Primena Gasova u Tretmanu Voda

7/21/2019 Primena Gasova u Tretmanu Voda

1/210

Prof. dr Miroslav Stanojevi, dipl. in. ma.Prof. dr Stojan Simi, dipl. in. ma.Prof. dr Dejan Radi, dipl. in. ma.

Prof. dr Aleksandar Jovovi, dipl. in. ma.

PRIMENA GASOVA U TRETMANU VODA

I izdanje

Mainski fakultet,Istono Sarajevo

2013.


2/210

2

Miroslav Stanojevi, redovni profesor, Univerzitet u Beogradu - Mainski fakultetStojan Simi, zamenik tehnikog direktora za proizvodnju i investicije,

Rafinerija ulja a.d. Modriavanredni profesor, Mainski fakultet u Istonom SarajevuDejan Radi, vanredni profesor, Univerzitet u Beogradu - Mainski fakultetAleksandar Jovovi, redovni profesor, Univerzitet u Beogradu - Mainski fakultet

RecenzentiProf. dr Duan Golubovi, dipl. in. ma.Doc. dr Hristina Stevanoviarapina, dipl. in. tehn.

Izdava

Univerzitet u Istonom SarajevuMainski fakultetVuka Karadia 30, 71213 Istono Sarajevo

Odobreno za tampu odlukom Nauno-nastavnog vea Mainskog fakultetaUniverziteta u Istonom Sarajevu broj 311/13 od 31.05.2013. godine

Glavni i odgovorni urednikProf. dr Duan Golubovi

Tehniki urednik

Slog

Korice i skener

Priprema i tampa

Tira400 primeraka

tampanje zavreno u junu 2013. godine


3/210

3

Predgovor

U prirodi postoje dovoljne koliine vode za potrebe savremenogoveanstva. Veina vode koja se nalazi u prirodi nije zadovoljavajuegkvaliteta, pa se pre upotrebe mora tretirati adekvatnim postupkom. U cilju

pripreme vode za pie, potrebe privrede i proizvodnih delatnosti, itretmana otpadnih voda razliitog porekla (komunalne, industrijske, iz

poljoprivredne proizvodnje) koriste se razliiti mehani

ki, fizi

ko-hemijski, hemijski i bioloki postupci.

U procesima za tretman otpadnih voda i pripremi vode za razliitenamene sve vie se koriste tehniki gasovi kiseonik, ozon i ugljen-dioksid. Osim sa ekolokog, primena tehnikih gasova je opravdana i saekonomskog aspekta jer se smanjuju trokovi obrade vode.

Na osnovu angaovanja autora knjige u istraivanjima koja suposluila za izradu dve magistarske teze i jedne doktorske disertacijeobavljeno je vie ispitivanja tehnikih karakteristika sistema za aeracijuvoda sa razliitim tipovima distributera vazduha. U knjizi je prezentirandeo rezultata ovih istraivanja koji mogu imati praktinu primenu.

Deo materijala prikazan u ovoj knjizi objavljen je u knjizi Aeracijaotpadnih voda 2006. godine. U ovoj knjizi pored problematike aeracijeprimenom vazduha-kiseonika obraena je i primena drugih tehnikihgasova odnosno ozona i ugljen-dioksida u razliitim procesima u okvirutehnologije obrade vode.

Kako je domaa literatura iz ove oblasti oskudna, nadamo se da eova knjiga biti od pomoi strunjacima koji rade na poslovima

projektovanja i eksploatacije postrojenja za obradu voda kao i studentimarazliitih fakulteta u ijim nastavnim programima je zastupljena.

Veliku zahvalnost dugujemo recenzentima koji su nizom korisnihsugestija doprineli da knjiga dobije konanu formu.

Unapred se zahvaljujemo na svim konstruktivnim primedbama isugestijama koje emo uzeti u obzir i ugraditi u eventualno budueizdanje ili proirenje ove knjige.

Juni 2013. godine Autori


4/210

4

SADRAJ

Uvod.................................................................... 71. Primena vazduha u procesima preiavanja

otpadnih voda...................................................... 91.1. Flotacija.............................................................. 91.2. Egalizacija........................................................... 111.3. Separacija peska (peskolovi)............................... 121.4. Separacija masti i ulja......................................... 141.5. Prethodna aeracija............................................... 141.6. Bioloka aerobna obrada.................................... 15

1.6.1. Tretman u lagunama........................................... 15

1.6.2. Bioloka filtracija............................................... 191.6.3. Proces sa aktivnim muljem................................. 211.6.3.1. Bioaeracioni bazeni............................................ 251.6.3.2. Bioreaktori.......................................................... 28

Literatura............................................................ 312. Primena aeracije u procesima bioloke obrade

otpadnih voda..................................................... 332.1. Sistemi za aeraciju u odnosu na nain uvoenja

vazduha............................................................... 342.1.1. Dubinska ili aeracija pod pritiskom.................... 352.1.2. Povrinska ili mehanika aeracija....................... 36

2.1.3. Kombinovana aeracija........................................ 372.2. Sistemi aeracije u odnosu na tip procesa............ 392.3. Sistemi aeracije sa tehnikim kiseonikom.......... 462.4. Osnovni pokazatelji procesa aeracije otpadnih

voda.................................................................... 47Literatura............................................................ 48

3. Fiziko-hemijske osnove primene kiseonika uprocesima preiavanja otpadnih voda............. 50

3.1. Rastvorljivost kiseonika u vodi.......................... 503.2. Zapreminski koeficijent transporta kiseonika..... 58

Literatura............................................................ 62

4. Ureaji i oprema za aeraciju.............. 644.1. Gravitacioni aeratori........................................... 654.2. Sprej aeratori....................................................... 654.3. Mehaniki aeratori.............................................. 69

4.3.1. Mehaniki povrinski aeratori............................ 664.3.2. Potopljeni turbinski aeratori............................... 70

4.4. Aeratori sa uduvavanjem vazduha..................... 724.4.1. Statiki aeratori-distributeri vazduha.................. 724.4.2. Dinamiki aeratori.............................................. 74


5/210

5

Literatura............................................................ 805. Konstrukcije i karakteristike distributera

vazduha............................................................... 825.1. Osnovne konstrukcione karakteristike

distributera vazduha............................................ 825.2. Materijali za izradu distributera vazduha za finu

aeraciju........................................................ 835.2.1. Keramika............................................................ 835.2.2. Porozna plastika.................................................. 845.2.3. Elastomeri........................................................... 85

5.3. Tipovi distributera vazduha................................ 855.3.1. Ploasti distributeri vazduha............................... 86

5.3.2. Cevni distributeri vazduha.................................. 925.3.3. Distributeri vazduha u obliku kupole (peurke). 945.3.4. Distributeri vazduha u obliku diska.................... 95

5.4. Tehnike karakteristike distributera vazduha..... 1045.5. Nain i mesto postavljanja distributera

vazduha............................................................... 1115.6. Uticaj konstrukcionih karakteristika aeracionih

sistema na parametre procesa aeracije................ 1135.7. Postupak prorauna sistema za aeraciju

(distribuciju vazduha)......................................... 1215.8. Upravljanje koliinom vazduha u sistemima za

aeraciju................................................................ 124Literatura............................................................ 1266. Primeri postrojenja za tretman otpadnih voda u

kojima se primenjuje aeracija...... 1306.1. Tretman otpadnih voda u hemijskoj industriji.... 1306.2. Tretman otpadnih voda u rafinerijama............... 1346.3. Tretman otpadnih voda u industriji za

proizvodnju biohemijskih agenasa..................... 1406.4. Tretman otpadnih voda u industriji papira......... 1436.5. Tretman otpadnih voda iz postrojenja za

preradu ostataka mesne industrije....................... 147

6.6. Tretman otpadnih voda iz industrije za obradumleka.................................................................. 151

6.7. Tretman otpadnih voda u pivarskoj industriji..... 154Literatura.................................................... 157

7. Primena ozona u tretmanu voda.......................... 1587.1. Opte o ozonu..................................................... 1587.2. Oksidacija ozonom............................................. 1597.3. Efekti upotrebe ozona......................................... 1607.4. Oblast primene ozona......................................... 162


6/210

6

7.4.1. Tretman otpadne vode........................................ 1627.4.2. Tretman vode za pie.......................................... 1627.5. Tehnika uvoenja ozona u vodu......................... 1647.5.1. Barbotani distributeri gasa................................ 1647.5.2. Injektori.............................................................. 1667.5.3. Turbinske mealice............................................. 1677.6. Tehnoloki proces proizvodnje ozona................ 1687.7. Postupak prorauna sistema za ozonizaciju........ 1757.7.1. Odreivanje ukupne potronje ozona i

potrebnog broja ozon generatora......................... 1757.7.2. Odreivanje potronje kiseonika......................... 1767.7.3. Odreivanje kapaciteta rezervoara za

skladitenje tenog kiseonika.............................. 1777.7.4. Izbor isparivaa................................................... 177

7.7.5. Proraun cevovoda gasovite faze kiseonika(cevovod iza isparivaa) ..................................... 178

7.7.6. Primer prorauna sistema za ozonizaciju upostrojenju za tretman vode za pie ................... 179Literatura............................................................ 182

8. Primena ugljen-dioksida u tretmanu voda ......... 1848.1. Opte o ugljen-dioksidu...................................... 1848.2. Neutralizacija alkalnih otpadnih voda

primenom ugljen-dioksida.................................. 185

8.3. Ostale primene ugljen-dioksida u tretmanuvoda..................................................................... 193Literatura 194Korieni termini, skraenice, i oznake.............. 195Prilozi 201Prilog 1. Ureaj za merenje koncentracijerastvorenog kiseonika u vodi proizvoaENDRESS+HAUSER........................................ 201Prilog 2. Ureaj za merenje koncentracijerastvorenog kiseonika u vodi HANNAINSTRUMENTS 9142....................................... 207


7/210

7

UVOD

Sa razvojem industrije opasnost od zagaenja biva sve vea, pazatita ovekove ivotne i radne sredine u poslednje vreme dobija sve viena znaaju. Povrinske i podzemne vode su jedan od najvie ugroenihresursa. Zato se pripremi vode za pie i postupcima obrade komunalnih iindustrijskih otpadnih voda mora posvetiti posebna panja.

Postupci i operacije koje se koriste pri tretmanu otpadnih voda ipripremi vode za pie kontinuirano se usavravaju u cilju dobijanja

zahtevanog kvaliteta vode, a ujedno i smanjenja trokova procesa obradevode. U postupcima pripreme vode za pie koriste se sledee osnovneoperacije: meanje, aeracija, koagulacija i flokulacija, taloenje(sedimentacija), filtracija i dezinfekcija.

Pomone operacije koje se koriste u pripremi vode za pie su:oksidacija, sorpcija, flotacija, odstranjivanje gvoa i mangana,odstranjivanje amonijaka, omekavanje i stabilizacija vode.

Tretman otpadne vode obuhvata niz operacija i postupaka kojima seiz vode uklanjaju, suspendovane i rastvorene supstancije, odnosno svekomponente koje menjaju svojstva vode. Izbor procesa i tehnologije

preiavanja zavisi od porekla i karakteristika otpadne vode, kao i

stepena preiavanja koji je potrebno postii.Procesi preiavanja otpadnih voda mogu se svrstati u nekoliko

osnovnih grupa:- mehaniko preiavanje,- fiziko-hemijsko preiavanje,- bioloko preiavanje.

U zavisnosti od sastava otpadne vode i eljenog kvaliteta preiene vodenajee se vri kombinovanje procesa iz navedenih grupa.

Kod preiavanja otpadnih voda, koriste se sledei osnovniprocesi: mehaniko izdvajanje nerastvorenih materijala, taloenjenerastvorenih materijala, koagulacija i flokulacija koloidnih supstancija,

biofiltracija sa imobilisanom mikroflorom, bioloka aerobna obrada saaktivnim muljem, bioloka anaerobna obrada, taloenje sa hemijskimsredstvima i dezinfekcija preiene vode.

Za navedene osnovne procese koriste se pojedine pomoneoperacije: meanje i aeracija, flotacija (separacija masti i ulja), filtracija idr.

