ระบบบำบัดน้ำเสียและความท้าทายที่มีอยู่

การจัดการขยะที่ถูกสุขอนามัยเป็นเรื่องที่น่ากังวลตั้งแต่อารยธรรมแรกเริ่มที่ตั้งรกราก ในอดีตน้ำเสียถูกปล่อยลงสู่ทางน้ำที่ใกล้ที่สุดโดยใช้ประโยชน์จากการเจือจางและออกซิเดชั่นเป็นการบำบัด แนวคิดเรื่อง“ การทำให้บริสุทธิ์ด้วยตนเอง” นี้ไม่ถูกต้อง สารปนเปื้อนจำนวนมากสามารถขจัดออกได้โดยกระบวนการทางธรรมชาติโดยมีการสัมผัสเวลาและการเจือจางที่เพียงพอ อย่างไรก็ตามการเติบโตของประชากรและการเพิ่มขึ้นของสารปนเปื้อนในน้ำเสียทำให้แนวทางนี้ไม่เพียงพอ การค้นพบความเจ็บป่วยที่เกิดจากน้ำทำให้เกิดการพัฒนาด้านสุขาภิบาลโดยมีเป้าหมายเพื่อแยกน้ำเสียออกจากน้ำดื่มเพื่อปกป้องสุขภาพของมนุษย์ อ้าง ระบบบำบัดจำนวนมากได้รับการพัฒนาเพื่อลดของเสียจากมนุษย์ที่เข้าสู่มหาสมุทร ด้านล่างนี้เป็นการแนะนำระบบบำบัดน้ำเสียทั่วไปที่ใช้ในปัจจุบัน

ข้อควรพิจารณาในการเลือกระบบ

วันนี้มีหลายวิธีในการจัดการน้ำเสีย การเลือกวิธีการบำบัดน้ำเสียเป็นตำแหน่งและบริบทที่เฉพาะเจาะจงมาก หลายปัจจัยกำหนดประเภทของระบบที่เหมาะสมกว่า: ระบบบำบัดน้ำเสียแบบรวมศูนย์หรือระบบบำบัดในสถานที่ (กระจายอำนาจ) ทางออกที่ดีที่สุดสำหรับชุมชนหนึ่งอาจใช้ไม่ได้กับอีกชุมชนหนึ่ง ข้อควรพิจารณาในการเลือกระบบควรรวมถึง: 

• ทรัพยากรชุมชน
• ขนาดประชากร
• บรรทัดฐานและความคาดหวังทางสังคมและวัฒนธรรม
• การสนับสนุนทางการเมืองหรือข้อจำกัดด้านกฎระเบียบ
• ธรณีวิทยาและอุทกวิทยาในท้องถิ่น
• โครงสร้างพื้นฐานที่มีอยู่

ดูกรณีศึกษาของงานเพื่อรวมศูนย์บำบัดน้ำเสียบนเกาะ โรอาตันฮอนดูรัส และ  โบแนร์.

เครื่องมือสนับสนุนการตัดสินใจที่คำนึงถึงเกณฑ์ทางสังคม สุขภาพของมนุษย์ และสิ่งแวดล้อมในการกำหนดระบบที่เหมาะสมที่สุดตามบริบทของท้องถิ่นนั้นยังขาดอยู่ เมื่อมีการพัฒนาเครื่องมือ จำเป็นต้องรวมข้อมูลเชิงลึกของผู้ปฏิบัติงานทางทะเลไว้ในระดับของการบำบัดและเทคโนโลยีที่มีประสิทธิภาพที่สุดในการปกป้องมหาสมุทร เยี่ยมชม กล่องเครื่องมือสุขาภิบาลและการจัดการน้ำอย่างยั่งยืน เพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับระบบสุขาภิบาลและเทคโนโลยี

