น้ำเสีย

น้ำเสีย คือน้ำที่ได้รับผลกระทบในด้านคุณภาพจากอิทธิพลของมนุษย์ ระบบบำบัดน้ำเสียของเมืองระบายลงในในท่อหรือคลองระบายน้ำเพื่อส่งไปบำบัดที่โรงงานบำบัดน้ำเสียหรือลงสู่แหล่งน้ำธรรมชาติโดยตรง น้ำเสียที่ผ่านการบำบัดมีการปล่อยลงไปในแหล่งน้ำธรรมชาติต่อไปหรืออาจนำไปใช้ประโยชน์ทางใดทางหนึ่ง

น้ำโสโครกเป็นส่วนย่อยของน้ำเสียที่ถูกปนเปื้อนกับอุจจาระหรือปัสสาวะ แต่มักจะใช้รวมถึงน้ำเสียโดยทั่วไป น้ำเสียจึงหมายรวมถึงผลิตผลที่เป็นของเหลวที่เสียแล้วจากท้องถิ่นหรือในเขตเทศบาลหรือในเมืองอุตสาหกรรม ซึ่งจะต้องถูกกำจัดผ่านทางท่อระบายน้ำหรือท่อต่างหากหรือถูกกำจัดในบ่อกำจัดเฉพาะ 

ท่อน้ำทิ้งเป็นโครงสร้างพื้นฐานทางกายภาพประกอบด้วยท่อ ปั๊ม ตะแกรง ประตู และอื่น ๆ เพื่อใช้ในการระบายน้ำเสียจากแหล่งกำเนิดไปยังจุดของการรักษาสุดท้ายหรือการกำจัดทิ้ง ท่อน้ำทิ้งมีหลายประเภทในระบบบำบัดน้ำเสีย ยกเว้นระบบบำบัดน้ำเสียสิ่งปฏิกูลที่บำบัด ณ จุดผลิต

แหล่งกำเนิด

น้ำเสียทั้งน้ำทิ้งและน้ำโสโครกเกิดจาก (ข้อความในวงเล็บหมายถึงแนวโน้มส่วนผสมหรือสิ่งปนเปื้อน):

ของเสียจากมนุษย์ (อุจจาระ ปัสสาวะ กระดาษชำระที่ใช้แล้ว ผ้าอนามัย ของเหลวจากร่างกาย) มักจะมาจากส้วม
สิ่งที่รั่วจากพักของเสีย
สิ่งที่ระบายออกมาจากถังปุ๋ยหมัก
สิ่งที่ระบายมาจากโรงบำบัดน้ำเสีย
น้ำซักล้าง (เสื้อผ้า ของส่วนบุคคล, จานชาม ฯลฯ) 
น้ำฝนที่ค้างบนหลังคา, สนามหญ้า ฯลฯ
น้ำบาดาลซึมลงไปในน้ำเสีย
ส่วนเกินจากการผลิตของเหลว (เครื่องดื่ม, น้ำมันปรุงอาหาร, สารกำจัดศัตรูพืช, น้ำมันหล่อลื่น, สี, ของเหลวทำความสะอาด ฯลฯ)
น้ำฝนที่ไหลบ่ามาจากถนนในเมือง, ลานจอดรถ, หลังคา, ทางเท้า (มีน้ำมัน, อุจจาระสัตว์, เบนซิน, ดีเซล, ยางตกค้​​าง, ขี้สบู่, โลหะจากไอเสียรถยนต์ ฯลฯ)
การซึมเข้าของน้ำทะเล (เกลือและจุลินทรีย์ปริมาณสูง)
การซึมเข้าโดยตรงจากน้ำในแม่น้ำ (จุลินทรีย์ปริมาณสูง)
การซึมเข้าโดยตรงของของเหลวที่มนุษย์สร้างขึ้น (การกำจัดที่ผิดกฎหมายของสารกำจัดศัตรูพืชและน้ำมันใช้แล้ว ฯลฯ)
การระบายน้ำทางหลวง (น้ำมัน, สารละลายน้ำแข็ง, ยางตกค้าง)
ระบายน้ำที่เกิดจากพายุ (เกือบทุกอย่างรวมทั้งรถยนต์, รถเข็นช้อปปิ้ง, ต้นไม้, วัว ฯลฯ);
น้ำผิวดินปนเปื้อนด้วยน้ำเน่า
ของเสียจากอุตสาหกรรม
การระบายน้ำอุตสาหกรรม ณ จุดผลิต (ตะกอนทราย, น้ำมันอัลคาไล, สารเคมีตกค้าง)
น้ำหล่อเย็นอุตสาหกรรม (ยากำจัดพืช, ความร้อน,น้ำเมือกที่หลั่งจากสัตว์, ตะกอน)
น้ำกระบวนการอุตสาหกรรม
ขยะอินทรีย์ที่ย่อยสลายได้หรือรวมทั้งของเสียจากโรงฆ่าสัตว์, creameries และการผลิตไอศครีม
ของเสียไม่ย่อยสารหรือยากที่จะบำบัด (การผลิตยาหรือสารกำจัดศัตรูพืช)
ของเสียค่า pH รุนแรง (จากการผลิตกรด/ด่าง, ชุบโลหะ)
ขยะพิษ (ชุบโลหะ, การผลิตไซยาไนด์, การผลิตสารกำจัดศัตรูพืช ฯลฯ)
ของแข็งและอิมัลชัน (การผลิตกระดาษ, อาหาร, การหล่อลื่นและการผลิตน้ำมันไฮดรอลิค ฯลฯ)
การระบายน้ำการเกษตรโดยตรงและการกระจาย
การกระเทาะไฮดรอลิค

