Ścieki to każda woda, która wymaga oczyszczenia po jej zużyciu. Obejmuje to wodę używaną do prania, kąpieli, mycia naczyń, toalet, śmietników i celów przemysłowych. Ścieki obejmują również wodę deszczową, która zgromadziła zanieczyszczenia, gdy wpada do oceanów, jezior i rzek. Zanieczyszczenia to niepożądane chemikalia lub materiały, które zanieczyszczają powietrze, glebę i wodę.
celem gospodarki ściekowej jest czyszczenie i ochrona wody. Oznacza to, że woda musi być wystarczająco czysta, aby mogła być używana przez ludzi do picia i mycia, a przez przemysł do celów komercyjnych. Musi być również wystarczająco czysty, aby uwalniać się do oceanów, jezior i rzek po użyciu.
ścieki są zwykle podzielone na dwie główne grupy: ścieki ze źródeł punktowych i ścieki ze źródeł niepunktowych. Ścieki ze źródeł punktowych obejmują ścieki, które wchodzą do naturalnych wód (takich jak jeziora, rzeki i oceany) z określonych miejsc. Najczęstszymi źródłami punktowymi są Kanalizacja sanitarna i kanalizacja burzowa. Ścieki ze źródeł niepunktowych to ścieki, które nie są podłączone do określonego źródła. Obejmuje to odpływy (wody, które odprowadzają) z rolnictwa i obszarów miejskich (miejskich) oraz kwaśne wody z kopalń. Pod wieloma względami ścieki punktowe są znacznie łatwiejsze do zarządzania, ponieważ znane są ich źródło i zawarte w nich zanieczyszczenia. Z drugiej strony ścieki ze źródeł niepunktowych są trudne do zidentyfikowania i oczyszczenia.
Oczyszczanie ścieków
jednym z największych źródeł ścieków jest to, które pochodzi z domów i przemysłu. Wszystkie te ścieki spływają do kanalizacji sanitarnej, które kierują je do oczyszczalni ścieków. Ścieki z domów zawierają ludzkie odpady, żywność, Mydła i detergenty. Zawierają również patogeny, które są organizmami, które mogą powodować choroby. Ścieki Przemysłowe zawierają toksyczne (trujące) zanieczyszczenia, które mogą zagrażać zdrowiu ludzkiemu i szkodzić innym organizmom. Należą do nich pestycydy, polichlorowane bifenyle (PCB) i metale ciężkie, takie jak ołów, rtęć i nikiel. Metale te są na ogół toksyczne dla roślin i zwierząt. Celem oczyszczania ścieków jest usunięcie wszystkich tych zanieczyszczeń ze ścieków, aby mogły one zostać zwrócone do naturalnych wód.
Oczyszczanie ścieków obejmuje trzy etapy: oczyszczanie pierwotne, oczyszczanie wtórne i oczyszczanie trzeciorzędowe. Obróbka pierwotna fizycznie oddziela ciała stałe i ciecze. Ścieki przechodzą przez kratę, która odkształca duże cząstki. Pozostałą wodę pozostawia się w zbiorniku, w którym na dnie osadzają się mniejsze osady (cząstki piasku, gliny i innych materiałów). Osady te nazywane są osadami. W tym momencie płynna część ścieków nadal zawiera wiele zanieczyszczeń i nie jest bezpieczna dla narażenia ludzi lub środowiska.
w drugim etapie, zwanym oczyszczaniem wtórnym, płynna część ścieków przechodzi przez ściekający filtr lub zbiornik napowietrzający. Filtr ściekowy to zestaw rur z małymi otworami, które dryblują wodę nad złożem kamieni lub falistego plastiku. Bakterie w kamieniach lub tworzywach sztucznych pochłaniają zanieczyszczenia z wody i rozkładają je na substancje, które nie są szkodliwe. Zbiornik napowietrzający to zbiornik zawierający bakterie rozkładające zanieczyszczenia. Płynna część ścieków z pierwotnego oczyszczania jest pompowana do zbiornika i mieszana z bakteriami. Powietrze jest przepuszczane przez zbiornik, aby pomóc bakteriom w rozwoju. W miarę gromadzenia się bakterii osiadają one na dnie zbiornika i tworzą szlam. Osad jest usuwany z dna zbiornika i zakopywany na wysypiskach.
