Nước chúng ta sử dụng không bao giờ thực sự mất đi. Trên thực tế, sẽ không bao giờ có nhiều hay ít nước trên Trái đất hơn hiện tại, điều đó có nghĩa là tất cả nước thải do cộng đồng của chúng ta tạo ra mỗi ngày từ gia đình, trang trại, doanh nghiệp và nhà máy cuối cùng sẽ trở lại môi trường, được sử dụng lại. Vì vậy, khi nước thải được xử lý không đầy đủ, chất lượng chung của nguồn cung cấp nước trên thế giới sẽ bị ảnh hưởng.
Lượng nước thải mà các gia đình và cộng đồng sản xuất, đặc điểm của nó và cách xử lý nước thải có thể ảnh hưởng lớn đến chất lượng cuộc sống của cư dân. Nước thải có khả năng ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng, nền kinh tế địa phương, hoạt động giải trí, phát triển khu dân cư và kinh doanh, hóa đơn điện nước, thuế và các khía cạnh khác của cuộc sống hàng ngày.
Nước thải có chứa nhiều thành phần khác nhau nhưng sự ảnh hưởng của chúng tới môi trường là điều được khẳng định
Xử lý nước thải là một thực tế tương đối gần đây? Trước những năm 1800 giữa con người và các chất thải khác thường chỉ được đổ hoặc chuyển đến vùng nước gần nhất mà không cần xử lý. Kết quả là, nước ngầm và các nguồn khác để uống và tắm thường xuyên bị nhiễm bẩn bởi nước thải. Dịch tả, thương hàn, kiết lỵ và các bệnh lây truyền qua đường nước khác đã giết chết hàng nghìn người, và các đợt bùng phát đặc biệt tàn khốc ở các khu vực đông dân cư.
Sau năm 1854, khi mối liên hệ giữa bùng phát dịch tả và nước bị ô nhiễm nước thải lần đầu tiên được phát hiện, những nỗ lực tốt hơn đã được thực hiện để xử lý và thải bỏ nước thải riêng biệt với nước uống. Tuy nhiên, cho đến cuối thế kỷ này, nhiều cộng đồng Hoa Kỳ vẫn cho phép xả nước thải chưa qua xử lý hoặc xử lý không đầy đủ từ các hộ gia đình, các ngành công nghiệp và hệ thống thoát nước mưa và vệ sinh kết hợp. Các tiêu chuẩn đối xử thường khác nhau giữa các thị trấn, và khi dân số tăng lên, thiệt hại đối với môi trường và rủi ro đối với sức khỏe cộng đồng đã lên đến mức nguy hiểm trên toàn quốc.
Sau đó, vào những năm 1970, Quốc hội đã thông qua luật dẫn đến việc thiết lập các tiêu chuẩn chất lượng nước quốc gia và các giới hạn về việc thải các chất ô nhiễm. Các sửa đổi gần đây đối với Đạo luật Nước sạch đã chuyển giao việc thực hiện kiểm soát ô nhiễm cho các chính quyền bang riêng lẻ.
Ngày nay, các nhà lãnh đạo cộng đồng có trách nhiệm đảm bảo rằng các tiêu chuẩn của nhà nước về xử lý nước thải và chất lượng nước được đáp ứng một cách nhất quán – không chỉ tại thời điểm kiểm tra, mà luôn luôn để bảo vệ sức khỏe cộng đồng và môi trường. Trong một số trường hợp, người điều hành nhà máy xử lý và lãnh đạo cộng đồng có thể phải chịu trách nhiệm cá nhân về việc không tuân thủ. Chủ nhà cũng phải chịu trách nhiệm cá nhân đối với các hệ thống tại chỗ bị trục trặc. Hệ thống tại chỗ phải được vận hành và bảo trì đúng cách để bảo vệ nguồn nước ngầm và các nguồn nước uống khác, cũng như sức khỏe của gia đình và hàng xóm.
Nước thải là gì?
Nước thải là nước mưa và nước đã được sử dụng cho các mục đích khác nhau xung quanh cộng đồng. Trừ khi được xử lý đúng cách, nước thải có thể gây hại cho sức khỏe cộng đồng và môi trường. Hầu hết các cộng đồng tạo ra nước thải từ cả nguồn dân cư và nguồn không ở. Chúng được chia thành các loại sau:
Nước thải khu dân cư
Mặc dù từ nước thải thường được dùng để chỉ nhà vệ sinh, nhưng nó thực sự được sử dụng để mô tả tất cả các loại nước thải được tạo ra từ mọi phòng trong một ngôi nhà. Nước thải khác nhau giữa các khu vực và từ nhà này sang nhà khác dựa trên các yếu tố như số lượng và loại thiết bị và thiết bị sử dụng nước, số lượng người cư trú, độ tuổi của họ và thậm chí cả thói quen của họ, chẳng hạn như loại thực phẩm họ ăn. Tuy nhiên, khi so sánh với sự đa dạng của các dòng nước thải được tạo ra bởi các nguồn không sinh sống khác nhau, thì tổng thể nước thải hộ gia đình có nhiều đặc điểm giống nhau.
