Aktivni muljProcesi prečišćavanja vode sa aktivnim muljem

Uklanjanje organskog zagađenja iz otpadne vode pomoćuaerobnih mikroorganizama.Mikroorganizmi, uglavnom bakterije, protozoe i metozoe nalazese na želatinoznim pahuljicama mulja u bazenu za aeraciju, gdjese uz pomoć oksigena u procesu metabolizma mikroorganizamaobezbjeđuje razgradnja supstrata (organskog zagađenja).Izdvojeni mulj u taložniku vraća se u recirkulaciju.

Kontaktna stabilizacija

• Biološki uređaj sa aktivnim muljem pogodan zaprečišćavanje manjih količinaotpadne vode 200 – 2000 m3/dan.Sastoji se od dva koncentrično postavljena rezervoara dubineoko 4 m i prečnikom unutarnjeg rezervoara 4 – 9 m ivanjskog 10-20 m.Vanjski rezervoar ima ulogu aeracionog bazena.Prostor između zidova u ovom rezervoaru je podijeljen natri komore : za aeraciju, reaeraciju i aerobnu stabilizacijumulja. Centralni dio ili unutarnji bazen ima ulogutaložnika.

Tehnologija prečišćavanja otpadne vode se sastoji od tri osnovneoperacije :

aeracije-taloženja-reaeracije mulja kako slijedi:• aeracija ulazne otpadne vode sa povratnim aktivnim muljem,• zadržavanje do dobivanja prečišćene vode• taloženje i odvajanje faza prečišćene vode i mulja.• Prečišćena voda se ispušta.• reaeracija mulja iz taložnika sa ispuštanjem viška mulja u aerobnistabilizator.Period aeracije : 2 – 3 sataPeriod reaeracije mulja : 4 – 6 sati

Biološka filtracija

• Kod biološke filtracije organsko zagađenje izotpadne vode se razgrađuje pri aerobnimuslovima putem mikroorganizama koji se nalazevezani na filterskom mediju u obliku fineprevlake ili filma.• Debljina filma raste usljed rasta

mikroorganizama sve dok vanjski sloj neapsorbuje svu organsku materiju i uzrokuje daunutarnji sloj koji je uz medij, pređe u endogenufazu i počne gubiti sposobnost prijanjanja uzfilterski medij.

Biološki filteri ( percolating filters) su okrugli betonski bazeniprečnika 6 – 50 m u kojima se nalazi ispuna od prirodnog ilivještačkog materijala na čijoj se površini formira film odmikroorganizama koji vrše razgradnju organskog zagađenjaiz otpadne vode koja rosi filter.

Organsko opterećenje biofiltera se izražavakao:kgBPK5 / m3 ispune.Hidrauličko opterećenje biofiltera je vrlo važantehnološki parametar i izražava se kao:m3 otpadne vode / m2 poprečne površineili po m3 ispune.Primjenom plastične ispune za biofiltere moguće jegraditi biofiltere i do visine od 12 m.Zahvaljujući velikoj visini i dužem vremenu prolaza vodekroz ispunu biofiltera, moguće je obrađivati:• visokoopterećene tokove prehrambene industrije kao štosu:• pivare, mljekare,• pogoni za preradu voća i povrća,• klaonice i industrije mesa,• vinarije, tekstilni kombinati i sl.

Rotirajući biodiskovi

• Proces prečišćavanja vode sa rotirajućimbiodiskovima je proces sa vezanom kulturommikroorganizama gdje medij rotira na čvrstomnosaču u bazenu sa otpadnom vodom.

• Mikroorganizmi se nalaze vezani na velikimdiskovima od sintetike koji rotiraju na jednojosovini sa elektromotorom, uronjeni oko 40 % ubazenu sa vodom.• Obično su diskovi 3-3,5 m u prečniku i rotiraju sa perifernom brzinom od 0,3 m/s.

