1

TEHNOLOGIJA I KONTROLA KVALITETA VODE I OTPADNIH VODA radni materijal 11

Nastavna jedinica: Preiavanje otpadnih voda I

Nastavni sadraj: Klasifikacija procesa preiavanja otpadnih voda

Tehnoloki proces preiavanja otpadnih voda se moe sastojati iz brojnih faza obrade, zavisno od karakteristika sirove otpadne vode i od zahtevanog kvaliteta preiene otpadne vode; a za svaku od tih faza postoji po nekoliko opcija, to ilustruje ema na slici 11.1 (napomena: na emi je prikazana tipina klasifikacija procesa preiavanja otpadnih voda, kakva se i danas najee koristi, i koja je primenljiva za preiavanje komunalnih otpadnih voda, i otpadnih voda prehrambene industrije; eme procesa preiavanja drugih industrij-skih otpadnih voda mogu se veoma razlikovati od prikazane eme). Samo poznavajui, u do-voljnoj meri, koliinu i stepen zagaenosti otpadnih voda moe se napraviti pravilan izbor faza preiavanja i opcija njihovog izvoenja, i dobiti srazmerno jednostavno a efikasno postrojenje za preiavanje otpadnih voda (PPOV).

U razmatranjima tehnolokog procesa preiavanja otpadnih voda u okviru ovog pred-meta draemo se klasifikacije na glavne faze, prikazane na emi na slici 11.1; odnosno na: (1) prethodnu obradu, te (2) primarno, (3) sekundarno, i (4) tercijalno preiavanje (za ob-janjenje pojmova videti tekst u okviru). Obrada muljeva koji nastaju u procesu preiavanja otpadnih voda, i u koje prelazi najvei deo zagaenja uklonjen u procesu preiavanja iz ot-padnih voda, nee biti predmet razmatranja na ovom predmetu, s obzirom da to ne dozvoljava raspoloivi fond asova; a studenti koji ele iru informaciju o procesima obrade muljeva mogu je dobiti, na primer, u: Metcalf & Eddy, Inc.: Wastewater Engineering: Treatment,

Disposal and Reuse, 3rd Edition, McGraw-Hill, Inc., 1991.

Prethodna obrada otpadnih voda

Prethodna obrada otpadnih voda, kako e biti ovde definisano, obuhvata (i) ujednaavanje koliine i optereenja otpadnih voda, eventualno i korekcije pH; te postupke uklanjanja iz ot-padnih voda: (ii) krupnog (grubog) materijala; (iii) lako taloivih suspendovanih estica; i (iv) slobodnih ulja i masti.

Ujednaavanje koliine i optereenja otpadnih voda, u tzv. egalizacionom bazenu (naziva se jo i: pufer tank), primenjuje se u pravilu prilikom preiavanja industrijskih otpadnih voda u postrojenju u samoj fabrici (jer je za veinu industrijskih otpadnih voda karakteristina velika neravnomernost protoka i optereenja); dok se u sluaju preiavanja komunalnih ot-padnih voda, u centralnom postrojenju za preiavanje, bar u naoj praksi, ne primenjuje ujednaavanje protoka i optereenja u posebnom bazenu, ve i tu ulogu obavlja javni kanali-zacioni sistem. Ujednaavanjem protoka i optereenja industrijskih otpadnih voda se u velikoj meri olakava njihovo dalje preiavanje, jer procesi preiavanja, a pogotovo bioloki procesi, najbolje funkcioniu na ujednaenom protoku i optereenju otpadnih voda koje obrauju. Sem toga, ukoliko su u liniju preiavanja ukljueni bioloki procesi, prevelike varijacije protoka i optereenja otpadnih voda ne samo da ometaju bioloki proces obrade ot-padnih voda, ve mogu da dovedu u pitanje i samo odvijanje procesa, tako da se u tom sluaju ujednaavanjem protoka i optereenja ne samo da olakava nego i titi dalji proces preia-vanja otpadnih voda. Ujednaavanje protoka i optereenja otpadnih voda se izvodi u odgova-rajue dimenzionisanom egalizacionom bazenu. U nekim sluajevima se egalizacioni bazen koristi i kao mesto za korekciju pH otpadne vode, dodavanjem odgovarajuih neutralizacionih sredstava.

