avloppsvatten är allt vatten som kräver rengöring efter att det har använts. Detta inkluderar vatten som har använts för tvätt, badning, diskning, toaletter, avfallshantering och industriella ändamål. Avloppsvatten innehåller också regnvatten som har ackumulerat föroreningar när det går in i hav, sjöar och floder. Föroreningar är oönskade kemikalier eller material som förorenar luft, jord och vatten.
målet med avloppsvattenhantering är att rengöra och skydda vatten. Detta innebär att vatten måste vara tillräckligt rent så att det kan användas av människor för att dricka och tvätta och av industrin för kommersiella ändamål. Det måste också vara tillräckligt rent för att släppa ut i hav, sjöar och floder efter att det har använts.
avloppsvatten är vanligtvis uppdelat i två huvudgrupper: punktkälla avloppsvatten och icke-punktkälla avloppsvatten. Punktkälla avloppsvatten inkluderar avloppsvatten som kommer in i naturliga vatten (som sjöar, floder och hav) från definierade platser. De vanligaste punktkällorna är sanitetsavlopp och stormavlopp. Icke-punkt källa avloppsvatten är avloppsvatten som inte är ansluten till en viss källa. Detta inkluderar avrinning (vatten som rinner bort) från jordbruk och stadsområden (stad) och surt vatten från gruvor. På många sätt är punktkälla avloppsvatten mycket lättare att hantera eftersom dess källa och de föroreningar som den innehåller är kända. Icke-punkt källa avloppsvatten, å andra sidan, är både svårt att identifiera och behandla.
avloppsrening
en av de största källorna till avloppsvatten är det som kommer från hem och industrier. Dessa avloppsvatten strömmar alla in i sanitetsavlopp, som leder dem till avloppsreningsverk. Avloppsvatten från hem innehåller mänskligt avfall, mat, tvål och tvättmedel. De innehåller också patogener, som är organismer som kan orsaka sjukdomar. Industriella avloppsvatten innehåller giftiga (giftiga) föroreningar, vilket kan äventyra människors hälsa och skada andra organismer. Dessa inkluderar bekämpningsmedel, polyklorerade bifenyler (PCB) och tungmetaller som bly, kvicksilver och nickel. Dessa metaller är i allmänhet giftiga för växt-och djurliv. Målet med avloppsrening är att ta bort alla dessa föroreningar från avloppsvattnet så att det kan återföras till naturliga vatten.
avloppsrening omfattar tre steg: primär behandling, sekundär behandling och tertiär behandling. Primär behandling separerar fysiskt fasta ämnen och vätskor. Avloppsvattnet passerar genom ett galler som spänner ut stora partiklar. Det återstående vattnet lämnas för att stå i en tank, där mindre sediment (partiklar av sand, lera och andra material) sätter sig i botten. Dessa sediment kallas Slam. Vid denna tidpunkt innehåller den flytande delen av avloppsvattnet fortfarande många föroreningar och är inte säker för exponering för människor eller miljö.
i det andra steget, kallat sekundär behandling, passerar den flytande delen av avloppsvattnet genom ett sipprande filter eller en luftningstank. Ett tricklingfilter är en uppsättning rör med små hål i det som dribblar vatten över en bädd av stenar eller korrugerad plast. Bakterier i stenarna eller plasten absorberar föroreningar från vattnet och bryter ner dem i ämnen som inte är skadliga. En luftningstank är en tank som innehåller bakterier som bryter ner föroreningar. Den flytande delen av avloppsvattnet från primärbehandling pumpas in i tanken och blandas med bakterierna. Luft bubblas genom tanken för att hjälpa bakterierna att växa. När bakterier ackumuleras sätter de sig i botten av tanken och bildar Slam. Slammet avlägsnas från tankens botten och begravs i deponier.
efter sekundär behandling är vattnet i allmänhet fritt från majoriteten av patogener och tungmetaller. Den innehåller fortfarande höga koncentrationer av nitrat och fosfat, mineraler som kan överstimulera tillväxten av alger och växter i naturliga vatten, vilket i slutändan kan få dem och de omgivande organismerna att dö.Tertiär behandling tar bort dessa näringsämnen från avloppsvattnet. En metod för tertiär behandling innebär att man använder biologiska, kemiska och fysiska processer för att avlägsna dessa näringsämnen. En annan metod är att passera vattnet genom en våtmark eller lagun (Grunt vattenkropp avskuren från en större kropp).
stormavlopp
i de flesta städer i USA dirigeras avlopp som bär stormvatten genom avloppsreningsverk. Mycket av avrinningen från stormar innehåller gödselmedel, oljor och andra kemikalier som bör tas bort från vattnet innan det kommer in i sjöar, floder och hav. När det är mycket kraftiga regn kan avloppsreningsverken bli överväldigade av volymen vatten som kommer in i anläggningen. Vid dessa tillfällen kan avlopp och avloppsvatten från stormar dumpas direkt i naturliga vattendrag. Många städer har program på gång för att separera stormavlopp från sanitära avlopp, men dessa projekt är mycket kostsamma och tidskrävande.
