น้ำเสีย
น้ำเสีย คือน้ำที่ได้รับผลกระทบในด้านคุณภาพจากอิทธิพลของมนุษย์ ระบบบำบัดน้ำเสียของเมืองระบายลงในในท่อหรือคลองระบายน้ำเพื่อส่งไปบำบัดที่โรงงานบำบัดน้ำเสียหรือลงสู่แหล่งน้ำธรรมชาติโดยตรง น้ำเสียที่ผ่านการบำบัดมีการปล่อยลงไปในแหล่งน้ำธรรมชาติต่อไปหรืออาจนำไปใช้ประโยชน์ทางใดทางหนึ่ง
น้ำโสโครกเป็นส่วนย่อยของน้ำเสียที่ถูกปนเปื้อนกับอุจจาระหรือปัสสาวะ แต่มักจะใช้รวมถึงน้ำเสียโดยทั่วไป น้ำเสียจึงหมายรวมถึงผลิตผลที่เป็นของเหลวที่เสียแล้วจากท้องถิ่นหรือในเขตเทศบาลหรือในเมืองอุตสาหกรรม ซึ่งจะต้องถูกกำจัดผ่านทางท่อระบายน้ำหรือท่อต่างหากหรือถูกกำจัดในบ่อกำจัดเฉพาะ
ท่อน้ำทิ้งเป็นโครงสร้างพื้นฐานทางกายภาพประกอบด้วยท่อ ปั๊ม ตะแกรง ประตู และอื่น ๆ เพื่อใช้ในการระบายน้ำเสียจากแหล่งกำเนิดไปยังจุดของการรักษาสุดท้ายหรือการกำจัดทิ้ง ท่อน้ำทิ้งมีหลายประเภทในระบบบำบัดน้ำเสีย ยกเว้นระบบบำบัดน้ำเสียสิ่งปฏิกูลที่บำบัด ณ จุดผลิต
น้ำเสียทั้งน้ำทิ้งและน้ำโสโครกเกิดจาก (ข้อความในวงเล็บหมายถึงแนวโน้มส่วนผสมหรือสิ่งปนเปื้อน):องค์ประกอบของน้ำเสียแตกต่างกันไปอย่างกว้างขวาง นี่คือบางส่วนของรายการสิ่งที่มันอาจจะมี:วัสดุที่รวมกับอ๊อกซิเจนใดๆที่มีอยู่ในน้ำตามธรรมชาติหรือในน้ำเสียอุตสาหกรรมจะถูกออกซิไดซ์โดยทั้งกระบวนการทางชีวเคมี (แบคทีเรีย) หรือทางขบวนการทางเคมี ผลก็คือปริมาณออกซิเจนของน้ำจะลดลง โดยทั่วไปปฏิกิริยาทางชีวเคมีสำหรับออกซิเดชันอาจจะเขียนเป็น:
การใช้ออกซิเจนโดยการลดสารเคมีเช่นซัลไฟด์และไนไตรต์มีปฏิกิริยาดังนี้:
เนื่องด้วยทางน้ำธรรมชาติทั้งหมดเชื้อแบคทีเรียและสารอาหาร สารประกอบที่เป็นของเสียเกือบทุกชนิดที่ถูกนำเข้าสู่ทางน้ำดังกล่าวนั้น จะเริ่มต้นปฏิกิริยาชีวเคมี (เช่นที่แสดงด้านบน) ปฏิกิริยาชีวเคมีจะสร้างในสิ่งที่ถูกวัดในห้องปฏิบัติว่าเป็นค่า'ความต้องการออกซิเจนทางชีวเคมี' (Biochemical oxygen demand, BOD) สารเคมีดังกล่าวนี้ยังมีแนวโน้มที่จะถูกทำลายลงโดยใช้สารออกซิไดซ์ที่แข็งแกร่งและการเกิดปฏิกิริยาทางเคมีเหล่านี้สร้างสิ่งที่เป็นวัดในห้องปฏิบัติว่าเป็นค่า'ความต้องการออกซิเจนทางเคมี' (Chemical oxygen demand, COD) ผลการทดสอบ BOD และ COD เป็นตัวชี้วัดของ'การพร่องออกซิเจน'ของสารปนเปื้อนของเสีย ค่าทั้งสองนี้ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่าเป็นตัวชี้วัดของผลกระทบของมลพิษ BOD ใช้วัดความต้องการออกซิเจนของสารมลพิษที่ย่อยสลายได้ทางชีวเคมี ในขณะที่ COD ใช้วัดความต้องการออกซิเจนของสารทำให้เกิดของเสียที่ออกซิไดซ์ได้