2

Slika 11.1. Faze procesa preiavanja otpadnih voda i opcije izvoenja

Uklanjanje krupnog (grubog) materijala. Krupan (grubi) materijal je karakteristian po-gotovo za komunalne otpadne vode; odnosno, u javnu kanalizaciju se baca svata: krupni ot-paci hrane, delovi ambalae ili cela ambalaa, parad tkanine, drveta, itd. itd. Ovakav materi-jal se ree nalazi u otpadnoj vodi neke fabrike, ali ga, usled nebrige, slabe radne discipline, ili slabog odravanja opreme, moe biti i u znaajnim koliinama. Krupan (grub) materijal je

3

potrebno ukloniti iz otpadnih voda kako bi se olakalo dalje preiavanje otpadnih voda, a pogotovo zatitilo postrojenja za preiavanje otpadnih voda od oteenja opreme i/ili zaguenja cevovoda. Plivajui i uronjeni grubi materijal se uklanja prolaskom otpadne vode kroz odgovarajue dimenzionisanu reetku i/ili sito, na kome se taj materijal zadrava. Reetka i/ili sito postaljaju se na glavni kanalizacioni vod pre bilo koje druge opreme u pos-trojenju za preiavanje otpadnih voda (PPOV) ili na kanalizacioni vod fabrike pre isputa-nja industrijskih otpadnih voda u javnu (komunalnu) kanalizaciju, ukoliko se ne obavlja ni-

kakvo preiavanja otpadne vode fabrike.

Uklanjanje lako taloivih suspendovanih estica. Frakcija suspendovanih estica u ot-padnoj vodi obino se radi o tzv. inertnim, odnosno bionerazgradljivim suspendovanim esticama (zemlja, pesak, ljaka, pepeo, itd.) koje su znaajno vee specifine mase od vode, i zato se brzo i lako taloe, izaziva probleme pri preiavanju otpadnih voda, jer se na svim mestima na kojima otpadna voda usporava proticanje stvaraju naslage-talozi koji se

teko iste. Sem toga, inertne estice su obino i abrazivne, tako da oteuju pokretne delove u PPOV, kao to su lopatice mealica, i impeleri pumpi. Uklanjanje frakcije lako taloivih suspendovanih estica (napomena: ostale suspendovane estice se uklanjaju kasnije) zasniva se na njihovoj znaajno veoj specifinoj masi od vode, na primer specifina masa kvarcnog peska je 1,65 g/cm

3, tako da se kratkotrajnim zadravanjem vode u odgovarajuoj komori (tzv. hvatau peska) postie njihovo taloenje; dok ostale suspendovane estice, ija je brzina taloenja znaajno manja tako da ne stiu da se istaloe u hvatau peska, bivaju iznete sa strujom otpadne vode.

Uklanjanje slobodnih ulja i masti. Masti i ulja su karakteristian sadraj komunalnih ot-padnih voda, ali i otpadnih voda pojedinih industrija (na primer: uljare, klanice, rafinerije

nafte). Masti i ulja mogu da se nakupljaju u kanalizacionim cevima, pogotovo u ahtovima kanalizacije, gde ometaju protok otpadne vode, a biolokom razgradnjom (truljenjem) tih masti i ulja u samoj kanalizaciji javlja se intenzivan neprijatan miris. Dalje, masti i ulja

ometaju proces preiavanja otpadnih voda, naroito aerobni bioloki (tzv. sekundarni) proces preiavanja. Uklanjanje slobodnih ulja i masti nije vei tehniki problem, i obavlja se u okviru prethodne obrade vode. Meutim, uklanjanje emulgovanih masti i ulja je tei zadatak, i u pravilu reavanje tog problema ne spada u domen prethodne obrade otpadnih voda. Uklanjanje slobodnih masti i ulja u tzv. hvataima masti zasniva se na usporavanju toka otpadne vode, to omoguava da slobodna ulja i masti isplivavaju na povrinu, odakle se sakupljaju tzv. skimerima (od engleskog: skimmer skuplja pene).

