Economia circulară în stații de epurare a apelor uzate

„Agenda: 2030” a Națiunilor Unite a definit accesul universal la apă curată drept unul dintre Obiectivele de Dezvoltare Sustenabilă și încurajează guvernele să înființeze stații de tratare a apelor uzate (WWTP) pentru a îmbunătăți calitatea apei și pentru a asigura accesul la apă potabilă persoanele care se confruntă cu probleme grave legate de apă. Resursele de apă din întreaga lume sunt din ce în ce mai poluate din cauza lipsei unor reglementări stricte privind industriile pentru eliminarea deșeurilor. Industriile și fabricile care elimină deșeuri industriale, metale grele, coloranți, materia organică, bacterii și materiale toxice în resursele de apă poluează și mai mult apa.

Principiile economiei circulare

Pentru a lua în considerare orice inițiativă legată de economia circulară, este necesar să se sublinieze corelația dintre economia circulară și tratarea apelor uzate. Pentru a ajuta antreprenorii să se concentreze pe tranziția către o economie circulară și să dezvolte soluții împreună cu experți în sisteme de apă, trebuie să existe o înțelegere comună a conceptelor cheie.

Economia circulară constă în activități care păstrează valoarea sub formă de energie, muncă și materiale. Economia circulară se evidențiază în principal prin trei „acțiuni” principale, adică așa-numitele Principii ale celor 3R: Reducere, Reutilizare și Reciclare.

• Principiul Reducerii are ca scop reducerea la minim a consumului de energie primară, materii prime și deșeuri prin îmbunătățirea eficienței producției (așa-numita ecoeficiență) și a proceselor de consum, de exemplu prin introducerea unor tehnologii mai bune în stațiile de epurare.
• Principiul Reutilizării se referă la „orice operatie prin care produsele sau componentele sunt folosite din nou în acelasi scop pentru care au fost concepute”. De exemplu, deficitul de apă în regiunile aride și semiaride a dus la reutilizarea apei ca sursă alternativă de alimentare cu apă în unele părți ale lumii.
• Principiul Reciclării se referă la „orice operațiune de recuperare prin care deșeurile sunt reprocesate în produse, materiale sau substanțe, fie în scopuri originale, fie în alte scopuri”. De exemplu, reciclarea nămolului din stațiile de epurare oferă posibilitatea de a beneficia de resurse încă utilizabile și de a reduce cantitatea de deșeuri care trebuie tratate și/sau eliminate, reducând astfel și impactul aferent asupra mediului.

În cadrul WWTP, trei principii suplimentare dezvoltate de Fundația Ellen MacArthur [1] pot fi adăugate la principiile 3R:

• Proiectarea corectă evidențiază importanța etapei de proiectare în găsirea de soluții pentru a evita risipa și contaminarea. Acest principiu este aplicat în stațiile de epurare optimizând cantitatea de energie, minerale și substanțe chimice utilizate în sistemele de operare.
• Menținerea resurselor în utilizare înseamnă optimizarea performanței resurselor stațiilor de tratare a apelor uzate (utilizarea și reutilizarea apei, energiei, recuperarea nutrienților și a substanțelor chimice). De exemplu:
• Energie sau extragere de resurse din sistemul de apă,
• Maximizarea reutilizării. Conform legislațiilor naționale actuale din întreaga lume, scopurile de reutilizare sunt variate – de la agricol, industrial, urban, recreațional, de mediu, până la consum uman. În prezent, aproximativ 80% din apele uzate sunt evacuate în căile navigabile ale lumii fără nici un fel de tratare.
• Optimizarea valorii generate în interfețele sistemului de apă (valorificarea nămolului de epurare) cu alte sisteme precum agricultura și alte utilizări,
• Recuperarea nutrienților din apele uzate și folosirea lor ca îngrășăminte.
• Regenerarea capitalului natural – acest principiu se bazează pe faptul că nu trebuie doar să protejăm, ci și să îmbunătățim active mediul. Ceea ce trebuie să facem este să:
• Păstrăm și să îmbunătățim capitalul natural (de exemplu prin prevenirea poluării etc.) ș
• Asigurăm perturbări minime ale sistemelor naturale de apă cauzate de interacțiuni umane și utilizări.

