BIOLOŠKI TRETMAN MULJA(SLURRY PHASE TREATMENT-EX SITU)

Andrej BožoMilana Guteša

Kratak opis procesa BIOLOŠKI MULJ – mešavina čvrstih čestica tla, sedimenata,

ili mulja i drugih primesa.

Mulj se meša da bi čestice ostale suspendovane i mikroorganizmi ostali u kontaktu sa čvrstim zagađivačima. Nakon završetka procesa podvrgava se dehidrataciji i tretirani ostatak se odlaže na deponije.

  Biološki tretman mulja obuhvata tretmane kontaminiranih

tla/mulja pomešanog sa čistim ili zagađenim tečnostima u biološkom reaktoru.

Osnovni koraci tretmana: mešanje/aeracija desorpcija biološko razlaganje

POSTUPAK TRETMANA: 1. FIZIČKO ODVAJANJE KRUPNOG I SITNOG KAMENJA, odnosno

krupnije i sitnije frakcije zemljišta.2. MEŠANJE ZEMLJIŠTA SA VODOM - postizanja unapred određene

koncentracije polutanata (zavisi od koncentracije zagađujućih materija, nivoa biološke razgranje,

i fizičkih karakteristika zemljišta). U nekim procesima zemljište se ispira da bi se postigla veća koncentracija zagađujućih materija.

3. UKLANJANJE ČISTOG PESKA, ostaje samo zagađeni deo i otpadna voda da se biološki tretiraju.

4. ČVRSTE ČESTICE SE U SUSPENZIJI - posuda reaktora i mešanje sa nutritijentima i oksidacija.

-dodavati kiseline ili baze radi održavanja pH vrednosti. -dodavanje mikroorganizama. 5. DEHIDRATACIJA Uređaji za dehidrataciju obuhvataju: prečišćivače, pritisni filteri,

vakuum filteri, posude za sušenje peska i centrifugu. 6. ODLAGANJE TRETIRANOG ZEMLJIŠTA I TRETMAN OTPADNIH

VODA

Proces se može odvijati u jednostepenom reaktoru ili u višestepenom sistemu i može biti kontinualan ili šaržni.

Višestepeni sistem uključuje i pripremnu fazu kao što je: prosejavanje mulja dodavanje površinski aktivnih materija (PAM) razgradnje otpada

Efektivnost biološkog tretmana mulja zavisi: pripremne faze desorpcije koncentracije čvrste materije načina mešanja vremena reagovanja.

Pripremna faza Otpad se može pripremati za tretman na više načina kako bi se

povećala efektivnost i efikasnost celokupnog sistema.

Pripremne metode podrazumevaju: metode koje povećavaju učinak desorpcije (npr. dodavanje

površinskih aktivnih materija (PAM) i smanjenje veličine čvrstih čestica)

metode koje koncentrišu otpad koji će se tretirati (npr. razdvajanje čvrstih čestica po veličini).

Metoda razdvajanja po veličini može: eliminisati teže čestice za koje je potrebno mnogo više energije da

bi se suspendovale koncentriše zagađujuće materije značajne za razgradnju

Desorpcija Zagađujuća materija treba biti desorbovana iz

čvrstih čestica pre biološke razgradnje. Desorpcija je posebno važna kod suspenzija čvrsto

– tečno karakteristične za biološki tretman mulja. Stepen desorpcije zagađujuće materije iz čvrste

materije uslovljen je fizičkim i hemijskim karakteristikama obe materije.

Određeni mikroorganizmi se kače za spoljašnju površinu čvrstih čestica.

Ravnoteža ovog procesa mogla bi dovesti ujedno do čvrste čestice i postupak dalje spore desorpcije. Velik afinitet mnogih materija prema čvrstoj materiji (npr. PAH imaju veliki afinitet prema mineralima gline) mogu takođe inhibirati desorpciju.

Laboratorijski testovi pokazuju:• stopa razgradnje je funkcija koncentracije zagadjujuce materije u

rastvoru• populacija mikroba raste linearno

Raspodela mase čvrste i zagađujuće materijerasparčavanjem čvrste materije

Masa čvrste ma-terije

Masa PAH

62

0

37

94

1 6

Katran %Fine čvrste čestice %Krupni delovi %

Biološki reaktor Reaktori za biološki tretman mulja pogodni su za tretman

iskopanog zemljišta i mulja na mestima gde je potrebno sanirati male zapremine materijala, ili kada je materijal odložen za tretman i ne zahteva brzi protok, obradu.

Reaktori za biološki tretman mulja mogu se uspešno primeniti u dekontaminaciji i čvrste materije i mulja. Dizajn im se može razlikovati u mehanizmu oksigenizacije i mešanja čvrste suspenzije. Takođe mogu biti konstruisani kao postrojenje sa lagunama.

Reaktori: jednostepeni reaktori višestepeni sistemi

 

Potrebni podaci za tretman Zagađujuće materije identifikujemo

bioremedijacijskom istragom (rastvorljivost i koeficijent sorpcije zemljišta).