U postupcima za obradu vode za pie, pripremi procesne vode ipreiavanju otpadnih voda razliitog porekla, sve veu primenu imajutehniki gasovi: kiseonik, ozon i ugljen-dioksid. Ovi gasovi podstiu


8/210

8

prirodne procese preiavanja i ne stvaraju tetne komponente, odnosnone zagauju ivotnu sredinu. Mnoge industrijske otpadne vode sualkalnog karaktera i ne smeju se isputati u recipijent, dok im se ne snizi

pH vrednost do dozvoljenih granica. Alkalne otpadne vode sa visokomkoncentracijom tekih metala i kalcijuma uspeno se tretiraju ugljen-dioksidom. U pripremi vode za pie, ozon vri dezinfekciju i oksidacijunajrezistentnijih organskih supstancija, inei ih nekodljivim. Slinufunkciju ima i u visokooptereenim otpadnim i procesnim vodama. Ovi segasovi koriste za osnovne ili pomone operacije koje predstavljaju deotehnolokog postupka obrade vode.

Operacija u obradi voda kojom se gasovita faza (vazduh, kiseonik) ivoda dovode u kontakt u cilju ostvarivanja to intenzivnijeg prenosa

gasova naziva se aeracija. Aeracija se primenjuje kako u obradi otpadnihvoda, tako i u obradi prirodnih voda i pripremi vode za pie.Ureaji pomou kojih se vri uvoenje gasova u vodu nazivaju se

aeratori. Postoje razliita konstrukciona reenja aeratora. Najiru primenuimaju ureaji kroz koje se vri uduvavanje komprimovanog vazduha uvodu tzv. distributeri, zatim mehaniki aeratori za povrinsku i dubinskuaeraciju, a u novije vreme su sve vie u upotrebi kombinacije reenja zameanje i uduvavanje. Prilikom izbora aeracionog sistema potrebno je

poznavati sledee: fizike, hemijske i bioloke karakteristike vode,koliinu vode koju treba aerisati i koliinu gasa koju treba uneti u vodu.

Na tritu postoji velika ponuda razliitih tipova ureaja za aeraciju

za koje proizvoai definiu odreene parametre koji se odnose nakapacitete, dimenzije, otpore strujanju, efikasnost transporta gasa,sklonost zaprljanju i slino. Ovi parametri su osnova za izborodgovarajueg tipa aeratora, kao i izbor pratee opreme koja obuhvata

postrojenje za proizvodnju i pripremu gasa, sistem cevovoda, zapornu iregulacionu armaturu i dr. Pored prethodno pomenutih parametara kodizbora i odluke u korist jednog ili drugog tipa ureaja, odluuju jo i

parametri kao to su investicioni trokovi, pouzdanost u radu, uestanostkvarova i popravki, irenje (uzroci) buke i trokovi odravanja.


9/210

9

1. PRIMENA VAZDUHA U PROCESIMA

PRE

I

AVANJA OTPADNIH VODA

U zavisnosti od vrste otpadne vode koju treba preistiti, koliine ikarakteristika vode, zahtevanog stepena preiavanja, vrste i kvalitetavode recipijenta odreuje se postupak preiavanje otpadne vode.Obrada otpadnih voda najee se izvodi u vie faza kombinacijomoperacija i postupaka radi to efikasnijeg uklanjanja komponenata

prisutnih u vodi. Na slici 1.1 prikazan je primer tehnoloke eme

postrojenja kod koga se obrada otpadnih voda odvija u vie faza.

Slika 1.1 Tehnoloka ema obrade otpadnih voda

U pojedinim fazama obrade otpadnih voda neophodno je dovoenjevazduha, odnosno kiseonika za ta se koriste ureaji za aeraciju. Procesiobrade otpadnih voda kod kojih se dovodi vazduh su: flotacija,egalizacija, separacija masti i ulja, prethodna aeracija, bioloka filtracija,

bioloka obrada sa aktivnim muljem, bioloka obrada u lagunama, i dr.

1.1. Flotacija

U procesu flotacije u tok otpadne vode uvode se mehurovi vazduha.U prisustvu povrinski aktivnih jedinjenja dolazi do spajanjasuspendovanih organskih i neorganskih supstancija (kapi emulgovanogulja, deterdenata i dr.) sa mehurovima vazduha. Formirane flokuleisplivavaju na povrinu i vri se njihovo uklanjanje mehanikim putem. U

procesu flotacije dolazi do smanjenja organskog optereenja otpadnevode, delimino i zbog reakcije rastvorenog vazduha sa organskim


10/210

10

polutantima. U poslednje vreme ovaj postupak se sve vie primenjuje upreiavanju industrijskih otpadnih voda iz: rafinerijskih postrojenja,petrohemije, industrije papira i celuloze, prehrambene industruje, itd.Takoe, koristi se i za zgunjavanje mulja nastalog prilikom obradeotpadnih voda.

Flotacija u nekim sluajevima moe zameniti taloenje. Materijalizdvojen sa povrine postupkom flotacije ima 2 do 3 puta manji sadrajvlage nego materijal izdvojen postupkom taloenja. Postupak flotacije sesastoji u tome da se u otpadnu vodu uvodi vazduh do trenutka njenogzasienja. Iz bazena gde se voda nalazi pod pritiskom, transportuje se nadno otvorenog flotatora gde ekspandira i oslobaa mehurove vazduha kojise diu prema povrini. Mehurovi se spajaju sa suspendovanimesticama i smanjuju

i im gustinu nose ih na povrinu vode. Isplivali muljse uklanja sa povrine, a izbistrena voda isputa pri dnu flotatora. U

zavisnosti od naina uvoenja vazduha u otpadnu vodu razlikuju sesledei postupci flotacije:

- flotacija vazduhom pod atmosferskim pritiskom,- flotacija rastvorenim vazduhom,- vakuumska flotacija.

Kod postupka flotacije vazduhom pod atmosferskim pritiskom vrise uvoenje vazduha u otpadnu vodu pomou distributera pri emu seformiraju fini mehurovi. Potronja vazduha najee iznosi 0,2 m3 po 1m3 vode pri emu je vreme zadravanja vode oko 35 minuta.

Kod postupka flotacije rastvorenim vazduhom vri se rastvaranjevazduha u vodi pod povienim pritiskom pri emu se dobijaju vrlo finimehurovi vazduha po itavoj zapremini vode. U tabeli 1.1 su dati efektiobrade nekih otpadnih voda flotacijom pod pritiskom.

Tabela 1.1 Efekti obrade industrijskih otpadnih voda flotacijom podpritiskom [1]

Proces

Koncentracijasuspendovanihkomponenata u

sirovoj vodi,mg/L,

Ostvarenaredukcija

,%,

BPK5 usirovoj

vodi,mg/L,

Ostvarenaredukcija

,%,

Prerada mesa 1400 85,6 1225 67,3Proizvodnja hartije 1180 97,5 210 62,6Proizvodnja ribljegulja

890 94,8 3048 91,6

Konzerviranje voai povra

1350 80,0 790 66,0

Proizvodnja sapuna 392 91,5 309 91,6


11/210

11

Proces flotacije je uspeniji ukoliko je vea ukupna povrinakontakta izmeu mehurova vazduha i estica koje se flotiraju.

Obino se pri flotaciji koriste razne hemikalije u cilju poveanjaadhezije prilikom prijanjanja ili sorpcije mehurova vazduha od stranesuspendovanih estica ili flokula. Za pospeivanje u procesu flotacijenajee se koriste polimeri, aluminijum, gvoe-hlorid, i dr.

Flotacija se koristi za preiavanje otpadnih voda koje sadrestabilne emulzije, a aeracija za preiavanje voda koje sadre finodispergovane kapi ulja. Procesu flotacije obino prethode koagulacija iflokulacija. Prosena efikasnost jednog flotacionog ureaja iznosi:

- izdvajanje ulja, od 85 do 95 %,- izdvajanje suspendovanih komponenata, od 70 do 75 %, i

-

smanjenje hemijski potrebne koliine kiseonika, od 65 do 85 %.Jedan od karakteristinih parametara flotacionog ureaja je radna

temperatura. Sa porastom temperature smanjuje se udeo rastvorenogkiseonika, a time i efikasnost flotacionog ureaja.

1.2. Egalizacija

Egalizacija (izjednaavanje, balansiranje) se koristi u ciljusmanjenja varijacija u protoku i sastavu otpadne vode. Ove varijacije se

javljaju zbog dnevnih kolebanja komunalnih otpadnih voda, ciklinihindustrijskih procesa, kao i zbog voda koje nastaju usled atmosferskih

padavina. Postrojenja za obradu otpadnih voda rade optimalno kada suprotok i zagaenje otpadne vode relativno konstantni. U tom sluaju nekiod vitalnih delova postrojenja kao to je aeracioni bazen, sistem zasnabdevanje kiseonikom i talonici mogu biti manjih dimenzija da bi sesmanjili investicioni trokovi.

Egalizacija se uglavnom koristi kod preiavanja industrijskihotpadnih voda zbog toga to se u mnogim industrijama koriste arni

procesi proizvodnje. Meutim, egalizacija je nekad potrebna i kod velikihgradskih sistema za preiavanje otpadnih voda.

Otpadne vode koje sadre toksine ili inhibitorske supstancije trebapodvrgnuti egalizaciji pre biolokog tretmana. Ako je mogue parametre

procesa egalizacije treba utvrditi eksperimentalnim ispitivanjima iliuzimajui u obzir prave rezultate sa postrojenja, da bi se odredilatolerancija varijacija za svaki dati proces koji se razmatra.

Egalizacioni bazeni se postavljaju u liniji ili izvan linije tretmanaotpadne vode. Kod bazena koji je u liniji, sva voda ide kroz egalizacioni

bazen i iza njega odlazi sa konstantnim tokom. Bazeni koji su izvan linijeprimaju samo protok koji je izvan graninih vrednosti kao i koncentracijezagaujuih komponenata koje su iznad prosenih i isputaju ih u sluajukada su ulazni tok ili koncentracije ispod prosenih vrednosti.


12/210

12

U egalizacionom bazenu je potrebno obezbediti dobro meanje kakobi se postiglo izjednaavanje sastava ili koncentracije polutanata, a ujednospreilo taloenje suspendovanih komponenata. Ako se meanje

potpomogne aeracijom postii e se smanjenje zagaenosti otpadne vodena ulazu u egalizacioni bazen.

Meanje u egalizacionom bazenu se vri [1]:- raspodelom ulaznog toka i postavljanjem pregrada,- meanjem pomou turbinskih mealica,- difuzionom ili aeracijom pod pritiskom,- povrinskom ili mehanikom aeracijom (meai).

Najee se koriste uronjeni meai ili povrinski aeratori koji troeod 0,004 do 0,008 kW/m3 energije za meanje i spreavanje taloenja

suspendovanih komponenata. Za odravanje aerobnih uslova potrebno jeunositi od 0,10 do 0,15 m3 vazduha u minuti po 1 m3 otpadne vode ubazenu. Primenjen tip povrinskog aeratora definie minimalnu dubinuvode u bazenu koja se najee kree u granicama od 1,5 do 2,0 m.Zapremina ispod ovog minimalnog nivoa ne ulazi u efektivnu zapreminuza izjednaavanje protoka.

1.3. Separacija peska (peskolovi)

U preiavanju otpadnih voda peskolovi se koriste za uklanjanjepeska, ljunka i drugih slinih materijala. Uloga peskolova je da se sprei

taloenje ovih materijala u kanalima i cevovodima, da se zatite pumpe iostali ureaji od habanja, kao i da se rasterete procesi koji slede. Materijalkoji se taloi je uglavnom neorganskog porekla tako da se lako izdvaja izvode i ne zahteva dodatnu obradu pre odlaganja.

Peskolovi funkcioniu na principu smirivanja vode da bi seomoguilo taloenje estica peska koje voda nosi. Danas se projektuju ikoriste kompleksni bazeni sa mehanizovanim uklanjanjem peska, saureajima za aeraciju i izdvajanje masti i ulja.

Prema nainu kretanja otpadne vode peskolovi mogu biti:- horizontalni sa pravolinijskim tokom vode,- horizontalni sa krunim tokom vode,

- aerisani horizontalnog i radijalnog oblika,- aerisani sa krunim tokom.

Aerisani peskolovi se primenjuju kada treba ostvariti najpotpunijerazdvajanje primesa po veliini. Vazduh pospeuje kruno strujanje vodeu peskolovu i time poveava efekat taloenja (slika 1.2).


13/210

13

Slika 1.2 Aerisani peskolov (popreni presek)

Kod horizontalnih aerisanih peskolova se uz jedan zid na rastojanjuod 45 do 60 mm od dna postavljaju distributeri vazduha odgovarajueg

tipa. Prilikom projektovanja aerisanih peskolova preporuuje se:- brzina kretanja vode od 0,08 do 0,12 m/s,- odnos irine prema dubini od 1 do 1,5,- ukupna dubina od 0,7 do 3,5 m,- hidraulika brzina taloenja peska 18 mm/s,- intenzitet aeracije od 3 do 5 m3/(m2h).

