SVEUČILIŠTE U ZAGREBU

FAKULTET KEMIJSKOG INŽENJERSTVA I TEHNOLOGIJE

SVEUČILIŠNI PREDDIPLOMSKI STUDIJ

Mateja Perušina

ZNAČAJKE I OBRADA INDUSTRIJSKIH OTPADNIH VODA

ZAVRŠNI RAD

Voditelj rada:

Članovi ispitnog povjerenstva:

Zagreb, rujan 2010.

SAŽETAK

Početkom 21. stoljeća razvija se svijest o važnosti očuvanja okoliša, pa tako i voda, ali

taj proces traje i danas. Voda je najzastupljenija tvar u građi svih živih bića I obuhvaća

najveći dio Zemljine površine, čak 70,8 % dok je 29,2 % kopno.

Svakom upotrebom vode iz brojnih vodoopskrbnih sustava za različite namjene dolazi

do promjene njezinih fizikalnih, kemijskih i bioloških svojstava te nastaju otpadne vode bilo

industrijske, kućanske, poljoprivredne ili oborinske. Takve vode potrebno je prikupiti te na

prikladan način pročistiti i odvesti u prijemnik bez štetnih posljedica za okoliš. U posljednje je

vrijeme sve važnija obrada otpadnih voda i izgradnja uređaja za pročišćavanje na kraju

sustava gradske kanalizacije ali i u okviru industrijskog pogona prije upuštanja u gradski

kanalizacijski sustav. Također je važno poznavati vrstu i sastav otpadne vode kako bi se

mogao primijeniti odgovarajući proces pročišćavanja i kako bi učinak bio što bolji. U

prehrambenoj industriji otpadne vode se nakon prethodnog i primarnog stupnja pročišćavanja

dalje obrađuju biološkim postupkom.

Ključne riječi: industrijska otpadna voda, pokazatelji opterećenja, biološko

pročišćavanje, aktivni mulj

SUMMARY

Beginning of the 21 century develops an awareness of the importance of preserving the environment, including water, but that process is ongoing. Water is the most common substance in the composition of all living beings and includes most of the Earth's surface, about 70.8% while 29.2% is land.

Any use of water from many water supply systems for different purposes, there is a change of its physical, chemical and biological properties and it results wastewater whether industrial, household, agricultural or storm. Such water must be collected and appropriately purified and returned to the receiver without consequences to the environment. Lately more and more is important wastewater treatment and construction of wastewater treatment plant at the end of the city's sewage system but also in the industrial plant before entering the city sewer system. It is also important to know the nature and composition of the waste water to be able to apply the appropriate process of purification and to improve the effect. In the food industry wastewater after preliminary and primary treatment stage are further processed by biological process.

Keywords: industrial waste water, load indicators, biological treatment, activated sludge

1. UVOD………………………………………………………………………………….1

2. OPĆI DIO

2.1.Otpadne vode.....................................................................................................................2

2.1.1.Kućanske otpadne vode..............................................................................................3

2.1.2.Industrijske otpadne vode...........................................................................................4

2.1.3.Oborinske otpadne vode.............................................................................................5

2.2.Obrada industrijskih otpadnih voda..................................................................................5

2.3.1. Opis procesa pročišćavanja otpadnih voda iz proizvodnje pekarskog kvasca u postrojenju ANAMET.........................................................................................................9

2.3.2. Analiza primjera tretiranja otpadnih voda u industriji dodataka okusu...................10

2.3.3. (Pročišćavanje otpadnih voda i ponovno iskorištavanje voda u preradi hrane) -....12

2.3. Analitičke metode.......................................................................................................12

2.4. Zakonska regulativa.......................................................................................................13

3. EKSPERIMENTALNI DIO

3.1.Materijal..........................................................................................................................15

3.2.Instrumenti i uređaji........................................................................................................15

3.3.Provedba eksperimenta...................................................................................................15

3.3.1.Uzorkovanje..............................................................................................................15

3.3.2. Određivanje pH vrijednosti.....................................................................................15

3.3.3. Određivanje amonijevog iona..................................................................................16

3.3.4. Određivanje nitrata..................................................................................................16

3.3.5. Određivanje nitrita...................................................................................................16

3.3.6. Određivanje ukupnog organskog ugljika.................................................................16

3.3.7. Određivanje kemijske potrošnje kisika spektrofotometrijskom metodom..............17

3.3.8. Određivanje BPK5 – vrijednosti respirometrijski mjernim sustavom OXITOP......17

3.3.9. Mikroskopiranje anaerobnog i aerobnog mulja.......................................................18

4. REZULTATI

4.1. Fizikalno-kemijski pokazatelji kakvoće otpadne vode 19

4.2. Rezultati mikroskopiranja aerobnog i anaerobnog aktivnog mulja...............................21

5. RASPRAVA

6. ZAKLJUČAK Error! Bookmark not defined.

7.LITERATURA Error! Bookmark not defined.

Suvremeno doba obilježeno je sve većom potrošnjom vode u industriji i urbanim

sredinama. Upotrijebljena voda opterećena otpadnim organskim i anorganskim tvarima,

odnosno onečišćenjima, ispušta se u vodotoke, jezera ili mora. Onečišćenja ugrožavaju

biološku ravnotežu vodnih ekosustava, a ovisno o količini i vrsti onečišćenja mogu dovesti u

pitanje i njihov opstanak. Površinske vode napajaju podzemne vodonosne slojeve i tako

obnavljaju zalihe podzemne vode koja je najvrjedniji izvor pitke vode za čovjeka. Narušena

kakvoća površinske vode i sve veća potrošnja čiste podzemne vode ugrožavaju prirodne

procese samopročišćavanja, odnosno kakvoću i opstanak izvora pitke vode. Zato je

pročišćavanje otpadne vode već desetljećima nužnost koja daje poticaj istraživanju i razvoju

novih tehnologija obrade, kao što je i cjeloviti sustav upravljanja vodnim bogatstvom

preduvjet njegovog održanja.

Poznato je da najstariji ostaci kanala i dijelova za pročišćavanje otpadnih voda potječu

čak iz 6000 godina prije n.e. Za vrijeme vladavine kralja Davida, Jeruzalem je imao sustav za

odvodnju otpadnih voda sličan današnjoj kanalizaciji. Još u antičkim vremenima se

pokušavalo pročistiti otpadne vode upijanjem u porozna tla ( Grčka prije n.e. ). Velike

količine otpadne vode od stanovništva, industrija i oborinskih voda s urbanih površina

odvodile su se u najbliži vodotok. Tako su se postizala dovoljna razrjeđenja pa se smatralo da

je to najbolji i najjeftiniji način zbrinjavanja otpadne vode.1 Prvi uređaj za pročišćavanje vode

za gradski vodovod Londona izgradio je James Simpson godine 1829.-1839., a radio je na

principu procjeđivanja otpadne vode kroz pješčani filtar. Početkom 19. stoljeća Engleska je

bila zemlja s najvećim brojem stanovništva i najrazvijenijom industrijom. 1989. godine

imenovana je Kraljevska komisija za uklanjanje otpadne tvari, kojoj je bila zadaća utvrditi

ključne pokazatelje koji određuju kakvoću vode te razvijati postupke pročišćavanja otpadne

vode prije ispusta u vodotoke.1

Briga za uklanjanje otpadnih tvari i otpadne vode, te gradnja kanalizacijskih sustava i

danas sporo napreduje. U Republici Hrvatskoj je na sustav javne vodoopskrbe priključeno oko

76% stanovništva, na sustave kanalizacije manje od 50%, pročišćava se samo 35% otpadnih

voda, a na zadovoljavajući način tek nešto više od 10 %.1 Pročišćavanje industrijskih otpadnih

voda najčešće je neodgovarajuće i takve vode završavaju u gradskoj kanalizaciji.

