SVEUILITE U DUBROVNIKU ODJEL ZA ELEKTROTEHNIKU I RAUNARSTVO STUDIJ POSLOVNO RAUNARSTVO

ODRIVI RAZVOJ I ZATITA OKOLIA PROIAVANJE OTPADNIH VODA

Mentor: dr. sc. Marija Miroevi doc. Dinka Vragolov

Student: Joko Dujmovi

Dubrovnik, sijeanj 2012.

Sadraj:1. 2. UVOD ................................................................................................................... 3 OTPADNE VODE ................................................................................................. 4 2.1. 2.2. 2.3. 3. Openito ......................................................................................................... 4 Vrste otpadnih voda ........................................................................................ 4 Svojstva otpadnih voda ................................................................................... 6

PROIIVANJE OTPADNIH VODA ................................................................ 9 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.5. Prethodno proiavanje ................................................................................ 10 I. Stupanj proiavanja ................................................................................ 13 II. stupanj proiavanja ................................................................................ 14 III. Stupanj proiavanja .............................................................................. 20 Obrada mulja................................................................................................. 24 Konano odlaganje mulja .............................................................................. 26

4. 5.

ZAKLJUAK ...................................................................................................... 27 LITERATURA .................................................................................................... 28

2

1. UVODDananji svijet se ekstremno razvija u svim podrujima. Samim takvim ubrzanim razvojem, razvoj naselja i poveanje stanovnitva uvjetuju zagaenje ovjekove okoline, a meu najtee oblike spada i zagaenje voda. Ubrzanim i poveanim razvojem poveava se i potronja vode to uzrokuje i porast koliina otpadnih voda. Danas u nekim djelovima razvijenih i nerazvijenih dijelovima naselja/ gradova ne postoji izgraena kanalizacija, ve se odvodnja rjeava invidualno ispustima u cestovne jarke, a dio izvedenih kanalizacija uljeva se direktno u vodotokove. Odvodnja fekalnih voda dijelom je rjeena septikim jamama. Oborinska odvodnja rjeena je pomou otvorenih oborinskih cestovnih kanala. Veina ovih kanala je zamuljena tako da je smanjen proticaji profil, pa nakon kinih razdoblja dolazi do zadravanja vode i taloenja estica to uzrokuje cestovne probleme i irenje smadra. Navedeni su minimalni problemi u vezi otpadnih voda ali iz gornjih problema vidimo da za kvalitetno obvljanje komunalne djelatnosti odvodnje i proiavanja otpadnih voda, nuno je pristupiti izgradnji cjelovitog sustava odvodnje te osobito ureaja za proiavanje otpadnih voda.

3

2. OTPADNE VODE2.1. Openito

Otpadne vode predstavljaju mjeavinu raznih vodom noenih oneienja. To je upotrebljena voda iz naselja i industrije, tonije otpadnim vodama nazivaju se vode koje su promijenile svoj prvobitni sastav unoenjem tetnih tvari ija prisutnost uzrokuje promjenu fizikih, kemijskih, biolokih ili bakteriolokih karakteristika vode zbog ega se ne mogu koristiti u poljoprivedi niti u bilo koje druge svrhe. Otpadne vode odreene su svojim fizikim, kemijskim i biolokim svojstvima ali ta svojstva bitno ovise o samom porijeklu.

2.2.

Vrste otpadnih voda

Ve sam spomenuo da su otpadnim vode odreene fizikim, biolokim i kemijskim svojstvima koja ovise o samom porijeklu. Razlikujemo etiri vrste otpadnih voda i to su: 1. Sanitarne otpadne vode: Nastaju na sanitarnim vorovima stambenih, javnih, industrijskih i drugih objekata gdje ive i rade ljudi, koji u fiziolokom procesu uzrokuju zagaenja u tekuem ili vrstom obliku. Slino je i sa domaim ivotinjama koje se uzgajaju na farmama i na drugim pojedinanim mjestima. U ove vode takoer ubrajamo i otpadne vode od ienja prostorija, spremanja hrana, pranja posua i rublja, odravanja higijene... Koliina sanitarnih otpadnih voda zavisi o specifine potronje vode, pa je jednaka ili manja od nje 10%.

2. Industrijske otpadne vode: Nastaju u tvornicama i industrijskim pogonima nakon upotrebe vode u procesu proizvodnje, kao i prilikom pranja aparata, ureaja... Danas postoji veliki problem po karakteru razliitih industrijskih otpadnih voda, koje se dijele na niz podtipova u zavisnosti od tehnologije proizvodnje.Kod kemijsko i metalno preraivake industrije prevladavaju zagaenja mineralnog porijekla. Kod tekstilne, prehrambene, koarske... zagaenja su preteno organskog porijekla. Kod zajednikog proiavanja industrijskih i sanitarnih otpadnih voda postie se mjeavina koja se dobro bioloki proiava, ukoliko nisu prisutne toksine materije, kao npr. teki metali, cijanid, razni otrovi jer u tom sluaju potrebno je

4

uraditi predtretman kako bi se navedene tvari neutralizirale i omoguilo daljne proiivanje.

3. Oborinske: Ove vode formiraju se kao povrinski oticaj od padalina ili topljenog snijega sa urbanog podruja. U ove vode se ubrajaju i otpadne vode od pranja ulinih povrina, trotoara, kolnika... Koliina i kvaliteta ovih otpadnih voda zavisi o inteziteta i uestalosti padalina, od naina odravanja javne higijene, od broja i intezititeta motornog prometa, vrste povrinske obrade terena i prometnih povrina, zagaenja atmosfere, klimatskih uvjeta... Po ukupnoj bakteriolokoj zagaenosti, oborinske otpadne vode su sline sanitarnim. Meutim, oborinske otpadne vode sa industrijskih povrina nose znaajne koliine bakra, olova, arsena, sa asfaltnih povrina naftne produkte to dodatno ugroava sanitarne vorove. Naalost, praksa je da se ove vode ne proiavaju, jer se smatraju istima, to nekad nije tako upravo iz navedenih razvoja.

