VIŠA TEHNOLOŠKA ŠKOLA U ŠAPCU Odsek: Hemijska tehnologija

Nikola Belobaba

POSTROJENJE ZA PREČIŠĆAVANJE

OTPADNIH VODA

DIPLOMSKI RAD

Šabac, septembar 2006.

VIŠA TEHNOLOŠKA ŠKOLA U ŠAPCUOdsek: Hemijska tehnologija

POSTROJENJE ZA PREČIŠĆAVANJE

OTPADNIH VODA

DIPLOMSKI RAD

Student: Mentor:Nikola Belobaba Mr Slavica IlićIndeks br:71/03

Šabac, septembar 2006

EVROPSKA POVELJA O VODI

Voda ne poznaje granice.

Voda je ljudski problem.

Bez vode nema života. Ona je dragoceno dobro,neophodno u svakoj ljudskoj delatnosti.

Slatkovodni resursi vode nisu neiscrpni. Neophodno ih je sačuvati, kontrolisati i ako je moguće povećati.

Menjati kakvoću vode znači ugrožavati život čoveka i ostalih živih bića koja od nje zavise.

Kvalitet vode mora se očuvati do nivoa prilagođenog njenom korišćenju, koji predviđa i zadovoljava posebne zahteve narodnog zdravlja.

Ako se voda po upotrebi vraća u prirodnu sredinu, to ne sme biti na štetu drugih korisnika, bilo javnih bilo privatnih.

Održavanje odgovarajućeg biljnog pokrivača, prvenstveno šumskog, od velike je važnosti za konzervisanje vodenih resursa.

Vodeni resursi moraju biti predmet investiranja.

Dobro upravljanje vodom mora biti predmet jednog plana ozakonjenog preko nadležnih vlasti.

Zaštita vode traži zajednički napor u naučnom istrživanju, u formiranju specijalista za javne informacije.

Voda je opšte nasledstvo, čiju vrednost moraju svi poznavati. Zadatak je svakog da s’njom ekonomiše i da je brižljivo koristi.

Upravljanje vodenim resursima mora se, pre svega, vršiti u okviru sliva, a ne unutar upravnih i političkih granica.

Voda ne zna za granice. To je jedan opšti izvor koji traži međunarodnu saradnju.

1

UVOD

Voda predstavlja jedan od najvećih uslova opstanka i života čoveka na Zemlji. Ona zauzima posebno mesto među mnogobrojnim ekološkim faktorima, neophodnim za život i zdravlje čoveka . Voda, u životu čoveka, igra veoma važnu ulogu, pre svega, kao neophodna životna namirnica. Reč je o vodi određenog sastava i kvaliteta. Izmenjeni pokazatelji kvaliteta i higijenske ispravnosti vode za piće i druge potrebe, neposredno ili posredno ugrožavaju život i zdravlje čoveka. Osim što ugrožavaju zdravstveno stanje, oni utiču na kvalitet života i privređivanja ljudi.

Voda je takođe značajna i kod primarne proizvodnje hrane. Koristi se za navodnjavanje, posebno u sušnim područjima. Voda za navodnjavanje treba da je bez prisustva toksičnih materija, posebno teških metala i organskih komponenata. Voda se koristi za uzgoj riba i školjki tako da ova proizvodnja predstavnja veoma značajnu privrednu granu. Za ove potrebe voda mora da bude određenog klvaliteta. Uzgoj školjki je posebno osetljiv na toksične materije, tako da voda (morska) treba da je visoke čistoće.

Pod zdravom i pitkom vodom podrazumeva se ona voda, koja u sebi ne sadrži toksine, patogene mikroorganizme, koja je bistra, bez mirisa i boje, normalnog ukusa i normalne temperature i u kojoj koncetracija sadržanih radionuklida ne prelazi graničnu vrednost. Ona mora biti dobrih organoleptičkih osobina i sa adekvatnim sadržajem mikro i makroelemenata. Preciznije rečeno: da bi voda mogla da se koristi za piće, ona mora da ima takve fizičke, hemijske i mikrobiološke osobine da, ni pri dugotrajnoj upotrebi, ne dolazi do oštećenja organizama ili bolesti.

Svetska zdravstvena organizacija (WHO) preporučuje dve vrste standarda –internacionalne i evropske. Očigledno je da se nastoji da se u Evropi i razvijenim zemljama, primenjuju strožiji kriterijumi od onih u zemljama u razvoju.

Po preporuci WHO voda za piće mora biti bez hemijskih supstanci i mikroorganizama, koji zdravlje mogu dovesti u opasnost. Pored toga, ona mora da ima i određena fizička svojstva: temperaturu, mutnoću, miris i ukus, da nije korodivna, da je pitka i da nije skupa. Zahvat vode, rezervoari i vodovodna mreža moraju biti takvi da onemogućavaju svako naknadno zagađivanje vode za piće.

Malo je vode idealnog kvaliteta. Nadalje, ne postoji ni tehnologija kojom bismo vodu mogli, da dovedemo u idealno stanje. Konačno, do sada nije utvrđeno šta je to idealna voda i koje su metode za detekciju i određivanje idealnih svojstava vode. Sva negativna dejstva na vodu prouzrokuju značajne promene u kvalitetu i higijenskoj ispravnosti vode, što umanjuje fiziološki, zdravstveni, higijenski, epidemiološki, odrambeni, rekreativni, privredni i drugi značaj vode za život i zdravlje čoveka.

1. O VODI UOPŠTE

2

1.1. VODA U PRIRODI

Voda pokriva zemljinu površinu i prožima zemljinu koru. Prisutna je u atmosferi, hidrosferi, kriosferi (led na polovima i visokim planinama), biosferi i litosferi.

Najveći deo zemljine površine, 70,8 [%], prekriven je slanim vodama okeana i mora. Prosečan salinitet slane vode je 3,5 [%] što znači da u svakom kubnom kilometru vode ima 36 x106 [t] čvrste materije.

Prema literaturnim podacima, a na osnovu nekih proračuna koji se mogu uslovno prihvatiti kao relativno tačni, smatra se da ukupna količina vode na planeti Zemlji iznosi 15 x 108 [km3]. Pod ekonomskim prihvatljivim uslovima, ova masa vode je potpuno nedostupna za upotrebu.

Od ukupne količine vode 2,53 [%] pripada slatkim vodama, od čega 70 [%] otpada na led Artika, Antartika i lednika. Oko 30 [%] slatke vode nalazi se u vodopropustnim stenama koje su važan rezervoar vode. Količina podzemnih voda je 3000 puta veća od količine vode u svim rekama. Ovaj podatak ukazuje da je podzemna voda veoma značajna za vodosnabdevanje naselja, o čemu treba voditi računa.

Atmosferskim padavinama voda se na Zemlji obnavlja. Veličina padavina zavisi od mnogih faktora, od geografske širine i dužine, nadmorske visine, morfologije terena, blizine mora...Pored geografske neravnomernosti u raspodeli padavina, prisutna je neravnomernost u vremenu, od godišnjih doba. Količina padavina takođe se menja u višegodišnjim periodima, te se govori o vremenskom ciklusu.

Zbog neujednačene raspodele vode na Zemlji, vodosnabdevanje stanovništva nije ravnomerno. Najmanje su vodom obezbeđeni aridni i poluaridni pojasevi Indije, Avganistana, Mongolije, mnoge zemlje Afrike, Amerike i Evrope, odnosno oko trećina stanovnika oseća nedostatak pitke i upotrebljive čiste vode.

1.1.1. KRUŽNI TOK VODE U PRIRODI

Voda u prirodi neprekidno kruži, pri čemu se zatvara tzv. hidrološki ciklus (slika 1.1.). Isparavanja vode sa vodenih površina, tla i vegetacije vrši se pod uticajem sunčeve energije i vetra. Isparena voda odlazi u atmosferu formirajući oblake, iz kojih se u vidu padavina ponovo vraća na Zemlju (kiša, led, sneg) odakle ili ponovo isparava natrag u atmosferu pod dejstvom sunčeve svetlosti, ili se upija u površinske slojeve zemlje i zatim isparava, ili se sliva u površinske vodne resurse i na kraju može da prodire u dublje slojeve zemlje dok ne dođe do vodonepropustljivih slojeva u kojima obrazuje podzemne akumulacije vode iz kojih se može eksploatisati crpljenjem, ili iz kojih ponovo dospeva na površinu zemlje (vrela, bunari...). Deo vode ostaje na površini zemlje u čvrstom stanju (večiti sneg, polarni led, glečeri...) tako da se privremeno za duži period izdvaja iz hidrološkog ciklusa, i samim tim, gubi kao potencijalno izvorište za vodosnabdevanje.

Kruženje vode u prirodi opisuje se jednačinom vodenog bilansa:

gde je: - atmosferske padavine; - isparavanje;

– oticaj (površinski i podzemni).Globalno posmatrano, ukupna količina padavina je jednaka količini isparene vode plus

oticaj. Međutim, distribucija padavina i isparenja nije jednaka iznad mora, okeana i kopna. Sa mora i okeana više ispari vode, a manje se vraća u vidu padavina, dok je iznad kopna obratno.

3

Sli

ka 1.1.: Kružni tok vode u prirodi - hidrološki ciklus.

1.1.2. JEDNAČINA HIDROLOŠKOG BILANSA

Za potrošnju u industriji i domaćinstvu voda se dobija iz različitih izvora: jezera, reka, bunara... Korišćenje vode iz mora još uvek je neznatno, sem za slučajeve hlađenja brodskih motora, jer je obrada morske vode zbog njenog sastava veoma skupa.Raspoloživa voda u izvorištu, odnosno u vodenom resursu, ne sme se koristiti u neograničenim količinama. Količina vode koja se u datom intervalu vremena (t) može uzeti iz nekog izvorišta se može odrediti na osnovu tzv. jednačine hidrološkog bilansa, koja glasi:

gde je: – ukupna količina vode uzeta iz izvorišta u vremenu t,

– novoprispela voda u izvorište u vremenu t,

Et - količina vode vraćena u izvorište u vremenu t, kao otpadna voda, – gubici vode u vremenu t evapotranspiracijom,

– gubici vode u vremenu t putem isticanja (potoci, kanali i sl.),

– neto promena rezervi vode u izvorištu (podzemnom ili nadzemnom) prirodnim ili veštačkim putem.

– neto količina vode uzete iz izvorišta;

- neto količina vode koja pristiže u

izvorište u datom vremenskom intervalu vremena,

4

1.2. PODELA VODE

Vode se mogu podeliti prema:

Mestu pojave u prirodi:1. Atmosferske (padavinske) - kiša, sneg, magla, inje, grad, rosa2. Površinske – reke, potoci, prirodna jezera3. Podzemne – pukotinske, mineralne4. Kristalne – hemijski vezana5. Hidratacione.

Sadržaju rastvorenih soli: 1.Slane

2. Slatke.

Stepenu prečišćenosti:1. Sirova voda (bez prečišćavanja)2. Čista voda (mehanički prečišćena)3. Omekšana voda (delimično ili potpuno ; hemijskim postupcima, npr. soda-kreč

metoda, jonska izmena, termička obrada)4. Destilovana voda5. Kondezna voda (voda dobijena kondenzacijom vodene pare nakon primene

za zagrevanje ili iz parnih mašina)6. Deferizovana voda (voda iz koje je uklonjeno rastvoreno gvožđe)7. Dekatjonizovana voda (voda iz koje su menjačima jona uklonjeni svi katjoni

osim vodonikovog)8. Demineralizovana voda (voda bez soli)9. Otpadna voda.

Upotrebi:1. Voda za piće2. Voda za pranje3. Voda za tehnološki proces4. Voda za hlađenje5. Voda za parne kotlove.

Prilikom podela, prema upotrebi, može se ići i na raščlanjavanje voda, zavisno od zahteva koji se pred njih postavljaju. Tako, na primer, kod voda za tehnološki proces može se napraviti podela prema vrstama industrijske proizvodnje (voda za hemijsku industriju, voda za prehrambenu industriju...)

1.3. SASTAV PRIRODNIH VODA

1.3.1. SASTOJCI KOJI SE NORMALNO SREĆU U VODI

Vode, iz različitih izvorišta, međusobno se mogu razlikovati, jer voda u prirodi dolazi u dodir sa različitim supstancama.

Sastojci u prirodnim vodama su raznovrsni.

Poreklo pojedinih sastojaka vode: Rastvoreni gasovi . Kiseonik, azot i ugljendioksid najčešće dospevaju u vodu

neposrednim rastvarnjem, prilikom prolaska kapi kiše, pahuljica snega... kroz atmosferu. Nastaju i prilikom kondenzacije, npr. rose. Sadržaj kiseonika zavisi od više faktora (godišnjeg doba, dubine vode, aktivnosti mikro i makroorganizama, uslova reakcije), a sniženje koncetracije može da ukaže na zagađenje vode. Amonijak obično dospeva u vodu prilikom njenog kontakta sa organskim supstancama, u fazi raspadanja. Njegovo prisustvo u vodi,

5

najčešće je znak fekalnog zagađenja vode. Posledica je njenog dodira sa uginulnim životinjskim organizmima ili onečišćenjima iz komunalnih otpadnih voda.

Organske supstance . Ove supstance najčešće ulaze u vodu na sličan način kao i amonijak. One su posledica mikrobiološkog raspadanja biljnih i životinjskih organizama. Od organskih materija, u prirodnim vodama, najrasprostranjenija su humusna jedinjenja. To su nerastvorni humini, huminske kiseline i drugi proizvodi raspadanja složenih materija.

Suspendovane čestice . Najčešće se javljaju u površinskim vodama. U njih dospevaju ispiranjem iz zemljišta ili erozivnim delovanjem vode u vodotokovima. U nekim slučajevima može doći i do zamućenja podzemnih voda suspendovanim česticama. Tako na primer, prilikom obilnih kišnih padavina, u kraškim predelima, ili prilikom zemljotresa i slično.

Rastvorene soli . Najvećim delom, dospevaju u vodu putem neposrednog rastvaranja minerala iz Zemljine kore. Na ovaj način se u vodi javlja većina soli alkalnih metala, sulfati i hloridi kalcijuma i magnezijuma. S druge strane, soli mogu nastati kao posledica metaboličkih aktivnosti mikroorganizama, biljaka i životinja ( npr. nitrati).

Na osnovu hemijskog sastava vode iz podzemlja, odgovarajući stručnjaci (hidrogeolozi) često izvlače zaključke o sastavu slojeva zemljine kore sa kojima je voda dolazila u dodir, ili putevima kretanja vode u podzemlju.

1.3.2. KLASIFIKACIJA PRIRODNIH VODA

Zaštita vodnih resursa je od velikog značaja ne samo sa aspekta očuvanja zdrave životne sredine, nego i sa aspekta snabdevanja svih oblasti ljudske delatnosti vodom. Polazeći od toga, zakonodavstvo u skoro svim zemljama reguliše kvalitet sirovih i obrađenih voda, naročito voda za piće.

Vode međunarodnih vodotoka i međudržavne vode, osim mineralnih i termalnih voda, prema njihovoj nameni i stepenu čistoće , razvrstavaju se u četiri klase:

1. Prva klasa – vode koje se u prirodnom stanju, uz eventualnu denzifekciju, mogu upotrebljavati za piće i u prehrambenoj industriji, a površinske vode i za gajenje plemenitih vrsta riba.

2. Druga klasa – vode koje se u prirodnom stanju mogu upotrebljavati za kupanje i rekreaciju građana, za sportove na vodi, za gajenje drugih vrsta riba, ili koje se uz uobičajne metode obrade mogu upotrebljavati za piće i u prehrambenoj industriji.

3. Treća klasa – vode koje se mogu upotrebljavati za navodnjavanje, a posle uobičajnih metoda obrade i u industriji, osim u prehrambenoj industriji.

4. Četvrta klasa – vode koje se mogu upotrebljavati za druge namene samo posle odgovarajuće obrade.

1.4. ZAGAĐIVANJE PRIRODNIH VODA

Prirodnoj vodi preti: Zagađenje radioaktivnim materijama Nepredviđeni broj hemijskih zagađenja Veliki obim biološkog zagađenjaOd količine i vrste primesa, zavise hemijske, fizičke i mikrobiološke karakteristike

vode i stepen njene upotrebljivosti.Fizičke osobine su veoma značajne, jer se lako utvrđuju čak i našim čulima, a u

slučaju nezadovoljavajućih fizičkih osobina, može se posumnjati u kvalitet vode i u njenu epidemiološku stranu. U zagađenoj vodi promenjene su sledeće fizičke osobine: boja, miris, ukus, mutnoća i temperatura.

Štetne materije u vodi menjaju sledeće hemijske osobine vode: tvrdoću, sadržaj gasova, teških metala, gvožđa, azotnih jedinjenja, sulfata, hlorida, silicijumove kiseline, suvi ostatak, potrošnju kiseonika, pH.

U zagađenoj vodi povećan je sadržaj mikroorganizama (Tabela 1.1.).

Tabela 1.1 : Vrste mikroorganizama koje voda najčešće sadrži [1] Vrste mikroorganizama u vodi

6

Bakterije patogene ; uslovno patogene; saprofitne Virusi enterovirusiParaziti ciste dizenterične; jaja dečije i rudarske gliste

Zagađena voda je manje pogodna za korišćenje, nego što je bila u svom prirodnom stanju.