U ovom radu je prikazan sustav pročišćavanja otpadne vode iz proizvodnje kvasca

anaerobno-aerobnim procesom, učinkovitost procesa i izgled aktivnog mulja u svakom od

navedenih procesa.

U Republici Hrvatskoj velik broj stanovnika nije priključen na kanalizacijski sustav,

već probleme otpadnih voda rješavaju individualno, uglavnom na načine koji nisu povoljni za

okoliš. Problem leži u neodgovarajućem ispuštanju otpadnih voda iz pojedinih naselja i

industrija, gdje se pojavljuje niz ispusta otpadne vode duž vodotoka uglavnom bez ikakve

prethodne obradbe. Najučinkovitija zaštita površinskih i podzemnih voda te obalnog mora

može se postići ako se otpadne vode pročiste prije ispusta i ako se dobro izvede kanalizacijski

sustav (važno je osigurati nepropusnost ).1

2.1. Otpadne vode

Otpadne vode su sve potencijalno onečišćene tehnološke, kućanske, oborinske i druge

vode. Nastaju uporabom vode iz brojnih vodoopskrbnih sustava za određene namjene, pri

čemu dolazi do promjena njenih prvotnih značajki: fizikalnih, kemijskih i mikrobioloških.

One također sudjeluju u hidrološkom ciklusu, odnosno,

Voda uzeta za opskrbu stanovništva, izgradnjom vodoopskrbnog sustava, nakon

uporabe kanalizacijskim sustavom odvodi se na pročišćavanje i vraća u prirodni okoliš. U

otpadne vode svrstavaju se:

kućanske otpadne vode- otpadne vode nastale uporabom sanitarnih trošila

vode u kućanstvu, hotelima, uredima, kinima i u objektima industrijskih pogona koji također

imaju izgrađene sanitarne čvorove za radnike

industrijske otpadne vode- nastale su upotrebom vode u procesu rada i

proizvodnje, u industrijskim i drugim proizvodnim pogonima, te rashladne vode onečišćene

temperaturom

oborinske otpadne vode- nastale od oborina koje se više ili manje onečišćuju u

doticaju s nižim slojevima atmosfere, površinama tla, krovovima i slično.

Ove tri grupe otpadnih voda uobičajeni su sastav komunalnih otpadnih voda, a njima

se mogu priključiti i otpadne vode od pranja javnh prometnih površina i eventualno procjedne

vode s odlagališta neopasnog otpada.1 Na žalost se i danas još otpadne vode često ispuštaju

bez pročišćavanja u prirodne recipijente kao što je prikazano u slici 1.

Slika 1. Prikaz neadekvatnih objekata za odvodnju otpadnih voda2

2.1.1. Kućanske otpadne vode

Podrazumijevaju se sve otpadne vode koje nastaju zbog kućanskih aktivnosti, za

zadovoljavanje životnih funkcija, sanitarnih potreba te čišćenja prometnica. Kada govorimo o

podjeli kućanskih otpadnih voda,razlikujemo3:

sive vode- predstavljaju otpadne vode iz kupaonica, tuševa, praonica i bazena;

ne sadržavaju mnogo krutih tvari i postoji mogućnost prenamjene te ako postoji razdjelni

sustav odvodnje kućanskih otpadnih voda, mogu se koristiti za zalijevnje vrtova. Sive se vode

mogu pročišćavati, no to nije baš u širokoj primjeni zbog problema koji nastaju u tijeku

pročišćavanja što poskupljuje i otežava proces

crne vode- otpadne vode iz kuhinja i sanitarnih čvorova

Temperatura kućanskih otpadnih voda povišena je u usporedbi s vodom iz

vodoopskrbnog sustava zbog uporabe tople vode u kuhinjama i kupaonicama te u

kanalizacijskom sustavu zbog procesa biorazgradnje. Gradske vode neugodna su izgleda, boje

i mirisa, što uzrokuje dodatno onečišćenje prijemnika u estetskom smislu.3

2.1.2. Industrijske otpadne vode

Različiti tehnološki procesi u industrijama uvjetuju i različite sastave otpadnih voda i

prema tome, imamo dvije osnovne grupe4:

biološki razgradive - one koje se mogu miješati s gradskim otpadnim vodama,

odnosno odvoditi zajedničkom kanalizacijom (npr. iz nekih prehrambenih

industrija).

biološki nerazgradive - one koje se moraju podvrći prethodnom postupku

pročišćavanja prije miješanja s gradskom otpadnom vodom (npr. iz kemijske,

metalne industrije).

Često se još spominju onečišćene vode i uvjetno čiste pri čemu se u uvjetno čiste vode

ubrajaju one vode koje uporabom nisu pretrpjele značajne promjene fizikalnih i kemijskih

svojstava te se mogu bez predobrade ispustiti u kanalizaciju ili prijemnik.4 Većina industrija

upotrebljava znatne količine vode kao rashladne vode, pri čemu temperatura vode raste, velik

dio vode ispari, a posljedica je povećanje koncentracija soli u otpadnoj vodi i toplinsko

onečišćenje vode. Svaka industrija čini specifičan problem po temeljnim sastojcima u

otpadnoj vodi, a pojedine industrijske otpadne vode mogu sadržavati sastojke koji su otrovni

ili teško razgradivi te interferiraju sa živim svijetom okoliša. To su teški metali, kiseline,

lužine, nafta i naftni derivati, masti i mineralna ulja, radioaktivni izotopi, sintetski kemijski

spojevi, dakle sastojci koje ne sadržavaju prirodne vode. Prije nego što se takve vode

priključe na gradsku kanalizacijsku mrežu potrebno ih je prethodno pročistiti iz nekoliko

razloga:

kako bi se uklonile toksične i postojane tvari koje se gomilaju u živom

organizmu i sprečavaju biološku razgradnju

kako bi se iz otpadnih voda izdvojile eksplozivne, korozivne i zapaljive tvari

koje oštećuju kanalizacijske objekte i cijevi

kako bi se uklonili inhibitori koji onemogućavaju rad uređaja za pročišćavanje

komunalnih otpadnih voda

Kada je u otpadnoj vodi veća količina dušika, pretpostavlja se da je to zbog utjecaja

industrije. pH-vrijednost gradskih otpadnih voda kreće se oko 7-7,5 dok je pH-vrijednost

industrijskih otpadnih voda uglavnom veća ili manja od toga. Također se u industrijskoj

otpadnoj vodi pojavljuju teški metali, visok salinitet i njegove nagle oscilacije te je povišena

temperatura.4

2.1.3. Oborinske otpadne vode

Smatraju se uvjetno čistim vodama, jer one na svom putu ispiru atmosferu i otapaju ili

prema površini zemlje prenose sve sastojke koji se na određenom području ispuštaju u

atmosferu ili pak pod utjecajem vjetrova dolaze iz drugih, znatno udaljenijih krajeva. Primjer

za to su kisele kiše, koje ugrožavaju šume, građevine i slično, te crvene ili žute kiše koje

nastaju kao posljedica ispiranja pustinjske prašine koja dopire čak od Afrike. U skupinu

oborinskih otpadnih voda možemo svrstati i vode koje nastaju topljenjem snijega. Posebno su

onečišćeni oni dotoci koji se javljaju pri naglu zatopljenju, i to u fazama završnog topljenja

snijega, kad sva nečistoća prikupljena tijekom razdoblja niskih temperatura dospijeva u

kanalizaciju.4

2.2. Pročišćavanje industrijskih otpadnih voda

Iako se u gradskim postrojenjima za pročišćavanje otpadnih voda (slika 2.) može

obrađivati otpadna voda naselja i industrije, većina industrijskih otpadnih voda, prije dolaska

do zajedničkog postrojenja, prethodno se pročišćava fizikalnim, fizikalno-kemijskim i

biološkim procesima, ili njihovom kombinacijom. Potreba za prethodnim pročišćavanjem

industrijskih otpadnih voda posljedica je njihovog posebnog sastava, kao i neujednačene

dinamike ispuštanja. Na taj način izbjegava se poremećaj pročišćavanja u zajedničkom

postrojenju s gradskim vodama i time se smanjuje opterećenje zajedničkog postrojenja.

