Teollisuustoiminta on nykyaikaisen talouden kulmakivi, mutta niiden sivutuotteet aiheuttavat merkittävän uhan maanalaisille valtimoille, jotka pitävät kaupunkimme toiminnassa: viemärijärjestelmät. Räjähdystä aiheuttavista tuotantolaitoksista erikoistuneisiin kemiallisiin jalostajiin, teollisuus tuottaa jätevirtoja, jotka poikkeavat suuresti tyypillisestä kotitalouksien jätevesistä.Tällaiset jätevesivirrat entuudestaan kuumat, happamat tai myrkyllisten yhdisteiden aiheuttamasta kuormituksesta johtuvat aineet voivat nopeasti hajottaa viemäriinfrastruktuuria.Tulos on kasallinen ongelmia: ennenaikainen putkien toimintahäiriö, kalliit hätäkorjaukset, ympäristövuodot ja kansanterveydelle aiheutuvat riskit.

Ongelman laajuus: Miksi teollisuusjäte on erilaista

Kotimaiset jätevesit ovat suhteellisen ennustettavissa koostumuksen, pH:n ja lämpötilan suhteen. Teollisuusjäte tuo kuitenkin muuttujia, joita ei ole koskaan huomioitu useimpien kunnallisten viemärimateriaalien suunnittelussa. Betoni- ja lasitetut saviputket, jotka muodostavat monien vanhojen järjestelmien selkärangan, ovat erityisen haavoittuvia. Teollisen purkausmäärän voi myös ylittää hydraulisen kapasiteetin etenkin tuotantohuippujen aikana. []U.S. Environmental Protection Agency (EPA) mukaan teollisuusjätevesi voi sisältää orgaanisia yhdisteitä, raskasmetalleja ja syövyttäviä kemikaaleja, jotka suoraan hyökkäävät putkia vastaan ja vaikuttavat vetysulfidikaasun tuotantoon maailmanlaajuisesti.

Korroosio: Hiljainen rakenteellinen hajoaja

Happamat jätteet, joiden pH on alle 5, voivat liuottaa kalsiumhydroksidin betoniputkissa, mikä johtaa rakenteellisen eheyden heikkenemiseen. Vieläkin salakavalampi on sulfaattia vähentävien bakteerien aiheuttama epäsuora korroosio. Kun teollisuuden jätevesi sisältää korkeita sulfaatteja (yleinen elintarvikkeiden käsittelyssä ja kaivostoiminnassa), viemärin biofilmin bakteerit voivat muuntaa nämä sulfaatit vetysulfidiksi (H2S). Vesilinjan yläpuolella H2S-kaasu hapettuu aerobisten bakteerien vaikutuksesta rikkihapoksi, joka syö aktiivisesti putkeen. Ajan myötä tämä prosessi voi vähentää 12 tuuman paksua betoniseinää paperinoheiseksi kuoreksi, jolloin se hajoaaa ilman varoitusta.

Teollisuuskiinteästä rasvasta ja rasvasta peräisin olevat tukokset

Ei kaikki teollisuuden vauriot ovat kemiallisia. Elintarvikkeiden jalostus, renderointilaitokset ja biodiesellaitokset purkavat usein rasvoja, öljyjä ja rasvaa (FOG), jotka jähmettyvät ja yhdistyvät muihin jätteisiin, jotka muodostavat massiivisia tukoksia. Toisin kuin kotitalouksien rasva, teollisuus FOG voi sisältää korkeita sulamispiste kiintoaineita, jotka ovat kaukana lähteestä, tukkivat alavirtaan syöksyjät. Samoin tekstiili- ja paperitehtaat voivat vapauttaa kuitua ja nukkaa, jotka kerääntyvät pumpuille ja näytöille. Tuloksena on usein sykli hätäsuihkutus ja tyhjiö kuorma-autojen käynnit, jotka rasittavat kuntien talousarvioita ja lisäävät riskiä saniteettiviemärien ylivuotojen (SSO). Tiedot Water Research Foundation osoittaa, että SSO aiheuttaa teollisuuden rasvan miljardien dollarien dollarin puhdistuskustannukset vuosittain ympäri Pohjois-Amerikka.