4. Procjedne (tue, podzemne): Procjedne otpadne vode su podzemne vode koje dotiu kanalizacijsku mreu preko cjevnih spojeva, drenanih sistema... Po kvaliteti ove otpadne vode su najistije, meutim velike koliine, npr u sanitarnih vodama, modu poremetiti bioloko proiavanju na postrojenjima.

5. Sanitarne + Oborinske = Urbane otpadne vode

5

2.3.

Svojstva otpadnih voda

Osim porijekla otpadnih voda razlikujemo i njihova svojstva koja emo ukratko objasniti.Glavni pokazatelji svojstava otpadnih voda su: 1. Krupni ostaci: To su papir, krpe, kore od vaa i ostali krupniji organiski i sentetski otpaci. Za razgradnju krupnih organskih otpadaka troi se kisik, pa se tako smanjuje koliina otopljenog kisika u vodi.

2. Rasprene i otopljene tvari: Ove tvari koje se nalaze u otpadnim vodama su tvari organskog i anorganskog(mineralnog) porijekla. Rasprene tvari su krupnije estice od otopljenih tvari koje se u otpadnim vodama nalaze u obliku iona i molekula. Prijelaz izmeu rasprenih i otopljenih tvari ine koloidi, tako da je uobiajena sljedea klasifikacija: a. Otopljene tvari Dimezije estica od 1[nm] = 10-6[mm] = 10-9[m] b. Koloidi Dimenzije estica od 1[m] do 1[m] = 10-3 = 10-6[m] c. Rasprene tvari Dimenzije estica preko 1[m]. Otopljene i rasprene tvari uzrokuju promjenu boje u vodi, a rasprene tvari i koloidi tvore mutnou. Poveana mutnoa sprijeava prodiranje svjetla to usporava fotosintezu, a to uzrokuje smanjenje kisika u veim dubinama pa dolazi do poveanja zone anaerobne razgradnje organske tvari, ime se stvaraju plinovi neugodnog mirisa. Osim ovog razloga, na miris vode moe uzrokovati i unoenje nekih kemijskih spojeva, to je naroito izraeno kod industrijskih otpadnih voda.

3. Mikroorganizmi: Predstavljaju jednostanine i viestanine organizme koji se nalaze u svim otpadnim vodama. Za proiavanje otpadnih voda od naroitog su znaaja dvije skupine mikroorganizama i to: a. Mikroorganizmi razlagai: Ovi mikroorganizmi bioloki razgrauju organsku tvar da anorganske, troe otopljeni kisik pa se moe pojaviti neeljeni manjak kisika, odnosno anaerobno stanje. b. Mikroorganizmi iz probavnog traka ljudi i ivotinja: Ovi mikroorganizmi su temeljni pokazatelj kuanskih otpadnih voda, ali ih ima i u 6

industrijskim otpadnim vodama. Meu ovom skupinom mikroorganizama su posebno znaajni patogeni mikroorganizmi koji mogu uzrokovati razna oboljenja kao to su hepatitis, kolera, tuberkuloza... Bolesti se mogu prenjeti kupanjem u neistoj vodi (dodir koe) ili konzumiranjem proizvoda iz vode (koljke koje se jedu sirove).

4. Hranjive soli: Nastaju procesom razgradnje organske tvari i iz otpadnih voda i voda isputenih u prirodne umjetne spremnike. Ovaj proces vezan je uz nastanak soli duika i fosfora, koje sudjeluju u stavarnju bjelanevina koje potiu razvoj planktona i zelenih biljaka. U sluaju da se ispusti vea koliina otpadnih voda bogatih orgaskim tvarima u vodene sustave sa slabijom izmjenom vode, poveava se koliina hranjivih soli i ako su uvjeti za razvoj biomase povoljni dolazi do prekomjernog rasta planktona i cvatnje otrovnih algi.

5. Postojane tvari: Ovo se odnosi na organske i sintetske bioloki nerazgradive ili teko razgradive tvari, a od posebnohg znaaja to su: a. Mineralna ulja: Dolaze iz kuanskih i industrijskih otpadnih voda. Na vodenoj povrini stvaraju plavu tanku prevlaku i zbog toga ometa otapanje kisika u vodi. b. Pesticidi: dolaze ispiranjem poljprivrednih zemljita ali i iz industrijskih otpadih voda. Najopasniji pesticid je klorirani ugljokovodik(DDT, dieldrin,lindan, endrin) i danas je proizvodnja i primjena ovog pesticida u potpunosti zabranjena. c. Deterdenti: Dolaze iz kuanskih i industrijskih otpadnih voda. Unose se velike koliine fosfata to uzrokuje eutrofikaciju. Prema molekularnoj strukturi razlikujemo tvrdi deterdent (praltiki nerazgradiv) i meki deterdent(lako razgradiv ali dva do etiri puta otrovniji od tvrdog deterdenta). d. Plastine tvari: Dolaze iz kuanskih i idustrijskih otpadnih voda u obliku konca, mreica, vreica...

6. Otrovne tvari: Predstavljaju tvari koje u svojim koliinama i svojstvima uzrokuju bolesti ivih organizama, nenormalno ponaanje, kancerogene i fizike promjene, te na 7

posljetku i smrt. Ovim tvarima smatraju se teki metali(iva, olovo, nikal, cink...) i otrovni spojevi(cijanidi, flouridi...). Iako su ove tvari su u malim koliinama potrebne za razvoj organizma u veim koliinama su vrlo otrovne.

7. Radioaktivne tvari: Mogu biti prirodnog i umjetnog porijekla. Pod prirodne izvore zraenja spadaju elementi litosfere i svemirska zraenja, dok pod umjetne izvore zraenja spadaju radioaktivni elementi koji se nalaze u industrijskim otpadnim vodama prvenstveno nuklearnim elektranama.

8. Otopljeni plinovi: U otpadnim vodama postoje u razliitim koncentracijama. Najvaniji je kisik koji omoguuje ivot, a dobiva se obnavljanjem iz zraka te procesom fotosinteze. Pored kisika tu su jo ugljini dioksid koji dolazi iz zraka ili razgradnjom organske tvari te sumorovodik koji nastaje razgradnjom organskih i nekih anorganskih spojeva.

