20
APTEFF, 31,1-748 (2000) UDC 628.116.16.664.663.6 BIBLID. 1450-7188, (2000) 31, pp. 3-22 Pregledni rad OSNOVI PROCESA ANAEROBNOG PRECISCAVANJA OTPADNIH VODA PREHRAMBENE INDUSTRIjE I INDUSTRIjE PICA Mile T. Klasnja, Marina B. Sciban Definisane su otpadne vode prehrambene industrije i industrije pica sa aspekta preciscavanja (poreklo i kolicina otpadnili voda, vrsta i koncentracija zagadenja). Razmatran jc utica] nepreciscenih otpadnih voda na recipijent, kao i nacini resavanja problema otpadnih voda. Razmatrano je anaerobno preciscavanje otpadnih voda prehrambene industrije i industrije pica: (1) osnovianaerobnogpreciscavanja (metansko vrenje; [aktori metanskog vrenja ),' (2) [ormulisanje tehnoloskog procesa anaerobnog preciscavanjo: (i) dejinisanje opste seme procesa; (ii) izbor postupka (tipovi digestora, jednostepeni-dvostepeni postupak, rad u psihrofilnoj, mezofilnoj i termofilno] oblasti); (iii) definisanje parametara procesa (hidraulicko i organsko opterecenje, kolicina i sastav biogasa, itd.); (3) efckti primene anaerobnog preciscavanja (efikasnost preciscavanja,specificna produkcija biogasa, produkcija viska anaerobnog mulja). KLJUCNE RECI: prehrambena industrija, industrija pica, otpadna voda, anaerobno preciscavanje, proces UVOD Otpadne vode prchrarnbcnc industrije, i industrije pica (koja sc, bar kad su u pitanju otpadne vodc, zastita okoline uopste, obicno razmatra zajedno sa prehrambcnom industrijorn, za sta postoje valjani razlozi, s obzirom na slicnost otpadnih tokova iz procesa proizvodnje), predstavljaju, za razliku oc\uobicajenog misljenja u delu strucne javnosti, velikog zagadivaca okoline. Primer Katastra zagadivaca voda na teritoriji Vojvodinc, s obzirom na koncentraciju fabrika prchrambene industrijc u tom dclu zemlje, to najbolje dokazuje: industrija u Vojvodini produkuje 80% od celokupne kolicine otpadnih voda (stanovnistvo + industrija), odnosno 88% organskog zagadcnja, izrazenog kao HPK; a unutar industrije je udco prchrambcnc industrijc u kolicini otpadnc vode 31 %, ali u HPK opterecenju cak 82%, dok proizvodnja alkoholnih pica produkujc 2,9% industrijskih otpadnih voda, ali i 6,1 % HPK optereccnja (1). Problem otpadnc vode neke Iabrike prehrambene industrije i industrijc pica nije sarno (tehnicko-tehnoloski) problem cfluenta, tj. otpadnog toka procesa proizvodnje; vee taj problem, kao sto se zna, ima vise aspckata. Otpadna voda jc zagadivac, samim tim bliza i dalja Dr Mile Klasnja, vanr. prof., mr Marina Sciban, asistcnt, Univcrzitct u Novom Sadu, Tchnoloski fakultct, 2 ]()OO Novi Sad, Bulcvar Cara Lazara 1, .Iugoslavija. 3

OSNOVI PROCESA ANAEROBNOG PRECISCAVANJA OTPADNIH … · okolina fabrike trpi stete od ispustanja neprcciscenih otpadnih vocla (ckoloski aspekt). Problematika otpadnih vodaje zakonski

  • Upload
    others

  • View
    27

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: OSNOVI PROCESA ANAEROBNOG PRECISCAVANJA OTPADNIH … · okolina fabrike trpi stete od ispustanja neprcciscenih otpadnih vocla (ckoloski aspekt). Problematika otpadnih vodaje zakonski

APTEFF, 31,1-748 (2000)UDC 628.116.16.664.663.6

BIBLID. 1450-7188, (2000) 31, pp. 3-22

Pregledni rad

OSNOVI PROCESA ANAEROBNOG PRECISCAVANJA OTPADNIHVODA PREHRAMBENE INDUSTRIjE I INDUSTRIjE PICA

Mile T. Klasnja, Marina B. Sciban

Definisane su otpadne vode prehrambene industrije i industrijepica sa aspekta preciscavanja(poreklo i kolicina otpadnili voda, vrsta i koncentracija zagadenja). Razmatran jc utica]nepreciscenih otpadnih voda na recipijent, kao i nacini resavanja problema otpadnih voda.Razmatrano je anaerobno preciscavanje otpadnih voda prehrambene industrije i industrije pica:(1) osnovi anaerobnogpreciscavanja (metansko vrenje; [aktori metanskog vrenja),' (2) [ormulisanjetehnoloskog procesa anaerobnog preciscavanjo: (i) dejinisanje opste seme procesa; (ii) izborpostupka (tipovi digestora, jednostepeni-dvostepeni postupak, rad u psihrofilnoj, mezofilnoj itermofilno] oblasti); (iii) definisanje parametara procesa (hidraulicko i organsko opterecenje,kolicina i sastav biogasa, itd.); (3) efckti primene anaerobnog preciscavanja (efikasnostpreciscavanja, specificna produkcija biogasa, produkcija viska anaerobnog mulja).

KLJUCNE RECI: prehrambena industrija, industrija pica, otpadna voda,anaerobno preciscavanje,proces

UVOD

Otpadne vode prchrarnbcnc industrije, i industrije pica (koja sc, bar kad su u pitanjuotpadne vodc, zastita okoline uopste, obicno razmatra zajedno sa prehrambcnom industrijorn,za sta postoje valjani razlozi, s obzirom na slicnost otpadnih tokova iz procesa proizvodnje),predstavljaju, za razliku oc\ uobicajenog misljenja u delu strucne javnosti, velikog zagadivacaokoline. Primer Katastra zagadivaca voda na teritoriji Vojvodinc, s obzirom na koncentracijufabrika prchrambene industrijc u tom dclu zemlje, to najbolje dokazuje: industrija u Vojvodiniprodukuje 80% od celokupne kolicine otpadnih voda (stanovnistvo + industrija), odnosno88% organskog zagadcnja, izrazenog kao HPK; a unutar industrije je udco prchrambcncindustrijc u kolicini otpadnc vode 31%, ali u HPK opterecenju cak 82%, dok proizvodnjaalkoholnih pica produkujc 2,9% industrijskih otpadnih voda, ali i 6,1% HPK optereccnja (1).Problem otpadnc vode neke Iabrike prehrambene industrije i industrijc pica nije sarno(tehnicko-tehnoloski) problem cfluenta, tj. otpadnog toka procesa proizvodnje; vee tajproblem, kao sto se zna, ima vise aspckata. Otpadna voda jc zagadivac, samim tim bliza i dalja

Dr Mile Klasnja, vanr. prof., mr Marina Sciban, asistcnt, Univcrzitct u Novom Sadu, Tchnoloski fakultct, 2 ]()OONovi Sad, Bulcvar Cara Lazara 1, .Iugoslavija.

3

Page 2: OSNOVI PROCESA ANAEROBNOG PRECISCAVANJA OTPADNIH … · okolina fabrike trpi stete od ispustanja neprcciscenih otpadnih vocla (ckoloski aspekt). Problematika otpadnih vodaje zakonski

okolina fabrike trpi stete od ispustanja neprcciscenih otpadnih vocla (ckoloski aspekt).Problematika otpadnih voda je zakonski regulisana, na drzavnorn nivou (2,3), ali jc deo regu­lative prenet i na opstinski nivo (uslovi za ispustanje otpadnih voda u javnu kanalizaciju, naprimer (4)), a u doglednoj buducnosti rnoze se ocekivati regulisanjc na nivou recnih slivova(5); odnosno, u razmatranju ukupne problematikc otpadnih voda se u obzir moraju uzimatipropisi, ali, pogotovo danas kod nas, i praksa primene tih propisa (pravni aspekt). Konacno,resavanje prohlema otpadnih voda ima svoju CCflU (6), sto je izuzetno vazan, iii odlucujuci,faktor u donoscnju odluke da Ii da se problem otpadnih veda uopsie resava, i u izhoru nacinaresavanja problema (ekonomski aspekt). I konacno, neresen problem otpadne vode Iabrikemoze hiti postavljen kao jedna od barijera izvozu, sto se nasim fahrikama prehramhencindustrije i desava,

Svi ovi aspekti su, u nacclu, poznati, ali oni nasim strucnjacima obicno nisu poznati udovoljnoj meri, tj. u mcri koja je neophodna za kvalifikovano odlucivanje prilikom resavanjaproblema otpadnih voda. Problcmatika otpadne vode Iabrike jeste tcsno povezana sa samomproblernatikorn procesa proizvodnje hrane iii pica; ali ona isto tako zahteva i specificna znanja,radi se 0 spccificnim informacijama.

Pogotovo se u nasoj strucnoj javnosti nedovoljno zna 0 procesu anaerobnog preciscavanjaotpadnih voda, koji je u nasoj praksi i slabo zastupljen (7), narocito za obradu industrijskihotpadnih voda (obrada tecnih stajnjaka jc doneklc u nas i primenjena, i 0 toj problcmatici sevise kod nas i zna (8, 9,10,11,12)).

Upravo iz tih razloga, da se pruzc neke od tih spccificnih inforrnacija vezanih za otpadnevode, ito 0 anaerobnorn preciscavanju otpadnih voda, u ovom radu cc se izncti osnove proccsaanaerobnog preciscavanja otpadnih voda prehrambene industrije i inclustrije pica, kao jednomod nacina resavanja problema otpadnih voda sve zastupljenijem u svetu (danas sirorn svetarade hiljade industrijskih postrojenja za anaerobno preciscavanje otpadnih voda, velik brojnjih bas za obradu otpadnih voda fabrika prehrambene industrije i industrije pica (13)).

OTPADNE VODE PREHRAMBENE INDUSTRIJE I INDUSTRIJE PICA

Resavanje problema otpadnih voda prehramhene industrije i industrijc pica pocinjcnjihovim upoznavanjern, karakterizacijom tih otpadnih voda (poreklo i kolicina otpadnih voda,vrsta i koncentracija zagadenja), na osnovu cega sc utvrdi velicina stete po ekosistem odispustanja nepreciscenih otpadnih voda, a na osnovu svega toga se definisu nacini resavanjaproblema, od kojih je anaerobno preciscavanje sa nizom prednosti, sto ce biti prikazano utekstu.

Karakterizacija otpadnih voda

Po poreklu, otpadna voda neke fabrike uvek je, zapravo, zbir vise otpadnih voda kojcnastaju unutar fabrike. Ukoliko fabrika raspolazc sarno sa jednim kanalizacionim sistemom,sto je najcesci slucaj u nasoj prehrambenoj industriji i industriji pica, na izlivu iz te kanalizacijejavlja se tzv. zbirna otpadna voda Iabrikc. Medutim, sa aspckta resavanja problema industrijskihotpadnih voda nije dovoljno da se znaju sarno karakteristike zbirne otpadnc vode, vee se morajupoznavati i pojedine otpadne vode koje je sacinjavaju.