Smanjenje opterećenja, kao i njegovo ujednačavanje tijekom dana osobito je važno ako su

otpadne vode jako opterećene organskim tvarima i ako nastaje velika količina otpadne vode u

kratkom vremenu.

U tu svrhu, osim fizikalnih i fizikalno-kemijskih procesa, odabiru se aerobni i

anaerobni biološki procesi, a primjenjuju se u pročišćavanju otpadnih voda prehrambene

industrije kao što je proizvodnja pekarskog kvasca, proizvodnja šećera, proizvodnja piva,

etanola i slično. Ponekad je potrebno primjeniti i napredne procese pročišćavanja otpadnih

voda.

Slika 2. Prikaz uređaja za pročišćavanje otpadnih voda5

1. Fizikalni procesi pročišćavanja otapadnih voda podrazumijevaju metode za

uklanjanje grubih i plivajućih tvari iz otpadnih voda: rešetanje, izravnavanje/ujednačavanje

(egalizacija), miješanje, taloženje (sedimentacija), isplivavanje (flotacija), cijeđenje (filtriranje

), adsorpcija.4

Rešetanje podrazumijeva postavljnje grubih i finih rešetki kako bi se uklonile

najgrublje čestice iz otpadne vode. Postupak ujednačavanja važan je kako bi se poboljšala

učinkovitost rada uređaja za pročišćavanje jer tijekom dana dolazi do velikih oscilacija u

protoku otpadne vode.Miješanjem se ostvaruje bolji kontakt sadržaja sa kemijskim tvarima

koje se dodaju u različite svrhe. Da bi se uklonile taložive krutine iz otpadne vode koristi se

taloženje koje je pod utjecajem gravitacije. U pjeskolovima-mastolovima odvija se zajednički

taloženje i isplivavanje jer masti i ulja imaju manju gustoću od vode te isplivaju na površinu.

Tijekom filtracije, na sloj aktivnog ugljena vežu se otopljene i koloidne tvari a taj proces

naziva se adsorpcija.4

2. Fizikalno-kemijski procesi pročišćavanja su: neutralizacija, koagulacija, flokulacija,

oksidacija i redukcija, dezinfekcija, ionska izmjena, membranski procesi.4

Dodatkom odgovarajućih kemijskih spojeva postižu se različiti učinci: moguće je popraviti

pH vrijednost vode (neutralizacija), omogućiti stvaranje većih pahuljica ( koagulacija ),

spajanje čestica u pahuljice ( flokulacija ), oksidirati ili reducirati tvari u sustavu, smanjiti

prisutnost različitih mikroorganizama ( dezinfekcija ) i slično.

3. Biološki procesi obuhvaćaju razgradnju organskih otpadnih tvari s pomoću

mikroorganizama tako što ih prevode u biomasu ili plinove.

Mikroorganizmi s obzirom na potrebu za kisikom mogu biti aerobni ( potreban im je

kisik ) i anaerobni ( nije im potreban kisik ) te s obzirom na to postoje aerobni i anaerobni

procesi pročišćavanja otpadnih voda. Također postoje još i fakultativni anaerobni

mikroorganizmi koji mogu živjeti uz kisik i bez njega. U aerobnim procesima odvija se

razgradnja organskih tvari pomoću aktivnog mulja uz prisutnost kisika. U reaktorima

mikroorganizmi mogu biti suspendirani u otpadnoj vodi unutar reaktora ili pričvršćeni na

podlogu. Aktivni mulj sastoji se od bakerija, protozoa, algi, kvasaca i metazoa povezanih sa

suspendiranim česticama u nakupine koje se zovu pahuljice ili flokule.6

Aerobni procesi ovise o ulaznoj koncentraciji otpadnih tvari, koncentraciji

mikroorgaizama, vremenu kontakta supstrata s mikroorganizmima i količini raspoloživog

kisika. Proces se odvija tako što otpadna voda ulazi u biološki reaktor u kojemu su raspršeni

mikroorganizmi, zatim se aeracijom dovodi zrak uz miješanje čime se sprečava taloženje i

postiže bolji kontakt između mikroorganizama i otpadne vode. Obrađena otpadna voda ide u

naknadni taložnik u kojem se taloži aktivni mulj, te se dio aktivnog mulja vraća nazad u

reaktor, a višak mulja se izdvaja i odvodi na daljnju obradu (slika 3.).

Slika 3.. Shema postupka s aktivnim muljem4

U aerobne procese ubraja se i nitrifikacija - proces oksidacije amonijaka do nitrata u

dva stupnja:

1. stpanj - oksidacija amonijaka do nitrita uz oslobađanje energije

Nitrosomonas NH4

+ + 1,5 O2 --------------------- 2 H+ + H2O + NO2- + (-243 do -353 kJ)

2. stupanj - oksidacija nitrita do nitrata

Nitrobacter NO2

- + 0,5 O2 ---------------------- NO3- + ( -64,7 do -87,8 kJ)

Anaerobna razgradnja organskih otpadnih tvari (slika 4.) u vodi odvija se u tri stupnja:

hidroliza, kiselinska i metanska fermentacija. Hidrolitičke bakterije razgrađuju nerazgrađene

organske tvari ( ugljikohidrate, masti, bjelančevine ), a acetogene i acidogene bakterije

pomažu u pretvorbi razgrađenih organskih tvari u alkohole, aldehide, CO2, H2O i slično.

Metanogene bakterije kao obavezni anaerobi koriste produkte iz kiselinskog vrenja i prevode

ih u bioplin metan koji se može koristiti kao energent.6

Slika 4. Anaerobna pretvorba organske tvari do metana7

Anaerobni proces nije ekonomičan za obradu otpadnih voda koje imaju biokemijsku

potrošnju kisika (BPK) manju od 1000 mg/L zato što je potreban veliki volumen reaktora.

U anaerobne procese se ubraja i denitrifikacija pri čemu dolazi do redukcije nitrata do

plinovitog dušika. Ovaj proces provode heterotrofne, obvezne ili fakultativno anaerobne

bakterije iz rodova Pseudomonas, Achromobacher i Bacillus.

4. Napredni procesi pročišćavanja otpadnih voda

U napredne procese pročišćavanja otpadne vode ubrajaju se mikrofiltracija,

ultrafiltracija, nanofiltracija te reverzna osmoza. Prolazak molekula otapala kroz

polupropusnu membranu naziva se osmoza, a tlak koji se tada povećava naziva se osmotski

tlak. Kada je tlak koji djeluje na otopinu u obrnutom smjeru veći od osmotskog, otapalo se

istiskuje iz otopine i to se naziva reverzna osmoza. Kod membrnskih procesa dolazi do

izdvajanja tvari uz pomoć selektivne propusnosti membrane, a učinak odvajanja temelji se na

razlikama u koncentracijama, tlakovima ili električnoj napetosti. Za izradu membrana služe

različiti materijali kao što su celulozni acetati i poliamidi, a pore mogu varirati od 0,0001 μm

do 100 μm.

2.3. Odabrani primjeri pročišćavanja industrijskih otpadnih voda

Različite industrije karakterizirane su specifičnim sastavom otpadnih voda stoga se

koriste i različite vrste uređaja za pročišćavanje od onih najjednostavnijih do onih složenijih

ovisno o tipu procesa proizvodnje.

