VIŠA TEHNOLOŠKA ŠKOLA U ŠAPCU Odsek: Hemijska tehnologija
Nikola Belobaba
POSTROJENJE ZA PREĈIŠĆAVANJE OTPADNIH VODA DIPLOMSKI RAD
Šabac, septembar 2006.
VIŠA TEHNOLOŠKA ŠKOLA U ŠAPCU Odsek: Hemijska tehnologija
POSTROJENJE ZA PREĈIŠĆAVANJE OTPADNIH VODA DIPLOMSKI RAD
Student: Nikola Belobaba Indeks br:71/03
Mentor: Mr Slavica Ilić
Šabac, septembar 2006
EVROPSKA POVELJA O VODI
Voda ne poznaje granice. Voda je ljudski problem. Bez vode nema ţivota. Ona je dragoceno dobro,neophodno u svakoj ljudskoj delatnosti. Slatkovodni resursi vode nisu neiscrpni. Neophodno ih je saĉuvati, kontrolisati i ako je moguće povećati. Menjati kakvoću vode znaĉi ugroţavati ţivot ĉoveka i ostalih ţivih bića koja od nje zavise. Kvalitet vode mora se oĉuvati do nivoa prilagoĊenog njenom korišćenju, koji predviĊa i zadovoljava posebne zahteve narodnog zdravlja. Ako se voda po upotrebi vraća u prirodnu sredinu, to ne sme biti na štetu drugih korisnika, bilo javnih bilo privatnih. Odrţavanje odgovarajućeg biljnog pokrivaĉa, prvenstveno šumskog, od velike je vaţnosti za konzervisanje vodenih resursa. Vodeni resursi moraju biti predmet investiranja. Dobro upravljanje vodom mora biti predmet jednog plana ozakonjenog preko nadleţnih vlasti. Zaštita vode traţi zajedniĉki napor u nauĉnom istrţivanju, u formiranju specijalista za javne informacije. Voda je opšte nasledstvo, ĉiju vrednost moraju svi poznavati. Zadatak je svakog da s’njom ekonomiše i da je briţljivo koristi. Upravljanje vodenim resursima mora se, pre svega, vršiti u okviru sliva, a ne unutar upravnih i politiĉkih granica. Voda ne zna za granice. To je jedan opšti izvor koji traţi meĊunarodnu saradnju.
1
UVOD Voda predstavlja jedan od najvećih uslova opstanka i ţivota ĉoveka na Zemlji. Ona zauzima posebno mesto meĊu mnogobrojnim ekološkim faktorima, neophodnim za ţivot i zdravlje ĉoveka . Voda, u ţivotu ĉoveka, igra veoma vaţnu ulogu, pre svega, kao neophodna ţivotna namirnica. Reĉ je o vodi odreĊenog sastava i kvaliteta. Izmenjeni pokazatelji kvaliteta i higijenske ispravnosti vode za piće i druge potrebe, neposredno ili posredno ugroţavaju ţivot i zdravlje ĉoveka. Osim što ugroţavaju zdravstveno stanje, oni utiĉu na kvalitet ţivota i privreĊivanja ljudi. Voda je takoĊe znaĉajna i kod primarne proizvodnje hrane. Koristi se za navodnjavanje, posebno u sušnim podruĉjima. Voda za navodnjavanje treba da je bez prisustva toksiĉnih materija, posebno teških metala i organskih komponenata. Voda se koristi za uzgoj riba i školjki tako da ova proizvodnja predstavnja veoma znaĉajnu privrednu granu. Za ove potrebe voda mora da bude odreĊenog klvaliteta. Uzgoj školjki je posebno osetljiv na toksiĉne materije, tako da voda (morska) treba da je visoke ĉistoće. Pod zdravom i pitkom vodom podrazumeva se ona voda, koja u sebi ne sadrţi toksine, patogene mikroorganizme, koja je bistra, bez mirisa i boje, normalnog ukusa i normalne temperature i u kojoj koncetracija sadrţanih radionuklida ne prelazi graniĉnu vrednost. Ona mora biti dobrih organoleptiĉkih osobina i sa adekvatnim sadrţajem mikro i makroelemenata. Preciznije reĉeno: da bi voda mogla da se koristi za piće, ona mora da ima takve fiziĉke, hemijske i mikrobiološke osobine da, ni pri dugotrajnoj upotrebi, ne dolazi do oštećenja organizama ili bolesti. Svetska zdravstvena organizacija (WHO) preporuĉuje dve vrste standarda – internacionalne i evropske. Oĉigledno je da se nastoji da se u Evropi i razvijenim zemljama, primenjuju stroţiji kriterijumi od onih u zemljama u razvoju. Po preporuci WHO voda za piće mora biti bez hemijskih supstanci i mikroorganizama, koji zdravlje mogu dovesti u opasnost. Pored toga, ona mora da ima i odreĊena fiziĉka svojstva: temperaturu, mutnoću, miris i ukus, da nije korodivna, da je pitka i da nije skupa. Zahvat vode, rezervoari i vodovodna mreţa moraju biti takvi da onemogućavaju svako naknadno zagaĊivanje vode za piće. Malo je vode idealnog kvaliteta. Nadalje, ne postoji ni tehnologija kojom bismo vodu mogli, da dovedemo u idealno stanje. Konaĉno, do sada nije utvrĊeno šta je to idealna voda i koje su metode za detekciju i odreĊivanje idealnih svojstava vode. Sva negativna dejstva na vodu prouzrokuju znaĉajne promene u kvalitetu i higijenskoj ispravnosti vode, što umanjuje fiziološki, zdravstveni, higijenski, epidemiološki, odrambeni, rekreativni, privredni i drugi znaĉaj vode za ţivot i zdravlje ĉoveka.
1.
O VODI UOPŠTE 2
1.1.
VODA U PRIRODI
Voda pokriva zemljinu površinu i proţima zemljinu koru. Prisutna je u atmosferi, hidrosferi, kriosferi (led na polovima i visokim planinama), biosferi i litosferi. Najveći deo zemljine površine, 70,8 [%], prekriven je slanim vodama okeana i mora. Proseĉan salinitet slane vode je 3,5 [%] što znaĉi da u svakom kubnom kilometru vode ima 36 x106 [t] ĉvrste materije. Prema literaturnim podacima, a na osnovu nekih proraĉuna koji se mogu uslovno prihvatiti kao relativno taĉni, smatra se da ukupna koliĉina vode na planeti Zemlji iznosi 15 x 108 [km3]. Pod ekonomskim prihvatljivim uslovima, ova masa vode je potpuno nedostupna za upotrebu. Od ukupne koliĉine vode 2,53 [%] pripada slatkim vodama, od ĉega 70 [%] otpada na led Artika, Antartika i lednika. Oko 30 [%] slatke vode nalazi se u vodopropustnim stenama koje su vaţan rezervoar vode. Koliĉina podzemnih voda je 3000 puta veća od koliĉine vode u svim rekama. Ovaj podatak ukazuje da je podzemna voda veoma znaĉajna za vodosnabdevanje naselja, o ĉemu treba voditi raĉuna. Atmosferskim padavinama voda se na Zemlji obnavlja. Veliĉina padavina zavisi od mnogih faktora, od geografske širine i duţine, nadmorske visine, morfologije terena, blizine mora...Pored geografske neravnomernosti u raspodeli padavina, prisutna je neravnomernost u vremenu, od godišnjih doba. Koliĉina padavina takoĊe se menja u višegodišnjim periodima, te se govori o vremenskom ciklusu. Zbog neujednaĉene raspodele vode na Zemlji, vodosnabdevanje stanovništva nije ravnomerno. Najmanje su vodom obezbeĊeni aridni i poluaridni pojasevi Indije, Avganistana, Mongolije, mnoge zemlje Afrike, Amerike i Evrope, odnosno oko trećina stanovnika oseća nedostatak pitke i upotrebljive ĉiste vode.
1.1.1.
KRUŢNI TOK VODE U PRIRODI
Voda u prirodi neprekidno kruţi, pri ĉemu se zatvara tzv. hidrološki ciklus (slika 1.1.). Isparavanja vode sa vodenih površina, tla i vegetacije vrši se pod uticajem sunĉeve energije i vetra. Isparena voda odlazi u atmosferu formirajući oblake, iz kojih se u vidu padavina ponovo vraća na Zemlju (kiša, led, sneg) odakle ili ponovo isparava natrag u atmosferu pod dejstvom sunĉeve svetlosti, ili se upija u površinske slojeve zemlje i zatim isparava, ili se sliva u površinske vodne resurse i na kraju moţe da prodire u dublje slojeve zemlje dok ne doĊe do vodonepropustljivih slojeva u kojima obrazuje podzemne akumulacije vode iz kojih se moţe eksploatisati crpljenjem, ili iz kojih ponovo dospeva na površinu zemlje (vrela, bunari...). Deo vode ostaje na površini zemlje u ĉvrstom stanju (veĉiti sneg, polarni led, gleĉeri...) tako da se privremeno za duţi period izdvaja iz hidrološkog ciklusa, i samim tim, gubi kao potencijalno izvorište za vodosnabdevanje. Kruţenje vode u prirodi opisuje se jednaĉinom vodenog bilansa:
PE Q
gde je:
P - atmosferske padavine; E - isparavanje; E Q – oticaj (površinski i podzemni).
Globalno posmatrano, ukupna koliĉina padavina je jednaka koliĉini isparene vode plus oticaj. MeĊutim, distribucija padavina i isparenja nije jednaka iznad mora, okeana i kopna. Sa mora i okeana više ispari vode, a manje se vraća u vidu padavina, dok je iznad kopna obratno.
3
Slika 1.1.: Kružni tok vode u prirodi - hidrološki ciklus.
1.1.2.
JEDNAĈINA HIDROLOŠKOG BILANSA
Za potrošnju u industriji i domaćinstvu voda se dobija iz razliĉitih izvora: jezera, reka, bunara... Korišćenje vode iz mora još uvek je neznatno, sem za sluĉajeve hlaĊenja brodskih motora, jer je obrada morske vode zbog njenog sastava veoma skupa. Raspoloţiva voda u izvorištu, odnosno u vodenom resursu, ne sme se koristiti u neograniĉenim koliĉinama. Koliĉina vode koja se u datom intervalu vremena (t) moţe uzeti iz nekog izvorišta se moţe odrediti na osnovu tzv. jednaĉine hidrološkog bilansa, koja glasi:
Wt Et Nt Tt Dt rt
gde je: Wt – ukupna koliĉina vode uzeta iz izvorišta u vremenu t,
N t – novoprispela voda u izvorište u vremenu t, Et - koliĉina vode vraćena u izvorište u vremenu t, kao otpadna voda, Tt – gubici vode u vremenu t evapotranspiracijom,
Dt – gubici vode u vremenu t putem isticanja (potoci, kanali i sl.),
rt – neto promena rezervi vode u izvorištu (podzemnom ili nadzemnom) prirodnim ili veštaĉkim putem.
Wt Et – neto koliĉina vode uzete iz izvorišta;
Nt Tt Dt rt -
neto koliĉina vode koja pristiţe u izvorište u datom
vremenskom intervalu vremena,
1.2.
PODELA VODE
4
Vode se mogu podeliti prema:
Mestu pojave u prirodi: 1. Atmosferske (padavinske) - kiša, sneg, magla, inje, grad, rosa 2. Površinske – reke, potoci, prirodna jezera 3. Podzemne – pukotinske, mineralne 4. Kristalne – hemijski vezana 5. Hidratacione.
Sadržaju rastvorenih soli: 1.Slane 2. Slatke.
Stepenu preĉišćenosti: 1. Sirova voda (bez preĉišćavanja) 2. Ĉista voda (mehaniĉki preĉišćena) 3. Omekšana voda (delimiĉno ili potpuno ; hemijskim postupcima, npr. soda-kreĉ metoda, jonska izmena, termiĉka obrada) 4. Destilovana voda 5. Kondezna voda (voda dobijena kondenzacijom vodene pare nakon primene za zagrevanje ili iz parnih mašina) 6. Deferizovana voda (voda iz koje je uklonjeno rastvoreno gvoţĊe) 7. Dekatjonizovana voda (voda iz koje su menjaĉima jona uklonjeni svi katjoni osim vodonikovog) 8. Demineralizovana voda (voda bez soli) 9. Otpadna voda.
Upotrebi: 1. Voda za piće 2. Voda za pranje 3. Voda za tehnološki proces 4. Voda za hlaĊenje 5. Voda za parne kotlove.
Prilikom podela, prema upotrebi, moţe se ići i na rašĉlanjavanje voda, zavisno od zahteva koji se pred njih postavljaju. Tako, na primer, kod voda za tehnološki proces moţe se napraviti podela prema vrstama industrijske proizvodnje (voda za hemijsku industriju, voda za prehrambenu industriju...) 1.3. 1.3.1.
SASTAV PRIRODNIH VODA SASTOJCI KOJI SE NORMALNO SREĆU U VODI
Vode, iz razliĉitih izvorišta, meĊusobno se mogu razlikovati, jer voda u prirodi dolazi u dodir sa razliĉitim supstancama. Sastojci u prirodnim vodama su raznovrsni. Poreklo pojedinih sastojaka vode: Rastvoreni gasovi. Kiseonik, azot i ugljendioksid najĉešće dospevaju u vodu neposrednim rastvarnjem, prilikom prolaska kapi kiše, pahuljica snega... kroz atmosferu. Nastaju i prilikom kondenzacije, npr. rose. Sadrţaj kiseonika zavisi od više faktora (godišnjeg doba, dubine vode, aktivnosti mikro i makroorganizama, uslova reakcije), a sniţenje koncetracije moţe da ukaţe na zagaĊenje vode. Amonijak obiĉno dospeva u vodu prilikom njenog kontakta sa organskim supstancama, u fazi raspadanja. Njegovo prisustvo u vodi,
5
najĉešće je znak fekalnog zagaĊenja vode. Posledica je njenog dodira sa uginulnim ţivotinjskim organizmima ili oneĉišćenjima iz komunalnih otpadnih voda. Organske supstance. Ove supstance najĉešće ulaze u vodu na sliĉan naĉin kao i amonijak. One su posledica mikrobiološkog raspadanja biljnih i ţivotinjskih organizama. Od organskih materija, u prirodnim vodama, najrasprostranjenija su humusna jedinjenja. To su nerastvorni humini, huminske kiseline i drugi proizvodi raspadanja sloţenih materija. Suspendovane ĉestice. Najĉešće se javljaju u površinskim vodama. U njih dospevaju ispiranjem iz zemljišta ili erozivnim delovanjem vode u vodotokovima. U nekim sluĉajevima moţe doći i do zamućenja podzemnih voda suspendovanim ĉesticama. Tako na primer, prilikom obilnih kišnih padavina, u kraškim predelima, ili prilikom zemljotresa i sliĉno. Rastvorene soli. Najvećim delom, dospevaju u vodu putem neposrednog rastvaranja minerala iz Zemljine kore. Na ovaj naĉin se u vodi javlja većina soli alkalnih metala, sulfati i hloridi kalcijuma i magnezijuma. S druge strane, soli mogu nastati kao posledica metaboliĉkih aktivnosti mikroorganizama, biljaka i ţivotinja ( npr. nitrati). Na osnovu hemijskog sastava vode iz podzemlja, odgovarajući struĉnjaci (hidrogeolozi) ĉesto izvlaĉe zakljuĉke o sastavu slojeva zemljine kore sa kojima je voda dolazila u dodir, ili putevima kretanja vode u podzemlju.
1.3.2.
KLASIFIKACIJA PRIRODNIH VODA
Zaštita vodnih resursa je od velikog znaĉaja ne samo sa aspekta oĉuvanja zdrave ţivotne sredine, nego i sa aspekta snabdevanja svih oblasti ljudske delatnosti vodom. Polazeći od toga, zakonodavstvo u skoro svim zemljama reguliše kvalitet sirovih i obraĊenih voda, naroĉito voda za piće. Vode meĊunarodnih vodotoka i meĊudrţavne vode, osim mineralnih i termalnih voda, prema njihovoj nameni i stepenu ĉistoće , razvrstavaju se u ĉetiri klase: 1. Prva klasa – vode koje se u prirodnom stanju, uz eventualnu denzifekciju, mogu upotrebljavati za piće i u prehrambenoj industriji, a površinske vode i za gajenje plemenitih vrsta riba. 2. Druga klasa – vode koje se u prirodnom stanju mogu upotrebljavati za kupanje i rekreaciju graĊana, za sportove na vodi, za gajenje drugih vrsta riba, ili koje se uz uobiĉajne metode obrade mogu upotrebljavati za piće i u prehrambenoj industriji. 3. Treća klasa – vode koje se mogu upotrebljavati za navodnjavanje, a posle uobiĉajnih metoda obrade i u industriji, osim u prehrambenoj industriji. 4. Ĉetvrta klasa – vode koje se mogu upotrebljavati za druge namene samo posle odgovarajuće obrade. 1.4.