Có hai loại nước thải sinh hoạt: nước đen, hoặc nước thải từ nhà vệ sinh và nước xám, là nước thải từ tất cả các nguồn ngoại trừ nhà vệ sinh. Nước đen và nước xám có các đặc điểm khác nhau, nhưng cả hai đều chứa các chất ô nhiễm và tác nhân gây bệnh cần được xử lý.
Nước thải không sinh hoạt
Nước thải không sinh hoạt trong các cộng đồng được tạo ra bởi các nguồn khác nhau như văn phòng, doanh nghiệp, cửa hàng bách hóa, nhà hàng, trường học, bệnh viện, trang trại, nhà sản xuất và các tổ chức thương mại, công nghiệp và tổ chức khác. Nước mưa là một nguồn không quan trọng và mang theo rác và các chất ô nhiễm khác từ đường phố, cũng như thuốc trừ sâu và phân bón từ các sân và cánh đồng.
Do có nhiều đặc điểm nước thải không sinh hoạt khác nhau, cộng đồng cần đánh giá từng nguồn riêng lẻ hoặc so sánh các loại nguồn thải không sinh sống tương tự để đảm bảo rằng việc xử lý thích hợp được cung cấp. Ví dụ, các phòng vệ sinh công cộng có thể tạo ra nước thải với một số đặc điểm tương tự như nước thải, nhưng thường ở khối lượng lớn hơn và vào các giờ cao điểm khác nhau. Khối lượng và mô hình dòng nước thải từ các khu nhà cho thuê, khách sạn và khu vui chơi giải trí cũng thường thay đổi theo mùa.
Giặt là khác với nhiều nguồn không quan trọng khác vì chúng tạo ra một lượng lớn nước thải có chứa xơ vải. Các nhà hàng thường tạo ra nhiều dầu mỡ. Có thể cần phải cung cấp tiền xử lý dầu và mỡ từ các nhà hàng hoặc thu gom trước khi xử lý, ví dụ, bằng cách thêm bẫy mỡ vào bể tự hoại.
Nước thải từ một số nguồn không phải khu dân cư cũng có thể yêu cầu các bước xử lý bổ sung. Ví dụ, nước mưa nên được thu gom riêng để ngăn chặn lũ lụt của các nhà máy xử lý khi thời tiết ẩm ướt. Lưới lọc thường loại bỏ rác và các chất rắn lớn khác từ cống thoát nước mưa. Ngoài ra, nhiều ngành công nghiệp sản xuất nước thải chứa nhiều chất ô nhiễm hóa học và sinh học có thể gây quá tải cho các hệ thống tại chỗ và cộng đồng. Các trang trại bò sữa và nhà máy bia là những ví dụ điển hình – cộng đồng có thể yêu cầu các loại nguồn không lưu trú này cung cấp phương pháp xử lý riêng hoặc xử lý sơ bộ để bảo vệ hệ thống cộng đồng và sức khỏe cộng đồng.
Nước thải sinh hoạt chưa được xử lý đổ ra các con sông gây ô nhiễm môi trường
Các chất có trong nước thải
Nước thải chủ yếu là nước theo trọng lượng. Các vật liệu khác chỉ chiếm một phần nhỏ trong nước thải, nhưng có thể tồn tại với số lượng đủ lớn để gây nguy hiểm cho sức khỏe cộng đồng và môi trường. Vì trên thực tế, bất cứ thứ gì có thể xả xuống bồn cầu, cống rãnh, cống rãnh đều có thể tìm thấy trong nước thải, thậm chí nước thải sinh hoạt cũng chứa nhiều chất ô nhiễm tiềm ẩn. Các thành phần nước thải cần được chủ nhà và cộng đồng quan tâm nhất là những thành phần có khả năng gây bệnh hoặc tác động xấu đến môi trường.
Sinh vật
Nhiều loại sinh vật khác nhau sống trong nước thải và một số là thành phần thiết yếu góp phần xử lý. Nhiều loại vi khuẩn, động vật nguyên sinh và giun hoạt động để phân hủy một số chất ô nhiễm dựa trên cacbon (hữu cơ) trong nước thải bằng cách tiêu thụ chúng. Thông qua quá trình này, các sinh vật biến chất thải thành carbon dioxide, nước hoặc sự phát triển của tế bào mới.
Vi khuẩn và các vi sinh vật khác đặc biệt dồi dào trong nước thải và thực hiện hầu hết các công việc xử lý. Hầu hết các hệ thống xử lý nước thải được thiết kế để dựa phần lớn vào các quá trình sinh học.