U svetu se godišnje koristi oko 3600 kubnih kilometara vode. Privreda troši 67[%], industrija 27[%] a stanovništvo 6[%]. Posle upotrebe navedene količine vode, na otpadne vode otpada 50[%].

Najznačajnije količine otpadnih voda potiču iz naselja, industrije, poljoprivrede i stočarstva pri čemu najveće ukupno zagađenje emituje industrija.

Zagađenje podzemnih voda – izvorišta koja se nalaze ispod površine zemlje, se teže zapaža i to, tek onda kada je izvršena hemijska i bakteriološka analiza. One se ugrožavaju na različite načine: otpadnim vodama, odlaganjem smeća i otpadnih materija van deponija, formiranjem deponija na zemljištu koje se nalazi iznad izvorišta, neispravnim septičnim jamama, raspadanjem veće količine stajskog ili veštačkog đubriva ili pesticida. Produkti razgradnje biljnih i životinjskih otpadaka, đubriva i pesticidi zagađuju podzemne vode, jer lako prodiru kroz tlo. Poslednji izveštaji Evropske unije govore da se podzemne vode u evropskim državama toliko zagađuju pesticidima, korišćenim u poljoprivredi, da se može očekivati da će u sledećih 50 godina glavni podzemni rezervoari pitke vode (oko 60000 kubnih kilometara) postati neupotrebljivi.

Zagađenje podzemnih voda, u blizini velikih urbanih sredina i industrijskih kompleksa nastaje prodiranjem otpadnih voda, kroz porozno zemljište. U peskovito-šljunkastim slojevima kretanje podzemne vode je laminarno, te može da izostane mešanje otpadne vode i podzemne vode.

Kretanje podzemne vode u zemljištu koje obiluje pukotinama je turbulentno i izvorišta se veoma brzo zagađuju.

Zagađivanje atmosferske vode vrši se putem padavina (kiša, sneg, grad), koje sadrže u sebi zagađujuće i otrovne materije.

Površinske vode se lako zagađuju i ono se zapaža po karakterističnom zamućenju, promeni boje i mirisa. One se najčešće zagađuju naftom i njenim derivatima, hemijskim materijama i jedinjenjima, radioaktivnim materijama, veštačkim đubrivima. Otpadne vode predstavljaju posebnu opasnost za površinske vode . To je povod da im se posveti više prostora.

Nafta i njeni derivati su najveći zagađivači površinskih voda. Zbog sve većeg korišćenja nafte, neophodnost njenog transporta do rafinerija i mesta korišćenja, povećava se rizik od zagađenja površinskih voda. U otpadnim vodama (nakon razdvajanja) uvek ostaje izvesna količina nafte koja ukoliko se ne prečišćava zagađuje površinske vode. Otpadne vode iz rafinerija i drugih prerađivača nafte i njenih derivata veoma su opasne i veliki su zagađivači površinskih voda.

Pesticidi, u površinske vode, dospevaju spiranjem sa zemljišta i biljaka. Oni menjaju organoleptičke osobine vode i ostaju duže vremena nepromenjeni. Dok su u vodi, menjaju hidrohemijski i hidrobiološki režim površinskih voda.

Zagađivanje površinske vode radioaktivnim materijama moguće je naročito u uslovima korišćenja vode za hlađenje reaktora u nuklearnim elektranama.2. OTPADNE VODE

Ne postoji opšteprihvaćena definicija otpadne vode. Jedna od mogućih je i sledeća: Voda onečišćena na bilo koji način tokom upotrebe predstavlja otpadnu vodu. U opštem slučaju otpadna voda je onečišćena rastvorenim i nerastvornim organskim i neorganskim materijama, i mikroorganizmima.

7

2.1. PODELA OTPADNIH VODA

Prema poreklu otpadne vode se dele na: Atmosferske Komunalne Industrijske Poljoprivredne

Atmosferske otpadne vode nose sa sobom zagađujuće supstance iz vazduha, rastvorene okside, čađ, soli i sve zagađujuće materije rasute po tlu, sa krovova i fasada kuća, smetlišta i ulica

Komunalne otpadne vode (otpadne vode naselja) nastaju kao rezultat životne aktivnosti stanovništva i od prateće delatnosti koje je opslužuju. One uglavnom sadrže:

- organske materije, (ostaci hrane, fiziološke izlučevine ljudi i dr.)- neorganske materije (sredstva za pranje i higijenu, soli i čvrsti otpaci različitog

sastava).Otpadne vode naselja karakteriše velika bakteriološka zagađenost koja najvećim

delom potiče od ljudskih fekalija. One mogu da sadrže uzročnike zaraznih bolesti i parazita, naročito ako potiču iz klanica.

Industrijske otpadne vode nastaju upotrebom vode u tehnološkom procesu, tj. potiču iz proizvodnih procesa i obuhvataju procesne, rashladne, sanitarne i otpadne vode od čišćenja opreme. Specifične su za svaku granu industrije. Industrijske otpadne vode dele se na dve grupe:

Prva grupa – biološki razgradljive i mogu se mešati sa komunalnim otpadnim vodama;

Druga grupa – biološki nerazgradljive i mogu se mešati sa komunalnim (kućnim) otpadnim vodama, ali uz upotrebu hemijskog predtretmana.

Otpadne vode iz prehrambene industrije, kožara i fabrika hartije smanjuju kiseonik rastvoren u vodi recipijenta, čime se smanjuje moć samoprečišćavanja vodotoka i nastaju delimične promene životnih uslova.

Termoelektrane koriste, za hlađanje svoji agregata, vodu pri čemu nastaje otpadna voda povišene temperature.

U Tabeli 2.1. dat je pregled zagađenja otpadnih voda koja odgovaraju najvažnijim industrijskim granama.

Poljoprivredne otpadne vode su procedne i površinske vode, sa zemljišta gde se primenjuju agrotehničke mere i postupci, sa stočnih farmi,...

Karakteristike poljoprivrednih otpadnih voda su visoka NRK, tvrdoća vode, sadržaj fosfora, nitrata i pesticida. Reč je o visokom organskom zagađenju, sa prisutnim organskim materijama u taložnom obliku i sadržaju amonijaka.

8

Tabela 2.1. Pregled zagađenja otpadnih voda koja odgovaraju najvažnijim ind. granama [2]Vrsta proizvodnje Poreklo najvažnijih efluenata Osobine

Poljoprivredna i prehrambena industrija

Konzerve voća i povrća; ind. krompira

Čišćenje, presovanje, poliranje i sušenje voća i povrća

Veliki sadržaj S.M., koloidnih i rastvorenih org. materija: rN ponekad bazičan, skrob

Konzerve mesa i usoljenih namirnica

Skladište, klanice, prerada mesa, kondenzati, masti i voda od pranja

Velika konc. rastvorenih i suspendovanih org. materija (krv, proteini, masti, kuhinjska so).

Stočna hranaOtpaci pri centrifugovanju i presovanju, kondenzat pri evaporaciji i voda dobijena prilikom pranja

Veoma velika BPK, samo organske materije, miris, rastvarači.

MlekareRazvodnjeno čisto mleko, mleko sa kojeg je skinuta pavlaka, pavlaka, surutka

Velika konc. rastvorenih org. materija, uglavnom proteina, laktoze i masti

Šećerane Pranje i transport repe; difuzija, prenošenje šećerne pene, kondenzati evaporacije, regeneracija izmenjivača jona

Velika konc. rastvorenih i suspendovanih org. materija (šećeri i proteini)

Pivare i fabrike alkohola Kvašenje i presovanje zrna, ostaci prilikom destilisanja alkohola, kondenzati evaporacije

Veliki sadržaj rastvorenih org. materija koje sadrže šećer i fermentalni skrob

Fabrika kvasca Ostaci dobijeni pri filtrovanju kvasca Veliki sadržaj S.M.materija (naročito organskih) i visoka BPK, jaka kiselost

Fabrike ulja,fabrike margarina

Ekstrakcija i rafiniranje Masne materije, velika kiselost i salinitet, veoma visoka BPK.

Hemijska industrija i industrija sintetikeFosfati, fosforna kiselina i fosforna đubriva

Pranje, proceđivanje i flotacija rude, superfosfati

Gline, mulj i ulja, mali rN, povećan sadržaj suspend. materija, kao i jed. Si i F

Sintetičke boje Anilinske i nitratske boje Veoma kisele vode, fenoli, nitro jedinjenja, jaka HPK

Pesticidi Sredstva kojima se vrši pranje i prečišćavanje

Povećan sadržaj org. mat., benzola, materija koje su toksične za bakterije i otrovne za ribe, kiseline

Rafinerije nafte i petrohemija Voda iz raznih procesa, kreking sa parom, katalitički kreking

Alifatični i aromatični ugljov. koji su emulzionirani, sulfidi, suspendovane mat., mala BPK

Eksplozivi Pranje TNT i pamučnog praha u cilju prečišćavanja

Boja, kiseline, mirisi, prisustvo org. kiselina, alkohola i celuloznih jedinjenja, velika HPK

Razne organske sinteze Hloracetilenska jedinjenja, alkoholi, aldehidi estri

Povećana bazičnost ili kiselost, velika HPK

Površinska obrada metala

Dekapiranje, obrada fosfatima, nanošenje metalnog sloja postupkom elektrolize, anodiranje, bojenje, elektroforeza

Kisela ili bazna voda koja sadrži hromate, cijanide, fluor, kao i korozivne materije, pigmente, tenzo-aktivne materije

Guma i sintetički polimeri Pranje lateksa, koagulisana guma, eliminacija nečistoće iz sirove materije koje ulaze u sastav jedinjenja

Velika BPK, jak miris, povećan sadržaj suspendovanih materija, promenjiv rN, povećan sadržaj hlorida

Proizvodnja vlakana Sintetička vlakna, viskoza, poliamidi, poliestri, vinili

Prisustvo rastvarača, produkti fermentiranja, koloranti, neutralne vode sa izraženom BPK

Beljenje Pranje tkanina Povećana bazičnost i povećan sadržaj org. materija; deterdženti

9

Prema stepenu biološke razgradljivosti otpadne vode se dele na: Sveže otpadne vode – biološka degradacija još nije uznapredovala; Odstajale vode – ne sadrže kiseonik, jer je potrošen za biološku razgradnju otpadne

organske materije; Trule (septičke) vode – biološka razgradnja organske materije je visoka i odvija se

anaerobno i uspostavljena je ravnoteža između razgrađivača i organske materije.

Podela otpadnih voda prema agresivnosti:

Grupa otp. vode

Sadržaj otpadnih materija Promene u vodotoku

PrvaSoli arsena, bakra, olova, metalni oksidi, hidroksidi i druga sumporna jedinjenja

Fizičke i hemijske osobine recipijenta (boja, miris, ukus, prozračnost, rH)

DrugaSuspendovane mineralne mat. u vidu finih materija

Boja i prozračnost vode

Treća

Org. materije (mahom prehrambene ind.) bez izrazitog toksičnog dejstva.

Toksični produkti (gasovi ili jedinjenja) javljaju se tokom delovanja mikroorganizama na organske materije.

Prozračnost, boja, deficit kiseonika, rH, VRK

ČetvrtaOrganske materije (fenoli, smole, boje, derivati nafte, brojna organska i neorganska jedinjenja, jedinjenja teških metala –olova, arsena...)

Miris, ukus, prozračnost (fenoli)

Sprečavaju kontakt sa vazdušnim kiseonikom (organske materije koje plivaju po vodi –najčešće tenzidi.)

2.2. KARAKTERISTIKE OTPADNE VODE

2.2.1. FIZIČKE KARAKTERISTIKE

Bitnije fizičke karakteristike za otpadne vode su:Suva materija – sadržaj suve materije (SM) se definiše kao ostatak nakon sušenja

uzorka na 103-105 ºC.Boja – na osnovu boje može se grubo proceniti stanje otpadne vode . Tako su

''sveže'' otpadne vode uglavnom sive boje, dok kod ''odležalih'' otpadnih voda, nakon utrošenog celokupnog rastvorenog kiseonika delovanjem aerobnih mikroorganizama i nakon nastanka septičkih uslova boja prelazi u crnu.

Miris – miris otpadne vode obično potiče od gasova koji nastaju u procesu raspada organskih materija. Neke industrijske vode imaju miris koji je karakteristika tehnološkog procesa od koga potiču.

Temperatura –temperatura otpadne vode je značajna karakteristika jer utiče na biosferu vodotokova u koje se ispuštaju takve, zagrejane, otpadne vode, prvenstveno zato što se na višim temperaturama rastvorljivost kiseonika u vodi smanjuje.

Od većeg značaja mogu još biti: mutnoća, ukus, elektroprovodljivost i sadržaj flotirajućih materija.

2.2.2. HEMIJSKE KARAKTERISTIKE

10

U zavisnosti od porekla otpadne vode, naročito kada je o industrijskim otpadnim vodama reč, razlikujemo niz hemijskih karakteristika. Opšta podela ovih karakteristika je na organske i neorganske materije.

ORGANSKE MATERIJE: Svakako najznačajnija hemijska karakteristika otpadne vode je sadržaj organskih materija. Pri tome se po pravilu određuje ukupan sadržaj, a ređe se analiza obavlja na pojedine grupe organskih materija (npr. fenoli) ili na specifična organska jedinjenja (npr. pojedini pesticidi). Kako je najvažnije znati koji je deo organske materije biorazgradljiv aerobnom mikroflorom vodotokova (jer se na taj način troši rastvoreni kiseonik iz vode što ugrožava ribe i ostali živi svet vodotokova), to se obično određuje «biohemijska potrošnja kiseonika» (BPK). Kao mera organskih matrija koje mogu da budu biološki oksidisane određuje se «hemijska potrošnja kiseonika» (NRK) i «ukupni organski ugljenik» (TOS)

1. Biohemijska potrošnja kiseonika (BPK) – je mera količine kiseonika koja je potrebna mikroflori samog uzorka otpadne vode da oksiduje u prvom redu organski ugljenik (delom i organski azot), a samim tim se indirektno određuje i sama količina organske materije.

Najčešće se BPK određuje u toku 5 dana na temperaturi od 20 [ºC]. tzv. BPK5, pri čemu se smatra da se tom analizom obuhvata oko 60 do 70 [%] biorazgradljivih organskih materija

2. Hemijska potrošnja kiseonika (HPK) – je naziv za količinu kiseonika iz jakog hemijskog oksidanta kojim se oksiduje organska materija u vodi (najčešće se koristi kalijum permanganat u kiseloj sredini, a postiže se 95 – 100%-ni učinak oksidacije većine organskih jedinjenja). HPK se koristi umesto BPK za analizu otpadnih voda, obično industrijskih, koje sadrže toksične i / ili teško biološki razgradljive komponente, i za analizu prečišćenih otpadnih voda.

Sa HPK se određuju praktično sve organske materije, i biorazgradljive i teško i sporo biološki razgradljive, a sa BPK samo materije koje će se biološki razgraditi.

3. Ukupni organski ugljenik – je mera sadržaja organski vezanog ugljenika u otpadnoj vodi (služi kao dopunski parametar za definisanje organskog zagađenja). Određuje se merenjem SO2 nastalog oksidacijom organskog ugljenika.

Proteini, ugljeni hidrati, ulja i masti. Sem poznavanja ukupnog sadržaja organskih materija u otpadnoj vodi može biti od značaja da se znaju udeli nekih od najvažnijih organskih jedinjenja: proteina, ugljenih hidrata, ulja i masti, s obzirom na njihov različit uticaj na ekosistem i na različito ponašanje prilikom prečišćavanja.

Specifična organska jedinjenja. Otpadne vode, u zavisnosti od porekla, mogu da sadrže veoma različita organska jedinjenja, od kojih su površinski aktivne materije, pesticidi i fenoli samo tipični predstavnici. Broj tih organskih materija je, uporedo sa razvojem industrije i povećanjem standarda, sve veći. Mnoge od njih su sporo biološki razgradljive ili čak nerazgradljive, a često i veoma toksične, tako da njihovo ispuštanje sa otpadnim vodama dramatično narušava živi svet recipijenta, a teško ih je uklanjati i biološkim postupcima prečišćavanja.

NEORGANSKE MATERIJE: Ukupan sadržaj neorganskih materija u otpadnim vodama (izuzimajući efluente pojedinih fabrika ili pogona) je retko toliki da bi zahtevao njegovo generalno uklanjanje, ali zato pojedine neorganske materije negativno utiču na recipijente i moraju se uklanjati prečišćavanjem.

Azot i fosfor spadaju u najvažnije biogene elemente, te njihovo značajnije unošenje sa otpadnim vodama izaziva prekomeran rast vodenog bilja i tzv. eutrofikaciju («zabarivanje») vodotokova. Azot se nalazi u različitim oblicima u otpadnim vodama (organski, amonijačni, nitritni i nitratni azot) ili se prilikom samoprečišćavanja vodotokova odnosno biološkog prečišćavanja otpadnih voda prevodi iz jednog oblika u drugi; u zavisnosti od forme različit je i negativan uticaj na recipijent. Sumpor se iz sulfata redukuje u anaerobnim uslovima (kakvi često vladaju u kanalizacionim vodovima i u mulju na dnu

11

vodotokova) do vodoniksulfida, koji je izrazito neprijatnog mirisa i veoma toksičan a može se i oksidovati do veoma korozivne sumporne kiseline.

rN, alkalitet, kiselost. Veoma važna karakteristika otpadne vode je i njen rN, jer će ekstremni rN otpadne vode, bilo nizak, bilo visok, otežati njeno biološko prečišćavanje i negativno uticati na živi svet recipienta u koji bi se takvva voda ispustila. Dok je rN kvalitativni pokazatelj, sadržaj alkalija/kiselina (tzv. titracioni alkalitet/kiselost) je kvantitativni pokazatelj, neophodan u procesima hemijske obrade vode.