Sääntely- ja täytäntöönpanovirasto

Vaikka parhaat aikomukset, sääntelyviranomaiset kohtaavat merkittäviä haasteita valvoa teollisuuden maksuja viemärijärjestelmien. Monet lainkäyttöalueilla luottaa ehdoton esikäsittelyn standardeja, mutta täytäntöönpano on usein reaktiivinen pikemminkin kuin ennakoiva. Laittomat päästöt.Onko tahallisen polkumyynnin tai vahingossa vuotoja.On edelleen pysyvä ongelma. Pienemmät teollisuus voi olla pääomaa asentaa asianmukaisia esikäsittelylaitteita, kun taas suuremmat tilat joskus työntää raja vastuuvapauden. Lisäksi, pelkkä valikoima yhdisteitä käytetään modernin valmistuksen tekee vaikea valvoa jokaisen mahdollisen haittatekijä. Water Environment Federation (WEF)[] korostaa, että onnistunut ohjelma edellyttää paitsi tiukkoja rajoja, mutta myös vankka näytteenotto, laboratorioanalyysi, ja nopea rangaistusjärjestelmät estää rikkomisia.

Tapaustutkimus: Elintarviketeollisuuden vaikutus keskilännen interceptoriin

Yksi havainnollistava esimerkki on keskikokoinen kaupunki Yhdysvalloissa Keskilännen, jossa ryppy lihapakkaus ja juustokasvit päästivät vahva orgaaninen jäte osaksi 30-vuotias betonin sieppaaja. Viiden vuoden kuluessa viemärin kapasiteetti väheni 40%, koska yhdistelmä rasvan kertyminen ja vetysulfidi korroosio. Kunta oli pakko käyttää yli 12 miljoonaa dollaria riippuvuus projekti ja uusia rasvan sieppaaja vaatimuksia. Tässä tapauksessa korostetaan, kuinka muutama teollinen lähteet voivat vaarantaa koko järjestelmän, joten ennakoiva hallinta paljon halvempaa kuin reaktiivinen korjaukset.

Innovatiiviset ratkaisut teollisuuden viemärijärjestelmän suojaamiseen

Teollisuuden vaikutusten ratkaiseminen edellyttää monikerroksista strategiaa. Nykyaikaiset lähestymistavat sekoittavat teknologiaa, sääntelyä ja yhteistyötä infrastruktuurin säilyttämiseksi samalla kun teollisuus voi menestyä.

Pakollinen ja pitkälle edennyt esikäsittely

Ensimmäinen puolustuslinja on esikäsittely. Kelpoisuussäiliöt[ voivat puskuroida pH-vaihtelut ja lämpötilapiikit ennen kuin ne saavuttavat pääviemärin. Orgaanisen jätteen osalta pulmalliset ilmanvaihtojärjestelmät [] ja []] voivat vähentää biokemiallista hapenkulutusta (BOD) yli 90%. Kemiallisten käsittelylaitosten tulisi asentaa neutralisointialtaat [] automaattisella pH-kontrollilla. Etukäteen ajattelevat laitokset vaativat nyt avainparametrien (pH, lämpötila, virtaus) reaaliaikaista valvontaa.