po wtórnej obróbce woda jest na ogół wolna od większości patogenów i metali ciężkich. Nadal zawiera wysokie stężenia azotanów i fosforanów, minerałów, które mogą nadmiernie stymulować wzrost glonów i roślin w naturalnych wodach, co może ostatecznie spowodować śmierć ich i otaczających organizmów.Trzeciorzędowe oczyszczanie usuwa te składniki odżywcze ze ścieków. Jedna z metod trzeciorzędowego leczenia polega na użyciu procesów biologicznych, chemicznych i fizycznych w celu usunięcia tych składników odżywczych. Inną metodą jest przepuszczanie wody przez tereny podmokłe lub lagunę (płytkie Ciało wody odcięte od większego ciała).
kanały burzowe
w większości miast w Stanach Zjednoczonych kanały, które przenoszą wody burzowe, są kierowane przez oczyszczalnie ścieków. Znaczna część spływu z burz zawiera nawozy, oleje i inne chemikalia, które należy usunąć z wody, zanim wpłynie ona do jezior, rzek i oceanów. Jednak w przypadku bardzo intensywnych opadów, oczyszczalnie ścieków mogą zostać przytłoczone ilością wody wpływającej do obiektu. W tych czasach ścieki i ścieki z burz mogą być wyrzucane bezpośrednio do naturalnych zbiorników wodnych. W wielu miastach trwają programy oddzielania kanałów burzowych od kanalizacji sanitarnej, ale projekty te są bardzo kosztowne i czasochłonne.
spływy rolne
spływy rolnicze występują, gdy deszcz spada na ziemię, a następnie przepływa przez pola rolne lub gospodarstwa hodowlane. Woda deszczowa może gromadzić nawozy, oleje i odpady zwierzęce, zanim wpadnie do rzek, jezior i oceanów. Materiały te zanieczyszczają naturalne wody i mogą powodować obumieranie ryb, zanieczyszczają wodę pitną i przyspieszają tempo sedymentacji (cząstek osiadających na dnie drogi wodnej) w jeziorach i strumieniach. Latem 1995 r. spływy z farm świń w Karolinie Północnej spowodowały szybki wzrost glonów Pfisteria. Algi te uwalniają toksyny, które wpływają na układ nerwowy ryb, a także ludzi w okolicy.
Agencja Ochrony Środowiska wyznaczyła farmy jako operacje Żywienia Zwierząt (AFOS). W 1998 roku zidentyfikowano prawie pół miliona Afo. Wyznaczając Afo, OWM może regulować Usuwanie odpadów zwierzęcych. Przenosi to dużą część spływów rolnych z kategorii źródeł pozapunktowych do kategorii źródeł punktowych i pozwala na lepsze zarządzanie zanieczyszczeniami rolniczymi.
odwadnianie kopalni kwasu
w miejscach, w których wydobywa się węgiel, Piryt mineralny jest materiałem odpadowym. Szereg złożonych reakcji między pirytem, tlenem i wodą powoduje drenaż kopalni kwasu. Kwaśny drenaż kopalni to woda, która jest wyjątkowo kwaśna i zawiera wysokie stężenia metali ciężkich. Odwadnianie kopalni kwasu jest jednym z głównych źródeł zanieczyszczenia strumieniem w regionie górskim Appalachów. Odwodnienie kopalni kwasu poważnie uszkodziło ponad połowę strumieni w Pensylwanii i Wirginii Zachodniej. W całych Stanach Zjednoczonych jest co najmniej 200 000 opuszczonych kopalń, które produkują osuszanie kopalni kwasu.