Danas se esto koriste i aerisani peskolovi sa krunim tokom vode.Za ovaj tip peskolova preporuuje se:

- zapremina aerisane zone od 25 do 170 m3,- intenzitet aeracije od 3,3 do 3,6 m3/(m2h),

- irina zone aeracije od 1,25 do 3 m,- prenik zone taloenja od 4 do 6 m,- prenik peskolova od 6,5 do 12 m.

Peskolovi se iste uglavnom mehaniki pomou razliitihhidromehanikih ureaja kao to su skreperi za zgrtanje taloga i razliitevrste pumpi za izvlaenje kao to su hidroelevatori, air-lift pumpe, punitransporteri i slino.


14/210

14

1.4. Separacija masti i ulja

Masnoe prisutne u otpadnoj vodi stvaraju potekoe kod procesapreiavanja vode, posebno kod procesa aeracije pri biolokoj obradivode. Zbog toga se separator masnoa postavlja kod veine postrojenja za

preiavanje voda jer se u svim otpadnim vodama nalaze masti i ulja uveem ili manjem obimu.

Separatori masti i ulja su u obliku bazena kod kojih se na dnuuduvava vazduh radi flotacije masnih estica i spreavanja taloenjaostalih estica. Odstranjivanje izdvojenih masnoa sa povrine se vri

pomou specijalnih zgrtaa (strugaa).Za vea postrojenja za preiavanje voda grade se zajedniki

bazeni-peskolovi, prethodna aeracija i separatori masnoa. Vremezadravanja otpadne vode u separatoru je obino oko 3 minuta. Na slici

1.3 dat je ematski prikaz separatora masti i ulja.

Prethodna raspodela

Dovod

Podeoni kanal

Korita za mulj

Ka pumpi

Pokretni oluci za sakupljanje ulja

Odvod

za mulj

Otvarac zaizolaciju

Slika 1.3 ematski prikaz ureaja za odstranjivanje ulja i masnoa u podunompravcu dve komore u nizu [2]

1.5. Prethodna aeracija

Prethodna aeracija otpadnih voda primenjuje se samostalno ili ukombinaciji sa peskolovom, odnosno separatorom masti i ulja i to:

- da pospei uklanjanje vrstih suspendovanih komponenata u

retencionim bazenima i da utie na ravnomernije optere

enjebioaeracionih bazena,

- da pomogne uklanjanje masti i ulja iz otpadne vode,- da osvei otpadnu vodu, naroito leti, i- da redukuje biohemijski potrebnu koliinu kiseonika.

Prethodna aeracija se sastoji od uvoenja vazduha u otpadnu vodu utrajanju od 20 do 30 minuta. To se postie ili uduvavanjem vazduha ili uz

pomomehanikih aeratora.Proces separacije potpomae flokulacija lakih suspendovanih

vrstih komponenata u vee, to omoguava bre taloenje. Aeracija


15/210

15

potpomae separaciju masti i ulja, kao i stvaranje aerobnog stanja u vodiime se obezbeuju povoljni uslovi za proces preiavanja.

1.6. Bioloka aerobna obrada

Aerobni bioloki postupci zauzimaju veoma znaajno mesto utehnologiji obrade otpadnih voda, pre svega zbog znaaja razlaganjaorganskih jedinjenja kao najveih zagaivaa ovekove ivotne i radnesredine.

Tehnologije biolokog preivanja otpadnih voda primenjuju se uhemijskoj, prehrambenoj (prerada mesa, proizvodnja mleka, eera, piva idr.), farmaceutskoj i drugim industrijama kao i u obradi komunalnih

otpadnih voda koja sledi posle mehanikofizi

kog tretmana. U ovimprimenama bioloko preiavanje obino predstavlja drugi stepen

prerade otpadnih voda. U pojedinim sluajevima, otpadne vode seobrauju kombinovanim biolokim metodama, tj. postupkom sa aktivnimmuljem i lagunama za aeraciju, koji su pogodni i za teko razgradljivesastojke.

Za aerobne bioloke procese neophodno je obezbediti dovoljnokiseonika i dovoljno efikasan kontakt kiseonika, organskih komponenata imikroorganizama.

Bioloki procesi preiavanja otpadnih voda, koji se odvijaju uprisustvu kiseonika dele se na:

- procese u jezerima i lagunama,- procese bioloke filtracije, i- procese sa aktivnim muljem.

1.6.1. Tretman u lagunama

Postupci preiavanja u lagunama su bliski postupcima koji seodvijaju u prirodnim vodenim sistemima. Lagune se najee izrauju uvidu plitkih prostornih bazena iskopanih u zemlji tako da spadaju u

jeftinija tehnika reenja. Osnovni nedostatak je potreba za velikompovrinom. Uz bioloke procese u lagunama se istovremeno odvija i

taloenje i isplivavanje u vodi prisutnih supstancija. U zavisnosti odorganskog optereenja, dubine vode u laguni i klimatskih uslova,razgradnja organskih supstancija se odvija putem aerobnih ili anaerobnih

procesa uz fotosintezu algi (slika 1.4).


16/210

16

Slika 1.4 Biohemijski procesi u lagunama [1]

U zavisnosti od procesa koji se odvijaju u njima lagune se dele na:- aerobne (prirodna aeracija),- fakultativne (aerobno-anaerobne), i- aerisane.

Na slici 1.5 je prikazan primer jedne viestepene (kombinovane)lagune.

Slika 1.5 ema kombinovane lagune

Zbog niskih investicionih i pogonskih trokova lagune su pogodneza manja naselja, ali se dosta koriste i za industrijske otpadne vode kojesu bioloki razgradljive. Takoe, se koristite i u kombinaciji sa drugim

procesima preiavanja otpadnih voda. Efikasnost laguna je promenljivai zavisi od vremenskih prilika tokom godine.

Aerobne lagune

U aerobnim lagunama se koristi kiseonik iz procesa fotosintezezelenih algi i vodenih biljaka. Lagune su plitke i u njima se voda zadrava


17/210

17

relativno malo vremena. Da bi se vrila kontrola suspendovanihkomponenata u efluentu potrebno je vriti uklanjanje algi.

Bioloki procesi obrade otpadnih voda u aerobnim lagunamaprimenjuju se u podrujima sa pogodnim klimatskim uslovima.

Fakultativne lagune

Najraireniji tip lagune za stabilizaciju zagaenja je fakultativnalaguna, takoe poznata kao oksidaciona laguna sa osnovnomkarakteristikom aerobne povrinske zone sa gradijentom premaanaerobnoj zoni na dnu.

Kiseonik se obezbeuje fotosintezom i kontaktom izmeu povrine

vode i vazduha. Aerobni mikroorganizmi vre stabilizaciju (razgradnju)organskog zagaenja i nusprodukata iz anaerobnih procesa u dubljimslojevima. Ispust iz lagune je postavljen neto ispod povrine, kako bi se

prisustvo algi u efluentu smanjilo na minimum uz odravanje potrebnogsadraja rastvorenog kiseonika.

Aerisane lagune

Aerisane lagune predstavljaju sisteme preiavanja otpadnih vodaaktivnim muljem sa niskim optereenjem mase mulja, sa ili bezrecirkulacije aktivnog mulja i produenom aeracijom.

Najee se koriste za preiavanje komunalnih i bioloki visokooptereenih industrijskih otpadnih voda.Pre uvoenja u aerisanu lagunu vri se grubo mehaniko

preiavanje vode prolaskom kroz grubu reetku, talonik za pesak iseparator masti i ulja (po potrebi).

Aerisane lagune su bazeni, najee iskopani u zemlji, dubine oko 4m. Aeracija otpadne vode vri se primenom mehanikih aeratora ilisistemom za uduvavanje vazduha (distributeri vazduha). Pored unoenjadovoljne koliine kiseonika, aeracioni sistem ima zadatak da odravaaktivni mulj u suspenziji.

Recirkulacija mulja vri se pomou mamut-pumpi koje evakuiu

mulj iz levka na nizvodnom kraju, i alju ga na uzvodni kraj aerisanelagune.

Nakon prolaska kroz aerisanu lagunu, otpadna voda ulazi u talonulagunu, koja je neto plia (dubine oko 2 m), i ne raspolae sistemom zaaeraciju otpadne vode. Talone lagune se takoe najee izvode kao

bazeni iskopani u zemlji. Iz talone lagune izbistrena otpadna voda seisputa u recipijent.

Radi zatite okolnog tla od isticanja vode potrebno je vritipostavljanje nepropusnih obloga oko zidova laguna.


18/210

18

Tipine vrednosti za projektovanje sistema sa aerisanim lagunamaza preiavanje komunalnih otpadnih voda date su u tabeli 1.2.

Tabela 1.2 Podaci za projektovanje sistema sa aerisanim lagunama [3]

Veliina Jedinica Vrednost

Aerisanalaguna

Zapreminsko optereenje kgBPK5/(m3dan) 0,02 0,06

Potronja kiseonika kg/kgBPK5 1,5

Potrebna povrina lagune m2/ES* 1,0 1,5

Talona

laguna

Vreme zadravanja vode dan oko 1

Koliina sveeg mulja L/(ESgod) 20 70

Koliina osuenog mulja L/(ESgod) 10 40*ES ekvivalentni stanovnik

Na slici 1.6 data je principijelna ema sistema aeracije laguna sauvoenjem vazduha kroz potopljene perforirane cevi.

Zglobna veza

Cevi za dovod vazduha

Distributer vazduha(Porozne cevi)

Ue zavadenjei sputanjedistrubuteravazduha

Slika 1.6 Detalj veze distributera sa sistemom za dovod vazduha [3]

Aerobna jezera

Aerobna jezera su plitki otvoreni zemljani bazeni velike povrine ukojima se preiavanje otpadne vode odvija kao proces prirodnog


19/210

19

preiavanja, uz minimalnu regulaciju. Neophodna koliina kiseonika zapreiavanje otpadne vode dobija se metabolizmom algi (zbogoptimalnih uslova za fotosintezu-voda mora da bude u plitkom sloju od 1do 1,5 m), a dodatna koliina kiseonika obezbeuje se difuzijomatmosferskog kiseonika kroz povrinu vode. Bakterije koje razgraujuotpadne materije produkuju komponente neophodne za rast algi. Neraunajui alge ostala mikroflora je u osnovi ista sa mikroflorom slabooptereenih postupaka sa aktivnim muljem. Vreme zadravanja otpadnevode u aerobnim jezerima je dugo, obino ne manje od 90 dana, odnosnoorgansko optereenje je veoma malo i limitirano je koliinom kiseonikaunetog iz atmosfere i proizvedenog fotosintezom algi.

1.6.2. Bioloka filtracijaBiofiltri su takvi ureaji kod kojih su mikroorganizmi, koji

uestvuju u procesu biorazgradnje organskih jedinjenja, vezani zapovrinu nekog vrstog materijala na kojoj formiraju tanki sloj u vidubiofilma. Biofiltri treba da su tako konstruisani da omoguavajuzadovoljavajue odstranjivanje, odnosno destrukciju, organskih jedinjenja(polutanata) iz vode. Konstrukcija biofiltra treba da je takva daomoguava [2]:

- da bakterije, neophodne za procese biorazgradnje, budu vezane zanosabiofiltra (povrinu vrstog materijala),

- da voda, odnosno organska jedinjenja u njoj, imaju efikasan kontaktsa biofiltrom,- da rast biofilma mora biti kontrolisan da ne bi dolo do zaepljenja

sa biomasom i poremeaja hidraulinog reima rada biofiltra, i- da se obezbedi snabdevanje sa kiseonikom potrebnim za proces

degradacije organskih jedinjenja (polutanata) u vodi koja se tretira.U praksi se kao nosai bakterija najee koriste kamen, drvo i

plastika. Korieni materijal mora obezbediti dobro vezivanje bakterija nanjegovu povrinu, jer ukoliko to nije sluaj doi e do ispiranja bakterijasa vodom, odnosno do pogoranja ili onemoguavanja rada biofiltra.

