sveuČiliŠni preddiplomski studij
TRANSCRIPT
SVEUČILIŠTE U ZAGREBU
FAKULTET KEMIJSKOG INŽENJERSTVA I TEHNOLOGIJE
SVEUČILIŠNI PREDDIPLOMSKI STUDIJ
Mateja Perušina
ZNAČAJKE I OBRADA INDUSTRIJSKIH OTPADNIH VODA
ZAVRŠNI RAD
Voditelj rada:
Članovi ispitnog povjerenstva:
Zagreb, rujan 2010.
SAŽETAK
Početkom 21. stoljeća razvija se svijest o važnosti očuvanja okoliša, pa tako i voda, ali
taj proces traje i danas. Voda je najzastupljenija tvar u građi svih živih bića I obuhvaća
najveći dio Zemljine površine, čak 70,8 % dok je 29,2 % kopno.
Svakom upotrebom vode iz brojnih vodoopskrbnih sustava za različite namjene dolazi
do promjene njezinih fizikalnih, kemijskih i bioloških svojstava te nastaju otpadne vode bilo
industrijske, kućanske, poljoprivredne ili oborinske. Takve vode potrebno je prikupiti te na
prikladan način pročistiti i odvesti u prijemnik bez štetnih posljedica za okoliš. U posljednje je
vrijeme sve važnija obrada otpadnih voda i izgradnja uređaja za pročišćavanje na kraju
sustava gradske kanalizacije ali i u okviru industrijskog pogona prije upuštanja u gradski
kanalizacijski sustav. Također je važno poznavati vrstu i sastav otpadne vode kako bi se
mogao primijeniti odgovarajući proces pročišćavanja i kako bi učinak bio što bolji. U
prehrambenoj industriji otpadne vode se nakon prethodnog i primarnog stupnja pročišćavanja
dalje obrađuju biološkim postupkom.
Ključne riječi: industrijska otpadna voda, pokazatelji opterećenja, biološko
pročišćavanje, aktivni mulj
SUMMARY
Beginning of the 21 century develops an awareness of the importance of preserving the environment, including water, but that process is ongoing. Water is the most common substance in the composition of all living beings and includes most of the Earth's surface, about 70.8% while 29.2% is land.
Any use of water from many water supply systems for different purposes, there is a change of its physical, chemical and biological properties and it results wastewater whether industrial, household, agricultural or storm. Such water must be collected and appropriately purified and returned to the receiver without consequences to the environment. Lately more and more is important wastewater treatment and construction of wastewater treatment plant at the end of the city's sewage system but also in the industrial plant before entering the city sewer system. It is also important to know the nature and composition of the waste water to be able to apply the appropriate process of purification and to improve the effect. In the food industry wastewater after preliminary and primary treatment stage are further processed by biological process.
Keywords: industrial waste water, load indicators, biological treatment, activated sludge
1. UVOD………………………………………………………………………………….1
2. OPĆI DIO
2.1.Otpadne vode.....................................................................................................................2
2.1.1.Kućanske otpadne vode..............................................................................................3
2.1.2.Industrijske otpadne vode...........................................................................................4
2.1.3.Oborinske otpadne vode.............................................................................................5
2.2.Obrada industrijskih otpadnih voda..................................................................................5
2.3.1. Opis procesa pročišćavanja otpadnih voda iz proizvodnje pekarskog kvasca u postrojenju ANAMET.........................................................................................................9
2.3.2. Analiza primjera tretiranja otpadnih voda u industriji dodataka okusu...................10
2.3.3. (Pročišćavanje otpadnih voda i ponovno iskorištavanje voda u preradi hrane) -....12
2.3. Analitičke metode.......................................................................................................12
2.4. Zakonska regulativa.......................................................................................................13
3. EKSPERIMENTALNI DIO
3.1.Materijal..........................................................................................................................15
3.2.Instrumenti i uređaji........................................................................................................15
3.3.Provedba eksperimenta...................................................................................................15
3.3.1.Uzorkovanje..............................................................................................................15
3.3.2. Određivanje pH vrijednosti.....................................................................................15
3.3.3. Određivanje amonijevog iona..................................................................................16
3.3.4. Određivanje nitrata..................................................................................................16
3.3.5. Određivanje nitrita...................................................................................................16
3.3.6. Određivanje ukupnog organskog ugljika.................................................................16
3.3.7. Određivanje kemijske potrošnje kisika spektrofotometrijskom metodom..............17
3.3.8. Određivanje BPK5 – vrijednosti respirometrijski mjernim sustavom OXITOP......17
3.3.9. Mikroskopiranje anaerobnog i aerobnog mulja.......................................................18
4. REZULTATI
4.1. Fizikalno-kemijski pokazatelji kakvoće otpadne vode 19
4.2. Rezultati mikroskopiranja aerobnog i anaerobnog aktivnog mulja...............................21
5. RASPRAVA
6. ZAKLJUČAK Error! Bookmark not defined.
7.LITERATURA Error! Bookmark not defined.
Suvremeno doba obilježeno je sve većom potrošnjom vode u industriji i urbanim
sredinama. Upotrijebljena voda opterećena otpadnim organskim i anorganskim tvarima,
odnosno onečišćenjima, ispušta se u vodotoke, jezera ili mora. Onečišćenja ugrožavaju
biološku ravnotežu vodnih ekosustava, a ovisno o količini i vrsti onečišćenja mogu dovesti u
pitanje i njihov opstanak. Površinske vode napajaju podzemne vodonosne slojeve i tako
obnavljaju zalihe podzemne vode koja je najvrjedniji izvor pitke vode za čovjeka. Narušena
kakvoća površinske vode i sve veća potrošnja čiste podzemne vode ugrožavaju prirodne
procese samopročišćavanja, odnosno kakvoću i opstanak izvora pitke vode. Zato je
pročišćavanje otpadne vode već desetljećima nužnost koja daje poticaj istraživanju i razvoju
novih tehnologija obrade, kao što je i cjeloviti sustav upravljanja vodnim bogatstvom
preduvjet njegovog održanja.
Poznato je da najstariji ostaci kanala i dijelova za pročišćavanje otpadnih voda potječu
čak iz 6000 godina prije n.e. Za vrijeme vladavine kralja Davida, Jeruzalem je imao sustav za
odvodnju otpadnih voda sličan današnjoj kanalizaciji. Još u antičkim vremenima se
pokušavalo pročistiti otpadne vode upijanjem u porozna tla ( Grčka prije n.e. ). Velike
količine otpadne vode od stanovništva, industrija i oborinskih voda s urbanih površina
odvodile su se u najbliži vodotok. Tako su se postizala dovoljna razrjeđenja pa se smatralo da
je to najbolji i najjeftiniji način zbrinjavanja otpadne vode.1 Prvi uređaj za pročišćavanje vode
za gradski vodovod Londona izgradio je James Simpson godine 1829.-1839., a radio je na
principu procjeđivanja otpadne vode kroz pješčani filtar. Početkom 19. stoljeća Engleska je
bila zemlja s najvećim brojem stanovništva i najrazvijenijom industrijom. 1989. godine
imenovana je Kraljevska komisija za uklanjanje otpadne tvari, kojoj je bila zadaća utvrditi
ključne pokazatelje koji određuju kakvoću vode te razvijati postupke pročišćavanja otpadne
vode prije ispusta u vodotoke.1
Briga za uklanjanje otpadnih tvari i otpadne vode, te gradnja kanalizacijskih sustava i
danas sporo napreduje. U Republici Hrvatskoj je na sustav javne vodoopskrbe priključeno oko
76% stanovništva, na sustave kanalizacije manje od 50%, pročišćava se samo 35% otpadnih
voda, a na zadovoljavajući način tek nešto više od 10 %.1 Pročišćavanje industrijskih otpadnih
voda najčešće je neodgovarajuće i takve vode završavaju u gradskoj kanalizaciji.