2.3.1. Opis procesa pročišćavanja otpadnih voda iz proizvodnje pekarskog kvasca u postrojenju ANAMET

Uređaj tipa Anamet je biološki dvostupanjski anaerobno - aerobni uređaj. U prvom,

anaerobnom stupnju, organska tvar iz ulazne otpadne vode u kontaktu s anaerobnim vrstama

mikroorganizama razgrađuje se uz nastajanje anaerobne biomase i bioplina. Učinak

pročišćavanja ulazne otpadne vode u ovom stupnju je oko 65- 70 % (kao KPK) i oko 90- 95%

(kao BPK5). U drugom, aerobnom stupnju, ostatak organske tvari iz otpadne vode u kontaktu

s aerobnim vrstama mikroorganizama i uz dovođenje kisika iz zraka, razgrađuje se uz

nastajanje aerobne biomase i ugljik ( IV ) oksida. Ovaj tip uređaja pogodan je za

pročišćavanje otpadnih voda prehrambene industrije, šećerana, destilerija i proizvodnje

celuloze i papira.

U procesu proizvodnje pekarskog kvasca najveći dio otpadne vode opterećene

organskim tvarima nastaje pri separaciji, odnosno odvajanju stanica kvasca od medija u

kojemu su uzgojene. Manji dio otpadne vode nastaje tijekom pranja biomase na rotacijskim

vakuum-filtrima pri čemu kao filtracijsko sredstvo služi krumpirov škrob. Zbog toga se u

otpadnoj vodi mogu naći čestice škroba, stanice kvasca i bakterije, što zajedno čini

suspendiranu tvar u otpadnoj vodi. Preostala količina manje opterećenih voda nastaje u

procesu čišćenja melase, kao i pranjem fermentora i spremnika. Boja otpadne vode potječe od

spojeva koji nastaju u procesu proizvodnje šećera, a mogu se podijeliti u tri grupe:

3. melanoidini; nastaju reakcijom šećera i aminokiselina ili nižih peptida;

4. polifenolni kompleksi željeza;

5. karameli; nastaju termičkom razgradnjom glukoze.

Melanoidini i karameli sadrže dušik i zajedno s aminokiselinama i betainom čine

glavninu ukupnog sadržaja dušika koji se koncentrira u melasi šećerne repe. Betain sadrži

najveći dio ukupnog dušika u melasi, oko 25 %, a aminoliseline oko 10 %. Dok se

aminokiseline utroše pri uzgoju kvasca, betain i boje se kvantitativno zadržavaju u otpadnoj

vodi. Pod nazivom betain se podrazumijeva, i kemijski određuje, cijela grupa spojeva

zajedničke strukturne formule:

(CH3)3 N+ - R u kojoj R može biti npr.: - CH2 - COO- (u glicinbetainu);

- CH2 - CH(OH) - CH2 - COO- (u karnitinu);

- CH2 - CH2OH (u holinu)

Tijekom anaerobnog pročišćavanja otpadne vode betain se može razgraditi do amina i

amonijevog iona, dok su boje najteže razgradljive.

U prvom stupnju (anaerobni), organska tvar koja potječe od ulazne otpadne vode, koja

se prethodno zagrije na 37 ºC, dolazi u kontakt sa anaerobnim mikroorganizmima i izlaže se

razgradnji u anaerobnu biomasu i bioplin. Učinak pročišćavanja ulazne otpadne vode u ovom

stupnju je oko 70 %. Tijekom drugog stupnja (aerobni), kisik unesen zrakom dolazi u kontakt

sa aerobnim organizimima i degradira preostalu organsku tvar iz otpadne vode, stvarajući

aerobnu biomasu i ugljik ( IV ) oksid.

2.3.2. Pročišćavanje otpadnih voda od prizvodnje aditiva

Ova studija je provedena kako be se predložila adekvanta tehnologija za pročišćavanje

otpadnih voda iz tvornice za proizvodnju aditiva. Glavni izvor onečišćenja u ovoj tvornici je

čišćenje posuda pa se pročišćavanje vršilo na samom kraju procesa. Otpadne vode su

karakterizirane visokim vrijednostima KPK, BPK, ukupne suspendirane tvari, te ulja i

masnoća. Predobradom otpadnih voda kroz četiri sata u multifunkcionalnom spremniku

( septičkom rezervoaru ) reducirane su vrijednosti KPK, BPK, ukupne suspendirane tvari, te

ulja i masnoće . Sprmnik se satoji od četiri komore: u prve tri se odvija separacija krutih tvari,

ulja i masnoća, a u četvrtom regulacija pH vrijednosti. Za pročišćavanje industrijskih otpadnih

voda, odabrani su biološki procesi kao što su aktivni mulj, rotirajući biološki kontaktor

(RBC) te anaerobni reaktor s uzlaznim tokom. Rezultati svakog od ovih procesa pokazali su

se učinkoviti za pročišćavanje takvih otpadnih voda. Karakteristike pročišćenih otpadnih voda

su u skladu s egipatskim zakonom koji regulira ispuštanje industrijskih otpadnih voda u

kanalizaciju.8

RBC je instaliran u tvornici jer ima prednost malih operativnih troškova i troškova

održavanja. Tijekom rada tvorničkog RBC nadzirane su karakteristike izlaznog toka za ulje i

masnoće, KPK, BPK i ukupne suspendirane tvari.

Rotirajući biološki kontaktori se sve više prihvaćaju zbog niskih zahtjeva za rukovanje

i održavanje, mogućnost rada bez smetnji neugodnih mirisa i insekata te relativno visoke

kakvoće izlaznog toka unatoč promjenjivim opterećenjima.

Sustav RBC-a, koji je prikazan na Slici 5 sastoji se od posude, podijeljene u četiri

odjeljka jednakog obujma, 32 PVC diska su obješena na horizontalnu polugu koju je rotirao

električni motor varijabilne brzine. Diskovi su rotirani 4 okretaja/min. PVC diskovi su davali

0.95 m2 ukupne površine za rast mikroorganizama i bili su potopljeni u rezervoaru do nekih

50% njihovog dijametra. Iza RBC slijedi petlitarska jedinica za sedimentaciju. RBC sustav je

neprestalno snabdjevan pred-obrađenom otpadnom vodom. Vrijednosti uklanjanja nečistoća

iznosile su 86% odnosno 88%. Prosječni postotak uklonjenih ukupnih zadržanih krutih tvari

je bio 73%.

Slika 5. Shematski prikaz eksperimentalnog RBC sustava8

Među više anaerobnih procesa, anaerobni reaktor s uzlaznim tokom (UASB) se najviše

koristi za pročišćavanje otpadnih voda iz prehrambene industrije. To je atraktivna alternativa

za pročišćavanje industrijskih otpadnih voda iz tvornica za punjenje alkoholnih i

bezalkoholnih pića, konzerviranja voća i povrća, mliječne industrije i pivovara.8

2.3.3. Pročišćavanje otpadnih voda prehrambene industrije i mogućnosti daljnjeg iskorištavanja

Grupa istraživača provela je istraživanje kako bi se ponovno iskoristile otpadne vode

iz prehrambene industrije (linija proizvonje voćnih sokova i mlijeka ) i u svrhu toga

provedene su dvije vrste ispitivanja: prvo je ispitivanje membranskih procesa pročišćavanja

sintetske vode sastavljene od kombiniranih soli (Ca(HCO3)2, Na2SO4, MgCl2, NaCl, KCl,

CaPO4, MgSiO3, Fe2O3 ), a drugo predobradom i ispitivanjem industrijske otpadne vode.9

Prvi dio je izveden pomoću nanofiltracije ( NF ) a zatim reverzne osmoze ( RO ).