ZAGAĐIVANJE PRIRODNIH VODA
Prirodnoj vodi preti: ZagaĊenje radioaktivnim materijama NepredviĊeni broj hemijskih zagaĊenja Veliki obim biološkog zagaĊenja Od koliĉine i vrste primesa, zavise hemijske, fiziĉke i mikrobiološke karakteristike vode i stepen njene upotrebljivosti. Fiziĉke osobine su veoma znaĉajne, jer se lako utvrĊuju ĉak i našim ĉulima, a u sluĉaju nezadovoljavajućih fiziĉkih osobina, moţe se posumnjati u kvalitet vode i u njenu epidemiološku stranu. U zagaĊenoj vodi promenjene su sledeće fiziĉke osobine: boja, miris, ukus, mutnoća i temperatura. Štetne materije u vodi menjaju sledeće hemijske osobine vode: tvrdoću, sadrţaj gasova, teških metala, gvoţĊa, azotnih jedinjenja, sulfata, hlorida, silicijumove kiseline, suvi ostatak, potrošnju kiseonika, pH. U zagaĊenoj vodi povećan je sadrţaj mikroorganizama (Tabela 1.1.). Tabela 1.1 : Vrste mikroorganizama koje voda najĉešće sadrži [1]
6
Bakterije Virusi Paraziti
Vrste mikroorganizama u vodi patogene ; uslovno patogene; saprofitne enterovirusi ciste dizenteriĉne; jaja deĉije i rudarske gliste
ZagaĊena voda je manje pogodna za korišćenje, nego što je bila u svom prirodnom stanju. U svetu se godišnje koristi oko 3600 kubnih kilometara vode. Privreda troši 67[%], industrija 27[%] a stanovništvo 6[%]. Posle upotrebe navedene koliĉine vode, na otpadne vode otpada 50[%]. Najznaĉajnije koliĉine otpadnih voda potiĉu iz naselja, industrije, poljoprivrede i stoĉarstva pri ĉemu najveće ukupno zagaĊenje emituje industrija. ZagaĊenje podzemnih voda – izvorišta koja se nalaze ispod površine zemlje, se teţe zapaţa i to, tek onda kada je izvršena hemijska i bakteriološka analiza. One se ugroţavaju na razliĉite naĉine: otpadnim vodama, odlaganjem smeća i otpadnih materija van deponija, formiranjem deponija na zemljištu koje se nalazi iznad izvorišta, neispravnim septiĉnim jamama, raspadanjem veće koliĉine stajskog ili veštaĉkog Ċubriva ili pesticida. Produkti razgradnje biljnih i ţivotinjskih otpadaka, Ċubriva i pesticidi zagaĊuju podzemne vode, jer lako prodiru kroz tlo. Poslednji izveštaji Evropske unije govore da se podzemne vode u evropskim drţavama toliko zagaĊuju pesticidima, korišćenim u poljoprivredi, da se moţe oĉekivati da će u sledećih 50 godina glavni podzemni rezervoari pitke vode (oko 60000 kubnih kilometara) postati neupotrebljivi. ZagaĊenje podzemnih voda, u blizini velikih urbanih sredina i industrijskih kompleksa nastaje prodiranjem otpadnih voda, kroz porozno zemljište. U peskovito-šljunkastim slojevima kretanje podzemne vode je laminarno, te moţe da izostane mešanje otpadne vode i podzemne vode. Kretanje podzemne vode u zemljištu koje obiluje pukotinama je turbulentno i izvorišta se veoma brzo zagaĊuju. ZagaĊivanje atmosferske vode vrši se putem padavina (kiša, sneg, grad), koje sadrţe u sebi zagaĊujuće i otrovne materije. Površinske vode se lako zagaĊuju i ono se zapaţa po karakteristiĉnom zamućenju, promeni boje i mirisa. One se najĉešće zagaĊuju naftom i njenim derivatima, hemijskim materijama i jedinjenjima, radioaktivnim materijama, veštaĉkim Ċubrivima. Otpadne vode predstavljaju posebnu opasnost za površinske vode . To je povod da im se posveti više prostora. Nafta i njeni derivati su najveći zagaĊivaĉi površinskih voda. Zbog sve većeg korišćenja nafte, neophodnost njenog transporta do rafinerija i mesta korišćenja, povećava se rizik od zagaĊenja površinskih voda. U otpadnim vodama (nakon razdvajanja) uvek ostaje izvesna koliĉina nafte koja ukoliko se ne preĉišćava zagaĊuje površinske vode. Otpadne vode iz rafinerija i drugih preraĊivaĉa nafte i njenih derivata veoma su opasne i veliki su zagaĊivaĉi površinskih voda. Pesticidi, u površinske vode, dospevaju spiranjem sa zemljišta i biljaka. Oni menjaju organoleptiĉke osobine vode i ostaju duţe vremena nepromenjeni. Dok su u vodi, menjaju hidrohemijski i hidrobiološki reţim površinskih voda. ZagaĊivanje površinske vode radioaktivnim materijama moguće je naroĉito u uslovima korišćenja vode za hlaĊenje reaktora u nuklearnim elektranama.
2.
OTPADNE VODE
Ne postoji opšteprihvaćena definicija otpadne vode. Jedna od mogućih je i sledeća: Voda oneĉišćena na bilo koji naĉin tokom upotrebe predstavlja otpadnu vodu. U opštem sluĉaju otpadna voda je oneĉišćena rastvorenim i nerastvornim organskim i neorganskim materijama, i mikroorganizmima.
7
2.1.
PODELA OTPADNIH VODA Prema poreklu otpadne vode se dele na: Atmosferske Komunalne Industrijske Poljoprivredne
Atmosferske otpadne vode nose sa sobom zagaĊujuće supstance iz vazduha, rastvorene okside, ĉaĊ, soli i sve zagaĊujuće materije rasute po tlu, sa krovova i fasada kuća, smetlišta i ulica Komunalne otpadne vode (otpadne vode naselja) nastaju kao rezultat ţivotne aktivnosti stanovništva i od prateće delatnosti koje je opsluţuju. One uglavnom sadrţe: - organske materije, (ostaci hrane, fiziološke izluĉevine ljudi i dr.) - neorganske materije (sredstva za pranje i higijenu, soli i ĉvrsti otpaci razliĉitog sastava). Otpadne vode naselja karakteriše velika bakteriološka zagaĊenost koja najvećim delom potiĉe od ljudskih fekalija. One mogu da sadrţe uzroĉnike zaraznih bolesti i parazita, naroĉito ako potiĉu iz klanica. Industrijske otpadne vode nastaju upotrebom vode u tehnološkom procesu, tj. potiĉu iz proizvodnih procesa i obuhvataju procesne, rashladne, sanitarne i otpadne vode od ĉišćenja opreme. Specifiĉne su za svaku granu industrije. Industrijske otpadne vode dele se na dve grupe: Prva grupa – biološki razgradljive i mogu se mešati sa komunalnim otpadnim vodama; Druga grupa – biološki nerazgradljive i mogu se mešati sa komunalnim (kućnim) otpadnim vodama, ali uz upotrebu hemijskog predtretmana. Otpadne vode iz prehrambene industrije, kožara i fabrika hartije smanjuju kiseonik rastvoren u vodi recipijenta, ĉime se smanjuje moć samopreĉišćavanja vodotoka i nastaju delimiĉne promene ţivotnih uslova. Termoelektrane koriste, za hlaĊanje svoji agregata, vodu pri ĉemu nastaje otpadna voda povišene temperature. U Tabeli 2.1. dat je pregled zagaĊenja otpadnih voda koja odgovaraju najvaţnijim industrijskim granama. Poljoprivredne otpadne vode su procedne i površinske vode, sa zemljišta gde se primenjuju agrotehniĉke mere i postupci, sa stoĉnih farmi,... Karakteristike poljoprivrednih otpadnih voda su visoka NRK, tvrdoća vode, sadrţaj fosfora, nitrata i pesticida. Reĉ je o visokom organskom zagaĊenju, sa prisutnim organskim materijama u taloţnom obliku i sadrţaju amonijaka.
8
Tabela 2.1. Pregled zagaĊenja otpadnih voda koja odgovaraju najvažnijim ind. granama [2] Vrsta proizvodnje Poreklo najvažnijih efluenata Osobine Poljoprivredna i prehrambena industrija Konzerve voća i povrća; ind. krompira
Ĉišćenje, presovanje, poliranje i sušenje voća i povrća
Veliki sadrţaj S.M., koloidnih i rastvorenih org. materija: rN ponekad baziĉan, skrob
Konzerve namirnica
Skladište, klanice, prerada mesa, kondenzati, masti i voda od pranja
Velika konc. rastvorenih i suspendovanih org. materija (krv, proteini, masti, kuhinjska so).
mesa
i
usoljenih
Otpaci pri centrifugovanju i presovanju, kondenzat pri evaporaciji i voda dobijena prilikom pranja
Veoma velika BPK, samo organske materije, miris, rastvaraĉi.
Razvodnjeno ĉisto mleko, mleko sa kojeg je skinuta pavlaka, pavlaka, surutka
Velika konc. rastvorenih org. materija, uglavnom proteina, laktoze i masti
Šećerane
Pranje i transport repe; difuzija, prenošenje šećerne pene, kondenzati evaporacije, regeneracija izmenjivaĉa jona
Velika konc. rastvorenih i suspendovanih org. materija (šećeri i proteini)
Pivare i fabrike alkohola
Kvašenje i presovanje zrna, ostaci prilikom destilisanja alkohola, kondenzati evaporacije
Veliki sadrţaj rastvorenih org. materija koje sadrţe šećer i fermentalni skrob
Fabrika kvasca
Ostaci dobijeni pri filtrovanju kvasca
Veliki sadrţaj S.M.materija (naroĉito organskih) i visoka BPK, jaka kiselost
Fabrike ulja, fabrike margarina
Ekstrakcija i rafiniranje
Masne materije, velika kiselost salinitet, veoma visoka BPK.
Stoĉna hrana
Mlekare
i
Hemijska industrija i industrija sintetike Fosfati, fosforna fosforna Ċubriva
kiselina
i
Pranje, proceĊivanje superfosfati
i
flotacija
rude,
Gline, mulj i ulja, mali rN, povećan sadrţaj suspend. materija, kao i jed. Si i F
Sintetiĉke boje
Anilinske i nitratske boje
Pesticidi
Sredstva kojima preĉišćavanje
Rafinerije nafte i petrohemija
Voda iz raznih procesa, kreking sa parom, katalitiĉki kreking
Alifatiĉni i aromatiĉni ugljov. koji su emulzionirani, sulfidi, suspendovane mat., mala BPK
Eksplozivi
Pranje TNT i pamuĉnog praha u cilju preĉišćavanja
Boja, kiseline, mirisi, prisustvo org. kiselina, alkohola i celuloznih jedinjenja, velika HPK
Razne organske sinteze
Hloracetilenska jedinjenja, alkoholi, aldehidi estri Dekapiranje, obrada fosfatima, nanošenje metalnog sloja postupkom elektrolize, anodiranje, bojenje, elektroforeza
Povećana baziĉnost ili kiselost, velika HPK Kisela ili bazna voda koja sadrţi hromate, cijanide, fluor, kao i korozivne materije, pigmente, tenzo-aktivne materije
Guma i sintetiĉki polimeri
Pranje lateksa, koagulisana guma, eliminacija neĉistoće iz sirove materije koje ulaze u sastav jedinjenja
Velika BPK, jak miris, povećan sadrţaj suspendovanih materija, promenjiv rN, povećan sadrţaj hlorida
Proizvodnja vlakana
Sintetiĉka vlakna, poliestri, vinili
Prisustvo rastvaraĉa, produkti fermentiranja, koloranti, neutralne vode sa izraţenom BPK
Beljenje
Pranje tkanina
Površinska obrada metala
se
Veoma kisele vode, jedinjenja, jaka HPK vrši
viskoza,
pranje
i
poliamidi,
fenoli,
nitro
Povećan sadrţaj org. mat., benzola, materija koje su toksiĉne za bakterije i otrovne za ribe, kiseline
Povećana baziĉnost i povećan sadrţaj org. materija; deterdţenti
9
Prema stepenu biološke razgradljivosti otpadne vode se dele na: Sveţe otpadne vode – biološka degradacija još nije uznapredovala; Odstajale vode – ne sadrţe kiseonik, jer je potrošen za biološku razgradnju otpadne organske materije; Trule (septiĉke) vode – biološka razgradnja organske materije je visoka i odvija se anaerobno i uspostavljena je ravnoteţa izmeĊu razgraĊivaĉa i organske materije.
Podela otpadnih voda prema agresivnosti: Sadržaj otpadnih materija
Promene u vodotoku
Prva
Soli arsena, bakra, olova, metalni oksidi, hidroksidi i druga sumporna jedinjenja
Druga
Suspendovane mineralne mat. u vidu finih materija
Fiziĉke i hemijske osobine recipijenta (boja, miris, ukus, prozraĉnost, rH) Boja i prozraĉnost vode
Grupa otp. vode
Org. materije (mahom prehrambene ind.) bez izrazitog toksiĉnog dejstva.
Treća
Toksiĉni produkti (gasovi ili jedinjenja) javljaju se tokom delovanja mikroorganizama na organske materije.
Prozraĉnost, boja, kiseonika, rH, VRK
deficit
Miris, ukus, prozraĉnost (fenoli)
Ĉetvrta
Organske materije (fenoli, smole, boje, derivati nafte, brojna organska i neorganska jedinjenja, jedinjenja teških metala –olova, arsena...)
2.2.
KARAKTERISTIKE OTPADNE VODE
2.2.1.
FIZIĈKE KARAKTERISTIKE
Spreĉavaju kontakt sa vazdušnim kiseonikom (organske materije koje plivaju po vodi – najĉešće tenzidi.)
Bitnije fiziĉke karakteristike za otpadne vode su: Suva materija – sadrţaj suve materije (SM) se definiše kao ostatak nakon sušenja uzorka na 103-105 ºC. Boja – na osnovu boje moţe se grubo proceniti stanje otpadne vode . Tako su ''sveţe'' otpadne vode uglavnom sive boje, dok kod ''odleţalih'' otpadnih voda, nakon utrošenog celokupnog rastvorenog kiseonika delovanjem aerobnih mikroorganizama i nakon nastanka septiĉkih uslova boja prelazi u crnu. Miris – miris otpadne vode obiĉno potiĉe od gasova koji nastaju u procesu raspada organskih materija. Neke industrijske vode imaju miris koji je karakteristika tehnološkog procesa od koga potiĉu. Temperatura –temperatura otpadne vode je znaĉajna karakteristika jer utiĉe na biosferu vodotokova u koje se ispuštaju takve, zagrejane, otpadne vode, prvenstveno zato što se na višim temperaturama rastvorljivost kiseonika u vodi smanjuje. Od većeg znaĉaja mogu još biti: mutnoća, ukus, elektroprovodljivost i sadrţaj flotirajućih materija.
2.2.2.
HEMIJSKE KARAKTERISTIKE
10
U zavisnosti od porekla otpadne vode, naroĉito kada je o industrijskim otpadnim vodama reĉ, razlikujemo niz hemijskih karakteristika. Opšta podela ovih karakteristika je na organske i neorganske materije. ORGANSKE MATERIJE: Svakako najznaĉajnija hemijska karakteristika otpadne vode je sadrţaj organskih materija. Pri tome se po pravilu odreĊuje ukupan sadrţaj, a reĊe se analiza obavlja na pojedine grupe organskih materija (npr. fenoli) ili na specifiĉna organska jedinjenja (npr. pojedini pesticidi). Kako je najvaţnije znati koji je deo organske materije biorazgradljiv aerobnom mikroflorom vodotokova (jer se na taj naĉin troši rastvoreni kiseonik iz vode što ugroţava ribe i ostali ţivi svet vodotokova), to se obiĉno odreĊuje «biohemijska potrošnja kiseonika» (BPK). Kao mera organskih matrija koje mogu da budu biološki oksidisane odreĊuje se «hemijska potrošnja kiseonika» (NRK) i «ukupni organski ugljenik» (TOS) 1. Biohemijska potrošnja kiseonika (BPK) – je mera koliĉine kiseonika koja je potrebna mikroflori samog uzorka otpadne vode da oksiduje u prvom redu organski ugljenik (delom i organski azot), a samim tim se indirektno odreĊuje i sama koliĉina organske materije. Najĉešće se BPK odreĊuje u toku 5 dana na temperaturi od 20 [ºC]. tzv. BPK5, pri ĉemu se smatra da se tom analizom obuhvata oko 60 do 70 [%] biorazgradljivih organskih materija 2. Hemijska potrošnja kiseonika (HPK) – je naziv za koliĉinu kiseonika iz jakog hemijskog oksidanta kojim se oksiduje organska materija u vodi (najĉešće se koristi kalijum permanganat u kiseloj sredini, a postiţe se 95 – 100%-ni uĉinak oksidacije većine organskih jedinjenja). HPK se koristi umesto BPK za analizu otpadnih voda, obiĉno industrijskih, koje sadrţe toksiĉne i / ili teško biološki razgradljive komponente, i za analizu preĉišćenih otpadnih voda. Sa HPK se odreĊuju praktiĉno sve organske materije, i biorazgradljive i teško i sporo biološki razgradljive, a sa BPK samo materije koje će se biološki razgraditi. 3. Ukupni organski ugljenik – je mera sadrţaja organski vezanog ugljenika u otpadnoj vodi (sluţi kao dopunski parametar za definisanje organskog zagaĊenja). OdreĊuje se merenjem SO2 nastalog oksidacijom organskog ugljenika. Proteini, ugljeni hidrati, ulja i masti. Sem poznavanja ukupnog sadrţaja organskih materija u otpadnoj vodi moţe biti od znaĉaja da se znaju udeli nekih od najvaţnijih organskih jedinjenja: proteina, ugljenih hidrata, ulja i masti, s obzirom na njihov razliĉit uticaj na ekosistem i na razliĉito ponašanje prilikom preĉišćavanja. Specifiĉna organska jedinjenja. Otpadne vode, u zavisnosti od porekla, mogu da sadrţe veoma razliĉita organska jedinjenja, od kojih su površinski aktivne materije, pesticidi i fenoli samo tipiĉni predstavnici. Broj tih organskih materija je, uporedo sa razvojem industrije i povećanjem standarda, sve veći. Mnoge od njih su sporo biološki razgradljive ili ĉak nerazgradljive, a ĉesto i veoma toksiĉne, tako da njihovo ispuštanje sa otpadnim vodama dramatiĉno narušava ţivi svet recipijenta, a teško ih je uklanjati i biološkim postupcima preĉišćavanja. NEORGANSKE MATERIJE: Ukupan sadrţaj neorganskih materija u otpadnim vodama (izuzimajući efluente pojedinih fabrika ili pogona) je retko toliki da bi zahtevao njegovo generalno uklanjanje, ali zato pojedine neorganske materije negativno utiĉu na recipijente i moraju se uklanjati preĉišćavanjem. Azot i fosfor spadaju u najvaţnije biogene elemente, te njihovo znaĉajnije unošenje sa otpadnim vodama izaziva prekomeran rast vodenog bilja i tzv. eutrofikaciju («zabarivanje») vodotokova. Azot se nalazi u razliĉitim oblicima u otpadnim vodama (organski, amonijaĉni, nitritni i nitratni azot) ili se prilikom samopreĉišćavanja vodotokova odnosno biološkog preĉišćavanja otpadnih voda prevodi iz jednog oblika u drugi; u zavisnosti od forme razliĉit je i negativan uticaj na recipijent. Sumpor se iz sulfata redukuje u
11
anaerobnim uslovima (kakvi ĉesto vladaju u kanalizacionim vodovima i u mulju na dnu vodotokova) do vodoniksulfida, koji je izrazito neprijatnog mirisa i veoma toksiĉan a moţe se i oksidovati do veoma korozivne sumporne kiseline. rN, alkalitet, kiselost. Veoma vaţna karakteristika otpadne vode je i njen rN, jer će ekstremni rN otpadne vode, bilo nizak, bilo visok, oteţati njeno biološko preĉišćavanje i negativno uticati na ţivi svet recipienta u koji bi se takvva voda ispustila. Dok je rN kvalitativni pokazatelj, sadrţaj alkalija/kiselina (tzv. titracioni alkalitet/kiselost) je kvantitativni pokazatelj, neophodan u procesima hemijske obrade vode. Teški metali, toksiĉne supstance. U pojedinim industrijskim otpadnim vodama nalaze se nedozvoljeno velike koncentracije teških metala (olovo, kadmijum, hrom, ţiva, itd.) i raznih toksiĉnih supstanci (npr. cijanidi, hlorovana organska jedinjenja ...) ĉijim dospevanjem u recipijent se upotreba tako kontaminirane vode dovodi u pitanje. Zbog toga se prisustvo ovih materija u otpadnim vodama mora identifikovati i odrediti taĉna koncentracija kako bi se definisao najbolji naĉin preĉišćavanja odnosno utvrdile štete koje nastaju ispuštanjem takvih otpadnih voda u recipijente.
2.2.3.