U ovom radu je prikazan sustav pročišćavanja otpadne vode iz proizvodnje kvasca
anaerobno-aerobnim procesom, učinkovitost procesa i izgled aktivnog mulja u svakom od
navedenih procesa.
U Republici Hrvatskoj velik broj stanovnika nije priključen na kanalizacijski sustav,
već probleme otpadnih voda rješavaju individualno, uglavnom na načine koji nisu povoljni za
okoliš. Problem leži u neodgovarajućem ispuštanju otpadnih voda iz pojedinih naselja i
industrija, gdje se pojavljuje niz ispusta otpadne vode duž vodotoka uglavnom bez ikakve
prethodne obradbe. Najučinkovitija zaštita površinskih i podzemnih voda te obalnog mora
može se postići ako se otpadne vode pročiste prije ispusta i ako se dobro izvede kanalizacijski
sustav (važno je osigurati nepropusnost ).1
2.1. Otpadne vode
Otpadne vode su sve potencijalno onečišćene tehnološke, kućanske, oborinske i druge
vode. Nastaju uporabom vode iz brojnih vodoopskrbnih sustava za određene namjene, pri
čemu dolazi do promjena njenih prvotnih značajki: fizikalnih, kemijskih i mikrobioloških.
One također sudjeluju u hidrološkom ciklusu, odnosno,
Voda uzeta za opskrbu stanovništva, izgradnjom vodoopskrbnog sustava, nakon
uporabe kanalizacijskim sustavom odvodi se na pročišćavanje i vraća u prirodni okoliš. U
otpadne vode svrstavaju se:
kućanske otpadne vode- otpadne vode nastale uporabom sanitarnih trošila
vode u kućanstvu, hotelima, uredima, kinima i u objektima industrijskih pogona koji također
imaju izgrađene sanitarne čvorove za radnike
industrijske otpadne vode- nastale su upotrebom vode u procesu rada i
proizvodnje, u industrijskim i drugim proizvodnim pogonima, te rashladne vode onečišćene
temperaturom
oborinske otpadne vode- nastale od oborina koje se više ili manje onečišćuju u
doticaju s nižim slojevima atmosfere, površinama tla, krovovima i slično.
Ove tri grupe otpadnih voda uobičajeni su sastav komunalnih otpadnih voda, a njima
se mogu priključiti i otpadne vode od pranja javnh prometnih površina i eventualno procjedne
vode s odlagališta neopasnog otpada.1 Na žalost se i danas još otpadne vode često ispuštaju
bez pročišćavanja u prirodne recipijente kao što je prikazano u slici 1.
Slika 1. Prikaz neadekvatnih objekata za odvodnju otpadnih voda2
2.1.1. Kućanske otpadne vode
Podrazumijevaju se sve otpadne vode koje nastaju zbog kućanskih aktivnosti, za
zadovoljavanje životnih funkcija, sanitarnih potreba te čišćenja prometnica. Kada govorimo o
podjeli kućanskih otpadnih voda,razlikujemo3:
sive vode- predstavljaju otpadne vode iz kupaonica, tuševa, praonica i bazena;
ne sadržavaju mnogo krutih tvari i postoji mogućnost prenamjene te ako postoji razdjelni
sustav odvodnje kućanskih otpadnih voda, mogu se koristiti za zalijevnje vrtova. Sive se vode
mogu pročišćavati, no to nije baš u širokoj primjeni zbog problema koji nastaju u tijeku
pročišćavanja što poskupljuje i otežava proces
crne vode- otpadne vode iz kuhinja i sanitarnih čvorova
Temperatura kućanskih otpadnih voda povišena je u usporedbi s vodom iz
vodoopskrbnog sustava zbog uporabe tople vode u kuhinjama i kupaonicama te u
kanalizacijskom sustavu zbog procesa biorazgradnje. Gradske vode neugodna su izgleda, boje
i mirisa, što uzrokuje dodatno onečišćenje prijemnika u estetskom smislu.3
2.1.2. Industrijske otpadne vode
Različiti tehnološki procesi u industrijama uvjetuju i različite sastave otpadnih voda i
prema tome, imamo dvije osnovne grupe4:
biološki razgradive - one koje se mogu miješati s gradskim otpadnim vodama,
odnosno odvoditi zajedničkom kanalizacijom (npr. iz nekih prehrambenih
industrija).
biološki nerazgradive - one koje se moraju podvrći prethodnom postupku
pročišćavanja prije miješanja s gradskom otpadnom vodom (npr. iz kemijske,
metalne industrije).
Često se još spominju onečišćene vode i uvjetno čiste pri čemu se u uvjetno čiste vode
ubrajaju one vode koje uporabom nisu pretrpjele značajne promjene fizikalnih i kemijskih
svojstava te se mogu bez predobrade ispustiti u kanalizaciju ili prijemnik.4 Većina industrija
upotrebljava znatne količine vode kao rashladne vode, pri čemu temperatura vode raste, velik
dio vode ispari, a posljedica je povećanje koncentracija soli u otpadnoj vodi i toplinsko
onečišćenje vode. Svaka industrija čini specifičan problem po temeljnim sastojcima u
otpadnoj vodi, a pojedine industrijske otpadne vode mogu sadržavati sastojke koji su otrovni
ili teško razgradivi te interferiraju sa živim svijetom okoliša. To su teški metali, kiseline,
lužine, nafta i naftni derivati, masti i mineralna ulja, radioaktivni izotopi, sintetski kemijski
spojevi, dakle sastojci koje ne sadržavaju prirodne vode. Prije nego što se takve vode
priključe na gradsku kanalizacijsku mrežu potrebno ih je prethodno pročistiti iz nekoliko
razloga:
kako bi se uklonile toksične i postojane tvari koje se gomilaju u živom
organizmu i sprečavaju biološku razgradnju
kako bi se iz otpadnih voda izdvojile eksplozivne, korozivne i zapaljive tvari
koje oštećuju kanalizacijske objekte i cijevi
kako bi se uklonili inhibitori koji onemogućavaju rad uređaja za pročišćavanje
komunalnih otpadnih voda
Kada je u otpadnoj vodi veća količina dušika, pretpostavlja se da je to zbog utjecaja
industrije. pH-vrijednost gradskih otpadnih voda kreće se oko 7-7,5 dok je pH-vrijednost
industrijskih otpadnih voda uglavnom veća ili manja od toga. Također se u industrijskoj
otpadnoj vodi pojavljuju teški metali, visok salinitet i njegove nagle oscilacije te je povišena
temperatura.4
2.1.3. Oborinske otpadne vode
Smatraju se uvjetno čistim vodama, jer one na svom putu ispiru atmosferu i otapaju ili
prema površini zemlje prenose sve sastojke koji se na određenom području ispuštaju u
atmosferu ili pak pod utjecajem vjetrova dolaze iz drugih, znatno udaljenijih krajeva. Primjer
za to su kisele kiše, koje ugrožavaju šume, građevine i slično, te crvene ili žute kiše koje
nastaju kao posljedica ispiranja pustinjske prašine koja dopire čak od Afrike. U skupinu
oborinskih otpadnih voda možemo svrstati i vode koje nastaju topljenjem snijega. Posebno su
onečišćeni oni dotoci koji se javljaju pri naglu zatopljenju, i to u fazama završnog topljenja
snijega, kad sva nečistoća prikupljena tijekom razdoblja niskih temperatura dospijeva u
kanalizaciju.4
2.2. Pročišćavanje industrijskih otpadnih voda
Iako se u gradskim postrojenjima za pročišćavanje otpadnih voda (slika 2.) može
obrađivati otpadna voda naselja i industrije, većina industrijskih otpadnih voda, prije dolaska
do zajedničkog postrojenja, prethodno se pročišćava fizikalnim, fizikalno-kemijskim i
biološkim procesima, ili njihovom kombinacijom. Potreba za prethodnim pročišćavanjem
industrijskih otpadnih voda posljedica je njihovog posebnog sastava, kao i neujednačene
dinamike ispuštanja. Na taj način izbjegava se poremećaj pročišćavanja u zajedničkom
postrojenju s gradskim vodama i time se smanjuje opterećenje zajedničkog postrojenja.