Najbolji rezultati za NF proces su nađeni kod separacije dvovalentnih iona a manje kod

separacije monovalentnih iona, NF membrana je uspjela ukloniti približno 30% dvovalentnih

i trovalentnih iona, dok je RO membrana separirala 99% sulfatnih iona, 96% željeza, 93%

bikarbonata, približno 90% natrijevih, magnezijevih i sulfidnih iona, 86% potaše, 73% fosfata

i 25% kalcijevih iona. Drugi dio se bavio industrijskom otpadnom vodom, gdje su ulje i

masnoće potpunu uklonjene floatacijom, 11% ukupne suspendirane tvari (UST) i 12%

kemijske potrošnje kisika (KPK) su uklonjeni klarifikacijom, dok je koagulacija korištenjem

2mg/l anionskih polimera uklonila 93% i 30% UST odnosno KPK9. Voda iz NF može se

koristiti u industrijskim procesima i niskotlačnim bojlerima dok se voda iz RO može koristiti

u visokotlačnim bojlerima.

2.3. Analitičke metode za ispitivanje sastava otpadne vode

Za ispitivanje kakvoće otpadnih voda u laboratoriju koriste se analitičke metode koje

su propisane standardima i postoje detaljni podaci o njihovom izvođenju.Neki od pokazatelja

koji se ispituju u otpadnim vodama su: pH-vrijednost, BPK5, KPK, nitriti, nitrati, amonijev

ion, sulfati, fosfati, ukupna suspendirana tvar, žarni ostatak, ukupna suha tvar, alkalitet,totalni

organski ugljik.

2.4. Zakonski propisi o ispuštanju otpadnih voda

U pogledu provedbe zaštite voda u Hrvatskoj, temeljni dokumenti su Zakon o vodama

NN 107/9510 i NN 150/0511, Strategija upravljanja vodama NN 91/0812, Državni plan za

zaštitu voda NN 8/9913 i Pravilnik o graničnim vrijednostima pokazatelja opasnih i drugih

tvari u otpadnim vodama NN 94/0814, koji na nacionalnoj razini uključuju aktivne i pasivne

mjere u zaštiti voda od onečišćenja. Prema odredbama iz Državnog plana za zaštitu voda NN

8/99 dozvoljava se ispuštanje pročišćenih otpadnih voda u površinske vodotoke (rijeke,

potoci, melioracijski kanali) i mora. Potrebni stupanj pročišćavanja ovisi prvenstveno o

propisanoj kategoriji prijemnika (vodotoka) u koji se ispuštaju pročišćene otpadne vode te o

veličini uređaja za pročišćavanje. Kategorizacija vodotoka u Hrvatskoj definirana je Uredbom

o klasifikaciji voda NN 77/9815. Klasifikacija voda određuje se na temelju graničnih

vrijednosti pojedinih tvari i drugih svojstava (pokazatelja) dopuštenih za određenu vrstu vode.

Ukupno se razlikuje pet kategorija voda. 16 Potrebno je voditi računa o tehnološkim otpadnim

vodama, ukoliko se na obuhvatnom području promatranog sustava nalaze i privredni subjekti

(industrija). Tehnološke otpadne vode također su obuhvaćene Pravilnikom o graničnim

vrijednostima pokazatelja opasnih i drugih tvari u otpadnim vodama NN 94/08. Prema tome,

za sve koji iz proizvodnih procesa ispuštaju tehnološke otpadne vode postoji zakonska obveza

za njihovim adekvatnim zbrinjavanjem, odnosno potrebnim stupnjem pročišćavanja prije

konačnog ispuštanja u sustav javne odvodnje ili drugi prijemnik. Prema odredbama iz

Pravilnika, u Tablici 1 su za pojedine pokazatelje kakvoće voda prikazane njihove granične

vrijednosti, odnosno dozvoljene koncentracije opasnih i drugih tvari u tehnološkim otpadnim

vodama, koje se ispuštaju u površinske vode ili u sustav javne odvodnje.16

Tablica 1. Granične vrijednosti glavnih pokazatelja i dopuštene koncentracije tvari u tehnološkim otpadnim vodama16

Pokazatelji i tvari za ispuštanje u površinske vode

za ispuštanje u sustav javne odvodnje

pH-vrijednost 6,5 -9,0 6,5 – 9,5BPK5 mg O2 / L 25 -

KPK mg O2 / L 125 -Ukupni fosfor mg P / L 2 ( 1 za jezera ) -Ukupni dušik mg N / L 10 -

Ukupna suspendirana tvar mg/L 35 -Ukupna ulja i masnoće mg / L 20 100

Granične vrijednosti pokazatelja odnosno dozvoljene koncentracije u tehnološkim

otpadnim vodama, koje se ispuštaju u sustav javne odvodnje, posebno se određuju za BPK5,

KPK, ukupni fosfor i ukupni dušik. Isti se ne ograničavaju u Tablici 1 za ispuštanje u sustav

javne odvodnje ako sustav prikupljanja i odvodnje otpadnih voda ima uređaj za pročišćavanje

na kojem se može postići stupanj pročišćavanja u skladu s Pravilnikom prije ispuštanja

pročišćenih otpadnih voda u prijemnik. Vrijednosti maksimalno dozvoljenih koncentracija za

prethodno navedene parametre određuju se aktom pravne osobe koja upravlja sustavom javne

odvodnje. Temeljem takvog akta pravna osoba koja upravlja sustavom javne odvodnje donosi

korisniku sustava javne odvodnje rješenje o dozvoljenim koncentracijama na mjestu ispusta.

U slučaju da takvo rješenje nije doneseno, za ispuštanje u sustav javne odvodnje primjenjivat

će se sljedeće granične vrijednosti za pokazatelje: BPK5 = 250 mg O2/L, a KPK=700 mg

O2/L.16

U ovome radu ispitani su određeni pokazatelji kavoće otpadne vode iz proizvodnje

kvasca na ulazu i izlazu iz postrojenja za pročišćavanje otpadne vode. Također su

mikroskopiran i uzorci aerobnog i anaerobnog aktivnog mulja iz ovog postrojenja.

3.1. Materijal

Za provedbu eksperimenta uzeti su uzorci otpadne vode na ulazu i izlazu iz postrojenja

za pročišćavanje otpadne vode iz proizvodnje kvasca te uzorci aerobnog i anaerobnog

aktivnog mulja.

3.2. Instrumenti i uređaji

Tijekom rada korišteni su:

a) pH-elektroda s ugrađenim termometrom, proizvođač Radiometer, Danska

b) Aparat za destilaciju vodenom parom, proizvođač FOSS TECATOR, Švedska

c) UV / VIS spektrofotometar, proizvođač HACH, USA

d) TOC analizator tipa TOC-5000A, proizvođač Shimatzu, Japan

e) KPK reaktor, proizvođač HACH, USA

f) mjerni uređaj OXITOP, proizvođač WTW, Njemačka

g) mikroskop, proizvođač Carl Zeiss, Njemačka

3.3. Provedba eksperimenta

3.3.1. Uzorkovanje

Uzorak otpadne vode je uzet sa ventila koji se nalazi na cjevovodu na kraju aerobnog

procesa obrade otpadne vode. Duž cjevovoda nalazi se nekoliko takvih ventila u različitim

fazama obrade otpadne vode (egalizator).