BIOLOŠKE KARAKTERISTIKE
Biologija otpadnih voda je izuzetno sloţena oblast. Za utvrĊivanje kvaliteta otpadne vode pre i posle preĉišćavanja moraju se znati i odreĊene biološke karakteristike. Mikrobiološka ispitivanja – za utvrĊivanje tzv. sanitarnog kvaliteta vode, mora se znati koji indikatorski mikroorganizmi i u kom broju se nalaze u vodi. U prvom redu to se odnosi na patogene mikroorganizme izazivaĉe teških bolesti (tifusa, kolere...) za ĉije prisustvo u vodi su indikatori koliformne bakterije, te fekalne streptokoke koje ukazuju na fekalno zagaĊenje. Biološka ispitivanja – se koriste u prvom redu da bi se odredila toksiĉnost otpadne vode na biosvet vodotokova, jer se toksiĉnost ne moţe oceniti samo na osnovu fiziĉkih i hemijskih karakteristika otpadne vode. Na osnovu bioloških ispitivanja se utvrĊuje i uĉinak pojedinih postupaka preĉišćavanja. Za biološke testove se koriste odreĊene grupe mikroorganizama: plankton, alge, ribe... 2.3.
KRITERIJUMI ZAGAĐENOSTI OTPADNE VODE, OPTEREĆENJE
Kriterijumi zagaĊenosti sluţe za procenu štete koje bi nepreĉišćene otpadne vode izazvale u recipijentu, i za izbor naĉina preĉišćavanja. Ukoliko u otpadnoj vodi nema toksiĉnih supstanci (koje su veoma štetne za recipijent i u vrlo malim koncentracijama) ili patogenih organizama ili povećanih koncentracija neorganskih materija, kao gotovo opšti kriterijum, na osnovu koga bi se otpadne vode razvrstale na slabo, srednje i jako zagaĊene, uzima se potrošnja kiseonika za oksidaciju organskih i nekih neorganskih materija iz otpadne vode, tj. VRK. Da bi se mogle uporeĊivati industrijske otpadne vode sa komunalnom otpadnom vodom uveden je tzv. ekvivalent stanovnika, ES (procenjena koliĉina po glavi stanovnika u toku dana). Za dimenzionisanje i procenu performansi postrojenja za preĉišćavanje pored koncentracije zagaĊenja neophodno je poznavanje i koliĉine zagaĊenja koje se unosi, tzv. opterećenje. Opterećenje se izraţava preko zapremine otpadne vode (tzv. hidrauliĉko operećenje) ili preko koliĉine zagaĊenja (npr. VRK5 opterećenje, opterećenje suspendovanim ĉesticama, i sl.). Vrlo ĉesto se opterećenje raĉuna još i po jedinici zapremine ili površine ureĊaja za preĉišćavanje: m3 / m3 h , m3 / m2 h ,...
2.4.
KARAKTERISTIKE GRADSKIH OTPADNIH VODA
12
ZagaĊenost neke gradske kanalizacione vode ceni se prema koliĉini, koncetraciji materija u suspenziji i biohemijskoj potrebi za kiseonikom. Smatra se da, u zavisnosti od uslova snabdevanja vodom, ţivotnog standarda i naĉina ukljuĉivanja u kanalizacionu mreţu, jedan stanovnik odbacuje proseĉnu koliĉinu zagaĊenih materija ĉiji je sastav ustaljen i konstantan (osnovni ekvivalent je stanovnik). Naravno da ova proseĉna koliĉina zavisi od zemlje i kraja u kome taj stanovnik ţivi. 1. Koliĉina vode - Srednja ĉasovna koliĉina otpadne vode, Qd :
Qd Qi /14 m3 / h ,
[2]
gde je: Qi – dnevna koliĉina, [m3/h].
Qd moţe da varira izmeĊu Qi /12 i Qi /18 zavisno od lokalnih uslova i od koliĉine industrijskih otpadnih voda. - Srednja ĉasovna koliĉina tokom celog dana, Qm :
Qm Qi / 24 m3 / h - Maksimum u sušnom periodu, Q p se moţe izraĉunati pomoću sledeće formule:
Qp Qm 1,5 2,5 / Qm
pri ĉemu su Q p i Qm izraţeni u dm3 / s . Smatra se da je maksimum otpadne vode u vlaţnom periodu najĉešće 3 - 5 puta veći od proseĉne koliĉine Qm . 2. Opterećenost izražena u BPK5 Sa porastom ţivotnog standarda zapaţa se i porast zagaĊenja, kao i povećanje koliĉine otpadnih voda po korisniku (pri tome koliĉina vode ipak raste brţe od zagaĊenja, pa otpadne vode imaju tendenciju povećanja uz manju koncetraciju). Koncetracija BPK5 varira tokom dana. Veoma ĉesto dolazi do poklapanja vršnih koliĉina i koncetracija; u tom sluĉaju se moţe oĉekivati da maksimalno ĉasovno zagaĊenje dostigne desetrostruku vrednost proseĉnog ĉasovnog zagaĊenja.
13
3. Opterećenost suspendovanim materijama Dnevne koliĉine ĉvrstih materija po jednom stanovniku, koje sa sobom donosi nepreraĊena voda, obiĉno se procenjuje prema sledećoj tablici: [2] Ĉvrste materije Mat. koje se mogu istaloţiti Mat. koje se ne mogu istaloţiti Ukupno
Neorganske, g 20 10 30
Organske, g 40 20 60
Ukupno, g 60 30 90
4. Uticaj neĉistoća industrijskih otpadnih voda Udeo industrijskih otpadnih voda u gradskim otpadnim vodama stalno se povećava; prerada mešavine ovih voda je ĉesto ekonomiĉnija nego odvojena prerada, ali ako u otpacima ima toksiĉnih materija ili bioloških inhibitora, neophodno je izvršiti predhodnu preradu u samoj fabrici. Industrijska zagaĊenja se mogu izraziti ''koeficijentom ekvivalentnosti broja stanovnika'', tj. jedinicom koja predstavlja BPK5 dnevne koliĉine otpadne vode iz domaćinstva po stanovniku. Ovo izraţavanje ekvivalentom BPK5 je zgodno, ali nedovoljno. Potrebno je isto tako utvrditi i ekvivalent stanovnik u funkciji od S.M. i koristiti jedan ili drugi u zavisnosti od toga koji je znaĉajniji prilikom dimenzionisanja razmatranog ureĊaja. Koliĉine industrijskih otpadnih voda i uticaj koji one vrše na gradski efluent mogu se proceniti uporeĊivanjem osobina gradskog efluenta koji sadrţi industrijske otpadne vode sa osobinama efluenta u kojem ovih voda nema. Pri tome se uzimaju u obzir sledeći kriterijumi: - Biodegradibilnost Ako u efluentu ima organskih materija koje veoma sporo degradiraju ili se pak uopšte ne mogu degradirati dolazi do povećanja teorijskih odnosa HPK / BPK21 i uobiĉajenog odnosa HPK / BPK5 koji otkriva da u vodi ima industrijskih polijanata. Kod ovog tipa voda javlja se opasnost da HPK i posle prerade ostane nenormalno velika. I vrednost BPK5 organskih materija moţe ukazati na to da li u vodi ima industrijskih otpadaka. U gradskim otpadnim vodama, u kojima nema industrijskih otpadaka BPK5 se pribliţno deli na: - 66% BPK5 suspendovanih koloidnih materija; - 34% BPK5 rastvorenih materija. U opštem sluĉaju procenat ''rastvorenog'' BPK5 raste sa povećanjem industrijskih otpadnih voda u efluentu. - Prisustvo amonijaka i amonijaĉnog azota u otpadnim vodama U gradskim otpadnim vodama koje ne sadrţe industrijska zagaĊenja sadrţaj amonijaĉnog azota je reda 20-30 mg/dm3. Povećani sadrţaj azota moţe biti znak prisustva industrrijskih otpadnih voda. - Uticaj rN rN gradskih otpadnih voda koje ne sadrţe industrijske polijante je najĉešće skoro neutralan, tj. od 7-7,5. Ako rN odstupa od ovih vrednosti, znaĉi da u vodi ima industrijskih zagaĊenja. Biološko preĉišćavanje se moţe vršiti onda kada se vrednost rN kreće od 6,5 – 8,5. - Oksidacioni potencijal (eN) i redoks potencijal (rH) Oksidacioni potencijal dovoljno sveţih gradskih otpadnih voda je obiĉno reda + 100 mV , što odgovara vrednosti rN od oko 7 i vrednosti rH od 7-21. Za reduktansku sredinu (septiĉne vode, vode u kojima dolazi do truljenja, vode u vezi sa septiĉnim jamama, vode u kojoma ima hemijskih redukanata) karakteristiĉan je potencijal ĉija je vrednost +40 mV (sa rH=15 i rN=7) ili negativni potencijal. Potencijal ĉija je vrednost veća od +300 mV ukazuje na to da je u pitanju preterano oksidujuća sredina. - Toksiĉnost
14
Ako u vodi ima teških metala Cu2+, Cr6+, Cd2+, makar i u malim koliĉinama, delovanje bakterija moţe da bude potpuno onemogućeno. Sulfidi, u koncetraciji od 25 mg/dm3, potpuno zaustavljaju biološke procese u neaklimatizovanom aktivnom mulju. Adaptiranje u trajanju od nekoliko dana povećava stepen tolerancije i do 100 mg/dm3. Postoji vekiki broj toksiĉnih materija; njihovo izlivanje u kanalizacionu mreţu, a pogotovo njihovo izlivanje u prirodnu sredinu je zakonom zabranjeno (cijanidi, hidroksilna dţikliĉna jedinjenja, itd.). I neke farmaceutske materije mogu štetno da deluju na razvoj bakterija (antibiotici...) - Ravnomernost ishrane bakterija Ĉesto se dešava da u industrijskim otpadnim vodama nema dovoljno azota i fosfora. Ponekad je neophodno da se takvim vodama dodaju hranjivi sastojci da bi se na taj naĉin uspostavili odnosi: BPK5 / N ≈ 20 i BPK5 / R ≈ 100 koji omogućuju biološko preĉišćavanje. -Temperatura Temperaturne promene takoĊe utiĉu na proces preĉišćavanja 5. Ulivanje neĉistoća iz septiĉnih jama u gradske kanalizacije U gradu postoje izvesni delovi naselja koji su do prikljuĉivanja na opštu kanalizacionu mreţu vezani za nuţnike i septiĉne jame. Prilikom praţnjenja ovih jama obiĉno se nailazi na znatne koliĉine peska, ponekad i šljunka i drugih materija, koje ometaju proces preĉišćavanja. Njihov sastav je: 3 BPK5: 4 000 – 10 000 mg/dm 3 HPK: 6 000 – 16 000 mg/dm S.M.: 5 000 – 17 000 mg/dm3 3 NH4 : 1 500 – 5 000 mg/dm . Pre nego što se pomešaju sa sirovom vodom koja je namenjena preradi u nekoj stanici za preĉišćavanje, ove materije moraju proći kroz proces prethodne obrade: - proceĊivanje i odstranjivanje peska, - razblaţivanje uz dobro mešanje sa sirovom vodom u maksimalnom odnosu 1:100, i to neposredno pre ulivanja u primarnu taloţnicu (ponekad je potrebno izvršiti i predhodnu aeraciju).
3. 3.1.
PREĈIŠĆAVANJE OTPADNIH VODA KLASIFIKACIJA NAĈINA PREĈIŠĆAVANJA
15
Zadatak preĉišćavanja je da ukloni zagaĊenje otpadne vode do te mere da obraĊena otpadna moţe da se ispušta u recipijent bez štetnih posledica ili da se moţe ponovo upotrebiti. Izbor naĉina preĉišćavanja zavisiće u svakom konkretnom sluĉaju od niza ĉinilaca: od karaktera zagaĊenja otpadne vode, od zahtevanog stepena preĉišćenosti, od ekonomiĉnosti pojedinih postupaka preĉišćavanja, i sl. Tabela 3.1.: Postupci uklanjanja zagaĊenja otpadne vode 6 ZagaĊenje Suspendovane ĉestice
Biorazgradljive organske materije
Bionerazgradljive organske materije Rastvorljive neorganske materije Teški metali
Naĉin uklanjanja Taloţenje ProceĊivanje (sita, kominutori) Filtracija Flotacija Fiziĉko-hemijski postupci uklanjanja Aerobna biološka razgradnja Anaerobna biološka razgradnja Adsorpcija Ozonizacija (tercijarna obrada) Jonska izmena Reverzna osmoza Elektrodijaliza Hemijsko taloţenje Jonska izmena
Nutrijenti Azot
Nitrifikacija Striping amonijaka Jonska izmena Hlorisanje preko završne taĉke
Fosfor
Dodatak soli metala Koagulacija kreĉom / taloţenje Biološko-hem. postupci uklanjanja Hlorisanje Ozonizacija (dezinfekcija)
Patogeni mikroorganizmi
16
Slika
3.1.
Moguća
podela
naĉina
preĉišćavanja
otpadnih
voda
6
17
3.2.
POSTUPCI PREĈIŠĆAVANJA GRADSKIH OTPADNIH VODA
Normalno (najĉešće korišćeno) preĉišćavanje gradskog efluenta obuhvata sledeće postupke: 1. Fiziĉko preĉišćavanje: Prethodna prerada (proceĊivanje, odstranjivanje peska); Primarana dekantacija, koja omogućuje eliminaciju suspendovanih materija, koje su dekantibilne, plivaju ili lebde u vodi; 2. Biološko preĉišćavanje, koje omogućuje potpunu eliminaciju organskih polijanata posredstvom bakterija; 3. Prerada i sušenje mulja (primarnog mulja koji se taloţi u primarnoj taloţnici i viška mulja dobijenog tokom biološke prerade. U nekim stanicama za preĉišćavanje srednje veliĉine prerada se moţe poboljšati korišćenjem sledeće osnovne šeme: izostavljanje primarne dekantacije, simultana aerobna biološka prerada vode i mulja (produţena aeracija, itd). Ako treba samo delimiĉno preĉistiti vodu, i sam proces fiziĉke prerade moţe biti dovoljan. Nasuprot tome, kada se traţi visok stepen preĉišćavanja ili pak eliminacija otpadaka materija koje se ne mogu biološki degradirati, treba primeniti tercijarnu preradu, na primer: -završnu preradu BPK i S.M. -odstranjivanje fosfora, -odstranjivanje azota, -eliminisanje tenzo-aktivnih materija, -hlorisanje. U izvesnim sluĉajevima kada treba ostvariti prelazan stepen preĉišćenosti, koji se nalazi izmeĊu biološke preĉišćenosti i obiĉne primarne prerade, treba predvideti fiziĉkohemijski postupak prerade vode koji sadrţi flokulaciju (pomoću koagulanata i polielektrolita) i dekantaciju. Fiziĉko-hemijski postupci preĉišćavnja nalaze svoju primenu i u sluĉajevima kada je potrebno postići visok stepen preĉišćenosti, na primer, u stanicama za preradu sa sezonskim povećanjem zagaĊenja (banje i turistiĉki centri). U svakom sluĉaju mora se voditi raĉuna o uslovima eliminisanja mulja i troškovima eksploatacije. Da se ureĊaji za preradu ne bi predimenzionisali, preporuĉljivo je, naroĉito kada su u pitanju jedinstvene mreţe, sukcesivno ograniĉavanje maksimalnog debija: -za biološku preradu, -za primarnu preradu, -eventualno, za prethodnu preradu. Prilikom velikog porasta proticaja za vreme kiše, ĉesto i sama reka koja prima talog ima povećani proticaj, pa samim tim njena sposobnost samopreĉišćavanja postaje veća.
3.2.1.
UĈINAK PREĈIŠĆAVANJA
1. Svojstva koja treba da dobije preĉišćena voda Cilj prerade otpadne vode je dobijanje preĉišćenog efluenta, ĉija će zagaĊenost biti svedena na takvu meru da njegovo izlivanje ni najmanje neće škoditi fauni i flori recipijenta. U svakoj zemlji sanitarna pravila predvĊaju graniĉna dozvoljena zagaĊenja efluenta koji se izlivaju u reke. Kriterijume preĉišćenosti treba odreĊivati za svaki sluĉaj posebno, a u zavisnosti od globalne zagaĊenosti svih efluenata na jednom podruĉju. Graniĉni stepen zagaĊenja neke reke zavisi od njenog mesta u opštoj klasifikaciji: - reke koje se koriste kao prijemnici otpadnih voda sa sadrţajem rastvorenog kiseonika O2 < 4 mg/dm3; - reke ciprinida (šaran, smuĊ...) u kojima je O2 > 4 mg/dm3; - reke salmonida (pastrmka, klen) u kojima je O2 > 7 mg/dm3;.
18
Preĉišćeni efluent sadrţi i neorganske (azotne i fosforne) i organske polijante koji se ne mogu degradirati (deterdţente, pesticide i dr.). Stoga se ponekad primenjuje i tercijarna prerada vode. 2. Uĉinak preĉišćavanja razliĉitim postupcima prerade Uĉinak preĉišćavanja zavisi od mnogobrojnih faktora, a posebno od: - ujednaĉenosti proticaja i zagaĊenja efluenta za preradu, - udela industrijskih otpadnih voda, - koncetracije nepreraĊene vode , - temperature vode. Stepen eliminacije u procentima: a) Primarno taloženje za iskljuĉivo gradske otpadne vode iznosi: -eliminacija BPK je reda 35 [%], -eliminacija S.M. koje se mogu degradirati je reda 90[%]. Ako u vodi ima industrijskih polijanata, uĉinak eliminacije BPK moţe pasti i na 10[%]. b) Biološko preĉišćavanje: Biološkim preĉišćavanjem se moţe u velikoj meri povećati uĉinak smanjenja BPK (više od 95[%]) na klasiĉnim ureĊajima sa malim koeficijentom opterećenosti mase. Da bi se uĉinak povećao, treba povećati potrošnju energije naroĉito u sluĉaju kada je potrebna nitrifikacija. Ali, sa druge strane, treba naglasiti da proces biološkog preĉišćavanja sadrţi u sebi aeraciju i taloţenje koji ĉine nerazdvojnu celinu. Kvalitet taloţenja isto toliko utiĉe na utvrĊivanje uĉinka kao i kvalitet obavljenog procesa aeracije. Tabela 3.2. Uĉinak eliminacije u odnosu na preraĊenu vodu [2] Korišćeni postupci S.M. BPK HPK Azot % % % %
Fosfor %
Kolifor. bakt., %
Samo primarno taloţenje
40 - 70
15 - 40
15 - 35
------
< 20
------------
Taloţenje sa hem. flokulacijom
60 - 90
35 - 65
30 - 55
------
< 30
------------
Bakterijski sloj, velike opterećenosti sa primarnim taloţenjem
85 - 95
60 - 85
50 - 80
~ 30
< 30
------------
Aktivni mulj velike opterećenosti sa primarnim taloţenjem
85 - 95
60 - 90
50 - 80
~ 10
< 30
------------
Aktivni mulj sa malim opterećenjem mase
85 - 95
75 - 95
60 - 85
< 90
< 30
------------
< 99
< 97
< 92
< 90
< 30
> 99,99
Aktivni mulj sa malim opterećenjem + filtriranje na pesku + filtriranje na aktivnom mulju + hlorisanje
< 99,5
< 99,5
< 97
< 90
< 30
> 99,999
Aktivni mulj sa malim opterećenjem + hlorisanje
85 - 95
75 - 95
65 - 90
< 90
< 30
> 99,9
Aktivni mulj sa malim opterećenjem + filtriranje hlorisanje
4.
