1Aerobni bioloki postupci uklanjanja sastojaka iz otpadne vode

To je bioloki postupak u kojem aerobni organizmi zdrueni u mjeovitu mikrobnuzajednicu nazvanu aktivni mulj uporabljuju otopljene organske sastojke iz otpadnevode razliitog podrijetla uz kisik uneen prozraivanjem s atmosferskim zrakom. Najzastupljenije mikrobne vrste u aktivnom mulju su jednostanini organizmi s najveim udjelom bakterija.

Aerobni postupci uklanjanja organskih (heterotrofnih) sastojaka iz otpadnevode - Postupak s aktivnim muljem

T. Landeka Dragievi_Biotehnologija u zatiti okolia_predavanje

2imbenici voenja aerobnog procesa obradbe otpadne vode s aktivnim muljem

Provedba aerobnog procesa obradbe otpadne vode s aktivnim muljem, brzina provedbe procesa, umnaanje mikroorganizama u aktivnom muljui uinkovitost procesa proiavanja ovisi o nizu imbenika:

kakvoi otpadne vode kao hranjivog supstrata temperaturi otopljenom kisiku pH-vrijednosti izvanstaninog okolia koncentraciji toksinih sastojaka u otpadnoj vodi odravanju mikrobioloke kakvoe i biokemijske aktivnosti

mikroorganizama aktivnog mulja provedbi i praenju procesa

T. Landeka Dragievi_Biotehnologija u zatiti okolia_predavanje

3Voenjem sustava aerobne obradbe otpadne vode s aktivnim muljemodreena je minimalna koncentracija sastojaka s ugljikom, duikom i fosforom u omjeru

C:N:P = 100:5:1potrebna za rast i razmnoavanje mikroorganizama.

Omjer prisutnih sastojaka s ugljikom, duikom i fosforom u otpadnoj vodi je razliit ovisno o podrijetlu otpadne vode.

Tako primjerice, u otpadnoj vodi iz kuanstva koncentracija sastojaka s duikom i fosforom premauje vrijednost navedenog omjera (100:5:1), dok u industrijskim otpadnim vodama taj minimalni omjer se moe postii dodatkom hranjivih soli kao izvora duika i fosfora.

T. Landeka Dragievi_Biotehnologija u zatiti okolia_predavanje

4Koliine hranjivih soli koje se dodaju u otpadnu vodu da bi se postigao omjer C:N:P u iznosu 100:5:1, a time postigla kakvoa otpadne vode kao hranjivog supstarta, se mogu izraunati:

s obzirom na realni omjer C:N:P u otpadnoj vodi

na osnovu prirasta biomase mikroorganizama u aktivnom mulju i realnog omjer C:N:P u otpadnoj vodi.

na osnovu iskoritenja organskih sastojaka u prirast biomase mulja i realnu vrijednost koncentracije sastojaka koji ine oneienje otpadne vode izraeni kao KPK-vrijednost

Koncentracija duika i fosfora u biomasi mikroorganizama mulja je poznata, i iznosi 7 % duika i 1,5 % fosfora

T. Landeka Dragievi_Biotehnologija u zatiti okolia_predavanje

5Iskoritenje organskih sastojaka u prirast biomase mulja je iskustveno poznato, i iznosi

Y = 0,45 kg biomase aktivnog mulja / 1 kg KPK vrijednosti

Odnosno za 1kg biomase aktivnog mulja potrebno je 2,2 (2,5) 3 kg KPK-vrijednosti

T. Landeka Dragievi_Biotehnologija u zatiti okolia_predavanje

6Kako su u otpadnoj vodi prisutni razliiti sastojci organskog i anorganskog podrijetla, za iju razgradnju je potreban vei brojvrsta mikroorganizama, otpadna voda se moe smatrativiekomponentnim supstratom.

Vei broj vrsta mikroorganizama koji obitava u aktivnom muljupredstavlja prirodnu mjeovitu mikrobnu zajednicu koja nazakonitostima simbiotskog djelovanja moe istovremeno razgraivatiotopljene sastojke prisutne u otpadnoj vodi (viekomponentnomsupstratu).

T. Landeka Dragievi_Biotehnologija u zatiti okolia_predavanje

7Mikroorganizmi aktivnog mulja razgrauju sastojke u otpadnoj vodi:

uz nakupljanje meuprodukata razgradnje uz nakupljanje meuprodukata razgradnje i njihovu razgradnju uz istovremenu razgradnju veine sastojaka u otpadnoj vodi

T. Landeka Dragievi_Biotehnologija u zatiti okolia_predavanje

8T. Landeka Dragievi_Biotehnologija u zatiti okolia_predavanje

9T. Landeka Dragievi_Biotehnologija u zatiti okolia_predavanje

10

T. Landeka Dragievi_Biotehnologija u zatiti okolia_predavanje

11

Aerobnu bioloku razgradnju organskih (heterotrofnih) sastojaka iz otpadne vode prate reakcije: oksidacije, sinteze i endogene respiracije.

T. Landeka Dragievi_Biotehnologija u zatiti okolia_predavanje

12

Istovremeno s razgradnjom jednostavnih organskih sastojaka tijekom biolokerazgradnje pomou aktivnog mulja odvija se procesom hidrolize razgradnjasloenih sastojaka, primjerice proteina.

Pri tome nastaju sastojci jednostavne kemijske strukture i amonijak, dostupnimikroorganizmima aktivnog mulja kao izvori ugljika i hranjiva za sintezubiomase.

Hidrolizom se netopljivi sastojci u otpadnoj vodi (koloidne estice) prevode u topljive sastojke za to je potrebno dulje vrijeme u odnosu na vrijeme potrebnoza biorazgradnju otopljenih sastojaka iz otpadne vode.