Otpadne vode fabrike sastoje se od: (i) otpadnih voda iz procesa proizvodnje (cesto ihzovu tehnoloskim otpadnim vodama), (ii) sanitarne, tzv. fekalne, otpadnc vade, i (iii) oborinskevode (kisa, topljenje snega). Iz proizvodnje nastaje u pravilu vise otpadnih voda: iz pojedinihfaza prerade, pojedinih pogona. Tehnoloske otpadne vode mogu se podeliti i na otpadne vode

4

Page 3: OSNOVI PROCESA ANAEROBNOG PRECISCAVANJA OTPADNIH … · okolina fabrike trpi stete od ispustanja neprcciscenih otpadnih vocla (ckoloski aspekt). Problematika otpadnih vodaje zakonski

iz samog procesa, otpadne vode od pranja, od hladenja, otpadne vode iz energane. Vecinaprocesa u prehrambenoj industriji i industriji pica je jos uvck sarzna, sto ima za posledicuvclike varijacijc u kolicini i u stepcnu zagadenosti otpadnih voda. Otpadne vode iz pojedinihfaza prcrade mogu se veoma razlikovati po koncentraciji zagadenja (primeri u tabeli 1).Sanitarna, fekalna, otpadna voda potice iz mokrih cvorova u fahrici (toaleti, kupatila) i izkuhinje restorana unutar fabrike. Sanitarna otpadna voda je po svom sastavu veoma slicnaotpadnoj vodi dornacinstva, cije su karakteristike, kolicina i zagadenje, uglavnom dobro poznate(sanitarna otpadna voda je slabo zagadena voda). Oborinska, atmosferska, voda dospeva sakrovova fabrickih zgrada i sa fabrickog kruga. To je u pravilu sasvim slabo zagadena voda,ukoliko se pazi na cistocu fabrickog kruga (da se ne prosipaju sirovinc i proizvodi, otpadniproizvodi; te da na krug ne dospeva otpadno ulje transportnih vozila, i slicno).

Prema tome, kada se zna poreklo neke otpadne vode ima se, poznavajuci tehnoloski procesproizvodnje, i pre hilo kakvih merenja, gruba predstava 0 kolicini i stepenu zagadenosti otpadnihvoda; odnosno, utvrdivanje porekla otpadne vode je prvi korak u karakterizaciji otpadnih vodaneke fahrike prehrambene industrije i industrije pica.

Tabela 1. Zagadenje zbirne otpadne vode fabrikc i pojedinihotpadnih voda i tokova koje je sacinjavaju

Mlekara ( 14) Vrcdnost * Pivara (15) HPK. mgll

Zbirna otpadna voda Zbirna otpadna voda: 1500

- HPK 600 - 8500 Varionica

~ BPK j 300 - 4800 - Voda od ispirania tropa 23000

- Ukupan azot 20 - 200 - Voda od izbaciv. tropa 33000

- IJkupan fosfor 5 - 75 - Ispiranje dna bistrenika 8000

~ Masti 50 - 2600 - Voda od potiskivanja: 3322

-pI! 3.6 - 10.4 sladovinc u virpul

Otp.voda topionicc sira Vrioni podrum

-HPK 1400-3600 - Voda od prethodnog isp. 1070

- Masti 756-10995 - Voda ad ispiranja

- pH 8.7 - I 1.2 Sud za kvasac

Kisela surutka - Voda od prethodnog isp. 19400

- HPK 75150 - Voda od ispiranja 29

- Organski azot 1030 Filtracija i druk tankovi

Deprotcinisana surutka - voda ad ispiranja 35360

- HPK 57000 Pranjc flasu son* vrcdnosti svih pokazatelja scm pH su u mg/\.

Drugi korak u karakterizaciji otpadnih voda fabrike, nakon utvrdivanja porckla, jc dobijanjepodataka 0 kolicini otpadnih voda. Do kolicine otpadnc vode sc dolazi na dva osnovna nacina,merenjem otpadne vode i procenom (na osnovu: norrnativa, kolicinc utrosene vode). Najboljejc meriti, pogotovo sto se tako na najsigurniji nacin dolazi do podataka 0 dinamici nastajanjaotpadnih voda, tj. 0 promeni kolicine otpadne vode sa vremenom, sto je sa aspekta preciscavanjaizuzetno vazno. Medutim, u nasoj praksi se pokazalo da je rnercnje, iii procena, kolicine otpadnihvoda veliki problem (16); te da je malo fabrika u kojima postoje prihvatljivo precizni podaci 0

kolicini otpadnih voda, iako postoji obavcza postavljanja uredaja za merenje i registracijukolicine otpadnih voda (2).

5

Page 4: OSNOVI PROCESA ANAEROBNOG PRECISCAVANJA OTPADNIH … · okolina fabrike trpi stete od ispustanja neprcciscenih otpadnih vocla (ckoloski aspekt). Problematika otpadnih vodaje zakonski

Kolicina sanitarne otpadne voda moze se dosta tacno proceniti na osnovu podataka izliterature za kolicinu otpadne vode po stanovniku. Kolicina oborinske vode se moze relativnotacno proceniti na osnovu podataka 0 padavinama najblize metereoloske stanicc i vclicinepovrsine krovova zgrada i fabrickog kruga, mada se mnogo tacniji podaci dobijaju postavljanjemkisomera u samoj Iabrici.

Analizom otpadnih voda se utvrduje vrsta i koncentracija zagadenja. Iskustvo nase praksepokazuje da najveci problem nije, sto bi se ocekivalo, sarna analiza (mada i tu ima gresaka),vee da se najvece greske prave pri uzorkovanju otpadnih voda, transportu i cuvanju uzoraka.Najveci problem u pravilu je uzorkovanje, odnosno dobijanje dovoljno reprezentativnih uzorakaza analizu, pogotovo kada se zna da je osnovna karakteristika vecine otpadnih voda fabrikaprehrambene industrije i industrije pica neravnomernost kolicine i koncentracije zagadenja, sobzirom na sarzni karakter vecine procesa.

Na osnovu podataka 0 kolicini otpadne vode i koncentraciji zagadenja izracunavaju sepokazatelji neophodni kako za procenu uticaja otpadnih voda na okolinu tako i za preciscavanjetih otpadnih voda. Osnovni pokazatelji su hidraulicko i organsko opterecenje, tj. kolicina otpadnevode i kolicina organskog zagadenja (izrazenog obicno prcko HPK iii BPKJ kojc sa otpadnomvodom dospeva u recipijent iii u preciscavanje, izrazeno po vremenu, po jcdinici zapreminc iiipovrsine, i slicno (ria primer: rnvrn', kg Hl'Kzrn ', itd.).

Uticaj otpadnih voda na recipijcnt

Najveci deo zagadenja otpadnih voda prchrambene industrije i industrije pica potice odorganskih matcrija. Kada se takve otpadne vode ispustaju neprccisccnc u prijemnike, recipijente(vodotoci i akumulacije vode), dolazi do spontane razgradnje (biorazgradljivog dela) organskihmatcrija mikrotlorom koja normalno postoji u vodi recipijenta, za sta se trosi rastvoreni kisconikiz vode. Ukoliko je kolicina organskog zagadenja koja se sa otpadnim vodama unosi u recipijcnttolika da prevazilazi kapacitet reoksigenacijc vode, a do toga dolazi rclativno lako zbogkoncentracije bioloski razgradljivog organskog zagadenja (tabela 2) i sporog procesareoksigenacije vode, to ce dovesti do smanjenja koncentracije rastvorenog kiseonika u vodi.Time se ugrozava, u najgorem slucaju i unistava aerobni zivi svct u recipijentima (ako

Tabela 2. Sadrzaj organskog zagadenja (BPKJ i glavnih nutrienata (azota i Iosfora) upojcdinim otpadnim vodarna prehrambene industrije i industrije pica, u porcdenju sa

otpadnim vodama dornacinstva (18)

Otpadna voda iz BPK j Ukupni N Ukupru I' NI 1'1

proizvodnje I prerudc: [mg/l] [rng/l] Img/I] BPK, BI'K,

Krornpirov cips 2000 250 25 0.13 0,013

Prcrada krompira 2500 125 60 OJ)5 ()J)24

Slatkisi (bombon) 3500 40 0,6 (J,OI -

Konzcrvisano povrcc 1700 45 15 0,03 0,01

Mlckaru 500-2000 30-150 20-100 0,07 n,05

Bezalkoholna pica 180-370 6-40 6-9 0.08 0,03

Vocni sokovi 2500-4000 10-30 8-30 0,007 0,007

Pivara 800-2000 30-100 10-30 0.05 0.02

01p. voda dornacinstva 315 58 13 0,18 0,04

6

Page 5: OSNOVI PROCESA ANAEROBNOG PRECISCAVANJA OTPADNIH … · okolina fabrike trpi stete od ispustanja neprcciscenih otpadnih vocla (ckoloski aspekt). Problematika otpadnih vodaje zakonski

koncentracija rastvorcnog kiseonika u vodi padne ispod kriticnih 1,5-2,0 [mg/l]); a takodc seumanjuje kvalitet i upotrebna vrednost vode recipijenta jer pojava anaerobnih uslova u vodiima za posledicu nastajanje materija sa izrazito neugodnim mirisom i ukusom, te promenuboje vode. Sem toga, otpadne vode prehrambene industrije i industrije pica sadrze azot i Iosfor(tabela 2), koji su glavni makronutrijenti biljaka, tako da ispustanje ovakvih otpadni vodapospesuje eutrofikaciju vode recipijenta (prekomeran rast vodenog bilja, sa svim poznatimposledicama po kvalitet i upotrebnu vrednost vode), sto je narocito nepovoljno za akumulacijevode (17) i spore vodotoke, za sta su vojvodanski kanali i derdapska akumulacija eklatantanprimer.

Nacini resavanja problema otpadnih voda

Karaktcrizacija otpadnih voda i poznavanje zahteva zajednice (zakoni, propisi, pravilniei)su os nova za nalazcnjc optimalnog resenja problema otpadnih voda fabrika prehrambeneindustrije i industrijc pica. Prcciscavanje otpadnih voda ovih industrija, s obzirom na velicinustctc koje po rccipijcntc ima ispustanje nepreciscenih otpadnih voda, ce sc, pre iIi kasnije,nametnuti kao obavezno, a postavljace se (sarno) pitanje izbora nacina preciscavanja (ncke odIabrika prehrarnbcne industrije, kao sto su secerane, vee preciscavaju svoje otpadne vode, alivelika vecina nasih Iabrika hrane i pica, scm eventualno jednostavne mehanickc prethodneobrade (resetke, sita), ne preciscavaju svoje otpadne vode).

U slucaju prcciscavanja javljaju se dve osnovne alternative, u zavisnosti od toga da Iifabrikaispusta otpadne vode: (i) u javnu kanalizaeiju (tzv. indireksni zagadivac), kada sc mora izvestidelimicno prcciscavanje otpadnih voda do nivoa zagadenja dozvoljenog za ispustanje ukanalizaeiju (4) (u pravilu priblizno nivou zagadenja otpadne vode domacinstva (vidi tipicnevrednosti u tabeli 2)); iIi (ii) direktno u reeipijent otpadnih voda (obicno neki vodotok), kadase mora izvesti potpuno preciscavanje, do prcostale koneentracije zagadenja koje nece pogorsatikvalitet vode recipijenta (19).