Mầm bệnh
Nhiều loại vi rút, ký sinh trùng và vi khuẩn gây bệnh cũng có trong nước thải và xâm nhập từ hầu hết mọi nơi trong cộng đồng. Những mầm bệnh này thường bắt nguồn từ người và động vật bị nhiễm hoặc mang mầm bệnh. Nước xám và nước đen từ những ngôi nhà thông thường chứa đủ mầm bệnh gây nguy hiểm cho sức khỏe cộng đồng. Các nguồn khác có thể xảy ra trong cộng đồng bao gồm bệnh viện, trường học, trang trại và nhà máy chế biến thực phẩm.
Một số bệnh do các nguồn liên quan đến nước thải là tương đối phổ biến. Viêm dạ dày ruột có thể là kết quả của nhiều loại mầm bệnh trong nước thải, và các trường hợp bệnh do động vật nguyên sinh ký sinh Giardia lambia và Cryptosporidium không phải là bất thường ở Hoa Kỳ. Các bệnh quan trọng khác liên quan đến nước thải bao gồm viêm gan A, thương hàn, bại liệt, tả, và kiết lỵ. Sự bùng phát của các bệnh này có thể xảy ra do uống nước giếng bị ô nhiễm bởi nước thải, ăn cá bị ô nhiễm, hoặc các hoạt động giải trí ở vùng nước ô nhiễm. Một số bệnh có thể lây lan do động vật và côn trùng tiếp xúc với nước thải.
Ngay cả các nguồn nước uống thành phố cũng không hoàn toàn miễn nhiễm với các nguy cơ sức khỏe từ các mầm bệnh từ nước thải. Các nỗ lực xử lý nước uống có thể trở nên quá tải khi nguồn nước bị ô nhiễm nặng do nước thải. Vì lý do này, xử lý nước thải cũng quan trọng đối với sức khỏe cộng đồng như xử lý nước uống.
Chất hữu cơ
Vật liệu hữu cơ được tìm thấy ở khắp mọi nơi trong môi trường. Chúng được cấu tạo từ các chất hóa học dựa trên cacbon là thành phần cấu tạo của hầu hết các sinh vật. Các vật liệu hữu cơ trong nước thải có nguồn gốc từ thực vật, động vật hoặc các hợp chất hữu cơ tổng hợp, và đi vào nước thải trong chất thải của con người, các sản phẩm giấy, chất tẩy rửa, mỹ phẩm, thực phẩm và từ các nguồn nông nghiệp, thương mại và công nghiệp.
Các hợp chất hữu cơ thường là một số kết hợp của cacbon, hydro, oxy, nitơ và các nguyên tố khác. Nhiều chất hữu cơ là protein, carbohydrate hoặc chất béo và có thể phân hủy sinh học, có nghĩa là chúng có thể được sinh vật tiêu thụ và phân hủy. Tuy nhiên, ngay cả những vật liệu phân hủy sinh học cũng có thể gây ô nhiễm. Trên thực tế, quá nhiều chất hữu cơ trong nước thải có thể tàn phá vùng nước tiếp nhận.
Một lượng lớn vật liệu phân hủy sinh học rất nguy hiểm đối với các hồ, suối và đại dương, vì các sinh vật sử dụng oxy hòa tan trong nước để phân hủy chất thải. Điều này có thể làm giảm hoặc cạn kiệt nguồn cung cấp oxy trong nước cần thiết cho đời sống thủy sinh, dẫn đến cá chết, mùi hôi và suy giảm chất lượng nước tổng thể. Lượng oxy sinh vật cần để phân hủy chất thải trong nước thải được gọi là nhu cầu oxy sinh hóa (BOD) và là một trong những phép đo được sử dụng để đánh giá cường độ tổng thể của nước thải.
Một số hợp chất hữu cơ ổn định hơn những hợp chất khác và không thể nhanh chóng bị phân hủy bởi các sinh vật, đặt ra thêm một thách thức cho việc xử lý. Điều này đúng với nhiều hợp chất hữu cơ tổng hợp được phát triển cho nông nghiệp và công nghiệp.
Ngoài ra, một số chất hữu cơ tổng hợp có độc tính cao. Thuốc trừ sâu và thuốc diệt cỏ độc hại đối với con người, cá và thực vật thủy sinh và thường được thải bỏ không đúng cách trong cống rãnh hoặc mang theo nước mưa. Tại các vùng nước tiếp nhận, chúng giết hoặc làm ô nhiễm cá, khiến chúng không thích ăn. Chúng cũng có thể làm hỏng các quy trình trong nhà máy xử lý. Benzen và toluen là hai hợp chất hữu cơ độc hại được tìm thấy trong một số dung môi, thuốc trừ sâu và các sản phẩm khác. Các hợp chất hữu cơ tổng hợp mới luôn được phát triển, có thể làm phức tạp thêm các nỗ lực điều trị.