โรงบำบัดน้ำเสียส่วนกลาง (WWTPs) และท่อระบายน้ำ

พื้นที่ที่มีประชากรหนาแน่นและเมืองอุตสาหกรรมส่วนใหญ่พึ่งพาโรงบำบัดน้ำเสียแบบรวมศูนย์ (WWTP) เพื่อรับและบำบัดน้ำเสีย เครือข่ายท่อระบายน้ำใต้ดินที่ซับซ้อนนำสิ่งปฏิกูลจากบ้านและอาคารไปยัง WWTP โดยใช้แรงโน้มถ่วงและเครื่องสูบน้ำ เมื่อน้ำเสียมาถึงโรงบำบัดน้ำเสียแล้ว ก็จะผ่านการบำบัดหลายขั้นตอนก่อนจะระบายออก ประเภทของการบำบัดที่ใช้และคุณภาพของน้ำที่ผ่านการบำบัดจะแตกต่างกันไปตามสถานที่ สภาพน้ำ ความพร้อมใช้งานของเทคโนโลยีการบำบัด และปัจจัยอื่นๆ อย่างไรก็ตาม แม้จะต้องรักษาในจุดที่ต้องการ ความล้มเหลวก็เป็นเรื่องปกติ และไม่ควรสันนิษฐานว่าข้อบังคับรับประกันการรักษาที่เพียงพอ ที่ระดับเทศบาลและโรงงาน ข้อจำกัดเกี่ยวกับความเข้มข้นของสารอาหารในน้ำทิ้งมักถูกนำมาใช้เพื่อจัดการกับปริมาณสารอาหารและทำให้เกิดภาวะยูโทรฟิเคชั่น แม้ว่าเกณฑ์การบำบัดจะมีประโยชน์ แต่ก็ไม่เพียงพอที่จะปกป้องระบบนิเวศทางทะเลจากมลภาวะหากปราศจากการใช้มาตรการลดสารอาหารอย่างแพร่หลาย

เมื่อน้ำเสียมาถึงโรงบำบัดน้ำเสียแล้ว ก็จะผ่านการบำบัดหลายขั้นตอนก่อนจะระบายออก ประเภทของการบำบัดที่ใช้และคุณภาพของน้ำที่ผ่านการบำบัดจะแตกต่างกันไปตามสถานที่ สภาพน้ำ ความพร้อมใช้งานของเทคโนโลยีการบำบัด และปัจจัยอื่นๆ อย่างไรก็ตาม แม้จะต้องรักษาในจุดที่ต้องการ ความล้มเหลวก็เป็นเรื่องปกติ และไม่ควรสันนิษฐานว่าข้อบังคับรับประกันการรักษาที่เพียงพอ ที่ระดับเทศบาลและโรงงาน ข้อจำกัดเกี่ยวกับความเข้มข้นของสารอาหารในน้ำทิ้งมักถูกนำมาใช้เพื่อจัดการกับปริมาณสารอาหารและผลลัพธ์ eutrophication. แม้ว่าเกณฑ์การบำบัดจะมีประโยชน์ แต่ก็ไม่เพียงพอที่จะปกป้องระบบนิเวศทางทะเลจากมลภาวะหากปราศจากการใช้มาตรการลดสารอาหารอย่างแพร่หลาย