3.3.2. Određivanje pH-vrijednosti

Mjerenje pH-vrijednosti vrši se kombiniranom staklenom elektrodom koja se sastoji

od mjernog i referentnog sustava uklopljenih u zajedničko kućište. Elektroda se ispire 1

deioniziranom vodom, obriše staničevinom te se uroni u uzorak i lagano promiješa. pH-

vrijednost se očitava nakon smirivanja miješanja i ustaljenja vrijednosti na pH-metru.17

3.3.3. Određivanje amonijevog iona

Poznatom obujmu uzorka prilagodi se pH-vrijednost na 9,5 dodatkom boratnog

pufera i destilira vodenom parom. Destilat se skuplja u tikvici s bornom kiselinom i

koncentracija amonijevog iona odredi titracijom pomoću 0,1 M koridne kiseline uz mješoviti

indikator.18

3.3.4. Određivanje nitrata

Za određivanje nitrata potrebno je uzorak ukoliko je obojen i / ili zamućen prethodno

obraditi aktivnim ugljenom i / ili filtracijom. Nitratni ioni u uzorku vode reagiraju s 2,6-

dimetil-fenolom u prisustvu smjese anorganskih kiselina i stvaraju obojeni kompleks.

Intenzitet boje mjeri se spektrofotometrijski pri λ=324 nm i koncentracija izračunava pomoću

kalibracijskog pravca.19

3.3.5. Određivanje nitrita

U kiselom mediju nitritni ioni reagiraju sa sulfanilnom kiselinom stvarajući sol, koja

zatim u reakciji s naftil-aminom formira kompleks ružičaste boje. Apsorbancija boje u uzorku

mjeri se pri λ=530 nm i uspoređuje s apsorbancijom standarda poznate koncentracije.20,21

3.3.6. Određivanje ukupnog organskog ugljika

TOC je kratica od Total Organic Carbon ili ukupni organski ugljik. Definira se kao

razlika između ukupnog ugljika i anorganskog ugljika.

Analizator organskog ugljika model TOC-5000A tvrtke "Shimatzu" analitički je

instrument kojim se mjeri ukupni ugljik (TC) i anorganski ugljik (IC) u vodi. Instrument iz

razlike izmjerenih koncentracija ukupnog ugljika i anorganskog ugljika izračuna

koncentraciju ukupnog organskog ugljika (TOC). Postupak rada instrumenta temelji se na

bezdisperznoj infracrvenoj analitičkoj metodi (NDIR). Ukupni ugljik spaljuje se pri

temperaturi od 680°C uz platinu kao katalizator, a nastali CO2 se određuje infracrvenim

detektorom. Anorganski ugljik određuje se zakiseljavanjem uzorka fosfornom kiselinom pri

2

čemu se iz karbonata i bikarbonata izdvaja CO2. Količina CO2 analizira se infracrvenim

detektorom.21

3.3.7. Određivanje kemijske potrošnje kisika spektrofotometrijskom metodom

Kemijska potrošnja kisika ( KPK ) je masena koncentracija kisika koja potrebna da

oksidiraju tvari suspendirane u 1 L vode (mg O2 / L ). Razna organska opterećenja razlažu se

u vrućoj smjesi kalijevog bikromata i sumporne kiseline. Količina organskih tvari koje su

oksidirale, izražene kao ekvivalent kisika, proporcionalna je utrošku kalijevog bikromata. 21

Kivete s otopinama u kojima se odvija razaranje uzorka pripremaju se unaprijed i

mogu tjednima biti spremne za upotrebu. U svaku epruvetu dozira se pomoću automatske

pipete ili birete 1,5 ml 1N otopine K2Cr2O7, zatim se doda 3,5 ml konc. H2SO4 s dodatkom

katalizatora. Kiveta se začepi originalnim čepom s navojem, pažljivim okretanjem se sadržaj

promiješa i ostavi da se ohladi. Zagrijavanje se odvija u Hachovom reaktoru 2 sata pri 150 ºC,

kivete se hlade i zatim se direktno očitava KPK vrijednost u mgO2 /L spektrofotometrijski

pri λ=600 nm.

3.3.8. Određivanje BPK5 vrijednosti respirometrijski

Biokemijska potrošnja kisika ( BPK ) je veličina koja označava količinu kisika

( izraženu u mg / L) potrebnu da se razgradi ( stabilizira ) organska tvar u 1 L otpadne vode

pomoću aerobnih bakterija, pri konstantnoj temperaturi od 20 ºC, tijekom 5 dana (BPK5 ). 21

“OXITOP” je respirometrijski elektronički uređaj (slika 6.) koji mjeri potrošnju kisika

u boci s uzorkom otpadne vode i potrošnju automatski preračunava u BPK5-vrijednost.

Određivanje je indirektno, temelji se na smanjenju parcijalnog tlaka kisika u zraku iznad

uzorka, u dobro zatvorenoj boci.

U svaku bocu se stavi magnetsko mješalo, u spremnik ispod zatvarača se stavi tri do

pet zrnaca KOH ili NaOH radi apsorpcije CO2 , koji nastaje za vrijeme testa. U svaku bocu se

odmjeri prethodno određeni volumen uzorka te se boce zatvore OXITOP zatvaračem u koji je

ugrađen mjerni sustav i stave se na odgovarajuće mjesto u termostatu u kojemu je

temperatura 20 oC. Automatsko mjerenje počinje kada temperatura uzorka postigne 20 °C i

nakon 5 dana očita se izmjerena BPK5 –vrijednost.

3

Slika 6. Mjerni uređaj ”Oxitop”, temostat, smeđe boce za uzorke, zatvarači

3.3.9. Mikroskopiranje anaerobnog i aerobnog mulja

Na predmetnici se pripremi preparat i promatra pod svjetlosnim mikroskopom pri

različitim povećanjima ( 100, 400 i 1000× ). Preparat može biti vlažni i trajni. Vlažni preparat

se priprema tako da se na predmetnicu nanese kap mulja, pokrije pokrovnicom i promatra pod

svjetlosnim mikroskopom.22

Trajni preparat priprema se diferencijalnim bojanjem. Za bojanje po Gramu uzorak se

nanese na predmetnicu, razvuče u što tanjem sloju, suši na zraku te fiksira plamenom.

Fiksirani preperat se obrađuje prvo jednim bojilom ( kristal violet ) i lugolom ( otopina joda u

kalij-jodidu ), no neke brzo izgube ljubičastu boju pri odbojavanju etanolom. Nakon ispiranja

vodom, nanosi se drugo bojilo safranin.22

Rezultati značajki otpadne vode iz proizvodnje kvasca prije i nakon pročišćavanja

tehnoloških otpadnih voda prije ispusta u sustav javne kanalizacije prikazani su u tablicama 2

i 3 preko učinkovitosti pročišćavanja, a u slikama 5-9 su prikazane mikrofotografije izgleda

pahuljica aerobnog i anaerobnog aktivnog mulja.

4.1. Fizikalno-kemijski pokazatelji kakvoće otpadnih voda

U Tablici 2 prikazan je raspon koncentracija pojedinih sastojaka i vrijednosti

pokazatelja kvalitete otpadne vode iz proizvodnje pekarskog kvasca, kao i promjene tih

4

vrijednosti tijekom pročišćavanja u postrojenju ANAMET. Tablica sadrži rezultate mjerenja

u razdoblju od 1993. do 1997. Neki od pokazatelja mjereni su svakodnevno (pH-vrijednost,

KPK i BPK5 -vrijednost, amonijev ion, sulfati, alkalitet, hlapljive kiseline, suspendirana tvar,

volumen vode), neki jednom tjedno (dušik po Kjeldahl-u, nitrati, nitriti, ukupni fosfor), dok

su neki pokazatelji mjereni povremeno (ukupna suha tvar, žareni ostatak, betain, kloridi). U

navedenom razdoblju dnevna proizvodnja pekarskog kvasca iznosila je od 30 do 40 tona.

Dnevni obujam prosječne otpadne vode iznosio je od 400-500 m3.