Dalje alternative preciscavanja, unutar kojih se posmatra i primena anaerobnog procesapreciscavanja (slika 1), su: (i) prcciscavanje zbirne otpadne vode fabrike (u slucaju fabrikeindircktnog zagadivaca, primenom aerobnog ili anaerobnog proccsa; u slucaju direktnogzagadivaca aerobnim proeesom iIi kombinaeijom aerobnog i anaerobnog procesa), i(ii) izdvajanje jako zagadenih otpadnih voda fabrike i njihova zasebna anaerobna obrada(indirektni zagadivac) ili anacrobno/acrobna obrada (direktni zagadivac).

ZBIRNA~ ANAEROBNO ~ KANALIZACIJAOTPADNA VODA

ZBIRNA ~ ANAEROBNO ~ AEROBNO ~ PRIJEMNIKOTPADNA VODA

JAKO ZAGADENE~ ANAEROBNO ~ MIX ~ KANALIZACIJA

OTPADNE VODEA

OSTALEOTPADNE VODE

JAKO ZAGADENE~ ANAEROBNO ~ AEROBNO ~ PRIJEMNIK

OTPADNE VODEA

OSTALEOTPADNE VODE

Slika 1. Mesto anaerobnog preciscavanja u proecsupreciscavanja otpadnih voda industrijc

7

Page 6: OSNOVI PROCESA ANAEROBNOG PRECISCAVANJA OTPADNIH … · okolina fabrike trpi stete od ispustanja neprcciscenih otpadnih vocla (ckoloski aspekt). Problematika otpadnih vodaje zakonski

Da bi se razumelo ovakvo pozicioniranje anaerobnog proccsa u okviru scrna preciscavanjaotpadne vode fabrike, treba uporediti osnovne karaktcristike aerobnog i anaerobnogpreciscavanja, s obzirom da sc ta dva nacina preciscavanja javljaju i kao konkurcntni (iIi-iIi) ikao dopunjujuci (i-i) proeesi. Osnovne karakteristike aerohnog procesa su: (i) pogodan zaslabo i srednje zagadene vode, (ii) visoka efikasnost preciscavanja, (iii) velik utrosak encrgijeza prcciscavanje, (iv) organsko zagadcnje se najvecim delom trosi za rnetabolizarn i rast hiornaseradnih mikroorganizama (aerobnog aktivnog mulja), (v) nastajanje velikog viska aktivnog mulja(cija je obrada skupa), (vi) manji investicioni i znacajno veci cksploatacioni troskovi; dok suodgovarajuce karaktcristike anaerohnog procesa u odnosu na aerobni: (i) pogodan za jako iveoma jako zagadene otpadne vode, (ii) manja cfikasnost preciscavanja, (iii) znacajno manjiutrosak energije, (iv) organsko zagadenje sc najvecim delom prevodi u smesu gasova, tzv.biogas, koji se moze koristiti kao energcnt, (v) nastajanje mnogo manjcg viska aktivnog mulja,(vi) znatno veci investicioni, a manji eksploatacioni troskovi (8). Iz navedenog uporedivanjaaerobno / anaerobno jasno je zasto se anaerobno preciscavanje primenjujc u slucajevimanavedenim na slici 1:

zbirna otpadna voda fabrike koja se izliva u javnu kanalizaciju mozc se delimicno precistitianaerobnim putem, jcr je cfikasnost anaerobnog preciscavanja dovoljna da ohczbcdi darezidualno zagadenje ne bude vece od dozvoljcnog za ispustanje u javnu kanaJizaciju(20); a tehnoekonomski parametri su na strani anaerobnog procesa, u odnosu na aerobnikao alternativu (primer iz nemacke prakse: smanjenje organskog optereccnja za 80%,obrada 45000 [m'] otpadne vode godisnjc, troskovi anaerobnog delimicnog prcciscavanja3,47 [DM/m'], a aerobnog 3,76 [DM/m'] (21));

ukoliko sc zbirna otpadna voda fabrike ispusta direktno u recipijent, tada se mora obavitipotpuno preciscavanje, sto se moze izvesti, jednostavnije i lakse, aerobnim procesom(22,23,24), ali se koriscenjern kombinacije: anaerobni proces za uklanjanjc najveceg deJaorganskog zagadenja - aerobni proces sarno za ukJanjanje preostalog zagadenja, ostvarujeisti efckat uz manje troskove;

razdvajanjcm jako zagadcnih otpadnih voda od ostalih, slabo zagadcnih, otpadnih vodafabrike, koje se u kanalizaciju mogu ispustati bez ikakvog preciscavanja, i posebnomobradom tih jako zagadenih otpadnih voda (kojih je po kolicini nekoliko puta manje odostalih otpadnih voda fabrike) anaerobnim putem, postize se puno iskoriscenjc potencijalaanaerobnog procesa: preciscavanje se obavlja u manjem, investiciono i eksploatacionojeftinijem, postrojenju (25), uz energetski pozitivan proces (visak energije za pokricedel a energetskih potreba fabrike);

u slucaju da se otpadne vode fabrikc ispustaju dircktno u rccipijcnt, odvojenimanaerobnim preciscavanjem jako zagadenih otpadnih voda (primeri tih otpadnih voda utabeJi 1) postizu se vee nabrojane prednosti, a u narednom, aerobnorn, stepenu scdovrsava uklanjanje zagadenja iz anaerobno obradene vode i preciscavaju se ostalc,slabo i slabije zagadene otpadne vode fabrike; odnosno obezbeduje se visok stepenpreciscavanja svih otpadnih voda, koji je neophodan uslov u slucaju fabrikc direktnogzagadivaca.

8

Page 7: OSNOVI PROCESA ANAEROBNOG PRECISCAVANJA OTPADNIH … · okolina fabrike trpi stete od ispustanja neprcciscenih otpadnih vocla (ckoloski aspekt). Problematika otpadnih vodaje zakonski

ANAEROBNO PRECISCAVANJE OTPADNIH VODA PREHRAMBENEINDUSTRIJE I INDUSTRIJE PICA

Osnovi anaerobnog prcciscavanja

Metansko vrenjc je bioloska osnova anaerobnog preciscavanja, i rnoze se definisati kaoniz biohemijskih rcakcija posredovanih slozenorn bakterijskom mikroflorom. Mctanskimvrenjem se organska materija (organsko zagadenje otpadne vode) prevodi u smcsu gasova,tzv. biogas, u kojoj su osnovne komponente metan i ugljendioksid. Deo organskc materije nijebioloski razgradljiv u anacrobnim uslovima i cini najvcci deo rezidualnog zagadcnja otpadncvode, preostao posle anaerobnog preciscavanja. Bakterije metanskog vrenja ostvaruju svojuaktivnost u definisanim uslovima, koje karakterise odsustvo kiseonika, rcdukciona sredina iodrcdjcni interval pH.

Metansko vrcnjc sc uprosceno opisuje kao proccs koji se sastoji iz dye faze: acidogeneze,u okviru koje sc odvija hidroliza makromolekula (u otpadnim vodama prehrambcne industrijci industrije pica to su u prvom redu biopolimeri: ugljeni hidrati, proteini, lipidi) i Iermentacijaproizvoda hidrolize u organske kiseline (najvecim delorn), alkohole, amonijak, ugljendioksidi vodonik; i metanogeneze: nastajanja metana i ostalih gasova (najvise ugljendioksida, zatim, umnogo manjim konccntracijama, azota, vodoniksulfida), iz produkata acidogeneze prekursoramctanogeneze. Bakterijska flora koja posreduje hidrolizu i acidogenezu (tzv. acidogenebakterije) je veorna raznovrsna, i sastoji se od niza obligatnih i nekih fakultativno anaerobnihbakterija. Stvaranje metana posrcduju tzv. metanogene bakterije. Izolovano je tridesetak vrstametanogenih bakterija (26). Metansko vrenje se i dalje deli, na sest razlicitih stcpeni:(i) hidroliza biopolimcra do monomcra (aminokiseline, seceri i rnasne kiscline dugih lanaca),(ii) fermentacija aminokiselina i secera, (iii) anaerobna oksidacija masnih kiseline dugih lanacai alkohola, (iv) anaerobna oksidacija intermedijernih produkata, kao sto su isparljive masnekiseline, (v) konverzija acetata u metan, i (vi) konverzija vodonika u metan (27). Medutim, zapotrebe razmatranja osnova tehnoloskog procesa anacrobnog preciscavanja otpadnih voda,dovoljno ce biti da se metansko vrenje posmatra kao dvofazni proces, (I) acidogeneza i(II) metanogcneza, koje izvode dye glavne grope bakterija, acidogene i metanogene, a koje semedusobno znacajno railikuju u odnosu na svoju fiziologiju, potrebe za nutrientima,karakteristikama mctabolizrna i rasta (kinetici), optimalnim uslovima srcdine, i po osetljivostina promene sredine; sto jc sve od odlucujuce vaznosti u razumevanju procesa anaerobnogpreciscavanja, njegovom formulisanju, vodenju i kontroli.

Osnovni faktori koji kontrolisu metansko vrenje, samim tim i anaerobno preciscavanje,su: temperatura, pH, nutricione potrebe, inhibicije.

Proces anaerobnog prcciscavanje je, iz termodinamickih razloga, znatno sporiji odaerobnog, a temperatura mctanskog vrenja veoma utice na brzinu odvijanja anaerobnog proccsa.Iz tog razloga velika vccina modernih postupaka anaerobnog preciscavanja sa kontrolom tem­perature, tj. koji se ne odvijaju na ambijentalnim tcmperaturarna, rade sa grcjanimfermentorima, u mezofilnoj (30-40 IlC) iii u termofilnoj temperaturnoj oblasti(50-75 11C). Optimum pH acidogenih bakterija je pH 5,5-6,0 (28), a metanogenih pH 6-8 (29).Usvaja se da je normalan pH raspon mctanizacije, kada se radi 0 jcdnostepenim procesimapH 6-8; a javlja se kao rezultat interakcije puferskog sistema ugljendioksid-bikarbonati iisparljivih masnih kisclina i amonijaka. Vazno je obezbediti dovoljan puferski kapacitet kakoisparljive masne kiseline, glavni suspstrat metanogeneze, ne bi snizile pH u fermentoru ispodvrcdnosti optimalnih za dclovanje metanogenih bakterija. Nutricione potrebe anaerobnogprocesa preciscavanja su male, u porcdcnju sa aerobnim preciscavanjern (oko 1/5 potrebaaerobnog procesa (30)), a posledica su malog rasta bakterijske biomase. To je razlog da odnos

9

Page 8: OSNOVI PROCESA ANAEROBNOG PRECISCAVANJA OTPADNIH … · okolina fabrike trpi stete od ispustanja neprcciscenih otpadnih vocla (ckoloski aspekt). Problematika otpadnih vodaje zakonski

makroclernenata (ugljcnika, azota, Iosfora, sumpora) u otpadnirn vodarna mozc da huck visok,racunat kao odnos NiP prerna ugljeniku (obicno izrazcnorn prcko BPK, iii HPK; primcri zaotpadne vode prehrambene industrije u tabcli 2), a da se anacrobno prcciscavanjc normalnooclvija; odnosno, da ce malo kojoj otpadnoj vodi prilikom anacrobnog prcciscavanja hitipotrcban dodatak nekog od nutrijcnata. Takode sc tzv. organski nutricnti, arninokiseline ivitamini, u opstern slucaju nalaze u dovoljnim kolicinama za nonnalan metabolizarn (31).

