มุมมอง: 222 ผู้แต่ง: Carie เผยแพร่เวลา: 2025-04-27 Origin: เว็บไซต์
เมนูเนื้อหา
ทำความเข้าใจระดับการบำบัดน้ำเสีย
- การบำบัดน้ำเสียทุติยภูมิคืออะไร?
- สามระดับหลักของการบำบัดน้ำเสีย
ความก้าวหน้าทางประวัติศาสตร์และอาณัติของรัฐบาลกลาง
ส่วนปัจจุบันของชาวอเมริกันที่มีการบำบัดน้ำเสียรอง
- ระบบบำบัดน้ำเสียในสถานที่ (OWTS)
ประโยชน์ด้านสิ่งแวดล้อมและสาธารณสุขของการรักษาระดับมัธยมศึกษา
- การกลายเป็นเมืองและการเติบโต
กรณีศึกษา: การรักษาทุติยภูมิในการดำเนินการ
- ความคิดริเริ่มการใช้น้ำซ้ำของรัฐแคลิฟอร์เนีย
แนวโน้มในอนาคตในการบำบัดน้ำเสีย
- นำน้ำกลับมาใช้ใหม่และการกู้คืนทรัพยากร
- โครงสร้างพื้นฐานและการตรวจสอบที่ชาญฉลาด
- การปรับตัวการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ
- 1. อะไรคือความแตกต่างระหว่างการบำบัดน้ำเสียระดับปฐมภูมิทุติยภูมิและตติยภูมิคืออะไร?
- 2. ทำไมชาวอเมริกันบางคนถึงไม่มีการบำบัดน้ำเสียรอง?
- 3. การรักษาทุติยภูมิเป็นประโยชน์ต่อสิ่งแวดล้อมอย่างไร?
- 4. โรงบำบัดน้ำเสียของสหรัฐฯเป็นผู้รักษาด้วยการเติบโตของประชากรหรือไม่?
- 5. แนวโน้มการบำบัดน้ำเสียในอนาคตของสหรัฐคืออะไร?
การบำบัดน้ำเสียเป็นรากฐานที่สำคัญของการปกป้องสุขภาพของประชาชนและการคุ้มครองสิ่งแวดล้อมในสหรัฐอเมริกา เมื่อการกลายเป็นเมืองและกิจกรรมอุตสาหกรรมเพิ่มขึ้นความจำเป็นในการบำบัดน้ำเสียที่มีประสิทธิภาพก็เช่นกัน ในระดับการรักษาที่หลากหลาย การบำบัดน้ำเสียที่สอง เป็นขั้นต่ำที่ได้รับคำสั่งจากรัฐบาลกลางสำหรับการปล่อยเทศบาลส่วนใหญ่ออกแบบมาเพื่อกำจัดสารอินทรีย์อย่างน้อย 85% และสารแขวนลอยจากน้ำเสีย แต่ชาวอเมริกันส่วนหนึ่งได้รับประโยชน์จากการรักษาระดับนี้? บทความนี้สำรวจคำตอบการเจาะลึกประวัติสถิติปัจจุบันกระบวนการบำบัดและความท้าทายในอนาคตของการบำบัดน้ำเสียรองในสหรัฐอเมริกา
การบำบัดน้ำเสียรองหมายถึงการบำบัดทางชีวภาพของน้ำเสียหลังจากการบำบัดเบื้องต้น (การกำจัดของแข็งทางกายภาพ) ขั้นตอนนี้ใช้จุลินทรีย์เพื่อสลายสารอินทรีย์ลดมลพิษอย่างมีนัยสำคัญก่อนที่น้ำจะถูกปล่อยออกสู่สิ่งแวดล้อมหรือผ่านการรักษาเพิ่มเติม
กระบวนการสำคัญ:
- ระบบกากตะกอนเปิดใช้งาน
- ตัวกรองที่ไหล
- คอนแทคเตอร์ชีวภาพหมุน
อัตราการกำจัดทั่วไป:
- สารอินทรีย์ (BOD5): ≥85%
- ของแข็งระงับ: ≥85%
เพื่อให้เข้าใจการรักษาทุติยภูมิเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องรู้ระดับอื่น ๆ :
