Makale, çeşitli atık su ve çamur arıtma yöntemlerinin çevresel etkilerini değerlendirmek için Yaşam Döngüsü Değerlendirmesi (LCA) metodolojisini uygulayan kapsamlı bir çalışma sunmaktadır. Atıksu arıtma tesisleri (WWTP'ler), çevre kirliliğinin azaltılmasında ve su, besin ve enerji gibi değerli kaynakların geri kazanılmasında önemli bir rol oynamaktadır. Bununla birlikte, bu süreçler enerji tüketimi ve emisyonları nedeniyle önemli çevresel ayak izlerine sahip olabilir. Bu çalışma, dört belirgin atık su arıtma teknolojisinin-aktive edilmiş çamur süreci (ASP), sıralı parti reaktörü (SBR), inşa edilmiş sulak alanlar (CW'ler) ve up-flow anaerobik çamur battaniyesinin (UASB) çevresel performansının değerlendirilmesine ve karşılaştırılmasına odaklanmaktadır. varyasyonlar.
Hindistan, acil atık su yönetimi zorlukları nedeniyle analiz için bölgesel senaryo olarak hizmet vermektedir. Kentsel atık su üretimi 61.000 MLD'nin üzerinde ve arıtma kapasitesi önemli ölçüde geride kalırken, tedavi edilmeyen atık suyun yaklaşık% 62'si su kütlelerine boşaltılmaktadır. Bu durum, çevresel sürdürülebilirlik perspektifinden tedavi teknolojilerini değerlendirme ve geliştirme ihtiyacının altını çizmektedir. Çalışma, atık su ve çamur arıtma süreçlerinin yaşam döngüsü boyunca çevresel “sıcak noktaları” tanımlamayı ve Hindistan gibi gelişmekte olan ülkeler için en sürdürülebilir seçenekler hakkında bilgi vermeyi amaçlamaktadır.
Bu araştırmada kullanılan LCA metodolojisi ISO 14040/14044 standartlarına bağlıdır ve EcoInvent V3.6 veritabanıyla Simapro 9.1 yazılımı kullanır. Dikkate alınan fonksiyonel birimler, WWT yöntemleri için 1 metreküp arıtılmış atık su ve çamur tedavisi için 1 kg (kuru ağırlık) çamurdur. LCA'nın sınırları, atık sudan gelen tüm işlemleri kapsayan bir arıtma tesisine giren bir “kapıdan mezar” yaklaşımı kullanılarak ayarlanır. Çalışma doğrudan emisyonlar, elektrik kullanımı, malzeme girişleri ve kaçınılan ürünleri (geri kazanılmış gübreler veya enerji gibi) içerir.
Her atık su arıtma teknolojisinin benzersiz özellikleri vardır. Aktif çamur işlemi (ASP) Hint kentsel alanlarında yaygın olarak kullanılır ve BOD, COD ve toplam askıda katı maddelerin (TSS) çıkarılmasında yüksek verimliliği ile bilinir. Havalandırma tankları, yerleşim tankları ve çamur dönüş mekanizmalarını içerir. Üretilen çamur tipik olarak kalınlaştırılır ve anaerobik sindirim yoluyla işlenir. Yapılan sulak alanlar (CWS), tedavi için sulak alan bitki örtüsü ve mikroplar kullanan doğa bazlı çözümlerdir. Düşük enerjili sistemlerdir, ancak arazi kullanımı ve metan ve azot oksit gibi sera gazı emisyonları ile ilgili sınırlamalara sahiptirler. Bu çalışmada Phragmites Karka kullanılan bitki örtüsü olarak kabul edilmektedir.
Sıralı parti reaktörü (SBR), aynı reaktörde ancak bir parti modunda tüm tedavi adımlarının – eşitleştirme, havalandırma ve açıklama – bir varyasyonudur. Yüksek besin giderimi sağlarken, sık havalandırma ve otomasyon ihtiyaçları nedeniyle enerji yoğundur. UASB sistemi, askıda büyüme reaktöründe atık suyu tedavi eden ve süreçte biyogaz üreten anaerobik bir işlemdir. Daha düşük enerji talepleri ve çamur üretimi olmasına rağmen, besin giderme verimliliği sınırlıdır.
Çamur tedavisi ile ilgili olarak, çalışma dört yöntemi karşılaştırır: temel anaerobik sindirim (AD), AD ön tedavi (örn., Termal veya mekanik), kireç stabilizasyonu (LS) ve enerji geri kazanımı ile LS. Bu süreçlerin performansı, enerji ihtiyaçları, hava, su ve toprağa emisyonları ve kaçınılan ürünlerin (çamurdan geri kazanılan elektrik veya gübre gibi) faydaları açısından değerlendirilir.