Dầu và mỡ
Các chất hữu cơ béo từ động vật, rau quả và dầu mỏ cũng không bị vi khuẩn phân hủy nhanh chóng và có thể gây ô nhiễm môi trường tiếp nhận. Khi một lượng lớn dầu và mỡ được thải ra nguồn nước tiếp nhận từ các hệ thống cộng đồng, chúng sẽ làm tăng BOD và chúng có thể nổi lên bề mặt và cứng lại, gây ra tình trạng mất mỹ quan. Chúng cũng có thể bẫy rác, thực vật và các vật liệu khác, gây ra mùi hôi thối, thu hút ruồi muỗi và các vật trung gian truyền bệnh khác. Trong một số trường hợp, quá nhiều dầu mỡ gây ra tình trạng tự hoại trong ao hồ bằng cách ngăn cản oxy từ khí quyển đến nước.
Hệ thống tại chỗ cũng có thể bị tổn hại bởi quá nhiều dầu và mỡ, có thể làm tắc nghẽn đường ống thoát nước và đất của hệ thống tại chỗ, làm tăng nguy cơ hỏng hóc hệ thống. Dầu mỡ thừa còn tạo thêm lớp váng bể phốt khiến việc bơm bể phải thường xuyên hơn. Cả hai khả năng đều có thể dẫn đến chi phí đáng kể cho chủ nhà.
Dầu thải có nguồn gốc từ dầu mỏ được sử dụng cho động cơ và công nghiệp được coi là chất thải nguy hại và cần được thu gom và xử lý riêng biệt với nước thải.
Kim loại nặng
Các khoáng chất, kim loại và hợp chất vô cơ, chẳng hạn như natri, kali, canxi, magiê, cadmium, đồng, chì, niken và kẽm thường có trong nước thải từ các nguồn dân cư và không ở. Chúng có thể bắt nguồn từ nhiều nguồn khác nhau trong cộng đồng bao gồm nguồn công nghiệp và thương mại, nước mưa, dòng chảy và thấm từ các đường ống bị nứt và nắp cống bị rò rỉ. Hầu hết các chất vô cơ tương đối ổn định, và không thể bị phân hủy dễ dàng bởi các sinh vật trong nước thải.
Một lượng lớn nhiều chất vô cơ có thể làm ô nhiễm đất và nước. Một số độc hại đối với động vật và con người và có thể tích tụ trong môi trường. Vì lý do này, các bước xử lý bổ sung thường được yêu cầu để loại bỏ các vật liệu vô cơ khỏi nguồn nước thải công nghiệp. Ví dụ, kim loại nặng được thải ra cùng nhiều loại nước thải công nghiệp, rất khó loại bỏ bằng các phương pháp xử lý thông thường. Mặc dù trường hợp ngộ độc cấp tính do kim loại nặng trong nước uống là rất hiếm ở Hoa Kỳ, nhưng có thể xảy ra những ảnh hưởng sức khỏe lâu dài khi ăn một lượng nhỏ một số chất vô cơ trong một thời gian dài.
Chất dinh dưỡng
Nước thải thường chứa một lượng lớn các chất dinh dưỡng nitơ và phốt pho ở dạng nitrat và phốt phát, giúp thúc đẩy sự phát triển của thực vật. Các sinh vật chỉ yêu cầu một lượng nhỏ chất dinh dưỡng trong quá trình xử lý sinh học, vì vậy thông thường sẽ có một lượng dư thừa có sẵn trong nước thải sau xử lý. Trong những trường hợp nghiêm trọng, quá nhiều chất dinh dưỡng trong nước tiếp nhận khiến tảo và các loài thực vật khác phát triển nhanh chóng làm cạn kiệt oxy trong nước. Thiếu oxy, cá và các sinh vật thủy sinh khác chết, bốc mùi hôi thối.
Các chất dinh dưỡng từ nước thải cũng có liên quan đến “thủy triều đỏ” ở đại dương khiến cá đầu độc và gây bệnh cho con người. Nitơ trong nước uống có thể góp phần gây sẩy thai và là nguyên nhân gây ra một căn bệnh nghiêm trọng ở trẻ sơ sinh được gọi là methemoglobin huyết hay “hội chứng em bé xanh”.
Chất rắn
Các vật liệu rắn trong nước thải có thể bao gồm các vật liệu và sinh vật hữu cơ và / hoặc vô cơ. Các chất rắn phải được giảm đáng kể bằng cách xử lý hoặc chúng có thể làm tăng BOD khi thải ra nước tiếp nhận và cung cấp nơi cho vi sinh vật thoát ra khỏi quá trình khử trùng. Chúng cũng có thể làm tắc nghẽn các trường hấp thụ của đất trong các hệ thống tại chỗ.