Sursa: Ilustrație proprie

2.1 Care sunt principalele procese de tratare a apelor uzate?

Tratarea apelor uzate este procedura prin care apa este procesată astfel încât să poată fi reutilizată sau descărcată direct în ciclul apei cu impact negativ minim asupra mediului. Apa uzată este plină de contaminanți, inclusiv bacterii, substanțe chimice și alte toxine. Tratarea are ca scop reducerea contaminanților la niveluri acceptabile pentru a face apa sigură pentru evacuarea ei înapoi în mediu. Procesele de tratare a apelor uzate sunt următoarele:

Procese de tratare fizică/chimică

Procesele fizice îndepărtează solidele din apele uzate pe măsură ce acestea curg prin site (sau medii de filtrare), sau solidele sunt îndepărtate prin decantare gravitațională ori prin flotație în aer.  Particulele sunt apoi prinse la suprafață și pot fi îndepărtate. De asemenea, substanțele chimice pot fi utilizate în tratarea apelor uzate pentru a crea modificări ale poluanților care cresc capacitatea de a-i elimina. Modificările pot duce la formarea unei mase mai grele de substanțe sau de particule, care facilitează îndepărtarea prin procese fizice. Nămolul – deșeurile solide care se depun la suprafața rezervoarelor – este îndepărtat cu raclete mari și împins în centrul rezervoarelor cilindrice, iar ulterior pompat din rezervoare pentru tratare ulterioară. Apa rămasă este apoi pompată pentru tratament secundar (numit și proces biologic).

Procese de tratare biologică

Procesele de tratare biologică (cunoscute și sub denumirea de procese cu nămol activat) sunt sisteme care folosesc microorganisme pentru a degrada contaminanții organici din apele uzate. Aerul este pompat în rezervoare de aerare care amestecă apa uzată cu microorganisme, determinând răspândirea bacteriilor și a altor microbi și consumarea materiei organice rămase. Microorganismele metabolizează nutrienții, coloizii și materia organică dizolvată, iar ceea ce rezultă sunt ape uzate tratate. Microbii în exces sunt îndepărtați din apele uzate tratate prin procese fizice. Acest proces duce la producerea de particule mari care se depun pe fundul rezervoarelor (nămol biologic).

Manipularea substanțelor biosolide

Materia solidă care se depune după etapele de tratament primar și secundar este direcționată către digestoare. Digestoarele sunt încălzite la temperatura camerei. Deșeurile solide sunt apoi tratate, fiind supuse digestiei anaerobe. În timpul acestui proces este produs gaz metan și se formează și biosolide bogate în nutrienți, care pot fi reciclate și deshidratate de către firme locale. Gazul metan, un produs secundar al manipulării biosolidelor, este de obicei folosit ca sursă de energie la stațiile de epurare. Poate fi folosit pentru a produce energie electrică în motoare sau pur și simplu pentru a pune în funcțiune alte echipamente ale uzinei. Acest gaz poate fi folosit și pentru a genera căldură pentru digestoare.

Tratament terțiar

Etapa de tratare terțiară are capacitatea de a elimina până la 99 la sută din impuritățile din apele uzate. Tratarea depinde de utilizarea finală a apei (de băut, agricultură, industrie etc.). Acest lucru produce apă efluentă care are aproape calitatea apei potabile. Din păcate, acest proces tinde să fie costisitor deoarece necesită echipamente speciale, produse chimice, aprovizionare constantă cu energie și operatori de echipamente bine pregătiți și cu înaltă calificare.

Dezinfectare

După procesele fizico-chimice și biologice, mai există încă microorganisme în apa uzată epurată rămasă. Pentru a le elimina, această apă trebuie dezinfectată în rezervoare care contin un amestec de clor si hipoclorit de sodiu. Efluentul (apa uzată tratată) este ulterior eliberat în mediu prin căile navigabile locale. Această apă poate fi acum folosită în industrie, pentru irigare și în alte scopuri.

Sursa: https://pixabay.com/images/search/wastewater%20treatment%20plant/