Atık su endüstrisindeki yeniliklerin sürdürülebilirliği ve enerji verimliliğini nasıl ele alabileceği

Tarihsel olarak, atık su arıtma endüstrisinin yenilik yapması diğer iş sektörlerine göre daha uzun sürmüştür. Genel olarak, atık su arıtma süreçleri onlarca yıldır üç temel aşamadan oluşmuş ve teknoloji ve ekipmandaki gelişmeler aşamalı olarak gerçekleşmiştir. Belirsizliklerle dolu bir gelecekle - belki geçmiş yıllardaki kadar çok ama yeni zorluklar nedeniyle artık daha acil - arıtma teknolojileri gelişmeye devam etmeli, ancak hızlı bir şekilde gelişmelidir.

Bu yeni zorluklar, artan enerji maliyetleri, sınırlı kaynaklar ve iklim değişikliğine yanıt olarak daha sıkı düzenlemelerle acil ve uzun vadeli planlamayı daha zor hale getirmektedir. Gelecek hiçbir zaman kesin değildir, ancak bu zorlukların zaman içinde azalmak yerine artması muhtemeldir. Bu nedenle, birçok kişi atık su arıtımının iyileştirilmesinde dört güncel eğilimi ele almak için çalışmaktadır: nütrient giderimi ve geri kazanımı, eser organik bileşikler, enerji tasarrufu ve üretimi ve sürdürülebilirlik.

Su tesisleri için birkaç dakika içinde ayrıntılı atık su numune raporları sağlayabilen yapay zeka (AI) ve makine öğrenimi seçenekleriyle tamamlanan yeni inovasyonlar zaten burada ve diğerleri de yolda. Mevcut ekipmanın gerekli trendlerin çoğu için kullanılabileceğini unutmamak önemlidir. Tek gereken, geleceğe yönelik bir zihniyet değişikliğidir.

Ekipman satış ve kiralama kuruluşları, verimli, etkili ve çevre dostu performans sağlayan pompalar, sistemler, karıştırıcılar ve titreşimli akışkan yataklar sağlayarak atık su arıtma endüstrisinde değişimi teşvik edebilir.

Nütrient Giderimi
Florida'nın nitrojen ve fosforu azaltma çabaları buna bir örnek olmakla birlikte, ülke genelinde bazı bölgeler onlarca yıldır nütrient giderimine odaklanmış olsa da, yakın gelecekte tüm atık su arıtma tesislerinin nütrient giderimi veya azaltımı sağlaması beklenmektedir.

Mevcut arıtma aşamaları, sürecin ilk adımlarından itibaren, diğer bir deyişle kanalizasyon tesise girdiğinde, ekipmana zarar verebilecek büyük maddeleri çıkarmak için bir süzgeçten geçirmeyi hedeflemektedir. Bu maddeler yapraklar, sopalar, kağıt, paçavra, plastik vb. olabilir. Daha küçük maddeler için kum haznesinde daha fazla uzaklaştırma gerçekleşir. Burası kum, çakıl ve diğer küçük maddelerin dibe çökeceği yerdir. Pompalar daha sonra tanklardaki su akışını yavaşlatır, böylece taş ve kumdan daha hafif olan diğer askıda katı maddeler dibe çöker.

Halihazırda atık sudan besin maddelerini uzaklaştırmak için çalışan su arıtma tesisleri, ikincil aşama boyunca aktif çamur işlemi sırasında başlar. Bu, elementleri bir sonraki aşamada parçalanabilecek veya uzaklaştırılabilecek maddelere dönüştürmek için çeşitli kimyasallar ve reaksiyonlar kullanılarak gerçekleştirilir. Örneğin, çökelmeyen partiküller, yüzey havalandırıcı pervane veya dinamik hat içi karıştırıcı gibi bir flaş karıştırıcı kullanılarak pıhtılaştırıcı kimyasalların eklenmesi yoluyla yeniden yakalanabilir. Karıştırıcı, pıhtılaştırıcının test edilen atık su boyunca hızlı ve homojen bir şekilde dağılmasını sağlayarak daha küçük partiküllerin topaklaşan bir kütle (veya flok) oluşturmasına neden olur ve bu da daha sonra sudan uzaklaştırılabilir.

Florida'da azot, amonyağın nitrite oksitlenmesiyle giderilir ve bu da daha sonra nitrata dönüştürülür. İkinci aşamadaki havalandırma işlemi sırasında, heterotrofik bakteriler nitratı iyi huylu bir nitrojen gazına indirgeyerek daha az oksijen ve karbon kullanır. Daha fazla atık su tesisinin azot ve diğer besin maddelerinin giderilmesi için bu ve benzeri teknikleri kullandığını görmeyi bekleyin.

Aktif çamur ek kullanımlar için alıkonulabilir, bu da daha fazla besin maddesinin geri kazanılmasına yol açabilir. Geri kazanım için yararlı unsurlar sağlamayan her şey daha sonra yakıta veya gübreye dönüştürülebilir, böylece akan tüm atık suyun gelecekte bir amaç bulması sağlanır.