องค์ประกอบของน้ำเสีย 

องค์ประกอบของน้ำเสียแตกต่างกันไปอย่างกว้างขวาง นี่คือบางส่วนของรายการสิ่งที่มันอาจจะมี:

น้ำ (> 90%) ซึ่งมักจะถูกเทหรือราดลงไปตอนชำระล้างเพื่อส่งของเสียลงท่อระบายน้ำ
เชื้อโรคเช่นแบคทีเรีย, ไวรัส, พรีออนและพยาธิ;
แบคทีเรียที่ไม่ทำให้เกิดโรค
อนุภาคอินทรีย์เช่นอุจจาระ, ขน, อาหาร, อาเจียน, เส้นใยกระดาษ, วัสดุจากพืช, ปุ๋ยอินทรีย์ ฯลฯ
สารอินทรีย์ที่ละลายน้ำได้เช่นยูเรีย, น้ำตาลผลไม้, โปรตีนที่ละลายน้ำได้, ยา ฯลฯ
อนุภาคอนินทรีย์เช่นทราย, กรวด, อนุภาคโลหะ, เซรามิก ฯลฯ
สารอนินทรีย์ที่ละลายน้ำได้เช่นแอมโมเนีย, เกลือทะเล, ไซยาไนด์, ก๊าซไข่เน่า thiocyanates, thiosulfates ฯลฯ
สัตว์เช่นโปรโตซัว, แมลง, ปลาขนาดเล็ก ฯลฯ
ของแข็งเช่นผ้าอนามัย, ผ้าอ้อม, ถุงยางอนามัย, เข็ม, ของเล่นเด็ก, สัตว์ที่ตายหรือพืช ฯลฯ
แก๊สเช่นแก๊สไข่เน่า, แก๊สคาร์บอนไดออกไซด์, มีเทน ฯลฯ
อิมัลชันเช่นสี, กาว, มายองเนส, สีผม, emulsified น้ำมัน ฯลฯ
สารพิษเช่นสารกำจัดศัตรูพืช, สารพิษ, สารเคมีกำจัดวัชพืช ฯลฯ
ยาและฮอร์โมน

ตัวชี้วัดคุณภาพน้ำทิ้ง

วัสดุที่รวมกับอ๊อกซิเจนใด ๆ ที่มีอยู่ในน้ำตามธรรมชาติหรือในน้ำเสียอุตสาหกรรมจะถูกออกซิไดซ์โดยทั้งกระบวนการทางชีวเคมี (แบคทีเรีย) หรือทางขบวนการทางเคมี ผลก็คือปริมาณออกซิเจนของน้ำจะลดลง โดยทั่วไปปฏิกิริยาทางชีวเคมีสำหรับออกซิเดชันอาจจะเขียนเป็น:

วัสดุออกซิไดซ์ + แบคทีเรีย + สารอาหาร + O2 → CO2 + H2O + oxidized inorganics such as NO3- or SO4--

การใช้ออกซิเจนโดยการลดสารเคมีเช่นซัลไฟด์และไนไตรต์มีปฏิกิริยาดังนี้:

S-- + 2 O2 → SO4--

NO2- + ½ O2 → NO3-

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, วิธีมาตรฐานของการวิเคราะห์ oocities.org หมายถึงปริมาณของออกซิเจนที่บริโภคโดยการออกซิเดชันทางชีวเคมีของสารปนเปื้อนทำให้เป็นของเสียในระยะเวลา 5 วัน ปริมาณออกซิเจนทั้งหมดที่ใช้เมื่อปฏิกิริยาทางชีวเคมีถูกปล่อยให้ดำเนินการจนเสร็จสิ้นจะเรียกว่าค่าบีโอดียิ่งยวด เพราะค่าบีโอดียิ่งยวดใช้เวลามากเกินไป, BOD 5 วันจึงได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่าเป็นตัวชี้วัดของผลกระทบมลพิษ

นอกจากนี้ยังมีการทดสอบที่แตกต่างกันของซีโอดี  COD 4 ชั่วโมงน่าจะพบมากที่สุด

ไม่มีความสัมพันธ์ทั่วไประหว่าง BOD 5 วัน กับ BOD ยิ่งยวด ในทำนองเดียวกันไม่มีความสัมพันธ์ทั่วไประหว่างค่า BOD และ COD มันเป็นไปได้ที่จะพัฒนาความสัมพันธ์ดังกล่าวสำหรับการปนเปื้อนของเสียที่เฉพาะเจาะจงในน้ำเสียเฉพาะเจาะจง แต่ความสัมพันธ์ดังกล่าวไม่สามารถนำไปใช้กับสารปนเปื้อนอื่น ๆ ของน้ำเสียอื่น ๆ นี้เป็นเพราะองค์ประกอบของน้ำเสียใด ๆ ที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่นน้ำเสียอย่างหนึ่งประกอบด้วยส่วนผสมของน้ำตาลธรรมดาที่ถูกปล่อยออกมาจากโรงงานทำลูกกวาดที่น่าจะมีองค์ประกอบอินทรีย์ที่ย่อยสลายได้อย่างรวดเร็ว ในกรณีเช่นนี้ BOD 5 วัน และ BOD ยิ่งยวดจะใกล้เคียงกันมาก เนื่องจากน่าจะมีสารอินทรีย์เหลือน้อยมากหลังจาก 5 วัน อย่างไรก็ตามน้ำทิ้งสุดท้ายจากระบบบำบัดน้ำเสียที่ทำงานให้บริการพื้นที่อุตสาหกรรมขนาดใหญ่อาจจะถูกระบายทิ้งไปง่าย ๆ ถ้า BOD ยิ่งยวดสูงกว่า BOD 5 วันมาก ๆ เพราะวัสดุที่สามารถย่อยสลายได้ง่ายเท่านั้นที่อาจจะถูกทำลายในขบวนการกำจัดของเสีย แต่โมเลกุลสารอินทรีย์ที่ย่อยสลายยากจะถูกระบายออกไป

การกำจัดน้ำเสีย

บางพื้นที่ในเมือง น้ำเสียจะถูกดำเนินการแยกจากกันในท่อระบายน้ำสุขาภิบาลและน้ำไหลบ่าจากถนนจะถูกดำเนินการในท่อระบายน้ำฝน การเข้าถึงท่อเหล่านี้โดยปกติจะผ่านทาง manhole ในช่วงระยะเวลาฝนตกหนัก น้ำอาจสูงล้นท่อระบายน้ำสุขาภิบาลได้ นี่เป็นการบังคับให้น้ำเสียที่ยังไม่ได้รับการบำบัดไหลกลับเข้ามาที่เดิม นี้สามารถก่อให้เกิดภัยคุกคามร้ายแรงต่อสุขภาพของประชาชนและสภาพแวดล้อมโดยรอบ
น้ำเสียอาจระบายโดยตรงลงในแหล่งต้นน้ำหลักด้วยการบำบัดน้อยที่สุดหรือไม่มีเลย เมื่อยังไม่ได้รับการบำบัด น้ำเสียสามารถมีผลกระทบอย่างรุนแรงต่อคุณภาพสิ่งแวดล้อมและสุขภาพของประชาชน เชื้อโรคที่สามารถทำให้เกิดการเจ็บป่วยหลากหลาย สารเคมีบางชนิดก่อให้เกิดความเสี่ยงได้แม้ในระดับความเข้มข้นที่ต่ำมากและจะยังคงเป็นภัยคุกคามเป็นระยะเวลานานเนื่องจากการสะสมทางชีวภาพในเนื้อเยื่อสัตว์หรือมนุษย์