drenaż kopalni kwasu można leczyć za pomocą zabiegów chemicznych, które zmniejszają kwasowość wody i pozwalają wytrącać metale ciężkie (oddzielić od wody). Ten rodzaj leczenia jest często bardzo kosztowny. Innym sposobem leczenia odwadniania kopalni kwasu jest przepuszczanie go przez lagunę lub mokradła, które usuwają metale ciężkie i zmniejszają kwasowość wody. Odwadnianie kopalni kwasu jest również traktowane przez przepuszczenie go przez kanał wapienny (skała bardzo zasadowa), który również neutralizuje kwasowość wody.
Urban runoff
kiedy deszcz pada na naturalnych terenach, takich jak lasy i łąki, część z nich wsiąka w glebę, a następnie powoli dociera do rzek, jezior i oceanów. W miastach znaczna część ziemi jest wyłożona cementem i asfaltem, a woda nie jest w stanie zatopić się w ziemi. Zamiast tego szybko przemieszcza się do kanalizacji burzowej, a następnie do naturalnych dróg wodnych. Ta duża objętość wody powoduje znaczną erozję (zanik terenu) i sedymentację. Ponadto, gdy woda deszczowa biegnie po utwardzonych powierzchniach, gromadzi olej i smar z samochodów, nawozy i pestycydy z ogrodnictwa, patogeny tworzą odpady zwierzęce, sole drogowe i metale ciężkie. Są one zrzucane bezpośrednio do wód naturalnych wraz ze ściekami miejskimi. Spływy z obszarów miejskich są największym źródłem zanieczyszczeń w ujściach rzek (szeroka część rzeki, gdzie zbliża się do morza) i trzecim co do wielkości źródłem zanieczyszczeń w jeziorach.
kontrolowanie spływu miejskiego jest niezwykle trudne, ponieważ jego źródła są trudne do zidentyfikowania. Agencja Ochrony Środowiska działa na rzecz wywierania wpływu na deweloperów, aby przy planowaniu nowych budynków uwzględniali spływy miejskie. Niektóre pomysły na zminimalizowanie odpływu obejmują dodawanie roślinności i obszarów drenażowych do nowych placów budowy. Niektóre miasta wprowadziły programy tworzenia kanałów ściekowych, które przypominają ludziom, że woda deszczowa wpływa bezpośrednio do naturalnych wód. Stacje benzynowe są również ukierunkowane na firmy, które mogą pomóc kontrolować oleje i smary samochodowe. Szkoły opracowały również programy nauczania uczniów o ściekach miejskich i ściekach nie-punktowych.
Juli Berwald
więcej informacji
Książki
Cunningham, William P. and Barbara Woodworth Saigo. Nauka O Środowisku: Globalny Problem. Boston, WCB/McGraw-Hill, 1999.
Raven, Peter H, Linda R. Berg i George B. Johnson. Środowisko.Wydanie Drugie. Orlando, FL: Saunders College Publishing, 1998.
Strony Internetowe
” Zarządzanie Gospodarstwem Rolnym.”Wisconsin Department of Natural Resources.http://www.dnr.state.wi.us/org/water/wm/nps/animal.htm [dostęp 24 sierpnia 2004].
” Zarządzanie Spływem Miejskim.”United States Environmental Protection Agency.http://www.epa.gov/OWOW/NPS/facts/point7.htm [dostęp 24 sierpnia 2004].
” Nauka o osuszaniu kopalni kwasu i leczeniu biernym.”Pensylwania Department of Environmental Protection.http://www.dep.state.pa.us/dep/deputate/minres/bamr/amd/science_of_amd.htm [dostęp 24 sierpnia 2004].
” Podkład Ściekowy.”United States Environmental Protection Agency.http://www.epa.gov/owm/primer.pdf [dostęp 24 sierpnia 2004].