1. การรักษาเบื้องต้น: นี่คือเฟสเริ่มต้นที่ของแข็งขนาดใหญ่กรวดและวัสดุลอยตัวจะถูกลบออกทางร่างกายผ่านการตรวจคัดกรองและการตกตะกอน โดยทั่วไปแล้วจะกำจัดของแข็งและสารอินทรีย์ประมาณ 30-40%
2. การรักษาทุติยภูมิ: เฟสทางชีวภาพที่จุลินทรีย์ใช้สารอินทรีย์ละลายและระงับ มันปรับปรุงคุณภาพน้ำอย่างมีนัยสำคัญโดยการลดความต้องการออกซิเจนทางชีวเคมี (BOD) และของแข็งแขวนลอยประมาณ 85%
3. การรักษาระดับตติยภูมิ (ขั้นสูง): ระยะทางเลือกนี้จะช่วยขจัดสารอาหารเช่นไนโตรเจนและฟอสฟอรัสเชื้อโรคและมลพิษอื่น ๆ เพื่อให้เป็นไปตามมาตรฐานด้านสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวดหรือเพื่อการใช้น้ำซ้ำ
พระราชบัญญัติน้ำสะอาด (CWA) ปี 1972 เป็นจุดเปลี่ยนโดยกำหนดให้โรงบำบัดน้ำเสียของเทศบาลทั้งหมดให้การรักษาอย่างน้อยรองหรือการบำบัดที่เข้มงวดมากขึ้นซึ่งจำเป็นสำหรับคุณภาพน้ำ การระดมทุนและกฎระเบียบของรัฐบาลกลางได้ผลักดันการขยายตัวของโครงสร้างพื้นฐานการรักษาอย่างมาก
- 1972: มีชาวอเมริกันประมาณ 85 ล้านคนที่ให้บริการโดยการรักษาที่สอง
- 2551: 223 ล้านคนอเมริกัน (72% ของประชากร) ให้บริการโดยการรักษาอย่างน้อยรอง
- 2020s: การปรับปรุงและการขยายเพิ่มเติมยังคงดำเนินต่อไปโดยเน้นการกำจัดสารอาหารและการใช้น้ำซ้ำ
การดำเนินการของ CWA นำไปสู่การก่อสร้างโรงบำบัดใหม่หลายพันแห่งและอัพเกรดเป็นโรงงานที่มีอยู่เดิมเพื่อปรับปรุงคุณภาพของน้ำในสหรัฐฯอย่างมาก
- ณ ปี 2008: 223 ล้านคนอเมริกัน (72% ของประชากรสหรัฐ) ให้บริการโดยโรงบำบัดน้ำเสียส่วนกลางที่ให้การรักษาอย่างน้อยรอง
- ประมาณ 3.8 ล้านให้บริการโดยสิ่งอำนวยความสะดวกที่ให้การรักษาน้อยกว่ารอง
- ประมาณ 79 ล้านพึ่งพาระบบบำบัดน้ำเสียในสถานที่ไม่ใช่การรักษาระดับกลางของเทศบาล
- เกือบ 15,000 งานบำบัดที่เป็นเจ้าของสาธารณะ (POTWs) บำบัดและปล่อยน้ำเสียมากกว่า 34 พันล้านแกลลอนต่อวันในสหรัฐอเมริกา
- 37.5% ของ POTWs มีการรักษาขั้นสูง (ตติยภูมิ) ณ ปี 2022 เกินมาตรฐานรอง
- โรงงานเทศบาลส่วนกลางส่วนใหญ่ให้การรักษาอย่างน้อยรองตามที่กฎหมายกำหนด
แผนภูมิ: ประชากรสหรัฐโดยประเภทการบำบัดน้ำเสีย
| ประเภทการบำบัดประเภท | ประชากร (ล้าน) | % ของประชากรสหรัฐฯ |
|---|---|---|
| การรักษารองหรือสูงกว่า | 223 | 72% |
| น้อยกว่ารอง | 3.8 | 1.2% |
| ระบบบำบัดน้ำเสียในสถานที่ | 79 | 25% |
การศึกษาล่าสุดชี้ให้เห็นว่าประมาณ 25% ของครัวเรือนในสหรัฐอเมริกาใช้ระบบในสถานที่เช่นถังบำบัดน้ำเสียประมาณการสูงกว่าการสำรวจก่อนหน้านี้ ระบบเหล่านี้ไม่ได้รับการควบคุมอย่างเคร่งครัดเช่นเดียวกับโรงงานเทศบาลและอาจไม่ให้การรักษารอง