การบำบัด

มีกระบวนการมากมายที่สามารถนำมาใช้ในการทำความสะอาดน้ำเสียขึ้นอยู่กับประเภทและขอบเขตของการปนเปื้อนอยู่ มี 2 วิธี คือ ใช้ของเสียในน้ำเป็นทรัพยากร (เช่น พื้นที่ชุ่มน้ำที่สร้างขึ้น) หรือคิดว่าเป็นมลพิษ (เช่น ส่วนใหญ่ของวันนี้โรงบำบัด) น้ำเสียส่วนใหญ่ได้รับการบำบัดในโรงงานผลิตพลังงานระดับอุตสาหกรรม ซึ่งรวมถึงกระบวนการการบำบัดทางกายภาพทางเคมีและทางชีวภาพ อย่างไรก็ตาม การใช้ถังบำบัดน้ำเสียเป็นที่แพร่หลายในพื้นที่ชนบท ให้บริการได้ถึงหนึ่งในสี่ของที่อยู่อาศัยในสหรัฐอเมริกา ระบบการบำบัดด้วยวิธีแอโรบิกที่สำคุญที่สุดเป็นกระบวนการตกตะกอน โดยการบำรุงรักษาและการหมุนเวียนของชีวมวลที่ซับซ้อนที่ประกอบด้วยจุลินทรีย์ที่สามารถดูดซับสารอินทรีย์ในน้ำเสีย กระบวนการบำบัดน้ำเสียแบบไม่ใช้อากาศนี้ยังมีใช้กันอย่างแพร่หลายในการบำบัดน้ำเสียอุตสาหกรรมและกากตะกอนชีวภาพ น้ำเสียบางที่อาจจะได้รับการปฏิบัติอย่างดีและนำกลับมาใช้เป็นน้ำปรับสภาพ การบำบัดน้ำเสียแบบนิเวศที่ใช้มากที่สุดคือระบบแปลงต้นกก การบำบัดระดับตติยภูมิจะถูกนำมาใช้มากขึ้นและเทคโนโลยีที่พบมากที่สุดคือการกรองไมโครหรือเยื่อสังเคราะห์ หลังจากการกรองเมมเบรน, ระบบบำบัดน้ำเสียได้รับการปฏิบัติโดยไม่แยกออกจากน้ำที่มาจากธรรมชาติที่มีคุณภาพดื่มได้ (ไม่มีแร่ธาตุ) ไนเตรตจะถูกลบออกจากน้ำเสียโดยกระบวนการทางธรรมชาติในพื้นที่ชุ่มน้ำ แต่ยังผ่าน denitrification ของจุลินทรีย์เข้มข้นซึ่งเป็นจำนวนที่เล็กน้อยของเมทานอลจะถูกเพิ่มเพื่อให้คาร์บอนแก่แบคทีเรีย ระบบบำบัดน้ำเสียด้วยโอโซนยังได้รับความนิยมเพิ่มขึ้นและต้องใช้เครื่องกำเนิดโอโซนซึ่งไม่ทำให้น้ำเสียเมื่อฟองโอโซนไหลผ่านถัง แต่ใช้พลังงานมาก

การกำจัดน้ำเสียจากโรงงานอุตสาหกรรมเป็นปัญหาที่ยากและมีราคาแพง โรงกลั่นน้ำมันปิโตรเลียมเคมีและปิโตรเคมีส่วนใหญ่ มีสิ่งอำนวยความสะดวกภายในโรงงานในการบำบัดน้ำเสียของตัวเองเพื่อให้ความเข้มข้นของสารมลพิษในน้ำเสียได้รับการปฏิบัติให้สอดคล้องกับท้องถิ่นและ/หรือระดับชาติในข้อบังคับเกี่ยวกับการกำจัดน้ำเสียในโรงงานบำบัดชุมชนหรือในแม่น้ำ ทะเลสาบหรือมหาสมุทร พื้นที่ชุ่มน้ำที่สร้างขึ้นจะถูกนำมาใช้ในจำนวนที่เพิ่มขึ้นของผู้ป่วยในขณะที่พวกเขาจัดทำการบำบัดในสถานที่ผลิตให้มีคุณภาพสูง กระบวนการผลิตทางอุตสาหกรรมอื่น ๆ ที่ผลิตน้ำเสียเป็นจำนวนมากเช่นการผลิตกระดาษและเยื่อกระดาษได้สร้างความกังวลด้านสิ่งแวดล้อมที่นำไปสู่​​การพัฒนากระบวนการในการรีไซเคิลน้ำที่ใช้ภายในโรงงานก่อนที่น้ำเสียจะต้องถูกทำความสะอาดและถูกกำจัด