+
POSTROJENJE ZA PREĈIŠĆAVANJE OTPADNIH VODA
4.1. TEHNIĈKI OPIS PROCESA SA PRORAĈUNIMA 4.1.1. BAZNI PODACI
19
a) Kapacitet postrojenja Kao osnova za dimenzionisanje postrojenja (velike stanice za preĉišćavanje otpadnih voda; preko 50000 ES) usvojeni su sledeći podaci: [3] - Maksimalni ĉasovni protok, Qmax.h m3/h : 2 340
Qmax.dan m3/h :
1 656
Qsr .dan m /h : - Srednji dnevni protok, - Broj ekvivalentnih stanovnika, BES:
1 170
- Maksimalni dnevni protok,
3
126 000
b) Kvalitet otpadne vode Otpadne vode koje nastaju na teritoriji većih naselja su po poreklu delom komunalne, delom prethodno preĉišćene industrijske otpadne vode i delom vode od infiltracije. S'obzirom na nedostatak podataka o kvalitetu otpadne vode u gradskoj kanalizaciji (kod nas) vrednosti o kvalitetu su na osnovu iskustva i literaturnih saznanja pretpostavljene. Za sadrţaj BPK5 kao i suspendovanih materija usvojena je vrednost koncetracije od cS .M = 220 mg/dm3. Kvalitet industrijskih otpadnih voda koje se upuštaju u gradsku kanalizaciju utvrĊen je ''Pravilnikom o tehniĉkim i sanitarnim uslovima upuštanja otpadnih voda u gradsku kanalizaciju''. Graniĉna vrednost koncetracije suspandovanih materija iznosi 300 mg/dm3. Koncetracija BPK5 ne sme preći vrednost od 300 mg/dm3 (pojedinim industrijama je dozvoljeno upuštanje otpadnih voda sa BPK5 500 mg/dm3) v) Organsko opterećenje Za dimenzionisanje objekata i opreme na linijama tretmana otpadne vode, neophodno je definisati ukupno organsko opterećenje ( YOO ), koje se izraţava u BPK5 po danu, a koje potiĉe od stanovništva i industrije. Za infiltraciju je usvojeno da ne doprinosi organskom opterećenju. Raĉunski je izveden standard organskog opterećenja od 0,060 Kg BPK5 po ekvivalentnom stanovniku dnevno.
YOO = Broj stanovnika x standard organskog opterećenja, Kg BPK5/dan :
YOO 126000 0,060 YOO 7560
Kg BPK5 / dan
g) Definisanje tehnologije preĉišćavanja otpadnih voda Prilikom definisanja procesa preĉišćavanja posebna paţnja posvećena je zahtevima da proces bude efikasan, fleksibilan i da se procesom moţe adekvatno upravljati. S'obzirom na ĉinjenicu da su glavni ciljevi procesa preĉišćavanja uklanjanje suspendovanih materija i smanjenje organskog opterećenja, usvojena je tehnologija koja ukljuĉuje sledeće grupe procesa preĉišćavanja: Primarni / fiziĉki tretman; Sekundarni / biološki tretman sa inkorporiranim procesima nitrifikacije i denitrifikacije; Tretman mulja. Primarni / fiziĉki tretman otpadne vode podrazumeva uklanjanje grubih i inertnih materija na grubim i finim rešetkama i peskolovu kao i uklanjanje primarnog mulja (sedimentnih i suspendovanih ĉestica) i viška mulja iz bioaeracije u primarnim taloţnicima. Izdvojeni kombinovani mulj se prebacuje na liniju tretmana mulja. Grubi i inertni materijal se odvoze na saniternu deponiju.
20
Sekundarnim / biološkim tretmanom otpadne vode vrši se uklanjanje organskih materija u procesu aktivnog mulja sa recirkulacijom. U biološki tretman je inkorporirano uklanjanje azota, i to proces sa prethodnom nitrifikacijom i denitrifikacijom u aerisanom delu bazena. Radi efikasnog funkcionisanja sistema uvedena je recirkulacija vode iz aerisanog dela bioaeracionog bazena u deo za denitrifikaciju. Potreban kiseonik u ovom procesu se obezbeĊuje aeracijom bazena komprimovanim vazduhom putem difuzora. Stvorena biomasa se izdvaja iz sistema kao višak mulja i preko primarnih taloţnika transportuje na liniju tretmana mulja. Proces aktivnog mulja karakteriše velika fleksibilnost. Tretman mulja, nastalog tokom procesa, poterbno je izvršiti da bi se mulj do odreĊenog stepena stabilizovao, kada je pogodan za odlaganje na sanitarnu deponiju ili za upoterebu uz dodatne procese stabilizacije. PredviĊena je anaerobna stabilizacija u toku koje nastaje biogas kao produkt digestije. Anaerobna stabilizacija se vrši u digestorima sa kompletnim mešanjem. Stabilizovani mulj se na kraju tretmana obezvodnjava i odvozi na sanitarnu deponiju. d) Kvalitet preĉišćene vode Nakon sekundarnog tretmana efluenta parametri kvaliteta vode su: - Koncetracija suspendovanih materija < 30 mg/dm3, - Koncetracija BPK5 < 20 mg/dm3. 4.1.2. TEHNIĈKI OPIS POSTROJENJA 4.1.2.1. PRIMARNI TRETMAN Primarni tretman obuhvata: Uklanjanje grubog materijala na grubim i finim rešetkama; Uklanjanje inertnog materijala na peskolovima; Uklanjanje sedimentnih i suspendovanih materija u primarnim taloţnicima. a) Uklanjanje grubog materijala Za uklanjanje grubog materijala koriste se grube i fine rešetke. To je prvi proces u sistemu obrade, a primenjuje se u cilju zaštite pumpi, ventila i armature od oštećenja i zapušavanja. Nakon rešetki voda se centrifugalnim pumpama sa potopljenim motorom prebacuje na peskolov. Grube rešetke Grube rešetke se koriste za uklanjanje najgrubljeg materijala iz otpadnih voda. Rešetke pregraĊuju kanalizacioni vod, a postavljaju se normalno na tok vode, ili, da bi se olakšalo ĉišćenje, pod uglom od 30º - 60º.
Slika 4.1: Kosa rešetka sa ruĉnim ĉišćenjem, na glavnom kanalizacionom vodu i boĉni vod za sluĉajeve hidrauliĉkog preopterećenja sa ugraĊenom kosom rešetkom, [4]
21
Projektni kriterijum - broj komada: - rastojanje izmeĊu šipki: - širina šipki: - dubina vode: - brzina vode: - širina rešetki:
2 0,1 m 0,01 m 0,6 m 1,3 m/s 0,5 m
Fine rešetke Ove rešetke se koriste za uklanjanje grubog i inertnog materijala. Ravna automatska rešetka se sastoji od ĉeliĉnih šipki koje su postavljene u ram ĉija širina odgovara širini kanala. Koliĉina otpada koji se izdvaja na rešetki zavisi od razmaka izmeĊu šipki i od kvaliteta otpadne vode. Rešetke su postavljene pod uglom od 70º. Ĉišćenje se obavlja automatski, a ullonjeni materijal se odlaţe u kontejnere. Projektni kriterijum - broj komada - rastojanje izmeĊu šipki; - širina šipki: - dubina vode: - brzina vode: - širina rešetki:
0,01 0,6 1,2 0,7
2 0,025 m m m m/s m
b) Uklanjanje inertnog materijala na peskolovima Aerisani peskolovi Funkcija aerisanog peskolova u procesu preĉišćavanja otpadne vode je smanjenje opterećenja primarnih taloţnika i eliminacija materija koje mogu da dovedu do abrazije mehaniĉke opreme u njima. Smanjenje opterećenja obavlja se uklanjanjem inertnog materijala ĉije ĉestice imaju veću brzinu taloţenja od ĉestica organskih materija. U inertan materijal spadaju ĉestice peska, šljunka, manji komadi mineralnih materija i nerazgradljive organske materije, kao što su zrna kafe, voćne peteljke i semenke. Koliĉina i sastav inertnog materijala imaju znaĉajan uticaj na izbor metode preĉišćavanja. Kada otpadna voda doĊe u peskolov ĉestice se taloţe na dno razliĉitom brzinom, u zavisnosti od veliĉine, specifiĉne teţine i brzine kretanja kroz peskolov. DovoĊenjem vazduha kontroliše se brzina taloţenja ĉestica i pad pritiska kroz jedinicu. Izabrani aeracioni peskolov je bazen u kome je spiralno kretanje vode postignuto kombinacijom uvoĊenja otpadne vode sa strane i popreĉnim kretanjem vode izazvanim uvoĊenjem vazduha duţ jedne strane komore. Na ovaj naĉin, odgovarajućom kontrolom koliĉine vazduha postiţe se odrţavanje organskih materija u suspanziji i njihovo iznošenje a taloţenje teţih, inertnih ĉestica, u kanalu na dnu komore, odakle se uklanjaju nekim mehaniĉkim ureĊajem (puţni transporteri...), muljnim ili mamutskim pumpama. Transport izdvojenog peska vrši se kamionom. Prednosti aeracionog peskolova su: - dodatno uklanjanje suspandovanih materija, - smanjenje pada pritiska, - uklanjanje inertnih materija definisanog preĉnika, - dobijanje vrlo ĉistog taloga, - izdvajanje masnoće usled efekta flotacije dispergovanim vazduhom.
22
Slika 4.2.: Spiralni tok vode u aerisanoj komori, [4] Osnovni projektni kriterijum pri dimenzionisanju aerisanog peskolova je uklanjanje inertnih ĉestica preĉnika od 0,2 mm sa stepenom efikasnosti od 90 %. Sa Kalbshoff- ovih dijagrama [3] se za ovaj uslov oĉitavaju dva sledeća projektna kriterijuma: - vreme zadrţavanja 4/60 h, - dozvoljeno površinsko opterećenje 28,1 m3/ m2 h. Pri proraĉunu korišćen je, kao merodavan, maksimalan ĉasovni protok od 2340 m³/h.
VPuk . Qmax.h t
Ukupna zapremina peskolova: gde je:
m3
Qmax.h – maksimalni ĉasovni protok, [m3/h],
t
– vrema zadrţavanja, [h].
4 60 3 156 m
VP uk . 2340 VP uk .
Usvojena su dva peskolova sa hvataĉem ulja i masti, popreĉnog preseka 4 m2 i duţine 24 m. Efektivna zapremina jedinice za uklanjanje inertnog materijala iznosi 192 m3. Maksimalno vreme zadržavanja: gde je:
tmax
n Vp Qmax.h
h
n - broj peskolova VP - zapremina peskolova, m3 Qmax .h – maksimalni ĉasovni protok, [m3/h],
tmax.
2 4 24 2340
tmax. 0, 082 h tj. 4,92 min Potrebna koliĉina vazduha za aeraciju peskolova se oĉitava sa Kalbshoff-ovih dijagrama. Za peskolov duţine 24 m ona iznosi 144 m³/h. Za aeraciju peskolova usvaja se jedna duvaljka, napora 300 mbar.
23
Evakuacija peska iz paskolova vrši se pomoću mamut pumpi. Svaki peskolov ima po jednu mamut pumpu. Performanse pumpe su: - napor 700 mbar, - kapacitet 10 – 20 dm3/s. Potrebna koliĉina vazduha za mamut pumpu iznosi maksimalno 250 m3/h , odnosno, u zavisnosti od usvojenog vremena praţnjenja konusnog dela peskolova, izmeĊu 115 i 234 m3/h. Usvojena je jedna rezervna duvaljka za aeraciju mamut pumpi sledećih karakteristika: - kapacitet 250 m3/h , - napor 700 mbar. TakoĊe, usvojena je jedna rezervna duvaljka za aeraciju peskolova sledećih karakteristika: - kapacitet 5,11 m3/min, - napor: 300 mbar. Projektni kriterijum - broj komada: 2 - jediniĉni presek x duţina: 4 m2 x 24 m - vreme zadrţavanja (prema maksimalnom ĉasovnom protoku): 4,9 min -protok vazduha za aeraciju (po peskolovu): 144 m3/h -kapacitet mamut pumpe (maksimalno) : 10 -24 dm3/s -protok vazduha za mamut pumpe (maksimalno): 250 m3/h v) Taloženje Primarni taložnici Primarni taloţnici se koriste za uklanjanje suspandovanih i sedimentnih materija iz sirove otpadne vode i viška mulja iz procesa bioaeracije. Suspanzija koja se preĉišćava dolazi u taliţnik preko ulazne zone, a zatim se ravnomerno rasporeĊuje po preseku bazena, pri ĉemu se kinetiĉka energija poništava turbulencijom i trenjem u ulaznom sistemu. Taloţnici sa zgrtaĉem se projektuju po pravilu kao horizontalni protoĉni pravougaoni ili kruţni bazeni. Zbog efikasnosti i jednostavnijeg odrţavanja odabran je kruţni tip taloţnika. Suspendovane materije iz vode koje dotiĉu dno, taloţe se na dnu bazena i kontinualnim kruţnim kretanjem zgrtaĉa potiskuju ka sredini u levak za mulj. U visini nivoa vode postavlja se skidaĉ pene i plivajućih materijala. Sve plivajuće materijale potiskuju se prema dţepu na ivici bazena ili prema posudi koja se nalazi ispod mosta zgrtaĉa. Konstrukcija zgrtaĉa zavisi od raspona. Za raspon preko 25 m koriste se zavareni mostovi sa punim zidovima. Most je spolja oslonjen na vozni mehanizam koji kruţi po zidu bazena. U sredini bazena je leţaj sa loptastim obrtnim spojem. Zgrtaĉ za mulj obešen je na nosaĉe cevi mosta koji ga pri svakom kruţnom kretanju vuĉe za sobom, oslanja se na dno taloţnice preko kotrljajućih toĉkova (obloţenih gumom). Zgrtaĉi imaju pregrtalice. Voda se uvodi u taloţnike kroz centralni deo objekta preko Stengelovih elemenata, tako da se radijalno rasporeĊuje u struji prema prelivnom koritu, koje je postavljeno po obodu taloţnika.
24
1 - ulaz vode 2 - rotirajuće grabulje 3 – kanal za distribuciju 4 – izlaz preĉišćene vode 5 – izlaz mulja 6 – preliv Slika 4.3.: Uprošćeni prikaz kružnog taložniika [5] Prilikom dimenzionisanja taloţnika proraĉun je izvršen za: - maksimalni ĉasovni protok, Qmax.h ; - maksimalni dnevni protok, Qmax .dan - srednji dnevni protok, Qsr .dan Usvojena su dva primarna taloţnika: - preĉnik taloţnika (dp.t) 26 m - visine vodenog stuba (Np.t) 3,5 m. Hidrauliĉko opterećenje : YA gde je:
Q m p.t S p.t
m3 / m 2 h
Q - protok otpadne vode, m3/h m p .t . - broj taloţnika S p .t .
- površina taloţnika, m2
S p.t . S p.t . S p.t .
d p.t .2
4 262 4 531 m 2
- Maksimalno ĉasovno hidrauliĉno opterećenje:
YA, max.h
Qmax.h m p.t . S p.t .
YA,max.h
m3 / m 2 h
2340 2 531
YA,max.h 2, 2 m3 / m2 h - Maksimalno dnevno hidrauliĉno opterećenje:
25
Qmax.dan m p.t . S p.t .
YA, max.dan
YA,max.dan
m3 / m 2 h
1656 2 531
YA,max.dan 1,56 m3 / m2 h - Srednje dnevno hidrauliĉno opterećenje:
YA, sr .dan
Qsr .dan m p.t . S p.t .
YA, sr .dan
m3 / m 2 h
1170 2 531
YA,sr .dan 1,1 m3 / m2 h
Vreme zadržavanja: gde je:
t p.t .
m p.t . V p.t . Q
h
V p .t . - zapremina taloţnika, m3
t p.t . max.h t p.t . max.h
mp.t . Vp.t .
m p.t . S p.t . H p.t . Qmax.h
t p.t max.h
t p.t . max.dan
h
m p.t . S p.t . H p.t . Qmax.dan
t p.t . max.dan
h
2 531 3,5 1656
t p.t max.dan 2, 24
h
m p.t . S p.t . H p.t .
t p.t sr .dan
h
2 531 3,5 2340
t p.t max.h 1,6
t p.t . sr .dan
h
Qmax.h
Qsa.dan
h
2 531 3,5 1170
t p.t sr .dan 3,18
h
Vaţan projektni kriterijum je i opterećenje na prelivu, YL [m3/m h], jer stepen izdvajanja suspendovanih materija zavisi upravo od te vrednosti:
26
YL
Q m p.t . O p.t . pr .
m3 / m h
YL , max.h
Qmax.h m p.t . O p.t . pr .
m3 / m h
Opterećenje na prelivu: gde je: Op.t . pr . - obim preliva m
YL,max.h
Qmax.h mp.t . d p.t . 1
YL , max.h
m3 / m h
2340 2 26 1
YL,max.h 14,9 m3 / m h YL , max.dan
Qmax.dan m p.t . O p.t . pr .
m3 / m h
YL,max.dan 10,5 m3 / m h YL , sr .dan
Qsr .dan m p.t . O p.t . pr .
m3 / m h
YL, sr .dan 7, 45 m3 / m h
Projektni kriterijum: - broj jedinica: 2 - preĉnik taloţnika: 26 m - visina vodenog stuba: 3,5 m - hidrauliĉko opterećenje (za maksimalan ĉasovni protok): 2,2 m3/ m2 h -vreme zadrţavanja (za maksimalan ĉasovni protok): 1,6 h -opterećenje na prelivu (za maksimalan ĉasovni protok): 14,9 m3
/m
h
27
4.1.2.2.