Neophodan je dobar kontakt vode i povrine biofiltra, odnosno kontakt

organskih jedinjenja (polutanata) i mikroorganizama (i kiseonika).S obzirom na princip rada biofiltri se mogu svrstati u dve osnovne

grupe:- statiki,- pokretni (sa filtarskim slojem na ispunama u fluidizovanom stanju

ili na pokretnim diskovima).Kod statikih biofiltara ne dolazi do kretanja filtarskog materijala,

odnosno preko filtarskog materijala se proputa voda koja se tretira (slika1.7). U pokretnim biofiltrima ostvaruje se kretanje filtarskog sloja ime se


20/210

20

obezbeuje veoma dobar kontakt sa otpadnom vodom. U ovu grupuspadaju i biofiltri u vidu diskova koji rotiraju (slika 1.8). U toku rotacijediska obezbeen je naizmenian kontakt filtarskog sloja sa vazduhom ivodom.

Zidovi

Influent

Nosacispune

Rasprivacvode

Efluent

Ispuna

Slika 1.7 Presek kapajueg filtra sa ispunom od kamena

Slika 1.8 ema procesa sa rotacionim biolokim kontaktorima

U zavisnosti od hidraulikog i organskog optereenja razlikuju sesledei tipovi biofiltara:

1) Slabo optereeni - niskouinski; pogodni su za manja postrojenja,imaju stepen uklanjanja BPK5oko 95 %, sa nitrifikacijom i skoro

potpunom stabilizacijom mulja;2) Jako optereeni - visokouinski kod kojih organska jedinjenja u

mulju nisu stabilizovana, stepen uklanjanjaBPK5je od 70 do 90 %,u cilju odravanja potrebne brzine vode u ispuni primenjuje serecirkulacija vode;


21/210

21

3) Kule; visine od 5 do 20 m, koriste se za delimino preiavanjeorganski visoko optereenih industrijskih otpadnih voda, kao prvafaza preiavanja u viestepenom postrojenju.Za adekvatan rad biofiltra veoma je vano da se obezbedi dobra

aeracija, odnosno dovoljna koliina kiseonika. Ta koliina treba da jevea od stehiometrijske potrebe za oksidacijom organskih jedinjenja.Osim toga, potrebno je pratiti rast biomase na biofilmu i njenoodstranjivanje kako ne bi dolo do problema u radu.

Efikasnost i kapacitet preiavanja u biofiltrima zavisi odhidraulikog i organskog optereenja sistema, pH vrednosti sredine,temperature vode, sadraja kiseonika i vrste ispune, zatim odkoncentracije zagaujuih komponenata u otpadnoj vodi, kao i debljine

sloja mikroorganizama u nosau filtra.

1.6.3. Proces sa aktivnim muljem

Bioloki proces preiavanja otpadnih voda sa aktivnim muljem jesekundarni proces preiavanja u cilju uklanjanja organskih i koloidnihsupstancija iz otpadne vode. Koristi se posle primarnog taloenja prikome se izdvaja najvei deo suspendovanih komponenata. Aktivni muljse nalazi u lebdeem stanju i sastoji se iz mikroorganizama, rastvorenihorganskih i neorganskih supstancija kao i suspendovanih i koloidnihkomponenata iz otpadne vode. Proces, u kome se koristi aktivni mulj, je

aerobni bioloki proces u kome se mikroorganizmi u prisustvu kiseonikau odreenim uslovima sredine (pH i temperatura), hrane organskimjedinjenja, oslobaajui ugljen-dioksid u vodu i pri tome se razmnoavajui rastu. Posledica takve aktivnosti mikroorganizama je poveanjekoloidnih i rastvorenih organskih supstancija u obliku manje ili viestabilizovanog mulja, koji je kao takav mnogo manje opasan po ovekovuivotnu i radnu sredinu i pogodan za dalji tretman. Efikasnost rada

postrojenja sa aktivnim muljem zavisi od sposobnosti mikroorganizamada razgrade organska jedinjenja iz otpadne vode i da se grupiu u

pahuljice (flokule) i taloe u sekundarnom taloniku. Mulj se taloi usekundarnom taloniku i pri tome je mogue da se zajedno s njim istaloe

i bioloki teko razgradljive i otrovne komponente. U bioaeracionombazenu je potrebno odravati odreen odnos izmeu nove koliineorganskih jedinjenja koja treba razgraditi i mase mikroorganizama kojivre preiavanje. Taj odnos zavisi od vrste otpadne vode, eljenogstepena preiavanja, usvojene tehnologije preiavanja i karakteristikasamog aktivnog mulja. Da bi se opisani odnos postigao i odraoneophodno je da se jedan deo istaloenog aktivnog mulja iz sekundarnogtalonika neprekidno alje na poetak procesa (recirkulisani, tj. povratni


22/210

22

mulj), dok se preostali deo aktivnog mulja odvodi na dalji tretman (viakmulja).

Mikroorganizmi se generalno sastoje od 70 do 90 % organske i 10do 30 % neorganske supstancije. Sastav aktivnog mulja, tj. biomase se

predstavlja sledeim hemijskim bruto formulama [4]:C5H7NO2 - prema Huveru (Hoover) i Porgesu (Porges), iC7H11NO3 - prema Halmersu (Halmers).

Neorganska frakcija aktivnog mulja se sastoji iz oksida fosfora,kalijuma, natrijuma i drugih metala (P2O5, K2O, N2O, MgO, CaO, SO3,Fe2O3i dr.).

Na slici 1.9 je prikazana ema konvencionalnog postrojenja zapreiavanje otpadnih voda sa aktivnim muljem.

Slika 1.9 Konvencionalni sistem sa aktivnim muljem: 1 - ulaz otpadne voda,

2 - bioaeracioni bazen, 3 - aeracija, 4 - sekundarni (naknadni) talonik,5 - recirkulacija aktivnog mulja, 6 - viak aktivnog mulja,

7 - preiena voda

Osnovni elementi konvencionalnog postrojenja sa aktivnim muljemsu:

- bioaeracioni bazen ili vie povezanih bazena sa vremenomzadravanja otpadne vode od 0,5 do 24 asa,

- ureaj za dovod vazduha, tj. kiseonika (u bioaeracioni bazen seuvodi atmosferski vazduh ili tehniki kiseonik),

- sekundarni talonik,

- ureaji za sakupljanje mulja sa dna talonika (grebai) i njegovorecirkulisanje u bioaeracioni bazen,- ureaji za uklanjanjen vika mulja.

Za odvijanje procesa sa aktivnim muljem neophodno je obezbeditiodgovarajuu koliinu kiseonika, dovoljan broj ivih mikroorganizama,dobar kontakt mikroorganizama, organskih jedinjenja i kiseonika. Da bise to ostvarilo vri se vie operacija u toku procesa:

- meanje aktivnog mulja sa otpadnom vodom koja se preiava,- aeracija meavine u bioaeracionom bazenu,


23/210

23

- odvajanje aktivnog mulja iz meavine u sekundarnom taloniku,- vraanje odgovarajue koliine aktivnog mulja (povratni mulj) u

bioaeracioni bazen, i- odstranjivanje i odlaganje vika aktivnog mulja.

Povratni mulj se dodaje otpadnoj vodi ispred bioaeracionog bazena,a dobrim meanjem u bazenu se ostvaruje zadovoljavajui kontakt faza.Koliina vode sa povratnim muljem se obino kree od 10 do 50 %, a uzavisnosti od procesa koji se koristi.

Prema kriterijumu organskog optereenja aktivnog mulja sistemi sedele na:

- visoko optereene,- konvencionalno optereene, i

-

nisko optereene (produena aeracija, stabilizacija mulja, potpunopreiavanje).

Visoko optereeni sistemi

Visoko optereeni sistemi preiavanja se primenjuju kada se elipostii visok efekat rada postrojenja uz relativno lo kvalitet efluenta.Optereenje mase mulja se kree u intervalu od 0,5 do 5kgBPK5/(kgSMdan), a vreme trajanja aeracije je 1 do 3 h. Efluent sadrivisoke koncentracije aktivnog mulja koji se nalazi u aktivnoj fazi rasta.Recirkulacija mulja iznosi oko 10 % koliine efluenta.

Konvencionalno optereeni sistemi

Najvie se upotrebljavaju za preiavanje komunalnih otpadnihvoda. Optereenje aktivnog mulja se kree od 0,2 do 0,5kgBPK5/(kgSMdan), sa vremenom zadravanja otpadne vode u

bioaeracionom bazenu od 4 do 8 h. Koncentracija aktivnog mulja seodrava u granicama od 1,5 do 3 kg/m3. Konvencionalno optereenisistemi mogu biti sa deliminim ili sa potpunim meanjem.

Nisko optereeni sistemi

Nisko optereeni sistemi se primenjuju za obradu malih koliinaotpadnih voda. Pri tome se uvek koristi bioaeracioni bazen sa potpunimmeanjem, a recirkulacija mulja obino iznosi 100 % od koliine influenta(r=1). Optereenje mulja je malo i iznosi oko 0,05 kgBPK5/(kgSMdan)to uz dugo vreme zadravanja mulja (20 do 30 h) uslovljava damikroorganizmi budu u fazi endogene respiracije.

Prema broju stepeni preiavanja sistemi sa aktivnim muljemmogu biti jednostepeni, dvostepeni i trostepeni.


24/210

24

Jednostepeno preiavanje

U ovom sluaju se preiavanje odvija u jednom stepenu, sa istimtipom aktivnog mulja i pri tome se vri samo razgradnja organskih

jedinjenja. Eventualno moe doi i do delimine nitrifikacije idefosfatizacije u bioaeracionom bazenu i pri tome se azotna i fosforna

jedinjenja koriste kao izvor hrane manjoj populaciji mikroorganizama.

Dvostepeno preiavanje

Kod ovih sistema se u prvom stepenu razgrauju organskajedinjenja, a u drugom se stvaraju uslovi za rast nitrifikacionihorganizama koji vre nitrifikaciju (slika 1.10). Svaki stepen se sastoji od

bioaeracionog bazena i sekundarnog talonika.Nedostaci ovih sistema su:

- nastajanje vee koliine otpadnog mulja, i- poveani trokovi usled potrebe za veim brojem talonika.

Slika 1.10 Dvostepeni sistem (razgradnja organskih jedinjenja i nitrifikacija)

Trostepeno preiavanje

U ovom sluaju pored faze razgradnje organskih jedinjenja i

nitrifikacije vri se i denitrifikacija u posebnom bioaeracionom bazenu,to je vrlo pogodno za totalno uklanjanje azota iz otpadne vode. U

procesu denitrifikacije nitrati reaguju sa biomasom iz aktivnog mulja priemu se oslobaa ugljen-dioksid, koji se lako desorbuje iz vode. Poslesvakog od tri stepena nalazi se talonik gde se vri izbistravanje vode, dokse u samim bazenima odravaju potrebni uslovi za te procese (pHvrednost, hemijski reagensi, temperatura i koncentracija rastvorenogkiseonika). Ovaj nain je pogodan za preiavanje industrijskih otpadnihvoda.


25/210

25

1.6.3.1. Bioaeracioni bazeni

Bioaeracioni bazen predstavlja jedan od najvanijih delovapostrojenja za preiavanje otpadnih voda i njegovo projektovanje kao ifunkcionalnost i efikasnost zavise od mnogih parametara.

Na osnovu kriterijuma meanja otpadne vode bioaeracioni bazenimogu da budu sa deliminim ili sa potpunim meanjem otpadne vode(slika 1.11).

Slika 1.11 ematski prikaz bioaeracionog bazena: a) sa klipnim kretanjemotpadne vode, b) sa potpunim meanjem

Bioaeracioni bazeni sa deliminim meanjem

U bioaeracioni bazen sa deliminim meanjem otpadna voda ipovratni mulj se uvode na poetak bazena i aeriu istim intenzitetom ducelog toka. Odnos organskog optereenja mulja i potronja kiseonikaopadaju od ulaza prema izlazu otpadne vode. Opadanjem ovih parametaramenja se i struktura mikroorganizama, pa samim tim i efikasnosttransporta kiseonika du bazena nije jednolika (slika 1.12). Tok

preiavanja, pa i kvalitet preiene vode je promenljiv. Bazen moeimati vie odvojenih vertikalnih ili horizontalnih delova kroz koje otpadna

voda protie serijski ili u vie prolaza. Sistem sa deliminim meanjem jevrlo osetljiv na promene kvantitativnih i kvalitativnih karakteristikaotpadnih voda, a naroito na pojavu toksinih supstancija. Ne preporuujese za tretman industrijskih otpadnih voda.