Teški metali, toksične supstance. U pojedinim industrijskim otpadnim vodama nalaze se nedozvoljeno velike koncentracije teških metala (olovo, kadmijum, hrom, živa, itd.) i raznih toksičnih supstanci (npr. cijanidi, hlorovana organska jedinjenja ...) čijim dospevanjem u recipijent se upotreba tako kontaminirane vode dovodi u pitanje. Zbog toga se prisustvo ovih materija u otpadnim vodama mora identifikovati i odrediti tačna koncentracija kako bi se definisao najbolji način prečišćavanja odnosno utvrdile štete koje nastaju ispuštanjem takvih otpadnih voda u recipijente.

2.2.3. BIOLOŠKE KARAKTERISTIKE

Biologija otpadnih voda je izuzetno složena oblast. Za utvrđivanje kvaliteta otpadne vode pre i posle prečišćavanja moraju se znati i određene biološke karakteristike.

Mikrobiološka ispitivanja – za utvrđivanje tzv. sanitarnog kvaliteta vode, mora se znati koji indikatorski mikroorganizmi i u kom broju se nalaze u vodi. U prvom redu to se odnosi na patogene mikroorganizme izazivače teških bolesti (tifusa, kolere...) za čije prisustvo u vodi su indikatori koliformne bakterije, te fekalne streptokoke koje ukazuju na fekalno zagađenje.

Biološka ispitivanja – se koriste u prvom redu da bi se odredila toksičnost otpadne vode na biosvet vodotokova, jer se toksičnost ne može oceniti samo na osnovu fizičkih i hemijskih karakteristika otpadne vode. Na osnovu bioloških ispitivanja se utvrđuje i učinak pojedinih postupaka prečišćavanja. Za biološke testove se koriste određene grupe mikroorganizama: plankton, alge, ribe...

2.3. KRITERIJUMI ZAGAĐENOSTI OTPADNE VODE, OPTEREĆENJE

Kriterijumi zagađenosti služe za procenu štete koje bi neprečišćene otpadne vode izazvale u recipijentu, i za izbor načina prečišćavanja.

Ukoliko u otpadnoj vodi nema toksičnih supstanci (koje su veoma štetne za recipijent i u vrlo malim koncentracijama) ili patogenih organizama ili povećanih koncentracija neorganskih materija, kao gotovo opšti kriterijum, na osnovu koga bi se otpadne vode razvrstale na slabo, srednje i jako zagađene, uzima se potrošnja kiseonika za oksidaciju organskih i nekih neorganskih materija iz otpadne vode, tj. VRK.

Da bi se mogle upoređivati industrijske otpadne vode sa komunalnom otpadnom vodom uveden je tzv. ekvivalent stanovnika, ES (procenjena količina po glavi stanovnika u toku dana).

Za dimenzionisanje i procenu performansi postrojenja za prečišćavanje pored koncentracije zagađenja neophodno je poznavanje i količine zagađenja koje se unosi, tzv. opterećenje. Opterećenje se izražava preko zapremine otpadne vode (tzv. hidrauličko operećenje) ili preko količine zagađenja (npr. VRK5 opterećenje, opterećenje suspendovanim česticama, i sl.). Vrlo često se opterećenje računa još i po jedinici zapremine ili površine

uređaja za prečišćavanje:

2.4. KARAKTERISTIKE GRADSKIH OTPADNIH VODA

12

Zagađenost neke gradske kanalizacione vode ceni se prema količini, koncetraciji materija u suspenziji i biohemijskoj potrebi za kiseonikom.

Smatra se da, u zavisnosti od uslova snabdevanja vodom, životnog standarda i načina uključivanja u kanalizacionu mrežu, jedan stanovnik odbacuje prosečnu količinu zagađenih materija čiji je sastav ustaljen i konstantan (osnovni ekvivalent je stanovnik). Naravno da ova prosečna količina zavisi od zemlje i kraja u kome taj stanovnik živi.

1. Količina vode- Srednja časovna količina otpadne vode, :

, [2]

gde je: – dnevna količina, [m3/h].

može da varira između i zavisno od lokalnih uslova i od količine

industrijskih otpadnih voda.

- Srednja časovna količina tokom celog dana, :

- Maksimum u sušnom periodu, se može izračunati pomoću sledeće formule:

pri čemu su i izraženi u .

Smatra se da je maksimum otpadne vode u vlažnom periodu najčešće 3 - 5 puta veći od prosečne količine .

2. Opterećenost izražena u BPK5

Sa porastom životnog standarda zapaža se i porast zagađenja, kao i povećanje količine otpadnih voda po korisniku (pri tome količina vode ipak raste brže od zagađenja, pa otpadne vode imaju tendenciju povećanja uz manju koncetraciju).

Koncetracija BPK5 varira tokom dana.Veoma često dolazi do poklapanja vršnih količina i koncetracija; u tom slučaju se

može očekivati da maksimalno časovno zagađenje dostigne desetrostruku vrednost prosečnog časovnog zagađenja.

13

3. Opterećenost suspendovanim materijamaDnevne količine čvrstih materija po jednom stanovniku, koje sa sobom donosi

neprerađena voda, obično se procenjuje prema sledećoj tablici: [2]

Čvrste materije Neorganske, g Organske, g Ukupno, gMat. koje se mogu istaložiti 20 40 60Mat. koje se ne mogu istaložiti 10 20 30Ukupno 30 60 90

4. Uticaj nečistoća industrijskih otpadnih vodaUdeo industrijskih otpadnih voda u gradskim otpadnim vodama stalno se povećava;

prerada mešavine ovih voda je često ekonomičnija nego odvojena prerada, ali ako u otpacima ima toksičnih materija ili bioloških inhibitora, neophodno je izvršiti predhodnu preradu u samoj fabrici.

Industrijska zagađenja se mogu izraziti ''koeficijentom ekvivalentnosti broja stanovnika'', tj. jedinicom koja predstavlja BPK5 dnevne količine otpadne vode iz domaćinstva po stanovniku. Ovo izražavanje ekvivalentom BPK5 je zgodno, ali nedovoljno. Potrebno je isto tako utvrditi i ekvivalent stanovnik u funkciji od S.M. i koristiti jedan ili drugi u zavisnosti od toga koji je značajniji prilikom dimenzionisanja razmatranog uređaja.

Količine industrijskih otpadnih voda i uticaj koji one vrše na gradski efluent mogu se proceniti upoređivanjem osobina gradskog efluenta koji sadrži industrijske otpadne vode sa osobinama efluenta u kojem ovih voda nema. Pri tome se uzimaju u obzir sledeći kriterijumi:

- BiodegradibilnostAko u efluentu ima organskih materija koje veoma sporo degradiraju ili se pak uopšte

ne mogu degradirati dolazi do povećanja teorijskih odnosa HPK / BPK21 i uobičajenog odnosa HPK / BPK5 koji otkriva da u vodi ima industrijskih polijanata. Kod ovog tipa voda javlja se opasnost da HPK i posle prerade ostane nenormalno velika.

I vrednost BPK5 organskih materija može ukazati na to da li u vodi ima industrijskih otpadaka. U gradskim otpadnim vodama, u kojima nema industrijskih otpadaka BPK5 se približno deli na:

- 66% BPK5 suspendovanih koloidnih materija;- 34% BPK5 rastvorenih materija.

U opštem slučaju procenat ''rastvorenog'' BPK5 raste sa povećanjem industrijskih otpadnih voda u efluentu.

- Prisustvo amonijaka i amonijačnog azota u otpadnim vodamaU gradskim otpadnim vodama koje ne sadrže industrijska zagađenja sadržaj

amonijačnog azota je reda 20-30 mg/dm3. Povećani sadržaj azota može biti znak prisustva industrrijskih otpadnih voda.

- Uticaj rNrN gradskih otpadnih voda koje ne sadrže industrijske polijante je najčešće skoro

neutralan, tj. od 7-7,5. Ako rN odstupa od ovih vrednosti, znači da u vodi ima industrijskih zagađenja. Biološko prečišćavanje se može vršiti onda kada se vrednost rN kreće od 6,5 – 8,5.

- Oksidacioni potencijal (eN) i redoks potencijal (rH)Oksidacioni potencijal dovoljno svežih gradskih otpadnih voda je obično reda + 100

mV , što odgovara vrednosti rN od oko 7 i vrednosti rH od 7-21. Za reduktansku sredinu (septične vode, vode u kojima dolazi do truljenja, vode u vezi sa septičnim jamama, vode u kojoma ima hemijskih redukanata) karakterističan je potencijal čija je vrednost +40 mV (sa rH=15 i rN=7) ili negativni potencijal. Potencijal čija je vrednost veća od +300 mV ukazuje na to da je u pitanju preterano oksidujuća sredina.

- Toksičnost

14

Ako u vodi ima teških metala Cu2+, Cr6+, Cd2+, makar i u malim količinama, delovanje bakterija može da bude potpuno onemogućeno.

Sulfidi, u koncetraciji od 25 mg/dm3, potpuno zaustavljaju biološke procese u neaklimatizovanom aktivnom mulju. Adaptiranje u trajanju od nekoliko dana povećava stepen tolerancije i do 100 mg/dm3.

Postoji vekiki broj toksičnih materija; njihovo izlivanje u kanalizacionu mrežu, a pogotovo njihovo izlivanje u prirodnu sredinu je zakonom zabranjeno (cijanidi, hidroksilna džiklična jedinjenja, itd.).

I neke farmaceutske materije mogu štetno da deluju na razvoj bakterija (antibiotici...)

- Ravnomernost ishrane bakterijaČesto se dešava da u industrijskim otpadnim vodama nema dovoljno azota i fosfora.

Ponekad je neophodno da se takvim vodama dodaju hranjivi sastojci da bi se na taj način uspostavili odnosi:

BPK5 / N ≈ 20 i BPK5 / R ≈ 100koji omogućuju biološko prečišćavanje.

-TemperaturaTemperaturne promene takođe utiču na proces prečišćavanja

5. Ulivanje nečistoća iz septičnih jama u gradske kanalizacijeU gradu postoje izvesni delovi naselja koji su do priključivanja na opštu kanalizacionu

mrežu vezani za nužnike i septične jame. Prilikom pražnjenja ovih jama obično se nailazi na znatne količine peska, ponekad i šljunka i drugih materija, koje ometaju proces prečišćavanja. Njihov sastav je:

BPK5: 4 000 – 10 000 mg/dm3HPK: 6 000 – 16 000 mg/dm3S.M.: 5 000 – 17 000 mg/dm3NH4 : 1 500 – 5 000 mg/dm3.Pre nego što se pomešaju sa sirovom vodom koja je namenjena preradi u nekoj

stanici za prečišćavanje, ove materije moraju proći kroz proces prethodne obrade:- proceđivanje i odstranjivanje peska,- razblaživanje uz dobro mešanje sa sirovom vodom u maksimalnom odnosu 1:100, i to neposredno pre ulivanja u primarnu taložnicu (ponekad je potrebno izvršiti i predhodnu aeraciju).

3. PREČIŠĆAVANJE OTPADNIH VODA

3.1. KLASIFIKACIJA NAČINA PREČIŠĆAVANJA

15

Zadatak prečišćavanja je da ukloni zagađenje otpadne vode do te mere da obrađena otpadna može da se ispušta u recipijent bez štetnih posledica ili da se može ponovo upotrebiti.

Izbor načina prečišćavanja zavisiće u svakom konkretnom slučaju od niza činilaca: od karaktera zagađenja otpadne vode, od zahtevanog stepena prečišćenosti, od ekonomičnosti pojedinih postupaka prečišćavanja, i sl.

Tabela 3.1.: Postupci uklanjanja zagađenja otpadne vode 6

Zagađenje Način uklanjanjaSuspendovane čestice Taloženje

Proceđivanje (sita, kominutori)FiltracijaFlotacija

Biorazgradljive organske materije Fizičko-hemijski postupci uklanjanjaAerobna biološka razgradnjaAnaerobna biološka razgradnja

Bionerazgradljive organske materije AdsorpcijaOzonizacija (tercijarna obrada)

Rastvorljive neorganske materije Jonska izmenaReverzna osmozaElektrodijaliza

Teški metali Hemijsko taloženjeJonska izmena

NutrijentiAzot

Fosfor

NitrifikacijaStriping amonijakaJonska izmenaHlorisanje preko završne tačke

Dodatak soli metalaKoagulacija krečom / taloženjeBiološko-hem. postupci uklanjanja

Patogeni mikroorganizmi HlorisanjeOzonizacija (dezinfekcija)

16

Slika 3.1. Moguća podela načina prečišćavanja otpadnih voda 6

17

3.2. POSTUPCI PREČIŠĆAVANJA GRADSKIH OTPADNIH VODA

Normalno (najčešće korišćeno) prečišćavanje gradskog efluenta obuhvata sledeće postupke:1. Fizičko prečišćavanje:

Prethodna prerada (proceđivanje, odstranjivanje peska); Primarana dekantacija, koja omogućuje eliminaciju suspendovanih materija, koje su

dekantibilne, plivaju ili lebde u vodi;2. Biološko prečišćavanje, koje omogućuje potpunu eliminaciju organskih polijanata posredstvom bakterija;

3. Prerada i sušenje mulja (primarnog mulja koji se taloži u primarnoj taložnici i viška mulja dobijenog tokom biološke prerade.

U nekim stanicama za prečišćavanje srednje veličine prerada se može poboljšati korišćenjem sledeće osnovne šeme: izostavljanje primarne dekantacije, simultana aerobna biološka prerada vode i mulja (produžena aeracija, itd).

Ako treba samo delimično prečistiti vodu, i sam proces fizičke prerade može biti dovoljan.

Nasuprot tome, kada se traži visok stepen prečišćavanja ili pak eliminacija otpadaka materija koje se ne mogu biološki degradirati, treba primeniti tercijarnu preradu, na primer:

-završnu preradu BPK i S.M.-odstranjivanje fosfora,-odstranjivanje azota,-eliminisanje tenzo-aktivnih materija,-hlorisanje.U izvesnim slučajevima kada treba ostvariti prelazan stepen prečišćenosti, koji se

nalazi između biološke prečišćenosti i obične primarne prerade, treba predvideti fizičko-hemijski postupak prerade vode koji sadrži flokulaciju (pomoću koagulanata i polielektrolita) i dekantaciju. Fizičko-hemijski postupci prečišćavnja nalaze svoju primenu i u slučajevima kada je potrebno postići visok stepen prečišćenosti, na primer, u stanicama za preradu sa sezonskim povećanjem zagađenja (banje i turistički centri). U svakom slučaju mora se voditi računa o uslovima eliminisanja mulja i troškovima eksploatacije.

Da se uređaji za preradu ne bi predimenzionisali, preporučljivo je, naročito kada su u pitanju jedinstvene mreže, sukcesivno ograničavanje maksimalnog debija:

-za biološku preradu,-za primarnu preradu,-eventualno, za prethodnu preradu.Prilikom velikog porasta proticaja za vreme kiše, često i sama reka koja prima talog

ima povećani proticaj, pa samim tim njena sposobnost samoprečišćavanja postaje veća.

3.2.1. UČINAK PREČIŠĆAVANJA

1. Svojstva koja treba da dobije prečišćena vodaCilj prerade otpadne vode je dobijanje prečišćenog efluenta, čija će zagađenost biti

svedena na takvu meru da njegovo izlivanje ni najmanje neće škoditi fauni i flori recipijenta.U svakoj zemlji sanitarna pravila predvđaju granična dozvoljena zagađenja efluenta

koji se izlivaju u reke.Kriterijume prečišćenosti treba određivati za svaki slučaj posebno, a u zavisnosti od

globalne zagađenosti svih efluenata na jednom području. Granični stepen zagađenja neke reke zavisi od njenog mesta u opštoj klasifikaciji:

- reke koje se koriste kao prijemnici otpadnih voda sa sadržajem rastvorenog kiseonika O2 < 4 mg/dm3;

- reke ciprinida (šaran, smuđ...) u kojima je O2 > 4 mg/dm3;- reke salmonida (pastrmka, klen) u kojima je O2 > 7 mg/dm3;.

18

Prečišćeni efluent sadrži i neorganske (azotne i fosforne) i organske polijante koji se ne mogu degradirati (deterdžente, pesticide i dr.). Stoga se ponekad primenjuje i tercijarna prerada vode.

2. Učinak prečišćavanja različitim postupcima preradeUčinak prečišćavanja zavisi od mnogobrojnih faktora, a posebno od:- ujednačenosti proticaja i zagađenja efluenta za preradu,- udela industrijskih otpadnih voda,- koncetracije neprerađene vode ,- temperature vode.

-Stepen eliminacije u procentima:

a) Primarno taloženje za isključivo gradske otpadne vode iznosi:-eliminacija BPK je reda 35 [%],-eliminacija S.M. koje se mogu degradirati je reda 90[%].Ako u vodi ima industrijskih polijanata, učinak eliminacije BPK može pasti i na 10[%].

b) Biološko prečišćavanje: Biološkim prečišćavanjem se može u velikoj meri povećati učinak smanjenja BPK (više od 95[%]) na klasičnim uređajima sa malim koeficijentom opterećenosti mase. Da bi se učinak povećao, treba povećati potrošnju energije naročito u slučaju kada je potrebna nitrifikacija.