Smanjenje opterećenja, kao i njegovo ujednačavanje tijekom dana osobito je važno ako su
otpadne vode jako opterećene organskim tvarima i ako nastaje velika količina otpadne vode u
kratkom vremenu.
U tu svrhu, osim fizikalnih i fizikalno-kemijskih procesa, odabiru se aerobni i
anaerobni biološki procesi, a primjenjuju se u pročišćavanju otpadnih voda prehrambene
industrije kao što je proizvodnja pekarskog kvasca, proizvodnja šećera, proizvodnja piva,
etanola i slično. Ponekad je potrebno primjeniti i napredne procese pročišćavanja otpadnih
voda.
Slika 2. Prikaz uređaja za pročišćavanje otpadnih voda5
1. Fizikalni procesi pročišćavanja otapadnih voda podrazumijevaju metode za
uklanjanje grubih i plivajućih tvari iz otpadnih voda: rešetanje, izravnavanje/ujednačavanje
(egalizacija), miješanje, taloženje (sedimentacija), isplivavanje (flotacija), cijeđenje (filtriranje
), adsorpcija.4
Rešetanje podrazumijeva postavljnje grubih i finih rešetki kako bi se uklonile
najgrublje čestice iz otpadne vode. Postupak ujednačavanja važan je kako bi se poboljšala
učinkovitost rada uređaja za pročišćavanje jer tijekom dana dolazi do velikih oscilacija u
protoku otpadne vode.Miješanjem se ostvaruje bolji kontakt sadržaja sa kemijskim tvarima
koje se dodaju u različite svrhe. Da bi se uklonile taložive krutine iz otpadne vode koristi se
taloženje koje je pod utjecajem gravitacije. U pjeskolovima-mastolovima odvija se zajednički
taloženje i isplivavanje jer masti i ulja imaju manju gustoću od vode te isplivaju na površinu.
Tijekom filtracije, na sloj aktivnog ugljena vežu se otopljene i koloidne tvari a taj proces
naziva se adsorpcija.4
2. Fizikalno-kemijski procesi pročišćavanja su: neutralizacija, koagulacija, flokulacija,
oksidacija i redukcija, dezinfekcija, ionska izmjena, membranski procesi.4
Dodatkom odgovarajućih kemijskih spojeva postižu se različiti učinci: moguće je popraviti
pH vrijednost vode (neutralizacija), omogućiti stvaranje većih pahuljica ( koagulacija ),
spajanje čestica u pahuljice ( flokulacija ), oksidirati ili reducirati tvari u sustavu, smanjiti
prisutnost različitih mikroorganizama ( dezinfekcija ) i slično.
3. Biološki procesi obuhvaćaju razgradnju organskih otpadnih tvari s pomoću
mikroorganizama tako što ih prevode u biomasu ili plinove.
Mikroorganizmi s obzirom na potrebu za kisikom mogu biti aerobni ( potreban im je
kisik ) i anaerobni ( nije im potreban kisik ) te s obzirom na to postoje aerobni i anaerobni
procesi pročišćavanja otpadnih voda. Također postoje još i fakultativni anaerobni
mikroorganizmi koji mogu živjeti uz kisik i bez njega. U aerobnim procesima odvija se
razgradnja organskih tvari pomoću aktivnog mulja uz prisutnost kisika. U reaktorima
mikroorganizmi mogu biti suspendirani u otpadnoj vodi unutar reaktora ili pričvršćeni na
podlogu. Aktivni mulj sastoji se od bakerija, protozoa, algi, kvasaca i metazoa povezanih sa
suspendiranim česticama u nakupine koje se zovu pahuljice ili flokule.6
Aerobni procesi ovise o ulaznoj koncentraciji otpadnih tvari, koncentraciji
mikroorgaizama, vremenu kontakta supstrata s mikroorganizmima i količini raspoloživog
kisika. Proces se odvija tako što otpadna voda ulazi u biološki reaktor u kojemu su raspršeni
mikroorganizmi, zatim se aeracijom dovodi zrak uz miješanje čime se sprečava taloženje i
postiže bolji kontakt između mikroorganizama i otpadne vode. Obrađena otpadna voda ide u
naknadni taložnik u kojem se taloži aktivni mulj, te se dio aktivnog mulja vraća nazad u
reaktor, a višak mulja se izdvaja i odvodi na daljnju obradu (slika 3.).
Slika 3.. Shema postupka s aktivnim muljem4
U aerobne procese ubraja se i nitrifikacija - proces oksidacije amonijaka do nitrata u
dva stupnja:
1. stpanj - oksidacija amonijaka do nitrita uz oslobađanje energije
Nitrosomonas NH4
+ + 1,5 O2 --------------------- 2 H+ + H2O + NO2- + (-243 do -353 kJ)
2. stupanj - oksidacija nitrita do nitrata
Nitrobacter NO2
- + 0,5 O2 ---------------------- NO3- + ( -64,7 do -87,8 kJ)
Anaerobna razgradnja organskih otpadnih tvari (slika 4.) u vodi odvija se u tri stupnja:
hidroliza, kiselinska i metanska fermentacija. Hidrolitičke bakterije razgrađuju nerazgrađene
organske tvari ( ugljikohidrate, masti, bjelančevine ), a acetogene i acidogene bakterije
pomažu u pretvorbi razgrađenih organskih tvari u alkohole, aldehide, CO2, H2O i slično.
Metanogene bakterije kao obavezni anaerobi koriste produkte iz kiselinskog vrenja i prevode
ih u bioplin metan koji se može koristiti kao energent.6
Slika 4. Anaerobna pretvorba organske tvari do metana7
Anaerobni proces nije ekonomičan za obradu otpadnih voda koje imaju biokemijsku
potrošnju kisika (BPK) manju od 1000 mg/L zato što je potreban veliki volumen reaktora.
U anaerobne procese se ubraja i denitrifikacija pri čemu dolazi do redukcije nitrata do
plinovitog dušika. Ovaj proces provode heterotrofne, obvezne ili fakultativno anaerobne
bakterije iz rodova Pseudomonas, Achromobacher i Bacillus.
4. Napredni procesi pročišćavanja otpadnih voda
U napredne procese pročišćavanja otpadne vode ubrajaju se mikrofiltracija,
ultrafiltracija, nanofiltracija te reverzna osmoza. Prolazak molekula otapala kroz
polupropusnu membranu naziva se osmoza, a tlak koji se tada povećava naziva se osmotski
tlak. Kada je tlak koji djeluje na otopinu u obrnutom smjeru veći od osmotskog, otapalo se
istiskuje iz otopine i to se naziva reverzna osmoza. Kod membrnskih procesa dolazi do
izdvajanja tvari uz pomoć selektivne propusnosti membrane, a učinak odvajanja temelji se na
razlikama u koncentracijama, tlakovima ili električnoj napetosti. Za izradu membrana služe
različiti materijali kao što su celulozni acetati i poliamidi, a pore mogu varirati od 0,0001 μm
do 100 μm.
2.3. Odabrani primjeri pročišćavanja industrijskih otpadnih voda
Različite industrije karakterizirane su specifičnim sastavom otpadnih voda stoga se
koriste i različite vrste uređaja za pročišćavanje od onih najjednostavnijih do onih složenijih
ovisno o tipu procesa proizvodnje.