Älykäs seuranta ja ennakoiva kunnossapito

Sensoriteknologian kehitys on muuttanut sitä, miten apuohjelmat seuraavat teollisuuden vaikutuksia. Putkikorroosioanturit, akustiset virtausmonitorit ja jatkuvat vetysulfidin ilmaisimet voivat nyt välittää tietoja esineiden internetin kautta (IoT). Tämän avulla operaattorit voivat tunnistaa korroosion pisteen tai kehittyvän tukoksen viikkoja ennen kuin se tulee vikaan. Kytkettynä [ koneoppimisalgoritmeihin[], nämä järjestelmät voivat ennustaa, mitkä segmentit ovat suurimmassa vaarassa teollisuuden purkautumismallien ja putkiiän perusteella. Tuloksena on siirtyminen reaktiivisesta kunnossapidosta ennakoivaan omaisuudenhoitoon ja kemikaalien kohdennettuun käyttöön. Esimerkiksi Toronton viemäriverkoston kaupunki on ottanut käyttöön yli 200 älykästä manreikää [, joka havaitsee H2S:n tasot ja virtausmuutokset reaaliajassa, mikä mahdollistaa kohdennetun puhdistuksen ja kemiallisen käytön.

Kemiallinen annostus ja biologinen valvonta

Vetysulfidikorroosion torjumiseksi suoraan, apulaitokset voivat ruiskuttaa magnesiumhydroksidi[ tai kalsiumnitraatti[] teollisuuspurkauslinjoiksi. Nämä yhdisteet nostavat biokalvon pH:ta ja estävät sulfaattia vähentävien bakteerien kasvua. Toinen innovatiivinen lähestymistapa on sellaisten [-entsymaattisen puhdistusaineiden käyttö], jotka hajottavat rasvoja ja rasvoja vahingoittamatta putkimateriaalia. Joissakin tapauksissa -happin injektointi [[]-järjestelmiä asennetaan keskeisiin kohtiin aerobisen olosuhteiden ylläpitämiseksi ja rikkioksidin tuotannon estämiseksi. Nämä kemialliset hoidot ovat usein kustannustehokkaampia kuin korvaavat korroosioputket, erityisesti kun niitä käytetään teollisessa lähteestä.

Julkisen ja yksityisen sektorin kumppanuudet ja teollisuusyhteistyö

Onnistuneita ohjelmia ovat usein kunnallisten laitosten, teollisuuslaitosten ja sääntelyelinten välinen yhteistyö. Pollution prevention (P2) ohjelmat[[] kannustavat teollisuuden yrityksiä vähentämään jätettä lähteestä prosessioptimoinnin, veden kierrätyksen ja kemiallisen korvaamisen avulla. Jotkut laitokset tarjoavat alennettuja viemärimaksuja laitoksille, jotka osoittavat esimerkillistä esikäsittelyn suorituskykyä, luovat taloudellisen kannustimen hyvään käyttäytymiseen. Yhteistyötutkimushankkeet, kuten ne, jotka rahoitetaan Water Environment Federation [], auttavat kehittämään uusia materiaaleja ja tekniikoita, jotka ovat erityisiä teollisille jätevirroille.

Päätelmä: Teollisen talouden uudelleensilientti viemärijärjestelmä

Viemärijärjestelmien eheys ei ole toissijainen huolenaihe.Se on kaupunkien sietokyvyn ja ympäristönsuojelun peruspilari.Teollinen toiminta haastaa edelleen tämän eheyden, mutta riskien hallintaan käytettävät välineet ovat edistyneempiä kuin koskaan. Toteuttamalla tiukkoja esikäsittelyvaatimuksia, ottamalla käyttöön älykästä seurantateknologiaa ja edistämällä kaikkien sidosryhmien välistä aitoa yhteistyötä, kaupungit voivat suojella haudattuja varojaan teollisuusjätteen syövyttäviltä ja tukkeutuneilta vaikutuksilta. Toimimattomuuden kustannuksia mitataan paitsi rikkinäisillä putkilla ja hätäpuhdistuksilla myös saastuneilla vesiväylillä ja heikentämällä kansanterveyttä. Tahallisilla investoinneilla ja tietoon perustuvalla politiikalla voimme varmistaa, että viemäriinfrastruktuuri pysyy vahvana teollisuuden vaatimusten edessä, mikä palvelee sekä taloudellista kasvua että yhteisön hyvinvointia vuosikymmenien ajan.