Za zagađujuće materije determinišemo: Isparljivost (napon pare) Hemijska reaktivnost (tendencija ka nebio. reak.

Hidroliza, oksidacija i polimerizacija) Biološka razgradnja

Troškovi Remedijacija zemljišta - 130$/m3 - 200$/m3

Identifikacija isparljivih supstanci u tretmanu - 160$/m3 - 210$/m3

Zemljište sa PAH - priprema mulja (50$ - 60$ po toni) i dehidratacija (20$ - 30$ po toni).

Ukupni troškovi biološkog tretmana mulja značajno variraju i zavise od: načina tretmana i biološke razgradljivosti materija zapremine materijala za koji se potražuje biološki

tretman potrebnog stepena kontrole procesa svih posebnih materijala kojima se rukuje kompleksnosti reaktora dizajna procesa

 

Najveći deo troška biološkog tretmana mulja su: Priprema materijala (pretraga mulja da bi se uklonili

krupni delovi) Fiksni troškovi (instalacija biloškog

reaktora,instalacija taložnika i filtera,instalacija sistema za „ Off – gas ’’ tretman)

Specijani troškovi (iskopavanje zemljišta,troškovi rada i održavanja,komunalne usluge,nutritijenti,kometabolički supstrati,nadzor,kontrola kvaliteta i bezbednost i zdravlje na radu,kontrolno uzorkovanje i analiza)

Preostali troškovi (deponovanje ili tretiranje zemljišta ili mulja,ispuštanje viška vode u javni tretman putam odvodnog kanala,off gas tretman)

Nivo procesa u biološkom reaktoru zavisi od: ciljeva čišćenja koncentracije zagađujućih materija temperature u reaktoru koncentracije nutritijenata adekvatne aeracije (za aerobne bioreaktore)

Sledeći faktori mogu ograničiti primenljivost i efektivnost procesa:

  potrebno je iskopavanje zagađenog zemljišta potreba da se smanji količina materije koje se stavlja u reaktor

povećava komplesknost i troškove procesa veoma visoka koncentracija zagađujućih materija koja može biti

toksična za mikroorganizme nehomogena zemljišta mogu prouzrokovati ozbiljne probleme u

radu dehidratacija ostatka može biti vrlo skupa potrebna je prihvatljiva metoda za odlaganje nereciklabirne

otpadne vode niske ambijentalne temperature mogu smanjiti učinak biološke

degradacije teški metali se ne mogu tretirati ovom metodom i mogu biti

toksični po mikroorganizme krupni delovi u toku pripreme veći od 60mm u prečniku moraju

se prvi otkloniti

Značaj biološkog reaktora za tretman mulja konvencionalan (direktan metabolički tretman) trenutan (kometabolički tretman) inovativan (sekvencijalni anaerobni/aerobni tretman,

specijalni mikroorganizmi)

Mnogobrojni izveštaji zabeležili su zadovoljavajuću razgradnju čvrstog sadržaja od 5% sve do 50% (težine polazne suve materije). Maksimalni udeo čvrste materije zavisi od vrste čvrste materije i tipa reaktora.

Rezultati u praksi

Primer 1. Primena biološkog tretmana mulja u biološkoj remedijaciji na lokaciji Skladišnog superfonda drveta Kanton, Misisipi

Tretman je obuhvatao uređaj za praćenje, rezervoar za mešanje, četiri reaktora za biološki tretman mulja i jedinicu za dehidrataciju mulja.

Cilj tretmana bio je da se otkone krupniji delovi (veći od 0.0075mm) od uskladištenog materijala i mulja, i biološki tretirati preostale čvrste čestice sitnije od 0.0075 mm.

Grafikon 1 Ukupna koncentracija PAH u zavisnosti od vremena provedenog u biološkom reaktoru/ serija 1

Ukupna koncentracija PAH u zavisnosti od vremena provedenog u biološkom reaktoru/ serija 1

Primer 2. Biološki tretman mulja i zemljišta kontaminiranog fenantrenom PAH su toksične materije koje se akumuliraju u

zemljištu i sedimentima kao posledica nerastvornosti u vodi i neisparljivosti.

Uočena je značajna veza između koncentracije fenantrena i vrste zemljišta sa vremenom u biološkom reaktoru.

Zaključeno je da se ova metoda može primeniti na manje zagađene lokacije poput gasnih stanica, mesta ekstrakcije ulja i rafinerije, ili u vanrednim situacijama.

Povećanje efikasnosti uklanjanja fenantrena u različitim koncentracijama u zavisnosti od vremena pokazalo je da su važni faktori u uklanjanju zagađenja:

kontrola pH dopuna nutritijenata aeracija dobro mešanje uzoraka u reaktoru

Biološki tretman kontaminiranog zemljišta policikličnim aromatičnim ugljovodonicima u kontrolisanim uslovima predstavlja relativno jeftinu i efikasnu metodu remedacije zemljišta.

Suština procesa zapravo predstavlja podpomaganje procesa koji se obavlja u prirodi, gde čovek veoma malim radom i ulaganjem ubrzava prirodni proces biorazgradnje.