Sistem prečišćavanja otpadnih voda

Veoma je bitno govoriti o problemu otpadnih voda, kao i načinu zaštite voda od zagađenja. Voda predstavlja izvor života na Zemlji i kao takvu neophodno je čuvati.

Pre nego počnemo sa pričom o prečišćavanju otpadnih voda, da se prvo ukratko podsetimo šta su to otpadne vode i kako one nastaju. Otpadne vode predstavljaju mešavinu raznih, vodom nošenih, nečišćenja. To je ustvari upotrebljena voda iz naselja i industrije. Tačnije, otpadnim vodama nazivaju se vode koje su prominile svoj prvobitni sastav, unošenjem štetnih materija, čija prisutnost uzrokuje promenu fizičkih, hemijskih, bioloških ili bakterioloških karakteristika vode, zbog čega se ne mogu koristiti u poljoprivredi, niti u bilo koje druge svrhe. Razlikuju se sledeće vrste otpadnih voda: komunalne, atmosferske, industrijske, poljoprivredne i otpadne vode ostalih izvora. Postoje tri tipa sistema za odvođenje komunalnih otpadnih voda i atmosferskih voda: sanitarni sistem, sistemi za separatno odvođenje atmosferskih voda i kombinovani sistemi (zajedničko odvođenje komunalnih i atmosferskih voda).

Glavne faze procesa prečišćavanja otpadnih voda se mogu predstaviti kao: prethodna obrada, primarno, sekundarno i tercijarno prečišćavanje, te dezinfekcija prečišćene otpadne vode i obrada muljeva iz procesa prečišćavanja. Prema tome, imamo:

• Prethodna obrada otpadnih voda obuhvata uklanjanje grubog suspendovanog i plivajućeg materijala, uklanjanje inertnog materijala, uklanjanje plivajućeg ulja i ujednačavanje protoka i koncentracije otpadnih voda.

• Primarnim prečišćavanjem se iz otpadnih voda uklanjaju suspendovane i emulgovane materije taloženjem, filtracijom ili flotacijom.

• Sekundarnim prečišćavanjem se uklanjaju koloidne i deo rastvorenih organskih materija biološkim ili hemijskim putem.

• Tercijarno prečišćavanje se primenjuje za uklanjanje zaostalog zagađenja, kao što su biogeni elementi, bionerazgradljive organske materije, patogena mikroflora, toksične materije.

Primarno prečišćavanje otpadnih voda obuhvata postupak ujednačavanja količine i opterećenja otpadnih voda; te postupke uklanjanja: krupnog (grubog) materijala iz otpadnih voda; lako taloživih suspendovanih čestica; slobodnih ulja i masti i suspendovanih čestica. Treba naglasiti, da se navedeni postupci često definišu kao postupci prethodne obrade otpadnih voda – koji se koriste u prvom redu sa ciljem zaštite i/ili olakšavanja daljeg procesa prečišćavanja – a da se samo „uklanjanje suspendovanih čestica“ smatra primarnim prečišćavanjem. Primarnim prečišćavanjem se ne može prečistiti otpadna voda do stepena koji dopušta njeno direktno ispuštanje u vodoprijemnik, ali se može, u određenim slučajevima, prečistiti u dovoljnoj meri da se dozvoli njeno ispuštanje u javnu kanalizaciju, jer su uslovi za kvalitet otpadnih voda koji se ispuštaju u javnu kanalizaciju daleko blaži od uslova za direktno ispuštanje u prijemnik.

Sekundarno prečišćavanje otpadnih voda obuhvata postupke uklanjanja koloidno dispergovanog i rastvorenog biološki razgradljivog organskog zagađenja. Ti postupci su zasnovani na aktivnosti odgovarajuće mikroflore, koja koristi biološki razgradljive organske materije zagađenja kao svoj supstrat. Pored korišćenja mikroflore može da se vrši i dodavanje odgovarajućih hemikalija koje utiču na razgradnju materija iz otpadnih voda. Sekundarnim prečišćavanjem se u većini slučajeva otpadna voda prečišćava do stepena koji dopušta njeno direktno ispuštanje u vodoprijemnik. Međutim, standardnim sekundarnim prečišćavanjem se iz otpadne vode ne uklanjaju u dovoljnoj meri tzv. nutrienti, odnosno materije koje sadrže azot i fosfor, tako da se mora primeniti i tercijalno prečišćavanje otpadnih voda, sa ciljem uklanjanja nutrienata.