Postojanje inhibicija metanskog vrenja i inhihitora u otpadnim vodarna moze odlucujuceda utice na uspesnost, pa i na samu mogucnost primcne, anaerobnog procesa preciscavanja.Akceptori elektrona , kao sto su sulfati i nitrati, inhibisu mctanogcnezu, Sulfati su osohito vazni,jcr su ccst sastojak otpadnih veda, a u pojedinim otpadnim vodama i otpadnim tokovimaprehrarnbene industrije i industrije pica irna ih u velikim koncentracijama (otpadna vodaproizvodnje kvasca, dzibra iz proizvodnje alkohola iz melase). Prilikom anacrobnogpreciscavanja otpadnih voda bogatih u sulfatima, sulfatrcdukujucc baktcrije su u kompeticijisa bakterijama koje produkuju rnctan za raspolozive donore elcktrona, pri ccrnu je minosHPK: sulfat kljucni faktor koji utice na kompeticiju (32). Pri tome je, po svoj prilici, izrazenijainhibicija procesa usled povecane koncentracije samih sulf'ata, nego usled nastalogvodoniksulfida (33). Dodatni veliki problem koji sc javlja je prelazak dela vodoniksulfida II

biogas, a sagorevanjem tog biogasa stvaraju se veorna korozivni produkti, tako da sc preupotrebe biogas dobijen iz otpadnih voda sa povecanorn koncentracijom sulfata moraprcciscavati (34), kao i inhibitorni efekat sulfida zaostalih u anaerobno obradenoj otpadnojvodi, iz koje se, u pojedinim slucajevima, takode mora uklanjati (35). Postoje nacini da sckonccntracija nastalog vodoniksulfida u biogasu smanji modifikovanjern procesa anaerobnogpreciscavanja (36), zajednickirn anaerobnim preciscavanjcrn otpadne vode bogatc i sirornasncu sulfatima (37), iii cak u samorn procesu proizvodnje iz koje nastajc otpadna voda sa vclikomkoncentracijorn sulfata (38), cime se problemi sa HoS u biogasu znatno smanjuju, sto ornogucavakorisccnje biogasa za neke namene i bez prcciscava-nja.l.lparljive masne kiseline (formiat, acctat,butirat, propionat) su glavni metanogcni supstrati. Njihova akurnulacija, izazvana poremecajernprocesa metanskog vrcnja hilo kojc vrste, posledica je cinjcnice da jc, II opstern slucaju,metanogcneza faza koja ogranicava ukupnu brzinu proccsa. Pri tome je toksicna nejonizovanafrakcija kiselina jer lakse prodirc u celiju, a do toga dolazi na nizim pH, s obzirom da se radi 0

slabim kiselinarna, Prcma tome, i pH i ukupna koncetracija kiselina je vazna kod utvrdivanjaove vrste inhihicije. Na vrednostirna pH dobro vodcnog procesa metanskog vrenja, koje suobicno u intervalu pH 7-8, retko dolazi do inhibicije isparljivim masnim kiselinama, tako da jepovecanje konccntracije isparljivih masnih kiselina u pravilu poslcdica, a ne uzrok inhihicijcmctanogerieze. U anaerohnim uslovirna se organski azot, koga irna II rnanjim iii vecirnkoncentracijama prakticno u svim otpadnim vodama prehrambcne industrije, rcdukuje doamonijaka, koji u povisenim koncentracijama uzrokujc inhibiciju metanogcna, kao najosetljivijegrupc bakterija u procesu metanskog vrenja (3Y). Mcdutim, adaptacijom metanogenog muljana povisene koncentracije amonijaka rnoze se ostvariti uspcsna metanogcneza pri vrlo velikimkoncentracijama amonijaka (40). Inhibitorno delovanjc materija koje su inace poznate kaotoksikanti, teskih metala i sirokc lepczc organskih toksicnih jedinjenja, nije intercsantno urazrnatranju anacrobnog prcciscavanja otpadnih voda prehrambcne industrije i industrije pica,jer se te materije iIi nc nalazc u ovim otpadnim vodama, iIi sc nalazc 1I konccntracijama kojesasvim sigurno nece izazvati inhibicijll, pogotovo aklimatizovane l1likrollore mctanskog vrcnja(kao sto to pokazujll i slucajcvi obrade otpaclnih voda hcmijske inclllstrijc: saopstava sc, naprimer, 0 uspesnom anaerobnom procesu preciscavanja pri stalnoj koncentraciji tetrahloretanaU otpadnoj vodi sve do 130 [mg/I], iii udarnoj dozi do 400 [mg/IJ (41); iIi 0 razgradnji najvecegdel a (vise od 80%) 2,4,6-trihlorfenola pri njegovoj koncentraciji od 25 [mg/l] (42»).

10

Page 9: OSNOVI PROCESA ANAEROBNOG PRECISCAVANJA OTPADNIH … · okolina fabrike trpi stete od ispustanja neprcciscenih otpadnih vocla (ckoloski aspekt). Problematika otpadnih vodaje zakonski

FormuIisanje tehnoloskog procesa anaerobnog preciscavanja

Tchnologija anaerobnog preciscavanja obuhvata primeren tehnoloski proces, odgovarajucetchnicko-tehnolosko resenje (postupak) i pouzdano vodenje i kontrolu procesa.

Definisanje opste semeprocesa

Opsta scma procesa anaerobnog prcciscavanja, primenjiva za obradu vecine otpadnihvoda industrije prikazana jc na slici 2.

Otpadnc vode prehrambcne industrijc i industrijc pica sad ric, u zavisnosti od konkretnogproizvodnog procesa, manju iIi vccu koncentraciju tzv. grubog materijala, kao sto su: semenkc,peteljke i pokozica voca i povrca, komadici kosti i koze zivotinja, delovi klasa i stabljike zitarica,plevica zrna zitarica, itd. Say taj matcrijal je iii bioloski ncrazgradljiv (kosti, na primer) iIitesko razgradIjiv, tako da bi sc nakupljao u tipovima anaerobnog fermentora, tzv. digestora,koji se najcescc koriste za obradu industrijskih otpadnih voda, srnanjujuci efikasnostpreciscavanja otpadnih voda i izazivajuci probleme u radu. Iz tog razloga se kao prva opcracijau proccsu anaerobnog prcciscavanja postavIja ukIanjanje grubih necistoca sitom, obicno saotvorima velicinc oko 1 [rnm] iIi, u slucaju vcccg sadrzaja i sireg diapazona velicina grubihnecistoca, kombinacijom grubog sita (na primer, velicine otvora 3,5 [rnm] ) i finog sita saotvorimaod I [mrn] (43).

OTPADNA VODA...

SITO .. qrube necistoce

...TALO~NIK

...PUFER TANK

...

.. suspendovane cestice

ujednacavanje opterecenjai korekcija pH

ANAEROBNO jednoslepeno / dvostepenoPRE(;I~CAVANJE psihrofilno / mezofilno / termofilno

...ANAEROBNO OBRA8ENA

OTPADNA VODA

Slika 2. Opsta serna procesa anaerobnog preciscavanjaotpadnih voda industrije

Pojedini tipovi digestora (0 tipovima digestora vise u kasnijem tekstu), kao sto je anaerobniIiltar, su osetljivi na povecanu koncentraciju suspendovanih cestica, sto je costa karakteristikaotpadnih voda fabrika proizvodaca hrane i pica, pogotovo na frakciju suspendovanih cestica,tzv. inertne cestice, koje su tesko iii nisu uopste bioloski razgradljive (zrnca peska, cesticezemlje sprane sa povrca, na primer). Suspendovane cestice se uklanjaju u gravitacionomtalozniku, U pojedinim slucajevima (klanice, uljare) najveci problem su ulja i masti, koji upovecanim koncentracijama takode mogu da smetaju, tako da se tad a postavlja i gravitacioni

II

Page 10: OSNOVI PROCESA ANAEROBNOG PRECISCAVANJA OTPADNIH … · okolina fabrike trpi stete od ispustanja neprcciscenih otpadnih vocla (ckoloski aspekt). Problematika otpadnih vodaje zakonski

hvatac masti (moze u kombinaciji sa taloznikorn) iii uredaj za flotaciju dispergovanim iIirastvorenim vazduhom.

Navedeno je, da je jedna od osnovnih karakteristika otpadnih voda vccine fabrikaprehrambene industrije i industrije pica neravnomcrnost i protoka vodc i konccntracijezagadenja u vodi, zbog sarznog karaktcra vecine proizvodnih procesa. Poznato je da suanaerobne bakterije izuzetno zilavi organizmi, sposobni da se odrze u vcoma promenljivim iveoma teskim uslovima sredine; alije isto tako osnovni postulat ndustrijske primene anaerobnogprocesa preciscavanja, od koga se zahteva da funkcionisu sa visokom i konstantnom efikasnoscuuz istovremeno velik kapacitet obradc, da je potrebno odrzavati sto uzi opseg izabranihparametara procesa, od kojih su hidraulicko i organsko opterecenje medu najvaznijima. Iz tihrazloga je u savrernenoj praksi u semi procesa anaerobnog preciscavanja prakticno obavezanstepen ujednacavanja protoka i opterecenja, ukoliko je neophodno i uz korekeiju pH otpadnevode (iznenadne promene pH za nekoliko jedinica se mogu ocekivati uslcd ispustanja alkalnihiii kiselih rastvora iz sistema za pranje, iii od ispustanja iskoriscenog rastvora sredstva zaregeneraciju jonoizmenjivaca), koji se odvija u tzv. pufer tanku, egalizacionom tanku, koji je upravilu opremljen sistemom za mesanje (rnehanickom mesalicorn iii mesanje barbotiranjemgasa) i po potrebi dodatnom oprcmom za neutralizaciju (sudovi za rastvaranje ncutrali-zacionogsreclstva, clozir pumpe).

Pripremljena otpaclna vocla ide na sarno anaerobno prcciscavanjc, kojc sc moze izvesti navise nacina, na primer kao jednostepeni iii dvostepeni proces, LIZ rad u psihrofilnoj (15-25°C),mezofilnoj iii termofilnoj oblasti, itcl.,0 cernu vise II narednim poglavljima. Anaerobno obradenaotpadna voda, u kojoj je preostala relativno mala koncentracija zagadenja, sc ispusta ukanalizaciju iii se clalje aerobno preciscava (slika I).