26/210

26

Slika 1.12 Efikasnost transporta kiseonika du bioaeracionog bazena sa klipnimstrujanjem [3]

Bioaeracioni bazeni sa potpunim meanjem

Kod potpunog meanja, otpadna voda i aktivni mulj se uvode ubioaeracioni bazen na nekoliko mesta ili se pak vri intenzivno meanjeotpadne vode pomou turbinskih mealica, tako da se postie potpunomeanje otpadne vode i muljne smee. Na taj nain se omoguavazapreminska ravnomernost osnovnih tehnolokih parametara, kao to su:koncentracija mulja (3000 do 5000 mg/L), potronja kiseonika, organskooptereenje mulja, mikrobioloka aktivnost, koncentracija preostalogzagaenja, itd. Aktivni mulj je mnogo manje osetljiv na udarnaoptereenja i toksine supstancije. Zato je ovaj sistem najpogodniji za

preiavanje industrijskih otpadnih voda.Osnovni parametri procesa aeracije su:

- vreme zadravanja otpadne vode (h),- potreba za kiseonikom,- stepen recirkulacije mulja,- koliina proizvedenog mulja,- koliina vika mulja,- indeks mulja,- vreme zadravanja mulja (m),- optereenje mase mulja (RSM),

- zapreminsko optereenje bioaeracionog bazena (Rv).Prilikom biolokog tretmana u bioaeracionom bazenu potrebno jepoznavati sledee karakteristike otpadne vode:

- protok,- biohemijski potrebnu koliinu kiseonika (BPK5),- koncentraciju suspendovanih komponenata,- temperaturu vode,- toksinost,- sadraj azota,- sadraj deterdenata,


27/210

27

- sadraj masti i ulja.Projektovanje bioaeracionog bazena se sastoji iz sledeih koraka:

a) odreivanje karakteristika otpadne vode- proseni protok,- biohemijski potrebna koliina kiseonika (BPK5),- sadraj azota,- koncentracija suve mase aktivnog mulja (cSM),

b) odreivanje ekstremnih letnjih i zimskih temperatura,c) definisanje eljene efikasnosti preiavanja,d) odreivanje optereenja mase mulja (RSM),e) usvajanje odgovarajueg vremena zadravanja mulja (m) i vremena

zadravanja otpadne vode (h),

f) odreivanje produkcije mulja u funkciji od vremena zadravanjamulja, koncentracije suve mase aktivnog mulja i elijske produkcijeza zimske i letnje uslove,

g) odreivanje potrebne koliine kiseonika za zimske i letnje uslove,h) odreivanje koliine recirkulisanog mulja i vika mulja, da bi se

postiglo odgovarajue vreme trajanja tretmana,i) odreivanje organskog optereenja bioaeracionog bazena i njegove

zapremine,j) izbor odgovarajueg aeracionog sistema.

Osnovni parametri za projektovanje procesa preiavanja saaktivnim muljem se izraunavaju pomou sledeih izraza:

1. Optereenje mase mulja( )5= dSM

SM

BPKR

m , 5

kgBPK

kgSM dan, (1.1)

gde su:(BPK5)d ,kgBPK5/dan, - dnevna koliina organskog

zagaenja,mSM ,kgSM, - masa suve supstancije

aktivnog mulja.

2. Zapreminsko optereenje bioaeracionog bazenaRV = cSM RSM ,kgBPK5/(m3dan), (1.2)

gde je:cSM ,kgSM/m

3, - koncentracija suve mase aktivnogmulja.

3. Zapremina bioaeracionog bazena( )5= d

V

BPKV

R , 3m . (1.3)


28/210

28

4. Vreme zadravanja vode u bioaeracionom bazenu

=ul

V

Q , h , (1.4)

gde je:Qul ,m

3/h, - protok vode na ulazu u bioaeracioni bazen.

5. Vreme zadravanja mulja u bioaeracionom bazenu

=

MBm

R MR ul ul

V c

Q c Q c , h , (1.5)

gde su:cMB ,kg/m

3, - koncentracija mulja u bioaeracionom

bazenu,QMR ,m3/h, - protok u recirkulaciji,cMR ,kg/m

3, - koncentracija mulja u recirkulaciji,cul ,kg/m

3, - koncentracija zagaujuih komponenatau influentu.

6. Stepen recirkulacije mulja

=MB

eR MB

cr

c c , % . (1.6)

Vrednosti optereenja mase mulja i zapreminskog optereenja

bioaeracionog bazena su date u tabeli 1.3.

Tabela 1.3 Karakteristine vrednosti optereenja mase mulja i zapreminskogoptereenja bioaeracionog bazena [3]

Jedinica

Intenzitet optereenja

jako srednje slabovrlo slabo

(produenaaeracija)

Optereenjemase mulja,(RSM)

5kgBPK

kgSM dan vee od

0,50,2 0,5 0,07 0,2

manje od0,07

Zapreminskooptereenjebioaeracionogbazena, (RV)

53

kgBPK

m dan vee od

1,50,6 1,5 0,35 0,6

manje od0,35

1.6.3.2. Bioreaktori

Bioreaktori su zatvorene posude kod kojih se princip rada zasnivana aeraciji otpadne vode i aktivnog mulja. Visina vodenog stuba u ovimreaktorima iznosi od 12 do 25 m. Izrauju se od elinih materijala koji se


29/210

29

oblau plastinim prevlakama ili nekim drugim zatitnim premazima.Sekundarni talonik moe initi celinu sa bioreaktorom ili biti odvojen odnjega. Na slici 1.13 je prikazana ema bioreaktora tipa "Bayer" kod koga

je talonik odvojen.Postupak sa aktivnim muljem u visokom bioreaktoru se razvio pre

svega za obradu industrijskih, odnosno tee razgradljivih otpadnih voda.U Evropi su ovaj postupak uporedo razvili veliki hemijski kompleksi"Bayer" i "Hoechst".

Slika 1.13 Bioreaktor tipa "Bayer": 1 - otpadna voda, 2 - aerator-mlaznica,3 - oduak, 4 - hidrociklon, 5 - pumpa, 6 - dovod vazduha, 7 - talonik, 8 - preliv

talonika, 9 - viak mulja

Otpadna voda i komprimovani vazduh se uvode istovremeno na dnoreaktora pomou specijalnih aeratora-mlaznica. Odlika ovih specijalnokonstruisanih mlaznica sa dvofaznim tokom je da kinetiku energijuintenzivnog mlaza tenosti pri energetski povoljnim uslovima koriste zafino dispergovanje mehurova vazduha u tenost. Formirani sitni mehurovise kreu sporo kroz visoki vodeni stub poveavajui vreme zadravanja

pri emu se ostvaruje efikasno unoenje kiseonika. Da bi se postigaooptimalan rad mlaznica neophodno je usaglasiti protok vazduha i protok

tenosti. Iskustveni podaci ukazuju da se kod mlaznica pljosnatog oblikapostie maksimalno unoenje kiseonika od 3,2 kg/kWh, pri visini

vodenog stuba od 15 m. Aktivni mulj i voda se odravaju u suspenzijimeanjem koje se ostvaruje ubacivanjem mehurova vazduha pomoumlaznica. Otpadni gasovi iz bioreaktora se isputaju kroz oduak koji senalazi na vrhu reaktora. Nakon potrebnog vremena zadravanja, voda imulj se preko hidrociklona odvode u talonik u kome se vri razdvajanjefaza. Preiena voda se isputa preko preliva talonika, a istaloeni muljse vraa u bioreaktor pomou pumpe. Viak mulja se obrauje i odlae naza to predvieno mesto.


30/210

30

Na slici 1.14 prikazan je presek mlaznice tipa "Bayer", proizvedeneod polipropilena, otporne na koroziju i stvaranje naslaga (kamenca). Ovemlaznice se ugrauju obino u grupama. Grupu ine etiri mlaznice.Slobodan mlaz je usmeren prema dnu reaktora pod uglom od 45o. Time sespreava taloenje vrstih estica na dnu reaktora. Rastojanje mlaznice oddna reaktora je 0,75 do 1 m. Jedna grupa mlaznica se postavlja na svakih8 do 10 m2poprenog preseka reaktora. Prenik mlaznice za vodu je 8mm, a prenik komore za meanje mlaznice je 14 mm.

Voda

Vazduh

d1d

Slika 1.14 Popreni presek mlaznice tipa "Bayer"[4]

Bioloko preiavanje u visokom bioreaktoru po tehnologiji kojusu razvili i koriste koncerni "Bayer" i "Hoechst" ima niz prednosti uodnosu na klasinu bioloku obradu sa aktivnim muljem i to:

- bolje iskorienje uneenog kiseonika iz vazduha i do 85 %, zbogvee visine vodenog stuba, to znai da je potrebno uneti svega 1/5do 1/7 od koliine vazduha koji se unosi povrinskim aeratorimakod klasinih aeracionih bazena sa aktivnim muljem,

- spreava se zagaenje ivotne sredine sa neprijatnim mirisima iopasnim bakterijama,

- iskorieni vazduh i otpadni gasovi mogu se preiavati, to je kodklasinih bazena veoma skupo i esto neizvodljivo,- moe se menjati visina vodenog stuba to znai da je znatno

elastiniji od klasinih bioaeracionih bazena,- zauzima manji prostor zbog gradnje u visinu,- bioreaktori se grade od elinog lima koji je znatno otporniji na

promene spoljnje temperature to nije sluaj kod betonskih bazenakoji pucaju i postaju vodopropusni.


31/210

31

Za ilustraciju prednosti procesa obrade u visokom bioreaktoru uodnosu na klasini proces obrade sa aktivnim muljem u bioaeracionom

bazenu, dati su uporedni pokazatelji u tabeli 1.4.

Tabela 1.4 Uporedni pregled karakteristinih parametara kod procesa saaktivnim muljem u bioreaktoru i bioaeracionom bazenu [1]

Parametar Jedinica BioreaktorBioaeracioni

bazenZapremina m3 21000 21000Visina vodenog stuba m 17 24 4

Aeracija - injektoripovrinski

aeratoriEnergetska efikasnost transporta

kiseonika kg/kWh 2,7 3,0 1,5Potronja vazduha m3/h 10800 70300Udeo kiseonika u otpadnom gasu % 5 8 19 20Iskorienje kiseonika % 60 85 5 10Povrina taloenja m2 1640 2460Povrina potrebnog prostora m2 11000 50000

Zbog svoje fleksibilnosti tehnologija obrade sa aktivnim muljem uvisokom bioreaktoru ima iroke mogunosti primene u praksi pri obradiotpadnih voda hemijske, petrohemijske i prehrambene industrije. Veomauspeno se primenjuju za uklanjanje amonijaka u obradi rafinerijskih

otpadnih voda.

Literatura

[1] Simii, H.: Procesi obrade otpadnih voda, Eko-Zeleni, Tuzla, 2002.

[2] ukovi, J., B. uki, D. Lazi, M. Marseni: Tehnologija vode,Beograd, 2000.

[3] Ljubisavljevi, D., A. uki, B. Babi: Preiavanje otpadnih voda,Graevinski fakultet, Beograd, 1995.

[4] Kuburovi, M., M. Stanojevi: Biotehnologijaprocesi i oprema,SMEITS, Beograd, 1997.

[5] Kuburovi, M., A. Petrov: Zatita ivotne sredine, SMEITS iMainski fakultet, Beograd, 1994.

[6] Savi, V., O. Kova, S. Sokolovi, O. Nikoli i dr.: Obradaiskoritenih ulja i emulzija, IKOS, Zenica, 1991.

[7] Degremont, G.: Tehnika preiavanja vode, Prevod sa francuskog,Graevinska knjiga, Beograd, 1976.


32/210

32

[8] Baras, J., L. Knei, M. Blagojevi, M. Mitrovi: Obrada otpadnihvoda, I deo, Fizika i hemijska obrada, Savez hemiara i tehnologaSrbije, Beograd, 1979.

[9] Bogner, M. i dr.: Termotehniar, tom 2, Poglavlje Zatita ivotnesredine, Interklima grafika, Vrnjaka Banja, SMEITS, Beograd,2004.


33/210

33

2. PRIMENA AERACIJE U PROCESIMA

BIOLOKE OBRADE OTPADNIH VODA

Ubiolokoj obradi otpadnih voda aeracija je operacija u kojoj segasovita faza, obino vazduh ili kiseonik, dovodi u kontakt sa otpadnomvodom preko odgovarajueg sistema za distribuciju, a u ciljuobogaivanja otpadne vode kiseonikom i ostvarivanja to efikasnijeg

procesa preiavanja.U cilju odravanja aerobnih uslova postoji potreba za stalnim

unoenjem kiseonika u otpadnu vodu (minimalno 1 do 2 g/m3). Kiseonikse u otpadnoj vodi rastvara i koristi za odravanje ivotnog ciklusamikroorganizama. Uobiajeno je unoenje kiseonika preko vazduha,mada je mogue i unoenje tehnikog kiseonika. Rastvoreni kiseonik se u

procesu preiavanja koristi za:- razgradnju organskih supstancija,- procese sinteze biomase,- endogenu respiraciju, i- nitrifikaciju.