- Chất rắn có thể lắng được – Một số chất nhất định, chẳng hạn như cát, sạn, và các vật liệu hữu cơ và vô cơ nặng hơn lắng ra khỏi phần còn lại của dòng nước thải trong giai đoạn xử lý sơ bộ. Ở đáy bể lắng và ao nuôi, chất hữu cơ tạo thành lớp bùn hoạt tính sinh học hỗ trợ quá trình xử lý.
- Chất rắn lơ lửng – Các vật liệu chống lắng có thể vẫn lơ lửng trong nước thải. Các chất rắn lơ lửng trong nước thải phải được xử lý, nếu không chúng sẽ làm tắc nghẽn hệ thống hấp thụ của đất hoặc làm giảm hiệu quả của hệ thống khử trùng.
- Chất rắn hòa tan – Các hạt nhỏ của một số vật liệu nước thải có thể hòa tan như muối trong nước. Một số vật liệu hòa tan được tiêu thụ bởi vi sinh vật trong nước thải, nhưng những chất khác, chẳng hạn như kim loại nặng, rất khó loại bỏ bằng cách xử lý thông thường. Quá nhiều chất rắn hòa tan trong nước thải có thể gây ảnh hưởng xấu đến môi trường.
Khí
Một số loại khí trong nước thải có thể gây mùi, ảnh hưởng đến quá trình xử lý hoặc có khả năng nguy hiểm. Ví dụ, khí mêtan là một sản phẩm phụ của quá trình xử lý sinh học kỵ khí và rất dễ cháy. Cần thực hiện các biện pháp phòng ngừa đặc biệt gần bể tự hoại, hố ga, nhà máy xử lý và các khu vực khác mà khí thải có thể tích tụ.
Khí hydro sunfua và amoniac có thể độc hại và gây ra nguy cơ ngạt thở. Amoniac như một loại khí hòa tan trong nước thải cũng gây nguy hiểm cho cá. Cả hai loại khí đều phát ra mùi, có thể gây phiền toái nghiêm trọng. Trừ khi được ngăn chặn hoặc giảm thiểu hiệu quả bởi thiết kế và vị trí, mùi nước thải có thể ảnh hưởng đến tinh thần và chất lượng cuộc sống của cư dân. Trong một số trường hợp, mùi hôi thậm chí có thể làm giảm giá trị tài sản và ảnh hưởng đến nền kinh tế địa phương.
Ở rất nhiều nơi trên thế giới, người dân không được tiếp cận/ sử dụng nguồn nước sạch
Các đặc điểm khác của nước thải
Ngoài nhiều chất được tìm thấy trong nước thải, có những đặc tính khác mà các nhà thiết kế và vận hành hệ thống sử dụng để đánh giá nước thải. Ví dụ, màu, mùi và độ đục của nước thải cung cấp manh mối về số lượng và loại chất ô nhiễm có mặt và việc xử lý cần thiết.
Sau đây là một số đặc điểm nước thải quan trọng khác có thể ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng và môi trường, cũng như thiết kế, chi phí và hiệu quả của việc xử lý.
Nhiệt độ
Nhiệt độ tốt nhất để xử lý nước thải có lẽ nằm trong khoảng từ 77 đến 95 độ F. Nói chung, hoạt động xử lý sinh học tăng tốc ở nhiệt độ ấm và chậm lại ở nhiệt độ mát, nhưng quá nóng hoặc quá lạnh có thể làm ngừng quá trình xử lý hoàn toàn. Do đó, một số hệ thống kém hiệu quả hơn khi thời tiết lạnh và một số có thể không thích hợp với khí hậu quá lạnh.
Nhiệt độ nước thải cũng ảnh hưởng đến vùng nước tiếp nhận. Ví dụ, nước nóng là sản phẩm phụ của nhiều quá trình sản xuất, có thể là một chất ô nhiễm. Khi thải ra một lượng lớn, nó có thể làm tăng cục bộ nhiệt độ của các dòng tiếp nhận và phá vỡ sự cân bằng tự nhiên của các đời sống thủy sinh.
độ pH
Độ axit hoặc độ kiềm của nước thải ảnh hưởng đến cả quá trình xử lý và môi trường. Độ pH thấp cho thấy độ axit tăng lên, trong khi độ pH cao cho thấy độ kiềm tăng (độ pH bằng 7 là trung tính). Độ pH của nước thải cần duy trì trong khoảng từ 6 đến 9 để bảo vệ các sinh vật. Axit và các chất khác làm thay đổi độ pH có thể làm bất hoạt quá trình xử lý khi chúng xâm nhập vào nước thải từ các nguồn công nghiệp hoặc thương mại.