SEKUNDARNI TRETMAN
Sekundarni tretman otpadne vode obuhvata procese biološke bioaeracionim bazenima i sekundarnog taloţenja u sekundarnim taloţnicima.
aeracije
u
a) Biološka aeracija Biološka aeracija otpadnih voda moţe da se vrši u bioaeracionim bazenima, aerisanim lagunama, ili biofiltrima. Izabran je postupak preĉišćavanja u bioaeracionim bazenima (proces sa suspendovanom mikroflorom, odnosno proces sa aktivnim muljem). Aktivni mulj je vodena sredina u kojoj se, pri konstantnom mešanju otpadne vode i recirkulisanog mulja, razvijaju brojni mikroorganizmi, pri ĉemu su najviše zastupljene heterogene bakterije, fungi i protozoe. Rad postrojenja sa aktivnim muljem zavisi od sposobnosti mikroorganizama da uklone i utroše (razgrade) otpadne materije, da se flokulišu i istaloţe u sekundarnom taloţniku. Za ţivot mikroorganizama je potrebna odreĊena koliĉina supstrata, odnosno otpadne vode koja u sebi sadrţi suspendovane koloidne i rastvorene organske i neorganske materije, i odreĊena koliĉina vazduha, odnosno kiseonika. Kvalitativne biohemijske reakcije za stabilizaciju organske materije u aktivnom mulju mogu se prikazati jednaĉinom:[3] Inertne materije + organske materije + kiseonik + hranjive materije + mikroorganizmi = novi mikroorganizmi + CO2 + dodatne inertne materije U bioaercionim bazenima se odvijaju metaboliĉke reakcije sinteze i respiracije, pri ĉemu se formira mikrobiološki flok koji se hrani organskim materijama iz otpadne vode. Pored mikrobiološkog floka u bioaeracionim bazenima se nalaze i inertne i nerazgradljive materije. Mikroorganizmi se uglavnom sastoje od 70 – 90 % organske i 10 – 30 % neorganske materije. Njihovo formiranje i koliĉina zavise od sastava otpadne vode. Flokule aktivnog mulja sastoje se iz velikog broja u više slojeva rasporeĊenih bakterija koje mogu biti obavijene slojem sluzi. Zbog svoje velike površine i negativnog naelektrisanja, mulj ima znatnu apsorpcionu moć i sadrţi puno vezane vode (do 80%). Iza aeracionih bazena nalaze se sekundarni taloţnici u kojima se taloţenjem odvaja mikrobiološki flok, koji se zatim recirkuliše u bioaeracione bazene da bi populacija mikroorganizama u njima bila konstantna. Bioaeracioni bazeni predstavljaju srţ sistema sa aktivnim muljem. Za odvijanje reakcija u bioaeracionim bazenima neophodno je prisustvo vazduha kojim se vrši razlaganje supstrata i dobija potrebna energija za sintezu i disanje ćelija. Na proces biološke aeracije izuzetno štetno utiĉu i male koncetracije teških metala kao i otrovne materije (prikazane u Tabeli 4.1.), koje uglavnom potiĉu iz industrijskih otpadnih voda, pa je iste potrebno ukloniti odgovarajućim predtretmanom, ukoliko doĊe do povećanja njihovih koncetracija u vodoprijemniku.
Tabela 4.1. [3] ZagaĊivaĉ
MDK, mg / dm3
28
Aluminijum Amonijak Arsen Kadmijum Kalcijum Hrom6+ Hrom3+ Bakar Cijanidi GvoţĊe Olovo Mangan Ţiva Nikl Srebro Cink Fenoli
15 - 26 480 0,1 10 - 100 2500 1 - 10 50 1 0,1 - 5 1000 0.1 10 0.1 - 5 1 - 2.5 5 0.08 - 10 200
Sledeći savremene svetske tendencije, predviĊeno je uklanjanje azota u okviru biološkog dela tretmana pomoću procesa nitrifikacije – denitrifikacije. U komunalnim vodama preteţno se nalazi amonijaĉni i organski vezan azot. Uklanjanje azota iz otpadnih voda moţe se postići biološkim i hemijskim postupcima. Izabrano je biološko uklanjanje azota integracijom nitrifikacije i denitrifikacije u klasiĉan proces sa aktivnim muljem. U toku procesa nitrifikacije amonijaĉni azot se u aerobnim uslovima u prisustvu mikroorganizama Nitrosomonas prevodi u nitrite, a zatim pomoću Nitrobacter u nitrate:
2NH3 + 3O2 → 2NO-2 + 2H+ + 2H2O 2NO-2 + O2 → 2NO-3 Druga faza uklanjanja azota jeste proces denitrifikacije u kome, pod uticajem mikroorganizama i u anoksiĉnim uslovima, dolazi do redukcije nitrata do elementarnog azota koji se desorbuje iz vode. Izvor ugljenika za razvoj mikroorganizama je organsko zagaĊenje prisutno u otpadnoj vodi. U proces denitrifikacije uvedeno je mešanje radi uniformnije raspodele sadrţaja po zapremini bazena:
6NO-3 + BPK → 5CO2 + 3N2 + 7H2O + 6OHPošto je kanalizacioni sistem opšteg tipa znaĉi da bi u kišnom periodu na postrojenje mogao doći ''dry weather flow’’ (vremenski priliv) multipliciran nekoliko puta. Znaĉi komplentna linija tretmana otpadne vode je dimenzionisana na ''dry weather flow’’. Hidrauliĉki problem se rešava izgradnjom retenzije koja bi primala višak vode u tom prvom udaru, a kasnije bi se ta voda kontrolisano vraćala na sam poĉetak procesa (ispred grubih rešetaka odnosno na primarnu preradu). Koncetracija BPK5 na ulazu u postrojenje iznosi 189,2 mg/dm3. Na primarnim taloţnicima se odvaja 30% BPK5. U Tabeli 4.2. su date vrednosti BPK5 na ulazu u postrojenje, nakon primarnih taloţnika i nakon bioaeracije za ''dry weather flow’’ – Q i za razblaţenja 2Q, 3Q, 4Q, 5Q. Tabela 4.2. [3] Razblaţenje Q
Ulazni BPK5 mg/dm3 189,2
BPK5 nakon primarnih taloţnika mg/dm3 132,5
BPK5 nakon bioaeracije mg/dm3 13,25
29
2Q
94,6
66,2
6,62
3Q
63,07
44,1
-
4Q
47,3
3,1
-
5Q
37,8
26,46
-
U procesu aktivnog mulja se uklanja 90[%] BPK5. S'obzirom da su pri dvostrukom razblaţenju procesni parametri još uvek u preporuĉenom opsegu, BPK5 efluenta će za ''dry weather flow’’ iznositi 132,5 mg/dm3, a u sluĉaju dvostrukog razblaţenja 66,2 mg/dm3. Ĉak i da proces radi sa manjom efikasnošću, stepen preĉišćavanja je dovoljan da se svede BPK5 efluenta na propisan nivo. U sluĉaju velikih razblaţenja (5 i više) treba iskljuĉiti recirkulaciju mulja i vode. Stepen razblaţenja i mehaniĉki tretman će svesti BPK5 efluenta na prihvatljiv nivo. Procesi nitrifikacije i denitrifikacije se neće odvijati, neće biti dovoljno aktivnog mulja, i anaerobnom digestijom se neće formirati biogas zadovoljavajućeg kvaliteta što će se odraziti na podmirivanje energetskih potreba postrojenja. U sluĉaju trostrukog i ĉetvorostrukog razblaţenja , preporuka je da se ubrza uvoĊenje linije za uklanjanje fosfora i da se doziranjem aluminijum-sulfata i polielektolita izvrši hemijski tretman i na taj naĉin ukloni prisutno organsko zagaĊenje. Za proraĉun procesa bioaeracije potrebno je definisati i usvojiti sledeće parametre (oznake usvojene prema ameriĉkoj tehnologiji): [3]
MLSS – oznaĉava koncetraciju mikrobiološkog floka, odnosno suspendovanih materija u bioaeracionim bazenima. Ova vrednost varira u zavisnosti od izabranog podtipa procesa sa aktivnim muljem. Kako je ovde izabran integralni proces nitrifikacije, denitrifikacije vrednost MLSS treba da se kreće u opsegu 2500 - 3500 mg/dm3. RASSS, WASSS, [mg/dm3] - oznaĉavaju koncetraciju suspandovanih materija u recirkulisanom i višku mulja, respektivno. RAS, WAS, [m3/h] ili skraćeno R ili W su protoci recirkulisanog i viška mulja, respektivno. SRT – predstavlja oznaku za vreme zadrţavanja mulja u sistemu za bioaeraciju, i u zavisnosti od naĉina voĊenja procesa iznosi 5 – 15 dana. OM – je opterećenje mulja koje zavisi od SRT i odnosa koliĉine suspendovanih materija i BPK5 izraţeno u Kg/Kg dan. Rm – protok mulja koji recirkuliše u bioaeracione bazene, [m³/h]. Rv – protok vode koji recirkuliše u bioaeracione bazene, [m³/h]. ROs – koliĉina kiseonika potrebna za uklanjanje organskog ugljenika, [Kg/dan]. PON – koliĉina kiseonika potrebna za uklanjanje azota [Kg/dan]. ND – broj difuzora
Potrebna zapremina bazena za proces nitrifikacije:
VN
Qmax.dan BPK 5 MLSS OM
m3
gde je: Qmax .dan = 460 dm3/s, tj. 39 744 m3/dan,
BPK 5 = 132,5 mg/dm3
30
MLSS = 3 000 mg/dm3 OM = 0,2 Kg/Kg dan VN
39 744 132,5 3000 0, 2
VN 8776,8 m3 8 800 m3
- Usvaja se zapremina nitrifikacionog dela ( VN ) od
3600 m3
- Zapremina denitrifikacionog dela ( VDN ) iznosi Ukupna zapremina bazena:
Vr Vn VDN Vr nb Sb H v
m3 m3
- nb - broj bazena
4 5 m,
- H v - visina vodenog stuba - S b - površina horizontalnog popreĉnog preseka po bazenu je
620 m2.
Aktivni mulj predstavlja flokulatnu tvorevinu koja je obiĉno mrke boje. Tamna boja oznaĉava da se on nalazi blizu septiĉkih uslova, dok je svetla boja posledica nedovoljne aeracije. Aktivni mulj u dobrom stanju ima karakteristiĉan miris koji nije neprijatan. Lako se stabilizuje, sam ili u smeši sa primarnim muljem. Mulj se taloţi u sekundarnim taloţnicima i recirkuliše u bioaeracione bazene radi odrţavanja koncetracije suspendovanih materija u njima, s' obzirom da je to uslov da efikasnost procesa bude visoka. Pored recirkulacije mulja, radi postizanja optimalnih uslova za procese nitrifikacije i denitrifikacije, vrši se i recirkulacija dela toka nakon bioaeracionih bazena. Jedan deo mulja iz sekundarnih taloţnika se, kao višak mulja transportuje u primarne talioţnike i na taj naĉin izdvaja iz sistema. Koliĉina, zapravo protoci recirkulisanog mulja, viška mulja i recirkulacionog toka zavise od organskog opterećenja, hidrauliĉkog opterećenja, sadrţaja suspendovanih materija i azota u bioaeracionim bazenima, kao i sadrţaja suspendovanih materija u povratnom mulju. Vrednost protoka recirkulisanog i viška mulja, kao i recirkulisanog toka odreĊeni su postavljanjem masenog bilansa za sistam bioaeracionih bazena, sa integrisanim procesima nitrifikacije i denitrifikacije, i sekundarnih taloţnika:
Rm Rv 2 2.5 Q Odnos
Rm Rv / Q
(odnos zbira recirkulisanog mulja i recirkulisanog toka i protoka
otpadne vode) moţe varirati u opsegu 2 – 2,5. Zato su predviĊene aksijalne pumpe sa potopljenim motorom za recirkulaciju mulja i vode, maksimalnog kapaciteta 816 dm3/s. Na osnovu bilansa bioaeracionog sistema odreĊuje se i dnevna koliĉina viška mulja. Za transport viška mulja na primarne taloţnike, koristi se potopljena centrifugalna pumpa, plus jedna rezervna, kapaciteta po 24 m³/h. Aeracija bazena u procesu sa aktivnim muljem vrši se vazduhom. Kiseonik se uvodi u deo bazena gde se odvijaju procesi nitrifikacije i uklanjanja organskog zagaĊenja. Potrebna koliĉina kiseonika ( PO ) jeste zbir potrebnih koliĉina za razgradnju organskih materija i za oksidaciju amonijaĉnog do nitratnog azota:
PO POC PON
Kg O2 / dan
31
POC kC Qmax.dan PON k N Qmax.dan
PO kC kN Qmah.dan gde je: k C = 0,54 kg O2 / m3 dan - dnevna potreba kiseonika po m3 vode za razgradnju organskih materija 3 k N = 0,23 kg O2 / m dan - dnevna potreba kiseonika po m3 vode za oksidaciju amonijaĉnog do nitratnog azota
- hidrauliĉno vreme zadrţavanja otp. vode u bazenu, dan Vr Q max .dan Vr VN VDN
8800 3600 39 744
0,312 7,5
dan h
gde je: Vr - zapremina bazena, m 3
VN - zapremina bazena za proces nitrifikacije, 8 800 m3
VDN - zapremina bazena za proces denitrifikacije, 3 3600 m3
PO 0,54 0, 23 0,312 39744 PO 9548
Koliĉina vazduha:
PV
PO c
Kg O2 / dan
m3 vazduha / h
Za sadrţaj c 69,6 g O2/m³ vazduha (0,0696 Kg O2/m³ vazduha) potrebno je:
PV
9548 0, 0696
PV 137184 m3 vazduha / dan PV 5716
m3 vazduha / h
Za ĉetiri bioaeraciona bazena usvojena su dva radna kompresora, sa jednim rezervnim, kapaciteta 52 m³/min. Vazduh se u bioaeracione bazene uvodi putem difuzora. Koliĉina vazduha po bazenu:
PVb
PV nb
5716 4 PVb 1429 m3 / h PVb
32
Usvojena je proizvodnost difuzora ( pd ) od 4 m³/h. Broj difuzora, nd po bioaeracionom bazenu iznosi:
nd
PVb pd
1429 4 nd 357, 25 nd Usvojeno je 400 difuzora po bazenu. PROJEKTNI KRITERIJUM: - broj bioaeracionih bazena: - vreme zadrţavanja za ukupnu zapreminu (za Qma.dan ): -dimenzije bazena: -mešalica u delu za denitrifikaciju: -tip: propelerna -snaga: 11kW -komada: 4 -konc. suspendovanih materija u bioaeracionom bazenu: -aksijalne pumpe za recirkulaciju mulja i vode kapaciteta -broj komada:1+1 -centrifugalne pumpe za višak mulja: -kapacitet: 24 dm3/s -broj komada: 1+1 -kompresori za aeraciju bazena: -kapacitet: 52 m³/min -broj komada: 2+1 -ukupan broj difuzora u bioaeracionim bazenima:
4 7,5 h 620 m2 x 5 m
2500-3500 mg/dm3 816 dm3/s
4 400
b ) Sekundarno taloženje Funkcija procesa taloţenja nakon bioaeracije je:
Postizanje koncetracije suspandovanih materija na izlazu u skladu sa zahtevima projektnog zadatka; Postizanje koncetracije BPK5 na izlazu u skladu sa zahtevma projektnog zadatka: Odvajanje preĉišćene otpadne vode od aktivnog mulja; Skupljanje i ugušćivanje mulja; Skladištenje aktivnog mulja pri povećanom opterećenju u aeracionim bazenima.
Sekundarni taložnici Za uklanjanje aktivnog mulja iz postupka biološkog preĉišćavanja otpadne vode koriste se sekundarni taloţnici. Za razliku od primarnih taloţnika, kojima je osnovna funkcija izbistravanje otpadne vode, sekundarnim taloţnicima je podjednako vaţna i funkcija ugušćivanja mulja. Po konstrukciji se sekundarni taloţnici ne razlikuju bitno od primarnih taloţnika, s'tim da je kod sekundarnih taloţnika najveća paţnja posvećena mehanizmu za uklanjanje mulja koji su većih kapaciteta. Usvojena su dva sekundarna taloţnika kruţnog oblika.
33
Smesa mikrobiološkog floka, male koliĉine suspendovanih materija i nerazgradljivih bioloških materija, nastalih taloţenjem u sekundarnom taloţniku se jednim delom recirkuliše u aeracione bazene. Ostatak mulja se šalje u primarni taloţnik, a zatim u ugušćivaĉ i liniju mulja. Ovakvi sekundarni taloţnici moraju imati konstantno odvoĊenje mulja da u njima ne bi došlo do stvaranja anaerobnih uslova. U visini nivoa vode postavljena je letva ĉija je funkcija da uklanja penu i plivajuće materijale. Sve plivajuće materije potiskuju se prema kanalu na ivici bazena, a pomoću zgrtalice se odvode u šaht i dalje cisternama na deponiju. Zgrtaĉ za mulj je obešen na noseće cevi mosta, koji ga pri svom kruţnom kretanju vuĉe za sobom, a oslanja se na dno taloţnice preko kotrljajućih toĉkova. Most je u sredini bazena vezan za centralni leţaj sa loptastim obrtnim spojem. Zakrivljenost zgrtalice odgovara logaritamskoj spirali koja se proteţe od ivice bazene do centralnog levka za mulj. Voda se uvodi u taloţnike u horizontalnom toku kroz centralni deo graĊevine preko ulaznih elemenata, tako da se radijalno rasporeĊuje u struji prema prelivnom koritu. Osnovni problem u radu sekundarnih taloţnika su pojave flotiranja i bujanja mulja. Flotiranje mulja koji je dobrih taloţnih osobina, nastaje zbog izraţene denitrifikacije u sloju mulja: nastali mehurići azota flotiraju flokule mulja na površinu. Problem se rešava smanjivanjem starosti mulja i smanjivanjem dubine sloja istaloţenog mulja. Bujanje mulja je posledica njegovih slabih taloţnih osobina i male kompatibilnosti, do ĉega dolazi iz dva razloga: (1) zbog rasta flamentoznih organizama i (2) zbog porasta hidratacionog omotaĉa bakterija u sastavu flokula što dovodi do smanjenja gustine flokula i spreĉavanja taloţenja. Najĉešći uzrok bujanja mulja je nedovoljna koncetracija rastvorenog kiseonika u vodi usled nedovoljne aeracije. Bujanje mulja se neutrališe otklanjanjem uzroka te pojave ili u incidentnim sluĉajevima, i to samo ako je nastalo zbog rasta flamentoznih organizama, bujanje mulja se spreĉava dodatkom biocida, obiĉno hlorisanjem. Prilikom dimenzionisanja taloţnika proraĉun je izvršen za sledeće protoke: - maksimalni ĉasovni protok, Qmax.h - maksimalni dnevni protok, Qmax.dan
Qsr .dan - srednji dnevni protok, Usvojena su dva sekundarna taloţnika: - preĉnik taloţnika, (ds.t) 38 m visina vodenog stuba (Hs.t) 3,5 m . Hidrauliĉko opterećenje : YB gde je:
Q ms.t . S s.t .
m3 / m 2 h
Q - protok otpadne vode, m3/h ms .t . - broj taloţnika S s.t .
- površina taloţnika, m2
S s.t . S s.t . S s.t .
d s.t .2
4 382 4 1134 m 2
- Maksimalno ĉasovno hidrauliĉno opterećenje:
34
YB , max.h
Qmax.h ms.t . S s.t .