2.3.1. Opis procesa pročišćavanja otpadnih voda iz proizvodnje pekarskog kvasca u postrojenju ANAMET
Uređaj tipa Anamet je biološki dvostupanjski anaerobno - aerobni uređaj. U prvom,
anaerobnom stupnju, organska tvar iz ulazne otpadne vode u kontaktu s anaerobnim vrstama
mikroorganizama razgrađuje se uz nastajanje anaerobne biomase i bioplina. Učinak
pročišćavanja ulazne otpadne vode u ovom stupnju je oko 65- 70 % (kao KPK) i oko 90- 95%
(kao BPK5). U drugom, aerobnom stupnju, ostatak organske tvari iz otpadne vode u kontaktu
s aerobnim vrstama mikroorganizama i uz dovođenje kisika iz zraka, razgrađuje se uz
nastajanje aerobne biomase i ugljik ( IV ) oksida. Ovaj tip uređaja pogodan je za
pročišćavanje otpadnih voda prehrambene industrije, šećerana, destilerija i proizvodnje
celuloze i papira.
U procesu proizvodnje pekarskog kvasca najveći dio otpadne vode opterećene
organskim tvarima nastaje pri separaciji, odnosno odvajanju stanica kvasca od medija u
kojemu su uzgojene. Manji dio otpadne vode nastaje tijekom pranja biomase na rotacijskim
vakuum-filtrima pri čemu kao filtracijsko sredstvo služi krumpirov škrob. Zbog toga se u
otpadnoj vodi mogu naći čestice škroba, stanice kvasca i bakterije, što zajedno čini
suspendiranu tvar u otpadnoj vodi. Preostala količina manje opterećenih voda nastaje u
procesu čišćenja melase, kao i pranjem fermentora i spremnika. Boja otpadne vode potječe od
spojeva koji nastaju u procesu proizvodnje šećera, a mogu se podijeliti u tri grupe:
3. melanoidini; nastaju reakcijom šećera i aminokiselina ili nižih peptida;
4. polifenolni kompleksi željeza;
5. karameli; nastaju termičkom razgradnjom glukoze.
Melanoidini i karameli sadrže dušik i zajedno s aminokiselinama i betainom čine
glavninu ukupnog sadržaja dušika koji se koncentrira u melasi šećerne repe. Betain sadrži
najveći dio ukupnog dušika u melasi, oko 25 %, a aminoliseline oko 10 %. Dok se
aminokiseline utroše pri uzgoju kvasca, betain i boje se kvantitativno zadržavaju u otpadnoj
vodi. Pod nazivom betain se podrazumijeva, i kemijski određuje, cijela grupa spojeva
zajedničke strukturne formule:
(CH3)3 N+ - R u kojoj R može biti npr.: - CH2 - COO- (u glicinbetainu);
- CH2 - CH(OH) - CH2 - COO- (u karnitinu);
- CH2 - CH2OH (u holinu)
Tijekom anaerobnog pročišćavanja otpadne vode betain se može razgraditi do amina i
amonijevog iona, dok su boje najteže razgradljive.
U prvom stupnju (anaerobni), organska tvar koja potječe od ulazne otpadne vode, koja
se prethodno zagrije na 37 ºC, dolazi u kontakt sa anaerobnim mikroorganizmima i izlaže se
razgradnji u anaerobnu biomasu i bioplin. Učinak pročišćavanja ulazne otpadne vode u ovom
stupnju je oko 70 %. Tijekom drugog stupnja (aerobni), kisik unesen zrakom dolazi u kontakt
sa aerobnim organizimima i degradira preostalu organsku tvar iz otpadne vode, stvarajući
aerobnu biomasu i ugljik ( IV ) oksid.
2.3.2. Pročišćavanje otpadnih voda od prizvodnje aditiva
Ova studija je provedena kako be se predložila adekvanta tehnologija za pročišćavanje
otpadnih voda iz tvornice za proizvodnju aditiva. Glavni izvor onečišćenja u ovoj tvornici je
čišćenje posuda pa se pročišćavanje vršilo na samom kraju procesa. Otpadne vode su
karakterizirane visokim vrijednostima KPK, BPK, ukupne suspendirane tvari, te ulja i
masnoća. Predobradom otpadnih voda kroz četiri sata u multifunkcionalnom spremniku
( septičkom rezervoaru ) reducirane su vrijednosti KPK, BPK, ukupne suspendirane tvari, te
ulja i masnoće . Sprmnik se satoji od četiri komore: u prve tri se odvija separacija krutih tvari,
ulja i masnoća, a u četvrtom regulacija pH vrijednosti. Za pročišćavanje industrijskih otpadnih
voda, odabrani su biološki procesi kao što su aktivni mulj, rotirajući biološki kontaktor
(RBC) te anaerobni reaktor s uzlaznim tokom. Rezultati svakog od ovih procesa pokazali su
se učinkoviti za pročišćavanje takvih otpadnih voda. Karakteristike pročišćenih otpadnih voda
su u skladu s egipatskim zakonom koji regulira ispuštanje industrijskih otpadnih voda u
kanalizaciju.8
RBC je instaliran u tvornici jer ima prednost malih operativnih troškova i troškova
održavanja. Tijekom rada tvorničkog RBC nadzirane su karakteristike izlaznog toka za ulje i
masnoće, KPK, BPK i ukupne suspendirane tvari.
Rotirajući biološki kontaktori se sve više prihvaćaju zbog niskih zahtjeva za rukovanje
i održavanje, mogućnost rada bez smetnji neugodnih mirisa i insekata te relativno visoke
kakvoće izlaznog toka unatoč promjenjivim opterećenjima.
Sustav RBC-a, koji je prikazan na Slici 5 sastoji se od posude, podijeljene u četiri
odjeljka jednakog obujma, 32 PVC diska su obješena na horizontalnu polugu koju je rotirao
električni motor varijabilne brzine. Diskovi su rotirani 4 okretaja/min. PVC diskovi su davali
0.95 m2 ukupne površine za rast mikroorganizama i bili su potopljeni u rezervoaru do nekih
50% njihovog dijametra. Iza RBC slijedi petlitarska jedinica za sedimentaciju. RBC sustav je
neprestalno snabdjevan pred-obrađenom otpadnom vodom. Vrijednosti uklanjanja nečistoća
iznosile su 86% odnosno 88%. Prosječni postotak uklonjenih ukupnih zadržanih krutih tvari
je bio 73%.
Slika 5. Shematski prikaz eksperimentalnog RBC sustava8
Među više anaerobnih procesa, anaerobni reaktor s uzlaznim tokom (UASB) se najviše
koristi za pročišćavanje otpadnih voda iz prehrambene industrije. To je atraktivna alternativa
za pročišćavanje industrijskih otpadnih voda iz tvornica za punjenje alkoholnih i
bezalkoholnih pića, konzerviranja voća i povrća, mliječne industrije i pivovara.8
2.3.3. Pročišćavanje otpadnih voda prehrambene industrije i mogućnosti daljnjeg iskorištavanja
Grupa istraživača provela je istraživanje kako bi se ponovno iskoristile otpadne vode
iz prehrambene industrije (linija proizvonje voćnih sokova i mlijeka ) i u svrhu toga
provedene su dvije vrste ispitivanja: prvo je ispitivanje membranskih procesa pročišćavanja
sintetske vode sastavljene od kombiniranih soli (Ca(HCO3)2, Na2SO4, MgCl2, NaCl, KCl,
CaPO4, MgSiO3, Fe2O3 ), a drugo predobradom i ispitivanjem industrijske otpadne vode.9
Prvi dio je izveden pomoću nanofiltracije ( NF ) a zatim reverzne osmoze ( RO ).