• ประถมหรือทางกายภาพการบำบัดเริ่มต้นด้วยการคัดกรอง: สิ่งปฏิกูลจะถูกส่งผ่านหน้าจอเพื่อกำจัดของแข็งขนาดใหญ่ น้ำทิ้ง จากนั้นจะถูกนำไปที่ถังตกตะกอนซึ่งแรงโน้มถ่วงช่วยในการชำระสารแขวนลอยเพิ่มเติม
• รองหรือทางชีวภาพการบำบัดมีจุดมุ่งหมายเพื่อกำจัดสารอินทรีย์ออกจากสิ่งปฏิกูลก่อนการฆ่าเชื้อโรค ออกซิเจนและจุลินทรีย์ถูกใช้เพื่อเร่งปฏิกิริยาและส่งเสริมปฏิกิริยาทางชีวเคมีที่สลายสิ่งปนเปื้อน กระบวนการนี้จำลองระบบธรรมชาติและทำให้มีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยการเติมอากาศหรือสัมผัสกับออกซิเจนเพิ่มเติม ออกซิเจนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการย่อยสลายและการเติมอากาศจะช่วยกำจัดก๊าซที่ละลายน้ำได้ ในที่สุดปฏิกิริยาเหล่านี้จะกระตุ้นให้อนุภาคที่เหลือตกตะกอน เทคนิคทั่วไปสำหรับการบำบัดทางชีวภาพ ได้แก่ ตัวกรองแบบหยดและตะกอนที่กระตุ้นซึ่งจะเพิ่มพื้นที่ผิวที่มีให้กับจุลินทรีย์รวมถึงความหนาแน่น
• ระดับอุดมศึกษาหรือใช้สารเคมีบำบัดเพื่อส่งเสริมการตกตะกอนและการกำจัดสารอาหารเพิ่มเติม โพลีเมอร์ที่เพิ่มเข้ามาจะดึงดูดสารมลพิษเพื่อสร้างกลุ่มก้อนในขณะที่ตัวกรองคาร์บอนหรือถ่านจะกระตุ้นการดูดซับทางกายภาพเพื่อลดสารอาหาร
• สุดท้ายน้ำทิ้งจะถูกฆ่าเชื้อเพื่อต่อต้านเชื้อโรคที่เหลืออยู่ ในขณะที่คลอรีนเป็นหนึ่งในสารฆ่าเชื้อที่พบบ่อยที่สุด UV หรืออาจเลือกใช้โอโซนเพื่อลดความเข้มข้นของสารเคมีตกค้าง อ้าง

การไหลของน้ำทิ้งผ่าน WWTP จากท่อไอดีไปยังท่อระบายน้ำ ที่มา: Mallik และ Arefin 2018

จำเป็นต้องได้รับการรักษาขั้นปฐมภูมิและทุติยภูมิในบางประเทศและจำนวนสถานบริการที่ผสมผสานการรักษาระดับตติยภูมิก็เพิ่มมากขึ้น อ้าง อย่างไรก็ตาม แม้จะต้องรักษาในจุดที่ต้องการ ความล้มเหลวก็เป็นเรื่องปกติ และไม่ควรสันนิษฐานว่ากฎหมายที่มีอยู่บ่งชี้ถึงการรักษาที่เพียงพอ นอกจากนี้ มีการใช้ข้อจำกัดเกี่ยวกับความเข้มข้นของสารอาหารในน้ำทิ้งในระดับเทศบาลและโรงงานเพื่อจัดการกับปริมาณสารอาหารและผลลัพธ์ เกณฑ์การรักษามีประโยชน์ แต่ยังไม่เพียงพอในการปกป้องระบบนิเวศทางทะเลจากมลภาวะ

ระบบท่อระบายน้ำรวม

ในเมืองใหญ่ๆ ภูมิประเทศหลายแห่งขาด การดูดซึม และความสามารถในการคงสภาพของดิน ทุ่งหญ้า ป่าไม้ และลักษณะทางธรรมชาติอื่นๆ เมื่อฝนตก น้ำจะไหลผ่านพื้นผิวที่ไม่ผ่าน (เช่น ทางลาดยาง) รวบรวมเศษซากและสิ่งปนเปื้อน และกลายเป็นน้ำที่ไหลบ่าเป็นมลพิษที่เรียกกันทั่วไปว่า สตอร์มวอเตอร์. เพื่อลดผลกระทบต่อแหล่งน้ำ หลายเมืองได้สร้างท่อระบายน้ำรวมเพื่อรวบรวมและขนส่งน้ำจากพายุไปยังโรงบำบัดน้ำเสียแบบรวมศูนย์เดียวกันกับสิ่งปฏิกูล ซึ่งช่วยให้โรงบำบัดสามารถขจัดน้ำมัน ยาฆ่าแมลง แบคทีเรีย ตะกอน และสารปนเปื้อนอื่นๆ ที่มีอยู่ในสตอร์มวอเตอร์ แม้ว่าระบบท่อน้ำทิ้งแบบรวมจะมีประสิทธิภาพ พายุฝนฟ้าคะนอง ก้อนหิมะขนาดใหญ่ และบางครั้งแม้ฝนตกปรอยๆ ก็สามารถเกินความจุของท่อ บ่อพัก และระบบบำบัดได้ ระบบที่มีภาระมากเกินไปจะปล่อยน้ำเสียที่ไม่ผ่านการบำบัดจำนวนมาก รวมทั้งน้ำเสียดิบลงสู่ทางน้ำ ในสหรัฐอเมริกา ประชาชน 40 ล้านคนได้รับบริการจากท่อระบายน้ำทิ้งแบบรวม ซึ่งปล่อยน้ำเสียที่ไม่ผ่านการบำบัดและน้ำที่ไหลบ่าจากพายุกว่า 3 ล้านล้านลิตรต่อปีในเหตุการณ์น้ำทิ้งล้นรวม อ้าง