Ali, sa druge strane, treba naglasiti da proces biološkog prečišćavanja sadrži u sebi aeraciju i taloženje koji čine nerazdvojnu celinu. Kvalitet taloženja isto toliko utiče na utvrđivanje učinka kao i kvalitet obavljenog procesa aeracije.

Tabela 3.2. Učinak eliminacije u odnosu na prerađenu vodu [2]Korišćeni postupci S.M.

%BPK

%HPK%

Azot%

Fosfor%

Kolifor. bakt., %

Samo primarno taloženje 40 - 70 15 - 40 15 - 35 ------ < 20 ------------

Taloženje sa hem. flokulacijom 60 - 90 35 - 65 30 - 55 ------ < 30 ------------

Bakterijski sloj, velike opterećenosti sa primarnimtaloženjem

85 - 95 60 - 85 50 - 80 ~ 30 < 30 ------------

Aktivni mulj velike opterećenosti sa primarnim taloženjem 85 - 95 60 - 90 50 - 80 ~ 10 < 30 ------------

Aktivni mulj sa malimopterećenjem mase 85 - 95 75 - 95 60 - 85 < 90 < 30 ------------

Aktivni mulj sa malim opterećenjem + filtriranje + hlorisanje

< 99 < 97 < 92 < 90 < 30 > 99,99

Aktivni mulj sa malim opterećenjem + filtriranje na pesku + filtriranje na aktivnom mulju + hlorisanje

< 99,5 < 99,5 < 97 < 90 < 30 > 99,999

Aktivni mulj sa malim opterećenjem + hlorisanje 85 - 95 75 - 95 65 - 90 < 90 < 30 > 99,9

4. POSTROJENJE ZA PREČIŠĆAVANJE OTPADNIH VODA

4.1. TEHNIČKI OPIS PROCESA SA PRORAČUNIMA

4.1.1. BAZNI PODACI

19

a) Kapacitet postrojenja

Kao osnova za dimenzionisanje postrojenja (velike stanice za prečišćavanje otpadnih voda; preko 50000 ES) usvojeni su sledeći podaci: [3]- Maksimalni časovni protok, m3/h : 2 340

- Maksimalni dnevni protok, m3/h : 1 656

- Srednji dnevni protok, m3/h : 1 170

- Broj ekvivalentnih stanovnika, BES: 126 000

b) Kvalitet otpadne vode

Otpadne vode koje nastaju na teritoriji većih naselja su po poreklu delom komunalne, delom prethodno prečišćene industrijske otpadne vode i delom vode od infiltracije.

S'obzirom na nedostatak podataka o kvalitetu otpadne vode u gradskoj kanalizaciji (kod nas) vrednosti o kvalitetu su na osnovu iskustva i literaturnih saznanja pretpostavljene. Za sadržaj BPK5 kao i suspendovanih materija usvojena je vrednost koncetracije od =

220 mg/dm3. Kvalitet industrijskih otpadnih voda koje se upuštaju u gradsku kanalizaciju utvrđen je

''Pravilnikom o tehničkim i sanitarnim uslovima upuštanja otpadnih voda u gradsku kanalizaciju''. Granična vrednost koncetracije suspandovanih materija iznosi 300 mg/dm3. Koncetracija BPK5 ne sme preći vrednost od 300 mg/dm3 (pojedinim industrijama je dozvoljeno upuštanje otpadnih voda sa BPK5 500 mg/dm3)

v) Organsko opterećenje

Za dimenzionisanje objekata i opreme na linijama tretmana otpadne vode, neophodno je definisati ukupno organsko opterećenje ( ), koje se izražava u BPK5 po danu, a koje potiče od stanovništva i industrije. Za infiltraciju je usvojeno da ne doprinosi organskom opterećenju. Računski je izveden standard organskog opterećenja od 0,060 Kg BPK5 po ekvivalentnom stanovniku dnevno.

= Broj stanovnika x standard organskog opterećenja, Kg BPK5/dan :

g) Definisanje tehnologije prečišćavanja otpadnih voda

Prilikom definisanja procesa prečišćavanja posebna pažnja posvećena je zahtevima da proces bude efikasan, fleksibilan i da se procesom može adekvatno upravljati. S'obzirom na činjenicu da su glavni ciljevi procesa prečišćavanja uklanjanje suspendovanih materija i smanjenje organskog opterećenja, usvojena je tehnologija koja uključuje sledeće grupe procesa prečišćavanja:

Primarni / fizički tretman; Sekundarni / biološki tretman sa inkorporiranim procesima nitrifikacije i denitrifikacije; Tretman mulja.

Primarni / fizički tretman otpadne vode podrazumeva uklanjanje grubih i inertnih materija na grubim i finim rešetkama i peskolovu kao i uklanjanje primarnog mulja (sedimentnih i suspendovanih čestica) i viška mulja iz bioaeracije u primarnim taložnicima. Izdvojeni kombinovani mulj se prebacuje na liniju tretmana mulja. Grubi i inertni materijal se odvoze na saniternu deponiju.

20

Sekundarnim / biološkim tretmanom otpadne vode vrši se uklanjanje organskih materija u procesu aktivnog mulja sa recirkulacijom. U biološki tretman je inkorporirano uklanjanje azota, i to proces sa prethodnom nitrifikacijom i denitrifikacijom u aerisanom delu bazena. Radi efikasnog funkcionisanja sistema uvedena je recirkulacija vode iz aerisanog dela bioaeracionog bazena u deo za denitrifikaciju. Potreban kiseonik u ovom procesu se obezbeđuje aeracijom bazena komprimovanim vazduhom putem difuzora. Stvorena biomasa se izdvaja iz sistema kao višak mulja i preko primarnih taložnika transportuje na liniju tretmana mulja. Proces aktivnog mulja karakteriše velika fleksibilnost.

Tretman mulja, nastalog tokom procesa, poterbno je izvršiti da bi se mulj do određenog stepena stabilizovao, kada je pogodan za odlaganje na sanitarnu deponiju ili za upoterebu uz dodatne procese stabilizacije. Predviđena je anaerobna stabilizacija u toku koje nastaje biogas kao produkt digestije. Anaerobna stabilizacija se vrši u digestorima sa kompletnim mešanjem. Stabilizovani mulj se na kraju tretmana obezvodnjava i odvozi na sanitarnu deponiju.

d) Kvalitet prečišćene vode

Nakon sekundarnog tretmana efluenta parametri kvaliteta vode su:- Koncetracija suspendovanih materija < 30 mg/dm3,- Koncetracija BPK5 < 20 mg/dm3.

4.1.2. TEHNIČKI OPIS POSTROJENJA

4.1.2.1. PRIMARNI TRETMAN

Primarni tretman obuhvata: Uklanjanje grubog materijala na grubim i finim rešetkama; Uklanjanje inertnog materijala na peskolovima; Uklanjanje sedimentnih i suspendovanih materija u primarnim taložnicima.

a) Uklanjanje grubog materijala

Za uklanjanje grubog materijala koriste se grube i fine rešetke. To je prvi proces u sistemu obrade, a primenjuje se u cilju zaštite pumpi, ventila i armature od oštećenja i zapušavanja. Nakon rešetki voda se centrifugalnim pumpama sa potopljenim motorom prebacuje na peskolov.

Grube rešetke

Grube rešetke se koriste za uklanjanje najgrubljeg materijala iz otpadnih voda. Rešetke pregrađuju kanalizacioni vod, a postavljaju se normalno na tok vode, ili, da bi se olakšalo čišćenje, pod uglom od 30º - 60º.

Slika 4.1: Kosa rešetka sa ručnim čišćenjem, na glavnom kanalizacionom vodu i bočni vod za slučajeve hidrauličkog preopterećenja sa ugrađenom kosom rešetkom, [4]

21

Projektni kriterijum

- broj komada: 2 - rastojanje između šipki: 0,1 m - širina šipki: 0,01 m - dubina vode: 0,6 m- brzina vode: 1,3 m/s- širina rešetki: 0,5 m

Fine rešetke

Ove rešetke se koriste za uklanjanje grubog i inertnog materijala. Ravna automatska rešetka se sastoji od čeličnih šipki koje su postavljene u ram čija širina odgovara širini kanala. Količina otpada koji se izdvaja na rešetki zavisi od razmaka između šipki i od kvaliteta otpadne vode. Rešetke su postavljene pod uglom od 70º. Čišćenje se obavlja automatski, a ullonjeni materijal se odlaže u kontejnere.

Projektni kriterijum

- broj komada 2- rastojanje između šipki; 0,025 m- širina šipki: 0,01 m- dubina vode: 0,6 m- brzina vode: 1,2 m/s- širina rešetki: 0,7 m

b) Uklanjanje inertnog materijala na peskolovima

Aerisani peskolovi

Funkcija aerisanog peskolova u procesu prečišćavanja otpadne vode je smanjenje opterećenja primarnih taložnika i eliminacija materija koje mogu da dovedu do abrazije mehaničke opreme u njima. Smanjenje opterećenja obavlja se uklanjanjem inertnog materijala čije čestice imaju veću brzinu taloženja od čestica organskih materija. U inertan materijal spadaju čestice peska, šljunka, manji komadi mineralnih materija i nerazgradljive organske materije, kao što su zrna kafe, voćne peteljke i semenke.

Količina i sastav inertnog materijala imaju značajan uticaj na izbor metode prečišćavanja. Kada otpadna voda dođe u peskolov čestice se talože na dno različitom brzinom, u zavisnosti od veličine, specifične težine i brzine kretanja kroz peskolov. Dovođenjem vazduha kontroliše se brzina taloženja čestica i pad pritiska kroz jedinicu.

Izabrani aeracioni peskolov je bazen u kome je spiralno kretanje vode postignuto kombinacijom uvođenja otpadne vode sa strane i poprečnim kretanjem vode izazvanim uvođenjem vazduha duž jedne strane komore. Na ovaj način, odgovarajućom kontrolom količine vazduha postiže se održavanje organskih materija u suspanziji i njihovo iznošenje a taloženje težih, inertnih čestica, u kanalu na dnu komore, odakle se uklanjaju nekim mehaničkim uređajem (pužni transporteri...), muljnim ili mamutskim pumpama. Transport izdvojenog peska vrši se kamionom.

Prednosti aeracionog peskolova su:- dodatno uklanjanje suspandovanih materija,- smanjenje pada pritiska,- uklanjanje inertnih materija definisanog prečnika,- dobijanje vrlo čistog taloga,- izdvajanje masnoće usled efekta flotacije dispergovanim vazduhom.

22

Slika 4.2.: Spiralni tok vode u aerisanoj komori, [4]

Osnovni projektni kriterijum pri dimenzionisanju aerisanog peskolova je uklanjanje inertnih čestica prečnika od 0,2 mm sa stepenom efikasnosti od 90 %. Sa Kalbshoff- ovih dijagrama [3] se za ovaj uslov očitavaju dva sledeća projektna kriterijuma:- vreme zadržavanja 4/60 h,- dozvoljeno površinsko opterećenje 28,1 m3/ m2 h.

Pri proračunu korišćen je, kao merodavan, maksimalan časovni protok od 2340 m³/h.

Ukupna zapremina peskolova:

gde je: – maksimalni časovni protok, [m3/h],

– vrema zadržavanja, [h].

Usvojena su dva peskolova sa hvatačem ulja i masti, poprečnog preseka 4 m2 i dužine 24 m. Efektivna zapremina jedinice za uklanjanje inertnog materijala iznosi 192 m3.

Maksimalno vreme zadržavanja:

gde je: - broj peskolova - zapremina peskolova, m3

– maksimalni časovni protok, [m3/h],

Potrebna količina vazduha za aeraciju peskolova se očitava sa Kalbshoff-ovih dijagrama. Za peskolov dužine 24 m ona iznosi 144 m³/h. Za aeraciju peskolova usvaja se jedna duvaljka, napora 300 mbar.

23

Evakuacija peska iz paskolova vrši se pomoću mamut pumpi. Svaki peskolov ima po jednu mamut pumpu. Performanse pumpe su:

- napor 700 mbar, - kapacitet 10 – 20 dm3/s.

Potrebna količina vazduha za mamut pumpu iznosi maksimalno 250 m3/h , odnosno, u zavisnosti od usvojenog vremena pražnjenja konusnog dela peskolova, između 115 i 234 m3/h.

Usvojena je jedna rezervna duvaljka za aeraciju mamut pumpi sledećih karakteristika:

- kapacitet 250 m3/h , - napor 700 mbar.

Takođe, usvojena je jedna rezervna duvaljka za aeraciju peskolova sledećih karakteristika:

- kapacitet 5,11 m3/min,- napor: 300 mbar.

Projektni kriterijum

- broj komada: 2- jedinični presek x dužina: 4 m2 x 24 m- vreme zadržavanja (prema maksimalnom časovnom protoku): 4,9 min-protok vazduha za aeraciju (po peskolovu): 144 m3/h-kapacitet mamut pumpe (maksimalno) : 10 -24 dm3/s-protok vazduha za mamut pumpe (maksimalno): 250 m3/h

v) Taloženje

Primarni taložnici

Primarni taložnici se koriste za uklanjanje suspandovanih i sedimentnih materija iz sirove otpadne vode i viška mulja iz procesa bioaeracije.

Suspanzija koja se prečišćava dolazi u taližnik preko ulazne zone, a zatim se ravnomerno raspoređuje po preseku bazena, pri čemu se kinetička energija poništava turbulencijom i trenjem u ulaznom sistemu.

Taložnici sa zgrtačem se projektuju po pravilu kao horizontalni protočni pravougaoni ili kružni bazeni. Zbog efikasnosti i jednostavnijeg održavanja odabran je kružni tip taložnika.

Suspendovane materije iz vode koje dotiču dno, talože se na dnu bazena i kontinualnim kružnim kretanjem zgrtača potiskuju ka sredini u levak za mulj. U visini nivoa vode postavlja se skidač pene i plivajućih materijala. Sve plivajuće materijale potiskuju se prema džepu na ivici bazena ili prema posudi koja se nalazi ispod mosta zgrtača. Konstrukcija zgrtača zavisi od raspona. Za raspon preko 25 m koriste se zavareni mostovi sa punim zidovima. Most je spolja oslonjen na vozni mehanizam koji kruži po zidu bazena. U sredini bazena je ležaj sa loptastim obrtnim spojem. Zgrtač za mulj obešen je na nosače cevi mosta koji ga pri svakom kružnom kretanju vuče za sobom, oslanja se na dno taložnice preko kotrljajućih točkova (obloženih gumom). Zgrtači imaju pregrtalice.

Voda se uvodi u taložnike kroz centralni deo objekta preko Stengelovih elemenata, tako da se radijalno raspoređuje u struji prema prelivnom koritu, koje je postavljeno po obodu taložnika.

24

1 - ulaz vode2 - rotirajuće grabulje3 – kanal za distribuciju4 – izlaz prečišćene vode5 – izlaz mulja6 – preliv

Slika 4.3.: Uprošćeni prikaz kružnog taložniika [5]

Prilikom dimenzionisanja taložnika proračun je izvršen za:- maksimalni časovni protok, ;

- maksimalni dnevni protok,

- srednji dnevni protok,

Usvojena su dva primarna taložnika:- prečnik taložnika (dp.t) 26 m - visine vodenog stuba (Np.t) 3,5 m.

Hidrauličko opterećenje :

gde je: - protok otpadne vode, m3/h

- broj taložnika

- površina taložnika, m2

- Maksimalno časovno hidraulično opterećenje:

- Maksimalno dnevno hidraulično opterećenje:

25

- Srednje dnevno hidraulično opterećenje:

Vreme zadržavanja:

gde je: - zapremina taložnika, m3

Važan projektni kriterijum je i opterećenje na prelivu, [m3/m h], jer stepen izdvajanja suspendovanih materija zavisi upravo od te vrednosti:

26

Opterećenje na prelivu:

gde je: - obim preliva m

Projektni kriterijum:

- broj jedinica: 2- prečnik taložnika: 26 m- visina vodenog stuba: 3,5 m - hidrauličko opterećenje (za maksimalan časovni protok): 2,2 m3/ m2 h-vreme zadržavanja (za maksimalan časovni protok): 1,6 h-opterećenje na prelivu (za maksimalan časovni protok): 14,9 m3 /m h

27

4.1.2.2. SEKUNDARNI TRETMAN

Sekundarni tretman otpadne vode obuhvata procese biološke aeracije u bioaeracionim bazenima i sekundarnog taloženja u sekundarnim taložnicima.

a) Biološka aeracija

Biološka aeracija otpadnih voda može da se vrši u bioaeracionim bazenima, aerisanim lagunama, ili biofiltrima. Izabran je postupak prečišćavanja u bioaeracionim bazenima (proces sa suspendovanom mikroflorom, odnosno proces sa aktivnim muljem). Aktivni mulj je vodena sredina u kojoj se, pri konstantnom mešanju otpadne vode i recirkulisanog mulja, razvijaju brojni mikroorganizmi, pri čemu su najviše zastupljene heterogene bakterije, fungi i protozoe. Rad postrojenja sa aktivnim muljem zavisi od sposobnosti mikroorganizama da uklone i utroše (razgrade) otpadne materije, da se flokulišu i istalože u sekundarnom taložniku. Za život mikroorganizama je potrebna određena količina supstrata, odnosno otpadne vode koja u sebi sadrži suspendovane koloidne i rastvorene organske i neorganske materije, i određena količina vazduha, odnosno kiseonika. Kvalitativne biohemijske reakcije za stabilizaciju organske materije u aktivnom mulju mogu se prikazati jednačinom:[3]

Inertne materije + organske materije + kiseonik + hranjive materije + mikroorganizmi = novi mikroorganizmi + CO2 + dodatne inertne materije

U bioaercionim bazenima se odvijaju metaboličke reakcije sinteze i respiracije, pri čemu se formira mikrobiološki flok koji se hrani organskim materijama iz otpadne vode. Pored mikrobiološkog floka u bioaeracionim bazenima se nalaze i inertne i nerazgradljive materije. Mikroorganizmi se uglavnom sastoje od 70 – 90 % organske i 10 – 30 % neorganske materije. Njihovo formiranje i količina zavise od sastava otpadne vode.