Najbolji rezultati za NF proces su nađeni kod separacije dvovalentnih iona a manje kod
separacije monovalentnih iona, NF membrana je uspjela ukloniti približno 30% dvovalentnih
i trovalentnih iona, dok je RO membrana separirala 99% sulfatnih iona, 96% željeza, 93%
bikarbonata, približno 90% natrijevih, magnezijevih i sulfidnih iona, 86% potaše, 73% fosfata
i 25% kalcijevih iona. Drugi dio se bavio industrijskom otpadnom vodom, gdje su ulje i
masnoće potpunu uklonjene floatacijom, 11% ukupne suspendirane tvari (UST) i 12%
kemijske potrošnje kisika (KPK) su uklonjeni klarifikacijom, dok je koagulacija korištenjem
2mg/l anionskih polimera uklonila 93% i 30% UST odnosno KPK9. Voda iz NF može se
koristiti u industrijskim procesima i niskotlačnim bojlerima dok se voda iz RO može koristiti
u visokotlačnim bojlerima.
2.3. Analitičke metode za ispitivanje sastava otpadne vode
Za ispitivanje kakvoće otpadnih voda u laboratoriju koriste se analitičke metode koje
su propisane standardima i postoje detaljni podaci o njihovom izvođenju.Neki od pokazatelja
koji se ispituju u otpadnim vodama su: pH-vrijednost, BPK5, KPK, nitriti, nitrati, amonijev
ion, sulfati, fosfati, ukupna suspendirana tvar, žarni ostatak, ukupna suha tvar, alkalitet,totalni
organski ugljik.
2.4. Zakonski propisi o ispuštanju otpadnih voda
U pogledu provedbe zaštite voda u Hrvatskoj, temeljni dokumenti su Zakon o vodama
NN 107/9510 i NN 150/0511, Strategija upravljanja vodama NN 91/0812, Državni plan za
zaštitu voda NN 8/9913 i Pravilnik o graničnim vrijednostima pokazatelja opasnih i drugih
tvari u otpadnim vodama NN 94/0814, koji na nacionalnoj razini uključuju aktivne i pasivne
mjere u zaštiti voda od onečišćenja. Prema odredbama iz Državnog plana za zaštitu voda NN
8/99 dozvoljava se ispuštanje pročišćenih otpadnih voda u površinske vodotoke (rijeke,
potoci, melioracijski kanali) i mora. Potrebni stupanj pročišćavanja ovisi prvenstveno o
propisanoj kategoriji prijemnika (vodotoka) u koji se ispuštaju pročišćene otpadne vode te o
veličini uređaja za pročišćavanje. Kategorizacija vodotoka u Hrvatskoj definirana je Uredbom
o klasifikaciji voda NN 77/9815. Klasifikacija voda određuje se na temelju graničnih
vrijednosti pojedinih tvari i drugih svojstava (pokazatelja) dopuštenih za određenu vrstu vode.
Ukupno se razlikuje pet kategorija voda. 16 Potrebno je voditi računa o tehnološkim otpadnim
vodama, ukoliko se na obuhvatnom području promatranog sustava nalaze i privredni subjekti
(industrija). Tehnološke otpadne vode također su obuhvaćene Pravilnikom o graničnim
vrijednostima pokazatelja opasnih i drugih tvari u otpadnim vodama NN 94/08. Prema tome,
za sve koji iz proizvodnih procesa ispuštaju tehnološke otpadne vode postoji zakonska obveza
za njihovim adekvatnim zbrinjavanjem, odnosno potrebnim stupnjem pročišćavanja prije
konačnog ispuštanja u sustav javne odvodnje ili drugi prijemnik. Prema odredbama iz
Pravilnika, u Tablici 1 su za pojedine pokazatelje kakvoće voda prikazane njihove granične
vrijednosti, odnosno dozvoljene koncentracije opasnih i drugih tvari u tehnološkim otpadnim
vodama, koje se ispuštaju u površinske vode ili u sustav javne odvodnje.16
Tablica 1. Granične vrijednosti glavnih pokazatelja i dopuštene koncentracije tvari u tehnološkim otpadnim vodama16
Pokazatelji i tvari za ispuštanje u površinske vode
za ispuštanje u sustav javne odvodnje
pH-vrijednost 6,5 -9,0 6,5 – 9,5BPK5 mg O2 / L 25 -
KPK mg O2 / L 125 -Ukupni fosfor mg P / L 2 ( 1 za jezera ) -Ukupni dušik mg N / L 10 -
Ukupna suspendirana tvar mg/L 35 -Ukupna ulja i masnoće mg / L 20 100
Granične vrijednosti pokazatelja odnosno dozvoljene koncentracije u tehnološkim
otpadnim vodama, koje se ispuštaju u sustav javne odvodnje, posebno se određuju za BPK5,
KPK, ukupni fosfor i ukupni dušik. Isti se ne ograničavaju u Tablici 1 za ispuštanje u sustav
javne odvodnje ako sustav prikupljanja i odvodnje otpadnih voda ima uređaj za pročišćavanje
na kojem se može postići stupanj pročišćavanja u skladu s Pravilnikom prije ispuštanja
pročišćenih otpadnih voda u prijemnik. Vrijednosti maksimalno dozvoljenih koncentracija za
prethodno navedene parametre određuju se aktom pravne osobe koja upravlja sustavom javne
odvodnje. Temeljem takvog akta pravna osoba koja upravlja sustavom javne odvodnje donosi
korisniku sustava javne odvodnje rješenje o dozvoljenim koncentracijama na mjestu ispusta.
U slučaju da takvo rješenje nije doneseno, za ispuštanje u sustav javne odvodnje primjenjivat
će se sljedeće granične vrijednosti za pokazatelje: BPK5 = 250 mg O2/L, a KPK=700 mg
O2/L.16
U ovome radu ispitani su određeni pokazatelji kavoće otpadne vode iz proizvodnje
kvasca na ulazu i izlazu iz postrojenja za pročišćavanje otpadne vode. Također su
mikroskopiran i uzorci aerobnog i anaerobnog aktivnog mulja iz ovog postrojenja.
3.1. Materijal
Za provedbu eksperimenta uzeti su uzorci otpadne vode na ulazu i izlazu iz postrojenja
za pročišćavanje otpadne vode iz proizvodnje kvasca te uzorci aerobnog i anaerobnog
aktivnog mulja.
3.2. Instrumenti i uređaji
Tijekom rada korišteni su:
a) pH-elektroda s ugrađenim termometrom, proizvođač Radiometer, Danska
b) Aparat za destilaciju vodenom parom, proizvođač FOSS TECATOR, Švedska
c) UV / VIS spektrofotometar, proizvođač HACH, USA
d) TOC analizator tipa TOC-5000A, proizvođač Shimatzu, Japan
e) KPK reaktor, proizvođač HACH, USA
f) mjerni uređaj OXITOP, proizvođač WTW, Njemačka
g) mikroskop, proizvođač Carl Zeiss, Njemačka
3.3. Provedba eksperimenta
3.3.1. Uzorkovanje
Uzorak otpadne vode je uzet sa ventila koji se nalazi na cjevovodu na kraju aerobnog
procesa obrade otpadne vode. Duž cjevovoda nalazi se nekoliko takvih ventila u različitim
fazama obrade otpadne vode (egalizator).