Biodiskovi na otvorenom

Pokriveni biodiskovi

Lagune• Lagune su plitki, prostrani, zemljani bazeni ukojima se uglavnom prirodnim putam razgrađujeorgansko zagađenje iz otpadne vode.• Koriste se uglavnom tamo gdje postoji raspoloživozemljište i pogodni klimatski uslovi.• Čišćenje u lagunama je vrlo blisko postupkusamoprečišćavanja vode u prirodnim vodnimsistemima.• Uz biološke procese u lagunama se istovremenoodvija i taloženje i isplivavanje u vodi prisutnihmaterija.• U zavisnosti od organskog opterećenja, dubinivode u laguni i klimatskim uslovima, razgradnjaorganske materije se odvija putem aerobnih ili

anaerobnih procesa uz fotosintezu algi.Lagune mogu biti:• aerobne (prirodna aeracija),• fakultativne (aerobno-anaerobne) i• aerirane.Takođe, lagune mogu biti sa :• kontinuiranim ispustom,• kontroliranim ispustom ili sa• zadržavanjem (bez ispuštanja u površinskevode).

Tretman i odlaganje mulja

• Procesi tretmana efluenata generiraju nastajanječvrstih materija.• Pri procesima tretmana otpadnih voda nastajurazličite vrste otpadnih muljeva koje je potrebnoodgovarajuće tretirati i bezbjedno odložiti.• U prosijeku oko 70-80% organskog karbona se kodbiološkog prečišćavanja pretvara u suhe čvrstematerije.• Talozi i muljevi su visoko toksični polutanti kojizagađuju okolinu i izazivaju neugodne mirise. Onimogu biti opasni jer adsorbuju i akumulirajupatogene organizme i toksine.• Spaljivanje se smatra kao ekološki najbolja solucijaza rješavanje taloga i muljeva iz procesa obradeotpadnih voda.• Ugušćivanje taloga i muljeva može znatno smanjitikoličinu otpada za odlaganje.Najčešće se koristi stabilizacija mulja putemanaerobne digestije pri čemu se dobije koristanbiogas i stabilizirani muljni ostatak koji se možeodlagati na deponije ili koristiti u poljoprivredi iproizvodnji komposta.Najpodesnije vrste otpada za daljnjekondicioniranje su one koji sadrže visokukoncentraciju vlaknastih materija, kao što suotpadi iz prerade povrća i iz industrije papira, kojisadrže ove materije i do 5%.

Odlaganje mulja

• Spaljivanje nije najprihvatljiviji metododlaganja taloga u Evropi uslijed visokihtroškova i u poređenju sa drugimmetodama.• Spaljivanje u fluidiziranom sloju je

efikasnije uslijed boljeg mješanja.• Jedan od najvećih problema saspaljivanjem je nastajanje dioksina, furanai drugih ostataka iz reakcija na nižimtemperaturama.Polja za prirodno sušenje mulja

Korištenje mulja upoljoprivredne svrhe• Najpopularniji način odlaganja mulja.Prerađeni otpadni mulj predstavlja izvorhranljivih materija za biljke i služi zakondicioniranja tla.• Mulj je dobar izvor inertnih organskihmaterija.• Većina nitrogena koji potiče izdigestiranog mulja je u obliku amonijaka,koji je dobro rastvorljiv.

Dimenzioniranje i parametri procesa sa aktivnim muljem

Ovaj postupak se bazira na bioloskom kondicioniranju otpadnih voda u uredjajima sa aktivnim muljem. Aktivni mulj uglavnom se sastoji od bakterija, koje u otpadnoj vodi stvaraju lebdece pahuljice. Bakterije razgradjuju organsku materiju koja se nalazi u otpadnim vodama. Dio organske materije bakterije utrose na izgradnju novih bakterijskih stanica, a ostatci oksidiraju, pri cemu dobivenu energiju koriste za izmjenu materija. Kod navedenih procesa mikroorganizmi trose kisik kojeg se mora vjestacki dovoditi.U sekundarnim odnosno naknadnim ili zavrsnim taloznicima izdvajaju se zive pahuljice mulja koje se kao povratni mulj vracaju u uredjaj za bioaeraciju.