Flokule aktivnog mulja sastoje se iz velikog broja u više slojeva raspoređenih bakterija koje mogu biti obavijene slojem sluzi. Zbog svoje velike površine i negativnog naelektrisanja, mulj ima znatnu apsorpcionu moć i sadrži puno vezane vode (do 80%).

Iza aeracionih bazena nalaze se sekundarni taložnici u kojima se taloženjem odvaja mikrobiološki flok, koji se zatim recirkuliše u bioaeracione bazene da bi populacija mikroorganizama u njima bila konstantna.

Bioaeracioni bazeni predstavljaju srž sistema sa aktivnim muljem. Za odvijanje reakcija u bioaeracionim bazenima neophodno je prisustvo vazduha kojim se vrši razlaganje supstrata i dobija potrebna energija za sintezu i disanje ćelija. Na proces biološke aeracije izuzetno štetno utiču i male koncetracije teških metala kao i otrovne materije (prikazane u Tabeli 4.1.), koje uglavnom potiču iz industrijskih otpadnih voda, pa je iste potrebno ukloniti odgovarajućim predtretmanom, ukoliko dođe do povećanja njihovih koncetracija u vodoprijemniku.

Tabela 4.1. [3] Zagađivač MDK, mg / dm3

28

Aluminijum 15 - 26Amonijak 480Arsen 0,1Kadmijum 10 - 100Kalcijum 2500Hrom6+ 1 - 10Hrom3+ 50Bakar 1Cijanidi 0,1 - 5Gvožđe 1000Olovo 0.1Mangan 10Živa 0.1 - 5Nikl 1 - 2.5Srebro 5Cink 0.08 - 10Fenoli 200

Sledeći savremene svetske tendencije, predviđeno je uklanjanje azota u okviru biološkog dela tretmana pomoću procesa nitrifikacije – denitrifikacije. U komunalnim vodama pretežno se nalazi amonijačni i organski vezan azot. Uklanjanje azota iz otpadnih voda može se postići biološkim i hemijskim postupcima. Izabrano je biološko uklanjanje azota integracijom nitrifikacije i denitrifikacije u klasičan proces sa aktivnim muljem.

U toku procesa nitrifikacije amonijačni azot se u aerobnim uslovima u prisustvu mikroorganizama Nitrosomonas prevodi u nitrite, a zatim pomoću Nitrobacter u nitrate:

2NH3 + 3O2 → 2NO-2 + 2H+ + 2H2O

2NO-2 + O2 → 2NO-

3

Druga faza uklanjanja azota jeste proces denitrifikacije u kome, pod uticajem mikroorganizama i u anoksičnim uslovima, dolazi do redukcije nitrata do elementarnog azota koji se desorbuje iz vode. Izvor ugljenika za razvoj mikroorganizama je organsko zagađenje prisutno u otpadnoj vodi. U proces denitrifikacije uvedeno je mešanje radi uniformnije raspodele sadržaja po zapremini bazena:

6NO-3 + BPK → 5CO2 + 3N2 + 7H2O + 6OH-

Pošto je kanalizacioni sistem opšteg tipa znači da bi u kišnom periodu na postrojenje mogao doći ''dry weather flow’’ (vremenski priliv) multipliciran nekoliko puta. Znači komplentna linija tretmana otpadne vode je dimenzionisana na ''dry weather flow’’. Hidraulički problem se rešava izgradnjom retenzije koja bi primala višak vode u tom prvom udaru, a kasnije bi se ta voda kontrolisano vraćala na sam početak procesa (ispred grubih rešetaka odnosno na primarnu preradu).

Koncetracija BPK5 na ulazu u postrojenje iznosi 189,2 mg/dm3. Na primarnim taložnicima se odvaja 30% BPK5.

U Tabeli 4.2. su date vrednosti BPK5 na ulazu u postrojenje, nakon primarnih taložnika i nakon bioaeracije za ''dry weather flow’’ – Q i za razblaženja 2Q, 3Q, 4Q, 5Q.

Tabela 4.2. [3]

RazblaženjeUlazni BPK5

mg/dm3BPK5 nakon primarnih

taložnika mg/dm3BPK5 nakon bioaeracije

mg/dm3Q 189,2 132,5 13,25

2Q 94,6 66,2 6,62

29

3Q 63,07 44,1 -

4Q 47,3 3,1 -

5Q 37,8 26,46 -

U procesu aktivnog mulja se uklanja 90[%] BPK5. S'obzirom da su pri dvostrukom razblaženju procesni parametri još uvek u preporučenom opsegu, BPK5 efluenta će za ''dry weather flow’’ iznositi 132,5 mg/dm3, a u slučaju dvostrukog razblaženja 66,2 mg/dm3. Čak i da proces radi sa manjom efikasnošću, stepen prečišćavanja je dovoljan da se svede BPK5

efluenta na propisan nivo.U slučaju velikih razblaženja (5 i više) treba isključiti recirkulaciju mulja i vode. Stepen

razblaženja i mehanički tretman će svesti BPK5 efluenta na prihvatljiv nivo. Procesi nitrifikacije i denitrifikacije se neće odvijati, neće biti dovoljno aktivnog mulja, i anaerobnom digestijom se neće formirati biogas zadovoljavajućeg kvaliteta što će se odraziti na podmirivanje energetskih potreba postrojenja.

U slučaju trostrukog i četvorostrukog razblaženja , preporuka je da se ubrza uvođenje linije za uklanjanje fosfora i da se doziranjem aluminijum-sulfata i polielektolita izvrši hemijski tretman i na taj način ukloni prisutno organsko zagađenje.

Za proračun procesa bioaeracije potrebno je definisati i usvojiti sledeće parametre (oznake usvojene prema američkoj tehnologiji): [3]

MLSS – označava koncetraciju mikrobiološkog floka, odnosno suspendovanih materija u bioaeracionim bazenima. Ova vrednost varira u zavisnosti od izabranog podtipa procesa sa aktivnim muljem. Kako je ovde izabran integralni proces nitrifikacije, denitrifikacije vrednost MLSS treba da se kreće u opsegu 2500 - 3500 mg/dm3.

RASSS, WASSS, [mg/dm3] - označavaju koncetraciju suspandovanih materija u recirkulisanom i višku mulja, respektivno.

RAS, WAS, [m3/h] ili skraćeno R ili W su protoci recirkulisanog i viška mulja, respektivno.

SRT – predstavlja oznaku za vreme zadržavanja mulja u sistemu za bioaeraciju, i u zavisnosti od načina vođenja procesa iznosi 5 – 15 dana.

OM – je opterećenje mulja koje zavisi od SRT i odnosa količine suspendovanih materija i BPK5 izraženo u Kg/Kg dan.

Rm – protok mulja koji recirkuliše u bioaeracione bazene, [m³/h]. Rv – protok vode koji recirkuliše u bioaeracione bazene, [m³/h]. ROs – količina kiseonika potrebna za uklanjanje organskog ugljenika, [Kg/dan]. PON – količina kiseonika potrebna za uklanjanje azota [Kg/dan]. ND – broj difuzora

Potrebna zapremina bazena za proces nitrifikacije:

gde je: = 460 dm3/s, tj. 39 744 m3/dan,

= 132,5 mg/dm3= 3 000 mg/dm3

= 0,2 Kg/Kg dan

30

- Usvaja se zapremina nitrifikacionog dela ( ) od 8 800 m3

- Zapremina denitrifikacionog dela ( ) iznosi 3600 m3

Ukupna zapremina bazena:

- - broj bazena 4

- - visina vodenog stuba 5 m,

- - površina horizontalnog poprečnog preseka po bazenu je 620 m2.

Aktivni mulj predstavlja flokulatnu tvorevinu koja je obično mrke boje. Tamna boja označava da se on nalazi blizu septičkih uslova, dok je svetla boja posledica nedovoljne aeracije. Aktivni mulj u dobrom stanju ima karakterističan miris koji nije neprijatan. Lako se stabilizuje, sam ili u smeši sa primarnim muljem. Mulj se taloži u sekundarnim taložnicima i recirkuliše u bioaeracione bazene radi održavanja koncetracije suspendovanih materija u njima, s' obzirom da je to uslov da efikasnost procesa bude visoka. Pored recirkulacije mulja, radi postizanja optimalnih uslova za procese nitrifikacije i denitrifikacije, vrši se i recirkulacija dela toka nakon bioaeracionih bazena. Jedan deo mulja iz sekundarnih taložnika se, kao višak mulja transportuje u primarne taliožnike i na taj način izdvaja iz sistema.

Količina, zapravo protoci recirkulisanog mulja, viška mulja i recirkulacionog toka zavise od organskog opterećenja, hidrauličkog opterećenja, sadržaja suspendovanih materija i azota u bioaeracionim bazenima, kao i sadržaja suspendovanih materija u povratnom mulju.

Vrednost protoka recirkulisanog i viška mulja, kao i recirkulisanog toka određeni su postavljanjem masenog bilansa za sistam bioaeracionih bazena, sa integrisanim procesima nitrifikacije i denitrifikacije, i sekundarnih taložnika:

Odnos (odnos zbira recirkulisanog mulja i recirkulisanog toka i protoka

otpadne vode) može varirati u opsegu 2 – 2,5. Zato su predviđene aksijalne pumpe sa potopljenim motorom za recirkulaciju mulja i vode, maksimalnog kapaciteta 816 dm3/s.

Na osnovu bilansa bioaeracionog sistema određuje se i dnevna količina viška mulja. Za transport viška mulja na primarne taložnike, koristi se potopljena centrifugalna pumpa, plus jedna rezervna, kapaciteta po 24 m³/h.

Aeracija bazena u procesu sa aktivnim muljem vrši se vazduhom. Kiseonik se uvodi u deo bazena gde se odvijaju procesi nitrifikacije i uklanjanja organskog zagađenja.

Potrebna količina kiseonika ( ) jeste zbir potrebnih količina za razgradnju organskih materija i za oksidaciju amonijačnog do nitratnog azota:

31

gde je: = 0,54 - dnevna potreba kiseonika po m3 vode za razgradnju

organskih materija

= 0,23 - dnevna potreba kiseonika po m3 vode za oksidaciju

amonijačnog do nitratnog azota

- hidraulično vreme zadržavanja otp. vode u bazenu, dan

gde je: - zapremina bazena, m3

- zapremina bazena za proces nitrifikacije, 8 800 m3

- zapremina bazena za proces denitrifikacije, 3 3600 m3

Količina vazduha:

Za sadržaj 69,6 g O2/m³ vazduha (0,0696 Kg O2/m³ vazduha) potrebno je:

Za četiri bioaeraciona bazena usvojena su dva radna kompresora, sa jednim rezervnim, kapaciteta 52 m³/min. Vazduh se u bioaeracione bazene uvodi putem difuzora.

Količina vazduha po bazenu:

Usvojena je proizvodnost difuzora ( ) od 4 m³/h.

Broj difuzora, po bioaeracionom bazenu iznosi:

32

Usvojeno je 400 difuzora po bazenu.

PROJEKTNI KRITERIJUM:

- broj bioaeracionih bazena: 4- vreme zadržavanja za ukupnu zapreminu (za ): 7,5 h-dimenzije bazena: 620 m2 x 5 m-mešalica u delu za denitrifikaciju:

-tip: propelerna-snaga: 11kW-komada: 4

-konc. suspendovanih materija u bioaeracionom bazenu: 2500-3500 mg/dm3-aksijalne pumpe za recirkulaciju mulja i vode kapaciteta 816 dm3/s

-broj komada:1+1-centrifugalne pumpe za višak mulja:

-kapacitet: 24 dm3/s-broj komada: 1+1

-kompresori za aeraciju bazena:-kapacitet: 52 m³/min-broj komada: 2+1

-ukupan broj difuzora u bioaeracionim bazenima: 4 400

b ) Sekundarno taloženje

Funkcija procesa taloženja nakon bioaeracije je:

Postizanje koncetracije suspandovanih materija na izlazu u skladu sa zahtevima projektnog zadatka;

Postizanje koncetracije BPK5 na izlazu u skladu sa zahtevma projektnog zadatka: Odvajanje prečišćene otpadne vode od aktivnog mulja; Skupljanje i ugušćivanje mulja; Skladištenje aktivnog mulja pri povećanom opterećenju u aeracionim bazenima.

Sekundarni taložnici

Za uklanjanje aktivnog mulja iz postupka biološkog prečišćavanja otpadne vode koriste se sekundarni taložnici. Za razliku od primarnih taložnika, kojima je osnovna funkcija izbistravanje otpadne vode, sekundarnim taložnicima je podjednako važna i funkcija ugušćivanja mulja. Po konstrukciji se sekundarni taložnici ne razlikuju bitno od primarnih taložnika, s'tim da je kod sekundarnih taložnika najveća pažnja posvećena mehanizmu za uklanjanje mulja koji su većih kapaciteta.

Usvojena su dva sekundarna taložnika kružnog oblika.

Smesa mikrobiološkog floka, male količine suspendovanih materija i nerazgradljivih bioloških materija, nastalih taloženjem u sekundarnom taložniku se jednim delom recirkuliše u aeracione bazene. Ostatak mulja se šalje u primarni taložnik, a zatim u ugušćivač i liniju mulja. Ovakvi sekundarni taložnici moraju imati konstantno odvođenje mulja da u njima ne bi došlo do stvaranja anaerobnih uslova. U visini nivoa vode postavljena je letva čija je funkcija

33

da uklanja penu i plivajuće materijale. Sve plivajuće materije potiskuju se prema kanalu na ivici bazena, a pomoću zgrtalice se odvode u šaht i dalje cisternama na deponiju.

Zgrtač za mulj je obešen na noseće cevi mosta, koji ga pri svom kružnom kretanju vuče za sobom, a oslanja se na dno taložnice preko kotrljajućih točkova. Most je u sredini bazena vezan za centralni ležaj sa loptastim obrtnim spojem. Zakrivljenost zgrtalice odgovara logaritamskoj spirali koja se proteže od ivice bazene do centralnog levka za mulj.

Voda se uvodi u taložnike u horizontalnom toku kroz centralni deo građevine preko ulaznih elemenata, tako da se radijalno raspoređuje u struji prema prelivnom koritu.

Osnovni problem u radu sekundarnih taložnika su pojave flotiranja i bujanja mulja.Flotiranje mulja koji je dobrih taložnih osobina, nastaje zbog izražene denitrifikacije u

sloju mulja: nastali mehurići azota flotiraju flokule mulja na površinu. Problem se rešava smanjivanjem starosti mulja i smanjivanjem dubine sloja istaloženog mulja.

Bujanje mulja je posledica njegovih slabih taložnih osobina i male kompatibilnosti, do čega dolazi iz dva razloga:

(1) zbog rasta flamentoznih organizama i (2) zbog porasta hidratacionog omotača bakterija u sastavu flokula što dovodi do smanjenja gustine flokula i sprečavanja taloženja. Najčešći uzrok bujanja mulja je nedovoljna koncetracija rastvorenog kiseonika u vodi usled nedovoljne aeracije. Bujanje mulja se neutrališe otklanjanjem uzroka te pojave ili u incidentnim slučajevima, i to samo ako je nastalo zbog rasta flamentoznih organizama, bujanje mulja se sprečava dodatkom biocida, obično hlorisanjem.

Prilikom dimenzionisanja taložnika proračun je izvršen za sledeće protoke:- maksimalni časovni protok,

- maksimalni dnevni protok,

- srednji dnevni protok,

Usvojena su dva sekundarna taložnika:- prečnik taložnika, (ds.t) 38 m visina vodenog stuba (Hs.t) 3,5 m .

Hidrauličko opterećenje :

gde je: - protok otpadne vode, m3/h - broj taložnika

- površina taložnika, m2

- Maksimalno časovno hidraulično opterećenje:

34

- Maksimalno dnevno hidraulično opterećenje:

- Srednje dnevno hidraulično opterećenje:

Vreme zadržavanja:

gde je: - zapremina taložnika, m3

Opterećenje na prelivu:

35

gde je: - obim preliva m

PROJEKTNI KRITERIJUM:

-broj jedinica 2-prečnik taložnika 38 m-visina vodenog stuba 3,5 m-hidrauličko opterećenje (za ) 0.73 m/h

-vreme zadržavanja (za ) 4,79 h-opterećenje na prelivu 7,13 m3/m h

4.1.3. TRETMAN MULJA

U procesima taloženja formira se mulj, koji ima veoma veliki sadržaj vlage. Da bi se odložio na deponiju, potrebno je stabilizovati ga i smanjiti mu procenat vlage.