Za prečišćavanje vode koriste se: mehaničke, biološke i hemijske metode.

Mehanički postupci zasnivaju se na uklanjaju fizičkih nečistoća vode i na principu delovanje fizičkih sila. Mehaničke metode prečišćavanja vode sastoje se od uklanjanja makro i mikrosuspendovanih čestica iz vode, organskog i neorganskog porekla. U tu svrhu koriste se:

– rešetke i sita,
– taloženje,
– flotacija,
– filtriranje,
– centrifugiranje,
– taložnici za pesak,
– primarni taložnici i bazeni za izjednačavanje protoka.

Rešetka je uređaj sa otvorima, uglavnom uniformne veličine, koja se koristi da zadrži krupne čvrste čestice koje se nalaze u otpadnoj vodi influenta koja odlazi dalje na postrojenje ili u kombinovanim kolektorskim sistemima otpadne vode, naročito atmosferskih voda. Glavna uloga rešetki je da ukloni grubi materijal iz toka koji bi oštetio ili zapušio opremu u narednim procesima, smanjio ukupnu pouzdanost i efektivnost procesa ili zagadio vodene puteve. Sita se ponekad koriste umesto ili nakon grubih rešetki, tamo gde se zahteva bolje uklanjanje suspendovanih čestica kako bi se zaštitila oprema koja može biti osetljivija na čvrstu materiju, kao što su membranski bioreaktori ili eliminisao materijal koji može inhibirati korisnu upotrebu bioostatka.

Taloženje (sedimentacija) je termin korišćen za odvajanje suspendovanih čestica koje su teže od vode, gravitacijskim taloženjem. Sedimentacioni bazen se može nazvati i sedimentacioni tank, izbistrivač, taložni bazen ili taložni tank. Dimenzioniranje svih tipova taložnika zavisi od: protoka otpadne vode, koncentracije nerastvorenih komponenti, gustine i mešavine vode i taloga, kinetike taloženja. Nedostatak horizontalnih i radijalnih taložnika je u tome što je izraženo strujanje vode, što izaziva dopunske otpore i sprečava taloženje, kao i problem odvodjenja mulja. U tu svrhu koriste se vertikalni taložnici. Primarnom sedimentacijom omogućava se taloženje organskih i neorganskih suspendovanih čestica koje se iz sistema izdvajaju u obliku mulja.

Masti, ulja, plastika i druge materije manje specifične težine od vode moraju se uklanjati iz otpadne vode. Plivajuće materije iz preliva primarnog taložnika se uklanjaju najčeće u bioaeracionim bazenima.

Flotacija je operacija koja se koristi za odvajanje čvrstih čestica iz tečne faze. Separacija se izvodi uvođenjem finih mehurića gasa (obično vazduha) u tečnu fazu. Mehurići prikačeni na čestičnu materiju omogućuju podizanje čestica na površinu otpadne vode. Čestice koje imaju veću gustinu od tečnosti na ovaj način će moći da isplivaju na površinu.

Filtriranje je proces koji se koristi za uklanjanje nerastvorenih materija. Ostvaruje se prolaskom vode kroz sloj granuliranog materijala postavljenog na perforiranu podlogu. Centrifugiranje je metoda za izdvajanje čestica iz suspenzije usled delovanja centrifugalne sile koja je višestruko veća od sile gravitacije.

Hemijskim procesima prečišćavanja nazivamo procese u kojima se prečišćavanje obavlja pomoću određenih hemijskih reakcija ili određenih fizičko-hemijskih fenomena. Važno je zapamtiti da je jedan od bitnih nedostataka povezan za većinu hemijskih procesa, u poređenju sa fizičkim procesima, je da su oni aditivni procesi. U većini slučajeva nešto se dodaje u otpadnu vodu da bi se postiglo uklanjanje nečeg drugog. Kao rezultat ovoga neto količina rastvorenih konstituenata u otpadnoj vodi raste. Osnovni hemijski procesi u tretmanu otpadnih voda uključuju hemijsku koagulaciju; hemijsku precipitaciju; hemijsku oksidaciju; unapređenu oksidaciju; fotolizu i hemijsku neutralizaciju, kontrolu stvaranja naslaga i stabilizaciju.