ดู Wastewater 101 Webinar สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการจัดการน้ำเสีย:

ระบบบำบัดแบบกระจายอำนาจ

ระบบบำบัดน้ำเสียแบบกระจายศูนย์หรือระบบสุขาภิบาลที่ไม่ใช่ท่อระบายน้ำ เป็นระบบในสถานที่ขนาดเล็กสำหรับจัดการของเสียของมนุษย์

การไหลของน้ำเสียผ่านระบบบำบัดน้ำเสียนอกสถานที่ทั่วไป ที่มา: สำนักงานประปา EPA 2002

ระบบบำบัดน้ำเสียแบบกระจายศูนย์จะรวบรวม บำบัด และปล่อยน้ำเสียออกจากบริเวณที่เกิดการผลิต มีระบบการรักษานอกสถานที่หลายประเภท ประเภทต่อไปนี้เป็นเรื่องธรรมดาที่สุดทั่วโลก:

• เซสพูล มีหนึ่งขั้นตอนการควบคุมและการรักษา บ่อที่ขุดหรือสร้างขึ้นรวบรวมน้ำเสียเพื่อการตกตะกอนตามธรรมชาติ หลุมอาจไม่มีร่องหรือแยกออกจากดินและน้ำใต้ดินด้วยหินหรือคอนกรีตกั้น ส้วมซึมไม่ได้ให้การรักษาที่เพียงพอและถูกแทนที่ในหลาย ๆ ที่ด้วยระบบการรักษาที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น
• ระบบที่ใช้คอนเทนเนอร์ รวบรวมและจัดเก็บน้ำเสียในสถานที่และกำหนดให้ขนส่งของเสียที่อื่นเพื่อบำบัด ระบบเหล่านี้พบได้มากในพื้นที่ที่มีโครงสร้างพื้นฐานจำกัด และรวมถึงส้วมในหลุม ซึ่งจำเป็นต้องล้างเมื่อเต็มแล้ว และโถส้วมที่เททิ้งทุกวัน การบำบัดของเสียที่รวบรวมจากตัวเลือกแบบคอนเทนเนอร์อาจมีตั้งแต่กระบวนการบำบัดแบบเดิม แนวทางการกู้คืนทรัพยากรแบบใหม่ หรือไม่มีการบำบัดเลย
• ช่องระบายน้ำ ส่งเสริมโอกาสในการบำบัดน้ำเสียเพิ่มเติมจากจุลินทรีย์ในดิน กรวด หรือวัสดุอื่นๆ ก่อนปล่อยลงสู่พื้นดินหรือน้ำผิวดิน

วิดีโอด้านล่างจาก The Nature Conservancy Long Island ให้คำอธิบายโดยละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับระบบบำบัดน้ำเสียและอ่างส้วม