Izbor postupka

Pre nego sto se prede na razmatranje tehnicko-tehnoloskih resenja (postupaka) anaerobnogpreciscavanja, treba istaci da se izbor postupka svodi, u najvecoj meri, na izbor tip a i rescnjasamog digestora, jer je upravo digestor (anaerobni fermentor, anaerobni reaktor) "srce'"postrojenja za anaerobno preciscavanje, od koga odlucujuce zavise performanse prcciscavanja.

Izbor postupka anaerobnog preciscavanja zavisi u najvecoj meri od karakteristika otpadnevode iii otpadnog toka (rnuljevi, cvrsti otpad) koji se obraduju (43). Samim tim, znaci da namje izbor vee donekle suzen, jer, bez obzira koliko se otpadnc vode i otpadni tokovi prehrambencindustrijc i industrije pica medu sobom razlikuju, oni se jos vise razlikuju od, na primer, otpadnihvoda hemijske industrije iii od tecnih stajnjaka. Iz tih razloga, tzv, prva generacija digestora(digestori sa: (i) klipnim tokom, (ii) potpunim mcsanjern i (iii) potpunim mesanjern ireeirkulacijom anaerobnog aktivnog mulja iz taloznika posle digestora), razvijena prvenstvenoza anaerobnu obradu viska aerobnog aktivnog mulja i tecnih stajnjaka, tj. muljeva i otpaclnihvoda sa veoma velikom koncentracijom suspcndovanih materija (I ],43)) u savremcnoj praksisc prakticno vise ne primenjuje za obradu industrijskih otpadnih voda.

Za anaerobno preciscavanje otpadnih voda prehrambcne industrijc i inclustrijc pica koristese danas mahom digestori kojima jc zajednicka karakteristika veoma veliku koncentracija aktivncbakterijske biomase, sto se postize razlicitim tehnickirn rcsenjima samog digestora; cime seneutralise osnovna mana anaerobnog preciscavanja - mnogo sporiji proces u odnosu na aerobnopreciscavanje - jer se nakupljanjem biomase ostvaruje visoka efikasnost preciscavanja uz veomavelika organska i velika hidraulicka opterecenja.

Najzastupljeniji u savremenoj industrijskoj praksi je tzv. digestor sa slojem mulja (uobicajenaje skracenica UASB - Upflow Anaerobic Sludge Blanket), nakupljenog u donjoj zoni digestora,obicno u obliku peleta, sa uzlaznim tokom otpadne vode kroz sloj mulja. Visoka koncentracija

12

Page 11: OSNOVI PROCESA ANAEROBNOG PRECISCAVANJA OTPADNIH … · okolina fabrike trpi stete od ispustanja neprcciscenih otpadnih vocla (ckoloski aspekt). Problematika otpadnih vodaje zakonski

biornasc postize se separatororn ugradenim u vrhu digestora, kojim se razdvaja biogas,preciscena otpadna voda, i mulj koji se vraca, sedimentira ka sloju mulja (44). Pokazalo se daUASB moze da obraduje otpadne vode u dosta sirokom intervalu koncentracije organskogzagadenja (HPK, BPK,), od srednje, pa i slabo zagadenih, sve do otpadnih voda i otpadnihtokova sa velikim i vcorna velikim organskim sadrzajern, kao sto su dzibre (45, 46) iIi surutka(47). UASB digester dohro podnosi razmerno velika hidraulicka opiereccnja, zbog toga sto jemulj pelctiran, sa dohrim taloznirn karakteristikama. Povccana koncentracija suspendovanihccstica U otpadnoj vodi nc smcta, ukoliko su tc suspcndovanc ccstice u velikoj meri bioloskirazgradljive, U suprotnom dolazi do nakupljanja bioloski nerazgradljivih materija u sloju mulja.Modifikacijc UASB postupka koje prevazilaze ograniccnja prvobitnog UASB-a su (i) postupaksa ckspandovanim slojcrn pclctiranog mulja (EGSB- Expanded Granular Sludge Bed), odnosnoUASB digestor sa recirkulacionorn petljom (povrat dela anaerobno obradene otpadne vode ),cimc se postizc ckspandovanje, delom i Iluidizovanje, sloja mulja, sto omogucava obradu iotpadnih voda sa povecanorn koncentracijom bioloski tesko iii nerazgradljivih suspendovaniuhcestica, jer se zbog povccanog protoka kroz sam digestor ne akumulisu u sloju mulja (48); i(ii) postupak sa tzv. internom cirkulacijom (IC - Internal Circulation), odnosno digestor ukorne se zapravo nalaze, jedan iznad drugog, dva UASB rcaktora, i sa jos dodatnim spoljnimscparatorom iznad digest ora, iz koga se mulj vraca u donji UASB, cimc se postize vcornaveliko hidraulicko optcrcccnjc sto ornogucujc obradu i slabo zagadenih otpadnih veda i rad nanizim temperaturama (49).

Po zastupljenosti, poslc UASB digestora i njegovih rnodifikacija, za obradu otpadne vodeindustrijc dolazi anaerobnifiltar, odnosno digcstor sa biomasom imobilisanom na ncpokrctnomnosacu, pri ccrnu sc srccu izvcdbc sa uzlaznim i sa silaznim tokom otpadne vode (50). Usavrcmcnoj praksi no sac jc u pravilu izradcn od sinstctskih polimcra, sa vertikalno postavljcnirniIi zakoscnirn kanalima. Anaerobni Iiltar dobro podnosi velika hidraulicka optcrcccnjc, apoznata je njcgova osctljivost na povccanu konccntraciju suspcndovanih cestica.

Koliko sc mozc vicleti iz raspolozivih podataka, svi ostali tipovi digestora su dalcko rnanjczastupljcni u prcciscavanju otpadnih voda industrijc, scm doncklc tzv. hibridnog digestora, tj.kombinacijc UASB rcaktora, u donjern dclu, i anaerobnog filtra u gornjem delu digestora(51 ), cimc se postizc veorna dobro zadrzavanje biomasc. Postupak saf!uidizovunim slojem jcuglavnom jns u poluindustrijskoj fazi razvoja (52). Zagovara se primena stepenovano visefaznogdigcstora (MPSA - Staged Multi-Phase Anaerobic) (48), kao i digestora sa pulsirajucim slojem(P-SBR - Pulsed Sequencing Batch Reactor) (53), itd.

Navedeno jc, da je anaerobno vrenje u osnovi dvofazni proces (1. acidogeneza,2. mctanogeneza), sa znacajnirn razlikarna izmedu Iaza, pogotovo u uslovima rada i kinetici,sto jc dovelo do rcscnja anaerobnog preciscavanja kao (i)jedllostepellog procesa (acidogenezai metanogeneza u jcdinstvcnorn reaktorskom prostoru, sa uslovima sredine i kinetikom koji sukomprornis optimuma te dvc faze), iIi kao (ii) dvostepenog procesa (acidogeneza i metanogenezau posebnim digestorima, sa optimizovanim uslovima rada). U savrernenoj praksi se za otpadnevode prehrambene industrije i industrije pica sve cesee primenjuje dvostepeni proces (slika 3).Razloga ima vise: (i) u slucaju obrade zbirne otpadne vode Iabrike, kada digestor prvog stepenaobicno SlllZi i kao pufer tank, za ujcdnacavanje protoka i optcrecenja, i za izvodenje acidogeneze(54), i tad a je digestor prvog stcpena obavczno reaktor sa mesanjern; (ii) ako se anaerohnoobradujll samo jako zagadenc otpadne vode, postavlja se u pravilu pufer tank, kao na slici 3, advostepenom anaerobnol11 obradom se postizu bolji efekti nego jednostcpenol11: veca efikasnostpreciseavanja, kvalitetniji biogas (55); (iii) obrada otpadnog toka sa ekstremno velikomkoncentracijom organskog zagadenja, kao sto je melasna dzibra i surutka (HPK oko i prcko80 OO() mg/l), tcsko se, cak i anaerobnim procesom, karakteristicnim po tome sto podnosivelika organska optereeenja, izvodi jednostepeno; dok dvostcpeni proces c1aje holje cfektc

13

Page 12: OSNOVI PROCESA ANAEROBNOG PRECISCAVANJA OTPADNIH … · okolina fabrike trpi stete od ispustanja neprcciscenih otpadnih vocla (ckoloski aspekt). Problematika otpadnih vodaje zakonski

(56, 57), za ukupno kracc vreme zadrzavanja nego pri jednostepenom radu (tj. zapreminadigestora I i II stepena ukupno je manja od zaprernine digestora u korne se izvodi proces kaojednostepen) (47).

INFLUENTBIOGAS

(CH 4, CO2)..

nEFLUENT

PUFER TANK

uravnotezen]eopterecenia

DIGESTOR I

acidogeneza

DIGESTOR IT

metanogeneza

Slika 3. Serna dvostepenog procesa anacrobnog prcciscavanjaotpadnih voda industrijc

U vecini slucajeva se anaerobno preciscavanje obavlja, u cilju ubrzanja proccsa, u mezofilnojtemperaturnoj oblasti (uobicajeni interval koriscenih radnih temperatura je 30-401lC), cernupogoduje i cinjenica da velika vecina otpadnih voda prehrambcnc industrijc i industrije picaima poviscnu tcmperaturu. Visoke performanse savremenih anaerobnih procesa preciscavanjaindustrijskih otpadnih voda omogucavaju, u slucaju obrade zbirne otpadne vode fabrika samanjom konccntracijom organskog zagadenja i nizom temperaturom (otpadna voda sladare,na primer), da se dobri rezultati ostvare i pri nizirn temperaturama - prishrofilna anaerobnaobrada (58), pri cernu se rede radi sa odrzavanjern konstantnc radnc temperature, a ccsec scradi na ambijentalnim temperaturama, koje su obicno u intervalu 15-25 11C. Pojedinc otpadnevode i otpadni tokovi prehrarnbene industrije su vcoma zagrcjani, kao sto su vode od ljustcnjai blansiranja povrca parom (80-901lC) iii dzibre iz proizvodnjc alkohola (>901lC), i za njihovuanaerobnu obradu je pogodno koristiti termofilni proccs (interval radnih temperatura 50-7011

(:,

obicno se koriste temperature u intervalu 50-55 11C), koga karakterise, u porcdenju sa mczofilnimprocesom, sposobnost podnoscnja vecih organskih optcreccnja, odnosno krace vremezadrzavanja pri istom nivou opterecenja (59).

Parametriprocesa

Temperatura i pH su, kao sto je pokazano, medu osnovnim parametrima procesaanaerobnog preciscavanja, Kod digestora sa kontrolom radne temperature, jednom izabranatemperatura treba da se odrzava u sto uzern intervalu, narocito u termofilnom rezirnu rada.

14

Page 13: OSNOVI PROCESA ANAEROBNOG PRECISCAVANJA OTPADNIH … · okolina fabrike trpi stete od ispustanja neprcciscenih otpadnih vocla (ckoloski aspekt). Problematika otpadnih vodaje zakonski

Kod jcdnostcpenih postupaka anaerobne abrade pH je obicno u intervalu 7-8. Kod dvostepenihprocesa se, razumljivo, acidogeneza vodi na nizem pH, saopstava se 0 optimumu pH 5-6 (60),pH 6,5-5,7 (61); dok jc u metanogenezi pH oka 7,5 iIi visi.