Enerji Yönetimi
Henüz değilse bile yakın gelecekte atık su tesisleri, artan enerji maliyetleri ve iklim değişikliğine yanıt olarak enerji yönetimine odaklanacaktır. Enerjinin yeniden kullanım için geri kazanıldığı enerji nötr veya hatta enerji pozitif olma hedefi herkes için bir öncelik olacaktır. Bu girişimler, tesis için halihazırda kullanılmakta olan ekipmanı da içerebilecek birkaç farklı süreçle gerçekleştirilebilir.

Atık su tesislerinde yapılacak kademeli iyileştirmeler, verimliliği en üst düzeye çıkarma, daha az güçle daha fazla arıtma sağlama, enerjiyi azaltma ve üretme ve yenilenebilir enerji üretme gibi hedeflerle yola çıkacaktır. Tüm bunlar bir tesisin karbon ayak izini azaltmak için birlikte çalışacaktır.

Enerji yönetimi girişimlerine belki de en yaygın şekilde dahil edilecek olan kirleticilerin giderilmesi için anaerobik süreçlerin artırılması olacaktır. Havalandırma ve çamur işleme ile ilgili yüksek maliyetlerin ortadan kaldırılmasından başlayarak pek çok faydası olacaktır. Anaerobik membran biyoreaktör gibi yeni ekipmanlar, enerji tüketmek yerine enerji üreten yeni süreçleri gerçeğe dönüştürmek için bir noktada gerekli olabilir.

Sürdürülebilirlik
Enerji yönetimine odaklanma, sürdürülebilirlik önlemlerini de içerecektir. Emisyonların azaltılması, nütrient giderimi için gereken enerjinin azaltılması ve proseslerde verimliliğin en üst düzeye çıkarılması sürdürülebilirliğe yönelik sadece ilk adımlardır. Atık su yönetiminin geleceği, enerji kullanmak yerine enerji üretmenin yeni yollarını keşfetmeyi de içerecektir. Daha önce bahsedilen anaerobik denitritasyon süreci, atık su tesislerinin gidişatı değiştirmeye başlamasının sadece bir yoludur.

Atık sudan geri kazanılan diğer besin maddeleri de, özellikle fosfor olmak üzere, sürdürülebilirliği artırmak için işe yarayabilir. Şu anda dünya önümüzdeki 100 ila 300 yıl yetecek kadar fosfor rezervine sahip. Fosfatın atık sudan geri kazanılmasıyla bu rezervler sonsuza kadar uzatılabilir. Şu anda ekonomik olmasa da, süreç önümüzdeki yıllarda test edilecek ve geliştirilecektir. Fosfat geri kazanımı için kullanılan süreçler daha sonra diğer besin geri kazanım sistemlerini tasarlamak ve geliştirmek için kullanılabilir.

Atık sudan besin maddelerinin geri kazanılabilmesi, sürdürülebilirliğin artırılmasında kilit faktörler olan enerji tasarrufu ve potansiyel olarak bu elementlerin yeni enerji üretiminde kullanılması yönünde uzun bir yol kat edebilir. Su arıtımından elde edilen çamur, gübre veya yanıcı yakıt gibi çeşitli şekillerde de kullanılabilir. Şu anda inovasyon ve iyileştirme aşamasında olan ince elekler, tuvalet kağıdından selüloz lifleri gibi daha fazla katı maddenin toplanmasını gerçeğe dönüştürebilir. Bu lifler toplandıktan sonra malzeme sıkıştırılabilir ve belki de daha fazla kağıt yapmak için geri dönüştürülebilir.

Atık su arıtmanın amacı suyu yeniden kullanılabilir hale getirmektir. Gelişmiş teknoloji, daha hızlı süreçler ve inovasyon sayesinde, her zamankinden daha fazla suyu yeniden kullanma becerisi yakalanabilir. Belirsiz bir gelecekle karşı karşıya olmamıza rağmen, her geçen gün ortaya çıkan yenilikler ve geliştirilmiş stratejiler heyecan yaratmaya devam etmektedir. Bu yenilikler ve yeni stratejiler, hem küçük hem de büyük adımlarla enerji verimliliği ve sürdürülebilirliği ele almak için yakın ve uzun vadeli planlar oluşturmak için kullanılabilir. Geleceğe yönelik bu planlar esnekliği ve çevikliği artırmaya yardımcı olacak, böylece sektör yeni zorluklarla karşılaştığında pivotlar mümkün olacaktır.

Mevcut teknoloji hakkında söylenecek çok şey var. Yeni her zaman daha iyi değildir. Mümkün olan yerlerde, mevcut ekipmanlar yeni sonuçlar elde etmek için kullanılabilir ve kullanılmalıdır; değişimler yalnızca yarının ihtiyaçlarına ayak uyduramayacak stratejiler ve ekipmanlar için yapılmalıdır.