YB ,max.h
m3 / m 2 h
2340 2 1134
YB,max.h 1,03 m3 / m2 h - Maksimalno dnevno hidrauliĉno opterećenje:
Qmax.dan m3 / m 2 h ms.t . S s.t . 1656 YB ,max.dan 2 1134
YB , max.dan
YB,max.dan 0,73 m3 / m2 h - Srednje dnevno hidrauliĉno opterećenje:
Qsr .dan m3 / m 2 h ms.t . S s.t . 1170 YB , sr .dan 2 1134
YB , sr .dan
YB,sr .dan 0,52 m3 / m2 h
Vreme zadržavanja: gde je:
ts.t .
ms.t . Vs.t . Q
h
Vs.t . - zapremina taloţnika, m3
ts.t .max.h
ms.t . Vs.t . Qmax.h
h
ms.t . Ss.t . H s.t . h Qmax.h 2 1134 3,5 ts.t max.h 2340
ts.t .max.h
ts.t . max.h 3,39
h
ms.t . Ss.t . H s.t . h Qmax.dan 2 1134 3,5 ts.t . max.dan 1656
ts.t . max.dan
ts.t . max.dan 4,79 ts.t . sr .dan
h
ms.t . Ss.t . H s.t . Qsr .dan
h 35
ts.t . sr .dan
2 1134 3,5 1170
h
ts.t sr.dan 6,79 YL
Q ms.t . Os.t . pr .
m3 / m h
YL , max.h
Qmax.h ms.t . Os.t . pr .
m3 / m h
Opterećenje na prelivu: gde je: Os.t . pr . - obim preliva m
YL , max.h
Qmax.h ms.t . d s.t . 1
YL , max.h
m3 / m h
2340 2 38 1
YL,max.h 10,07 m3 / m h YL , max.dan
Qmax.dan ms.t . Os.t . pr .
m3 / m h
YL,max.dan 7,13 m3 / m h YL , sr .dan
Qsr .dan ms.t . Os.t . pr .
m3 / m h
YL, sr .dan 5,04 m3 / m h
PROJEKTNI KRITERIJUM: -broj jedinica -preĉnik taloţnika -visina vodenog stuba -hidrauliĉko opterećenje (za Qmax.dan )
2
-vreme zadrţavanja (za Qmax.dan )
4,79 h
3,5 m
38 m 0.73 m/h
-opterećenje na prelivu
7,13 m3/m h
4.1.3. TRETMAN MULJA U procesima taloţenja formira se mulj, koji ima veoma veliki sadrţaj vlage. Da bi se odloţio na deponiju, potrebno je stabilizovati ga i smanjiti mu procenat vlage. Procesi na liniji tretmana mulja su: primarno ugušćivanje; digestija; sekundarno ugušćivanje i kondicioniranje; obezvodnjavanje mulja.
36
Ukupnu dnevnu koliĉinu mulja koju treba dalje tretirati ĉine mulj iz primarnih taloţnika i višak aktivnog mulja koji se kao tok odvaja od recirkulisanog i dovodi do primarnih taloţnika. Na osnovu vrednosti opterećenja na prelivu primarnih taloţnika izraţava se efikasnost uklanjanja suspendovanih materija u ovom procesu. Za konkretan sluĉaj ona iznosi 60%. Dnevna koliĉina suspendovanih materija iz procesa primarnog taloženja:
S .M . cS .M .
24 tmax.dan
S p.t . H p.t m p.t . 0, 6
S .M . 0, 22
24 531 3,5 2 0, 6 2, 24
S .M . 5 257
Kg / dan
S obzirom da se odreĊena koliĉina suspendovanih materija izdvoji i u aeracionim peskolovima usvaja se da je S.M . 4516, 25 Kg / dan 3 Iz procesa bioaeracije dnevno se uklanja i odreĊena koliĉina (4737,6 Kg BPK5 /dan), višak, mulja. Koliĉina suspendovanih materija ( S .M .v.m. ) iz viška mulja:
S .M .v.m. 0, 6
Kg SM / d Kg BPK5 / d
S .M .v.m. 2842,56
x 4737, 6 Kg BPK5 / d
Kg S .M ./ dan
(usvojeni faktor stabilizacije iznosi 0,6) Ukupna dnevna koliĉina suspendovanih ( S .M .uk . ) materija je zbir koliĉine iz primarnog mulja i koliĉine iz viška mulja.
S .M .uk . 4516, 25 2842,56 S .M .uk . 7358,81
Kg / dan
Prema podacima iz prakse i literaturnim podacima, koncetracija mulja iz primarnih taloţnika iznosi 4 %. Višak mulja, koji se dovodi u primarne taloţnike, pogoršava taloţne karakteristike primarnog mulja tako da je usvojena koncetracija od 2,5 %.
37
Maseni protok mulja, mM :
mM
7 358,81 100 2,5
mM 2943 524 Zapreminski protok mulja, QM :
Qm
mM
M 294352, 4 QM 1030
Kg / dan ,
M 1030 Kg / m3
QM 285, 78 m3 / dan Mulj se pomoću centrifugalnih pumpi sa potopljenim motorom prebacuje iz šahta kod primarnih taloţnika, na primarni ugušćivaĉ. Za transport mulja predviĊene su jedna radna i jedna rezervna pumpa kapaciteta 57 m³/h . Mulj se na primarne ugušćivaĉe prebacuje diskontinualno. 4.1.3.1. PRIMARNO UGUŠĆIVANJE MULJA Izdvojeni sirovi mulj iz primarnih taloţnika zajedno sa viškom aktivnog mulja, koji se iz sekundarnih taloţnika prebacuje u primarne taloţnike prepumpava se u primarni ugušćivaĉ. Odabrano je gravitaciono ugušćivanje. U ugušćivaĉu dolazi do kompresije mulja produţenim vremenom zadrţavanja, ĉime se postiţe optimalna koncetracija mulja za digestiju. Primarni ugušćivač Usvojen je gravitacioni, kruţni ugušćivaĉ, koji radi kontinualno. Mulj iz primarnih taloţnika se uvodi u centralni deflektor iz kog se radijalno rasporeĊuje po ugušćivaĉu. Na ugušćivaĉu je lociran most na kome se nalazi grebaĉ sa centralnim pogonom. Ruke grebaĉa imaju pogon preko vertikalne osovine. Grebaĉ gura mulj po dnu sa nagibom ka centralnom delu gde je lociran levak za mulj. Odavde se mulj pumpama prebacuje na digestore. Usvojen je jedan ugušćivaĉ preĉnika ( dU ) 11 m i visine vodenog stuba ( H v.U ) 4 m . - Opterećenje mulja, OM :
OM
S .M .uk . SU
Kg S .M ./ m 2 dan
gde je: SU - površina ugušćivaĉa, m2:
7358,81 112 4 OM 77, 47 Kg S .M ./ m2 dan OM
38
tU
- Vreme zadržavanja mulja u ugušćivaĉu, tU :
VU QM
dan
gde je: VU - zapremina ugušćivaĉa, m3
112 4 tU 4 285, 78 tU 1,33
dan
Mulj nakon procesa ugušćivanja ima koncetraciju od 5 %. - Koliĉina mulja, QM .U . :
QM .U .
S .M .uk . M 0, 05
QM .U .
m3 / dan
7358,81 1030 0, 05
QM .U . 142,89 m3 / dan 285,78 m3/dan - 142,89 m3/dan ulaz mulja izlaz mulja
= 142,89 m3/dan supernatant
Supernatant iz procesa primarnog ugušćivanja, u dnevnoj koliĉini od 142,89 m3 na poĉetak procesa.
se vraća
Za prebacivanje mulja sa ugušćivaĉa na digestore, usvojene su ekscentriĉne puţne pumpe, jedna radna i jedna rezervna, kapaciteta 13 – 36 m3/h, koje rade diskontinualno.
PROJEKTNI KRITERIJUM - pumpe za transport mulja na ugušćivaĉ: -tip: -komada. -kapacitet: - ugušćivaĉ: -tip: -broj komada: -preĉnik: -visina vodenog stuba: -opterećenje: -vreme zadrţavanja: - pumpe za transport mulja na digestore: -tip: -komada: -kapacitet.
centrifugalne potopljene 1+1 57,24 m3/h gravitacioni kruţni 1 11 m 4 m 77,47 Kg S.M / m2 dan 1,33 dan ekscetriĉne puţne 1+1 13 – 36 m3/h
4.1.3.2 . ANAEROBNA DIGESTIJA
39
Anaerobna digestija je višestepeni biološki proces kojem podleţu razliĉiti tipovi organskih materija, u toku koga dolazi do razlaganja jedinjenja do metana, ugljendioksida i biomase kao krajnih proizvoda. Proces se odvija kao niz sukcesivnih koraka: prvo se procesom hidrolize razlaţu organski polimeri u manje molekule, koji dalje podleţu procesu fermentacije. Fermentacioni produkti su isparljive masne kiseline, ugljendioksid, vodonik i etanol, koji se u sledećem koraku hemijski transformišu do sirćetne kiseline, ugljendioksida i kiseonika. Finalni korak anaerobne stabilizacije mulja je metanska fermentacija koja kao krajnje produkte daje ugljendioksid i metan. Cela grupa reakcija moţe da se posmatra kao mikrobiološki lanac ishrane, gde produkt metabolizma jedne grupe sluţi kao hrana drugoj. Fiziĉko-biološki faktori koji utiĉu na stepen stabilizacije mulja su: temperatura; hidrauliĉko vreme zadrţavanja; vreme zadrţavanja ĉvrstih materija; opterećenje ĉvrstim materijama; tip mulja. Hemijski faktori koji obezbeĊuju funkcionisanje anaerobnog procesa, po svojoj prirodi biohemijski, su: rN; alkalitet; isparljive kiseline; nutritijenti; toksiĉna jedinjenja; elementi u tragovima. Proces se odvija u anaerobnim digestorima, trulištima. Usvojeni su reaktori sa kompletnim mešanjem. Operacije koje se odvijaju u trulištu obuhvataju: - dovoĊenje sirovog ugušćenog mulja; - zagrevanje, mešanje i izdvajanje nastalog gasa; - odvoĊenje nadmuljne teĉnosti (supernatant); - odvoĊenje stabilizovanog mulja. Anaerobnim tretmanom organskog mulja se postiţe razgradnja do stabilizovanog proizvoda, smanjenje njegove mase i zapremine, dobijanje korisnih nusproizvoda i denzinfekcija prevrelog mulja u odreĊenoj meri. U anaerobnom digestoru dolazi do vrlo slabog prirodnog mešanja koje nastaje usled izdvajanja gasnih mehurova u mulju i usled termiĉke konvekcije do koje dolazi nakon dodavanja zagrejanog mulja. S'obzirom da je potrebno formirati homogenu masu mulja u digestoru i koristiti kompletnu zapreminu za odvijanje procesa, predviĊeno je mešanje sveţeg mulja i biomase pomoću komprimovanog biogasa. Mešanje moţe biti stalno ili povremeno, ali mora da obezbedi ravnomernu raspodelu sadrţaja u digestoru. Idealno je da mešanje bude stalno, osim prilikom ispuštanja supernanta. Da bi koncetracija mulja bila konstantna, potrebno je dnevno izdvojiti mulj iz digestora. OdvoĊenje mulja iz digestora se obavlja sa dna digestora. Stabilizovani mulj se prepumpava u sekundarni ugušćivaĉ, gde se vrši njegovo skladištenje pre obezvodnjavanja. Nadmuljna teĉnost je teĉna faza koja je u digestor uneta zajedno sa sirovim muljem, ili se oslobaĊa tokom procesa. Ima visok sadrţaj BPK5, suspendovanih materija i amonijum jona, i jak miris, brzo se raspada. Njeno izdvajanje se vrši do nivoa mulja u digestoru. Finalni produkt anaerobne razgradnje organske materije, pored biomase, saĉinjava biogas sastavljen iz metana, ugljen dioksida i drugih primesa, koji se moţe koristiti kao gorivo. Ukupna koliĉina gasa koji se proizvodi procenjuje se na osnovu koliĉine isparljivih ĉvrstih ĉestica koje se razlaţu. Proizvedeni biogas se izdvaja i skuplja u kupoli digestora, na kojoj je postavljen sistem za odvoĊenje biogasa ka rezervoaru, odakle se koristi za sagorevanje u gasnom motoru za proizvodnju elektriĉne energije. Ukoliko gas nije zadovoljavajućeg kvaliteta spaljuje se na baklji.
40
Gas generator je agregatorsko postrojenje ĉija je prevashodna namena proizvodnja elektriĉne struje sagorevanjem biogasa. Elektriĉna energija se koristi za snabdevanje lokalnih potrošaĉa, ĉime se postiţe znaĉajna ušteda. Kao produkat sagorevanja se stvara toplotna energija i to od hlaĊenja motora i od hlaĊenja izduvnih gasova. Ova toplota se u sistemu izmenjivaĉa koristi za snabdevanje potrošaĉa. Biogas se koristi i u kotlarnici, gde se sagorevanjem dobija toplota za zagrevanje potrošaĉa, pri ĉemu se interventno moţe koristiti i loţ ulje kao alternativno gorivo u sluĉaju da nema biogasa. Koliĉina mulja koja dolazi na digestiju iznosi 142,89 m3/dan . Kao glavni kriterijum pri proraĉunu procesa digestije, korišćeno je opterećenje digestora isparljivim materijama (VSS). Za 5%-tni sirovi mulj usvojeno je opterećenje VSS ( OVSS ) od 2,64 Kg VSS/m3 dan. Potrebna zapremina digestora:,: VD gde je: Qisp.mat . 5151,16
Qisp mat OVSS
m : 3
KgVSS / dan - dnevna koliĉina isparljivih materija, 3 VD
5151,16 2, 64
VD 1951, 2 m3 Usvojena su tri digestora efektivnog preĉnika i visine 10 m i 15 m respektivno. Zapremina po digestoru iznosi 1177,5 m3. Stabilizacijom mulja tokom digestije se smanjuje udeo isparljivih materija u mulju, dok koncetracija mulja ostaje ista, pa je koliĉina mulja nakon ovog procesa: QM = QM . D.
5151,16 100 m3 / dan 1030 0, 05
- Protok supernatanta iznosi 42,89 m3/dan . 142,89 – 100 = 42,89 m3/d Opseg temperatura u kome treba voditi proces digestije iznosi 34 – 37 ºS. Za zagrevanje sveţeg mulja i za pokrivanje gubitaka toplote u digestorima vrši se zagrevanje mulja u recirkulaciji i ugušćenog mulja koji ulazi u proces, u razmenjivaĉu toplote. Potrebna koliĉina energije za zagrevanje sveţeg mulja iznosi (bilans je postavljen za zimski tj. nepovoljni period): E = ρ x Cs x QM.U. (T1 – T2)
3
gde je:
Kg
ρ - gustina mulja 3 m
m3 s
Cs - specifiĉna muljna konstanta
QM.U - specifiĉni toplotni kapacitet mulja
J Kg K 41
T1 - T2 - razlika temperature
K E = 1030 x 1,163 x 10-3 x 6 x 42 E = 301 kW
4.1.3.3. LINIJA GASA Kao produkt razlaganja isparljivih organskih materija u procesu nastaje biogas koji se skuplja u kupoli digestora. Digestori i rezervoar biogasa rade kao spojeni sudovi na malom nadpritisku, tako da gas slobodno odlazi u rezrvoar do upotrebe. Koliĉinu nastalog biogasa je potrebno meriti, ali i stalno kvalitativno kontrolisati preko sadrţaja ugljen dioksida. Biogas je smeša gasova i sastoji se u zapreminskom udelu iz 65 – 75 % metana, 25 – 30 % ugljen dioksida i male koliĉine azota, vodonika, vodonik-sulfida i kiseonika. Produkcija gasa PG varira u zavisnosti od sadrţaja isparljivih materija u mulju i biološke aktivnosti u digestoru, a kreće se u opsegu 17 – 28 dm3 / ES dan. Za proraĉun raspoloţive energije biogasa usvojena je vrednost pG = 25 dm3 / ES dan, kao i energetska vrednost biogasa od e = 22 kJ/dm3. Produkcija gasa, PG :
PG BES pG
m3 / dan
PG = 126000 x 25 x 0.001 m3/dm³ = 3150 m3/d što je ekvivalentno koliĉini energije od:
E = 3150 x 22 x1 000 x
E PG e
kW
1 1 x 802 24 3600
kW
Biogas se pre upotrebe ili spaljivanja na baklji, skladišti u rezervoaru, zapremine 1050 m . Rezervoar je s'obzirom na iskustvene parametre proizvodnje i potrošnje biogasa, dimenzionisan na osmoĉasovnu proizvodnju: 3
Usvojen je jedan rezervoar za biogas, zapremine 1600 m3, membranskog tipa. Iz digestora gas izlazi i zajedniĉkim vodom prolazi kroz liniju preĉišćavanja, koja se sastoji od keramiĉkog filtra i filterske baterije za uklanjanje sulfida iz gasa na katalitiĉkoj ispuni. Biogas nastao u digestorima se koristi za pogon gasnih motora generatora elektriĉne energije i za stvaranje toplotne energije u kotlu, a eventualni višak će se skladištiti u rezervoaru za biogas. Da bi se sistem obezbedio od prekomernog povećanja pritiska na cevovod koji spaja digestore i rezervoar prikljuĉena je baklja kapaciteta 230 m3/h koja se automatski ukljuĉuje i sagoreva višak gasa. U unutršnjosti rezervoara je membrana koja odvaja gornji vazdušni od donjeg gasnog prostora. Rezervoar je zaštićen od prepunjavanja (povećanja pritiska) hidrauliĉkim ventilom sigurnosti, rezervoar je opremljen indikatorom pritiska u gasnom prostoru i ureĊajem za zaštitu od vakuuma. U kotlarnici je smešten toplovodni kotao koji sluţi kao alternativni izvor toplote u periodu kada se ista iz bilo kog razloga ne moţe dobiti hlaĊenjem gasnog generatora kao osnovnog izvora toplote. U okviru kotlarnice smešteni su ekspanziona posuda sa membranom, kao i razdeljivaĉ i sabirnik tople vode sistema 80/60 ºS. Gas generator kao osnovni i kotao kao rezervni izvor toplote vezani su paralelno na razdeljivaĉ i sabirnik.
42
Gas generator je agregatsko postrojenje za proizvodnju elektriĉne energije. Pored proizvodnje el. en., toplota hlaĊenja motora se koristi za primenu tople vode za tehnološke potrebe i grejanje infrastrukturnih objekata. Pogonsko gorivo je biogas koji se skladišti u rezervoaru biogasa i dovodi iz razdelnika biogasa smeštenog u prostoriji keramiĉkih filtera. Pre upotrebe gas prolazi kroz keramiĉke filtere kapaciteta dovoljnog da u potpunosti preĉiste ukupnu produkciju biogasa, opremljene obilaznim vodom i prikljuĉkom za drenaţu kondenzata. Biogas se posle prolaza kroz keramiĉke filtere uvodi u razdelnik od kog polaze gasovodi za gas generatora i kotao. U sluĉaju pojave viška gasa u sistemu, ili gasa neodgovarajućeg kvaliteta, potrebno je teĉan gas spaliti. Za spaljivanje se koriste baklje, dimenzionisane tako da su u mogućnosti da spale maksimalnu proizvodnju gasa: 126000 ES x 0.028 m3/ES d x
1 = 147 m3/h 24 h / d
0.028 m3/ES/d - produkcija biogasa Usvojena je jedna baklja, za spaljivanje gasa kapaciteta 230 m3/h. PROJEKTNI KRITERIJUM: -broj digestora: 3 -zapremina po digestoru: 1177,5 m3 -efektivni preĉnik: 10 m -efektivna visina teĉne faze: 15 m -opterećenje: 2,64 Kg VSS/m3/dan -vreme zadrţavanja: 16,4 dan -proseĉna produkcija gasa: 3150 m3/dan -rezervoar biogasa: -zapremina: 1600 m3 -vreme zadrţavanja: 12,19 h -energetska vrednost biogasa: 802 kW -potrebna energija za zagrevanje mulja: 310 kW Kapacitet baklje za spaljivanje biogasa: 230 m3/h 4.1.3.4. SEKUNDARNO UGUŠĆIVANJE Funkcija ovog procesa je ugušćivanje digestiranog mulja i egalizacija pre transporta na trakaste filter prese. Sekundarni ugušćivaĉ U procesnoj liniji se nalazi iza digestora. Po procesnim karakteristikama identiĉan je primarnom ugušćivaĉu. Koliĉina mulja koja nakon digestije, QMD dolazi na ugušćivaĉ iznosi 85,73 m3/dan. Protok suspendovanih matrija,S.M.uk je 4415,3 Kg S.M./dan, respektivno. Usvojen je gravitacioni kruţni ugušćivaĉ, preĉnika 10 metara i visine vodenog stuba 4 metra. Vreme zadrţavanja i površinsko opterećenje se raĉunaju prema sledećim izrazima: - Opterećenje mulja, OM :
43
OM
S .M .uk . SU
Kg S .M ./ m 2 dan
gde je: SU - površina ugušćivaĉa, m2:
OM =
4415,3 56, 25 Kg S .M ./ m 2 dan 78,5
tU
- Vreme zadržavanja mulja u ugušćivaĉu, tU :
VU , dan QMD
gde je: VU - zapremina ugušćivaĉa, m3 tU =
314 3, 66 85, 73
dan
Mulj nakon procesa sekundarnog ugušćivanja ima koncetraciju suspendovanih materija 5,5%. - Koliĉina mulja, QM .U . :
QM .U .