Osnavni parametri anaerobnog preciscavanje kao tehnoloskog procesa su hidraulickoopterecenje, tj. kolicina unete otpadne vode po jedinici radne zapremine digestora na sat iIi nadan (odnosno, vreme zadrzavanja otpadnc vode u digestoru, koje je obrnuto proporcionalnohidraulickom opterecenju) i organsko opterecenje, tj. kolicina unetog organskog zagadenja pojedinici radne zapremine digestora na sat iii na dan (izrazeno najcesce u [kg HPK/m 3 dan]).Hidraulicko i organsko opterecenje su u medusobnoj vezi, preko koncentracije organskogzagadenja otpadne vode. Bitni parametri procesa, kojim se utvrduju glavni efckti anaerobnogprocesa su: alkalitet, koncentracija isparIjivih masnih kiselina, koncentracija preostalogorganskog zagadenja, kolicina proizvedcnog biogasa, sastav biogasa (CH4, CO

2, H 2, H

2S).

Prema tome, uspesno pracenje i kontrola procesa anaerobnog preciscavanja zahteva nizmerenja, na samom postrojenju (protok otpadne vode i recirkulacionog toka, temperatura,pH, protok biogasa,), i u pratecoj laboratoriji (HPK, isparIjive masne kiseline, alkalitet, analizabiogasa) (62, 63); narocito sc ukazuje na alkalitet i koncentraciju vodonika iIi metana kao naosetljive promenljive koje u ranoj fazi ukazuju na destabilizaciju proccsa anaerobnogpreciscavanja, omogucujuci brzo reagovanje (64).

Efekti primene anaerobnog preciscavanja

Osnovni razlog primene anaerobnog procesa obrade otpadnih voda prehrambene industrijei industrije pica je, svakako, prcciscavanje, u prvom redu smanjenje koncentracije organskogzagadenja, ali se puna vrednost anaerobnog preciscavanja, u odnosu na aerobno, ostvaruje tekvalorizacijorn ostalih potencijala anaerobnc obrade: koriscenjem proizvedenog biogasa, iustcdarna u troskovima nastalim zbog daleko manje produkcije viska biomase anaerobnihbakterija (anaerobni mulj) u odnosu na visak aerobnog aktivnog mulja i zbog pogodnihkarakteristika anaerobnog mulja sa aspekta dalje obrade. Iz tih razloga, efekti primeneanaerobnog preciscavanja su: (i) efikasnost preciscavanja, (ii) kolicina i kvalitet proizvedenogbiogasa, i (iii) produkcija anacrobnog muija.

Efikasnost preciscavanja, u prvom rcdu efikasnost uklanjanja organskogzagadenja, mora seposmatrati It zavisnosti od koncentracije zagadenja u otpadnoj vodi iIi otpadnom toku,hidraulickog i organskog opterccenja procesa, biorazgradljivosti zagadenja, postojanja ikoncentracije inhibitornih supstanci, radne temperature procesa, vrste primenjenog postupka(tehnickog resenja). Sarno se u takvoj meduzavisnosti rnoze praviino oceniti podatak 0

efikasnosti preciscavanja. Dobar uvid u red vrednosti hidraulickog i organskog opterecenjakoje se primenjuje u obradi otpadnih voda i tokova prehrambene industrije i industrije pica, iostvarene efikasnosti prcciscavanja, moze se dobiti iz sledecih primera: (i) otpadne vodeprehrambene industrije sa malim organskim zagadenjem, dvostepena obrada (1. stepenanaerobni filtar, 2. stcpen UASB reaktor), radna temperatura 15-301lC~ organsko opterccenjedo 5,0 [kg HPK/m) dan] (65); (ii) konccntrovana otpadna voda rnlekare (HPK 60271 Img/l])~ opterecenjc 3,84 [kg HPK/m) dan] (66); (iii) otpadne vode proizvodnje bezalkoholnih pica,mezofilno (351JC), hibridni digestor, opterecenje preko 10 [kg HPK/m) dan] (maksimaino16,5 [kg HPK/m) dan]), vreme zadrzavanja manje od 1 dan ~ efikasnost ukianjanja HPK (E

11PK)

oko 80% (51); (iv) otpadne vode iz proizvodnje vocnih sokova i iz pivare, UASB digestor ~E II PK preko 80% (67); (v) hiadne (l4-221JC) i relativno razblazene (HPK 1200-1700 [mg/lJ)otpadne vode, prethodno prcciscavanje, UASB digestor ~ ostvare na E II PK 75-80%(projektovano> 60%) (54); (vi) otpadne vode siadare, HPK 282-1436 [rng/l], EGSB digestor,pri radu na 16IJC ~ E II PK oko 56% pri opterecenju 4,4-8,8 [kg HPK/m) dan] i vremenu

15

Page 14: OSNOVI PROCESA ANAEROBNOG PRECISCAVANJA OTPADNIH … · okolina fabrike trpi stete od ispustanja neprcciscenih otpadnih vocla (ckoloski aspekt). Problematika otpadnih vodaje zakonski

zadrzavanja oko 2,4 h; pri radu na 20llC ~ EIII'K 66% pri opterecenju R,8 [kg HPK/mJ dan] ivremenu zadrzavanja 2,4 h, a ~ EIII'K 72% pri opterecenju 14,6 [kg HPK/mJ dan] i vremenuzadrzavanja 1,5 h (58); (vii) otpadne vode od ljustenja i blansiranja sargarepe i krompira (temp.80-90°C, HPK 14000-79000 [mg/I]), UASB digestor, termofilno (5511C) ~ EIII'K > RO% priopterecenju oko 4 [kg HPK/mJ dan] (59); (viii) surutka (HPK do 77000 [mg/lj), UASB digestor~ EHI'K > 90% pri mezofilnom radu (35 11C) i optereccnju 28,5 [kg HPK/m J dan] i prisubmezofilnom radu (20-30°C) i opterecenju 9,5 [kg HPK/m] dan]; a pri radu bez termostatiranjadigestora, sa ambijentalnom temperaturom oko 24°C i pri optcrecenju 6,5 [kg IIPK/mJ clan]~ EHPKblizu 95% (68).

Biogas koji nastaje u procesu anaerobnog preciscavanja je znacajan izvor energije. Koli­tina proizvedenog biogasa po jedinici uncte iIi razgradene organske materije - prinos biogasa(mvkg HPKcNETO iIi mvkg HPKRAZeiRAfJENC) zavisi u odredenoj meri od uslova rada; dok jekoncentracija metana u biogasu i kolicina proizvedenog hiogasa po jedinici zapremine digestorau jedinici vremena - produktivnost proizvodnje biogasa (mvm' dan) veoma zavisna od uslovarada. Na primer, sadrzaj metana u biogasu iz dvostepenog procesa (tipicna scma na slici 3),pri cemu se u pravilu koristi samo biogas iz digestora drugog stepena, znatno je visi nego izjednostepenog procesa. Podaci su razliciti, ali se red vrednosti moze dobro sagledati iz sledecihprimera: (i) biogas iz: (a) vode od ispiranja pivskog tropa (velika koncentracija organskogzagadenja), specificna proizvodnja 0,499±0,080 [rnvkg IIPK,V\ZGRADFNo], i (b) zbirne otpaclnevocle pivare (relativno mala konc. org. zagadenja), specificna proizvoclnja 0,423±0,1 01 [m]/kg HPKRAZGRADENO]; preracunato na metan: (aa) iz vode od ispiranja tropa, spec. proizvoclnja0,309±0,054 [rnVkg HPKRAZGRADENOI, (bb) iz zbirne otpaclne vode, spec. proizvoclnja0,322±0,071 [rnVkg HPKRAze,RADENO] (15); (ii) spec. proizvodnja hiogasa 0,41 [m]/kg HPKRAZGRADENO]' sadrzaj metana 84-87% (69); (iii) spec. proizvoclnja metana 0,212 [rn"kg HPKUKLONJENCJ iIi 0,153 [rrr'zkg HPKDODATO] (70); (iv) spec. proizvoclnja hiogasa oko 0,2Im J

/

kg HPKuNETO] (71).Dobro voden proces anaerobnog preciscavanja otpadnih vocla prchrambene inclustrije i

industrije pica je u pravilu energetski pozitivan, odnosno kolicina cnergije proizveclenog biogasaje veca od energetskih potreba samog anaerobnog procesa. Bez obzira sto neto energija biogasamozda nije znacajna vrednost na nivou cele zemlje (na primer, neto encrgija hiogasa koji hi sedobio obraclom otpaclnih voda nasih pivara se procenjuje cia je ekvivalentna encrgiji oko793 500 [m' J zemnog gasa (72), iz nasih fahrika kvasca ekvivalentna energiji oko 528 000 [m]],a iz dzibre od proizvodnje alkohola energiji oko 1 307 000 [rri'] zemnog gasa (73)), ta energijaje znacajan resurs na nivo Iabrikc. Sa viskornenergije biogasa se moze pokriti velik cleoukupnihenergetskih potreba preciscavanja, u slucaju kompletnog (anaerobno-aerobnog) prcciscavanja,sto ilustruju podaci tabele 3, iIi sc ta energija moze koristiti za ostale potrehe fabrike, a koje surnogucnosti takvog koriscenja ilustruju podaci u tabeli 4.

Tabela 3. Energetski hilans postrojenja za anaerobno-aerobnopreciscavanje otpaclnih voda jeclne Iabrike (74)

16

Proizvodnja biogasa

Ukupna potrosnja el. strujc

Sopstvena struja iz biogasa

Struja iz spoljnjeg izvora

Udeo sopstvene struje

0,77 m3/m3 otpadne vode

2,40 kWh/m 3 otp, vode

1,780 kWh/m3 otp. vode

0,62 kWh/m 3 otp. vade

74%

Page 15: OSNOVI PROCESA ANAEROBNOG PRECISCAVANJA OTPADNIH … · okolina fabrike trpi stete od ispustanja neprcciscenih otpadnih vocla (ckoloski aspekt). Problematika otpadnih vodaje zakonski

Tabela 4. Mogucnosti koriscenja energije biogasa u fabrici (75)

l3iogas sa X(l'Yr., metana ima douju toplotnu vrcdnost oko X kWh/m'.