สิ่งที่เรียกว่า BOD 5 วัน หมายถึงปริมาณของออกซิเจนที่บริโภคโดยการออกซิเดชันทางชีวเคมีของสารปนเปื้อนทำให้เป็นของเสียในระยะเวลา 5 วัน ปริมาณออกซิเจนทั้งหมดที่ใช้เมื่อปฏิกิริยาทางชีวเคมีถูกปล่อยให้ดำเนินการจนเสร็จสิ้นจะเรียกว่าค่าบีโอดียิ่งยวด เพราะค่าบีโอดียิ่งยวดใช้เวลามากเกินไป, BOD 5 วันจึงได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่าเป็นตัวชี้วัดของผลกระทบมลพิษ
นอกจากนี้ยังมีการทดสอบที่แตกต่างกันของซีโอดี COD 4 ชั่วโมงน่าจะพบมากที่สุด
ไม่มีความสัมพันธ์ทั่วไประหว่าง BOD 5 วัน กับ BOD ยิ่งยวด ในทำนองเดียวกันไม่มีความสัมพันธ์ทั่วไประหว่างค่า BOD และ COD มันเป็นไปได้ที่จะพัฒนาความสัมพันธ์ดังกล่าวสำหรับการปนเปื้อนของเสียที่เฉพาะเจาะจงในน้ำเสียเฉพาะเจาะจง แต่ความสัมพันธ์ดังกล่าวไม่สามารถนำไปใช้กับสารปนเปื้อนอื่นๆ ของน้ำเสียอื่นๆ นี้เป็นเพราะองค์ประกอบของน้ำเสียใด ๆ ที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่นน้ำเสียอย่างหนึ่งประกอบด้วยส่วนผสมของน้ำตาลธรรมดาที่ถูกปล่อยออกมาจากโรงงานทำลูกกวาดที่น่าจะมีองค์ประกอบอินทรีย์ที่ย่อยสลายได้อย่างรวดเร็ว ในกรณีเช่นนี้ BOD 5 วัน และ BOD ยิ่งยวดจะใกล้เคียงกันมาก เนื่องจากน่าจะมีสารอินทรีย์เหลือน้อยมากหลังจาก 5 วัน อย่างไรก็ตามน้ำทิ้งสุดท้ายจากระบบบำบัดน้ำเสียที่ทำงานให้บริการพื้นที่อุตสาหกรรมขนาดใหญ่อาจจะถูกระบายทิ้งไปง่ายๆ ถ้า BOD ยิ่งยวดสูงกว่า BOD 5 วันมากๆ เพราะวัสดุที่สามารถย่อยสลายได้ง่ายเท่านั้นที่อาจจะถูกทำลายในขบวนการกำจัดของเสีย แต่โมเลกุลสารอินทรีย์ที่ย่อยสลายยากจะถูกระบายออกไป
บางพื้นที่ในเมือง น้ำเสียจะถูกดำเนินการแยกจากกันในท่อระบายน้ำสุขาภิบาลและน้ำไหลบ่าจากถนนจะถูกดำเนินการในท่อระบายน้ำฝน การเข้าถึงท่อเหล่านี้โดยปกติจะผ่านทาง manhole ในช่วงระยะเวลาฝนตกหนัก น้ำอาจสูงล้นท่อระบายน้ำสุขาภิบาลได้ นี่เป็นการบังคับให้น้ำเสียที่ยังไม่ได้รับการบำบัดไหลกลับเข้ามาที่เดิม นี้สามารถก่อให้เกิดภัยคุกคามร้ายแรงต่อสุขภาพของประชาชนและสภาพแวดล้อมโดยรอบ
น้ำเสียอาจระบายโดยตรงลงในแหล่งต้นน้ำหลักด้วยการบำบัดน้อยที่สุดหรือไม่มีเลย เมื่อยังไม่ได้รับการบำบัด น้ำเสียสามารถมีผลกระทบอย่างรุนแรงต่อคุณภาพสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของประชาชน เชื้อโรคที่สามารถทำให้เกิดการเจ็บป่วยหลากหลาย สารเคมีบางชนิดก่อให้เกิดความเสี่ยงได้แม้ในระดับความเข้มข้นที่ต่ำมากและจะยังคงเป็นภัยคุกคามเป็นระยะเวลานานเนื่องจากการสะสมทางชีวภาพในเนื้อเยื่อสัตว์หรือมนุษย์