Postupak hemijske precipitacije zasniva se na prevođenju rastvorenih materija otpadnih voda sa pogodnim reagensima u nerastvorna jedinjenja, koja se zatim uklanjaju taloženjem ili flotacijom (za veće koncentracije) ili filtracijom (za manje koncentracije). Tokom godina brojne različite supstance su korišćene kao precipitanti. Najčešće korišćene hemikalije su soli aluminijuma i gvožđa i kreč.

Hemijska koagulacija se može ostvariti dodatkom jake kiseline ili baze ili dodatkom elektrolita. Nakon procesa koagulacije, flokulaciju je neophodno sprovoditi uz sporo mešanje, kako bi se omogućio što bolji kontakt između malih flokula i njihova aglomeracija u gušće i veće čestice. Flokulacija je fizički proces formiranja mase krupnih flokula od sitnih, destabilizovanih koloidnih čestica, stvaranjem povećanog gradijenta brzine u masi vode.

Konvencionalna hemijska oksidacija u tretmanu otpadne vode obično uključuje upotrebu hemijskih oksidanasa kao što su ozon, vodonik-peroksid, permanganat, hlor i kiseonik, kako bi izazvali promenu u hemijskom sastavu pojedine supstance ili grupe supstanci. Unapređeni procesi oksidacije uključuju upotrebu hidroksil radikala (HO), koji je korišćen kao jak oksidans da unušti specifične organske konstituente i materije koje ne mogu biti oksidovane lako konvencionalnim oksidansima. Osnovna primena konvencionalne oksidacije u tretmanu otpadnih voda je kontrola mirisa, kontrola vodonik sulfida, uklanjanje boje, uklanjanje gvožđa i mangana, dezinfekcija, kontrola rasta biofilma u procesu tretmana i u komponentama distribucionog sistema, oksidacija odabranih organskih konstituenata u tragovima.

Dezinfekcija podrazumeva selektivnu destrukciju organizama koji izazivaju bolesti. Ne unište se svi organizmi tokom procesa. Ovo razlikuje dezinfekciju od sterilizacije, pri kojoj se unište svi organizmi. Dezinfekcija prečišćenih otpadnih voda je neophodna u cilju sprečavanja nastanka bolesti uzrokovanih ispuštanjem otpadne vode, koja može da sadrži humane patogene (organizmi koji predstavljaju rizik po ljudsko zdravlje), u vodene recipijente. Patogeni od najvećeg značaja su želudačne (crevne) bakterije, virusi i paraziti.

Biološki procesi prečišćavanja zasnivaju se na aktivnosti kompleksne mikroflore, koja u toku svog životnog ciklusa usvaja organski i deo neorganskih materija, koje čine zagađenje otpadne vode, koristeći ih za održavanje životnih aktivnosti i za stvaranje novih ćelija. Nakon završenog prečišćavanja obavi se, na pogodan način, separacija mikroflore i prečišćene otpadne vode, u kojoj zaostaje mala količina organske materije, koja je biološki nerazgradiva, kao produkt metabolizma koje je mikroflora izlučila u vodu. Biološkim prečišćavanjem moguće je iz otpadne vode ukloniti najveći deo organskog zagađenja, ali je nemoguće potpuno prečišćavanje. U sistemu prečišćavanja otpadnih voda biološka obrada voda odvija se kao sekundarno prečišćavanje, a posle mehaničkog, odnosno primarnog prečišćavanja. Biološko prečišćavanje može se pojaviti i kao nezavisan postupak. U toku biološke obrade nastaje stabilizovani mulj koji se iz vode odstranjuje u sekundarnim taložnicima.

Biološki procesi prečišćavanja mogu se odvijati kao aerobni i kao anaerobni, uz pomoć aerobnih ili anaerobnih mikroorganizama. Aerobni procesi su mnogo zastupljeniji pri obradi otpadnih voda, sa malom i srednjom koncentracijom organskog materijala i odvijaju se na dva načina:

– sa suspendovanom mikroflorom (sa aktivnim muljem) i
– sa imobilisanom mikroflorom na inertnom nosaču (biološka filtracija).

Aerobni postupci sa suspendovanom mikroflorom dele se na:

– postupke sa aktivnim muljem u bioaeracionim bazenima,
– postupke u aerisanim lagunama (biološke lagune) i
– postupke u aerobnim (plitkim) jezerima (biološkim veštačkim jezerima).