M 0 g u cnos t i : iz 10 kwh toplotnc cncrgijc biogasa dobija sc:

X,5 kWh korisnc toplotnc cncrgijc iz kotla; cirnc sc stcdi drugih I() kWh primarnc cnergijc, na primer

iz zcmnog gasa;

6,7 kWh cncrgije hiadnocc, ugrudnjorn apsorpcionog rashladnog postrojcnjcm; ukoliko sc umcsto

apsorpcionog koristi kornpresiono rashladno postrojcnjc, tada jc za dobijanjc 6,7 kWh eucrgije

hludnoce porrcbno ? kWh clcktricnc cncrgijc, odnosno time sc 1I proizvodnji strujc za tu narnenu

stcdi oko 4 kWh primarnc cncrgijc;

3.2 kWh clcktricnc cncrgijc, prnizvcdcnc 1I gas mororu I gcncratorll, cimc sc stcdi oko 6.5 kWh

primarnc cncrgijc:

3,2 kWh clektricnc cnergijc + 5.5 kWh toplotnc cucrgijc, proizvcdcnc u gas-motorul gcncratoru sa

izrnenjivaccrn toplotc izduvnih gasova, cime sc stcdi oko 13 kWh primarnc cnergije;

3.2 kWh elcktricnc energijc + 3.7 kWh cncrgijc hladnocc, proizvcdcnc 1I gas-motoru ,' gcucrutoru sa

izmcnjivuccm toplotc izduvnih gasova koji jc povczan sa upsorpcionim rushladnirn postrojcnjcrn.

cirnc sc stcdi daljih 1,2 kWh clcktricnc cncrgijc, odnosno ukupno sc stcdi oko (} kWh primarnc

cncrgijc,

U anacrohnom procesu preciscavanja nastaje daleko manji visak mulja, sto jc znatnaprednost anacrobnog u odnosu na aerobno preciscavanje (karakteristicnog pO velikoj produkcijimulja), posto troskovi abrade mulja predstavljaju znacajnu stavku u ukupnim troskovimapreciscavanja (do cctvrtinc, pa i vise). Podaci za smanjcnje viska mulja pokazuju da se u slucajuanaerobno-acrobnog preciscavanja, umcsto cisto acrobnog, produkuje minimum 50 do 60%manje mulja (74,76),

LITERATURA

I. Karlovic, E., B. Dalmacija, D, Karlovic i J, TurkuJov: Znacaj tretmana otpadnih voda kojenastaju u proccsu prerade uljarica j ulja na ukupno smanjcnjc zagadivanja voda nateritoriji Vojvodine. Zbornik radova "Zastita veda '96". Jugoslovcnsko drustvo za zastituvoda, Beograd 1996, s. 184-188 ..

2. Zakon 0 vodama. Sluzbeni glasnik RS 46/1991., 53/1993., 54/1996.

3. Plan za zastitu voda od zagadivanja. Sluzbcni glasnik RS 6/1991.

4. Milojevic, M.: Uslovi za ispustanjc industrijskih otpadnih voda u gradsku kanalizaciju.Voda i sanitarna tehnika 23 (1993), br. 1-2,65-71.

5. Canic, K., M. Boskovic, B. Ljujic: Prilog bilansnoj analizi prijcmnih potencijala vodotokovaSR Jugoslavijc. Zbornik radova .Zastita voda '96". JugosJovensko drustvo za zastituvoda, Beograd 1996, s. 278-282.

6. Potkonjak, S.: Ekonomika vodoprivrede. Poljoprivredni fakultet, Novi Sad 1991, s. 221.

7. Grupa autora: Analiza rada i stanja postojecih postrojcnja za proizvodnju hiogasa uJugoslaviji. Poljoprivrcdni fakultet, Novi Sad 1989, s. 2, 24, 25.

8. Klasnja, M. i S. Gaseca: Kvalitct stajnjaka - odlucujuci cinilac uspesne proizvodnje biogasa.Zbornik radova XV Simpoziuma Naucno-tehnicki progres u poljoprivrcdnoj proizvodnji(1991-2000), Opatija 1991, s. 363-368.

17

Page 16: OSNOVI PROCESA ANAEROBNOG PRECISCAVANJA OTPADNIH … · okolina fabrike trpi stete od ispustanja neprcciscenih otpadnih vocla (ckoloski aspekt). Problematika otpadnih vodaje zakonski

9. Gacesa, S. i M. Klasnja: Sistemi anaerobne obrade tecnog stajnjaka uz dobijanjc biogasai prevrelog tecnog stajnjaka kao dubriva. Zbornik radova 5. nauc. ko!. TOOS-05Proizvodnja i primena biogasa 1.1 poljoprivredi, Vizelj 1991., s. 14-18.

10. Gacesa, S. i M. Klasnja: Da Ii je proizvodnja i primena biogasa na manjim poljoprivrednimdobrima ekonomski prihvatljiva? Zbornik radova XV Simpoziuma Naucno-tehnickiprogres 1.1 poljoprivrednoj proizvodnji (1991-2000), Opatija 1991, s.375-380.

11. Klasnja, M. i M. Sciban: Anaerobna fermentacija tecnog stajnjaka, 1.1: Proizvodnja ikoriscenje biogasa i biodubriva iz stajnjaka. Ur.: R. Nikolic i M. Brkic, Poljoprivrcdnifakultet - Institut za poljoprivrednu tehniku, Novi Sad 1993, s. 41-59.

12. Klasnja, M. i S. Gacesa: Analiza performansi postupaka proizvodnje biogasa iz stajnjaka.Savr. poljopr. tehnika 19 (1993), br. 3-4, 221-226.

13. Vanstarkenburg, W: Anaerobic treatment of wastewater - State-of-the-Art. Microbio­logy 66 (1997),588-596.

14. Klasnja, M.: Problematika otpadnih voda - najvazniji deo ekoloskog upravljanja 1.1 mlekari.Prehrambena industrija 8 (1997), br. 3-4, 15-24.

15. Stadlbauer, E.A, H. Lohr, L.N. Ocy, M. Steppich, R. Reddieb, F. Zinn, K. Denninghoff,A Hranzen i A Reuter: Anaerobe Reinigung von Melasseshhlempe und Braue­reiabwassern, Brauwelt 136 (1996), 1744-1747.

16. Klasnja, M., Leskosek-Cukalovic, 1.: Otpadne vode pivarstva, u: Voda u pivarstvu. Ur. M.Klasnja, Jugoslovensko udruzenje pivara, Beograd 1998, s. 75-84.

17. Vasiljevic M., Kezela B., Balac M.: Kvalitet vode nekih akumulacija 1.1 Srbiji. Voda i san.teh. 26 (1996), br. 2, 31-35.

18. Konig, E.: Abwassergebuhren - Gerechtigkcit der Berechnung - Teil2. Brauwelt 138 (1998),2465-2467.

19. Klasnja, M.: Otpadne vode industrije pica - putevi resavanja problema. Zbornik radovaIV Savetovanja Industrije alkoholnih i bezalkoholnih pica i sirceta, Poslovna zajednica.Vrenje" Beograd, Poljoprivredni fakultet Beograd, 'Iehnoloski fakultet Novi Sad, 1998,s. 13-20.

20. Arndt, G.: Seminar Abwasserbehandlung in der Ernahrungs- und Getrankeindustrie.Brauwelt 138 (1998),217-219

21. Konig, E.: Abwasserentsorgung in der Gctrankeindustrie. Brauwelt 137 (1997), 31-34.

22. Kos, D.: Iskustva 1.1 radu i eksploataciji postrojenja za preciscavanje otpadnih voda klanicncindustrije, kojaje realizovao Institut "M. Pupin". Voda i san. teh. 24 (1-2), 5-13,1994.

23. Mihajlovic, J., J. Grujic i V.Vukosavljevic: Sistem za preciscavanje otpadnih voda u secerani"Sabac". Voda i san. teh. 24 (1994), br. 1-2,33-40.

24. Balan, M.: Preciscavanje otpadnih voda fabrike za preradu voca i povrca. Voda i sanitarnatehnika 15 (1985), br. 2, 51-54.

25. Wheatley AD., M.B. Fisher i AM.W Grobicki: Applications of anaerobic digestion forthe treatment of industrial wastewaters in Europe. Journal of the chartered institutionof water and environmental management 11 (1997),39-46.

26. Bories, A: Aspects fondamentaux de la fermentation methanique. Seminaire ministereenvironnement-ONU "Traitement et valorisation des sous-produits de la canne a sucre".Guadeloupe 1986.

27. Guger, Wi AJ.B. Zehnker: Conversion processes in anaerobic digestion. Wat. Sci. Tech.15 (1983), br. 8-9, 127-157.

18

Page 17: OSNOVI PROCESA ANAEROBNOG PRECISCAVANJA OTPADNIH … · okolina fabrike trpi stete od ispustanja neprcciscenih otpadnih vocla (ckoloski aspekt). Problematika otpadnih vodaje zakonski

2H. Zoetemeyer, R.J., J.e. van den Heuvel i A Cohen: pH influence on acidogenic dissimila­tion of glucose in an anaerobic digestor. Water Research 16 (1982), 303-311.

29. Zehnder, AJ.B., K. Ingvorsen iT. Marti: Microbiology of methane bacteria. Anaerobicdigestion. 2nd Int. Symp. on anaerobic deigestion, Travernunde 1981, Ed. Hughes et all.1982, p. 45-68.

30. Britz, T.J., e. Noeth i P.M. Lategan: Nitrogen and phosphate requirement for the anaero­bic digestion of a petrochemical effluent. Water Research 22 (1988), 163-169.

31. Whitman, WB., S.H. Sohn, S. Kuk i R.Y. Xing: Role of amino acids and vitamins innutrition of mesophilic Methanoccocus spp. App. Environ. Microbiol. 53 (1987),2373-2378.

32. Omil, F., S.D. Bakker, L.WH. Pol i G. Lettinga: Effect of pH and low temperature shockson the competition between sulfate-reducing bacteria and methane producing bacteriain UASB reactors. Environmental technology 18 (1997), 255-264.

33. Fang, H.H.P., Y. Liu iT. Chen: Effect of Sulfate on Anaerobic Degradation of Benzoatein UASB Reactors. Journal of environmental engineering-ASCE 123 (1997), 320-328.

34. Klasnja, M.: Prcciscavanjc i skladistenje biogasa, u: Proizvodnja i koriscenje biogasa ibiodubriva iz stajnjaka. Ur.: R. Nikolic i M. Brkic, Poljoprivrcdni Iakultet - Institut zapoljoprivrednu tehniku, Novi Sad, 1993, s. 84-98.

35. Klasnja, M., M. Sciban i S. Gacesa: Striping NH 1 i H?S vazduhom iz anaerobno precisceneotpadnc vode, IX jugoslovcnski kongres hcmije i hernijske tehnologije, Herceg-Novi, 26­29. maj 1992. Izvodi radova, izvod 1-110.

36. Klasnja, M. i S. Gacesa: Smanjenje sadrzaja sumporvodonika u biogasu rnodifikacijomtchnoloskog postupka anaerobnog vrenja. Saopstenje 1. kongr. prehr. tchnol., biotehnol.i nutric. Hrvatske, Zagreb 1989. Prehr. tehnol. i biotchnol, revija 27, hr. I, 58, 1989.

37. Stadlbauer, E.A, H. Lohr, L.N. Oey, M. Steppich, R. ReddieB, F. Zinn, K. Dcnninghoff,A. Hranzcn i A. Reuter: Anaerobe Reinigung von Melasseschhle mpe undBrauerciabwassern. Brauwelt 136 (1996), 1744-1747.

38. Sciban, M., S. Gacesa i M. Klasnja: Uticaj modifikacija u procesu proizvodnje kvasca naemisiju vodoniksulfida prilikom prcciscavanja otpadne vode Iabrikc kvasca. Zbornikradova II Jug. say. "Zastita zivotnc srcdine u procesnoj industriji", Dubrovnik 1991,s.116-120.