9. Poviena temperatura vode: Posljedica isputanja rashladnih voda iz industrijskih postrojenja, posebno termoelektrana i nuklearnih elektrana. Toplija voda sadri manje otopljenog kisika, a ubrzava metaboliza, organizama te se na taj nain kisik bre troi pa se pojavljuje manjak kisika to uzrokuje mijenjanje ivotnih uvjeta stanita. Uz ove, u otpadnim vodama mogu biti prisutne i druge tvari koje mogu biti tetne i nepovoljno djelovati na procese proiavanja otpadnih voda. To su razne eksplozivne, zapaljive i korozne tvari, kiseline i luine.

8

3. PROIIVANJE OTPADNIH VODAProiavanje otpadnih voda obalja se primjenom 1. Fizikalnih postupaka: 2. Biolokih postupaka 3. Kemijskih postupaka S obzirom na primijenjeni postupak moemo razlikovati vrste proiavanja: 1. Prethodno proiavanje Preliminarno proiavanje 2. Prvi stupanj Primarno proiavanje 3. Drugi stupanj Sekundarno proiavanje 4. Trei stupanj Tercijalno proiavanje

9

3.1.

Prethodno proiavanje

Prethodno proiavanje esto se naziva i mehaniko proiavanje . Postupci koji se primjenjuju kod ovog stupnja su temeljeni na fizikalnim pojavama, tj. koristimo fizikalne postupke proiavanja. Zato se radi prethodno proipavanje. Radi se iz razloga da se pobolja kvaliteta otpadnih voda,tj. Kako bi se uklonile one tvari koje mogu otetiti dijelove ureaja za vie stupnjeve proiavanja. Ovaj postupak najee obuhvaa 1. Reetanje: Proces uklanjanja krutne tvari kao to su npr. Lie, krpe, komadii drveta... iz otpadnih voda radi zatite ureaja za proiavanjeu daljnim postupcima. Ovaj postupak se odvija na reetkama. Razlikujemo nekoliko vrsta i tipova reetki i njezina svojstva ovise o slobodnom otvoru meu ipkama. Dimenzije su: a. Grube reetke: -- Otvori od 50 do 100 mm b. Srednje reetke: -- Otvori od 10 do 25 mm c. Fine reetke: -- Otvori od 3 do 10 mm Najvei uinak imaju fine reetke kojima se zaustavlja i dio rasprenih tvari. Reetke mogu biti ravne i lune te se iste ili runo ili mehaniki.

Slika 1. Gruba retka. Najee se koristi na odovodnim kanalima

10

2. Usitnjavanje: Ovo je postupak kojim se potpuno zamjenjuje reetarenje ili se primjenjuje nakon to otpadna voda proe kroz grubu reetku. Pri ovom postupku krupne otpadne tvari se usitne i ili isjeku u estice veliine 3 do 8 mm i odvoje na daljne proiavanje vez opasnosti od zaepljivanja crpki ili drugih dijelova ureaja. Ovaj proces nije ba omiljen jer na ovaj nain nismo dobili nikakvo priiavanje jer se usitnjene tvari vraaju u otpadnu vodu, a samo usitnjavanje uzrokuje poveajne pjene na ureaju.

Slika 2. Usitnjiva sa slobodnim prolazom vode

3. Taloenje: Glavna primjena ovog postupka je izdvajanje ljunka, pijeska i ostalih krupnih estica mineralnog porijekla. Ovaj postupak je potreban iz razloga da bismo zatitili rotor crpki i ostale djelove ureaja. Primjenjuje se kod mjeovitih sustava odvodnje i na oborinskoj kanalnoj mrei, a naziv je pjeskolov. Pjeskolovi se rade kao talonici,tj. spremnici kojima se smanjuje brzina vode i tako omoguava taloenje zrnatih estica. Kod malih ureaja ienje se obavlja runo, a mehaniki kod veih ureaja.

4. Isplivavanje: Ovaj proces se preteno koristi za uklanjanje ulja i masti jer ovaj postupak koristi uzlazno kretanje estica raspenih u vodi kojima je gustoa manja od gustoe vode. Ovaj postupak razlikuje dva naina uklanjanja i to prirodno i stimulirano isplivavanje. a. Prirodno isplivavanje: Ostvaruje se kod estica kojima je gustoa manja od gustoe vode.

11

b. Stimulirano islivavanje: Ostvaruje se upuhivanjem komprimiranog zraka u sitnim mjehuriima koji se lijepe na estice gustoe vee od gustoe vode i koje zatim isplivavaju na povrinu. Isplivavanje se odvija u flotatorima. To su jedno ili viekomorni spremnici slini talonicima, preteno pravokutnog tlocrta, koji ispred odvoda (izlaznog preljeva) imaju manju pregradu sa sakupljaem plivajuih tvari.

Slika 3. Flotator

5. Izjednaivanje predstavlja proces zadravanja otpadnih voda u spremniku iz razloga izjednaavanja temeljnih svojstava vode. Ovaj proces se preteno primjenjuje u proiavanju industrijskih otpadnih voda i on ovisi o industrijskim procesima. Da bi se sprijeilo taloenje koriste se mehanike mjealice.

Preliminarnim proiavanjem pokuavamo zatiti ureaj u daljnjem procesu ali uspijevamo ukloniti manji dio oneienja ipak vei dio ostaje. Za uklanjanje ostatka zagaenja korsitimo vie stupnjeve proiavanj,tj. I. ali pogotovo II. i III. stupanj.

12

3.2.

I. Stupanj proiavanja

Postupci proivanja u I. stupnju uklanjaju taloive tvari iz prethodno proienih otpadnih voda. Postupci se temelje na fizikalno kemijskim procesima i oni obuhvaaju zgruavanje, taloenje i isplivavanje. Taloenje je obavezan postupak prvog stupnja proiavanja, dok ostali postupci (sukladno svojstvima otpadnihvoda) doprinose brem i efikasnijem taloenju, odnosno proiavanju. U nastavku se navedeni postupci koji se koriste u I. stupnju.