Dimenzioniranje bazena za bioaeraciju

Za odredjivanje volumena bazena za bioaeraciju vazni su sljedeci odnosi:

Vrijeme aeriranja tBA= V/Q (d)

Opterecenje zapreminebazena-hidraulicko RVQ=Q/V=1/tBA (1/d)BPK5 – Opterecenje zapremineBazena biolosko odnosno organsko RVB= Zu/tBA (kg BPK5/m3*d)

Opterecenje mulja RSMB=RVB/SMBB= Zu/tBA*SMBB (kg BPK5/kg SM*d)

Ucinak razgradnje mulja ɳ*RSMB= Zu-Zi / tBA*SMBB (kg BPK5/kg SM*d)

Bioloska razgradnja organskih materija u bioaeracionom bazenima ostvaruje se pomocu enzimatskih procesa. Mnogi strucnjaci danas skloni su pretpostavci, da su ucinak razgradnje mulja i BPK5 efluenta, ukoliko se odnose na prvobitne otopljene organske materije oneciscenja ZiM, povezani medjusobnim naizmjenicnim djelovanjem. Vjeruje se, da medjusobni odnosi prate krivulju, kako su to nasli Michaelis-Menten za enzimatsku kinetiku i Mond za izmjenu mikroorganizama. Nanesemo li na apscisu vrijednost BPK5 provbitnog zagadjenja efluenta ZiM i ordinate ucinak razgradnje mulja, dobicemo krivulju zasicenja.Prema Michaelis-Mentenum, odnosnu Mondu, ovaj tok krivulje moze se obuhvatiti sljedecim izrazom:

Zu-Zim/tBA*SMBB= MAX Zu-ZIM/tBA*SMBB*Zu-ZIM/ks-ziM

Iz tog se dobiva maksimalni ucinak razgradnje mulja

MAX zu-ziM/tBA*SMBB

U prednjem izrazu ks pretstavlja BPK5 efluente, pri kojem se javlja polovina maksimalnog ucinka razgradnje mulja.

Za male koncentracije u efluentu cesto se pretpostavlja da je ZiM manji u odnosu na ks te se radi toga u imenitelju vrijednosti mogu zanemariti. Za niske vrijednosti koncentracije u efluentu krivulja se moze zamjeniti pravcem

zu-ziM/tBA*SMBB = k*ziM

Nagib prvca k u tome slucaju odgovara odnosu

MAX (zu-ziM)/tBA*SMBB*ks

Ovo je reakcija prvog reda jer ucinak razgradnje mulja jos uvijek ovisi o prisutnom zagadjenju.Faktor k koji oznacava brzinu ovisi o bioloskoj razgradljivosti vode a dobiva se na osnovu ispitivanja.

Za dimenzioniranje volumena bioaeracionih bazena mjerodavni su opterecenje mulja i prostorno opterecenje izrazeno kao BPK5. Ovo vrijedi za dimenzioniranje bioaeracionih uredjaja vecine otpadnih voda i domacinstava. Dr. Bischofsberger je postavio 4 kakarteristicne grupe i to:

1. Biolosko kondicioniranje otpadnih voda uz istovremeno stabiliziranje mulja,

2. Biolosko kondicioniranje otpadnih voda sa nitirfikacijom,3. Biolosko kondicioniranje otpadnih voda BPK5 20mg/l,4. Biolosko kondicioniranje otpadnih voda do BPK5 30mg/l.

Uredjaj za kondicioniranje otpadnih voda uz istovremenu stabilizaciju mulja

Svrha ovog procesa je stabilizacija mulja do kvaliteta kojeg mulj treba da ima da se moze disponirati (lagerovati), tj. Da je bez mirisa. Ovdje se mjerodavno opterecenje mulja i to u granicama od oko 0.05kg BPK5/kg SM.d. Maksimalno prostorno opterecenje je 0.25 kg BPK5/m3.d., a tezina suve supstance mulja 5kg/m3 . Ovi bioaeracioni uredjaji sa stabilizacijom mulja koriste se za manje kolicine otpadnih voda, ispod 10000 stanovnika.

Uredjaj za kondicioniranje otpadnih voda nitrifikacijom

Uredjaj koji vode do oksidacije nitrogen imaju prednosti kod zastite malih rijeka i jezera. U tim uredjajim obzirom na duze vrijeme zadrzavanje vode izbjegnuti su udari i neravnomjernost u kvalitetu efluenta. Ovaj nacin je preporucljiv za kondicioniranje otpadnih voda industrije. Prostorno opterecenje treba da bude 0.5kg BPK5/m3.d., opterecenje mulja 0.15kg BPK5/kg SM d., a suva spustanca 3.3kg/m3. Vrijeme aeracije treba u susnom period da iznosi 4 sata, a u kisnom period 2 sata.

