnya yang tidak stabil dan mudah terurai, enapcemar kumbahan mentah merupakan potensi bahaya kesihatan dan alam sekitar; walau bagaimanapun, beberapa proses rawatan kini digunakan untuk menstabilkan enapcemar kumbahan, mengurangkan kandungan patogennya dan meningkatkan kandungan pepejalnya. Beberapa proses yang lebih biasa digunakan untuk menstabilkan dan mengurangkan tahap patogen dalam enapcemar kumbahan disenaraikan dan dihuraikan secara ringkas dalam Jadual 1.
| Kaedah rawatan | Penerangan | Kesan pada enap cemar |
| Penebalan | Pepejal enap cemar dipekatkan sama ada melalui mendap akibat graviti atau dengan memasukkan udara, yang menyebabkan pepejal enap cemar terapung. | Enapcemar mengekalkan sifat cecair, tetapi kandungan pepejal ditingkatkan kepada 5 hingga 6% |
| Penyahair | Penyahair
|
|
| Penghadaman anaerobik | Salah satu kaedah yang paling banyak digunakan untuk rawatan enap cemar. Enap cemar dikekalkan tanpa udara selama 15 hingga 60 hari pada suhu 68 hingga 131°F. Bakteria anaerobik memakan enap cemar, menghasilkan metana dan karbon dioksida. Di sesetengah loji rawatan, metana dikumpulkan dan dibakar untuk mengekalkan suhu rawatan. |
|
| Penghadaman aerobik | Enapcemar dikacau dengan udara atau oksigen selama 40 hingga 60 hari pada suhu 59 hingga 68°F. Bakteria aerobik memakan enapcemar, menghasilkan karbon dioksida. |
|
| Penstabilan alkali | Bahan alkali yang mencukupi, biasanya kapur (CaO), ditambah ke dalam enapcemar untuk meningkatkan pHnya kepada sekurang-kurangnya 12 selama 2 jam. pH mesti kekal melebihi 11.5 selama 22 jam tambahan. |
|
| Pengkomposan | Enapcemar dinyahairkan untuk meningkatkan kandungan pepejal kepada sekitar 20%, kemudian dicampurkan dengan bahan organik berkarbon tinggi seperti habuk papan. Campuran tersebut dikomposkan di bawah keadaan aerobik pada suhu sekurang-kurangnya 131°F selama beberapa hari semasa proses pengkomposan. |
|
Apa yang ada dalam enap cemar kumbahan?
Enapcemar kumbahan terdiri daripada bahan bukan organik dan organik, kepekatan besar beberapa nutrien tumbuhan, kepekatan yang jauh lebih kecil daripada pelbagai unsur surih¹ dan bahan kimia organik, dan beberapa patogen. Komposisi enapcemar kumbahan berbeza-beza dengan ketara bergantung pada komposisi air sisa dan proses rawatan yang digunakan. Jadual 2 memberikan kepekatan median dan persentil ke-95 nutrien tumbuhan dan beberapa unsur surih yang terdapat dalam enapcemar kumbahan. Data ini adalah daripada tinjauan meluas tentang enapcemar kumbahan yang dihasilkan di Pennsylvania sepanjang tahun 1996 dan 1997.
Pilihan untuk Berurusan dengan enap cemar kumbahan
Enapcemar kumbahan boleh dilihat sama ada sebagai sumber organik dan nutrien untuk digunakan secara bermanfaat atau sebagai bahan buangan untuk dilupuskan. Sebelum tahun 1991, sejumlah besar enapcemar kumbahan, termasuk beberapa dari Pennsylvania, telah dilupuskan melalui pembuangan sampah di lautan. Kebimbangan tentang lebihan nutrien di perairan lautan telah menyebabkan pengharaman amalan ini. Pada masa ini, hampir semua enapcemar kumbahan yang dihasilkan di Pennsylvania telah dirawat dan berkualiti tinggi untuk dikelaskan sebagai biopepejal. Kurang daripada separuh daripada bahan ini dilupuskan melalui pembuangan sampah atau pembakaran, manakala biopepejal yang selebihnya dikitar semula ke tanah untuk digunakan dalam pertanian, penambakan lombong, landskap atau hortikultur. Setiap pilihan ini mempunyai faedah, masalah dan risiko ekonomi dan alam sekitar yang berkaitan dengannya.
Pelupusan tapak pelupusan sampah
Dari perspektif pengurusan dan pengendalian bahan, pembuangan sampah mungkin merupakan penyelesaian paling mudah. Dari sudut pandangan ekonomi, pembuangan sampah kini lebih baik berbanding pilihan lain. Walau bagaimanapun, ini pasti akan berubah apabila ruang pembuangan sampah menjadi lebih terhad dan yuran pembuangan sampah (kos pembuangan sisa) meningkat. Dari sudut pandangan alam sekitar, pembuangan sampah menghalang pembebasan sebarang bahan pencemar atau patogen bawaan enap cemar dengan menumpukan enap cemar ke satu lokasi. Jika tapak pelupusan sampah dibina dan diselenggara dengan betul, risiko alam sekitar adalah minimum.
Walau bagaimanapun, terdapat risiko yang berkaitan dengan pelupusan enap cemar kumbahan di tapak pelupusan sampah. Sisa organik mengalami penguraian anaerobik di tapak pelupusan sampah, menghasilkan gas metana yang boleh dilepaskan ke atmosfera. Metana ialah gas rumah hijau yang telah dikaitkan dengan pemanasan global. Gas lain yang dilepaskan dari tapak pelupusan sampah boleh menyebabkan bau yang tidak menyenangkan. Kuantiti nutrien yang banyak yang ditambahkan oleh enap cemar kumbahan ke tapak pelupusan sampah menimbulkan risiko kepada persekitaran tempatan. Sekiranya kegagalan pelapik tapak pelupusan sampah atau sistem pengumpulan larut resapan berlaku, nutrien ini boleh mencemari air bawah tanah dan air permukaan tempatan. Enap cemar kumbahan tapak pelupusan sampah juga mengambil ruang tapak pelupusan sampah yang berharga dan kehilangan potensi manfaat bahan organik dan nutrien tumbuhan dalam enap cemar.
gambar 4 Pelupusan tapak pelupusan sampah
Pelupusan pembakaran
Pembakaran enap cemar kumbahan mengurangkan isipadu bahan yang hendak dilupuskan, memusnahkan sepenuhnya patogen, menguraikan kebanyakan bahan kimia organik dan memulihkan sedikit nilai haba yang terkandung dalam enap cemar kumbahan. Abu sisa merupakan bahan bukan organik yang stabil, agak lengai dan hanya mempunyai 10 hingga 20% daripada isipadu enap cemar asal. Kebanyakan logam surih dalam enap cemar kumbahan menjadi tertumpu dalam abu (peningkatan kepekatan lima hingga sepuluh kali ganda). Bahan ini paling kerap dibuang tapak pelupusan, walaupun ia berpotensi digunakan dalam bahan binaan.
Pembakaran juga membebaskan karbon dioksida (gas rumah hijau lain) dan mungkin bahan pencemar meruap lain (kadmium, merkuri, plumbum, dioksin) ke atmosfera. Operasi insinerator memerlukan sistem yang canggih untuk menyingkirkan bahan zarahan halus (abu terbang) dan bahan pencemar meruap daripada gas cerobong. Ini menjadikan pembakaran salah satu pilihan yang lebih mahal untuk pelupusan enap cemar kumbahan. Seperti dengan pembuangan sampah, potensi manfaat daripada bahan organik dan nutrien tumbuhan dalam enap cemar kumbahan hilang.
gambar 5 Pelupusan pembakaran