SM UK , m 3 / dan M x 0,055 4415 ,28 КgSM / d 77 ,94 m 3 / dan = 3 1030 Kg / m x 0,055
QM .U . =
Supernatant iz procesa se recirkuliše na poĉetak procesa u koliĉini od: 85,73 m3/dan - 77,94 m3/dan
= 7,79 m3/dan
PROJEKTNI KRITERIJUM: - broj ugušćivaĉa - preĉnik - visina vodenog stuba - vreme zadrţavanja - površinsko opterećenje
1 10 m 4 m 3,66 dan 56,25 Kg SM /m2 dan
Obezvodnjavanje mulja Pre konaĉnog odlaganja mulja potrebno je izdvojiti što veću koliĉinu vode. Stabilizovani mulj se kondicionira polielektrolitom i zatim se transportuje na obezvodnjavanje. Trakaste filter prese konstruisane su tako da se po duţini sastoje iz tri zone: zone oceĊenja
44
zone pritiska zone lomljenja U njima se mulj oslobaĊa vode dejstvom gravitacije, mehaniĉkim pritiskom gornje uz donju traku i cik-cak kretanjem i lomljenjem. Trakasta filter presa radi pet dana u nedelji. Koliĉina mulja qMP, iznosi:
QM .U . x
qMP =
7 5
qMP = 77,94 m3/d7 x
7 = 109,12 m3/d5 5
Poštujući operativni zahtev da se obezvodnjavanje mulja vrši u prvoj i drugoj radnoj smeni, usvojena je trakasta filter presa kapaciteta = 12 m3/h. Broj radnih sati prese, P dnevno je:
P =
q MP
h
109,12 m3 / d5 P = 9 12 m3 / h
h
Ĉasovni ''dotok'' suspendovanih materija na filter presu iznosi 485,57 Kg SM / h. Usvajajući projektni kriterijum od 450 KgSM /m h potrebna širina trake, B iznosi: B=
485,57 1, 08 450
m
Usvaja se standardna širina trake od 1,2 metra. Garantovana koncetracija suspendovanih materija u obezvodnjenom mulju iznosi 20%, pa je zapremina mulja koja izlazi iz postrojenja, VIM : VIM = VIM =
S .Muk.
MD
, m3/d5
4415 ,3 KgSM / d 5 21,03 m3/d5, 3 1050 Kg / m x 0,2
MD - gustina mulja nakon primarnog ugušćivanja, Kg / m 3 , [3] Na poĉetak procesa, u liniji vode, vraća se procedna voda:
109,12 m3/d5 - 21,03 m3/d5 = 88,09 m3/d5 Transport mulja Iz sekundarnog ugušćivaĉa se mulj pumpama transportuje na trakaste filter prese. Usvojene su ekscentriĉne puţne pumpe, maksimalnog kapaciteta 12,5 m3/h, jedna radna i jedna rezervna. Kondicioniranje mulja
45
Kondicioniranje je postupak kojim se postiţe bolje izdvajanje vode iz mulja prilikom ugušćivinja i obezvodnjavanja, time što se menja konzistencija mulja: od amorfne mase sliĉne gelu, mulj se prevodi u materijal koji daleko lakše oslobaĊa vodu. Cilj hemijskog kondicioniranja (dodatkom organskih ili neorganskih koagulanata i flokulanata) je da se ukrupne suspandovane ĉestice ĉime se stvara porozna struktura mulja od krupnijih i manje hidratisanih ĉestica. Radi lakšeg i efikasnijeg odvijanja procesa obezvodnjavanja mulja, vrši se njegovo kondicioniranje katjonskim polielektrolitom. Hemikalija se dozira na potisu ekscentriĉnih puţnih pumpi za transport mulja sa sekundarnog ugušćivaĉa. Doza elektrolita, DE je 0,25 Kg/m3 mulja. Linija doziranja se sastoji od dva rezervoara za pripremu i sazrevanje rastvora , vakuum transportera i dozir pumpi. Kapacitet linije za doziranje, G iznosi: G = DE x
Kg/h, gde je:
- kaacitet filter prese [m3/h] G = 0.25 Kg/m3 x 12 m3/h = 3 Kg/h Koristi se 0,5%-tni rastvor polielektrolita. Rastvor se razblaţuje do koncetracije od 0,25%, neposredno pred doziranje u cevovod. Rastvor se dozira klipnim pumpama kapaciteta, VKP: VKP =
250 g / m3 x 12 m3 / h 600 dm3 / h 3 5 g / dm
Uz radnu pumpu montirana je i rezervna dozir pumpa istog kapaciteta. Potrebna koliĉina polielektrolita, GE za meseĉnu rezervu na skladištu iznosi: GE = 3 Kg/h x 9 h/dan x 30 dan/mesec = 810 Kg/mesec GE = 35 vreća po 25 kilograma Nakon tretmana na trakastim filter presama obezvodnjeni muljni kolaĉ se sakuplja u kontejnere i odvozi kamionima do ureĊene sanitarne deponije gde se konaĉno odlaţe. Tipiĉni sastav suve materije filter kolaĉa dat je u tabeli br: 4.1
Tabela 4.1. [3] ELEMENT Ugljenik Vodonik Kiseonik Azot Sumpor Toplotna vr., [kJ/Kg]
Sadrţaj suve supstance muljnog kolaĉa, (% sagorljivih) 55 10 30 3 1 18600-23260
46
Pre konaĉnog odlaganja, anaerobno stabilizovan i obezvodnjen mulj moţe biti podvrgnut procesima sušenja toplotom, spaljivanja ili kompostiranja uz dobijanje korisnih nusproizvoda. Svrha sušenja je uklanjanje vlage, redukcija ukupne zapremine mulja, zadrţavanje fertilizacionih sposobnosti vlaţnog mulja, uništavanje patogenih mikroorganizama i dobijanje krajnjeg produkta bez neprijatnog mirisa. Neophodno je obezbediti izvor toplotne energije ne samo za zagrevanje ulaznog mulja do 100 °C, već i za deodorizaciju izlaznih gasova ĉiju temperaturu treba podići na 650 do 760 °C, kao i za pokrivanje gubitaka zraĉenjem koji su neminovni. Mulj se nakon sušenja moţe koristiti kao Ċubrivo. Terminalna redukcija mulja ukljuĉuje: - potpunu ili delimiĉnu konverziju organskih materija do krajnih proizvoda oksidacije, prevashodno ugljendioksida i vode spaljivanjem ili oksidacijom vlaţnim vazduhom, ili - delimiĉnu oksidaciju i volatizaciju organskih materija procesom pirolize do krajnih produkata sa odreĊenom toplotnom vrednošću. Procesima termalne redukcije se podvrgavaju obezvodnjeni netretirani muljevi. Stabilizacija mulja ne samo da je nepotrebna, već moţe smanjiti efikasnost procesa spaljivanja. Kompostiranje je proces u kom organski materijal podleţe biološkoj degradaciji do stabilnog krajnjeg produkta. Oko 20-30 % volatilnih suspendovanih materija se konvertuje do ugljendioksida i vode, a kako se proces kompostiranja odvija u termofilnom temperaturtom reţimu, dobijeni mulj je pasterizovan. Kompostiran mulj se moţe koristiti za Ċubrenje zemljišta. PROJEKTNI KRITERIJUM -trakaste filter prese: -komada: -kapacitet: -širina trake. -broj radnih sati:
1+1 12 m³/h 1,2 m 9h
-transport mulja na prese: -tip pumpe: -komada: -kapacitet: -kondicioniranje mulja; -hemikalija: -doza hemikalije: -kapacitet dozatora: 3 -kapacitet dozir pumpe: -meseĉna rezerva na skladištu:
4.2.
ekscentriĉne puţne 1+1 12,5 m³/h
katjonski polielektrolit 250 g/m³ Kg/h 600 dm3/h 875 Kg
TEHNOLOŠKI OPIS PROCESA; KONCEPCIJA POSTROJENJA
Na odreĊivanje koncepcije postrojenja utiĉu mnogi faktori kao što su koliĉine i kvalitet otpadnih voda, dinamika opterećenja postrojenja, lokacija postrojenja, potrebna površina zemljišta za izgradnju postrojenja, faznost izgradnje, zahtev za kvalitetom preĉišćenog efluenta, stanje i kvalitet recipijenta, mogućnost odlaganja i trajne dispozicije muljeva, energetski zahtevi postrojenja, ekološki uticaj postrojenja na okolinu i ţivotnu sredinu i još ĉitav niz ĉinilaca o kojima se mora voditi raĉuna pri definisanju naĉina prerade otpadnih voda.
47
Imajući u vidu ove faktore, prikazana je koncepcija koja obuhvata komplentno preĉišćavanje otpadnih voda, kombinacijom fiziĉko-hemijskih i bioloških metoda preĉišćavanja, kao i anaerobnu obradu mulja sa njegovom dehidratacijom, gde se kao rezultat dobijaju stabilizovan mulj koji se moţe koristiti kao Ċubrivo u poljoprivredi ili odlagati na sanitarne deponije i biogas kao kvalitetan izvor energije. Znaĉi ova koncepcija ima kvalitativno nov pristup, gde se otpad ne tretira kao otpad, već kao resurs za dobijanje Ċubriva i energije. Dobijenom energijom mogu se u velikoj meri podmiriti potrebe ostalih energetskih potrošaĉa na postrojenju. Iz ovako definisane koncepcije postrojenja, proizilaze osnovne tehnološke celine, ukompovane u jedinstveni tehnološki proces preĉišćavanja otpadnih voda. Ta celine su: linija vode (prilog br. 1); linija mulja sa energetskom linijom (linijom biogasa), (prilog br. 2). Kao što je već reĉeno, svaka od ove dve linije moţe se tretirati kao zaseban tehnološki proces i u daljem tekstu će na takav naĉin i biti opisane.[3] 4.2.1 LINIJA VODE Linija vode, kao tehnološki proces preĉišćavanja otpadnih voda, se sastoji od sledećih faza: - proces grubog proceĊivanja na grubim mehaniĉkim rešetkama; - prepumpavanje centrifugalnim pumpama na fine mehaniĉke rešetke; - proces finog proceĊivanja na finim mehaniĉkim rešetkama; - proces izdvajanja peska i grubog suspandovanog materijala u aerisanim peskolovima; - prempumpavanje otpadne vode na primarne taloţnike; - proces primarnog taloţenja u primarnim taloţnicima; - proces biološke aerobne obrade u bioaeracionim bazenima sa recirkulacijom aktivnog mulja; - proces sekundarnog taloţenja u sekundarnim kruţnim taloţnicima; - proces dodatne koagulacije pomoću aluminijum sulfata; - krajnje ugušćivanje i filtriranje mulja u komornim filter presama; - ispuštanje vode u recipijent. Tehnološke šeme linije vode i linije mulja (prilog br.1 i prilog br.2) će posluţiti za opis procesa preĉišćavanja. Otpadna voda se kanalizacionim kolektorom dovodi do ulaznog dovodnog kanala (1) u koji su smeštene grube mehaniĉke rešetke (2). Na njima se obavlja grubo proceĊivanje otpadnih voda. Potom se puţnim pumpama voda prebacuje na fine mehaniĉke rešetke (3) gde se odvija proces finog proceĊivanja. Zatim se kanalom voda odvodi u skladište sirove otpadne vode (4). Nakon skladišta sirove vode voda se centrifugalnim pumpama sa potopljenim motorom prebacuje na aerisane peskolove (5). U ovim ureĊajima se vrši sedimentacija peska i grubog suspendovanog materijala, kao i odvajanje ulja, masti i ostalog plivajućeg matrijala koji formira površinski sloj plivajućeg mulja. Sakupljeni pesak i mulj iz sabirne komore se pomoću mamut pumpi (6) prempumpavaju u rezervoar za pranje peska gde se vrši njegovo ispiranje i taloţenje. Transport izdvojenog peska vrši se kamionom. UvoĊenje vazduha u aerisani peskolov se postiţe preko distributivnih poroznih cevi , dok se sam vazduh obezbeĊuje pomoću kompresora . Isti kompresori snabdevaju vazduhom i mamut pumpe. Iz peskolova se voda prelivom odvodi do razdelnog aparata sa pumpom za dizanje vode na primarne taloţnike (8). Kruţni primarni taloţnici su ureĊaji sa paketima za razdvajanje koji obezbeĊuju efikasan proces dekantacije i taloţenja najfinijeg suspendovanog materijala. Zgrtaĉ za mulj je obešen na nosaĉe cevi mosta koji ga pri svakom kruţnom kretanju vuĉe za sobom i oslanja se na dno taloţnice preko kotrljajućih toĉkva. Voda se uvodi u taloţnike kroz centralni deo objekta preko Stengelovih elemenata, tako da se radijalno rasporeĊuje u struji prema prelivnom koritu, koji je postavljen po obodu taloţnika. Mulj se sakuplja u koniĉnom delu taloţnika u kome se vrši i dodatno ''sabijanje'' i
48
ugušćivanje izdvojenog mulja. Izbistrena voda se centrifugalnom pumpom odvodi do bioaeracionih bazena (11) a višak mulja u skladište primarnog mulja (16). U bioaeracionim bezenima (11) se obavlja aerobna biološka obrada, tj. redukcija organskog zagaĊenja, zahvaljujući aktivnom mulju. Kako je bakterijskoj kulturi potreban za normala rast, pored hrane (organsko zagaĊenje), vazduh (kiseonik), to se u bioaeracione bazene vazduh uvodi preko aeratora . Ove aeracione ploĉe se polaţu po dnu bazena, dok im se vazduh dovodi razvodnim cevovodima od kompresora (13). Ovim naĉinom obavljanja aeracije se obezbeĊuju najfiniji mehuri vazduha u vodi, a time je i transport vazduha u vodu maksimalno moguć. Iz bioaeracionih bazena se voda odvodi prelivom do sekundarnih taloţnika (17) koji su iste konstrukcije kao i primarni. U ovim taloţnicima se iz vode odvajaju flokule aktivnog mulja koji se taloţi u koniĉnom delu taloţnika- ugušćivaĉa. Voda se uvodi u taloţnike u horizontalnom toku kroz centralni deo graĊevine preko ulaznih elemenata, tako da se radijalno rasporeĊuje u struji prema prelivnom koritu. Mulj se u konusu dodatno ''sabija'' i ugušćuje a izbistrena voda se pumpama dalje odvodi na dodatnu obradu u koagulatore (18). Istaloţeni aktivni mulj iz sekundarnih taloţnika (17) biva zahvaćen recirkulacionom pumpom (14) i transportivan u centralno skladište za recirkulaciju mulja (15) iz kojeg se vraća nazad u bioaeracione bazene. Povremeno se višak aktivnog mulja prempumpava u skladište za višak mulja (7) iz kojeg se vraća na primarne taloţnike u cilju eliminacije iz vode i odvoĊenja na dalju obradu. Ovom recirkulacijom je obezbeĊeno korektno odvijanje biološkog aerobnog procesa razgradnje organskog zagaĊenja u bioaeracionim bazenima. Iz sekundarnih taloţnika se voda prepumpava u koagulatore (18) gde se odvija proces koagulacije pomoću aluminijum-sulfata. Nastala suspenzija se prebacuje u ugušćivaĉ mulja (19) i na kraju se filtriranjem u komornim filter presama (20) odvaja preĉišćena voda od novonastalog mulja. Pre ispuštanja preĉišćene vode u recipijent vrši se merenje protoka i koliĉine preraĊene vode. 4.2.2 LINIJA MULJA SA LINIJOM BIOGASA Linija mulja Linija mulja, kao tehnološki proces anaerobne fermentacije, se sastoji iz sledećih faza (prilog br. 2 -tehnološka šema linije mulja sa linijom biogasa): - ugušćivanje izdvojenih muljeva (primarni mulj + višak aktivnog mulja) u primarnom ugušćivaĉu; - prepumpavnje ugušćenog mulja u digestore; - proces kiselinskog vrenja u digestorima za kiselinsko vrenje; - proces metanskog vrenja u matanskom fermentoru; - ugušćivanje prevrelog mulja u sekundarnom ugušćivaĉu; - proces dehidratacije na trakastoj filter presi; - odvoz muljne pogaĉe i njena krajnja dispozicija na deponiji ili korišćenje kao visokovrednog Ċubriva u poljoprivredi. Muljevi koji se u postrojenju izdvajaju iz vode, na prvom mestu primarni mulj i višak aktivnog mulja, se zahvataju pumpom i prepumpavaju u primarni ugušćivaĉ mulja (1). Mešanje i homogenizacija mulja, kao i zgrtanje ugušćenog mulja u centralnu komoru, se obavlja pomoću zgrtaĉa sa centralnim pogonom. Nadmuljna voda se prelivom odvodi u postrojenje na poĉetak procesa, dok se ugušćeni mulj zahvata centrifugalnim potopljenim pumpama i transportuje u digestore kiselinskog vrenja (1 i 2). Sirovi mulj se pre ulaska u digestore meša sa recirkulacionim tokom mulja iz digestora i zagreva kao smeša do definisane temperature. Prva dva digestora su digestori kiselinskog vrenja, dok se u trećem digestoru (3) odvija proces metanske fermentacije. Sami digestori su ĉeliĉne konstrukcije sa pojasevima dvostrukog omotaĉa kroz koje struji topla voda i greje supstrat. Mešanje supstrata je obezbeĊeno mešalicom, odnosno barbotiranjem biogasa, koji se u digestore uduvava preko kompresora. Digestori su izolovani slojem mineralne vune i opšiveni aluminijumskim limom. Od merno regulacione opreme, koja obezbeĊuje kvalitetno praćenje i automatsko voĊenje
49
procesa anaerobne fermentacije, digestori su opremljeni meraĉima temperature, meraĉima pritiska biogasa, rN- metrima za merenje rN vrednosti mulja, i hidrostatiĉkim meraĉima nivoa teĉnosti za kontinualno praćenje nivoa supstrata u digestoru. Prevreli mulj se pumpama prepumpava u sekundarni ugušćivaĉ (5). U njemu se vrši ugušćivanje fermentisanog mulja i njegova priprema za proces dehidratacije. Nadmuljna voda se vraća nazad u postrojenje, dok se ugušćeni mulj zahvata centrifugalnim pumpama i transportuje na dalji proces obrade. Radi poboljšanja efekta ugušćivanja, mulju se dodaje katjonski polielektrolit. Doziranje polielektrolita se vrši pomoću dozir pumpi, dok se sam polielektrolit priprema, rastvara i skladišti u rezervoaru (6). Dehidratacija mulja se obavlja na trakastoj filter presi (7). Dobijena teĉna faza – filtrat se vraća na poĉetak procesa. Ovim se postiţe dobijanje mulja u obliku koji je lako transportovati na deponiju, ako je ona krajnje odlagalište. Ĉvrsti sadrţaj koji se izdvoji na grubim i finim rešetkama se skuplja u kontejnere. To su komunalni kontejneri koji se, kada se napune, odvoze komunalnim vozilima na deponiju. Sadrţaj tog materijala ĉine parĉadi drveta, plastiĉni predmeti, metalni predmeti, lišće, guma, tekstil, papir, ostaci hrane i sliĉno. Ovaj materijal je okvašen ali je to prevashodno ĉvrst otpad. Linija biogasa Produkti anaerobne fermentacije mulja su u najvećoj meri gasovi, ĉija se smeša jednim imenom naziva biogas, i mulj koji je u velikoj meri stabilizovan i osloboĊen organske materije i zauzima znatno manju zapreminu i kao takav je znatno pogodniji za dalju konaĉnu preradu o ĉemu je već bilo reĉi. Sa priloţene šeme (prilog br. 2) se vidi da se linija biogasa sastoji od sledećih tehnoloških faza: - izdvajanje biogasa u digestorima; - filtriranje biogasa kroz keramiĉki filter i filterske baterije; - sakupljanje i skladištenje biogasa u rezervoaru za biogas; - energetska konverzija biogasa u elektriĉnu ili tplotnu energiju, sagorevanjem u gasnom kotlu, na ĉije je vratilo prikljuĉen generator. Prateći tehnološku šemu, vidi se da se izdvojeni biogas iz digestora, preko filterskog seta (8) odvodi do rezervoara za biogas (9). Rezervoar za biogas je lagane ĉeliĉne konstrukcije, rešetkastog tipa u kome se nalazi gasna membrana rezervoara za biogas. Iz rezervoara za biogas sledi njegova dalja distribucija i primena. Biogas biva zahvaćen kompresorima i delimiĉno se vraća u digestore. Ova recirkulacija ima dvostruku ulogu: barbotiranjem biogasa u masi supstrata postiţe se njeno kvalitetnije mešanje, dok je sam biogas odliĉan katalizator procesa fermentacije. Drugi deo gasa se, preko meraĉa protoka i koliĉine biogasa, dovodi gasgeneratoru (10). Gasgenerator je agregat koji je sastavljen od gasnog OTO motora, u kojima se vrši sagorevanje biogasa, na ĉijem je vratilu preko spojnice vezan sinhroni generator za proizvodnju elektriĉne energije. Ovim sagorevanjem biogasa u motoru vrši se konverzija njegove energije jednom delom u toplotnu energiju, ĉiji su nosioci voda za hlaĊenje motora i ulja i izduvni gasovi. Drugi deo je elektriĉna energija dobijena na polovima generatora. Toplotna energija se preko izmenjivaĉa toplote koristi za zagrevanje digestora i zagrevanje upravne zgrade postrojenja (13). Elektriĉna energija se koristi za podmirivanje elektriĉnih potrošaĉa samog postrojenja. U sluĉaju pojave viška gasa u sistemu, ili gasa nedovoljnog kvaliteta , potrebno je takav gas spaliti. Za spaljivanje se koriste baklja (12) dimenzionisana tako da je u mogućnosti da spali maksimalnu proizvodnju gasa. Potreban vazduh U više faza procesa preĉišćavanja otpadnih voda je neophodan vazduh. Na prvom mestu je to proces aerobne biološke obrade sa aktivnim muljem, gde je vazduh neophodan zbog ţivotnih funkcija bakterijske populacije. Pored bioaeracionih bazena, vazduh se uvodi i
50
u peskolov gde mu je uloga provetravanje vode i obezbeĊivanje spiralnog strujanja vodene mase u peskolovu. Vazduh se dovodi i na mamut pumpu, gde sluţi suspenziji peska iz peskolova i njeno transportovanje u rezervoar za pranje peska.