การนำมาใช้ใหม่

น้ำเสียที่ผ่านการบำบัดสามารถนำกลับมาใช้เป็นน้ำดื่ม, ใช้ในอุตสาหกรรม (เช่น หอคอยเย็น), ใช้ในชาร์จเทียมของชั้นหินอุ้มน้ำ, ใช้ในการเกษตร (70% ของการเกษตรในเขตชลประทานของอิสราเอลจะขึ้นอยู่กับน้ำเสียบริสุทธิ์สูง) และในการฟื้นฟูสมรรถภาพของระบบนิเวศธรรมชาติ (Everglades ฟลอริด้า)

การใช้น้ำเสียที่ผ่านการบำบัดโดยการเกษตร
ประมาณ 90% ของน้ำเสียที่ผลิตทั่วโลกยังคงไม่ได้รับการบำบัด ซึ่งก่อให้เกิดมลพิษทางน้ำอย่างแพร่หลายโดยเฉพาะอย่างยิ่งในประเทศที่มีรายได้ต่ำ มากไปกว่านั้น การเกษตรกำลังใช้น้ำเสียที่ยังไม่ผ่านการบำบัดเพื่อการชลประทาน หลายเมืองทำให้ตลาดผลิตผลสดได้กำไรดี เพื่อให้เกษตรกรสนใจ แต่การเกษตรต้องใช้น้ำที่หายากขึ้นและต้องแข่งขันกับภาคอุตสาหกรรมและการบริโภคของชุมชน เกษตรกรจึงไม่มีทางเลือกนอกจากใช้น้ำที่ทิ้งแล้วจากชุมชนและการอุตสาหกรรมในการเพาะปลูก 

อันตรายต่อสุขภาพของของการใช้น้ำชลประทานที่ปนเปื้อน
การใช้น้ำที่ปนเปื้อนอาจมีอันตรายต่อสุขภาพอย่างมีนัยสำคัญ น้ำเสียจากเมืองสามารถมีส่วนผสมของสารมลพิษทางเคมีและชีวภาพ ในประเทศที่มีรายได้ต่ำมักจะมีเชื้อโรคจากอุจจาระอยู่ในระดับสูง ในขณะที่ประเทศเกิดใหม่ที่การพัฒนาอุตสาหกรรมล้ำหน้ากว่ากฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อม ความเสี่ยงเพิ่มขึ้นมากจากสารเคมีและอินทรีย์ องค์การอนามัยโลกร่วมกับองค์การอาหารและการเกษตรแห่งสหประชาชาติ (FAO) และโปรแกรมสิ่งแวดล้อมของสหประชาชาติ (UNEP) ได้มีการพัฒนาแนวทางเพื่อการปลอดภัยจากการใช้น้ำเสีย

การจัดการน้ำนานาชาติสถาบันได้ทำงานในประเทศอินเดีย, ปากีสถาน, เวียดนาม, กานา, เอธิโอเปีย, เม็กซิโกและประเทศอื่น ๆ ในโครงการต่าง ๆ ที่มุ่งเป้าไปที่การประเมินและลดความเสี่ยงของการชลประทานน้ำเสีย พวกเขาสนับสนุนแนวทาง 'หลายอุปสรรค' เพื่อใช้บำบัดน้ำเสียโดยที่เกษตรกรจะได้รับการสนับสนุนให้ลดพฤติกรรมเกี่ยวกับความเสี่ยงต่าง ๆ รวมถึงการยุติการถ่ายน้ำไม่กี่วันก่อนการเก็บเกี่ยวเพื่อให้เชื้อโรคตายลงในแสงแดด, ใช้น้ำอย่างระมัดระวังเพื่อไม่ให้ปนเปื้อนใบพืชที่มีแนวโน้มที่จะนำไปรับประทานดิบ ๆ, ทำความสะอาดผักด้วยยาฆ่าเชื้อหรือการทำกากตะกอนอุจจาระให้แห้งก่อนที่จะถูกนำมาใช้เป็นปุ๋ย

 ดูเพิ่ม 

APHA color
ATP test
Combined sewer
Ecological sanitation
Industrial water treatment
List of waste types
List of waste-water treatment technologies
Pt/Co scale
Rain gardens
Sanitation
The Environmental Institute
Waste management
Water management
Water treatment

อ้างอิง

หมวดหมู่:มลพิษทางน้ำ
หมวดหมู่:วิศวกรรมสิ่งแวดล้อม
หมวดหมู่:การระบายน้ำทิ้ง