Uredjaji za kondicioniranje do BPK5 20mg/l

U pravilo treba nastojati da stepen kondicioniranja u biaeracionim uredjajima bude do BPK5 ispod 25mg/l. S tom vrijednoscu moze se racunati na osnovu dosadasnjih ispitivanja, jer u 85% slucajeva postignuta je vrijednost kondicioniranja do BPK5 25mg/l ako je prilikom dimenzioniranja pretpostavljeno da effluent treba da ima BPK5 do 20 mg/l. Ovaj visoki stepen kondicioniranja nije predvidjen samo radi uklanjanja zagadjenja nego i radi ravnomjernog kvaliteta efluenta.Za dimenzioniranje ovih uredjaja predlazu se opterecenja, za mulj 0.3kg BPK5/kg SM.d., a prostorno opterecenje 1 kg BPK5/m3.d. Vrijeme zadrzavanja u susnom period treba da iznosi 2 sata a u kisnom period 1 sat.

Uredjaji za kondicioniranje do BPK5 30mg/l

Bioaeracioni uredjaji ciji efekt kondicioniranja treba da iznosi BPK5 do 30mg/l ili ekstremno 40mg/l postavljaju se tamo gdje nisu veliki zahtjevi na kvalitet prijemnika.Ovdje se racuna o prostornim opterecenjem do 2 kg BPK5/m3.d. i opterecenjem mulja od 0.6 kg BPK5/kg SM.d. Vrijeme aeracije u susnom period 1 sat a u kisnom period 0.5 sati.

Dimenzioniranje potrebne kolicine povratnog mulja

Kolicina povratnog mulja ovisi o kolicini dotoka otpadne vode, zeljenom sadrzaju suve materije u bioaeracionim bazenima i postignutom sadrzaju

suve materije u povratnom mulju. Ako racunamo odnos povratnog mulja prema dotoku otpadne vode koju uzimamo kao 100%, potrebna kolicina suve materije u povratnom mulju treba da bude dvostruko veca nego kolicina suve materije u mulju bioaeracionih bazena.Kod bioaeracionih procesa sa stabilizacijom mulja uzeto je da sadrzaj suve supstance treba da iznosi 5kg/m3. Prema tome sadrzaj suve supstance u povratnom mulju iznosit ce 10kg/m3. Postignuta koncentracija mulja smije se kretati u podrucju indeksa volumena mulja od 100ml/g do 12kg/m3. Prema ovome u tri druge varijante, pri sadrzaju suve supstance 3.3 kg/m3 u bioaeracionim bazenima, sadrzaj suve supstance u povratnom mulju treba da iznosi 6.6kg/m3. Pri indeksu volumena mulja od 150ml/g morala bi se postici koncentracija povratnog mulja od 8kg/m3.U pravilu, uputno je kolicinu povratnog mulja koju smo jedanput odabrali stalno odrzavati.Konstantna kolicina povratnog mulja pojednostavljuju pogon i nema stetnih uticaja na proces kondicioniranja ili proces talozenja u sekundarnom talozniku.

Odredjivanje kolicine viska mulja

Poznavanje produkcije viska mulja u bioaeracionim uredjajima je vazno radi dimenzioniranja volumena trulista uredjaja za uklanjanje vode iz mulja (susenja mulja). Specificna produkcija mulja lezi kod pojedinih varijanata izmedju 0.8 i 0.9 kg SM/kg BPK5. Ove vrijednosti dobivene su na bazi iskustva a odnose se na otpadne vode domacinstava. Ako je organsko zagadjenje u otpadnoj vodi otopljeno ove vrijednosti se umanjuju, odnosno one se povecavaju ako se u dotoku povecava sadrzaj lebdecih materija. Radi toga potrebno je imati na umu postojanje ovih razlika.

Odredjivanje kolicine dovoda kisika

Kolicina kisika kojeg trose mikroorganizmi moze se priblizno izracunati iz vrijednosti BPK5 – prostornog opterecenja, suve materije aktivnog mulja i sadrzaja nitrogenih spojeva. Prema sadrzaju kisika kojeg zelimo da imamo u bioaeracionim uredjajima, tj. Prema stepenu zasicenja kisikom i potrosnji kisika izracunava se kolicina koju je potrebno dovesti.