5.
ZAŠTITA NA RADU
5.1. Princip zaštite od požara i eksplozije Na osnovu prikazanog tehnološkog postupka moţe se zakljuĉiti da je primenjena tehnologija, osim linije biogasa poţarno bezopasna. S'obzirom da metan ĉini 60 – 70 [%] biogasa, deo postrojenja u kome se biogas proizvodi, skladištiti i koristiti svrstava se u prvu kategoriju ugroţenosti od poţara. U cilju prevencije neophodno je obezbediti kontinualnu kontrolu koncetracije gasa u prostorijama u kojim moţe doći do procurivanja. Prostorije u kojima moţe doći do pojave eksplozivnih smesa su gas generator, kotlarnica, kompresori i filtri. Potrebno je predviditi ureĊaje za detekciju gasa i eksplozivnih smesa na centralnom i lokalnom nivou. TakoĊe neophodno je obezbediti adekvatnu gromobransku zaštitu na objektima poput rezervoara biogasa i digestora, koja je u skladu sa stepenom ugroţenosti ovih objekata.
51
Na ogranku cevovoda koji spaja digestore i rezervoar biogasa se nalazi baklja na kojoj se spaljuje dobijeni biogas, ako doĊe do poremećaja u procesu anaerobne digestije i produkcije gasa sa manjim sadrţajem metana što povećava mogućnost eksplozije ili u sluĉaju kad je proizvodnja veća od potrošnje, a rezervoar za biogas je pun. Svaki digestor je snabdeven sigurnosnim ventilom koji omogućava nadpritisak veći od 50 mbar i ispušta gas u atmosferu. Usvojen je automatski ureĊaj za sagorevanje u kotlu sa blokadom vezama koje obezbeĊuju prethodno provetravanje loţišta kotla pre paljenja. U kotlarnici, filterskoj prostoriji i prostoriji gas generatora treba obezbediti ventilaciju kojom će se obezbediti zona sigurnosti i stalno odvoĊenje toplote disipacije. Pre puštanja u pogon gas generatora vrši se prethodna ventilacija sa petostrukom izmenom vazduha radi eliminacije mogućih koncetracija biogasa u prostoriji. Zabranjeno je pušenje i upotreba otvorenog plamena. Radovi i opravke se mogu izdvojiti samo nakon praţnjenja instalacije i produvavanja inertnim gasom, uz upotrebu alata koji ne varniĉi. 3 5.2. Zaštita od buke Prilikom nabavke oruĊa za rad i ureĊaja, uz dokumentaciju koja se prilaţe, moraju se pribaviti podaci o njihovim akustiĉnim osobinama iz kojih će se videti da buka na radnim mestima i u radnim prostorijama neće prelaziti dopuštene vrednosti. Ako je za ispunjenje uslova o dopuštenim vrednostima buke potrebno preduzimanje posebnih mera (prigušivaĉi buke, elastiĉna podloga i dr.) iste moraju biti naznaĉene u pomenutoj dokumentaciji i ispoštovane. Glavni izori buke su kompresorska stanica, crpne stanice i postrojenja sa filterpresama. U crpnim stanicama glavni izvor buke su pogonski mahanizmi pumpi (elektromotori i reduktori). Da bi se spreĉila pojava vibracija svi vijci, naroĉito fundametalni moraju biti dobro pritegnuti. Ose vratila motora i crpki moraju se poklapati u granicama tolerancije koju propišu proizvoĊaĉi opreme. Nivo buke u crpnim stanicama je daleko ispod dozvoljenih granica. Buka u prostoriji sa filter presama je isto daleko ispod dozvoljenih granica. Glavni izvor buke u kompresorskoj stanici su kompresori odnosno duvaljke za aeraciju peskolova i bioaeracionih bazena. Radi smanjenja buke i vibracija, kompresor je priĉvršćen za pod preko elastiĉnih oslonaca, od potisnog cevovoda odvojen je fleksibilnim gumenim crevom, a poseduje i prigušivaĉ zvuka. Da bi se spreĉila pojava vibracija, svi vijci, a posebno fundametalni moraju biti dobro pritegnuti. Pored svih preduzetih mera moţe se oĉekivati znatan nivo buke (preko 90 dB) pa treba obavezno koristiti štitnike za uši prilikom ulaska u kompresorsku stanicu. [3] 5.3. Neprijatni mirisi Mirisi u otpadnoj vodi su najĉešće uzrokovani gasovima koji nastaju razgradnjom organskih materija. Prisustvo neprijatnih mirisa se smatra pitanjem broj jedan u odnosu javnosti prema izgradnji i lokaciji postrojenja za preradu otpadnih voda. Vaţnost mirisa za ljudski organizam je vezana prevashodno za psihološki stres koji prouzrokuju. Intezivni mirisi mogu izazvati pad apetita, smanjeno unošenje teĉnosti, lošiju respiraciju, povraćanje... Za karakterizaciju mirisa vaţnu ulogu igraju ĉetiri nezavisna faktora: karakter - vezan za mentalnu asocijaciju subjekta; detektabilnost - broj razblaţenja potreban da se smanji miris do praga minimalne dekatibilne koncetracije mirisa; intenzitet - uglavnom povazan sa koncetracijom; hedonika - relativna prijatnost ili neprijatnost koju miris izaziva kod subjekta. Najĉešći uzroci neprijatnih mirisa su jedinjenja poput amina, amonijaka, diamina, vodonik sulfida, merkaptana, organskih sulfida... Sva ova jedinjenja se mogu naći ili razviti u otpadnim vodama.
52
Izvori neprijatnih mirisa su: otpadna voda koja sadrţi vodonik sulfid, neopran pesak, pena na primarnom taloţniku, biološki proces preopterećen organskim materijama, ugušćivaĉi za sirov i digestiran mulj, procesna jedinica za obezvodnjavanje mulja. Adekvatnim izabranim opterećenjem prilikom dimenzionisanja jedinica, paţljivim voĊenjem postrojenja, spaljivanjem izduvnih gasovsa na preporuĉenim temperaturama, razvijanje uobiĉajnih mirisa na postrojenju ne bi trebalo da predstavlja problem. Ukoliko doĊe do pojave neprijatnih mirisa treba odmah preduzeti neophodne korake za njihovo uklanjanje i kontrolu. Ovo ĉesto podrazumeva dodatak hemikalija poput hlora, vodonik peroksida, kreĉa ili ozona. U ekstremnim sluĉajevima moţe biti neophodno pokrivanje nekih jedinica, sakupljanje i tretman izdvojenog gasa. Generalno, metode za kontrolu mirisa se mogu svrstati u:
fiziĉke - spaljivanje, adsorpcija na aktivnom uglju ili pesku, injektiranje kiseonika (vazduha), dodavanje maskirajućih agenasa, specijalno dizajnirani skruberi; hemijske - skruberi sa razliĉitim alkalijama, hemijska oksidacija, hemijska precipitacija; biološke - trikilingfiltri, bioaeracioni bazeni sa aktivnim muljem. 3
REZIME Postrojenje za preĉišćavanje otpadnih voda postupkom aerobnog biološkog preĉišćavanja sa aktivnim muljem ima brojne prednosti u odnosu na ostale sisteme preĉišćavanja meĊu kojima su svakako najvaţnija ekonomska opravdanost izgradnje postrojenja kao i i ispunjeni svi ekološki aspekti u skladu sa svetskim zakonima. Opisano postrojenje moţe se koristiti za preĉišćavanje gradskih (komunalnih) i prethodno tretiranih industrijskih otpadnih voda. Kapacitet postrojenja je 126000 ekvivalentnih stanovnika, a izlazni rezultati će zadovoljiti sve zahteve za ispuštanje u recipijent druge kategorije.
53
Kljuĉne reĉi: voda, otpadne vode, preĉišćavanje otpadnih voda, biološka obrada, postrojenje, aktivni mulj.
54
55
56
Legenda Linija vode: 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18. 19. 20. 21. 22. 23.
– ulazni kanal – grube rešetke – fine rešetke – cenralno skladište sirove vode – aerisani peskolovi – mamut pumpe – centralna stanica (c.s.) za višak mulja - razdelni aparat – primarni taloţnici – razdelni aparat – bioaeracioni bazeni – aeratorske ploĉe – kompresori – razdelni aparat – c.s. za recirkulaciju mulja – c.s. za primarni mulj – sekundarni taloţnici – koagulatori – ugušćivaĉ mulja – komorna filter presa – odvodni kanal, u recipijent – retenzija
57
Legenda Linija mulja sa linijom biogasa: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13.
– primarni ugušćivaĉi mulja – digestor – digestor – digestor – sekundarni ugušćivaĉ - rezervoar za polielektrolit – trakaste filter prese – keramiĉki filteri – rezervoar biogasa – gasgenerator – gasni kotao – baklja – upravna zgrada
58
LITERATURA 1. Prof dr. Jovanović P. , ’’EKOLOGIJA VODE’’ , AranĊelovac, 2002. 2. Degremont, G, ’’ TEHNIKA PREĈIŠĆAVANJA VODA – PRERADA VODA GRADSKIH KANALIZACIJA (GLAVA 20) ; PRERADA INDUSTRIJSKIH OTPADNIH VODA (GLAVA 21)’’ , Prevod sa francuskog, GraĊevinska knjiga, Beograd, 1976. 3. ’’IDEJNI PROJEKAT ZA PREĈIŠĆAVANJE INDUSTRIJSKIH I KOMUNALNIH OTPADNIH VODA SA PODRUĈJA GUP-a GRADA ŠAPCA DO 2020. GODINE , Energoprojekt, Beograd 1998. 4. Prof. dr Đuković J., doc. dr Đukić B., doc. dr Lazić D., mr Marsenić M. : ''TEHNOLOGIJA VODE'', Tehnološki fakultet Zvornik, Beograd, 2000. 5. Šećerov – Sokolović R., Sokolović S. : ''ZAŠTITA OKOLINE OD ZAGAĐENJA HEMIJSKE INDUSTRIJE – I DEO – METODE PREĈIŠĆAVANJA OTPADNIH VODA'' , Tehnološki fakultet, Novi Sad, 1994. 6. Gaćeša S., Klašnja M. : ''TEHNOLOGIJA VODA I OTPADNIH VODA'', Jugoslovensko udruţenje pivara, Beograd, 1994. 7. Prodanović D. : ''EKOLOGIJA I ZAŠTITA VODE OD ZAGAĐIVANJA'' , Beograd – AranĊelovac , 1998. 8. Kugurović M., Petrov A. : ''ZAŠTITA ŢIVOTNE SREDINE'', SMEITS i Mašinski fakultet, Beograd,1994 9. Smiljanić – Stevanović S. : ''POSTROJENJE ZA PREĈIŠĆAVANJE OTPADNIH VODA – tehniĉko rešenje i tehniĉki proces'' , seminarski rad, Viša tehnološka škola, Šabac 2004. 10. INTERPLAN d.o.o. – otpadne vode , 16.03.2005
URL: http://www.gradimo.hr/1889.aspx (26.06.2006) 11. Centar za ekologiju i energiju – Tuzla, voda, otpadne vode, 26. jun 2006. URL: http://www.ceetz.org/voda_otpadne.php (03.07.2006). 12. WASTEWATER TRATMENT PLANTS (12.06.2006) URL: http://photos.innersource.com/group/8557 (12.07.2006).
59
SADRŢAJ
UVOD.....................................................................................................................................2 1. O VODI UOPŠTE...........................................................................................................3 1.1. Voda u prirodi........................................................................................................3 1.1.1. Kružni tok vode u prirodi.................................................................................3 1.1.2. Jednaĉina hidrološkog bilansa........................................................................4 1.2. Podela vode..............................................................................................................5 1.3. Sastav prirodnih voda...........................................................................................5 1.3.1. Sastojci koji se normalno sreću u vodi............................................................5 1.3.2. Klasifikacija prirodnih voda..........................................................................6 1.4. ZagaĊivanje prirodnih voda...................................................................................6 2. OTPADNE VODE.............................................................................................................8 2.1. Podela otpadnih voda.............................................................................................8 2.2. Karakteristike otpadne vode................................................................................10 2.2.1 Fiziĉke karakteristike......................................................................................10 2.2.2. Hemijske karakteristike....................................................................................11 2.2.3. Biološke karakteristike...................................................................................12 2.3. Kriterijumi zageĊenosti otpadne vode...............................................................12 2.4. Karakteristike gradskih otpadnih voda.............................................................13 3. PREĈIŠĆAVANJE OTPADNIH VODA.....................................................................15 3.1. Klasifikacija naĉina preĉišćavanja.................................................................15 3.2. Postupci preĉišćavanja gradskih otpadnih voda.............................................18 3.2.1. Uĉinak preĉišćavanja........................................................................................18 4. POSTROJENJE ZA PREĈIŠĆAVANJE OTPADNIH VODA....................................19 4.1. Tehniĉki opis procesa sa proraĉunima.............................................................19 4.1.1. Bazni podaci.......................................................................................................19 4.1.2. Tehniĉki opis postrojenja.................................................................................21 4.1.2.1. Primarni tretman...........................................................................................21 4.1.2.2. Sekundarni tretman........................................................................................28 4.1.3. Tretman mulja......................................................................................................37 4.1.3.1. Primarno ugušćivanje mulja..........................................................................38 4.1.3.2. Anaerobna digestija........................................................................................40 4.1.3.3. Linija gasa........................................................................................................42 4.1.3.4. Sekundarno ugušćivanje mulja.......................................................................43 4.2. Tehniĉki opis procesa; koncepcija postrojenja................................................48 4.2.1. Linija vode..........................................................................................................48 4.2.2. Linija mulja sa linijom biogasa.......................................................................49 4.3. Zaštita na radu......................................................................................................52 4.3.1. Princip zaštite od požara i eksplozije........................................................52 4.3.2. Zaštita od buke...................................................................................................52 4.3.3. Neprijatni mirisi.............................................................................................53 REZIME...............................................................................................................................54 Prilog 1 ..............................................................................................................................55 Prilog 2...............................................................................................................................56 Literatura...........................................................................................................................59 Sadržaj.................................................................................................................................60 Bibliografski podaci.......................................................................................................61
60
BIBLIOGRAFSKI PODACI UDK Nauĉno podruĉje: Nauĉna oblast: Institucija: Mentor rada: Broj stranica: Broj slika: Broj tabela: Broj priloga: Broj literaturnih referenci: Datum odbrane: Komisija za odbranu: 1. mr Slavica Ilić 2. dr Milomir Stojnić 3. mr Milan Isaković
Tehniĉke nauke Hemijska tehnologija Viša tehnološka škola, Šabac mr Slavica Ilić 61 5 9 2 12 Septembar, 2006.
Rad je odložen u biblioteku Više tehnološke škole u Šapcu
61