Tablica 2. Prosječni sastav otpadne vode iz proizvodnje pekarskog kvasca prije i nakon pročišćavanja

Pokazatelj Ulazna voda (mg / L )

Anaerobni izlazni tok( mg / L )

Aerobni izlazni tok( mg / L )

Ukupna suha tvar (105 °C) 18 000 do 25 000 7 800 do 8 200 8 200 do 8 600Žareni ostatak ( 550 C ) 7 500 do 10 500 4 000 do 4 250 3 300 do 3 700

Gubitak žarenjem 10 500 do 14 500 3 800 do 3 950 4 800 do 4 900Suspendirana tvar (105 °C) 450 do 1 000 100 do 500 < od 10

Dušik po Kjeldahl-u 700 do 1 200 660 do 1150 90 do 330Amonijev ion 10 do 75 490 do 800 1,0 do 780

Nitrati 1 do 60 < 1,0 45 do 150Nitriti 3 do 64 < 1,0 150 do 650Betain 2 000 do 4 000 < 1,0 < 1,0

Ukupni fosfor 5 do 20 3,3 do 18,5 2,5 do 12,2Sulfati 1 500 do 3 000 < 1,0 1000 do 1500Kloridi 200 do 500 200 do 500 200 do 500

Alkalitet (kao CaCO3) 1 000 do 1500 6 000 do 8 000 500 do 800Hlapljive kis. (kao octena) 1 000 do 1500 200 do 300 ---------------

KPK-vrijednost 12 000 do15 000 3000 do 5600 2000 do 3400BPK5-vrijednost 9 000 do 12 000 500 do 1100 80-440

Omjer BPK5 : KPK 0,7 do 0,9 0,14 do 0,22 0,03 do 0,1pH-vrijednost 5,2 do 5,8 7,4 do 7,8 7,3 do 8,9

U Tablici 3 prikazana je djelotvornost pročišćavanja melasne komine izražena kao

prosječno dnevno %-tno smanjenje ulaznih KPK- i BPK5 -vrijednosti po fazama obradbe

tijekom 1995.- 1997. Slika 7. prikazuje bilancu dušika u otpadnoj vodi iz proizvodnje kvasca

tijekom pročišćavanja u postrojenju ANAMET. Dušik se u ulaznoj otpadnoj vodi nalazi

uglavnom u organskim spojevima, betainu i bojama (oko 90 % od ukupnog dušika). Stupac A

prikazuje prosječnu koncentraciju dušika u neobrađenoj otpadnoj vodi. Nakon anaerobne

obrade smanjuje se koncentracija organskog dušika i povećava koncentracija amonijevog iona

( stupac B ). Stupci C i D prikazuju koncentracije dušika nakon aerobne obrade, samo što je u

slučaju C veća koncentracija amonijevog iona.

5

Tablica3. Prikaz djelotvornosti pročišćavanja melasne komine

Pokazatelj Jed.mj 1995. 1996. 1997.

KPK-vrijednost-ulazna mg/L 14 400 14 000 15 640KPK-vrijednost anaerob. efluenta mg/L 3 865 3 925 4 840

KPK-vrijednost aerobnog efluenta mg/L 3 180 2 820 3 600

Smanjenje KPK-vrij. u anaer. fazi % 73 72 69

Smanjenje KPK-vrij. u aerobnoj fazi % 5 8 8

Smanjenje KPK-vrijednosti-ukupno % 78 80 77

BPK5-vrijednost-ulazna mg/L 11 560 11 790 12 520

BPK5-vrijednost anaerob. efluenta mg/L 715 745 750

BPK5-vrijednost aerobnog efluenta mg/L 115 175 180

Smanjenje BPK5-vrij. u anaer. fazi % 94 94 94

Smanjenje BPK5-vrij. u aerobnoj fazi % 5 5 5

Smanjenje BPK5-vrijednosti-ukupno % 99 99 99

Slika 7. Koncentracije pojedinih oblika dušika pri anaerobnoj i aerobnoj obradi otpadne vode

4.2. Rezultati mikroskopiranja aerobnog i anaerobnog aktivnog mulja

Sljedeće slike predstavljaju rezultate mikroskopiranja uzoraka aerobnog i anaerobnog

mulja iz postrojenja za obradu otpadnih voda iz proizvodnje kvasca.

6

Na slikama od 8-10 prikazane su mikrofotogrfije izgleda aerobnog aktivnog mulja pri

P=400×. Kod ovog povećanja promatrane su pahuljice aerobnog aktivnog mulja (Slika 8) te

prisutnost različitih grupa mikroorganizama kao što su protozoe ( Slika 9 ) i rotifere ( Slika

10).

Slika 8. Mikrofotografija aerobnog aktivnog mulja ( P=400× )

Slika 9. Mikrofotografija protozoe u aerobnom aktivnom mulju ( P=400 × )

7

protozoaa

Slika 10. Mikrofotografija rotifere u aerobnom aktivnom mulju ( P=400 × )

Slika 11. prikazuje vlažni preparat (lijevo) i preparat obojen po Gramu (desno)

anaerobnog aktivnog mulja. Uočeni su različiti oblici bakterija (nitastie, kuglaste, štapićaste ).

Mikrofotografije pokazuju da su u anaerobnom mulju prisutne samo bakterijske vrste.

Slika 11. Mikrofotografija uzorka vlažnog preparata anaerobnog aktivnog mulja i obojenog po Gramu (P=1000×)

8

rotifera

Sve veći gospodarski razvoj uzrokuje smanjenje kakvoće voda i vodnih ekosustava te

postaje sve veće pitanje gdje će se i na koji način pročišćavati otpadne vode. U ovome radu

pažnja je skrenuta na postrojenje ANAMET koje ima razvijenu anaerobno-aerobnu obradu

otpadnih voda iz proizvodnje kvasca.

Prosječna količina otpadne vode po toni proizvedenog pekarskog kvasca u pogonu u

Savskom Marofu iznosi oko 15 m3, dok je količina rashladne vode oko 6 puta veća, što

odgovara literaturnim podacima. Sastav otpadne vode (Tablica 2.) je ujednačen, kao i stupanj

biorazgradljivosti (BPK5 : KPK = 0,80). Boja otpadne vode je tamno crvenkastosmeđa i ne

mijenja se tijekom biološkog pročišćavanja. Melasna komina nastala tijekom separacije

pekarskog kvasca skuplja se u ulaznoj stanici postrojenja za pročišćavanje i sisaljkama

premješta u spremnik za izjednačavanje (egalizaciju), gdje se miješanjem voda homogenizira

i odakle se kontinuirano dozira u anaerobni reaktor. Prije ulaska u anaerobni reaktor voda se

zagrijava direktnim injektiranjem pare u cjevovod da bi se temperatura u reaktoru održavala

od 37 do 38 oC. Nakon anaerobnog pročišćavanja voda se prelijeva u lamelni taložnik gdje

se anaerobni aktivni mulj odvaja od pročišćene vode i vraća u anaerobni reaktor. Proizvedeni

bioplin odvodi se plinovodom do baklje gdje se spaljuje. Višak anaerobnog mulja uklanja se

iz sustava centrifugiranjem do sadržaja suhe tvari oko 25 %. Voda se iz lamelnog taložnika

prelijeva u aerobni reaktor gdje se dodatno uklanja organsko onečišćenje, sulfidi oksidiraju

do sulfata a amonijevi ioni do iona nitrata.