Izbor sistema za aeraciju je veoma kompleksno pitanje, jer jepotrebno da kapacitet unoenja kiseonika u otpadnu vodu odgovarapotronji kiseonika, koja se definie na osnovu odabranog tipa procesa iorganskog optereenja otpadne vode.

Aeracija je operacija u obradi voda kojom se gasovita faza, obinovazduh ili kiseonik, i voda dovode u kontakt u cilju ostvarivanja tointenzivnijeg prenosa gasova.Pri obradi prirodnih voda aeracija se koristiza:

- uklanjanje pojedinih rastvorenih neorganskih supstancija (npr.gvoa i mangana) oksidacijom, zatim taloenjem, i

- uklanjanje nepoeljnih rastvorenih gasova koji su nosioci ukusa imirisa (H2S, NH3), ili supstancija koje poskupljuju obradu (H2S,

CO2).Bilo da se vri obrada komunalnih ili industrijskih otpadnih vodaproces aeracije ima veoma iroku primenu za:

- prethodnu aeraciju otpadnih voda naroito u sluaju nedostatkarastvorenog kiseonika ili u sluaju velikog sadraja sulfida uotpadnoj vodi u cilju efikasnije bioloke obrade i taloenja,

- flotaciju, tj. za uklanjanje masti i ulja, nekih vrstih dispergovanihsupstancija i za zgunjavanje mulja, i

- bioloku obradu otpadnih voda, ime se obezbeuje neophodankiseonik za metabolike potrebe mikroorganizama koji se hrane


34/210

34

organskim zagaujuim komponentama i endogenu respiracijumikroorganizama u otpadnoj vodi.Sistemi za aeraciju kod postrojenja sa aktivnim muljem treba da

ispune sledee uslove:- unoenje odgovarajue koliine kiseonika pri emu treba da postoji

mogunost regulacije unosa kiseonika u zavisnosti od optereenjamase mulja,

- odravanje potrebnog sadraja kiseonika u bioaeracionom bazenu,od 1 do 2 g/m3, kroz intenzivno meanje suspenzije voda-mulj iravnomernu raspodelu unetog kiseonika po zapremini

bioaeracionog bazena,- visoku turbulenciju i brzinu od minimalno 15 cm/s u dnu

bioaeracionog bazena kod lakih muljeva, a do 30 cm/s kod tekihmuljeva, radi izbegavanja taloenja flokula,- veliku pogonsku sigurnost, bez zaepljivanja pora i otvora kod

aeracije pod pritiskom, bez hvatanja vlaknastih materijala nalopaticama i kanalima kod turbina kao i neosetljivosti aeracionogsistema u sluaju sleganja terena i objekata, kod mamut rotora, i

- malu potronju energije u odnosu na koliinu unetog kiseonika, tj.visok uinak aeratora.Pravilnim izborom procesa i opreme za aeraciju (snabdevanje

kiseonikom bakterijskih kultura u bazenu sa aktivnim muljem)obezbeuju se optimalni uslovi rada, kao i nii eksploatacioni trokovi

postrojenja za bioloko preiavanje otpadnih voda u celini.

2.1. Sistemi za aeraciju u odnosu na nain uvoenja vazduha

Za uvoenje vazduha u bioaeracioni bazen koristi se dubinska iliaeracija pod pritiskom i povrinska ili mehanika aeracija, i kombinacijaova dva postupka tzv. kombinovana aeracija. Na slici 2.1 prikazani susistemi za aeraciju vazduhom.

a b c

Slika 2.1 Sistemi za aeraciju: a - dubinska aeracija, b - povrinska aeracija,c - kombinovana aeracija [1]


35/210

35

2.1.1. Dubinska ili aeracija pod pritiskom

Dubinska aeracija se izvodi u dubokim bioaeracionim bazenima, ukojima se uz pomodistributera, koji su postavljeni na dnu bazena, uvodivazduh pod pritiskom koji obogauje vodu kiseonikom i vri njenomeanje (slika 2.2). Dimenzije mehurova zavise od prenika otvora nadistributerima koji su za sitne mehurove prenika do 3 mm, a za krupneiznad 6 mm. Prednosti dubinske aeracije se ogledaju u sledeem [2]:

- postie se sigurnost u radu, posebno zimi,- vreme aeracije iznosi od 6 do 8 h,- dobra regulacija procesa sa mogunou utede energije, i

-

koliina unesenog vazduha (kiseonika) se regulie zavisno odoptereenja vode organskim komponentama (BPK).

Osnovni problemi kod ovoga sistema su mogua zaepljenja otvorana distributerima od vrstih estica prisutnih u vodi ili nastalog aktivnogmulja.

2

1

3

Slika 2.2 Bioaeracioni bazen sa dubinskom aeracijom: 1 - dovodkomprimovanog vazduha, 2 - distributeri vazduha, 3 - bioaeracioni bazen [2]

Efikasnost aeracije kod dubinskih aeratora zavisi od vie faktora:konstrukcionog reenja i rasporeda distributera, geometrije bioaeracionog

bazena i sastava vode koja se preiava. Distributeri vazduha se izraujuod razliitih materijala kao to su nerajui elik, keramika, porozna

plastika, termoplastini materijali, elastomeri i drugi.


36/210

36

2.1.2. Povrinska ili mehanika aeracija

Kod povrinske aeracije najee se koriste centrifugalni turbinskiaeratori, koji na osnovu kretanja propelera meaju vodu ime seomoguava kontakt vode sa vazduhom (kiseonikom) i istovremenomeanje vode. Kod aeracije uz pomo mehanikih turbina unoenjekiseonika u vodu zavisi od oblika i prenika turbine, periferne brzine idubine uranjanja turbine, kao i sastava otpadne vode. Poveanjem brojaokretaja turbine poveava se dovod kiseonika. Na slikama 2.3 i 2.4

prikazana su konstrukciona reenja povrinskih aeratora.Za ostvarivanje dobre aeracije vaan je oblik bazena za aeraciju.

iroki i plitki bazeni su povoljniji tako da odnos irine prema dubini treba

da je 4:1, uz dubinu bazena koja je obino ve

a od 2 m.

1

2

3

Slika 2.3 Aeraciona turbina montirana na most: 1 motor, 2 reduktor,3 turbina [2]

3

2

6 6

1

45

Slika 2.4 Konstrukcija plivajue aeracione turbine: 1 - motor, 2 - reduktor,3 - tronoac, 4 - uvodni deo, 5 - turbina, 6 - plovci [2]


37/210

37

2.1.3. Kombinovana aeracija

Kao to je ve prethodno navedeno kombinacija dubinske ipovrinske aeracije naziva se kombinovana aeracija (slika 2.1c). Kodovog aeracionog sistema vri se istovremeno mehaniko meanje iuvoenje vazduha u otpadnu vodu. Mehaniki aeratori su vertikalniturbinski aeratori sa ravnim lopaticama, koji se postavljaju na odreenudubinu bioaeracionog bazena. Na dno bioaeracionog bazena se premaodgovarajuem rasporedu postavljaju distributeri vazduha. Mehanikiaeratori se postavljaju iznad distributera vazduha tako da se mogunesmetano formirati mehurovi vazduha, koji se do distributera dovodi uz

pomo kompresora niskog pritiska. U pogledu efikasnosti obogaivanja

otpadne vode kiseonikom aeracioni bazeni krunog oblika predstavljajupovoljnije konstrukciono reenje u odnosu na bazene kvadratnog ilipravougaonog oblika.

Postoje reenja kombinovane aeracije sa jednim ureajem koji ima ifunkciju meanja i uvoenja vazduha.

2.2. Sistemi aeracije u odnosu na tip procesa

U zavisnosti od tipa procesa preiavanja sa aktivnim muljempostoje sledei sistemi sa primenom aeracije:

- aeracija i recirkulacija,

- kontaktna stabilizacija (biosorpcija, regeneracija mulja),- Krausov (Kraus) proces,- stepenasto dodavanje otpadne vode,- stepenasto dodavanje vazduha,- sistemi sa potpunim meanjem,- produena aeracija,- sistemi sa dubokim ahtom.

Aeracija i recirkulacija

Aeracija i recirkulacija mulja je najvie korieni postupak sa

aktivnim muljem, koji se moe primenjivati skoro u svim sistemima.Stepen recirkulacije zavisi od modifikacije sistema.

Kontaktna stabilizacija (biosorpcija, regeneracija mulja)

Otpadna voda se uvodi u kontaktni bazen, gde se zajedno sa muljemiz stabilizacionog bazena aerie u vremenu od 30 do 60 minuta (slika 2.5).U ovoj fazi dolazi do spajanje koloidnih i suspendovanih komponenata izotpadne vode sa pahuljicama stabilizovanog mulja. Mulj se zatim taloi u


38/210

38

sekundarnom taloniku i odvodi u stabilizacioni bazen, gde se u tokuaeracije (od 3 do 6 h) vri razgradnja adsorbovanih organskih jedinjenja.Vreme zadravanja mulja u stabilizacionom bazenu je obino duplo duenego u kontaknom bazenu.

Slika 2.5 ema sistema sa kontaknom stabilizacijom aktivnog mulja

Zbog odvojene stabilizacije aktivnog mulja, potrebna zapreminaaeracionih bazena je za oko 50 % manja u odnosu na zapreminu kodkonvencionalnih postrojenja.

Kontaktni postupak je veoma efikasan za preiavanje komunalnihotpadnih voda, sa veim udelom organskog zagaenja u obliku fino

suspendovanih i koloidnih estica. Za preiavanje industrijskihotpadnih voda, sa veim udelom rastvorenih polutanata, ovaj postupak jemanje efikasan.

Krausov (Kraus) proces

Kod Krausovog postupka unapreen je konvencionalni postupak saaktivnim muljem tako to se meavina prevrele tenosti iz anaerobnogdigestora i malog dela povratnog mulja izlae aeraciji u odvojenom

bazenu za aeraciju (slika 2.6). Jedan deo povratnog aktivnog muljazaobilazi odvojeni bazen za aeraciju i direktno odlazi u aeracioni bazen u

kojem se mea sa otpadnom vodom.Ovaj proces zahteva mnogo rastvorenog kiseonika. Proces je

primenjiv za otpadne vode sa niskom koncentracijom azota.


39/210

39

Slika 2.6 ema Krausovog procesa sa aktivnim muljem [3]

Stepenasto dodavanje otpadne vode

U ovom postupku se otpadna voda dodaje na vie mesta duaeracionog bazena sa klipnim strujanjem, a povratni mulj se vraa na

poetak aeracionog bazena. Organsko optereenje je rasporeeno dubazena ime se izbegavaju veliki lokalni zahtevi za kiseonikom koji se

mogu sresti kod konvencionalnog postrojenja. Ovaj proces vodi kakraem vremenu zadravanja i nioj koncentraciji aktivnog mulja umeavini sa otpadnom vodom. Postupak sa stepenastim dodavanjemotpadne vode moe trajati dvostruko manje vremena nego konvencionalni

postupak, a sa istim stepenom efikasnosti. Trokovi izgradnje i potrebanprostor za ovaj postupak su manji u odnosu na konvencionalni, dok supogonski trokovi za oba postupka priblino isti. ema postupkapreiavanja sa stepenastim dodavanjem otpadne vode je prikazana naslici 2.7.


40/210

40

Slika 2.7 eme postupaka preiavanja sa stepenastim dodavanjem otpadnevode [3]

Stepenasto dodavanje vazduha

Ovim postupkom se problem promene potronje kiseonika dubazena reava dodavanjem vie vazduha u delu bazena gde je influent(otpadna voda) u odnosu na deo bazena gde je efluent (preiena voda).Ovo se postie promenom rastojanja izmeu distributera za uvoenjevazduha. ema procesa je prikazana na slici 2.8.

Najbolje rezultate daje usmeravanje od 55 do 75 % od ukupnodovedene koliine kiseonika na prvu polovinu bazena. Prednosti ove vrste


41/210

41

aeracije su obezbeivanje bolje kontrole rada, smanjivanje pogonskihtrokova i spreavanje nitrifikacije ako je potrebno [3].