Dòng chảy
Cho dù một hệ thống phục vụ cho một ngôi nhà hay toàn bộ cộng đồng, nó phải có khả năng xử lý các biến động về số lượng và chất lượng nước thải mà hệ thống tiếp nhận để đảm bảo luôn luôn cung cấp phương pháp xử lý thích hợp. Các hệ thống được thiết kế không phù hợp hoặc quá tải thủy lực có thể không xử lý được và thải các chất ô nhiễm ra môi trường.
Để thiết kế các hệ thống vừa an toàn vừa tiết kiệm chi phí nhất có thể, các kỹ sư phải ước tính lượng dòng chảy trung bình và tối đa (đỉnh) do các nguồn khác nhau tạo ra.
Do dòng chảy dao động mạnh có thể xảy ra vào các thời điểm khác nhau trong ngày và vào các ngày khác nhau trong tuần, nên các ước tính dựa trên quan sát về lượng nước tối thiểu và tối đa được sử dụng hàng giờ, hàng ngày, hàng tuần và theo mùa. Cũng cần tính đến khả năng xảy ra các sự kiện lưu lượng đỉnh tức thời do một số hoặc tất cả các thiết bị hoặc đồ đạc sử dụng nước được sử dụng cùng một lúc.
Số lượng, loại và hiệu suất của tất cả các thiết bị và thiết bị sử dụng nước tại nguồn được tính vào ước tính (ví dụ: số lượng và lượng nước thường được sử dụng bởi vòi nước, nhà vệ sinh và máy giặt), cũng như số lượng người dùng hoặc đơn vị có thể có ảnh hưởng đến lượng nước được sử dụng (ví dụ: số lượng cư dân, phòng ngủ, khách hàng, sinh viên, bệnh nhân, chỗ ngồi hoặc bữa ăn được phục vụ).
Theo các nghiên cứu, lượng nước sử dụng ở nhiều gia đình thấp nhất từ khoảng nửa đêm đến 5 giờ sáng, trung bình dưới một gallon / người / giờ, nhưng sau đó tăng mạnh vào khoảng 6 giờ sáng. đến hơn 3 gallon một người mỗi giờ. Trong ngày, lượng nước sử dụng giảm vừa phải và tăng trở lại vào đầu giờ tối. Lưu lượng cao điểm hàng tuần có thể xảy ra ở một số nhà vào cuối tuần, đặc biệt là khi tất cả người lớn đi làm trong tuần. Tại các gia đình ở Hoa Kỳ, lượng nước sử dụng trung bình là khoảng 45 gallon mỗi người mỗi ngày, nhưng có thể dao động từ 35 đến 60 gallon hoặc hơn.
Dòng chảy cao điểm tại các cửa hàng và các cơ sở kinh doanh khác thường xảy ra trong giờ làm việc và trong giờ ăn tại nhà hàng. Bất động sản cho thuê, khu nghỉ dưỡng và cơ sở thương mại trong các khu du lịch có thể có sự thay đổi lớn về dòng chảy theo mùa,
Ước tính lưu lượng dòng chảy cho các hệ thống xử lý tập trung là một công việc phức tạp, đặc biệt là khi thiết kế một nhà máy xử lý mới trong một cộng đồng mà trước đây chưa từng tồn tại một nhà máy xử lý nào. Các kỹ sư phải cho phép thêm dòng chảy khi thời tiết ẩm ướt do dòng chảy và sự thấm thêm nước vào hệ thống cống rãnh. Nước dư thừa có thể đi vào hệ thống cống rãnh thông qua các nắp cống bị rò rỉ và các đường ống bị nứt và các mối nối ống, làm loãng nước thải, ảnh hưởng đến các đặc tính chung của nó. Điều này có thể làm tăng dòng chảy đến các nhà máy xử lý đôi khi gấp ba hoặc bốn lần tải trọng thiết kế ban đầu.
Phương pháp giúp giảm thiểu nước thải
Giảm nước thải bằng cách tiết kiệm nước là một ý tưởng hay vì một số lý do. Nó không chỉ làm giảm hóa đơn tiền nước hàng tháng mà còn có thể giảm tiền mà chủ nhà và cộng đồng chi cho việc xử lý nước thải. Các chương trình bảo tồn nước trên toàn cộng đồng có thể giúp tăng hiệu quả của nhà máy xử lý nước thải và tiết kiệm chi phí năng lượng. Việc giảm đáng kể lưu lượng nước thải cũng có thể tiết kiệm chi phí nhân sự, chẳng hạn như làm thêm giờ, và có thể loại bỏ hoặc hoãn nhu cầu nâng cấp hoặc mở rộng cơ sở vật chất. Đối với chủ nhà, tiết kiệm của cộng đồng có thể chuyển thành phí cống rãnh thấp hơn, thuế thấp hơn và nhiều đô la cộng đồng hơn dành cho trường học, đường xá và các dự án cộng đồng khác.