1. Zgruavanje: Ovim procesom postie se remeenjem agregarne stabilnosti rasprenih estica u otpadnoj vodi. Nakon ispitivanja otpadne vode vrsta odreuje se vrsta i doziranje sredstava za zagruivanje. Sredstva koje za tu svrhu koriste su koagulanti, tj. mineralne soli i polielektrolita.

2. Mijeanje: Ovaj proces se radi isto iz razloga da bi se ubrzao dodir rasprenih estica i koagulanta u vodi i njihove reakcije.

3. Pahuljienje: U ovom procesu dolazi do spajanja rasprenih estica koje su prethodno prole proces zgruavanja u jo vee cjeline, tj. pahuljice. Takve pahuljice se znatno bre taloe.

4. Taloenje: Kod proiavanja otpadnih voda ovaj proces se primjenjuje za uklanjanje taloivih rasprenih tvari. Razlikujemo dva stupnja i to. a. Taloenje u prethodnim talonicima: Primjenjuje se za uklanjanje suspenzija koje se u otpadnim vodama nalaze u obliku zrna ili pahuljica. Budui da se u otpadnim vodama nalaze izmijeane suspenzije u obliku zrna i pahuljica, uinak proiavanja u prethodnim talonicima ovisi i o vremenu zadravanja vode. U ovom stupnju se voda odvodi iz I. u II. stupanj. b. Taloenje u naknadnim talonicima: Dovodi se voda proiena biolokim procesima u sklopu II. stupnja proiavanja.

13

3.3.

II. stupanj proiavanja

Nakon provedenog I. stupnja primjenjuje se II. stupanja proiavanja. Tu se rade bioloki postupci koji mogu biti nadopunjeni fizikalno kemijskim postupcima. Uglavnom, drugi stupanj obuhvaa: 1. Bioloki proces: Ovaj proces se primjenjuje pri proiavanju kuanskih i industrijskih otpadnih voda koje imaju preteni udio organske, bioloki razgradive tvari, ali takoer i voda s opasnim tvarima koje su ispod kritinih koncentracija. Ovaj proces temelji se na aktivnostima mikroorganizama koji razgrauju mrtvu organsku tvar stvarajui nove stanice. Prema uvjetima u stanitu i koliini otopljenog kisika razlikujemo par procesa i to: a. Aerobna gradnja i razgradnja stanica: Ovaj proces se javlja u sluaju kada u vodi ima dovoljno otopljenog kisika. Tada se taj kisik troi prilikom razgradnje rasprene organske tvari. Istodobno mikroorganizmi razgrauju vlastite stanice ponovno uz potronju kisika. Ovim procesom stvara se viak ive i mrtve organske i anorganske tvari koja se naziva vikom mulja. b. Anaerobni procesi: Ovaj proces se javlja kada u vodi nema otopljenog kisika. Karakteristika ovog procesa je da se odvija u dvije faze. U prvoj fazi bakterije kiselog vrenja razgrauju organsku tvar do organskih kiselina. U drugoj fazi dobivene organske kiseline postaju hrana za metanske bakterije. Za razliku od aerobnog procesa, u ovom procesu nastaje manje novih stanica. c. Bakterijoloka oksidacija i redukcija: Ovaj proces omoguuje oksidaciju eljeza i sumpornih spojeva te redukciju i oksidaciju duikovih spojeva. Openito bioloki procesi su vrlo osjetljivi i na sastav otpadnih voda. Preciznije na koliinu hranjivih tvari, koliinu otopljenog kisika, temperaturu, koncentraciju vodikovih ion i koncentraciju otrovnih tvari. U praksi postoji nekoliko naina odravanja mikroorganizama na ureajima s biolokim procesom proiavanja otpadnih voda koje su objanjeni dalje u nastavku.

14

Slika 4. Najei objekti za odvijanje biolokih procesa prema nainu odravanja mikroorganizama 1.1 Aerirani spremnici s aktivnim muljem: Izvode se kao bazeni u koje se uvodi otpadna voda i upuhuje zrak ili kisik uz istodobno mijeanje sadraja spremnika, ime se ubrzava dodir pahuljica hranjivih tvari i mikroorganizama. Aktivnim muljem nazivamo masu mikroorganizama rasprenih u spremniku koji u aerobnim prilikama mogu razgraditi organsku tvar. Uinak bioaeracijskih bazena ovisi o optereenju aktivnim muljem. Za otpadne vode s malim udjelom industrijskih voda (BPK = 150 do 350 [mg l-1]) postie se smanjenje organske tvari od 75 do 95 [%]. Manja vrijednost se odnosi na zimsko razdoblje (T < 11 [C]), a vea za ljetno razdoblje (T > 13 [C]).Sustav aeracije i mijeanja vode u spremniku treba osigurati prosjenu koncentraciju kisika 1 do 2 [mg l-1] i sprijeiti taloenje aktivnog mulja. Potonji uvjet zahtijeva visoki stupanj turbulencije u spremniku to se osigurava brzinom strujanja oko 0.5 [m s-1]. Upuhivanje zraka ili kisika u spremnike s aktivnim muljem i mijeanje otpadnih voda mogue je postii na dva osnovna naina:

Slika 5. Aerirani spremnici s aktivnim muljem. a) dubinksa aeracija b) povrinska aeracija.

15

a.

Dubinska aeracija se izvodi pomou pridneno rasporeenih rasprivaa (difuzora), slika 2.6::13(a),kojima se upuhuje komprimirani zrak ili kisik (pod tlakom 0.6 do 0.8 [bara]) za aeraciju i mijeanje.Za postizanje dobrih efekata dubinske aeracije preporua se da volumen bioaeracijskog bazena ne budevei od 150 [m3], s odnosom irine prema dubini 1:1 i najveom dubinom 4.0 [m].

b. Povrinska aeracija se najee izvodi pomou centrifugalnih turbinskih aeratora, slika 2.6::13(b). Oni se izvode tako da se u visini razine vode na vertikalnoj osovini okree rotor (turbina) koji usisava vodu,vrtloi je i rasprskava iznad povrine. Stupanj aeracije bitno ovisi od oblika i promjera turbine, te njezinepromjenjive dubine uronjenja i brzine rotacije (4 do 6 [m s-1]). Klasini bioaeracijski bazeni se obino izvode pravokutnog tlocrta s vremenom zadravanja otpadnih vodaoko 6 [h].Iz aeriranih spremnika s aktivnim muljem otpadna voda se s mjeavinom otpadnih tvari i mikroorganizamadovodi u naknadni talonik. Odatle se dio aktivnog mulja vraa u bioaeracijski bazen kako bi se poveala koncentracija mikroorganizama, a ostatak (viak mulja) se odvodi na obradu mulja.