Jordbruksavrinning
jordbruksavrinning inträffar när regn faller till marken och sedan går genom jordbruksfält eller boskapsuppfödning. Regnvattnet kan ackumulera gödselmedel, oljor och djuravfall innan det rinner ut i floder, sjöar och hav. Dessa material förorenar naturliga vatten och kan få fisk att dö, förorena dricksvatten och påskynda sedimenteringshastigheten (partiklar som sätter sig i botten av en vattenväg) i sjöar och vattendrag. Sommaren 1995 orsakade avrinning från svingårdar i North Carolina den snabba tillväxten av algerna Pfisteria. Dessa alger släppte toxiner som påverkade nervsystemet hos fisk såväl som människor i området.
i ett försök att hantera jordbruksavrinning, Office of Wastewater Management (OWM) i USA. Environmental Protection Agency har utsett gårdar som djurfoder (AFOS). Från och med 1998 hade nästan en halv miljon Afo identifierats. Genom att utse AFOS kan OWM reglera bortskaffandet av animaliska avfallsprodukter. Detta flyttar en stor del av jordbruksavrinningen från kategorin icke-punktkälla till kategorin punktkälla och möjliggör bättre hantering av jordbruksföroreningar.
Syragruvdränering
på platser där kol bryts är mineralpyriten ett avfallsmaterial. En serie komplexa reaktioner mellan pyrit, syre och vatten resulterar i syragruvdränering. Syragruvdränering ärvatten som är extremt surt och innehåller höga koncentrationer av tungmetaller. Syragruvdränering är en av de viktigaste källorna till strömföroreningar i Appalachian mountain-regionen. Syragruvdränering har allvarligt skadat mer än hälften av strömmarna i Pennsylvania och West Virginia. Det finns minst 200 000 övergivna gruvor i hela USA som producerar syragruvdränering.
Syragruvdränering kan behandlas med kemiska behandlingar som minskar vattnets surhet och låter tungmetallerna fälla ut (separat från vattnet). Denna typ av behandling är ofta mycket dyr. Ett annat sätt att behandla syragruvdränering är att passera den genom en lagun eller våtmarker, som tar bort tungmetaller och minskar vattnets surhet. Syragruvdränering behandlas också genom att passera den genom en kalkstenskanal (en sten som är mycket alkalisk), vilket också neutraliserar vattnets surhet.
Urban avrinning
när regn faller på naturliga länder som skogar och ängar, suger en del av det i jorden och tar sig sedan långsamt till floder, sjöar och hav. I städer är mycket av marken belagd med cement och asfalt, och vatten kan inte sjunka ner i marken. Istället flyttar den snabbt till stormavlopp och sedan in i naturliga vattenvägar. Denna stora volym vatten orsakar mycket erosion (bär bort landet) och sedimentering. Dessutom, när regnvattnet rinner över asfalterade ytor, samlar det olja och fett från bilar, gödselmedel och bekämpningsmedel från trädgårdsarbete, patogener bildar djuravfall, vägsalter och tungmetaller. Dessa dumpas direkt i naturliga vatten med urbana avloppsvatten. Avrinning från stadsområden är den största föroreningskällan i flodmynningar (den stora delen av en flod där den närmar sig havet) och den tredje största föroreningskällan i sjöar.
att kontrollera stadsavrinningen är extremt svårt eftersom dess källor är svåra att identifiera. Miljöskyddsbyrån arbetar för att påverka utvecklare att ta hänsyn till stadsavrinning vid planering av nya byggnader. Några ideer för att minimera avrinningen inkluderar att lägga till vegetation och dräneringsområden till nya byggarbetsplatser. Vissa städer har inrättat avloppsstencilingprogram som påminner människor om att regnvatten strömmar direkt i naturliga vatten. Bensinstationer har också riktats som företag som kan hjälpa till att kontrollera biloljor och fett. Skolor har också utvecklat program för att lära eleverna om urban avrinning och icke-punkt källa avloppsvatten.
Juli Berwald, Ph. D.
för mer Information
böcker
Cunningham, William P. och Barbara Woodworth Saigo. Miljövetenskap: Ett Globalt Problem. Boston, WCB/McGraw-Hill, 1999.
Raven, Peter H, Linda R. Berg och George B. Johnson. Miljö, Andra Upplagan. Orlando, FL: Saunders College Publishing, 1998.
Webbplatser
”Hantering Av Jordbruksavrinning.”Wisconsin Institutionen för naturresurser.http://www.dnr.state.wi.us/org/water/wm/nps/animal.htm(åtkomst den 24 augusti 2004).
” Hantera Urban Avrinning.”Förenta Staternas Miljöskyddsbyrå.http://www.epa.gov/OWOW/NPS/facts/point7.htm(åtkomst den 24 augusti 2004).
” vetenskapen om syra min dränering och passiv behandling.”Pennsylvania Institutionen för miljöskydd.http://www.dep.state.pa.us/dep/deputate/minres/bamr/amd/science_of_amd.htm (åtkomst den 24 augusti 2004).
” Grundfärg För Avloppsvatten.”Förenta Staternas Miljöskyddsbyrå.http://www.epa.gov/owm/primer.pdf(åtkomst den 24 augusti 2004).