Najrasprostranjeniji biološki postupak za prečišćavanje otpadnih voda danas predstavlja proces sa aktivnim muljem. Predstavlja aerobni proces, jer se odvija pomoću aerobne mikrobiološke populacije. Savremeni postupci se mogu primeniti i za uklanjanje azotnih jedinjenja iz otpadne vode. U sistemu sa aktivnim muljem mikroorganizmi se nalaze u lebdećem stanju. Mikroorganizmi (bakterije, protozoe i metozoe) nalaze se u bazenu za aeraciju, gde se uz pomoć kiseonika u procesu metabolizma obezbeđuje razgradnja supstrata. Mikroorganizmi oksidiraju rastvoreni supstrat u ugljen-dioksid i vodu. Deo organskog materijala sintetiše se u nove ćelije ili se koristi za rast postojećih ćelija, a ostatak se sastoji od otpada i viška mulja. Aeracija otpadne vode vrši se u bioaeracionim bazenima, a nakon aeracije sledi biotaloženje gde se biomasa – mikrobiološki mulj odvaja od efluenta. Deo mulja vraća se u proces (aktivni mulj) gde služi kao aktivator biološkog procesa. Ostatak mulja se odvodi u uređaj za obradu mulja, odnosno odlaže na odgovarajući način. Bistra prečišćena voda (efluent) ispušta se u prijemnik (recipijent) ili, po potrebi, vodi na dodatnu obradu (dezinfekciju, filtriranje i sl.).

Otpadni materijal iz procesa prerade otpadnih voda trebalo bi da ima visok udeo izdvojenih komponenata i mali udeo preostale vlage. Postupci obrade muljeva mogu biti: ugušćavanje (povećanje koncentracije suspendovanih čestica i smanjenje zapremine mulja), stabilizacija (razgradnja mulja smanjenje koncentracije suve materije), kondicioniranje (promena u konzistenciji mulja usmerena ka poboljšanju obezvodnjavanja i povećanja koncentracije mulja), obezvodnjavanje (smanjenje zapremine mulja i formiranje vlažne muljne „pogače“), sušenje ili oksidacija, odlaganje (deponije, razbacivanje po obradivom zemljištu, lagune, more) ili korišćenje stabilizovanog mulja.

Prema primenjenoj tehnologiji, postupci prerade mulja mogu biti:

– biološki, u kojima fizičko-hemijsku razgradnju komponente iz mulja vrše živi organizmi (deponije, kompostiranje),
– tehnički (hemijski) postupci, kod kojih se fizičko-hemijska razgradnja mulja vrši korišćenjem hemijske energije sadržaja u mulju (sagorevanje, piroliza, hidroliza, gasifikacija),
– mehanički postupci, koji imaju za cilj samo mehaničku transformaciju pojedinih komponenti ili mulja u celini.

Biološki postupci obrade mulja izvode se radi: proizvodnje komposta, poboljšanja ostatka mulja za odlaganje (mehaničko-biološki postupci) i biološke stabilizacije ostatka mulja (postupak stabilizacije).

Uvođenjem ALGO Composter preparata u sistem za tretman otpadnih voda, dobijamo nekoliko prednosti:

- Smanjenje kapaciteta skladištenja otpadnih voda / Ostvarujemo veću efikasnost
- Smanjenje čvrstog ostatka usled mikrobiloškog razlaganja / Niži troškovi odlaganja
- Poboljšanje aerobne i aneorobne fermentacije / Dobijamo bolji kvalitet otpadnih voda
- Drastično smanjenje neprijatnih mirisa (amonijaka i sumpordioksida) u lagunama
- Smanjenje količine i toksičnosti organskog mulja, biohemiskom razgradnjom, od 30% do 40% u zavisnosti od količine organske materije
- Smanjenje neprijatnog mirisa (amonijak, vodonik-sulfid, merkaptani), u prvih petnaest minuta
- Aktivacija mikrobioloških procesa, hraneći i štiteći pozitivne mikroorganizme koji obezbeđuju proces fermentacije i razgradnju organskog otpada
- Redukcija patogene mikroflore
- Apsorpcija teških metala u oblike neškodljive za životnu sredinu

Algo Composter