Primarno preiavanje otpadnih voda

Pod primarnim preiavanjem komunalnih otpadnih voda ovde se podrazumeva samo (i) uklanjanje suspendovanih estica. Meutim, esto se sree klasifikacija preiavanja ot-padnih voda u kojoj se prethodna obrada otpadnih voda ne posmatra izdvojeno, ve u okviru primarnog preiavanja. Primarno preiavanje industrijskih otpadnih voda, sem uklanjanja suspendovanih estica, moe da obuhvati procese (ii) neutralizacije (kiselih ili alkalnih otpad-nih voda), (iii) oksidacije (na primer, toksinih materija), i (iv) hemijskog taloenja (na primer, tekih metala). Ti procesi primarnog preiavanja industrijskih otpadnih voda izvode se kako bi se uklonile materije koje bi mogle ugroziti dalji proces preiavanja ili, ukoliko se otpadna voda isputa u prijemnik nakon primarnog preiavanja, ekosistem prijemnika.

Uklanjanje suspendovanih estica. Suspendovane estice uklanjaju se iz otpadnih voda (i zatim posebno obrauju, obino u liniji obrade muljeva od preiavanja otpadnih voda) jer se u sekundarnom preiavanju, ukoliko ono postoji u liniji obrade otpadnih voda, teko razgrauje zagaenje sadrano u suspendovanim esticama. Ukoliko je predvieno da se ot-

4

padne vode isputaju u prijemnik bez sekundarnog preiavanja, i tada je neophodno da se uklone suspendovane estice, jer one izazivaju odreene tete u prijemniku otpadnih voda.

Uklanjanje suspendovanih estica iz vode se najee obavlja gravitacionim taloenjem, s obzirom da su suspendovane estice obino tee od vode; a ureaj u kome se obavlja ovakav nain uklanjanja suspendovanih estica iz vode se zove gravitacioni talonik.

Flotacija se koristi za uklanjanje suspendovanih estica malih specifinih masa, mada se primarno koristi za uklanjanje slobodnih ulja i masti iz otpadnih voda. Mehanizam flotacije

zasniva se na adiranju mehuria vazduha na dispergovane cestice (mehurii vazduha lepe se na suspendovane estice, kapljice ulja, estice masti), ime one postaju prividno lake od vode, tako da isplivavaju na povrinu odakle se skupljaju.

Treba naglasiti, da se primarnim preiavanjem ne moe preistiti otpadna voda do ste-pena koji doputa njeno direktno isputanje u vodoprijemnik; ali se moe, u odreenim slu-ajevima, preistiti u dovoljnoj meri da se dozvoli njeno isputanje u javnu kanalizaciju, jer su uslovi za kvalitet otpadnih voda koji se isputaju u javnu kanalizaciju daleko blai od uslova za direktno isputanje u prijemnik (uporediti odgovarajue podatke iz tabela 11.1 i 11.2).

Tabela 11.1. Granine vrednosti emisije za komunalne otpadne vode koje se isputaju u povrinske vode

Parametar Vrednost Parametar Vrednost

BPK5 (mg/L) 25 Ukupan azot (mg/L) 15

HPK (mg/L) 125 Ukupan fosfor (mg/L) 2

Suspendovane materije

(mg/L) 35

Tabela 11.2. Uslovi za isputanje otpadnih voda u javnu kanalizaciju grada Beograda

Parametar Vrednost Parametar Vrednost

BPK5 (mg/L) 300 Fosfati (mg P/L) 10

HPK (mg/L) 450 Amonijak (mg NH4+/L) 15

Suspendovane materije

(mg/L) 500

Nitrati (mg N/L)

Nitriti (mg N/L)

50

30

Sekundarno preiavanje otpadnih voda

Nakon prethodne obrade i primarnog preiavanja, u komunalnoj otpadnoj vodi, i otpad-noj vodi nekih industrija (kao to je prehrambena industrija), najvei deo preostalog zagaenja predstavlja koloidno dispergovano i rastvoreno bioloki razgradljivo organsko zagaenje. Takvo zagaenje, ukoliko dospe u vodu prijemnika ugroava ivi svet prijemnika, a u najgo-rem sluaju dovodi do njegovog unitavanja; odnosno, drastino pogorava kvalitet vode pri-jemnika inei je nepodobnom za mnoge vidove korienja (za vodosnabdevanje stanovnitva i industrije, zalivanje, rekreaciju), a u najgorem sluaju voda prijemnika postaje neprihvatljiva za bilo koju namenu.