Bảo tồn nước cũng trực tiếp mang lại lợi ích cho chủ nhà với các hệ thống tại chỗ. Chỉ đơn giản bằng cách giảm lượng nước sử dụng, chủ nhà có thể kéo dài tuổi thọ của hệ thống trong nhiều năm, ngăn ngừa sự cố hệ thống và giảm thiểu chi phí bảo trì, có khả năng tiết kiệm hàng trăm đô la.
Tuy nhiên, lý do quan trọng nhất để giảm sử dụng nước là để bảo vệ chất lượng nước. Nhiều chất ô nhiễm trong nước thải không được loại bỏ bằng cách xử lý hoặc bằng khả năng làm sạch tự nhiên của môi trường. Cách tốt nhất để đảm bảo rằng có đủ nước sạch trong tương lai là gây ô nhiễm càng ít càng tốt ngay từ đầu.
Hầu hết việc sử dụng nước có thể được giảm bớt một cách đơn giản và không tốn kém. Ví dụ, trong nhà, nhà vệ sinh, vòi hoa sen và vòi nước cộng lại chiếm khoảng hai phần ba tổng lượng nước sử dụng. Trong một số trường hợp, việc sửa chữa rò rỉ, lắp đặt các thiết bị và thiết bị có dòng chảy thấp, và sử dụng thông thường đơn giản có thể tiết kiệm tới 50% lượng nước sử dụng trong gia đình.
Sau đây là một số cách để giảm sử dụng nước xung quanh nhà:
- Giảm áp lực nước
- Hạn chế thời gian tắm
- Lắp đặt vòi sen dòng chảy thấp hoặc thiết bị kiểm soát dòng chảy vòi sen
- Tắt vòi nước khi cạo râu và đánh răng
- Lắp đặt vòi giảm lưu lượng hoặc chèn vòi tiết kiệm nước hoặc thiết bị sục khí
- Chỉ chạy máy giặt và máy rửa bát khi đầy hoặc điều chỉnh cài đặt chu trình để phù hợp với tải
- Sử dụng máy giặt cửa trước
- Sửa vòi nước bị rò rỉ hoặc nhỏ giọt và bồn cầu đang chảy
- Thay thế bồn cầu cũ có lưu lượng lớn (4 đến 7 gallon mỗi lần xả) bằng bồn cầu tiết kiệm nước (3,5 gallon) hoặc bồn cầu xả cực thấp (1 đến 2 gallon) *
- Đắp đập trong bồn cầu, hoặc đổ đá vào bình sữa hoặc hộp nhựa rồi đặt vào bồn cầu
- Sử dụng hệ thống tái chế / tái sử dụng nước xám để xả toilet, tưới tiêu và các mục đích sử dụng khác nếu được phép và thích hợp
Mục tiêu của xử lý nước thải là loại bỏ càng nhiều càng tốt các chất ô nhiễm trôi nổi và dễ phân hủy và các tác nhân gây bệnh trong nước thải để giảm thiểu rủi ro đối với sức khỏe cộng đồng và tác động đến môi trường.
Ở nhiều cộng đồng nhỏ, việc xử lý nước thải thường diễn ra trong các hệ thống tại chỗ, chẳng hạn như hệ thống tự hoại. Nó cũng có thể được thu gom và vận chuyển qua mạng lưới cống rãnh đến các hệ thống xử lý nhỏ phi tập trung hoặc đến nhà máy xử lý cộng đồng trung tâm. Một số cộng đồng sử dụng kết hợp các tùy chọn.
Hầu hết các hệ thống đạt được điều trị thông qua một loạt các giai đoạn. Giai đoạn sơ cấp thường bao gồm tách rác và các vật liệu rắn lớn khỏi phần còn lại của nước thải bằng lưới lọc và / hoặc nghiền chúng thành vật liệu mịn hơn. Các chất rắn, dầu và mỡ còn lại được phép lắng hoặc tách khỏi phần còn lại của dòng trong bể tự hoại, bể lắng hoặc ao. Các vật liệu lắng đọng tạo thành một lớp bùn đáy có hoạt tính sinh học. Trong tất cả các hệ thống, bùn tích tụ và cuối cùng cũng cần được loại bỏ, xử lý và thải bỏ.
Giai đoạn xử lý thứ cấp sử dụng kết hợp các quá trình sinh học và vật lý để giảm lượng chất thải hữu cơ. Điều này có thể đạt được bằng cách lọc nước thải thông qua các phương tiện hoạt tính sinh học, chẳng hạn như bộ lọc nhỏ giọt, bộ lọc cát, bộ lọc được thiết kế đặc biệt khác hoặc đất (phương pháp phổ biến nhất được sử dụng với hệ thống tự hoại). Hoặc, các hệ thống cộng đồng thường sử dụng quy trình bùn hoạt tính, trong đó nước thải tiếp xúc với cả oxy và bùn hoạt tính sinh học, thông qua tác động của gió hoặc các phương tiện cơ học, chẳng hạn như khuấy trộn và sục khí.