Slika 6. Pogonska shema konvencionalnog ureaja s aktivnim muljem

1.2 Lagune su relativno plitki, prostrani, zemljani spremnici u kojima se razgrauju organske tvari. Stoga je proiavanje otpadnih voda u lagunama analogno samoproiavanju voda u vodnim sustavima.Dio mikroorganizama u lagunama je raspren u vodi, a dio se nalazi na dnu.Sukladno iznosu organskog optereenja, dubini vode u laguni i klimatskim prilikama (temperatura, vjetar,sunevo zraenje) razgradnja organske tvari se odvija aerobnim ili anaerobnim procesima uz fotosintezu algi. Uz bioloke procese u lagunama se istodobno odvija i taloenje i isplivavanje. Ljeti se u lagunama s kuanskim otpadnim vodama moe postii smanjenje organske tvari za 80 do 95%. 16

1.3 Prokapnici su spremnici ispunjeni vrstim tijelima (kamenom, troskom, lomljenom opekom i crijepom,plastinim komadima) krupnoe 20 do 80 [mm], na kojima je opna od mikroorganizama. Mikroorganizmi razgrauju organsku tvar koja se iz otpadnih voda adsorbira na opnu. Prokapnici se obino izvode kao armiranobetonski spremnici s ispunom debljine 1.8 do 2.0 (3.0) [m] iznad koje se dovodi (rasprskava) otpadna voda koja je prola proces prethodnog taloenja.

Slika 7. Prokapnik

Dovod vode na prokapnike mogu je ili rotacijskim prskalicama uz stalni dotok i prskanje ili fiksnim prskalicama (ameriki sustav) uz naizmjenian (intermitentan) dotok i prskanje.U oba sluaja potrebno je osigurati pretlak (min 0.2 [bara]), to se postie ukapanjem prokapnika ili crpljenjem.Razgradnjom organske tvari poveava se broj mikroorganizama (bioloka opna), prionljivost za ispunu se smanjuje i opna se otkida, te odnosi s proienom vodom. Taj gubitak bioloke opne naziva se ispiranje prokapnika. Zato je potrebno naknadno taloenje proiene vode kako bi se zadrala otkinuta bioloka opna. Za uinak prokapnika mjerodavno je dnevno organsko optereenje (dnevna masa organske tvari na jedinicu volumena prokapnika) i dnevno hidrauliko optereenje (dnevni protok otpadne vode kroz jedinicu povrine prokapnika).

17

1.4 Okretni bioloki nosai se sastoje od okruglih ploa (diskova) nanizanih s malim meuprostorom na(jednu ili vie) horizontalnu osovinu i uronjenih do (priblino) polovice promjera u spremnik s otpadnom vodom. Bioloka opna nalazi se na povrini ploa i prozrauje laganim okretanjem osovine tako da je uvijek polovica ploe u vodi. Uinak proiavanja ovisi o organskom optereenju povrine ploa i kod kuanskih otpadnih voda dosie i do 94%.Kao i kod prokapnika, proiena voda se odvodi na proces naknadnog taloenja.

Slika 8. Okretni bioloki nosa

1.5 Anaerobni digestori (uz estu primjenu kod obrade mulja) primjenjuju se za proiavanje otpadnih voda s vrlo visokim organskim optereenjem (s vie od 2.0 [kg] BPK5 po [m3]), to je pogodno za proiavanje otpadnih voda prehrambene industrije. Anaerobna razgradnja (anaerobna digestija ili trulenje) organske tvari obavlja se u zatvorenim spremnicima bez pristupa zraka gdje se organska tvar razgrauje istodobno s postupkom kiselog i metanskog vrenja. Konani proizvod ovakvog vrenja je metan koji se moe neposredno upotrijebiti kao gorivo. Za anaerobnu digestiju se obino koriste dvije vrste digestora: a. konvencionalni (jedan spremnik bez grijanja i mijeanja) b. visokooptereeni (obino dva spremnika od kojih se prvi grije i u kojemu se mijea voda i drugi bez grijanja i mijeanja). Tipian primjer konvencionalnog digestora je septika jama, koja se primjenjuje za objekte gdje ne postojisustav javne odvodnje.Efekt razgradnje organske tvari anaerobnom digestijom iznosi oko 55 %, a proizvodnja plina do 1.12 m3po kilogramu razgraene organske tvari. Plin sadri 65 do 70 % metana.

18

Slika 9. Anaerobni digestori (a) konvencionalni; (b) visokooptereeni

2

Proces taloenja: Taloenje u naknadnim talonicima primjenjuje se za bistrenje vode proiene biolokim procesima u kojoj se jo nalazi pahuljastog mulja. Ovaj proces je najee i zadnja faza II. stupnja proiavanja otpadnih voda. Kako se ovaj proces obavlja taloenjem u naknadnim talonicima, uinak taloenja ovisi o vremnu zadravanje vode. Osim toga, bitan utjecaj ima i udio industrijskih otpadnih voda. Za odreivanje samih dimenzija talonika potreba su prethodna ispitivanja. Proces dezinfekcije: Spomenuo sam da je prethodni proces, proces taloenja, najee posljednja faza u II. stupnju ali ako se ispitivanjem dobiju rezultati koji zahtjevaju dodatno proiavanje, koristi se proces dezinfekcije. Ovaj procese predstavlja proces unitenja patogenih mikroorganizama i to primjenom klora. Uobiajena doza klora iznosi od 5 do 20 mg-1.