Yaşam Döngüsü Etki Değerlendirmesi (LCIA) aşaması, bütünsel bir değerlendirme için orta nokta ve uç nokta kategorilerini birleştiren etki 2002+ metodolojisini kullanır. Orta nokta etki kategorileri arasında küresel ısınma potansiyeli, toksisite (insan ve ekolojik), ötrofikasyon, asitleştirme, solunum etkileri ve fosil kaynak tükenmesini içerir. Son nokta kategorileri dört hasar alanında gruplandırılmıştır: insan sağlığı (Dalys), ekosistem kalitesi, iklim değişikliği ve kaynak kullanımı (MJ'de).
Bulgular, SBR'nin yüksek elektrik tüketimi nedeniyle en yüksek genel çevresel etkiye sahip olduğunu göstermektedir. Küresel ısınma, insan toksisitesi, asitleştirme ve fosil yakıt tükenmesi gibi kategorilerde en yüksek puan alır. SBR'de kullanılan elektrik, karbondioksit, azot oksitler, kükürt dioksit ve ağır metaller gibi emisyonlara katkıda bulunur ve çevresel göstergeleri önemli ölçüde etkiler. ASP, öncelikle havalandırma için benzer enerji gereksinimleri nedeniyle çevre yükü açısından SBR'yi takip eder. UASB ve CW'ler nispeten daha düşük etkiler gösterir, CW'ler sulak alan bitki örtüsü ile karbon sekestrasyonu nedeniyle negatif bir küresel ısınma potansiyeli gösterir.
Toksisite açısından, SBR tekrar kötü performans gösterir, büyük ölçüde fosil yakıt bazlı elektrik üretiminden kaynaklanan emisyonlara atfedilen en yüksek insan ve ekolojik toksisite skorlarını gösterir. Tersine, inşa edilmiş sulak alanlar ve UASB daha düşük toksisite seviyeleri gösterir. Ötrofikasyon potansiyeli için, UASB en kötü performansa sahiptir, çünkü verimli besin gideriminden yoksundur, çevreye daha fazla azot ve fosfor bırakır. SBR, gelişmiş besin giderme yetenekleri nedeniyle en düşük ötrofikasyon potansiyeline sahiptir.
Partikül emisyonlarının neden olduğu solunum etkileri de SBR'de en önemli olan ASP. Fosil tükenme sonuçları, SBR'nin yenilenemeyen enerji kaynaklarını tüketerek elektrik kullanım modellerini yansıtmaktadır. Öte yandan, CWS minimal elektrik tüketir ve fosil yakıt tükenmesi üzerinde ihmal edilebilir etkilere sahiptir, bu da onları bu konuda en sürdürülebilir seçenek haline getirir. Son nokta etkisi kategorileri analiz edildiğinde, SBR insan sağlığı, ekosistemler, iklim ve kaynaklara en yüksek hasar görür. Yapılan sulak alanlar yine tüm uç nokta göstergelerinde en az zarar verici teknoloji olarak ortaya çıkar. UASB, özellikle biyogaz iyileşmesi ve daha düşük enerji talepleri nedeniyle, çoğu kategoride ASP ve SBR'den daha iyi performans gösterir. Çalışma ayrıca çamur tedavisi senaryolarını analiz ediyor ve ön tedavi ile anaerobik sindirimin en çevre açısından elverişli olduğunu buluyor. Bunun nedeni, geri kazanılan enerji ve azaltılmış ulaşım ve depolama ihtiyaçlarından kaynaklanmaktadır. Kireç stabilizasyonu, özellikle enerji geri kazanımı olmadan, kimyasal kullanım ve enerji ofseti eksikliği nedeniyle en az elverişlidir.
Sonuçlar, evrensel olarak üstün atık su arıtma teknolojisinin olmadığını; Dikkate alınan çevre kategorisine bağlı olarak her birinin güçlü ve zayıf yönleri vardır. Bununla birlikte, Hindistan gibi gelişmekte olan ülkeler bağlamında, inşa edilmiş sulak alanlar ve UASB, arazi mevcudiyeti ve operasyonel sadelik dikkate alındığında daha sürdürülebilir seçenekler sunmaktadır. Bulgular, düşük enerjili süreçleri ve etkili çamur yönetimini enerji geri kazanımı ile birleştiren entegre tedavi sistemlerini savunmaktadır. Ayrıca, çalışma LCA modellemesi için yerel verilerin öneminin altını çizmektedir, bu da genellikle bölgesel koşullara uyarlanmayan küresel veritabanlarına güvenmekten kaynaklanmaktadır.
Genel olarak, bu araştırma sürdürülebilir atık su yönetimine ilişkin değerli bilgilere katkıda bulunmaktadır. Tedavi performansı ve çevresel etkiler arasındaki değişimleri vurgulayarak bilinçli karar vermeyi destekler. Yazarlar, LCA'nın ulusal atık su planlamasında uygulanabilirliğini artırmak için uzun vadeli izleme, ekonomik analiz ve lokalize emisyon veritabanlarının geliştirilmesini içeren daha fazla araştırma önermektedir.
Bir yanıt yazın