Procesi na liniji tretmana mulja su: primarno ugušćivanje; digestija; sekundarno ugušćivanje i kondicioniranje; obezvodnjavanje mulja.

Ukupnu dnevnu količinu mulja koju treba dalje tretirati čine mulj iz primarnih taložnika i višak aktivnog mulja koji se kao tok odvaja od recirkulisanog i dovodi do primarnih taložnika. Na osnovu vrednosti opterećenja na prelivu primarnih taložnika izražava se efikasnost uklanjanja suspendovanih materija u ovom procesu. Za konkretan slučaj ona iznosi 60%.

Dnevna količina suspendovanih materija iz procesa primarnog taloženja:

36

S obzirom da se određena količina suspendovanih materija izdvoji i u aeracionim

peskolovima usvaja se da je 3

Iz procesa bioaeracije dnevno se uklanja i određena količina (4737,6 Kg BPK5 /dan), višak, mulja.

Količina suspendovanih materija ( ) iz viška mulja:

(usvojeni faktor stabilizacije iznosi 0,6)

Ukupna dnevna količina suspendovanih ( ) materija je zbir količine iz primarnog mulja i

količine iz viška mulja.

Prema podacima iz prakse i literaturnim podacima, koncetracija mulja iz primarnih taložnika iznosi 4 %. Višak mulja, koji se dovodi u primarne taložnike, pogoršava taložne karakteristike primarnog mulja tako da je usvojena koncetracija od 2,5 %.

37

Maseni protok mulja, :

Zapreminski protok mulja, : ,

Mulj se pomoću centrifugalnih pumpi sa potopljenim motorom prebacuje iz šahta kod primarnih taložnika, na primarni ugušćivač. Za transport mulja predviđene su jedna radna i jedna rezervna pumpa kapaciteta 57 m³/h . Mulj se na primarne ugušćivače prebacuje diskontinualno.

4.1.3.1. PRIMARNO UGUŠĆIVANJE MULJA

Izdvojeni sirovi mulj iz primarnih taložnika zajedno sa viškom aktivnog mulja, koji se iz sekundarnih taložnika prebacuje u primarne taložnike prepumpava se u primarni ugušćivač. Odabrano je gravitaciono ugušćivanje. U ugušćivaču dolazi do kompresije mulja produženim vremenom zadržavanja, čime se postiže optimalna koncetracija mulja za digestiju.

Primarni ugušćivač

Usvojen je gravitacioni, kružni ugušćivač, koji radi kontinualno. Mulj iz primarnih taložnika se uvodi u centralni deflektor iz kog se radijalno raspoređuje po ugušćivaču. Na ugušćivaču je lociran most na kome se nalazi grebač sa centralnim pogonom. Ruke grebača imaju pogon preko vertikalne osovine. Grebač gura mulj po dnu sa nagibom ka centralnom delu gde je lociran levak za mulj. Odavde se mulj pumpama prebacuje na digestore.

Usvojen je jedan ugušćivač prečnika ( ) 11 m i visine vodenog stuba ( ) 4 m .

- Opterećenje mulja, :

gde je: - površina ugušćivača, m2:

38

- Vreme zadržavanja mulja u ugušćivaču, :

gde je: - zapremina ugušćivača, m3

Mulj nakon procesa ugušćivanja ima koncetraciju od 5 %.

- Količina mulja, :

285,78 m3/dan - 142,89 m3/dan = 142,89 m3/dan ulaz mulja izlaz mulja supernatant

Supernatant iz procesa primarnog ugušćivanja, u dnevnoj količini od 142,89 m3 se vraća na početak procesa.

Za prebacivanje mulja sa ugušćivača na digestore, usvojene su ekscentrične pužne pumpe, jedna radna i jedna rezervna, kapaciteta 13 – 36 m3/h, koje rade diskontinualno.

PROJEKTNI KRITERIJUM

- pumpe za transport mulja na ugušćivač:-tip: centrifugalne potopljene-komada. 1+1-kapacitet: 57,24 m3/h

- ugušćivač:-tip: gravitacioni kružni-broj komada: 1-prečnik: 11 m-visina vodenog stuba: 4 m-opterećenje: 77,47 Kg S.M / m2 dan-vreme zadržavanja: 1,33 dan

- pumpe za transport mulja na digestore:-tip: ekscetrične pužne-komada: 1+1-kapacitet. 13 – 36 m3/h

4.1.3.2 . ANAEROBNA DIGESTIJA

39

Anaerobna digestija je višestepeni biološki proces kojem podležu različiti tipovi organskih materija, u toku koga dolazi do razlaganja jedinjenja do metana, ugljendioksida i biomase kao krajnih proizvoda. Proces se odvija kao niz sukcesivnih koraka: prvo se procesom hidrolize razlažu organski polimeri u manje molekule, koji dalje podležu procesu fermentacije. Fermentacioni produkti su isparljive masne kiseline, ugljendioksid, vodonik i etanol, koji se u sledećem koraku hemijski transformišu do sirćetne kiseline, ugljendioksida i kiseonika. Finalni korak anaerobne stabilizacije mulja je metanska fermentacija koja kao krajnje produkte daje ugljendioksid i metan. Cela grupa reakcija može da se posmatra kao mikrobiološki lanac ishrane, gde produkt metabolizma jedne grupe služi kao hrana drugoj.

Fizičko-biološki faktori koji utiču na stepen stabilizacije mulja su: temperatura; hidrauličko vreme zadržavanja; vreme zadržavanja čvrstih materija; opterećenje čvrstim materijama; tip mulja.Hemijski faktori koji obezbeđuju funkcionisanje anaerobnog procesa, po svojoj prirodi

biohemijski, su: rN; alkalitet; isparljive kiseline; nutritijenti; toksična jedinjenja; elementi u tragovima.

Proces se odvija u anaerobnim digestorima, trulištima. Usvojeni su reaktori sa kompletnim mešanjem.

Operacije koje se odvijaju u trulištu obuhvataju:- dovođenje sirovog ugušćenog mulja;- zagrevanje, mešanje i izdvajanje nastalog gasa;- odvođenje nadmuljne tečnosti (supernatant);- odvođenje stabilizovanog mulja.

Anaerobnim tretmanom organskog mulja se postiže razgradnja do stabilizovanog proizvoda, smanjenje njegove mase i zapremine, dobijanje korisnih nusproizvoda i denzinfekcija prevrelog mulja u određenoj meri. U anaerobnom digestoru dolazi do vrlo slabog prirodnog mešanja koje nastaje usled izdvajanja gasnih mehurova u mulju i usled termičke konvekcije do koje dolazi nakon dodavanja zagrejanog mulja. S'obzirom da je potrebno formirati homogenu masu mulja u digestoru i koristiti kompletnu zapreminu za odvijanje procesa, predviđeno je mešanje svežeg mulja i biomase pomoću komprimovanog biogasa. Mešanje može biti stalno ili povremeno, ali mora da obezbedi ravnomernu raspodelu sadržaja u digestoru. Idealno je da mešanje bude stalno, osim prilikom ispuštanja supernanta.

Da bi koncetracija mulja bila konstantna, potrebno je dnevno izdvojiti mulj iz digestora. Odvođenje mulja iz digestora se obavlja sa dna digestora. Stabilizovani mulj se prepumpava u sekundarni ugušćivač, gde se vrši njegovo skladištenje pre obezvodnjavanja.

Nadmuljna tečnost je tečna faza koja je u digestor uneta zajedno sa sirovim muljem, ili se oslobađa tokom procesa. Ima visok sadržaj BPK5, suspendovanih materija i amonijum jona, i jak miris, brzo se raspada. Njeno izdvajanje se vrši do nivoa mulja u digestoru.

Finalni produkt anaerobne razgradnje organske materije, pored biomase, sačinjava biogas sastavljen iz metana, ugljen dioksida i drugih primesa, koji se može koristiti kao gorivo. Ukupna količina gasa koji se proizvodi procenjuje se na osnovu količine isparljivih čvrstih čestica koje se razlažu. Proizvedeni biogas se izdvaja i skuplja u kupoli digestora, na kojoj je postavljen sistem za odvođenje biogasa ka rezervoaru, odakle se koristi za sagorevanje u gasnom motoru za proizvodnju električne energije. Ukoliko gas nije zadovoljavajućeg kvaliteta spaljuje se na baklji.

Gas generator je agregatorsko postrojenje čija je prevashodna namena proizvodnja električne struje sagorevanjem biogasa. Električna energija se koristi za snabdevanje

40

lokalnih potrošača, čime se postiže značajna ušteda. Kao produkat sagorevanja se stvara toplotna energija i to od hlađenja motora i od hlađenja izduvnih gasova. Ova toplota se u sistemu izmenjivača koristi za snabdevanje potrošača.

Biogas se koristi i u kotlarnici, gde se sagorevanjem dobija toplota za zagrevanje potrošača, pri čemu se interventno može koristiti i lož ulje kao alternativno gorivo u slučaju da nema biogasa.

Količina mulja koja dolazi na digestiju iznosi 142,89 m3/dan .

Kao glavni kriterijum pri proračunu procesa digestije, korišćeno je opterećenje digestora isparljivim materijama (VSS). Za 5%-tni sirovi mulj usvojeno je opterećenje VSS (

) od 2,64 Kg VSS/m3 dan.

Potrebna zapremina digestora:,: :

gde je: - dnevna količina isparljivih materija, 3

Usvojena su tri digestora efektivnog prečnika i visine 10 m i 15 m respektivno. Zapremina po digestoru iznosi 1177,5 m3.

Stabilizacijom mulja tokom digestije se smanjuje udeo isparljivih materija u mulju, dok koncetracija mulja ostaje ista, pa je količina mulja nakon ovog procesa:

QM =

- Protok supernatanta iznosi 42,89 m3/dan .

142,89 – 100 = 42,89 m3/d

Opseg temperatura u kome treba voditi proces digestije iznosi 34 – 37 ºS. Za zagrevanje svežeg mulja i za pokrivanje gubitaka toplote u digestorima vrši se zagrevanje mulja u recirkulaciji i ugušćenog mulja koji ulazi u proces, u razmenjivaču toplote.

Potrebna količina energije za zagrevanje svežeg mulja iznosi (bilans je postavljen za zimski tj. nepovoljni period):

E = ρ x Cs x QM.U. (T1 – T2) gde je:

ρ - gustina mulja

Cs - specifična muljna konstanta

QM.U - specifični toplotni kapacitet mulja

T1 - T2 - razlika temperature

41

E = 1030 x 1,163 x 10-3 x 6 x 42

E = 301 kW

4.1.3.3. LINIJA GASA

Kao produkt razlaganja isparljivih organskih materija u procesu nastaje biogas koji se skuplja u kupoli digestora. Digestori i rezervoar biogasa rade kao spojeni sudovi na malom nadpritisku, tako da gas slobodno odlazi u rezrvoar do upotrebe. Količinu nastalog biogasa je potrebno meriti, ali i stalno kvalitativno kontrolisati preko sadržaja ugljen dioksida.

Biogas je smeša gasova i sastoji se u zapreminskom udelu iz 65 – 75 % metana, 25 – 30 % ugljen dioksida i male količine azota, vodonika, vodonik-sulfida i kiseonika. Produkcija gasa PG varira u zavisnosti od sadržaja isparljivih materija u mulju i biološke aktivnosti u digestoru, a kreće se u opsegu 17 – 28 dm3 / ES dan. Za proračun raspoložive energije biogasa usvojena je vrednost pG = 25 dm3 / ES dan, kao i energetska vrednost biogasa od e = 22 kJ/dm3.Produkcija gasa, :

PG = 126000 x 25 x 0.001 m3/dm³ = 3150 m3/d

što je ekvivalentno količini energije od:

E = 3150 x 22 x1 000 x

Biogas se pre upotrebe ili spaljivanja na baklji, skladišti u rezervoaru, zapremine 1050 m3. Rezervoar je s'obzirom na iskustvene parametre proizvodnje i potrošnje biogasa, dimenzionisan na osmočasovnu proizvodnju:

Usvojen je jedan rezervoar za biogas, zapremine 1600 m3, membranskog tipa.Iz digestora gas izlazi i zajedničkim vodom prolazi kroz liniju prečišćavanja, koja se

sastoji od keramičkog filtra i filterske baterije za uklanjanje sulfida iz gasa na katalitičkoj ispuni.

Biogas nastao u digestorima se koristi za pogon gasnih motora generatora električne energije i za stvaranje toplotne energije u kotlu, a eventualni višak će se skladištiti u rezervoaru za biogas.

Da bi se sistem obezbedio od prekomernog povećanja pritiska na cevovod koji spaja digestore i rezervoar priključena je baklja kapaciteta 230 m3/h koja se automatski uključuje i sagoreva višak gasa.

U unutršnjosti rezervoara je membrana koja odvaja gornji vazdušni od donjeg gasnog prostora. Rezervoar je zaštićen od prepunjavanja (povećanja pritiska) hidrauličkim ventilom sigurnosti, rezervoar je opremljen indikatorom pritiska u gasnom prostoru i uređajem za zaštitu od vakuuma.

U kotlarnici je smešten toplovodni kotao koji služi kao alternativni izvor toplote u periodu kada se ista iz bilo kog razloga ne može dobiti hlađenjem gasnog generatora kao osnovnog izvora toplote. U okviru kotlarnice smešteni su ekspanziona posuda sa membranom, kao i razdeljivač i sabirnik tople vode sistema 80/60 ºS. Gas generator kao osnovni i kotao kao rezervni izvor toplote vezani su paralelno na razdeljivač i sabirnik.

Gas generator je agregatsko postrojenje za proizvodnju električne energije. Pored proizvodnje el. en., toplota hlađenja motora se koristi za primenu tople vode za tehnološke potrebe i grejanje infrastrukturnih objekata. Pogonsko gorivo je biogas koji se skladišti u rezervoaru biogasa i dovodi iz razdelnika biogasa smeštenog u prostoriji keramičkih filtera. Pre upotrebe gas prolazi kroz keramičke filtere kapaciteta dovoljnog da u potpunosti prečiste

42

ukupnu produkciju biogasa, opremljene obilaznim vodom i priključkom za drenažu kondenzata. Biogas se posle prolaza kroz keramičke filtere uvodi u razdelnik od kog polaze gasovodi za gas generatora i kotao.U slučaju pojave viška gasa u sistemu, ili gasa neodgovarajućeg kvaliteta, potrebno je tečan gas spaliti. Za spaljivanje se koriste baklje, dimenzionisane tako da su u mogućnosti da spale maksimalnu proizvodnju gasa:

126000 ES x 0.028 m3/ES d x = 147 m3/h

0.028 m3/ES/d - produkcija biogasa

Usvojena je jedna baklja, za spaljivanje gasa kapaciteta 230 m3/h.

PROJEKTNI KRITERIJUM:

-broj digestora: 3-zapremina po digestoru: 1177,5 m3-efektivni prečnik: 10 m -efektivna visina tečne faze: 15 m -opterećenje: 2,64 Kg VSS/m3/dan -vreme zadržavanja: 16,4 dan -prosečna produkcija gasa: 3150 m3/dan -rezervoar biogasa:

-zapremina: 1600 m3-vreme zadržavanja: 12,19 h

-energetska vrednost biogasa: 802 kW -potrebna energija za zagrevanje mulja: 310 kW Kapacitet baklje za spaljivanje biogasa: 230 m3/h

4.1.3.4. SEKUNDARNO UGUŠĆIVANJE

Funkcija ovog procesa je ugušćivanje digestiranog mulja i egalizacija pre transporta na trakaste filter prese.

Sekundarni ugušćivač

U procesnoj liniji se nalazi iza digestora. Po procesnim karakteristikama identičan je primarnom ugušćivaču.

Količina mulja koja nakon digestije, QMD dolazi na ugušćivač iznosi 85,73 m3/dan.

Protok suspendovanih matrija,S.M.uk je 4415,3 Kg S.M./dan, respektivno.

Usvojen je gravitacioni kružni ugušćivač, prečnika 10 metara i visine vodenog stuba 4 metra. Vreme zadržavanja i površinsko opterećenje se računaju prema sledećim izrazima:- Opterećenje mulja, :

gde je: - površina ugušćivača, m2:

43

OM =

- Vreme zadržavanja mulja u ugušćivaču, :

gde je: - zapremina ugušćivača, m3

tU =

Mulj nakon procesa sekundarnog ugušćivanja ima koncetraciju suspendovanih materija 5,5%.

- Količina mulja, :

=

=

Supernatant iz procesa se recirkuliše na početak procesa u količini od:

85,73 m3/dan - 77,94 m3/dan = 7,79 m3/dan

PROJEKTNI KRITERIJUM:

- broj ugušćivača 1- prečnik 10 m - visina vodenog stuba 4 m - vreme zadržavanja 3,66 dan - površinsko opterećenje 56,25 Kg SM /m2 dan

Obezvodnjavanje mulja

Pre konačnog odlaganja mulja potrebno je izdvojiti što veću količinu vode. Stabilizovani mulj se kondicionira polielektrolitom i zatim se transportuje na obezvodnjavanje.