39. Koster, I.W. i E. Koornen: Ammonia inhibition of the maximum growth rate ofhydrogcnotrophic methanogens at various pH-levels and temperatures. App. Microbiol.Biotechnol 28 (1988), 500-50S.

40. Koster, I.W.: Characteristics of the pH-influenced adaptation of methanogenic sludge toammonium toxicity. J. Chem. Tech. Biotechnol36 (1986),445-455.

41. Navarrete, M., N. Rodriguez, R. Amils i L. Sanz: Effect of 1,1,2,2-tetrachloroethane onthe Performance of Upflow Anaerobic Sludge Bed (UASB) Reactors. Wat. Sci. Tech 40(1999), br. 8,153-159.

42. Vallecillo, A., P.A Garcia-Encina i M. Pena: Anaerobic Biodegradability and Toxicity ofChlorophenols. Wat. Sci. Tech 40 (1999), hr. 8,161-168.

43. Gacesa, S., O. Grujic i M. Klasnja: Sirovinski resursi i proizvodnja biogasa. Zbornikradova 1.jug. simp. .Biogas - teorija i praksa", Donji Milanovac 1985, s. 15-35.

44. Lettinga, G., A.F.M. van Velsen, S.W Hobma, W de Zeeuv i A Klapwijk: Use of theUpflow Sludge Blanket (USB) Reactor concept for biological wastewater treatment.

19

Page 18: OSNOVI PROCESA ANAEROBNOG PRECISCAVANJA OTPADNIH … · okolina fabrike trpi stete od ispustanja neprcciscenih otpadnih vocla (ckoloski aspekt). Problematika otpadnih vodaje zakonski

Biotechnol. Bioeng. 22 (1980),699-734.

45. Gacesa, S., M. Klasnja, Lj. Vrbaski i J. Gaccsa: Proizvodnja hiogasa iz mclasnc dzihrc nanepokretnorn sloju mulja. Hemijska industrija 38 (I (84), 322- 325.

46. Klasnja, M., S. Gacesa i M. Sciban: Anaerobno prcciscavanjc dzibrc od proizvodnjealkohola iz zitarica. Zbornik radova II Jug. say. "Zastita zivotne sredine u proccsnojindustriji", Dubrovnik 1991, s.126-130.

47. Klasnja, M. i M. Sciban: Anaerobic Treatment of Undiluted Acid Whey. Proceedings ofFaculty of Technology Novi Sad, volume 26/27, (1995/Y6), p. 49-60.

48. Lettinga, G., J. Field, J. Vanlier, G. Zeeman i L.w.H. Pol: Advanced Anaerobic WasteWater Treatment in the Near Future. Wat. Sci. Tech. 35 (1997), br. 10,5-12.

49. Driessen, W. i P. Yspeert: Anaerobic treatment of low, medium and high strenght clflu­cnt in the agro-industry. Wat. Sci. Tech. 40 (1999), br. 8, 22 I-228.

50. Seidl, J.: Biologischc Abwasscrverklarung mit anaeroben Biofilter. Brauwelt 136 (199Cl),55-57.

51. Kalyuzhnyi, S.v., J.Y. Saucedo i J.R. Martinez: The Anaerobic Treatment of Soft DrinkWaste Water in UASB and Hybrid Reactors. Applied biochemistry and biotechnology 66(1997),3,291-301.

52. Marin, P., D. Alkalay, L. Guerrero, R. Cjamy i M.e. Schiappacasse: Design and Startup ofan Anaerobic Fluidized Bed Reactor. Wat. Sci. Tech. 40 (1999), br. 8, 63-70.

53. Brito, AG., Ae. Rodrigues i L.F. Melo: Feasibility of a Pulsed Sequencing Batch Reactorwith Anaerobic Aggregated Biomass for the Treatment of Low Strength Wastewaters.Wat. Sci. Tech. 35 (1997), br, J, 193-198.

54 Anon.: Abwasserbehandlung mit Biogasgewinnung. Brauwelt 133 (J (93), 585-587.

55. Schumann, G.: Konzepte cincr zentralen o de r dezentralen hetriehsinternenAbwasserentsorgung in Brauereien. Brauwelt 131 (1991),2354-2358.

56. Klasnja, M., S. Gacesa, J. Gacesa i 0. Grujic: Dvostepeni postupak dobijanja biogasa izmelasne dzibre na nepokretnom sloju mulja. Zbornik radova 1. jug. simp. "Biogas - teorijai praksa", Donji Milanovae 1985, s. 89-93.

57. Klasnja, M. i M. SCiban: Kriterijumi efikasnosti dvostcpcnog procesa anaerobnogpreciscavanja sa koriscenjern biogasa. Zbornik radova Mcdunarodnc konferencije"Otpaclne vode i komunalni cvrsti otpad", Udruzcnjc za tehnologiju vode i sanitarnoinzcnjcrstvo, Beograd, 1999,53-59.

58. Rebac, S., J.B. Vanlier, M.G.J. Janssen, F. Dekkers, K.T.M. Swinkels i G. Lettinga: High­rate anaerobic treatment of malting waste water in a pilot-scale EGSB system underpsychrophilic conditions. Journal of chemical technology and biotechnology 68 (19Y7),135-146.

59. Rintala, J.A.: Thermophilic anaerobic treatment of industrial process waters andwastewaters. Microbiology 66 (1997),583-587.

60. Suzuki, H., Y. Yoneyama i T Tanaka: Acidification during anaerobic treatment of brew­ery waste water. Wat. Sci. Tech. 35 (1997), br. 8, 265-274.

61 Malaspina, E, L. Stante, e.M. Cellamare i A Tilche: Cheese whey and cheese factorywaste water treatment with a biological anaerobic-aerobic process. Wat. Sci. Tech. 32(1995), br. 12,59-72.

62. Klasnja, M.: Kontrola procesa mctanskog vrenja, u: Gacesa, S., Lj. Vrbaski, J. Baras, L.

20

Page 19: OSNOVI PROCESA ANAEROBNOG PRECISCAVANJA OTPADNIH … · okolina fabrike trpi stete od ispustanja neprcciscenih otpadnih vocla (ckoloski aspekt). Problematika otpadnih vodaje zakonski

Knczic, M. Klasnja i F. Zdanski: Biogas - proizvodnja i primcna. Tehnoloski fakultet, NoviSad 19S5, s. 129-138.

63. Klasnja, M.: Osnovne metode analitickc kontrole procesa metanskog vrenja, u: Gaccsa,S., Lj. Vrbaski, J. Baras, L. Knezic, M. Klasnja i F.Zdanski: Biogas - proizvodnja i primena.Tchnoloski fakultet, Novi Sad 1985, s. 205-229.

64. Punal, A., A. Lorenzo, E. Roca, C. Hcrnandcy i J.M. Lema: Advanced monitoring of ananaerobic pilot plant treating high strenght wastewaters. Wat, Sci. Tech. 40 (19'-)l)), hr. 8,237-244.

65. Oliva, L.C.H.V, M. Zaiat i E. Foresti: Anaerobic reactors [or food-processing waste­water treatment - Established technology and new developments. Wat. Sci. Tech. 32(1995),br. 12, 157-163.

66. Gavala, B.N., I.V Skiadas, N.A. Bozinis i G. Lybcratos: Anaerobic codigestion of agricul­tural industries wastewaters. Wat. Sci. Tech. 34 (1996), br. 11,67-75.

67. Austermannhaun, U. i K.H. Rosenwinkcl: 2 examples of anaerobic pretreatment of

waste water in the beverage industry. Wat. Sci. Tech. 36 (1997), br. 2-3, 311 -319.

68. Kalyuzhnyi, S.v., E.P. Martinez i J.R. Martinez: Anaerobic teatment of high-strengthcheese-whey wastewaters in laboratory and pilot UASB-reactors. Biorcsourcc technol­ogy 60 (1997), 59-65.

69. Mayer W. i M. Eeckhaut: Abwasscrvorbchandlung Iur Brauereiabwasscr - UASB­Rcaktorcn in den vierten Generation. Brauwelt 134 (1994),1261-1264.

70. Agrawal, L.K., H. Harada i H. Okui: Treatment of dilute waste water in a UASB reactorat a moderate temperature - Performance aspects. Journal of fermentation and bioen­gineering 83 (1997), 179-1S4.

71. Hecht St., U. Knorle i A. Neugebauer: Betriebserfahrungen mit der anacroben Abwasscr­behandlung. Brauwelt 134 (1994),1265-1268.

72. Klasnja M., Sciban, M.: Anacrobno prcciscavanjc otpadnih voda pivare. Zbornik radova"Zastita veda '98". Jugoslovcnsko drustvo za zastitu voda, Beograd 1998, s. 519-524.

73. Klasnja, M. i M. SCiban: Anaerobno preciscavanje otpadnih voda fabrika alkohola ikvasca. Zbornik radova "Zastita voda '99". Jugoslovensko drustvo za zastitu voda, Beograd1999, s. 435-440.

74. Birkenstock, B. i G. Bol3emWrfer: Die neue Klaranlage del' Licher Privatbrauerei. Brauwelt136 (1996), 45-48.

75. Kalinowski, R.: Verbesserung del' Energiebilanz durch Biogas aus Abwasser. Brauwclt136 (1996), 8-10.

76. Birkcnsiock, B.: Halbtcchnische Versuchsanlage zur anaeroben Vor- und aerobcnNachreinigung von Braucrciabwasscr. Brauwelt 13I (1991), 330-333, 336, 345-348.

ELEMENTS OF ANAEROBIC PROCESS FOR TREATMENT OFWASTEWATERS FROM FOOD AND BEVERAGE INDUSTRIES

Mile T. Klasnja. Marilla B..~Ciball

Wastewaters from food and beverage industries have been defined (origin, quantity, sortsand concentrations of pollutants). The influence of untreated wastewaters on recipient and

21

Page 20: OSNOVI PROCESA ANAEROBNOG PRECISCAVANJA OTPADNIH … · okolina fabrike trpi stete od ispustanja neprcciscenih otpadnih vocla (ckoloski aspekt). Problematika otpadnih vodaje zakonski

the ways for solving a problem of wastewaters (partially treatment and complete treatment, independence on recipient). Anaerobic treatment process of food and beverage processingwastewaters: (1) basics of anaerobic treatment process (methanogenic fermentation,acidogenesis and methanogenesis, process parameters- temperature, pH, nutrients, inhibitors);(2) formulation of anaerobic process for treatment of food and beverage processingwastewaters: (i) general process scheme defining; (ii) choice of process (types of digesters,single- and two-step process, psychro- meso- and thermophilic operating conditions);(iii) defining of process variables (hydraulic and organic load, alkalinity, concentration of volatilefatty acids, effluent concentration, quantity of biogas, biogas composition (CH

4, CO" HoS);

(3) effects of anaerobic treatment process application (removal efficiency, specific gasproduction rate, anaerobic sludge production) have been considered.

Prispeo 4. Iebruara 2000.Prihvaccn 29. marta 2000.

22