T. Landeka Dragievi_Biotehnologija u zatiti okolia_predavanje

13

Shema odvijanja procesa hidrolize netopljivih estica u otpadnoj vodi pomoumikroorganizama aktivnog mulja

T. Landeka Dragievi_Biotehnologija u zatiti okolia_predavanje

14

Temperatura

T. Landeka Dragievi_Biotehnologija u zatiti okolia_predavanje

15

Otopljeni kisik

Iskustva u provedbi aerobnog procesa obradbe otpadne vode pomou aktivnog mulja pokazala su da je koncentracija otopljenog kisika od 2 mgO2/l dovoljna za odvijanje procesa.

Koncentracija otopljenog kisika u otpadnoj vodi ovisi o nizu imbenika:

temperaturi vodenog okolia koncentraciji sastojaka u otpadnoj vodi sustavu za aeraciju koncentraciji biomase mikroorganizama, njenoj aktivnosti i

mikrobiolokoj kakvoi

T. Landeka Dragievi_Biotehnologija u zatiti okolia_predavanje

16

Potrebna koliina otopljenog kisika za odvijanje aerobnog procesa postie se unosom zraka (prozraivanjem), a definira se pokazateljem:brzine respiracije mikroorganizama ili aktivnog mulja.

To je brzina utroka kisika kojeg mikroorganizmi uporabljuju za razgradnjuotopljenih sastojaka.

Brzina respiracije oznaava se kao BUK (brzina utroka kisika) ili OUR (oxygen consumption rate), a izraava u mg O2/g biomase mikroorganizamai satu.

Mulj dobre aktivnosti ima vrijednost OUR = 20-40 g O2/kg biomase mulja i satu (visoka vrijednost respiracije), dok mulj niske aktivnosti ima vrijednostOUR = 5-10 g O2/kg biomase mulja i satu.

Brzina respiracije mikroorganizama u aktivnom mulju odreuje se pomourespirometra.

T. Landeka Dragievi_Biotehnologija u zatiti okolia_predavanje

17

pH-vrijednost izvanstaninog okolia

T. Landeka Dragievi_Biotehnologija u zatiti okolia_predavanje

18

Koncentracija toksinih sastojaka u otpadnoj vodi U otpadnoj vodi podrijetlom iz kemijske i farmaceutske industrije mogu biti prisutni toksini

sastojci koji koe ili potpuno inhibiraju rast mikroorganizama aktivnog mulja, to se odraava na uinkovitost procesa aerobne razgradnje sastojka otpadne vode. Toksinisastojci mogu biti kovine, sulfidi, fenoli, cijanidi i drugi sastojci sloenih kemijskih struktura, a nazivaju se ksenobiotici to znai stran prirodi. Toksini sastojci tijekom duljeg vremenaprisustva u otpadnoj vodi, primjerice kovine (arsen, bakar, krom) se mogu nagomilavati u stanicama mikrobne biomase aktivnog mulja, utjecati na aktivnost enzimskog sustava i uzrokovati akutnu ili kroninu toksinost mikroorganizama.

Akutna toksinost se uoava nakon kratkog vremena (nekoliko sati) doticaja toksinihsastojaka i mikroorganizama aktivnog mulja, a prepoznaje se kao intenzivno pjenjenjesadraja u reaktoru izazvano autolizom biomase mikroorganizama.

Kronino trovanje mikroorganizama uoava se nakon dueg vremena rada sustavanakon to se kovine (primjerice bakar) nagomilaju u aktivnom mulju, a prepoznaje se znaajnim smanjenjem ili gubitkom aktivnosti mikroorganizama. Kod ovakvog tipa trovanjamora se cijeli sustav za obradbu otpadne vode isprazniti i zapoeti proces obradbe otpadnevode iznova.

T. Landeka Dragievi_Biotehnologija u zatiti okolia_predavanje

19

Odravanje mikrobioloke kakvoe i biokemijske aktivnosti mikroorganizama

Mikroorganizmi aktivnog mulja pomou kojih se tijekom aerobne obradbe uklanjaju otopljeni sastojci iz otpadne vode odravaju se:

raspreni u vodenom okoliu u obliku pahuljica aktivnog mulja ili

na nosaima kao slojevi biomase aktivnog mulja nazvanbiofilm ili bioobrataj

T. Landeka Dragievi_Biotehnologija u zatiti okolia_predavanje

20

Mikroorganizmi u pahuljici ili biofilmu obitavaju kao mjeovite mikrobnezajednice temeljene na zakonitostima:

T. Landeka Dragievi_Biotehnologija u zatiti okolia_predavanje

21

U pahuljici i biofilmu aktivnog mulja nije ujednaen raspored vrsta mikroorganizama.

U povrinskom sloju zastupljene su one vrste mikroorganizama koje uporabljuju vie kisika za razgradnju sastojaka iz otpadne vode kao supstrata, a sredinje (dublje) slojeve pahuljice ili biofilma ine mikroorganizmi koji razgrauju produkte razgradnje mikroorganizama povrinskog sloja ili one sastojke iz otpadne vode za iju razgradnju je potrebno manje kisika

T. Landeka Dragievi_Biotehnologija u zatiti okolia_predavanje

22

T. Landeka Dragievi_Biotehnologija u zatiti okolia_predavanje

23Shematski prikaz moguih reakcija razgradnje otopljenih

sastojaka iz otpadne vode koje se odvijaju u pahuljici ili biofilmu

T. Landeka Dragievi_Biotehnologija u zatiti okolia_predavanje