3.3.2. Određivanje pH-vrijednosti
Mjerenje pH-vrijednosti vrši se kombiniranom staklenom elektrodom koja se sastoji
od mjernog i referentnog sustava uklopljenih u zajedničko kućište. Elektroda se ispire 1
deioniziranom vodom, obriše staničevinom te se uroni u uzorak i lagano promiješa. pH-
vrijednost se očitava nakon smirivanja miješanja i ustaljenja vrijednosti na pH-metru.17
3.3.3. Određivanje amonijevog iona
Poznatom obujmu uzorka prilagodi se pH-vrijednost na 9,5 dodatkom boratnog
pufera i destilira vodenom parom. Destilat se skuplja u tikvici s bornom kiselinom i
koncentracija amonijevog iona odredi titracijom pomoću 0,1 M koridne kiseline uz mješoviti
indikator.18
3.3.4. Određivanje nitrata
Za određivanje nitrata potrebno je uzorak ukoliko je obojen i / ili zamućen prethodno
obraditi aktivnim ugljenom i / ili filtracijom. Nitratni ioni u uzorku vode reagiraju s 2,6-
dimetil-fenolom u prisustvu smjese anorganskih kiselina i stvaraju obojeni kompleks.
Intenzitet boje mjeri se spektrofotometrijski pri λ=324 nm i koncentracija izračunava pomoću
kalibracijskog pravca.19
3.3.5. Određivanje nitrita
U kiselom mediju nitritni ioni reagiraju sa sulfanilnom kiselinom stvarajući sol, koja
zatim u reakciji s naftil-aminom formira kompleks ružičaste boje. Apsorbancija boje u uzorku
mjeri se pri λ=530 nm i uspoređuje s apsorbancijom standarda poznate koncentracije.20,21
3.3.6. Određivanje ukupnog organskog ugljika
TOC je kratica od Total Organic Carbon ili ukupni organski ugljik. Definira se kao
razlika između ukupnog ugljika i anorganskog ugljika.
Analizator organskog ugljika model TOC-5000A tvrtke "Shimatzu" analitički je
instrument kojim se mjeri ukupni ugljik (TC) i anorganski ugljik (IC) u vodi. Instrument iz
razlike izmjerenih koncentracija ukupnog ugljika i anorganskog ugljika izračuna
koncentraciju ukupnog organskog ugljika (TOC). Postupak rada instrumenta temelji se na
bezdisperznoj infracrvenoj analitičkoj metodi (NDIR). Ukupni ugljik spaljuje se pri
temperaturi od 680°C uz platinu kao katalizator, a nastali CO2 se određuje infracrvenim
detektorom. Anorganski ugljik određuje se zakiseljavanjem uzorka fosfornom kiselinom pri
2
čemu se iz karbonata i bikarbonata izdvaja CO2. Količina CO2 analizira se infracrvenim
detektorom.21
3.3.7. Određivanje kemijske potrošnje kisika spektrofotometrijskom metodom
Kemijska potrošnja kisika ( KPK ) je masena koncentracija kisika koja potrebna da
oksidiraju tvari suspendirane u 1 L vode (mg O2 / L ). Razna organska opterećenja razlažu se
u vrućoj smjesi kalijevog bikromata i sumporne kiseline. Količina organskih tvari koje su
oksidirale, izražene kao ekvivalent kisika, proporcionalna je utrošku kalijevog bikromata. 21
Kivete s otopinama u kojima se odvija razaranje uzorka pripremaju se unaprijed i
mogu tjednima biti spremne za upotrebu. U svaku epruvetu dozira se pomoću automatske
pipete ili birete 1,5 ml 1N otopine K2Cr2O7, zatim se doda 3,5 ml konc. H2SO4 s dodatkom
katalizatora. Kiveta se začepi originalnim čepom s navojem, pažljivim okretanjem se sadržaj
promiješa i ostavi da se ohladi. Zagrijavanje se odvija u Hachovom reaktoru 2 sata pri 150 ºC,
kivete se hlade i zatim se direktno očitava KPK vrijednost u mgO2 /L spektrofotometrijski
pri λ=600 nm.
3.3.8. Određivanje BPK5 vrijednosti respirometrijski
Biokemijska potrošnja kisika ( BPK ) je veličina koja označava količinu kisika
( izraženu u mg / L) potrebnu da se razgradi ( stabilizira ) organska tvar u 1 L otpadne vode
pomoću aerobnih bakterija, pri konstantnoj temperaturi od 20 ºC, tijekom 5 dana (BPK5 ). 21
“OXITOP” je respirometrijski elektronički uređaj (slika 6.) koji mjeri potrošnju kisika
u boci s uzorkom otpadne vode i potrošnju automatski preračunava u BPK5-vrijednost.
Određivanje je indirektno, temelji se na smanjenju parcijalnog tlaka kisika u zraku iznad
uzorka, u dobro zatvorenoj boci.
U svaku bocu se stavi magnetsko mješalo, u spremnik ispod zatvarača se stavi tri do
pet zrnaca KOH ili NaOH radi apsorpcije CO2 , koji nastaje za vrijeme testa. U svaku bocu se
odmjeri prethodno određeni volumen uzorka te se boce zatvore OXITOP zatvaračem u koji je
ugrađen mjerni sustav i stave se na odgovarajuće mjesto u termostatu u kojemu je
temperatura 20 oC. Automatsko mjerenje počinje kada temperatura uzorka postigne 20 °C i
nakon 5 dana očita se izmjerena BPK5 –vrijednost.
3
Slika 6. Mjerni uređaj ”Oxitop”, temostat, smeđe boce za uzorke, zatvarači
3.3.9. Mikroskopiranje anaerobnog i aerobnog mulja
Na predmetnici se pripremi preparat i promatra pod svjetlosnim mikroskopom pri
različitim povećanjima ( 100, 400 i 1000× ). Preparat može biti vlažni i trajni. Vlažni preparat
se priprema tako da se na predmetnicu nanese kap mulja, pokrije pokrovnicom i promatra pod
svjetlosnim mikroskopom.22
Trajni preparat priprema se diferencijalnim bojanjem. Za bojanje po Gramu uzorak se
nanese na predmetnicu, razvuče u što tanjem sloju, suši na zraku te fiksira plamenom.
Fiksirani preperat se obrađuje prvo jednim bojilom ( kristal violet ) i lugolom ( otopina joda u
kalij-jodidu ), no neke brzo izgube ljubičastu boju pri odbojavanju etanolom. Nakon ispiranja
vodom, nanosi se drugo bojilo safranin.22
Rezultati značajki otpadne vode iz proizvodnje kvasca prije i nakon pročišćavanja
tehnoloških otpadnih voda prije ispusta u sustav javne kanalizacije prikazani su u tablicama 2
i 3 preko učinkovitosti pročišćavanja, a u slikama 5-9 su prikazane mikrofotografije izgleda
pahuljica aerobnog i anaerobnog aktivnog mulja.
4.1. Fizikalno-kemijski pokazatelji kakvoće otpadnih voda
U Tablici 2 prikazan je raspon koncentracija pojedinih sastojaka i vrijednosti
pokazatelja kvalitete otpadne vode iz proizvodnje pekarskog kvasca, kao i promjene tih
4
vrijednosti tijekom pročišćavanja u postrojenju ANAMET. Tablica sadrži rezultate mjerenja
u razdoblju od 1993. do 1997. Neki od pokazatelja mjereni su svakodnevno (pH-vrijednost,
KPK i BPK5 -vrijednost, amonijev ion, sulfati, alkalitet, hlapljive kiseline, suspendirana tvar,
volumen vode), neki jednom tjedno (dušik po Kjeldahl-u, nitrati, nitriti, ukupni fosfor), dok
su neki pokazatelji mjereni povremeno (ukupna suha tvar, žareni ostatak, betain, kloridi). U
navedenom razdoblju dnevna proizvodnja pekarskog kvasca iznosila je od 30 do 40 tona.
Dnevni obujam prosječne otpadne vode iznosio je od 400-500 m3.