Trakaste filter prese konstruisane su tako da se po dužini sastoje iz tri zone: zone oceđenja zone pritiska zone lomljenja

U njima se mulj oslobađa vode dejstvom gravitacije, mehaničkim pritiskom gornje uz donju traku i cik-cak kretanjem i lomljenjem.

Trakasta filter presa radi pet dana u nedelji.

Količina mulja qMP, iznosi:

44

qMP = x

qMP = 77,94 m3/d7 x = 109,12 m3/d5

Poštujući operativni zahtev da se obezvodnjavanje mulja vrši u prvoj i drugoj radnoj smeni, usvojena je trakasta filter presa kapaciteta = 12 m3/h.

Broj radnih sati prese, dnevno je:

=

=

Časovni ''dotok'' suspendovanih materija na filter presu iznosi 485,57 Kg SM / h. Usvajajući projektni kriterijum od 450 KgSM /m h potrebna širina trake, B iznosi:

B =

Usvaja se standardna širina trake od 1,2 metra.

Garantovana koncetracija suspendovanih materija u obezvodnjenom mulju iznosi 20%, pa je zapremina mulja koja izlazi iz postrojenja, VIM :

VIM = , m3/d5

VIM = m3/d5,

- gustina mulja nakon primarnog ugušćivanja, , [3]

Na početak procesa, u liniji vode, vraća se procedna voda:

109,12 m3/d5 - 21,03 m3/d5 = 88,09 m3/d5

Transport mulja

Iz sekundarnog ugušćivača se mulj pumpama transportuje na trakaste filter prese. Usvojene su ekscentrične pužne pumpe, maksimalnog kapaciteta 12,5 m3/h, jedna radna i jedna rezervna.

Kondicioniranje mulja

Kondicioniranje je postupak kojim se postiže bolje izdvajanje vode iz mulja prilikom ugušćivinja i obezvodnjavanja, time što se menja konzistencija mulja: od amorfne mase slične gelu, mulj se prevodi u materijal koji daleko lakše oslobađa vodu.

Cilj hemijskog kondicioniranja (dodatkom organskih ili neorganskih koagulanata i flokulanata) je da se ukrupne suspandovane čestice čime se stvara porozna struktura mulja od krupnijih i manje hidratisanih čestica. Radi lakšeg i efikasnijeg odvijanja procesa obezvodnjavanja mulja, vrši se njegovo kondicioniranje katjonskim polielektrolitom. Hemikalija se dozira na potisu ekscentričnih pužnih pumpi za transport mulja sa sekundarnog ugušćivača. Doza elektrolita, DE je 0,25 Kg/m3 mulja. Linija doziranja se

45

sastoji od dva rezervoara za pripremu i sazrevanje rastvora , vakuum transportera i dozir pumpi.

Kapacitet linije za doziranje, G iznosi:

G = DE x Kg/h, gde je:

- kaacitet filter prese [m3/h]

G = 0.25 Kg/m3 x 12 m3/h = 3 Kg/h

Koristi se 0,5%-tni rastvor polielektrolita. Rastvor se razblažuje do koncetracije od 0,25%, neposredno pred doziranje u cevovod.

Rastvor se dozira klipnim pumpama kapaciteta, VKP:

VKP =

Uz radnu pumpu montirana je i rezervna dozir pumpa istog kapaciteta.

Potrebna količina polielektrolita, GE za mesečnu rezervu na skladištu iznosi:

GE = 3 Kg/h x 9 h/dan x 30 dan/mesec = 810 Kg/mesec

GE = 35 vreća po 25 kilograma

Nakon tretmana na trakastim filter presama obezvodnjeni muljni kolač se sakuplja u kontejnere i odvozi kamionima do uređene sanitarne deponije gde se konačno odlaže. Tipični sastav suve materije filter kolača dat je u tabeli br: 4.1

Tabela 4.1. [3]ELEMENT Sadržaj suve supstance muljnog kolača, (% sagorljivih)Ugljenik 55Vodonik 10Kiseonik 30Azot 3Sumpor 1Toplotna vr., [kJ/Kg] 18600-23260

Pre konačnog odlaganja, anaerobno stabilizovan i obezvodnjen mulj može biti podvrgnut procesima sušenja toplotom, spaljivanja ili kompostiranja uz dobijanje korisnih nusproizvoda.

Svrha sušenja je uklanjanje vlage, redukcija ukupne zapremine mulja, zadržavanje fertilizacionih sposobnosti vlažnog mulja, uništavanje patogenih mikroorganizama i dobijanje krajnjeg produkta bez neprijatnog mirisa. Neophodno je obezbediti izvor toplotne energije ne samo za zagrevanje ulaznog mulja do 100 °C, već i za deodorizaciju izlaznih gasova čiju

46

temperaturu treba podići na 650 do 760 °C, kao i za pokrivanje gubitaka zračenjem koji su neminovni. Mulj se nakon sušenja može koristiti kao đubrivo.

Terminalna redukcija mulja uključuje:- potpunu ili delimičnu konverziju organskih materija do krajnih proizvoda oksidacije, prevashodno ugljendioksida i vode spaljivanjem ili oksidacijom vlažnim vazduhom, ili- delimičnu oksidaciju i volatizaciju organskih materija procesom pirolize do krajnih produkata sa određenom toplotnom vrednošću. Procesima termalne redukcije se podvrgavaju obezvodnjeni netretirani muljevi. Stabilizacija mulja ne samo da je nepotrebna, već može smanjiti efikasnost procesa spaljivanja.

Kompostiranje je proces u kom organski materijal podleže biološkoj degradaciji do stabilnog krajnjeg produkta. Oko 20-30 % volatilnih suspendovanih materija se konvertuje do ugljendioksida i vode, a kako se proces kompostiranja odvija u termofilnom temperaturtom režimu, dobijeni mulj je pasterizovan. Kompostiran mulj se može koristiti za đubrenje zemljišta.

PROJEKTNI KRITERIJUM

-trakaste filter prese:-komada: 1+1-kapacitet: 12 m³/h

-širina trake. 1,2 m -broj radnih sati: 9 h

-transport mulja na prese:-tip pumpe: ekscentrične pužne-komada: 1+1-kapacitet: 12,5 m³/h

-kondicioniranje mulja;-hemikalija: katjonski polielektrolit-doza hemikalije: 250 g/m³ -kapacitet dozatora: 3 Kg/h -kapacitet dozir pumpe: 600 dm3/h -mesečna rezerva na skladištu: 875 Kg

4.2. TEHNOLOŠKI OPIS PROCESA; KONCEPCIJA POSTROJENJA

Na određivanje koncepcije postrojenja utiču mnogi faktori kao što su količine i kvalitet otpadnih voda, dinamika opterećenja postrojenja, lokacija postrojenja, potrebna površina zemljišta za izgradnju postrojenja, faznost izgradnje, zahtev za kvalitetom prečišćenog efluenta, stanje i kvalitet recipijenta, mogućnost odlaganja i trajne dispozicije muljeva, energetski zahtevi postrojenja, ekološki uticaj postrojenja na okolinu i životnu sredinu i još čitav niz činilaca o kojima se mora voditi računa pri definisanju načina prerade otpadnih voda.

Imajući u vidu ove faktore, prikazana je koncepcija koja obuhvata komplentno prečišćavanje otpadnih voda, kombinacijom fizičko-hemijskih i bioloških metoda prečišćavanja, kao i anaerobnu obradu mulja sa njegovom dehidratacijom, gde se kao rezultat dobijaju stabilizovan mulj koji se može koristiti kao đubrivo u poljoprivredi ili odlagati na sanitarne deponije i biogas kao kvalitetan izvor energije.

Znači ova koncepcija ima kvalitativno nov pristup, gde se otpad ne tretira kao otpad, već kao resurs za dobijanje đubriva i energije. Dobijenom energijom mogu se u velikoj meri podmiriti potrebe ostalih energetskih potrošača na postrojenju.

Iz ovako definisane koncepcije postrojenja, proizilaze osnovne tehnološke celine, ukompovane u jedinstveni tehnološki proces prečišćavanja otpadnih voda.

Ta celine su:

47

linija vode (prilog br. 1); linija mulja sa energetskom linijom (linijom biogasa), (prilog br. 2).Kao što je već rečeno, svaka od ove dve linije može se tretirati kao zaseban

tehnološki proces i u daljem tekstu će na takav način i biti opisane.[3]

4.2.1 LINIJA VODE

Linija vode, kao tehnološki proces prečišćavanja otpadnih voda, se sastoji od sledećih faza:

- proces grubog proceđivanja na grubim mehaničkim rešetkama;- prepumpavanje centrifugalnim pumpama na fine mehaničke rešetke;- proces finog proceđivanja na finim mehaničkim rešetkama;- proces izdvajanja peska i grubog suspandovanog materijala u aerisanim

peskolovima;- prempumpavanje otpadne vode na primarne taložnike;- proces primarnog taloženja u primarnim taložnicima;- proces biološke aerobne obrade u bioaeracionim bazenima sa recirkulacijom

aktivnog mulja;- proces sekundarnog taloženja u sekundarnim kružnim taložnicima;- proces dodatne koagulacije pomoću aluminijum sulfata;- krajnje ugušćivanje i filtriranje mulja u komornim filter presama;- ispuštanje vode u recipijent.-

Tehnološke šeme linije vode i linije mulja (prilog br.1 i prilog br.2) će poslužiti za opis procesa prečišćavanja.

Otpadna voda se kanalizacionim kolektorom dovodi do ulaznog dovodnog kanala (1) u koji su smeštene grube mehaničke rešetke (2). Na njima se obavlja grubo proceđivanje otpadnih voda. Potom se pužnim pumpama voda prebacuje na fine mehaničke rešetke (3) gde se odvija proces finog proceđivanja. Zatim se kanalom voda odvodi u skladište sirove otpadne vode (4). Nakon skladišta sirove vode voda se centrifugalnim pumpama sa potopljenim motorom prebacuje na aerisane peskolove (5). U ovim uređajima se vrši sedimentacija peska i grubog suspendovanog materijala, kao i odvajanje ulja, masti i ostalog plivajućeg matrijala koji formira površinski sloj plivajućeg mulja. Sakupljeni pesak i mulj iz sabirne komore se pomoću mamut pumpi (6) prempumpavaju u rezervoar za pranje peska gde se vrši njegovo ispiranje i taloženje. Transport izdvojenog peska vrši se kamionom. Uvođenje vazduha u aerisani peskolov se postiže preko distributivnih poroznih cevi , dok se sam vazduh obezbeđuje pomoću kompresora . Isti kompresori snabdevaju vazduhom i mamut pumpe. Iz peskolova se voda prelivom odvodi do razdelnog aparata sa pumpom za dizanje vode na primarne taložnike (8). Kružni primarni taložnici su uređaji sa paketima za razdvajanje koji obezbeđuju efikasan proces dekantacije i taloženja najfinijeg suspendovanog materijala. Zgrtač za mulj je obešen na nosače cevi mosta koji ga pri svakom kružnom kretanju vuče za sobom i oslanja se na dno taložnice preko kotrljajućih točkva. Voda se uvodi u taložnike kroz centralni deo objekta preko Stengelovih elemenata, tako da se radijalno raspoređuje u struji prema prelivnom koritu, koji je postavljen po obodu taložnika. Mulj se sakuplja u koničnom delu taložnika u kome se vrši i dodatno ''sabijanje'' i ugušćivanje izdvojenog mulja. Izbistrena voda se centrifugalnom pumpom odvodi do bioaeracionih bazena (11) a višak mulja u skladište primarnog mulja (16). U bioaeracionim bezenima (11) se obavlja aerobna biološka obrada, tj. redukcija organskog zagađenja, zahvaljujući aktivnom mulju. Kako je bakterijskoj kulturi potreban za normala rast, pored hrane (organsko zagađenje), vazduh (kiseonik), to se u bioaeracione bazene vazduh uvodi preko aeratora . Ove aeracione ploče se polažu po dnu bazena, dok im se vazduh dovodi razvodnim cevovodima od kompresora (13). Ovim načinom obavljanja aeracije se obezbeđuju najfiniji mehuri vazduha u vodi, a time je i transport vazduha u vodu maksimalno moguć. Iz bioaeracionih bazena se voda odvodi prelivom do sekundarnih taložnika (17) koji su iste konstrukcije kao i primarni. U ovim taložnicima se iz vode odvajaju flokule aktivnog mulja koji se taloži u koničnom delu taložnika- ugušćivača. Voda se uvodi u taložnike u horizontalnom toku kroz centralni deo građevine preko ulaznih elemenata, tako da se

48

radijalno raspoređuje u struji prema prelivnom koritu. Mulj se u konusu dodatno ''sabija'' i ugušćuje a izbistrena voda se pumpama dalje odvodi na dodatnu obradu u koagulatore (18).

Istaloženi aktivni mulj iz sekundarnih taložnika (17) biva zahvaćen recirkulacionom pumpom (14) i transportivan u centralno skladište za recirkulaciju mulja (15) iz kojeg se vraća nazad u bioaeracione bazene. Povremeno se višak aktivnog mulja prempumpava u skladište za višak mulja (7) iz kojeg se vraća na primarne taložnike u cilju eliminacije iz vode i odvođenja na dalju obradu. Ovom recirkulacijom je obezbeđeno korektno odvijanje biološkog aerobnog procesa razgradnje organskog zagađenja u bioaeracionim bazenima.

Iz sekundarnih taložnika se voda prepumpava u koagulatore (18) gde se odvija proces koagulacije pomoću aluminijum-sulfata. Nastala suspenzija se prebacuje u ugušćivač mulja (19) i na kraju se filtriranjem u komornim filter presama (20) odvaja prečišćena voda od novonastalog mulja.Pre ispuštanja prečišćene vode u recipijent vrši se merenje protoka i količine prerađene vode.

4.2.2 LINIJA MULJA SA LINIJOM BIOGASA

Linija mulja

Linija mulja, kao tehnološki proces anaerobne fermentacije, se sastoji iz sledećih faza (prilog br. 2 -tehnološka šema linije mulja sa linijom biogasa):

- ugušćivanje izdvojenih muljeva (primarni mulj + višak aktivnog mulja) u primarnom ugušćivaču;

- prepumpavnje ugušćenog mulja u digestore;- proces kiselinskog vrenja u digestorima za kiselinsko vrenje;- proces metanskog vrenja u matanskom fermentoru;- ugušćivanje prevrelog mulja u sekundarnom ugušćivaču;- proces dehidratacije na trakastoj filter presi;- odvoz muljne pogače i njena krajnja dispozicija na deponiji ili korišćenje kao

visokovrednog đubriva u poljoprivredi.

Muljevi koji se u postrojenju izdvajaju iz vode, na prvom mestu primarni mulj i višak aktivnog mulja, se zahvataju pumpom i prepumpavaju u primarni ugušćivač mulja (1). Mešanje i homogenizacija mulja, kao i zgrtanje ugušćenog mulja u centralnu komoru, se obavlja pomoću zgrtača sa centralnim pogonom. Nadmuljna voda se prelivom odvodi u postrojenje na početak procesa, dok se ugušćeni mulj zahvata centrifugalnim potopljenim pumpama i transportuje u digestore kiselinskog vrenja (1 i 2). Sirovi mulj se pre ulaska u digestore meša sa recirkulacionim tokom mulja iz digestora i zagreva kao smeša do definisane temperature.

Prva dva digestora su digestori kiselinskog vrenja, dok se u trećem digestoru (3) odvija proces metanske fermentacije. Sami digestori su čelične konstrukcije sa pojasevima dvostrukog omotača kroz koje struji topla voda i greje supstrat. Mešanje supstrata je obezbeđeno mešalicom, odnosno barbotiranjem biogasa, koji se u digestore uduvava preko kompresora. Digestori su izolovani slojem mineralne vune i opšiveni aluminijumskim limom. Od merno regulacione opreme, koja obezbeđuje kvalitetno praćenje i automatsko vođenje procesa anaerobne fermentacije, digestori su opremljeni meračima temperature, meračima pritiska biogasa, rN- metrima za merenje rN vrednosti mulja, i hidrostatičkim meračima nivoa tečnosti za kontinualno praćenje nivoa supstrata u digestoru.

Prevreli mulj se pumpama prepumpava u sekundarni ugušćivač (5). U njemu se vrši ugušćivanje fermentisanog mulja i njegova priprema za proces dehidratacije. Nadmuljna voda se vraća nazad u postrojenje, dok se ugušćeni mulj zahvata centrifugalnim pumpama i transportuje na dalji proces obrade. Radi poboljšanja efekta ugušćivanja, mulju se dodaje katjonski polielektrolit. Doziranje polielektrolita se vrši pomoću dozir pumpi, dok se sam polielektrolit priprema, rastvara i skladišti u rezervoaru (6).

49

Dehidratacija mulja se obavlja na trakastoj filter presi (7). Dobijena tečna faza – filtrat se vraća na početak procesa. Ovim se postiže dobijanje mulja u obliku koji je lako transportovati na deponiju, ako je ona krajnje odlagalište.

Čvrsti sadržaj koji se izdvoji na grubim i finim rešetkama se skuplja u kontejnere. To su komunalni kontejneri koji se, kada se napune, odvoze komunalnim vozilima na deponiju. Sadržaj tog materijala čine parčadi drveta, plastični predmeti, metalni predmeti, lišće, guma, tekstil, papir, ostaci hrane i slično. Ovaj materijal je okvašen ali je to prevashodno čvrst otpad.