ระบบบำบัดน้ำเสียและส้วมซึมทั่วไปไม่ได้ออกแบบมาเพื่อกำจัดสารอาหารหรือสารปนเปื้อนอื่นๆ ออกจากของเสีย ซึ่งอาจก่อให้เกิดอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมทางทะเลในพื้นที่ชายฝั่งทะเล เมื่อเร็วๆ นี้เทคโนโลยีได้รับการพัฒนาเพื่อจัดการกับการกำจัดสารอาหารในระบบกระจายอำนาจ แต่โซลูชันใหม่เหล่านี้ยังไม่ได้รับการนำไปใช้อย่างกว้างขวางเนื่องจากขาดกฎระเบียบระดับโลกเกี่ยวกับสารอาหารในน้ำเสียในน้ำเสีย การอัพเกรดระบบกระจายอำนาจเพื่อรวมการลดสารอาหารที่ได้รับการปรับปรุงได้แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพด้านต้นทุนที่มากกว่าการสร้างโรงบำบัดน้ำเสียขนาดใหญ่แห่งใหม่ การมองข้ามการรั่วไหลและการทำงานผิดพลาดในระบบเหล่านี้ส่งผลให้เกิดมลพิษจากแหล่งกำเนิดที่ไม่มีจุด ซึ่งมักจะตรวจไม่พบ แม้ว่าจะมีการตรวจสอบแหล่งที่มาของมลพิษ แต่ก็มีผลที่ตามมาเล็กน้อยสำหรับการไม่ปฏิบัติตามข้อกำหนด ทำให้มีโอกาสบังคับใช้เพียงเล็กน้อย

โครงสร้างพื้นฐานมักถูกจำกัดโดยภูมิประเทศของภูมิภาค พื้นที่ลอยน้ำ ที่ราบน้ำท่วม ดินที่ซึมผ่านไม่ได้ และบริเวณชายฝั่งอาจทำให้การนำระบบต่างๆ มาใช้ทำได้ยาก ดู กรณีศึกษาจากทะเลสาบโตนเลสาบกัมพูชาและทะเลสาบอินดอว์ยีประเทศเมียนมาร์ อธิบายการพัฒนาและการใช้งาน Handypods โดย Wetlands Work

ปล่อย

ระบายออกจากท่อน้ำทิ้ง รูปภาพ© pixabay

หลังจากการบำบัดจากระบบรวมศูนย์หรือกระจายอำนาจแล้ว น้ำเสียที่ผ่านการบำบัดแล้วจะถูกปล่อยลงสู่แหล่งน้ำใกล้เคียงโดยตรงหรือลงสู่พื้นดิน ประเภทของการบำบัดที่ใช้กับน้ำเสียและตำแหน่งของการระบายมีผลกระทบต่อระดับน้ำเสียที่ปล่อยมลพิษในมหาสมุทร ท่อระบายน้ำ ปล่อยของเสียลงแม่น้ำและมหาสมุทรโดยตรง ระบายน้ำในทุ่งนา ดิน พื้นที่ชุ่มน้ำ และพืชพรรณชะลอการซึมของของเสียลงสู่น้ำใต้ดิน ซึ่งช่วยขจัดมลพิษ สิ่งนี้นำไปสู่การพัฒนาเทคนิคขั้นสูงในการลดสารอาหารและการแก้ปัญหาจากธรรมชาติเพื่อชะลอการไหลของของเสีย NS กรณีศึกษาจาก Santiago ในสาธารณรัฐโดมินิกัน แสดงให้เห็นถึงความสำเร็จอย่างมากในการใช้พื้นที่ชุ่มน้ำที่สร้างขึ้นเพื่อลดมลพิษอินทรีย์ที่ปล่อยสู่ต้นน้ำ

การปล่อยน้ำเสียที่บำบัดไม่เพียงพอจะเพิ่มความเสี่ยงอันตรายต่อผู้คน สัตว์ และระบบนิเวศ ค่อนข้างง่ายที่จะตัดสินว่าโรงบำบัดขนาดใหญ่ริมชายฝั่งมีการระบายของเสียที่ผ่านการบำบัดหรือของเสียดิบลงมหาสมุทรโดยตรงหรือไม่ การตรวจจับที่ยากกว่าคือการชะล้างจากระบบกักเก็บขนาดเล็กและการปล่อยน้ำบาดาล ดู กรณีศึกษาจากดาร์ เอส ซาลาม แทนซาเนีย แอฟริกาตะวันออก เพื่อต่อสู้กับปัญหาส้วมในหลุมที่ถูกทิ้งลงสู่สิ่งแวดล้อม