3

19

3.4.

III. Stupanj proiavanja

Trei stupanj proiavanja otpadnih voda primjenjuje se samo u sluajevima kada je nuan vrlo visok stupanj proiavanja, odnosno kada je iz otpadnih voda potrebno ukloniti neke osebujne tvari (npr.otopljene soli, mikroorganizme, pesticide, deterdente, otrovne i radioaktivne tvari i sl.).Kod komunalnih otpadnih voda trei stupanj proiavanja se najee primjenjuje za uklanjanje hranjivih soli (prvenstveno duika i fosfora) nakon provedenog drugog stupnja, kako bi se u vodoprijemniku sprijeio proces eutrofikacije. Naelno, postupci koji se primjenjuju u treem stupnju proiavanja primjenjuju se i u industrijskim(tehnolokim) procesima (npr. u prehrambenoj industriji), te su za potrebe proiavanja otpadnih voda naodgovarajui nain prilagoeni (modificirani). Proiavanje otpadnih voda treim stupnjem bazirano je na: a. fizikalnim procesima (procjeivanju, adsorpciji, membranskim procesima), kojima se iz vode uklanjaju mutnoa, miris, boja, otopljene soli te mikroorganizmi), b. kemijskim procesima (neutralizaciji, kemijskom obaranju ili kemijskoj precipitaciji, ionskoj izmjeni, oksidaciji i redukciji, dezinfekciji), kojima se iz vode uklanjaju otopljene tvari, teki metali, mikroorganizmi, mijenja pH vrijednost te provodi pretvorba nekih opasnih spojeva u manje opasne,

c. biolokim procesima (uklanjanju duika i fosfora), kojima se uklanjaju (smanjuju) duikovi i fosforni spojevi. Openito se ovi postupci u naelu primjenjuju kombinirano, kako bi se postigao traeni (visok) standard proiene otpadne vode.Analogno tumaenju prvog i drugog stupnja proiavanja, i trei stupanj sadri neke procese koji suprethodno tumaeni, tako da se ovdje nee obrazlagati. Za ostale procese treeg stupnja proiavanja, s kojima se nismo susretali, dat e se (zbog rijetkosti, odnosno specifinosti njihove primjene) samo uvodne informacije. 1. Procjeivanje se prvenstveno koristi radi uklanjanja rasprenih i koloidnih tvari zaostalih u otpadnim vodama nakon biolokih ili kemijskih procesa.Kod zavrnog proiavanja otpadnih voda (ukljuujui i obradu mulja) procjeivanje se moe provesti na: a. povrinskim procjeivaima, kod kojih se voda procjeuje prolaskom kroz prorupanu podlogu (mikrosita) ili kroz platno (trakasti procjeivai, tlani i gravitacijski procjeivai), b. dubinskim procjeivaima (gravitacijski, tlani, vakuumski), kod kojih se voda silazno, uzlazno ili dvosmjernoprocjeuje kroz filtarski sloj sastavljen od zrnatog (granuliranog) materijala. 20

U tehnologiji proiavanja otpadnih voda ea je upotreba dubinskih procjeivaa, dok se povrinski procjeivai ee koriste kod obrade mulja.Procjeivanjem otpadnih voda na dubinskim procjeivaima postie se: i. ii. iii. iv. smanjenje ukupnog fosfora za 70 do 98 [%] smanjenje KPK za 20 do 45 [%], smanjenje BPK za 40 do 70 [%], smanjenje mutnoe za 60 do 95 [%].

Uinak procjeivanja, izbor filtarskog materijala i hidrauliko dimenzioniranje dubinskih procjeivaa najbolje je odrediti ispitivanjem na modelima. 2. Adsorpcija je proces u kojem se, tokom procjeivanja kroz sloj zrnatog (krutog) materijala, otopljene i koloidne tvari vezuju na povrinu krute tvari. Kruta tvar na ijoj se povrini dogaa ovaj proces naziva se adsorbent, a tvar koja se vezuje adsorbat.Kao adsorbenti se za filtarski materijal koriste fina ilovaa, silicij, aktivna glina i naroito aktivni ugljen.Adsorpcijom aktivnim ugljenom se iz otpadnih voda uklanjaju deterdenti, fosfati, nitrati, fenoli, mirisi i boje,te smanjuje KPK. Uinak adsorpcije je vrlo visok (i do 99 [%]), te predstavlja zavrnu fazu proiavanjaotpadnih voda. 3. Membranski procesi jesu procesi proiavanja otpadnih voda pomou polupropusnih membrana koje proputaju vodu, ali su nepropusne za tvari koje treba ukloniti.U tehnologiji proiavanja otpadnih voda od membranskih procesa se primjenjuju: a. reverzna osmoza, b. elektrodijaza, c. ultraprocjeivanje, d. mikroprocjeivanje. Za sve membranske procese je bitno da je otpadna voda prethodno proienakonvenconalnim procesimatokom kojih su iz vode uklonjene rasprene i koloidne tvari. a. Reverzna osmoza je proces koji se temelji na osmozi, s tim da se u spremniku s veom koncentracijom(otpadnom vodom) povea tlak iznad osmotskog, tako da e voda iz spremnika s veom koncentracijomdotjecati u spremnik s manjom kocentracijom (istom vodom).Zbog obrnutog toka vode u odnosu na tok osmoze, proces je nazvan reverznom osmozom.Proces reverzne osmoze se primjenjuje za 21

uklanjanje otopljenih organskih tvari (soli kalcija, magnezija,natrija) i otopljenih organskih spojeva (saharoza, proteina) iz otpadnih voda. b. Elektrodijaliza je proces uklanjanja iz vode iona (kationa i aniona) koji prolaze kroz polupropusne membrane zbog djelovanja elektrinog polja.Membrane su selektivne, tako da jedne proputaju (odvajaju) katione, a druge anione, a u meuprostoruostaje proiene voda.Proces elektrodijalize se primjenjuje za odslanjivanje vode, uklanjanje kroma iz otpadnih voda, proiavanjenekih otopina i sl.