โดยทั่วไปแล้วระบบในสถานที่เกี่ยวข้องกับถังบำบัดน้ำเสียที่ให้การบำบัดเบื้องต้น (การตกตะกอนของแข็ง) และสนามระบายน้ำสำหรับการรักษาด้วยดิน ในขณะที่มีประสิทธิภาพในพื้นที่ที่มีความหนาแน่นต่ำพวกเขาสามารถล้มเหลวหรือทำให้เกิดการปนเปื้อนของน้ำใต้ดินหากได้รับการดูแลรักษาหรือติดตั้งไม่ดีในดินที่ไม่เหมาะสม
1. การรักษาเบื้องต้น: การกำจัดของแข็งขนาดใหญ่และการตกตะกอน
2. การรักษาทุติยภูมิ: การย่อยสลายทางชีวภาพของสารอินทรีย์ที่ละลายและระงับ
3. การฆ่าเชื้อโรค: มักจะติดตามการรักษารองเพื่อฆ่าเชื้อโรค
4. การรักษาขั้นสูง/ตติยภูมิ: การกำจัดสารอาหาร, โลหะหรือสารปนเปื้อนเพิ่มเติมหากจำเป็น
- กระบวนการกากตะกอนที่เปิดใช้งาน: วิธีที่พบบ่อยที่สุดที่อากาศถูกสูบเข้าไปในถังเติมอากาศเพื่อกระตุ้นการเจริญเติบโตของจุลินทรีย์ที่ย่อยสารอินทรีย์
- ตัวกรองหยด: น้ำเสียผ่านเตียงของสื่อที่ปกคลุมไปด้วยจุลินทรีย์ที่ใช้สารอินทรีย์
- การหมุนคอนแทคเลนส์ทางชีวภาพ: ดิสก์หมุนขนาดใหญ่ที่จมอยู่ใต้น้ำบางส่วนในการสนับสนุนน้ำเสียจากแผ่นชีวะจุลินทรีย์ที่บำบัดน้ำ
[อินโฟกราฟิก: กระบวนการกากตะกอนที่เปิดใช้งาน]
- น้ำเสียเข้าสู่ถังเติมอากาศ
- จุลินทรีย์ใช้สารมลพิษอินทรีย์
- ส่วนผสมตั้งอยู่ในตัวชี้วัดรอง
- น้ำที่ผ่านการบำบัดจะถูกปล่อยออกมาหรือส่งเพื่อรับการรักษาเพิ่มเติม
การรักษาทุติยภูมิมีบทบาทสำคัญใน:
- การลดความต้องการออกซิเจนทางชีวภาพ (BOD): BOD ที่ต่ำกว่าหมายถึงการลดลงของออกซิเจนน้อยลงในการรับน้ำปกป้องชีวิตสัตว์น้ำ
- การกำจัดของแข็งแขวนลอย: ลดความขุ่นและการตกตะกอนปรับปรุงความชัดเจนของน้ำและคุณภาพที่อยู่อาศัย
- การลดเชื้อโรค: แม้ว่าการฆ่าเชื้อโรคมักจะแยกจากกันการรักษาทุติยภูมิช่วยลดภาระของเชื้อโรค
- การป้องกัน eutrophication: โดยการลดสารอินทรีย์การรักษาทุติยภูมิช่วย จำกัด บุปผาสาหร่ายที่ขับเคลื่อนด้วยสารอาหาร
โรงบำบัดในสหรัฐอเมริกาหลายแห่งมีอายุหลายทศวรรษซึ่งต้องมีการอัพเกรดเพื่อรักษาความสอดคล้องและประสิทธิภาพ ตามที่ American Society of Civil Engineers (ASCE) โครงสร้างพื้นฐานน้ำเสียของสหรัฐอเมริกาได้รับเกรด 'D+' ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาโดยเน้นถึงความจำเป็นในการลงทุน
- ท่อสึกกร่อนและอุปกรณ์ที่ล้าสมัยเพิ่มความเสี่ยงของความล้มเหลวและมลพิษ
- ช่องว่างการระดมทุนที่ระดับรัฐบาลกลางรัฐและระดับท้องถิ่นเป็นอุปสรรคต่อความพยายามที่ทันสมัย