Slika 2.8 ema sistema stepenastog dodavanja vazduha

Postrojenja sa potpunim meanjem

Novina kod ovog postrojenja je to strujanje u aeracionom bazenu

nije klipno, kod kojeg se sveestice koje u

u na jednom mestu u bazenzadravaju u njemu priblino isto vreme. Za ovaj proces je karakteristino

da se i influent i povratni mulj jednoliko rasporeuju po celomaeracionom bazenu tako da su u svakom trenutku i u svakom delu bazenaza aeraciju potpuno isti uslovi (koncentracija hranjivih materija,koncentracija aktivnog mulja, sastav biocenoze aktivnog mulja).Paljivim izborom opreme za aeraciju i meanje obezbeuje se, ako ne

potpuno, onda vrlo intenzivno meanje. Potrebe za kiseonikom po celojzapremini bazena su iste (slika 2.9). Oblik bazena nema uticaja.

Ovo je naroito povoljno za mala postrojenja, gde se javljaju udarnaoptereenja, kao i za postrojenja gde na preradu dolaze industrijske

otpadne vode. Stepen efikasnosti procesa sa potpunim meanjem je visoki moe da se poredi sa efikasnou konvencionalnog postrojenja [3].


42/210

42

Slika 2.9 Postrojenje sa potpunim meanjem i potronja kiseonika u aeracionom

bazenu [3]

Produena aeracija

Produena aeracija je proces sa aktivnim muljem koji radi u reimuniskog organskog optereenja aktivnog mulja i niskog zapreminskogoptereenja bioaeracionog bazena. Zbog toga su u njemu najintenzivniji

procesi endogene respiracije mikroorganizama i spore oksidacijeorganskih jedinjenja. Kod ovih postrojenja nema primarnog talonika, asav mulj se stabilizuje u bioaeracionom bazenu. Vreme zadravanjaotpadne vode i vreme zadravanja mulja je due nego kod ostalih procesasa aktivnim muljem. Kod sistema sa produenom aeracijom esto se muljisputa sa izbistrenom vodom, a ako se eli odvajanje mulja radi daljeobrade neophodno je predvideti talonik.

Postupak sa produenom aeracijom se koristi za obradu manjihkoliina otpadnih voda, na primer kod manjih naselja udaljenih odcentralnog postrojenja za obradu otpadnih voda, izolovanih fabrika,institucija i slino.

Na slici 2.10 prikazane su dve varijante postupka sa produenomaeracijom:

- prvom varijantom se postie efikasnost procesa od 75 do 85 %,

-

drugom varijantom se postie vea efikasnost procesa.


43/210

43

Slika 2.10 eme sistema produene aeracije

U grupu postrojenja sa produenom aeracijom spadaju:- oksidacioni jarkovi, i- Karusel postrojenja.

Oksidacioni jarkovi

Oksidacioni jarak je pogodan postupak zbog visoke efikasnostiuklanjanja BPK5 (85 95 %) i jednostavnog rada. Mogua je pojavanitrifikacije u sistemu. Ovo je fleksibilan proces i upotrebljava se kad jena raspolaganju veliki prostor. Ipak, povrinski aeratori se u toku zimskihmeseci mogu zalediti pa u kritinim podrujima treba obezbediti grejanje.Tokom hladnog vremena mora se spreiti pad efikasnosti, mehanikooteenje i opasnost po radnike.

ematski prikaz procesa preiavanja otpadnih voda u

oksidacionom jarku dat je na slici 2.11.


44/210

44

Slika 2.11 ema procesa preiavanja otpadnih voda u oksidacionomjarku [3]

Karusel postrojenja

Kod Karusel postrojenja koja rade po principu oksidacionih jarkovaizmenjen je nain aeracije primenom turbinskih aeratora to je omoguiloveu dubinu bazena (i do 5 m) ime je otklonjen glavni nedostatakoksidacionih jarkova uslovljen korienjem povrinskih aeratora. Na slici2.12 prikazana je ema tokova u Karusel postrojenju.

OSNOVA

PRESEK

odvod utalonik

pregradni zid

klipno strujanje

zona 1

zona 2

aerator

potpunomeanje

zonaaeracije

povratnimulj

dovodvode

dovod malogdela sirove vode

Slika 2.12 ema postrojenja karusel [4]


45/210

45

Sistemi sa dubokim ahtom

Duboki aht je jedna varijacija procesa sa aktivnim muljem.Razvijen je u Engleskoj i upotrebljava se na mestima gde su cenezemljita visoke. Tako je postrojenja tipa duboki aht najvie u Japanu, a

primena u SAD i Kanadi je u ekspanziji.Duboki aht se sastoji od vertikalnog ahta dubine od 120 do 150 m

koji kao aeracioni sistem koristi U-cev (slika 2.13). aht zamenjujeprimarni talonik i aeracioni bazen. Duboki aht je prstenaste forme: usredini ahta, koji je obloen elinom koljkom, koncentrino je

postavljena jedna cev. Kroz tu cev se otpadna voda, povratni aktivni mulji vazduh usmeravaju nadole, a onda se podiu kroz prsten oko cevi. Ovo

je postrojenje sa klipnim strujanjem.Zahtevi za kiseonikom se kreu u granicama od 25 do 60 mg/L,prenos kiseonika je vei to je vii pritisak postignut u ahtu. Temperaturau ahtu tokom godine je priblino konstantna to omoguava primenuovog postrojenja u svim klimatskim uslovima.

Prednosti dubokog ahta su: niske pogonske i radne investicije, malizahtevi u pogledu zauzimanja zemljita i dobro podnoenje visokihorganskih optereenja.

Slika 2.13 ema sistema dubokog ahta [3]


46/210

46

2.3. Sistemi aeracije sa tehnikim kiseonikom

Aktivni mulj se umesto kiseonikom iz vazduha, moe snabdevatiistim (tehnikim) kiseonikom, pri emu je pri istom pritisku rastvaranjekiseonika u vodi pet puta intenzivnije. U vodu se uvodi gasna fazakiseonika pri nadpritisku od 500 Pa i odrava se njena koncentracija od 6do 10 mg/L. Na ovaj nain se postie visoka aktivnost biomase, boljetaloenje i uguivanje mulja, kao i krae vreme zadravanja otpadnevode. Nizak indeks mulja, pa prema tome i visoka koncentracija aktivnogmulja, omoguavaju smanjenje zapremine bioaeracionog bazena uzodravanje istog optereenja mase mulja. Koliina vika mulja je manjanego kod sistema sa vazduhom. Postrojenje se obino sastoji od vie

pokrivenih komora u kojima se odrava konstantan pritisak kiseonika.Raspodela kiseonika po zapremini vode se vri pomou propelernihmealica ili aeracionih turbina (slika 2.14). Visoka koncentracijakiseonika omoguava bioloki tretman zagaenih i koncentrovanihotpadnih voda.

Slika 2.14 ema sistema aeracije aktivnog mulja tehnikim kiseonikom

U odnosu na klasini sistem aeracije vazduhom sistemi satehnikim kiseonikom imaju sledee prednosti [5]:

- manja ulaganja u graevinske objekte,- uteda u prostoru,- vea efikasnost transporta kiseonika,- manji trokovi eksploatacije (uteda energije),- mogunost bolje regulacije i praenja sistema aeracije,- bolje taloenje mulja.

Nedostaci sistema sa tehnikim kiseonikom u odnosu na sistem savazduhom su:


47/210

47

- visoka cena kiseonika,- manja povrina kontakta gasne i tene faze,- potreba za kvalifikovanijom radnom snagom,- potreba odravanja dobre zaptivenosti komora i striktnog

pridravanja mera zatite na radu.Primena sistema sa tehnikim kiseonikom je esta u sluajevima

nakon rekonstrukcije postojeih sistema za preiaavanje veomazagaenih industrijskih otpadnih voda.

Sistemi sa tehnikim kiseonikom se danas koriste uglavnom u SAD,Belgiji i Engleskoj i to kada su u pitanju jako zagaene otpadne vode ikada je ogranien prostor za smetaj postrojenja.

U tabeli 2.1 su dati projektni parametri procesa aeracije sistema sa

tehnikim kiseonikom.

Tabela 2.1 Projektni parametri sistema aeracije sa tehnikim kiseonikom

Parametar Oznaka JedinicaTipinavrednost

Zapreminsko optereenjebioaeracionog bazena

RV kgBPK5/(m3dan) 2,4 4,0

Koncentracija suve maseaktivnog mulja

cSM kg/m3 4,0 8,0

Optereenje mase mulja RSM kgBPK5/(kgSMdan) 0,5 1,0

Vreme zadravanja

otpadne vode

h h 1,5 2,0

Stepen recirkulacije mulja re % 25 100

Faktor prenosa kiseonika r kgO2/ kgBPK5 0,85 1,35

Vreme zadravanja mulja m dan 1,5 5,5

2.4. Osnovni pokazatelji procesa aeracije otpadnih voda

Za bioloko preiavanje otpadnih voda u bioaeracionim bazenimasa aktivnim muljem, polazei od podataka o protoku i sastavu otpadnevode i potrebnom sastavu preiene vode, vri se izbor tipa procesa iaeracionog sistema kao i naina aeracije [6].

Karakteristini parametri procesa za razliite aeracione sisteme su:- kapacitet unoenja kiseonika, kg/h,- optereenje bioaeracionog bazena organskim supstancijama

svedeno na jedinicu zapremine bazena, kgBPK5/(m3dan),

- optereenje aktivnog mulja, tj. odnos organskih supstancija i suvemase mulja, kgBPK5/(kgSMdan),

- trajanje procesa aeracije, h,


48/210

48

- koliina mulja koja se recirkulie iz sekundarnog talonika ubioaeracioni bazen, %, i

- efekat snienja biohemijski potrebne koliine kiseonika, %.Prilikom dimenzionisanja aeracionih sistema bitno je da stvarni

kapacitet unoenja kiseonika bude vei ili jednak stvarnoj potrebi zakiseonikom u odreenoj fazi procesa obrade otpadnih voda. Potronjakiseonika se definie na osnovu izraza [4]:

( )2

5

24d

O

r BPK R

= ,

kg

h, (2.1)

gde su:r ,kgO2/kgBPK5, - faktor prenosa kiseonika,

(BPK5)d ,kgBPK5/dan, - dnevna koliina organskog zagaenja.

.Za odabrani tip procesa sa aktivnim muljem dobija se preporuena

vrednost faktora prenosa kiseonika (r), dok se dnevno organskooptereenje otpadne vode (BPK5)d dobija na osnovu podataka oorganskom optereenju otpadne vode (BPK5) i protoku vode. U tabeli 2.2

prikazane su uobiajene vrednosti faktora prenosa kiseonika zakonvencionalna postrojenja sa aktivnim muljem za vrednost BPK5 naizlazu od 20 do 30 mg/L.

Tabela 2.2 Vrednosti faktora prenosa kiseonika [4]

Tip preiavanja

produenaaeracija

nitrifikacijakonvencionalno

postrojenjeFaktor prenosakiseonika,kgO2/kgBPK5,

2,5 2,5 1,5 2,0

Za uvoenje odreene koliine vazduha u bioaeracioni bazen, kao iza meanje celokupne suspenzije u bazenu, ime se spreava prevelikotaloenje mulja i homogenizuje meavina neophodno je poznavatitehnike karakteristike ureaja za aeraciju.

Literatura

[1] Kuburovi, M., M. Stanojevi: Biotehnologija procesi i oprema,SMEITS, Beograd, 1997.

[2] Jahi, M. B.: Preiavanje zagaenih voda, Nauno-obrazovniinstitut za ureenje voda, Poljoprivredni fakultet, Novi Sad, 1990.

[3] Shundar, L: Water and Wastewater Calculations Manual, Mc Graw-Hill Companies Inc., United States of America, 2001.


49/210

49

[4] Ljubisavljevi, D., A. uki, B. Babi: Preiavanje otpadnih voda,Graevinski fakultet, Beograd, 1995.

[5] Sekizava, T., K. Fujie, H. Kubota, T. Kasakura, A. Mizuno: AirDiffuser Performance in Activated Sludge Aeration Tanks, JournalWater Pollution Control Federation, Washington, Vol. 57, No. 1(1985), pp. 53-59.

[6] White, J. B.: Wastewater engineering, Edvard Arnold, London,1987.

[7] Pavlovi, D.: Aeracioni sistemi na postrojenjima za preiavanjeotpadnih voda aktivnim muljem, Udruenje za tehnologiju vode,Beograd, 1979.