Tablica 2. Prosječni sastav otpadne vode iz proizvodnje pekarskog kvasca prije i nakon pročišćavanja
Pokazatelj Ulazna voda (mg / L )
Anaerobni izlazni tok( mg / L )
Aerobni izlazni tok( mg / L )
Ukupna suha tvar (105 °C) 18 000 do 25 000 7 800 do 8 200 8 200 do 8 600Žareni ostatak ( 550 C ) 7 500 do 10 500 4 000 do 4 250 3 300 do 3 700
Gubitak žarenjem 10 500 do 14 500 3 800 do 3 950 4 800 do 4 900Suspendirana tvar (105 °C) 450 do 1 000 100 do 500 < od 10
Dušik po Kjeldahl-u 700 do 1 200 660 do 1150 90 do 330Amonijev ion 10 do 75 490 do 800 1,0 do 780
Nitrati 1 do 60 < 1,0 45 do 150Nitriti 3 do 64 < 1,0 150 do 650Betain 2 000 do 4 000 < 1,0 < 1,0
Ukupni fosfor 5 do 20 3,3 do 18,5 2,5 do 12,2Sulfati 1 500 do 3 000 < 1,0 1000 do 1500Kloridi 200 do 500 200 do 500 200 do 500
Alkalitet (kao CaCO3) 1 000 do 1500 6 000 do 8 000 500 do 800Hlapljive kis. (kao octena) 1 000 do 1500 200 do 300 ---------------
KPK-vrijednost 12 000 do15 000 3000 do 5600 2000 do 3400BPK5-vrijednost 9 000 do 12 000 500 do 1100 80-440
Omjer BPK5 : KPK 0,7 do 0,9 0,14 do 0,22 0,03 do 0,1pH-vrijednost 5,2 do 5,8 7,4 do 7,8 7,3 do 8,9
U Tablici 3 prikazana je djelotvornost pročišćavanja melasne komine izražena kao
prosječno dnevno %-tno smanjenje ulaznih KPK- i BPK5 -vrijednosti po fazama obradbe
tijekom 1995.- 1997. Slika 7. prikazuje bilancu dušika u otpadnoj vodi iz proizvodnje kvasca
tijekom pročišćavanja u postrojenju ANAMET. Dušik se u ulaznoj otpadnoj vodi nalazi
uglavnom u organskim spojevima, betainu i bojama (oko 90 % od ukupnog dušika). Stupac A
prikazuje prosječnu koncentraciju dušika u neobrađenoj otpadnoj vodi. Nakon anaerobne
obrade smanjuje se koncentracija organskog dušika i povećava koncentracija amonijevog iona
( stupac B ). Stupci C i D prikazuju koncentracije dušika nakon aerobne obrade, samo što je u
slučaju C veća koncentracija amonijevog iona.
5
Tablica3. Prikaz djelotvornosti pročišćavanja melasne komine
Pokazatelj Jed.mj 1995. 1996. 1997.
KPK-vrijednost-ulazna mg/L 14 400 14 000 15 640KPK-vrijednost anaerob. efluenta mg/L 3 865 3 925 4 840
KPK-vrijednost aerobnog efluenta mg/L 3 180 2 820 3 600
Smanjenje KPK-vrij. u anaer. fazi % 73 72 69
Smanjenje KPK-vrij. u aerobnoj fazi % 5 8 8
Smanjenje KPK-vrijednosti-ukupno % 78 80 77
BPK5-vrijednost-ulazna mg/L 11 560 11 790 12 520
BPK5-vrijednost anaerob. efluenta mg/L 715 745 750
BPK5-vrijednost aerobnog efluenta mg/L 115 175 180
Smanjenje BPK5-vrij. u anaer. fazi % 94 94 94
Smanjenje BPK5-vrij. u aerobnoj fazi % 5 5 5
Smanjenje BPK5-vrijednosti-ukupno % 99 99 99
Slika 7. Koncentracije pojedinih oblika dušika pri anaerobnoj i aerobnoj obradi otpadne vode
4.2. Rezultati mikroskopiranja aerobnog i anaerobnog aktivnog mulja
Sljedeće slike predstavljaju rezultate mikroskopiranja uzoraka aerobnog i anaerobnog
mulja iz postrojenja za obradu otpadnih voda iz proizvodnje kvasca.
6
Na slikama od 8-10 prikazane su mikrofotogrfije izgleda aerobnog aktivnog mulja pri
P=400×. Kod ovog povećanja promatrane su pahuljice aerobnog aktivnog mulja (Slika 8) te
prisutnost različitih grupa mikroorganizama kao što su protozoe ( Slika 9 ) i rotifere ( Slika
10).
Slika 8. Mikrofotografija aerobnog aktivnog mulja ( P=400× )
Slika 9. Mikrofotografija protozoe u aerobnom aktivnom mulju ( P=400 × )
7
protozoaa
Slika 10. Mikrofotografija rotifere u aerobnom aktivnom mulju ( P=400 × )
Slika 11. prikazuje vlažni preparat (lijevo) i preparat obojen po Gramu (desno)
anaerobnog aktivnog mulja. Uočeni su različiti oblici bakterija (nitastie, kuglaste, štapićaste ).
Mikrofotografije pokazuju da su u anaerobnom mulju prisutne samo bakterijske vrste.
Slika 11. Mikrofotografija uzorka vlažnog preparata anaerobnog aktivnog mulja i obojenog po Gramu (P=1000×)
8
rotifera
Sve veći gospodarski razvoj uzrokuje smanjenje kakvoće voda i vodnih ekosustava te
postaje sve veće pitanje gdje će se i na koji način pročišćavati otpadne vode. U ovome radu
pažnja je skrenuta na postrojenje ANAMET koje ima razvijenu anaerobno-aerobnu obradu
otpadnih voda iz proizvodnje kvasca.
Prosječna količina otpadne vode po toni proizvedenog pekarskog kvasca u pogonu u
Savskom Marofu iznosi oko 15 m3, dok je količina rashladne vode oko 6 puta veća, što
odgovara literaturnim podacima. Sastav otpadne vode (Tablica 2.) je ujednačen, kao i stupanj
biorazgradljivosti (BPK5 : KPK = 0,80). Boja otpadne vode je tamno crvenkastosmeđa i ne
mijenja se tijekom biološkog pročišćavanja. Melasna komina nastala tijekom separacije
pekarskog kvasca skuplja se u ulaznoj stanici postrojenja za pročišćavanje i sisaljkama
premješta u spremnik za izjednačavanje (egalizaciju), gdje se miješanjem voda homogenizira
i odakle se kontinuirano dozira u anaerobni reaktor. Prije ulaska u anaerobni reaktor voda se
zagrijava direktnim injektiranjem pare u cjevovod da bi se temperatura u reaktoru održavala
od 37 do 38 oC. Nakon anaerobnog pročišćavanja voda se prelijeva u lamelni taložnik gdje
se anaerobni aktivni mulj odvaja od pročišćene vode i vraća u anaerobni reaktor. Proizvedeni
bioplin odvodi se plinovodom do baklje gdje se spaljuje. Višak anaerobnog mulja uklanja se
iz sustava centrifugiranjem do sadržaja suhe tvari oko 25 %. Voda se iz lamelnog taložnika
prelijeva u aerobni reaktor gdje se dodatno uklanja organsko onečišćenje, sulfidi oksidiraju
do sulfata a amonijevi ioni do iona nitrata.