มีกระบวนการมากมายที่สามารถนำมาใช้ในการทำความสะอาดน้ำเสียขึ้นอยู่กับประเภทและขอบเขตของการปนเปื้อนอยู่ มี 2 วิธึ คือ:ใช้ของเสียในน้ำเป็นทรัพยากร (เช่นพื้นที่ชุ่มน้ำที่สร้างขึ้น) หรือคิดว่าเป็นมลพิษ (เช่นส่วนใหญ่ของวันนี้โรงบำบัด) น้ำเสียส่วนใหญ่ได้รับการบำบัดในโรงงานผลิตพลังงานระดับอุตสาหกรรม ซึ่งรวมถึงกระบวนการการบำบัดทางกายภาพทางเคมีและทางชีวภาพ อย่างไรก็ตาม การใช้ถังบำบัดน้ำเสียเป็นที่แพร่หลายในพื้นที่ชนบท ให้บริการได้ถึงหนึ่งในสี่ของที่อยู่อาศัยในสหรัฐอเมริกา ระบบการบำบัดด้วยวิธีแอโรบิกที่สำคุญที่สุดเป็นกระบวนการตกตะกอน โดยการบำรุงรักษาและการหมุนเวียนของชีวมวลที่ซับซ้อนที่ประกอบด้วยจุลินทรีย์ที่สามารถดูดซับสารอินทรีย์ในน้ำเสีย กระบวนการบำบัดน้ำเสียแบบไม่ใช้อากาศนี้ยังมีใช้กันอย่างแพร่หลายในการบำบัดน้ำเสียอุตสาหกรรมและกากตะกอนชีวภาพ น้ำเสียบางที่อาจจะได้รับการปฏิบัติอย่างดีและนำกลับมาใช้เป็นน้ำปรับสภาพ การบำบัดน้ำเสียแบบนิเวศที่ใช้มากที่สุดคือระบบแปลงต้นกก การบำบัดระดับตติยภูมิจะถูกนำมาใช้มากขึ้นและเทคโนโลยีที่พบมากที่สุดคือการกรองไมโครหรือเยื่อสังเคราะห์ หลังจากการกรองเมมเบรน, ระบบบำบัดน้ำเสียได้รับการปฏิบัติโดยไม่แยกออกจากน้ำที่มาจากธรรมชาติที่มีคุณภาพดื่มได้ (ไม่มีแร่ธาตุ) ไนเตรตจะถูกลบออกจากน้ำเสียโดยกระบวนการทางธรรมชาติในพื้นที่ชุ่มน้ำ แต่ยังผ่าน denitrification ของจุลินทรีย์เข้มข้นซึ่งเป็นจำนวนที่เล็กน้อยของเมทานอลจะถูกเพิ่มเพื่อให้คาร์บอนแก่แบคทีเรีย ระบบบำบัดน้ำเสียด้วยโอโซนยังได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นและต้องใช้เครื่องกำเนิดโอโซนซึ่งๆม่ทำให้น้ำเสียเมื่อฟองโอโซนไหลผ่านถัง แต่ใช้พลังงานมาก
การกำจัดน้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรมเป็นปัญหาที่ยากและมีราคาแพง โรงกลั่นน้ำมันปิโตรเลียมเคมีและปิโตรเคมีส่วนใหญ่ มีสิ่งอำนวยความสะดวกภายในโรงงานในการบำบัดน้ำเสียของตัวเองเพื่อให้ความเข้มข้นของสารมลพิษในน้ำเสียได้รับการปฏิบัติให้สอดคล้องกับท้องถิ่นและ/หรือระดับชาติในข้อบังคับเกี่ยวกับการกำจัดน้ำเสียในโรงงานบำบัดชุมชนหรือในแม่น้ำ ทะเลสาบหรือมหาสมุทร พื้นที่ชุ่มน้ำที่สร้างขึ้นจะถูกนำมาใช้ในจำนวนที่เพิ่มขึ้นของผู้ป่วยในขณะที่พวกเขาจัดทำการบำบัดในสถานที่ผลิตให้มีคุณภาพสูง กระบวนการผลิตทางอุตสาหกรรมอื่น ๆ ที่ผลิตน้ำเสียเป็นจำนวนมากเช่นการผลิตกระดาษและเยื่อกระดาษได้สร้างความกังวลด้านสิ่งแวดล้อมที่นำไปสู่​​การพัฒนากระบวนการในการรีไซเคิลน้ำที่ใช้ภายในโรงงานก่อนที่น้ำเสียจะต้องถูกทำความสะอาดและถูกกำจัด.