c. Ultraprocjeivanje je proces proputanja otpadnih voda kroz membrane koje proputaju vodu, a zadravajumakromolekule vee od pora membrane.Prvenstveno se primjenjuju u prehrambenoj industriji za uklanjanje otopljenih tvari kod ponovne uporabeindustrijskih otpadnih voda (npr. za izdvajanje proteina i eera). Ultrafiltracija se takoer primjenjuje zauklanjanje virusa, pri omekanju vode za industrijsku proizvodnju pare kao i za prethodno proiavanjevode procesima reverzne osmoze i elektrodijalize. d. Mikroprocjeivanje se primjenjuje za poboljanje kvalitete prethodno proiene otpadne vode,uglavnom za smanjenje koncentracije rasprenih i koloidnih tvari (mutnoe), fosfora, bakterija tesmanjenje BPK. 4. Neutralizacija je proces za promjenu koncentracije vodikovih, H+, iona (vrijednost pH) u industrijskimotpadnim vodama. Naime, ove vode esto sadre kisele i bazine sastojke u koliinama s kojima se nesmiju isputati u vodne sustave, gdje se doputa isputanje otpadnih voda s vrijednou pH od 6.5 do 9.5.Najjednostavnije se postie mijeanjem otpadnih voda iz razliitih pogona, odnosno mijeanjem kiselih s bazinim otpadnim vodama. Druga je mogunost dodavanje reagensa (npr. natrijeve luine u kisele vode, asumporne kiseline u bazine vode). Izbor reagensa i koliina (doziranje) utvruje se eksperimentalno. 5. Kemijsko obaranje je proces kojim se uklanjaju nepoeljne otopljene tvari iz otpadnih vodadodavanjem kemijskih sredstava (reagensa), pri emu se kemijskim reakcijama stvaraju netopivi spojevi(prvenstveno soli kalcija, magnezija i silicija, te fluoridi i fosfati) koji se obaraju, odnosno taloe na dnospremnika.Ovim se procesom iz otpadnih voda mogu ukloniti i teki metali (kadmij, bakar, krom, nikal, cink, olovo,eljezo i srebro).U otpadnoj vodi u kojoj se nalaze tvari u rasprenom i otopljenom obliku odvija se istodobno zgruavanje i obaranje, budui da se za kemijsku precipitaciju koriste reagensi kao i za zgruavanje. 6. Ionska izmjena je proces zamjene iona izmeu krutine (ionskog izmjenjivaa) i vode (otopineelektrolita).Ionski izmjenjivai se za proiavanje otpadnih voda izvode kao zatvoreni dubinski procjeivai.Najee se primjenjuju za 22

omekavanje vode i za proiavanje industrijskih otpadnih voda koje sadreteke metale, fosfate i duik. 7. Oksidacija i redukcija su procesi odvijanja oksidacijsko - redukcijskih reakcija u kojima se gube(oksidacija) ili dobivaju (redukcija) elektroni.U postupcima proiavanja otpadnih voda oksidacija se primjenjuje za dezinfekciju, smanjenje BPK, boje imirisa, uklanjanje eljeza i mangana te pretvorbu cijanida u manje opasne spojeve.Redukcijski procesi se navee primjenjuju za uklanjanje esterovalentnog kroma iz otpadnih voda. 8. Bioloko uklanjanje duika iz kuanskih otpadnih voda odvija se procesom bioloke razgradnje sloenih organskih spojeva koji sadre duik.Biolokom razgradnjom pomou mikroorganizama (bakterija) ovi spojevi prelaze u amonijak, NH3, koji potom u prvoj fazi oksidira u nitrite, NO2, a u drugoj fazi u nitrate, NO3. Ovaj proces nazivamo nitrifikacija.Biolokom razgradnjom nitrati (uz dodavanje ugljikovih spojeva i bez kisika) reduciraju u plinoviti duik, N2,koji odlazi u atmosferu, to nazivamo denitrifikacija. 9. Bioloko uklanjanje fosfora temelji se na procesima adsorpcije i ugradnje fosfora u biomasu. Naime, u kuanskim otpadnim vodama fosfor se pojavljuje kao organski fosfor, P, i u obliku fosfata, PO43-, kojima se,kao hranjivim solima, koriste bakterije za izgradnju novih stanica.Uklanjanje fosfora biolokim postupkom provodi se uvoenjem otpadne vode najprije u anaerobni, a potomu aerobni spremnik, u kojima mikroorganizmi koriste fosfate iz vode za izgradnju novih stanica.U aerobnom spremniku mogui su i postupci nitrifikacije, tako da se esto primjenjuju ureaji s istodobnimsmanjenjem fosfornih i duikovih spojeva.

23

3.5.

Obrada mulja

Obraeni mulj je otpadni mulj koji je podvrgnut biolokim, fizikalno kemijskim i toplinskim postupcima, te dugotrajnom skladitenju (najmanje est mjeseci), ili bilo kojim drugim postupcima kojima se znatno smanjuje fermentabilnost i opasnost po zdravlje koje bi proizale iz njegovog koritenja.Postupci obrade mulja su u ovisnosti o nainu njegovog koritenja, odnosno mjestu i nainu konanog odlaganja, kao i o veliini ureaja, tj. koliini sirovog mulja, te stupnju proiavanja otpadnih voda. Smanjenje sadraja vode u mulju jedan je od temeljnih ciljeva obrade mulja.Glavni postupci obrade mulja jesu: 1. Zgunjavanje je postupak poveanja koncentracije krutina u mulju, odnosno smanjenja vode, a time i smanjenje ukupnog volumena.Zgunjavanje mulja se najee provodi u zgunjivaima postupcima taloenja ili isplivavanja. 2. Stabilizacija je postupak kojim se smanjuje, ometa ili sprjeava (stabilizira) mogunost daljnje bioloke razgradnje (truljenja, gnjiljenja) organskog dijela mulja.Mogua je: a. kemijska stabilizacija, koja se najee obavlja vapnom, a mogua je i klorom; b. toplinska stabilizacija, koja se provodi zagrijavanjem mulja do 250 [C] pri tlaku do 27.5 [bara];

