UKLANJANJE PATOGENA U UREĐAJIMA ZA PROČIŠĆAVANJE OTPADNIH VODA

Jasna Hrenović; Prirodoslovno-matematički fakultet, Zagreb

1

Hrenović

Patogene bakterije u ljudskom fecesu:

Bakterija Koncentracija u 1g fecesa

Salmonella sp. 104 - 1010

Shigella 105 - 109

Ukupni koliformi 107 - 109

Fekalni koliformi 106 - 109

2 Hrenović

Prosječni probavni trakt čovjeka sadrži oko 1 kg bakterija.

Koncentracija mikroorganizama u 100 mL kućanskih otpadnih voda:

3 Hrenović

Površinska aeracija u bazenima s aktivnim muljem proizvodi aerosol koji sadrži visoke koncentracije mikroorganizama.

4 Hrenović

Zarazne bolesti se prenose kontaktom s otpadnom vodom u koju su mikroorganizmi dospjeli ljudskim i životinjskim izlučevinama (hidričke infekcije). Hidričke infekcije šire se otpadnim vodama: - direktnim kontaktom, - infiltracijom otpadnih voda u pitke vode, - udisanjem aerosola. Patogeni u otpadnim vodama uključuju: viruse, bakterije, praživotinje, parazite. Glavne enteropatogene bakterije (koje uzrokuju gastrointestinalne infekcije) u otpadnim vodama: Salmonella spp., Shigella spp., Campylobacter jejuni, Vibrio cholerae, Yersinia enterolitica, patogeni sojevi Escherichia coli.

5 Hrenović

Uklanjanje patogena tijekom pročišćavanja otpadnih voda ovisi o korištenoj tehnologiji. Aerirane lagune Uklanjanje patogena ovsi o: temperaturi, intenzitetu sunčevog zračenja, pH, bakteriofagima, predaciji od strane drugih mikroba, adsorpciji na taložive čestice. Ovisno o vremenu zadržavanja patogeni mogu biti uklonjeni do 90-99%. Prokapnik Općenito manje učinkoviti u uklanjanju patogena od konvencionalnog aktivnog mulja. Očekivano uklanjanje enterobakterija je 20-80%.

6 Hrenović

Aktivni mulj Uklanjanje patogena u sustavu s aktivnim muljem događa se u primarnom taložniku, aeriranom bazenu i sekundarnom taložniku. Glavnina uklanjanja događa se zbog sedimentacije te adsorpcije ili inkorporacije u flokule mulja. Uklanjanje patogena varira od 40-99%.

7 Hrenović

8

Membranski bioreaktori Kombinacija aktivnog mulja i membranskih tehnologija mikro- ili ultrafiltracije. Uklanjanje patogena je vrlo učinkovito (99.99%) ispod granice detekcije.

Hrenović

Anaerobni reaktori Tehnologija anaerobnog mulja kombinira se s drugim tehnologijama (npr. lagune). Uklanjanje patogena je lošije u odnosu na konvencionalni aktivni mulj. U UASB izvedbi (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) uklonjeno je: 79% fekalnih koliforma, 88% Salmonella spp. i Shigella spp., 87% Vibrio spp.

9 Hrenović

10 Hrenović

Biljni uređaji Uklanjanje patogena događa se zbog sedimentacije, filtracije, sunčevog zračenja, antagonizma između patogena i biljaka. Uklanjanje patogena je slično onom u lagunama, iako je vrijeme zadržavanja u biljnim uređajima mnogo kraće (3-5 dana) od onog u lagunama (20-30 dana).

Tercijarni tretman Primjenjuje se u svrhu dodatnog uklanjanja patogena iz vode obrađene u sekundarnom stupnju. Tehnologije: - filtracija: mikrofiltracija, filtracija kroz pijesak - dodatak kemijskih koagulansa (soli željeza i aluminija, vapno) - membranske tehnologije: ultra- i nanofiltracija, reverzna osmoza - lagune. Vrlo učinkovito (99.9%) uklanjanje patogena.

11 Hrenović

Dezinfekcija Dezinfekcija obrađene vode prije ispuštanja u prirodni recipijent je obavezna u nekim razvijenim državama (SAD). Temperatura ima najveći utjecaj na kemijske reakcije - s porastom temperature raste učinkovitost kemijskih dezinficijensa. pH vode, suspendirane čestice, organska tvar, organski i anorganski spojevi dušika, željezo, mangan, sumporovodik mogu interferirati s učinkovitošću dezinficijensa. Klor je jaki oksidans. Kad se plinoviti klor doda u vodu dobiva se hipokloritna i kloridna kiselina: Cl2 + H2O = HOCl + HCl HOCl = H+ + OCl- (hipokloritni ion) Za dezinfekciju otpadne vode primjenjuje se 20-40mg/L slobodnog klora (HOCl i OCl-).

12 Hrenović

Ozon Ozon (O3) je jaki oksidans. Tretman ozonom je mnogo skuplji od kloriranja te se ozon primjenjuje uglavnom za dezinfekciju pitkih voda. Tretman ozonom učinkovitiji je od kloriranja. Ne ostavlja rezidua u vodi. Učinkovitost nije utjecana pH ni amonijevim ionom. Ultraljubičasto zračenje Valna dužina od 260nm oštećuje mikrobni DNA i RNA. Formacija timinskih dimera blokira replikaciju nukleinskih kiselina. Fenomen fotoreaktivacije događa se u nekih bakterija (koliforma ali ne u crijevnih enterokoka) pri izlaganju vidljivom svjetlu (300-500nm). Šteta od UV zračenja se popravi aktivacijom enzima koji razdvoji timinske dimere. Šteta može biti popravljena i u mraku izrezivanjem dimera. Tretman ne producira toksične ni kancerogene nusprodukte, nema potrebe skladištenja toksičnih kemikalija. Nedostaci: visoka cijena, neki patogeni se oporave nakon izlaganja zračenju, interferencija suspendiranih čestica, željeza, fenolnih supstanci koje utječu na transmisiju svjetla.

13 Hrenović

U pročišćenoj kanalizaciji uvijek se očekuje neki broj patogena. Iako neki autori govore o 100% uklanjanja patogena, ovo je samo posljedica limita detekcije upotrijebljene metode. Bolje je učinkovitost uklanjanja patogena prikazati kao >99% ili definirati limit detekcije metode. Samo kombinacija ultrafiltracije i dezinfekcije daje otpadnu vodu s koncentracijom patogena ispod razine detekcije.

14 Hrenović