การเพิ่มจำนวนประชากรและการแผ่กิ่งก้านสาขาในเมืองสร้างแรงกดดันต่อสิ่งอำนวยความสะดวกที่มีอยู่ขับเคลื่อนความต้องการการขยายตัวและความทันสมัย
- พื้นที่นครหลวงมักเผชิญกับความท้าทาย
- การพัฒนาใหม่ต้องการการเชื่อมต่อกับระบบที่มีอยู่หรือโรงบำบัดใหม่
มาตรฐาน EPA ที่เข้มงวดสำหรับคุณภาพน้ำและการกำจัดสารอาหารกำลังกระตุ้นการอัพเกรดจากการรักษาระดับมัธยมศึกษาขั้นสูงในหลายภูมิภาค
- มลพิษทางสารอาหาร (ไนโตรเจนและฟอสฟอรัส) เป็นสาเหตุสำคัญของโซนที่ตายแล้วในร่างกายเช่นอ่าวเม็กซิโก
- หลายรัฐต้องการการกำจัดสารอาหารที่เพิ่มขึ้นนอกเหนือจากการรักษาที่สอง
ระบบบำบัดน้ำเสียในขณะที่แพร่หลายในพื้นที่ชนบทอาจล้มเหลวหรือก่อมลพิษน้ำใต้ดินหากไม่ได้รับการดูแลอย่างเหมาะสมและโดยทั่วไปจะไม่ให้การรักษาที่สอง
- ระบบบำบัดน้ำเสียที่ล้มเหลวมีส่วนทำให้เกิดปัญหาคุณภาพน้ำที่มีการแปล
- การอัพเกรดหรือเชื่อมต่อพื้นที่ชนบทเข้ากับระบบเทศบาลนั้นมีค่าใช้จ่ายสูงและซับซ้อน
- โรงบำบัดน้ำเสียของ NYC ให้บริการมากกว่า 8 ล้านคน
- พืชทุกชนิดให้การรักษาอย่างน้อยรองโดยมีการอัพเกรดจำนวนมากเป็นการกำจัดสารอาหารขั้นสูง
- เมืองปล่อยน้ำเข้าไปในมหาสมุทรแอตแลนติกและทางน้ำโดยรอบ
- เมืองเล็ก ๆ หลายแห่งพึ่งพาระบบทะเลสาบที่ให้การรักษารอง
- ระบบทะเลสาบใช้กระบวนการธรรมชาติ แต่ต้องการพื้นที่ขนาดใหญ่
- ชุมชนบางแห่งยังคงใช้ระบบการรักษาหลักหรือระบบบำบัดน้ำเสียเนื่องจากข้อ จำกัด ด้านต้นทุน
- แคลิฟอร์เนียเป็นผู้นำในการอัพเกรดโรงบำบัดรองเป็นตติยภูมิหรือการรักษาขั้นสูง
- น้ำเสียที่ได้รับการบำบัดจะถูกนำกลับมาใช้ใหม่เพื่อการชลประทานการเติมน้ำใต้ดินและการใช้งานทางอุตสาหกรรม
- สิ่งนี้จะช่วยลดความต้องการน้ำจืดและช่วยจัดการสภาพความแห้งแล้ง
- มากขึ้นเรื่อย ๆ น้ำเสียถูกมองว่าเป็นทรัพยากรสำหรับน้ำพลังงานและสารอาหาร
- เทคโนโลยีเช่นเครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพเมมเบรนและระบบการกู้คืนสารอาหารกำลังได้รับแรงฉุด
- เซ็นเซอร์และ AI ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการบำบัดและตรวจจับความล้มเหลว แต่เนิ่นๆ
- ข้อมูลเรียลไทม์ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการปฏิบัติงานและการปฏิบัติตาม
- โรงบำบัดจะต้องเตรียมพร้อมสำหรับเหตุการณ์สภาพอากาศที่รุนแรงซึ่งสามารถครอบงำระบบ
- มีการสำรวจการออกแบบที่ทนต่อน้ำท่วมและตัวเลือกการรักษาแบบกระจายอำนาจ
ชาวอเมริกันเสี้ยวส่วนใดที่ได้รับการบำบัดน้ำเสียรอง?