Uklanjanje koloidno dispergovanog i rastvorenog bioloki razgradljivog organskog zaga-enja je zadatak sekundarnog preiavanja, koje je zasnovano na aktivnosti odgovarajue mikroflore, koja koristi bioloki razgradljive organske materije zagaenja kao svoj supstrat. Osnovna podela sekundarnog preiavanje je na aerobne i anaerobne procese, koji se razli-

5

kuju u nainu korienja kiseonika za bioloku oksidaciju zagaenja: aerobni procesi usvajaju kiseonik iz vazduha, dok anaerobni procesi usvajaju kiseonik iz hemijskih jedinjenja, kao to su nitrati i sulfati. Postoji veliki broj procesa sekundarnog preiavanja, pogotovo aerobnih, ali u poslednje vreme se uveava i broj anaerobnih procesa, i ti procesi se ovde nee ak ni nabrajati, ve e se, koliko to dopusta raspoloivi fond asova, procesi sekundarnog prei-avanja razmatrati u okviru nastavne jedinice Preiavanje otpadnih voda III.

Sekundarnim preiavanjem se u veini sluajeva otpadna voda preiava do stepena koji doputa njeno direktno isputanje u vodoprijemnik.

Tercijalno preiavanje otpadnih voda

Standardnim sekundarnim preiavanjem se iz otpadnih voda (pogotovo komunalnih ot-padnih voda, i otpadnih voda prehrambene industrije) ne uklanjaju u dovoljnoj meri tzv. nu-

trienti, odnosno materije koje sadre azot i fosfor, a koji su uzronici eutrofikacije vode pri-jemnika (za objanjenje pojma eutrofikacije videti tekst u okviru u radnom materijalu 1: Opti aspekti kvaliteta vode); tako da se, u sluaju da je prijemnik sekundarno preienih otpadnih voda podloan eutrofikaciji, moraju primeniti i odgovarajui procesi tercijalnog preiavanje otpadnih voda, sa ciljem uklanjanja nutrienata. Postupci tercijalnog preiava-nja, odnosno uklanjanja azota i fosfora, mogu se ukljuiti u sistem sekundarnog preiavanja ili izvesti kao poseban stepen preiavanja, nakon primenjenog sekundarnog preiavanja.

Prilikom primarnog i (ukoliko je primenjeno) sekundarnog preiavanja nekih industrij-skih otpadnih voda, uglavnom otpadnih voda nekih grana hemijske industrije, ne uklanjaju se

pojedine materije koje su opasne po prijemnik otpadnih voda (razne toksine ili na drugi nain opasne materije), ili u nekom drugom pogledu umanjuju kvalitet vodoprijemnika (na primer, jako obojenje otpadnih voda). Za uklanjanje takvih materija moraju se primeniti

odgovarajui procesi tercijalnog preiavanja, uglavnom pojedini hemijski procesi, kao to su tzv. unapreeni procesi oksidacije ili hemijsko taloenje (napomena: navedeno je ve, da se u okviru prethodne obrade pojedinih industrijskih otpadnih voda, mogu primeniti isti ili slini procesi za uklanjanje opasnih materija; ali je obino bolje da se uklanjanje opasnih materija, ukoliko ne smeta prethodnim fazama preiavanja, obavi u okviru tercijalnog preiavanja, jer u tom sluaju ostalo zagaenje, kao to su organske materije, ne uslonjava ili ometa ukla-njanje tih opasnih materija).

Preiena otpadna voda moe sadravati veliki broj mikroorganizama koji e negativno da utiu na prijemnik otpadne vode (na primer, preiena komunalna otpadna voda, ili pre-iena otpadna voda klanice). Da bi se to spreilo potrebno je dezinfikovati preienu ot-padnu vodu. Na emi na slici 11.1 je dezinfekcija preienih otpadnih voda navedena kao posebna faza obrade otpadnih voda, ali savremeniji pristup stavlja dezinfekciju otpadnih voda

u okvir tercijalnog preiavanja.

Napomena: Ovaj materijal zasnovan je na referencama: (1) European Commision: Reference Docu-

ment on Best Available Techniques in the Food, Drink and Milk Industries. Dated January 2006;

(2) European Commision: Reference Document on Best Available Techniques in Common Waste

Water and Waste Gas Treatment / Management Systems in the Chemical Sector. February 2003; i

(3) Gaea, S. i M. Klanja: Tehnologija vode i otpadnih voda. Jugoslovensko udruenje pivara, Beograd, 1994.