Mikroorganizmi u aerobnom i anaerobnom reaktoru odgovorni su za razgradnju
prisutnih organskh tvari. Tijekom svog rasta i razmnožavanja pri razgradnji hranjivih tvari
tvore pahuljice aktivnoga mulja (Slika 8.) u koje su uklopljene i suspendirane tvari iz otpadne
vode. Mikroskopiranjem aerobnog i anaerobnog aktivnog mulja (slika 11.) promatrana je
struktura pahuljice aktivnog mulja i prisutnost različitih grupa mikroorganizama. Na
mikrofotografijama se dobro vide nitaste bakterije koje su najčešće odgovorne za pjenjenje
otpadne vode, što je uočeno u Italiji u postrojenjima za obradu voda aktivnim muljem.23
Uočene su jednostanične praživotinje i to plivajuće protozoe (Slika 9.) i višestanične rotifere
(Slika 10.). Plivajuće kao i pričvršćene protozoe, imaju zadaću da se hrane bakterijama
suspendiranim u otpadnoj vodi te jako utječu na smanjenje BPK.24 Provedena su istraživanja
koja su dokazala da u svakom postrojenju, od ispitanih 56, postoje protozoe i da nije poznato
da ijedna industrijska otpadna voda ili one same po sebi mogu imati negativan utjecaj na
njihovu populaciju.25Grupa znanstvanika utvrdila je da se rotifere pronađene u otpadnoj vodi
hrane nitastim bakterijama te su odgovorne za kontrolu njihovog rasta.26
9
Na kraju procesa se u sekundarnom taložniku aerobni aktivni mulj odvaja od
pročišćene vode i vraća u aerobni reaktor. Višak aerobnog mulja razgrađuje se u anaerobnom
reaktoru. Pročišćena voda skuplja se u izlaznoj stanici i zajedno s ostalima, također
predobrađenima, tehnološkim vodama odlazi u kolektor komunalnih otpadnih voda. Iz
postrojenja kao višak mulja zbrinjava samo anaerobni mulj. On se uz dodatak polimera za
zgušnjavanje dehidrira na centrifugi i odvozi na zbrinjavanje na kompostanu, gdje se miješa s
drugim biljnim otpadom.
U izlaznom toku iz anaerobnog reaktora, dušik se najvećim dijelom nalazi kao
amonijev ion (oko 70 %), te ostatak gotovo isključivo kao organski dušik u biološki teško
razgradljivim organskim spojevima, bojama (30 %). Dok je sadržaj dušikovih spojeva u
ulaznoj vodi i anaerobnom efluentu ujednačen , u aerobnom (konačnom) efluentu to nije
slučaj. Ovisno o djelotvornosti nitrifikacije u pojedinim razdobljima vrlo su raznolike
koncentracije amonijevog iona, nitrita i nitrata, što ukazuje na neujednačenost i osjetljivost
procesa nitrifikacije u uvjetima aerobne obradbe anaerobnog efluenta. Koncentracija ukupnog
dušika se smanjuje tijekom anaerobne obradbe prosječno 11 %, a tijekom aerobne obradbe još
oko 8 %.
Bioplin kao energetski koristan produkt predviđa se koristiti kao gorivo u kotlovnici za
proizvodnju pare. U funkciji je spaljivanje bioplina na baklji. Višak biomase iz uređaja se
dehidratizira na centrifugi, a zatim zbrinjava na kompostani.
Za uređaj za pročišćavanje otpadnih voda iz proizvodnje kvasca je utvrđeno da svojim
anaerobno-aerobnim sustavom dobiva zadovoljavajuće rezultate pri čemu se postiže
smanjenje KPK-vrijednosti najmanje za 70 % i BPK5-vrijednosti najmanje 90 % ( Tablica 3 ).
U literaturnim podacima7 navedeno je da se i sa RBC postupkom postižu slični učinci
pročišćavanja otpadnih voda.
10
Važno je znati da postoje različiti tehnološki procesi koji generiraju otpadne vode
različitog sastava i shodno tome potrebno je prilagoditi proces pročišćavanja. Svaku otpadnu
vodu potrebno je pročistiti odgovarajućim postupcima prije ispusta u prijemnik na način koji
je najmanje štetan za okoliš.
Postrojenje ANAMET u Savskom Marofu izgrađeno je s osnovnom svrhom biološkog
pročišćavanja otpadne vode iz proizvodnje kvasca da bi ova proizvodna lokacija Plive d.d.
zadovoljila zahtjeve u pogledu sastava i količine otpadnih voda postavljene u Vodoprivrednim
uvjetima.
Zahtjevi su se odnosili isključivo na smanjenje organskog onečišćenja u ukupnim
tehnološkim vodama lokacije, dok se problem ispuštanja viška hranjivih soli nije spominjao.
Razlog je sljedeći: postrojenje ANAMET ima ulogu predobradbe kojom se smanjuje organsko
opterećenje, ujednačava sastav i dinamika ispuštanja otpadne vode tijekom dana, a završno
pročišćavanje slijedi na zajedničkom biološkom postrojenju u Zaprešiću.
Rezultati pokazuju da postrojenje ANAMET ostvaruje predviđenu djelotvornost u
uklanjanju organskog onečišćenja, te ukupna tehnološka otpadna voda lokacije Savski Marof
može zadovoljiti uvjete postavljene u Vodoprivrednim uvjetima i Vodoprivrednoj dozvoli.
11
1. Tušar B., Ispuštanje i pročišćavanje otpadne vode, CROATIA KNJIGA, Zagreb, 2004. , str.
13-27, 38-40, 41-47
2. www.gradimo.hr
3. Europska agencija za okoliš ( 1998. ), ˝Urban wastewater projects-a layperson's guide ˝,
Vodoprivredno-projektni biro, d.d. Zagreb ( 1998. ), Vodoprivredno-projektni biro d.d.
Zagreb, 1999, str.12
4. Tušar B., Pročišćavanje otpadnih voda, Kigen d.o.o., Zagreb,2009. Str.51-69, 73-121
5. www.vodovodsu.rs
6. Mioč M. , Završni rad, Interdisciplinarni sveučilišni postdiplomski studij, Zagreb 2008.,
7. Obayashi, Gorgan, Managenent of industrial pollutants by anaerobic processes, Second
printing, 1985., Michigan, str. 2
8. Fayza A. Nasr, Nagwa M. Badr and Hala S. Doma, Flavour Industry Wastewater
Management Case Study, The Environmentalist, 26 (2006) 31–39
9. Azza Hafez, Maaly Khedr, Hanaa Gadallah, Wastewater treatment and water reuse of food
processing industries. Part II: Techno-economic study of a membrane separation technique,
Desalination 214 (2007) 261–272
10. Zakon o vodama NN 107/95
11. Zakon o vodama NN 150/05
12. Strategija upravljanja vodama NN 91/08
13. Državni plan za zaštitu voda NN 8/99
14. Pravilnik o graničnim vrijednostima pokazatelja opasnih i drugih tvari u
otpadnim vodama NN 94/08
15. Uredba o klasifikaciji voda NN 77/98
16. www.webgradnja.hr
17. HRN ISO10523 Water Quality-Determination of pH
18. ISO 5664-1984
19. HRN ISO 7890-1 Water quality-Determination of nitrate-Part 1:2,6 Dimethylphenol
spectrometric method ( ISO 7890-1:1986)
20. HRN EN 26777-98
21. APHA-AWWA-WPCF, Standard Methods For the Examination of Water and
Wastewater,Washington,DC,1975.
22. Duraković S. , Opća mikrobiologija, Prehrambeno-tehnološki inženjering, Zagreb, 1996,
str. 64-72
12
23. P. Madoni, D. Davoli and G. Gibin, Survey of filamentous microorganisms from bulking
and foaming activated-sludge plants in Italy, Wat. Res.34 (2000) 1767±1772
24. Bitton G., Wastewater microbiology, Wiley-Liss, New York, 1994, 139-166
25. C.R Curds, A Cockburn, Protozoa in biological sewage-treatment processes—I. A survey
of the protozoan fauna of British percolating filters and activated-sludge plants , Wat. Res., 4
(1970) 225-228
26. E.Fialkowska, A. Pajdak-Stos, The role of Lecane rotifers in activated sludge bulking
control, Wat.Res., 42 (2008) 2483-2490
13