c. bioloka stabilizacija, koja se temelji na postupcima anaerobne razgradnje organske tvari (anaerobna digestija) ili na postupcima aerobne razgradnje organske tvari (aerobna digestija). Kod veih ureaja uobiajenaje stabilizacija primjenom anaerobne digestije, kada se proizvodi bioplin metan 3. Uklanjanje vode (dehidracija) je postupak kojim se iz stabiliziranog mulja uklanja slobodna voda. Moe se postii (a) prirodnim procjeivanjem i suenjem (isparavanjem) na poljima za suenje mulja, (b) mehanikim cijeenjem na vakuumskim cjediljkama ili cjediljkama pod tlakom i (c) centrifugiranjem na centrifugama za mulj. Dodatni postupci obrade mulja, kojima mogu biti nadopunjeni glavni postupci, jesu npr.: 1. Poboljanje kakvoe (kondicioniranje) je postupak kojim se poveava uinak uklanjanja vode te smanjuje broj organizama i neugodni mirisi.U praksi je najea primjena: a. kemijskog poboljanja kakvoe, koje se provodi dodavanjem (organskih i anorganskih) reagensa, 24

b. toplinskog (termikog) poboljanja kakvoe, koje se provodi zagrijavanjem mulja na temperaturi od 160 do 210 [C], u trajanju od 30 do 60 [min]. Toplinski kondicionirani mulj je praktiki sterilan, bez neugodnog mirisa. Za ovu vrstu kondicioniranja mulja karakteristina je vea potronja energije (vei pogonski trokovi). Toplinsko kondicioniranje mulja je ujedno i stabilizacija mulja.

2. Toplinska obrada ukljuuje postupke: a. suenja, kojim se isparavanjem na temperaturama od 200 do 400 [C] uklanja vlaga iz mulja. Konani proizvod sadri oko 90 [%] suhe tvari, odnosno 10 [%] vode (vlage); b. spaljivanja, kojim se provodi potpuno izgaranje (oksidacija) organske tvari u mulju pri temperaturama od 750 do 1 000 [C]. Konani proizvod je pepeo, odnosno anorganska tvar. c. pirolize, kojim se provodi izgaranje organske tvari u mulju bez prisutnosti zraka (kisika) pri temperaturama uglavnom od 300 do 900 [C], a produkt su plinovi (metan, vodik i ugljikov monoksid), katran, pougljenakruta tvar i pepeo.Mulj moe biti podvrgnut postupcima spaljivanja i pirolize zajedno s komunalnim (krutim) otpadom. 3. Kompostiranje je postupak kad preteni dio organske tvari u mulju nastavlja s aerobnom ili anaerobnom razgradnjom do anorganske tvari.Konani proizvod je slian humusu sa sadrajem vode 40 do 50 [%]. Ako ne sadri teke metale, moe se koristiti u poljoprivredi i srodnim djelatnostima (npr. umarstvu, cvjearstvu, za ureenje krajolika, poveanjeproizvodnje panjaka). S obzirom na koliinu hranjivih soli, naroito duika, fosfora i kalija, kompost nemasvojstvo gnojiva ve poboljivaa tla.

25

3.5.

Konano odlaganje mulja

Obraeni mulj se u konanosti moe odlagati: Na nadziranim odlagalitima, tj. sanitarnim deponijama danas se najee odlae mulj. Meutim, u zemljama Europske unije nije doputeno odlaganje mulja s veim sadrajem organske tvari. Zato je takav mulj potrebno podvri dodatnim postupcima obrade (npr. termikim) kako bi se smanjila koliina organske tvari umulju. Na poljoprivrednim i tlima srodnih djelatnosti mogunost upotrebe mulja ovisi o njegovom sastavu, tj.o moebitnom sadraju tetnim i opasnih tvari, te naroito o udaljenosti od ureaja.

Prema naem Pravilniku o gospodarenju muljem iz ureaja za proiavanje otpadnih voda kad se mulj koristi u poljopoprivredi (NN 38/08), takav mulj se, izmeu ostaloga, mora prethodno stabilizirati, kako bi se u njemu unitili patogeni organizmi, potencijalni uzronici oboljenja.Ovim nainom konanog odlaganja mulja doprinosi se njegovom koritenju.Istaknimo da je jedan od moguih (i vrlo jednostavnih) naina konanog odlaganja mulja i njegovo isputanje u vodne sustave, naroito more. Meutim, isputanje mulja u vodne sustave u zemljama Europske unije nije doputeno. Ovo odreenje je ve prisutno i u naoj zakonskoj regulativi (l. 69. Zakona o vodama,NN 153/09 i 130/11).

26

4. ZAKLJUAKOtpadne vode zagauju rijeke, mora, jezera i podzemlje - podzemne vode. Samim time ugroen je opstanak ivota na Zemlji.Otpadne vode pospjeuju razvoj mikroorganizama. Mikroorganizmi troe kisik to dovodi do uginua riba, a i do razvoja patogenih mikroba.Industrija stvara otpadne vode u procesnoj proizvodnji, a domainstva stvaraju otpadne vode u svakodnevnom koritenju. Takve zagaene otpadne vode treba proistiti prije isputanja u vodotokove. Odabir vrste proiavanja ovisi o sastavu i vrsti otpadnih voda. Tek nakon proiavanja otpadne vode mogu se isputati u kanalizacijski sustav. Zakon propisuje kvalitetu otpadnih voda. Time se pridonosi kvaliteti zatite ljudi i okolia. Zavrna obrada usredotouje na uklanjanje organizama koji izazivaju bolesti iz otpadnih voda.

27

5. LITERATURAhttp://www.vanis.hr/Vanis-Inzenjering/MBRuredjaj%20za%20prociscavanje%20otpadnih%20voda.htm

http://www.gradimo.hr/clanak/prociscavanje-otpadnih-voda/21744

http://www.besplatniseminarskiradovi.com/ZastitaZivotneSredine/PreciscavanjeOtpadni hVoda.htm

http://www.usluga-pazin.hr/kanalizacija/obrada-otpadnih-voda/

28