Nhiều phương pháp xử lý tiên tiến (hoặc bậc ba) đôi khi được yêu cầu để giảm chất dinh dưỡng, chất độc hại hoặc lượng vật liệu hòa tan quá mức trong nước thải. Khử trùng thường là bước cuối cùng sau khi điều trị thứ cấp hoặc thứ ba và giúp tiêu diệt hầu hết các vi rút và vi khuẩn còn sót lại.
Các yếu tố cần quan tâm khi đánh giá chất lượng nước thải
Các nhà vận hành, thiết kế hệ thống và các cơ quan quản lý sử dụng các bài kiểm tra để đánh giá cường độ của nước thải và lượng xử lý cần thiết, chất lượng nước thải ở các giai đoạn xử lý khác nhau và chất lượng của nước tiếp nhận tại điểm xả. Các xét nghiệm cũng xác định xem việc điều trị có tuân thủ các quy định của tiểu bang, địa phương và liên bang hay không.
Trong các cộng đồng nhỏ, người vận hành và cán bộ y tế thường được đào tạo để thu thập mẫu và tự thực hiện một số hoặc tất cả các xét nghiệm nước thải. Một lựa chọn đôi khi tiết kiệm hơn cho các hệ thống nhỏ là gửi mẫu đến phòng thí nghiệm để thử nghiệm.
Nhu cầu oxy sinh hóa BOD
Kiểm tra BOD đo lượng oxy hòa tan sinh vật có thể cần để phân hủy chất thải trong nước thải. Thử nghiệm này rất quan trọng để đánh giá cả mức độ xử lý nước thải có khả năng yêu cầu và tác động tiềm tàng mà nó có thể có đối với nước tiếp nhận.
Để thực hiện thử nghiệm, các mẫu nước thải được cho vào bình BOD và được pha loãng với nước được chuẩn bị đặc biệt có chứa oxy hòa tan. Nước pha loãng cũng được “gieo mầm” với vi khuẩn khi nước thải đã qua xử lý đang được thử nghiệm.
Lượng ôxy hòa tan trong mẫu pha loãng được đo và sau đó các mẫu được bảo quản ở nhiệt độ không đổi 20 độ C (68 độ F). Thời gian ủ bệnh phổ biến là năm, bảy hoặc hai mươi ngày. Năm ngày (hoặc BOD 5 ) là phổ biến nhất. Vào cuối thời gian ủ, oxy hòa tan được đo lại. Lượng đã được sử dụng (tính bằng miligam trên lít) là một chỉ số về cường độ nước thải.
TSS-tổng chất rắn lơ lửng
Ngoài BOD, ước tính lượng chất rắn lơ lửng trong nước thải giúp hoàn thiện bức tranh tổng thể về mức độ xử lý thứ cấp có thể được yêu cầu. Nó cũng chỉ ra độ trong của nước thải và rất quan trọng để đánh giá tác động tiềm tàng của nước thải đối với môi trường. Sau khi chất rắn lớn hơn được loại bỏ trong xử lý sơ cấp, TSS được đo bằng phần chất rắn được giữ lại bởi bộ lọc 2,0 micron.
Tổng số Coliforms và Coliforms trong phân
Kiểm tra Coliform rất hữu ích để xác định xem nước thải đã được xử lý thích hợp hay chưa và liệu chất lượng nước có phù hợp để uống và giải trí hay không. Bởi vì chúng có rất nhiều trong chất thải của con người, vi khuẩn coliform dễ dàng xác định vị trí và xác định trong nước thải hơn nhiều so với vi rút và các mầm bệnh khác gây ra các bệnh nghiêm trọng. Vì lý do này, vi khuẩn coliform được sử dụng làm sinh vật chỉ thị cho sự hiện diện của các mầm bệnh khác, nghiêm trọng hơn. Một số coliform được tìm thấy trong đất, vì vậy các xét nghiệm tìm coliform trong phân được coi là đáng tin cậy nhất. Tuy nhiên, các xét nghiệm đối với cả coliform tổng số và coliform trong phân thường được sử dụng.
Có hai phương pháp để xác định sự hiện diện và mật độ của vi khuẩn coliform. Kỹ thuật lọc màng (MF) cung cấp số lượng trực tiếp các khuẩn lạc bị mắc kẹt và sau đó được nuôi cấy, Phương pháp lên men nhiều ống cung cấp ước tính về số lượng có thể xảy ra nhất (MPN) trên 100 mililit từ số lượng ống nghiệm trong đó bọt khí hình thành sau khi ủ .