น้ำเสียที่ผ่านการบำบัดสามารถนำกลับมาใช้เป็นน้ำดื่ม, ใช้ในอุตสาหกรรม (เช่นหอคอยเย็น), ใช้ในชาร์จเทียมของชั้นหินอุ้มน้ำ, ใช้ในการเกษตร (70% ของการเกษตรในเขตชลประทานของอิสราเอลจะขึ้นอยู่กับน้ำเสียบริสุทธิ์สูง) และในการฟื้นฟูสมรรถภาพของระบบนิเวศธรรมชาติ ( Everglades ฟลอริด้า)
ประมาณ 90% ของน้ำเสียที่ผลิตทั่วโลกยังคงไม่ได้รับการบำบัด ซึ่งก่อให้เกิดมลพิษทางน้ำอย่างแพร่หลายโดยเฉพาะอย่างยิ่งในประเทศที่มีรายได้ต่ำ มากไปกว่านั้น การเกษตรกำลังใช้น้ำเสียที่ยังไม่ผ่านการบำบัดเพื่อการชลประทาน หลายเมืองทำให้ตลาดผลิตผลสดได้กำไรดี เพื่อให้เกษตรกรสนใจ แต่การเกษตรต้องใช้น้ำที่หายากขึ้นและต้องแข่งขันกับภาคอุตสาหกรรมและการบริโภคของชุมชน เกษตรกรจึงไม่มีทางเลือกนอกจากใช้น้ำที่ทิ้งแล้วจากชุมชนและการอุตสาหกรรมในการเพาะปลูก
การใช้น้ำที่ปนเปื้อนอาจมีอันตรายต่อสุขภาพอย่างมีนัยสำคัญ น้ำเสียจากเมืองสามารถมีส่วนผสมของสารมลพิษทางเคมีและชีวภาพ ในประเทศที่มีรายได้ต่ำมักจะมีเชื้อโรคจากอุจจาระอยู่ในระดับสูง ในขณะที่ประเทศเกิดใหม่ที่การพัฒนาอุตสาหกรรมล้ำหน้ากว่ากฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อม ความเสี่ยงเพิ่มขึ้นมากจากสารเคมีและอินทรีย์ องค์การอนามัยโลกร่วมกับองค์การอาหารและการเกษตรแห่งสหประชาชาติ (FAO) และโปรแกรมสิ่งแวดล้อมของสหประชาชาติ (UNEP) ได้มีการพัฒนาแนวทางเพื่อการปลอดภัยจากการใช้น้ำเสีย
การจัดการน้ำนานาชาติสถาบันได้ทำงานในประเทศอินเดีย, ปากีสถาน, เวียดนาม, กานา, เอธิโอเปีย, เม็กซิโกและประเทศอื่น ๆ ในโครงการต่างๆที่มุ่งเป้าไปที่การประเมินและลดความเสี่ยงของการชลประทานน้ำเสีย พวกเขาสนับสนุนแนวทาง 'หลายอุปสรรค' เพื่อใช้บำบัดน้ำเสียโดยที่เกษตรกรจะได้รับการสนับสนุนให้ลดพฤติกรรมเกี่ยวกับความเสี่ยงต่างๆ รวมถึงการยุติการถ่ายน้ำไม่กี่วันก่อนการเก็บเกี่ยวเพื่อให้เชื้อโรคตายลงในแสงแดด, ใช้น้ำอย่างระมัดระวังเพื่อไม่ให้ปนเปื้อนใบพืชที่มีแนวโน้มที่จะนำไปรับประทานดิบๆ, ทำความสะอาดผักด้วยยาฆ่าเชื้อหรือการทำกากตะกอนอุจจาระให้แห้งก่อนที่จะถูกนำมาใช้เป็นปุ๋ย