Linija biogasa

Produkti anaerobne fermentacije mulja su u najvećoj meri gasovi, čija se smeša jednim imenom naziva biogas, i mulj koji je u velikoj meri stabilizovan i oslobođen organske materije i zauzima znatno manju zapreminu i kao takav je znatno pogodniji za dalju konačnu preradu o čemu je već bilo reči.

Sa priložene šeme (prilog br. 2) se vidi da se linija biogasa sastoji od sledećih tehnoloških faza:

- izdvajanje biogasa u digestorima;- filtriranje biogasa kroz keramički filter i filterske baterije;- sakupljanje i skladištenje biogasa u rezervoaru za biogas;- energetska konverzija biogasa u električnu ili tplotnu energiju, sagorevanjem u

gasnom kotlu, na čije je vratilo priključen generator.

Prateći tehnološku šemu, vidi se da se izdvojeni biogas iz digestora, preko filterskog seta (8) odvodi do rezervoara za biogas (9). Rezervoar za biogas je lagane čelične konstrukcije, rešetkastog tipa u kome se nalazi gasna membrana rezervoara za biogas. Iz rezervoara za biogas sledi njegova dalja distribucija i primena. Biogas biva zahvaćen kompresorima i delimično se vraća u digestore. Ova recirkulacija ima dvostruku ulogu: barbotiranjem biogasa u masi supstrata postiže se njeno kvalitetnije mešanje, dok je sam biogas odličan katalizator procesa fermentacije. Drugi deo gasa se, preko merača protoka i količine biogasa, dovodi gasgeneratoru (10). Gasgenerator je agregat koji je sastavljen od gasnog OTO motora, u kojima se vrši sagorevanje biogasa, na čijem je vratilu preko spojnice vezan sinhroni generator za proizvodnju električne energije. Ovim sagorevanjem biogasa u motoru vrši se konverzija njegove energije jednom delom u toplotnu energiju, čiji su nosioci voda za hlađenje motora i ulja i izduvni gasovi. Drugi deo je električna energija dobijena na polovima generatora. Toplotna energija se preko izmenjivača toplote koristi za zagrevanje digestora i zagrevanje upravne zgrade postrojenja (13). Električna energija se koristi za podmirivanje električnih potrošača samog postrojenja.

U slučaju pojave viška gasa u sistemu, ili gasa nedovoljnog kvaliteta , potrebno je takav gas spaliti. Za spaljivanje se koriste baklja (12) dimenzionisana tako da je u mogućnosti da spali maksimalnu proizvodnju gasa. Potreban vazduh

U više faza procesa prečišćavanja otpadnih voda je neophodan vazduh. Na prvom mestu je to proces aerobne biološke obrade sa aktivnim muljem, gde je vazduh neophodan zbog životnih funkcija bakterijske populacije. Pored bioaeracionih bazena, vazduh se uvodi i u peskolov gde mu je uloga provetravanje vode i obezbeđivanje spiralnog strujanja vodene mase u peskolovu.

Vazduh se dovodi i na mamut pumpu, gde služi suspenziji peska iz peskolova i njeno transportovanje u rezervoar za pranje peska.

50

5. ZAŠTITA NA RADU

5.1. Princip zaštite od požara i eksplozije

Na osnovu prikazanog tehnološkog postupka može se zaključiti da je primenjena tehnologija, osim linije biogasa požarno bezopasna. S'obzirom da metan čini 60 – 70 [%] biogasa, deo postrojenja u kome se biogas proizvodi, skladištiti i koristiti svrstava se u prvu kategoriju ugroženosti od požara.

U cilju prevencije neophodno je obezbediti kontinualnu kontrolu koncetracije gasa u prostorijama u kojim može doći do procurivanja.

Prostorije u kojima može doći do pojave eksplozivnih smesa su gas generator, kotlarnica, kompresori i filtri. Potrebno je predviditi uređaje za detekciju gasa i eksplozivnih smesa na centralnom i lokalnom nivou.

Takođe neophodno je obezbediti adekvatnu gromobransku zaštitu na objektima poput rezervoara biogasa i digestora, koja je u skladu sa stepenom ugroženosti ovih objekata.

Na ogranku cevovoda koji spaja digestore i rezervoar biogasa se nalazi baklja na kojoj se spaljuje dobijeni biogas, ako dođe do poremećaja u procesu anaerobne digestije i produkcije gasa sa manjim sadržajem metana što povećava mogućnost eksplozije ili u slučaju kad je proizvodnja veća od potrošnje, a rezervoar za biogas je pun.

Svaki digestor je snabdeven sigurnosnim ventilom koji omogućava nadpritisak veći od 50 mbar i ispušta gas u atmosferu.

Usvojen je automatski uređaj za sagorevanje u kotlu sa blokadom vezama koje obezbeđuju prethodno provetravanje ložišta kotla pre paljenja.

U kotlarnici, filterskoj prostoriji i prostoriji gas generatora treba obezbediti ventilaciju kojom će se obezbediti zona sigurnosti i stalno odvođenje toplote disipacije. Pre puštanja u

51

pogon gas generatora vrši se prethodna ventilacija sa petostrukom izmenom vazduha radi eliminacije mogućih koncetracija biogasa u prostoriji.

Zabranjeno je pušenje i upotreba otvorenog plamena. Radovi i opravke se mogu izdvojiti samo nakon pražnjenja instalacije i produvavanja inertnim gasom, uz upotrebu alata koji ne varniči.

5.2. Zaštita od buke

Prilikom nabavke oruđa za rad i uređaja, uz dokumentaciju koja se prilaže, moraju se pribaviti podaci o njihovim akustičnim osobinama iz kojih će se videti da buka na radnim mestima i u radnim prostorijama neće prelaziti dopuštene vrednosti. Ako je za ispunjenje uslova o dopuštenim vrednostima buke potrebno preduzimanje posebnih mera (prigušivači buke, elastična podloga i dr.) iste moraju biti naznačene u pomenutoj dokumentaciji i ispoštovane.

Glavni izori buke su kompresorska stanica, crpne stanice i postrojenja sa filterpresama. U crpnim stanicama glavni izvor buke su pogonski mahanizmi pumpi (elektromotori i reduktori). Da bi se sprečila pojava vibracija svi vijci, naročito fundametalni moraju biti dobro pritegnuti. Ose vratila motora i crpki moraju se poklapati u granicama tolerancije koju propišu proizvođači opreme. Nivo buke u crpnim stanicama je daleko ispod dozvoljenih granica.

Buka u prostoriji sa filter presama je isto daleko ispod dozvoljenih granica.Glavni izvor buke u kompresorskoj stanici su kompresori odnosno duvaljke za

aeraciju peskolova i bioaeracionih bazena. Radi smanjenja buke i vibracija, kompresor je pričvršćen za pod preko elastičnih oslonaca, od potisnog cevovoda odvojen je fleksibilnim gumenim crevom, a poseduje i prigušivač zvuka. Da bi se sprečila pojava vibracija, svi vijci, a posebno fundametalni moraju biti dobro pritegnuti. Pored svih preduzetih mera može se očekivati znatan nivo buke (preko 90 dB) pa treba obavezno koristiti štitnike za uši prilikom ulaska u kompresorsku stanicu. [3] 5.3. Neprijatni mirisi

Mirisi u otpadnoj vodi su najčešće uzrokovani gasovima koji nastaju razgradnjom organskih materija. Prisustvo neprijatnih mirisa se smatra pitanjem broj jedan u odnosu javnosti prema izgradnji i lokaciji postrojenja za preradu otpadnih voda. Važnost mirisa za ljudski organizam je vezana prevashodno za psihološki stres koji prouzrokuju. Intezivni mirisi mogu izazvati pad apetita, smanjeno unošenje tečnosti, lošiju respiraciju, povraćanje...

Za karakterizaciju mirisa važnu ulogu igraju četiri nezavisna faktora: karakter - vezan za mentalnu asocijaciju subjekta; detektabilnost - broj razblaženja potreban da se smanji miris do praga minimalne

dekatibilne koncetracije mirisa; intenzitet - uglavnom povazan sa koncetracijom; hedonika - relativna prijatnost ili neprijatnost koju miris izaziva kod subjekta.

Najčešći uzroci neprijatnih mirisa su jedinjenja poput amina, amonijaka, diamina, vodonik sulfida, merkaptana, organskih sulfida... Sva ova jedinjenja se mogu naći ili razviti u otpadnim vodama.

Izvori neprijatnih mirisa su: otpadna voda koja sadrži vodonik sulfid, neopran pesak, pena na primarnom taložniku, biološki proces preopterećen organskim materijama, ugušćivači za sirov i digestiran mulj, procesna jedinica za obezvodnjavanje mulja.

Adekvatnim izabranim opterećenjem prilikom dimenzionisanja jedinica, pažljivim vođenjem postrojenja, spaljivanjem izduvnih gasovsa na preporučenim temperaturama, razvijanje uobičajnih mirisa na postrojenju ne bi trebalo da predstavlja problem.

Ukoliko dođe do pojave neprijatnih mirisa treba odmah preduzeti neophodne korake za njihovo uklanjanje i kontrolu. Ovo često podrazumeva dodatak hemikalija poput hlora, vodonik peroksida, kreča ili ozona. U ekstremnim slučajevima može biti neophodno pokrivanje nekih jedinica, sakupljanje i tretman izdvojenog gasa.

Generalno, metode za kontrolu mirisa se mogu svrstati u:

52

fizičke - spaljivanje, adsorpcija na aktivnom uglju ili pesku, injektiranje kiseonika (vazduha), dodavanje maskirajućih agenasa, specijalno dizajnirani skruberi;

hemijske - skruberi sa različitim alkalijama, hemijska oksidacija, hemijska precipitacija;

biološke - trikilingfiltri, bioaeracioni bazeni sa aktivnim muljem.

REZIME

Postrojenje za prečišćavanje otpadnih voda postupkom aerobnog biološkog prečišćavanja sa aktivnim muljem ima brojne prednosti u odnosu na ostale sisteme prečišćavanja među kojima su svakako najvažnija ekonomska opravdanost izgradnje postrojenja kao i i ispunjeni svi ekološki aspekti u skladu sa svetskim zakonima.

Opisano postrojenje može se koristiti za prečišćavanje gradskih (komunalnih) i prethodno tretiranih industrijskih otpadnih voda.

Kapacitet postrojenja je 126000 ekvivalentnih stanovnika, a izlazni rezultati će zadovoljiti sve zahteve za ispuštanje u recipijent druge kategorije.

Ključne reči: voda, otpadne vode, prečišćavanje otpadnih voda, biološka obrada, postrojenje, aktivni mulj.

53

54

55

56

Legenda

Linija vode:

2. – ulazni kanal3. – grube rešetke4. – fine rešetke5. – cenralno skladište sirove vode6. – aerisani peskolovi7. – mamut pumpe8. – centralna stanica (c.s.) za višak mulja9. - razdelni aparat10. – primarni taložnici11. – razdelni aparat12. – bioaeracioni bazeni13. – aeratorske ploče14. – kompresori15. – razdelni aparat16. – c.s. za recirkulaciju mulja17. – c.s. za primarni mulj18. – sekundarni taložnici19. – koagulatori20. – ugušćivač mulja21. – komorna filter presa22. – odvodni kanal, u recipijent23. – retenzija

57

Legenda

Linija mulja sa linijom biogasa:

1. – primarni ugušćivači mulja2. – digestor3. – digestor4. – digestor5. – sekundarni ugušćivač6. - rezervoar za polielektrolit7. – trakaste filter prese8. – keramički filteri9. – rezervoar biogasa10. – gasgenerator11. – gasni kotao12. – baklja13. – upravna zgrada

58

LITERATURA

1. Prof dr. Jovanović P. , ’’EKOLOGIJA VODE’’ , Aranđelovac, 2002.

2. Degremont, G, ’’ TEHNIKA PREČIŠĆAVANJA VODA – PRERADA VODA GRADSKIH KANALIZACIJA (GLAVA 20) ; PRERADA INDUSTRIJSKIH OTPADNIH VODA (GLAVA 21)’’ , Prevod sa francuskog, Građevinska knjiga, Beograd, 1976.

3. ’’IDEJNI PROJEKAT ZA PREČIŠĆAVANJE INDUSTRIJSKIH I KOMUNALNIH OTPADNIH VODA SA PODRUČJA GUP-a GRADA ŠAPCA DO 2020. GODINE , Energoprojekt, Beograd 1998.

4. Prof. dr Đuković J., doc. dr Đukić B., doc. dr Lazić D., mr Marsenić M. : ''TEHNOLOGIJA VODE'', Tehnološki fakultet Zvornik, Beograd, 2000.

5. Šećerov – Sokolović R., Sokolović S. : ''ZAŠTITA OKOLINE OD ZAGAĐENJA HEMIJSKE INDUSTRIJE – I DEO – METODE PREČIŠĆAVANJA OTPADNIH VODA'' , Tehnološki fakultet, Novi Sad, 1994.

6. Gaćeša S., Klašnja M. : ''TEHNOLOGIJA VODA I OTPADNIH VODA'', Jugoslovensko udruženje pivara, Beograd, 1994.

7. Prodanović D. : ''EKOLOGIJA I ZAŠTITA VODE OD ZAGAĐIVANJA'' , Beograd – Aranđelovac , 1998.

8. Kugurović M., Petrov A. : ''ZAŠTITA ŽIVOTNE SREDINE'', SMEITS i Mašinski fakultet, Beograd,1994

9. Smiljanić – Stevanović S. : ''POSTROJENJE ZA PREČIŠĆAVANJE OTPADNIH VODA – tehničko rešenje i tehnički proces'' , seminarski rad, Viša tehnološka škola, Šabac 2004.

10. INTERPLAN d.o.o. – otpadne vode , 16.03.2005URL: http://www.gradimo.hr/1889.aspx (26.06.2006)

11. Centar za ekologiju i energiju – Tuzla, voda, otpadne vode, 26. jun 2006.URL: http://www.ceetz.org/voda_otpadne.php (03.07.2006).

12. WASTEWATER TRATMENT PLANTS (12.06.2006)URL: http://photos.innersource.com/group/8557 (12.07.2006).

59

SADRŽAJ

UVOD.....................................................................................................................................21. O VODI UOPŠTE...........................................................................................................3

1.1. Voda u prirodi........................................................................................................31.1.1. Kružni tok vode u prirodi.................................................................................31.1.2. Jednačina hidrološkog bilansa........................................................................41.2. Podela vode..............................................................................................................51.3. Sastav prirodnih voda...........................................................................................51.3.1. Sastojci koji se normalno sreću u vodi............................................................51.3.2. Klasifikacija prirodnih voda..........................................................................61.4. Zagađivanje prirodnih voda...................................................................................6

2. OTPADNE VODE.............................................................................................................82.1. Podela otpadnih voda.............................................................................................82.2. Karakteristike otpadne vode................................................................................102.2.1 Fizičke karakteristike......................................................................................102.2.2. Hemijske karakteristike....................................................................................112.2.3. Biološke karakteristike...................................................................................122.3. Kriterijumi zageđenosti otpadne vode...............................................................122.4. Karakteristike gradskih otpadnih voda.............................................................13

3. PREČIŠĆAVANJE OTPADNIH VODA.....................................................................153.1. Klasifikacija načina prečišćavanja.................................................................153.2. Postupci prečišćavanja gradskih otpadnih voda.............................................183.2.1. Učinak prečišćavanja........................................................................................18

4. POSTROJENJE ZA PREČIŠĆAVANJE OTPADNIH VODA....................................194.1. Tehnički opis procesa sa proračunima.............................................................194.1.1. Bazni podaci.......................................................................................................194.1.2. Tehnički opis postrojenja.................................................................................214.1.2.1. Primarni tretman...........................................................................................214.1.2.2. Sekundarni tretman........................................................................................284.1.3. Tretman mulja......................................................................................................374.1.3.1. Primarno ugušćivanje mulja..........................................................................384.1.3.2. Anaerobna digestija........................................................................................404.1.3.3. Linija gasa........................................................................................................424.1.3.4. Sekundarno ugušćivanje mulja.......................................................................434.2. Tehnički opis procesa; koncepcija postrojenja................................................484.2.1. Linija vode..........................................................................................................484.2.2. Linija mulja sa linijom biogasa.......................................................................494.3. Zaštita na radu......................................................................................................524.3.1. Princip zaštite od požara i eksplozije........................................................524.3.2. Zaštita od buke...................................................................................................524.3.3. Neprijatni mirisi.............................................................................................53

REZIME...............................................................................................................................54Prilog 1 ..............................................................................................................................55Prilog 2...............................................................................................................................56Literatura...........................................................................................................................59Sadržaj.................................................................................................................................60Bibliografski podaci.......................................................................................................61

60

BIBLIOGRAFSKI PODACI

UDKNaučno područje: Tehničke naukeNaučna oblast: Hemijska tehnologijaInstitucija: Viša tehnološka škola, ŠabacMentor rada: mr Slavica IlićBroj stranica: 61Broj slika: 5Broj tabela: 9Broj priloga: 2Broj literaturnih referenci: 12Datum odbrane: Septembar, 2006.Komisija za odbranu:1. mr Slavica Ilić2. dr Milomir Stojnić3. mr Milan Isaković

Rad je odložen u biblioteku Više tehnološke škole u Šapcu

61