[8] Baras, J., Lj. Mojovi, M. Jovanovi, M. Matkovi: Studijaopravdanosti razvoja primene kiseonika u biolokom preiavanjuotpadnih voda, Tehnoloko-metalurki fakultet, Beograd, 1987.

[9] Bolton, R. L., L. Klein.: Sewage treatment basic principles andtrends, Butterworths, London, 1971.

[10] Baras, J., L. Knei: Obrada otpadnih voda, II deo, Bioloka obrada,Savez hemiara i tehnologo Srbije, Beograd, 1979.


50/210

50

3. FIZIKO-HEMIJSKE OSNOVE PRIMENE

KISEONIKA U PROCESIMA PRE

I

AVANJAOTPADNIH VODA

3.1. Rastvorljivost kiseonika u vodi

Prema Henrijevom (Henry) zakonu rastvorljivost kiseonika u vodije pri konstantnoj temperaturi proporcionalna parcijalnom pritiskukiseonika u vazduhu prema izrazu:

p Ha x= ,Pa, (3.1)gde su:

x ,kmolO2/kmol(O2+L), - molski udeo rastvorenogkiseonika u vodi,

Ha ,Pakmol(O2+L)/kmolO2, - Henrijeva konstanta.

Vrednosti Henrijeve konstante za kiseonik pri razliitimtemperaturama vode date su u tabeli 3.1, a pri razliitim parcijalnim

pritiscima kiseonika u tabeli 3.2.

Tabela 3.1 Konstanta Henrija u zavisnosti od temperature vode [1]

Temperaturavode, tL

,oC,

Ha10-9

, ( )22

kmol O LPa

kmolO

+ ,

Temperaturavode, tL

, oC,

Ha10-9

, ( )22

kmol O LPa

kmolO

+ ,

0 2,58 40 5,425 2,95 45 5,70

10 3,31 50 5,9615 3,69 60 6,3720 4,06 70 6,7225 4,45 80 6,9630 4,81 90 7,0835 5,14 100 7,10

Pogonska sila pri transportu kiseonika iz jedne u drugu fazu jerazlika ravnotene koncentracije i stvarne koncentracije kiseonika u vodi.to je sistem dalje od ravnotenog stanja transport kiseonika u vodu jeintenzivniji.


51/210

51

Tabela 3.2 Konstanta Henrija za kiseonik pri razliitim parcijalnimpritiscima kiseonika [1]

Parcijalni pritisak O2,Pa,

Ha10-9, ( )

2

2

kmolO

LOkmolPa

+ ,

23,0 oC 25,9 oC

106656 - 4,85

119988 4,64 -

266640 4,65 4,86

399960 4,66 4,89

533280 4,74 4,94

666600 4,79 4,99

799920 4,86 5,05

933240 4,94 5,12

1085580 5,05 -

1093224 - 5,23

U tabeli 3.3 prikazane su vrednosti ravnotene zapreminske masenekoncentracije kiseonika u hemijski istoj vodi u zavisnosti od temperaturevode pri konstantnom pritiskupn = 101,3 kPa i masenom udelu kiseonikau vazduhu,g = 0,232 kg/kg a odgovarajui dijagram je prikazan na slici3.1.

Tabela 3.3 Ravnotene zapreminske masene koncentracije kiseonika u istojvodi pri konstantnom pritisku pn = 101,3 kPai g = 0,232 kg/kgu zavisnosti

od temperature vode (tL)

tL,oC,

nc

,mg/L,

tL,oC,

nc

,mg/L,0 14,6 22 8,72 13,8 24 8,4

4 13,1 26 8,16 12,5 28 7,88 11,8 30 7,5

10 11,3 32 7,312 10,8 34 7,114 10,3 36 6,816 9,9 38 6,618 9,5 40 6,420 9,1


52/210

52

Slika 3.1 Zavisnost ravnotene zapreminske masene koncentracije kiseonika uistoj vodi od temperature vode pri konstantnom pritisku pn= 101,3 kPai

g = 0,232 kg/kg

Zavisnost ravnotene zapreminske masene koncentracije kiseonikau vodi od temperature moe se na osnovu vrednosti datih u tabeli 3.3odrediti na osnovu interpolacionog polinoma treeg stepena, koji glasi:

* 5 3 210n L L Lc A t B t C t D= + + + ,mg/L, (3.2)

gde su:tL,

oC, - temperatura vode,A= 55 10 ,B= + 36,8 10 ,

C= 13,885 10 ,D= + 14,568 .

Vrednosti date u tabeli 3.3 se odnose na istu vodu, dok su ustvarnim uslovima ravnotene zapreminske masene koncentracijekiseonika u vodi manje zbog prisustva masti, ulja, hlorida u rastvorenomstanju i dr.

Zavisnost ravnotene zapreminske masene koncentracije kiseonikau vodi od temperature vode i koncentracije hlorida u vodi, tj. nadmorskevisine pri konstantnom pritisku pn = 101,3 kPa i g = 0,232 kg/kgje

prikazana u tabelama 3.4 i 3.5, odnosno na slikama 3.2 i 3.3.


53/210

53

Tabela 3.4 Zavisnost ravnotene zapreminske masene koncentracije kiseonikau vodi c*,mg/L, od temperature vode i koncentracije hlorida u vodi pri

pn= 101,3 kPai g = 0,232 kg/kg[2]

tL

,oC,

Hloridi ,g/kg,

0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0

Ravnotena koncentracija O2u vodi, c* ,mg/L,

0 14,62 13,73 12,89 12,10 11,35 10,66

2 13,83 13,00 12,22 11,48 10,79 10,14

4 13,11 12,33 11,61 10,92 10,27 9,66

6 12,45 11,73 11,05 10,40 9,80 9,23

8 11,84 11,17 10,53 9,93 9,36 8,83

10 11,29 10,66 10,06 9,49 8,96 8,45

12 10,78 10,18 9,62 9,09 8,59 8,11

14 10,31 9,75 9,22 8,72 8,24 7,79

16 9,87 9,34 8,84 8,37 7,92 7,50

18 9,47 8,97 8,50 8,05 7,62 7,22

20 9,09 8,62 8,17 7,75 7,35 6,96

22 8,74 8,30 7,87 7,47 7,09 6,72

24 8,42 8,00 7,59 7,21 6,84 6,50

26 8,11 7,71 7,33 6,96 6,61 6,28

28 7,83 7,44 7,08 6,73 6,40 6,08

30 7,56 7,19 6,84 6,51 6,20 5,90

32 7,30 6,96 6,62 6,31 6,00 5,72

34 7,06 6,73 6,41 6,11 5,82 5,55

36 6,84 6,52 6,21 5,92 5,65 5,38

38 6,62 6,32 6,02 5,75 5,48 5,2340 6,41 6,12 5,84 5,58 5,32 5,08

42 6,21 5,93 5,67 5,41 5,17 4,93

44 6,02 5,75 5,50 5,25 5,02 4,79

46 5,83 5,58 5,33 5,10 4,87 4,66

48 5,65 5,41 5,17 4,95 4,73 4,52

50 5,48 5,24 5,02 4,80 4,59 4,39


54/210

54

Slika 3.2 Zavisnost ravnotene zapreminske masene koncentracije kiseonika uvodi od temperature vode i koncentracije hlorida pri

pn= 101,3 kPai g = 0,232 kg/kg

Tabela 3.5 Zavisnost ravnotene zapreminske masene koncentracije kiseonika uvodi c*,mg/L, od temperature vode i nadmorske visine pri pn= 101,3 kPai

g = 0,232 kg/kg[2]

tL

,oC,

Nadmorska visina ,m,

0 305 610 914 1219 1524 1829Ravnotena koncentracija O2u vodi, c

* ,mg/L,0 14,6 14,1 13,6 13,2 12,7 12,3 11,82 13,8 13,3 12,9 12,4 12 11,6 11,24 13,1 12,7 12,2 11,9 11,4 11 10,66 12,4 12 11,6 11,2 10,8 10,4 10,18 11,8 11,4 11 10,6 10,3 9,9 9,6

10 11,3 10,9 10,5 10,2 9,8 9,5 9,212 10,8 10,4 10,1 9,7 9,4 9,1 8,814 10,3 9,9 9,6 9,3 9 8,7 8,316 9,9 9,7 9,2 8,9 8,6 8,3 818 9,5 9,2 8,7 8,6 8,3 8 7,7

20 9,1 8,8 8,5 8,2 7,9 7,7 7,422 8,7 8,4 8,1 7,8 7,7 7,3 7,124 8,4 8,1 7,8 7,6 7,3 7,1 6,826 8,1 7,8 7,6 7,3 7 6,8 6,628 7,8 7,5 7,3 7 6,8 6,6 6,330 7,5 7,2 7 6,8 6,5 6,3 6,132 7,3 7,1 6,8 6,6 6,4 6,1 5,934 7,1 6,9 6,6 6,4 6,2 6 5,836 6,8 6,6 6,3 6,1 5,9 5,7 5,538 6,6 6,4 6,2 5,9 5,7 5,6 5,440 6,4 6,2 6 5,8 5,6 5,4 5,2


55/210

55

Slika 3.3 Zavisnosti ravnotene zapreminske masene koncentracije kiseonika uvodi od temperature vode i nadmorske visine pri pn= 101,3 kPai

g = 0,232 kg/kg

Zavisnost ravnotene zapreminske masene koncentracije kiseonikau vodi od temperature vode bez prisustva amonijaka i ugljen-dioksida uvodi pri pn = 101,3 kPa i g = 0,232 kg/kg je prikazana u tabeli 3.6 i naslici 3.4.

Slika 3.4 Zavisnost ravnotene zapreminske masene koncentracije kiseonika uvodi od temperature vode bez prisustva amonijaka i ugljen-dioksida pri

pn= 101,3 kPai g = 0,232 kg/kg


56/210

56

Tabela 3.6 Zavisnost ravnotene zapreminske masene koncentracije kiseonika uvodi c*,mg/L, od temperature vode bez prisustva amonijaka i ugljen-dioksida

pri pn= 101,3 kPai g = 0,232kg/kg[3]

Lt

, Co ,

*c , 33 dm/cm ,

2O

, 3m/kg ,

*c , / ,mg L

0 10,19 1,4277 14,552 9,64 1,4173 13,664 9,14 1,4071 12,866 8,68 1,3970 12,138 8,26 1,3871 11,46

10 7,87 1,3773 10,8412 7,52 1,3676 10,2814 7,19 1,3581 9,7615 7,04 1,3533 9,5316 6,89 1,3487 9,2918 6,61 1,3394 8,8520 6,36 1,3302 8,4621 6,23 1,3257 8,2622 6,11 1,3212 8,0723 6,00 1,3168 7,9024 5,89 1,3123 7,73

25 5,78 1,3079 7,5626 5,67 1,3036 7,3927 5,56 1,2992 7,2228 5,46 1,2949 7,0729 5,36 1,2906 6,9230 5,26 1,2863 6,77

3.2. Zapreminski koeficijent transporta kiseonika

Ukupni koeficijent prenosa kiseonika sa strane vode zavisi odkoeficijenta transporta kiseonika u vodi i koeficijenta transporta kiseonika

u vazduhu i izraava se sledeim izrazom [4]:1 1 1

L L red GK k Ha k= +

, (3.3)

gde su:

LK ,kmol/(m2sC), - koeficijent prenosa kiseonika sa strane

vode,

Lk ,kmol/(m2sC), - koeficijent transporta kiseonika u vodi,


57/210

57

Gk ,kmol/(m2sp), - koeficijent transporta kiseonika u

vazduhu,redHa ,Pam

3/kmol, - redukovana Henrijeva (Henry) konstanta,

prema izrazu

redt

Ha xHa

C

=

3Pa m, ,

kmol

(3.4)

gde je:Ct ,kmol/m

3, - zapreminska molska koncentracija kiseonika u vodi.

Koeficijent prenosa kiseonika sa strane vazduha, KG, takoe zavisiod koeficijenta transporta kiseonika u vodi i koeficijenta transporta

kiseonika u vazduhu, to se izraava sledeim izrazom [4]:1 1 red

G G L

Ha

K k k= + (3.5)

gde je:

GK ,kmol/(m2sp), - koeficijent prenosa kiseonika sa strane

vazduha.

Odnos koeficijenata transporta supstancije u tenoj i gasnoj fazi se,u zavisnosti od tipa ureaja za aeraciju, kree u sledeim granicama [4]:

0,1 0,5

L

G

Documents

Primena Gasova u Tretmanu Voda