Mikroorganizmi u aerobnom i anaerobnom reaktoru odgovorni su za razgradnju

prisutnih organskh tvari. Tijekom svog rasta i razmnožavanja pri razgradnji hranjivih tvari

tvore pahuljice aktivnoga mulja (Slika 8.) u koje su uklopljene i suspendirane tvari iz otpadne

vode. Mikroskopiranjem aerobnog i anaerobnog aktivnog mulja (slika 11.) promatrana je

struktura pahuljice aktivnog mulja i prisutnost različitih grupa mikroorganizama. Na

mikrofotografijama se dobro vide nitaste bakterije koje su najčešće odgovorne za pjenjenje

otpadne vode, što je uočeno u Italiji u postrojenjima za obradu voda aktivnim muljem.23

Uočene su jednostanične praživotinje i to plivajuće protozoe (Slika 9.) i višestanične rotifere

(Slika 10.). Plivajuće kao i pričvršćene protozoe, imaju zadaću da se hrane bakterijama

suspendiranim u otpadnoj vodi te jako utječu na smanjenje BPK.24 Provedena su istraživanja

koja su dokazala da u svakom postrojenju, od ispitanih 56, postoje protozoe i da nije poznato

da ijedna industrijska otpadna voda ili one same po sebi mogu imati negativan utjecaj na

njihovu populaciju.25Grupa znanstvanika utvrdila je da se rotifere pronađene u otpadnoj vodi

hrane nitastim bakterijama te su odgovorne za kontrolu njihovog rasta.26

9

Na kraju procesa se u sekundarnom taložniku aerobni aktivni mulj odvaja od

pročišćene vode i vraća u aerobni reaktor. Višak aerobnog mulja razgrađuje se u anaerobnom

reaktoru. Pročišćena voda skuplja se u izlaznoj stanici i zajedno s ostalima, također

predobrađenima, tehnološkim vodama odlazi u kolektor komunalnih otpadnih voda. Iz

postrojenja kao višak mulja zbrinjava samo anaerobni mulj. On se uz dodatak polimera za

zgušnjavanje dehidrira na centrifugi i odvozi na zbrinjavanje na kompostanu, gdje se miješa s

drugim biljnim otpadom.

U izlaznom toku iz anaerobnog reaktora, dušik se najvećim dijelom nalazi kao

amonijev ion (oko 70 %), te ostatak gotovo isključivo kao organski dušik u biološki teško

razgradljivim organskim spojevima, bojama (30 %). Dok je sadržaj dušikovih spojeva u

ulaznoj vodi i anaerobnom efluentu ujednačen , u aerobnom (konačnom) efluentu to nije

slučaj. Ovisno o djelotvornosti nitrifikacije u pojedinim razdobljima vrlo su raznolike

koncentracije amonijevog iona, nitrita i nitrata, što ukazuje na neujednačenost i osjetljivost

procesa nitrifikacije u uvjetima aerobne obradbe anaerobnog efluenta. Koncentracija ukupnog

dušika se smanjuje tijekom anaerobne obradbe prosječno 11 %, a tijekom aerobne obradbe još

oko 8 %.

Bioplin kao energetski koristan produkt predviđa se koristiti kao gorivo u kotlovnici za

proizvodnju pare. U funkciji je spaljivanje bioplina na baklji. Višak biomase iz uređaja se

dehidratizira na centrifugi, a zatim zbrinjava na kompostani.

Za uređaj za pročišćavanje otpadnih voda iz proizvodnje kvasca je utvrđeno da svojim

anaerobno-aerobnim sustavom dobiva zadovoljavajuće rezultate pri čemu se postiže

smanjenje KPK-vrijednosti najmanje za 70 % i BPK5-vrijednosti najmanje 90 % ( Tablica 3 ).

U literaturnim podacima7 navedeno je da se i sa RBC postupkom postižu slični učinci

pročišćavanja otpadnih voda.

10

Važno je znati da postoje različiti tehnološki procesi koji generiraju otpadne vode

različitog sastava i shodno tome potrebno je prilagoditi proces pročišćavanja. Svaku otpadnu

vodu potrebno je pročistiti odgovarajućim postupcima prije ispusta u prijemnik na način koji

je najmanje štetan za okoliš.

Postrojenje ANAMET u Savskom Marofu izgrađeno je s osnovnom svrhom biološkog

pročišćavanja otpadne vode iz proizvodnje kvasca da bi ova proizvodna lokacija Plive d.d.

zadovoljila zahtjeve u pogledu sastava i količine otpadnih voda postavljene u Vodoprivrednim

uvjetima.

Zahtjevi su se odnosili isključivo na smanjenje organskog onečišćenja u ukupnim

tehnološkim vodama lokacije, dok se problem ispuštanja viška hranjivih soli nije spominjao.

Razlog je sljedeći: postrojenje ANAMET ima ulogu predobradbe kojom se smanjuje organsko

opterećenje, ujednačava sastav i dinamika ispuštanja otpadne vode tijekom dana, a završno

pročišćavanje slijedi na zajedničkom biološkom postrojenju u Zaprešiću.

Rezultati pokazuju da postrojenje ANAMET ostvaruje predviđenu djelotvornost u

uklanjanju organskog onečišćenja, te ukupna tehnološka otpadna voda lokacije Savski Marof

može zadovoljiti uvjete postavljene u Vodoprivrednim uvjetima i Vodoprivrednoj dozvoli.

11

1. Tušar B., Ispuštanje i pročišćavanje otpadne vode, CROATIA KNJIGA, Zagreb, 2004. , str.

13-27, 38-40, 41-47

2. www.gradimo.hr

3. Europska agencija za okoliš ( 1998. ), ˝Urban wastewater projects-a layperson's guide ˝,

Vodoprivredno-projektni biro, d.d. Zagreb ( 1998. ), Vodoprivredno-projektni biro d.d.

Zagreb, 1999, str.12

4. Tušar B., Pročišćavanje otpadnih voda, Kigen d.o.o., Zagreb,2009. Str.51-69, 73-121

5. www.vodovodsu.rs

6. Mioč M. , Završni rad, Interdisciplinarni sveučilišni postdiplomski studij, Zagreb 2008.,

7. Obayashi, Gorgan, Managenent of industrial pollutants by anaerobic processes, Second

printing, 1985., Michigan, str. 2

8. Fayza A. Nasr, Nagwa M. Badr and Hala S. Doma, Flavour Industry Wastewater

Management Case Study, The Environmentalist, 26 (2006) 31–39

9. Azza Hafez, Maaly Khedr, Hanaa Gadallah, Wastewater treatment and water reuse of food

processing industries. Part II: Techno-economic study of a membrane separation technique,

Desalination 214 (2007) 261–272

10. Zakon o vodama NN 107/95

11. Zakon o vodama NN 150/05

12. Strategija upravljanja vodama NN 91/08

13. Državni plan za zaštitu voda NN 8/99

14. Pravilnik o graničnim vrijednostima pokazatelja opasnih i drugih tvari u

otpadnim vodama NN 94/08

15. Uredba o klasifikaciji voda NN 77/98

16. www.webgradnja.hr

17. HRN ISO10523 Water Quality-Determination of pH

18. ISO 5664-1984

19. HRN ISO 7890-1 Water quality-Determination of nitrate-Part 1:2,6 Dimethylphenol

spectrometric method ( ISO 7890-1:1986)

20. HRN EN 26777-98

21. APHA-AWWA-WPCF, Standard Methods For the Examination of Water and

Wastewater,Washington,DC,1975.

22. Duraković S. , Opća mikrobiologija, Prehrambeno-tehnološki inženjering, Zagreb, 1996,

str. 64-72

12

23. P. Madoni, D. Davoli and G. Gibin, Survey of filamentous microorganisms from bulking

and foaming activated-sludge plants in Italy, Wat. Res.34 (2000) 1767±1772

24. Bitton G., Wastewater microbiology, Wiley-Liss, New York, 1994, 139-166

25. C.R Curds, A Cockburn, Protozoa in biological sewage-treatment processes—I. A survey

of the protozoan fauna of British percolating filters and activated-sludge plants , Wat. Res., 4

(1970) 225-228

26. E.Fialkowska, A. Pajdak-Stos, The role of Lecane rotifers in activated sludge bulking

control, Wat.Res., 42 (2008) 2483-2490

13