จากข้อมูลที่ครอบคลุมล่าสุดประมาณ 72% ของชาวอเมริกันให้บริการโดยโรงบำบัดน้ำเสียจากส่วนกลางที่ให้การรักษาอย่างน้อยรองตามที่กฎหมายของรัฐบาลกลางกำหนด เศษส่วนนี้เติบโตขึ้นอย่างต่อเนื่องตั้งแต่ปี 1970 สะท้อนให้เห็นถึงการลงทุนที่สำคัญในด้านสาธารณสุขและการคุ้มครองสิ่งแวดล้อม อย่างไรก็ตามประมาณหนึ่งในสี่ของชาวอเมริกันพึ่งพาระบบในสถานที่ซึ่งอาจไม่ให้การรักษาในระดับเดียวกัน การอัพเกรดอย่างต่อเนื่องกฎระเบียบที่เข้มงวดและการรวบรวมข้อมูลที่ดีขึ้นเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้แน่ใจว่าการจัดการน้ำเสียที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพสำหรับชาวอเมริกันทุกคน
อนาคตของการบำบัดน้ำเสียในสหรัฐอเมริกาอยู่ในการปรับปรุงโครงสร้างพื้นฐานผู้สูงอายุการขยายเทคโนโลยีการบำบัดขั้นสูงและบูรณาการการกู้คืนทรัพยากรและการใช้น้ำซ้ำเพื่อตอบสนองความท้าทายด้านสิ่งแวดล้อมและสาธารณสุขที่เพิ่มขึ้น
การรักษาเบื้องต้นจะกำจัดของแข็งและตะกอนขนาดใหญ่ผ่านกระบวนการทางกายภาพ การรักษาทุติยภูมิใช้กระบวนการทางชีวภาพเพื่อลดสารอินทรีย์และของแข็งแขวนลอย การรักษาระดับตติยภูมิ (ขั้นสูง) จะช่วยขจัดสารอาหารเชื้อโรคและสารปนเปื้อนเพื่อให้ได้มาตรฐานคุณภาพน้ำที่สูงขึ้น
ประมาณ 25% ของชาวอเมริกันใช้ระบบในสถานที่เช่นถังบำบัดน้ำเสียซึ่งเป็นเรื่องธรรมดาในพื้นที่ชนบทโดยไม่สามารถเข้าถึงโครงสร้างพื้นฐานน้ำเสียจากส่วนกลาง ระบบเหล่านี้อาจไม่ให้การรักษาที่สองและมีการควบคุมแตกต่างจากโรงงานเทศบาล
การรักษาทุติยภูมิช่วยลดมลพิษทางอินทรีย์และเชื้อโรคอย่างมีนัยสำคัญปรับปรุงคุณภาพน้ำในแม่น้ำทะเลสาบและพื้นที่ชายฝั่งทะเล สิ่งนี้จะช่วยปกป้องชีวิตสัตว์น้ำสาธารณสุขและการใช้น้ำเพื่อการพักผ่อนหย่อนใจ
ในขณะที่เขตเมืองส่วนใหญ่ให้บริการโดยการรักษาที่สองหรือสูงกว่าโครงสร้างพื้นฐานอายุและการกลายเป็นเมืองอย่างรวดเร็วท้าทายความสามารถและประสิทธิผลของพืชหลายชนิด การลงทุนอย่างต่อเนื่องและความทันสมัยเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อให้ทัน
แนวโน้มรวมถึงการอัพเกรดเป็นเทคโนโลยีการบำบัดขั้นสูงบูรณาการการใช้น้ำซ้ำการปรับปรุงการกำจัดสารอาหารและการขยายการรักษาส่วนกลางไปยังพื้นที่ที่ด้อยโอกาส แรงกดดันด้านกฎระเบียบและการรับรู้ของประชาชนกำลังผลักดันการปรับปรุงเหล่านี้
[1] https://www.statista.com/statistics/1473528/distribution-wastewater-treatment-plants-usa-by-type/
[2] https://css.umich.edu/publications/factsheets/water/us-wastewater-treatment-factsheet
[3] https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/us-wastewater-secondary-treatment-epment-market
[4] https://www.epa.gov/nutrientpollution/sources-and-solutions-wastewater
[5] https://www3.epa.gov/npdes/pubs/npdes_secondary_treatment_report_march2013.pdf
[6] https://www.everycrsreport.com/files/20141030_98-323_440BEACB2B941A29C1C27A784B1F11A70AA3F459.pdf
[7] https://iwaponline.com/wp/article/25/9/927/97569/household-level-nevastewater-management-and-disposal
[8] https://www3.epa.gov/npdes/pubs/mstr-ch3.pdf
