PROCENA MOGUĆIH TEHNIČKIH SISTEMA UPRAVLJANJA OTPADNIM VODAMA U VODOPRIVREDNOM SISTEMU VOJVODINE

Univerzitet u Novom Sadu

Tehniki fakultet Mihajlo Pupin Zrenjanin

PROCENA MOGUIH TEHNIKIH SISTEMA UPRAVLJANJA OTPADNIM VODAMA U

VODOPRIVREDNOM SISTEMU VOJVODINE

Duko Medi Mentor: IZ 28/11 Prof. dr Milan Pavlovi Inenjerstvo zatite ivotne sredine

Zrenjanin, 2013. godine

2

SADRAJ

1. Uvod .............................................................................................................................. 6

2. Razmatranje problema OTPADNIH VODA ................................................................ 7

2.1 Otpadne vode Vojvodine ........................................................................................ 8

2.1.1. Recipijenti otpadnih voda u Vojvodini ......................................................... 10

2.1.2. Granine vrednosti emisija za vode u Direktivama Evropske Unije ............ 13

3. Projektovanje tehnikih sistema za preiavanje otpadnih voda .............................. 14

4. Glavni postupci preiavanja otpadnih voda ............................................................. 16

4.1 Prethodna obrada ili prelimenarno preiavanje ................................................. 18

4.1.1 Pumpna stanica .............................................................................................. 18

4.1.2 Paralov mera protoka .................................................................................. 19

4.1.3 Reetke ........................................................................................................... 21

4.1.4 Talnice za pesak (peskolovi) ...................................................................... 22

4.1.5 Ujednjivai protoka ........................................................................................ 23

4.1.5 Alternativni naini ureenja preliminarnog tretmana otpadnih voda ............ 26

4.2 Primarno preiavanje ......................................................................................... 27

4.3 Sekundarno (bioloko) preiavanje ................................................................... 30

4.3.1 Procedni filter ................................................................................................. 30

4.3.2 Aeracioni bazen .............................................................................................. 32

4.3.3 Sekundarni talonik........................................................................................ 34

4.4 Tercijalno preiavanje ....................................................................................... 35

4.4.1 Hemijska precipitacija fosfora ....................................................................... 36

4.4.2 Granularna filtracija ....................................................................................... 37

4.4.3 Membranska filtracija .................................................................................... 38

4.5 Obrada i dispozicija mulja .................................................................................... 39

4.6 Kompaktna postrojenja (package plant) ............................................................... 43

4.6.1 SBR (SEQUENCING BATCH REACTOR) kompaktno postrojenje ........... 43

4.6.2 Trokovi izgradnje SBR kompaktnog postrojenja ......................................... 45

5. Komunalne otpadne vode ............................................................................................ 46

5.1. Prosena dnevna koliina otpadnih voda ............................................................. 47

5.1.1 Maksimalna koliina otpadnih voda po stanovniku na as u toku jednog dana ....................................................................................... 48

5.1.2 Minimalna koliina otpadnih voda po stanovniku na as u toku jednog dana ....................................................................................... 49

5.1.3 Prosena dnevna koliina otpadnih voda u danima sa maksimalnom i minimalnom potronjom vode ................................................................................ 49

3

5.1.4 Dnevno otpereenje zagaenja otpadnim vodama naselja od 1000 stanovnika izraeno u BPK5 ...................................................................................................... 50

5.2 Optereenost suspendovanih materija otpadnih voda naselja od 1000 stanovnika ......................................................................................... 51

5.3 Proraunate koliine otpadnih voda, mulja i optereenja zagaenja po naseljima Vojvodine ............................................................................. 53

6. Industrijske otpadne vode ........................................................................................... 54

6.1 Poljoprivreda i prehrambrena industrija ............................................................... 56

6.2 Rafinerije nafte ...................................................................................................... 57

7. Rezultati i diskusija ..................................................................................................... 59

8. Zakljuci...................................................................................................................... 62

9. LITERATURA........................................................................................................... 63

PRILOG: Tabela procenjenih koliina komunalnih otpadnih voda pojedinanih naselja Autonomne pokrajine Vojvodine .................................................. 65

4

TABELE I GRAFIKONI

Tabela 1. Otpadne vode u Republici Srbiji prema nainu preiavanja, 2011. (Republiki zavod za statistku 2012). ................................................................... 7

Tabela 2. Otpadne vode Republike Srbije, 2009-2011. (Republiki zavod za statistku 2012) ..................................................................................................................... 8

Grafikon 1. Struktura registrovanih zagaivaa u Vojvodini (Univerzitet u Novom Sadu, Prirodno-matematiki fakultet, Departman za hemiju 2009) ...................... 9

Grafikon 2. Preiavanje industrijskih otpadnih voda u Vojvodini (Univerzitet u Novom Sadu, Prirodno-matematiki fakultet, Departman za hemiju 2009) ......... 9

Tabela 3. Postrojenja za preiavanje industrijskih otpadnih voda u Vojvodini (Univerzitet u Novom Sadu, Prirodno-matematiki fakultet, Departman za hemiju 2009) ....................................................................................................... 10

Tabela 4. Kapaciteti i brzina vodotokova u AP Vojvodini (Mari 1964) ....................... 11 Tabela 8. Raspored stanovnitva po naseljima u AP Vojvodini po poposu iz 2002 i

2011. godine, Zavod za statistiku RS. ................................................................. 15 Grafikon 3. Opta ema procesa preiavanja otpadnih voda, koja obuhvata komunalne

i industrijske vode, u sluaju preiavanja sa otpadnim vodama naselja (Univerzitet u Novom Sadu, Prirodno-matematiki fakultet, Departman za hemiju 2009) ....................................................................................................... 17

Grafikon 4. Glavne dimenzije pune pumpe: d = unutranji dijametar cevi; D = spoljanji dijametar vijka; = ugao nagiba pumpe; H0 = najvea mogua visina dizanja; H1 = najmanja visina dobave; H2 = najvea visina dobave; H3 = srednja visina dobave; J = broj nezavisnih navoja; L = duina navoja; S = uspon vijka 18

Tabela 9. Selekciona tabela uobiajenih punih pumpi (Davis 2010) ............................ 19 Grafikon 5. Paralov mera protoka ............................................................................... 20 Tabela 10. Paralov kriterijum smanjenja toka .............................................................. 20 Tabela 11. Jednaine za proraunavanje veliine protoka u Paralovom merau protoka

............................................................................................................................. 20

Tabela 12. Dimenzije Paralovog meraa protoka .......................................................... 21 Grafikon 6. Lanana reetka: 1 - pogon reetke; 2 - Izlazni levak; 3 - Kontejner ili traka

za otpadke; 4 - Nosa; 5 - Lanac; 6 - Anker; 7 - ealj (reetka); 8 - Donji lananik; 9 - Poklopac pogona; 10 - Poklopac gornjih lananika; 11 - Pogonski lananik; 12 - Kanal; 13 - Betonska ispuna (Jahi 1990). .................................. 22

Grafikon 7. Vrtoni peskolov (Eddy&Metcalf 2003) ..................................................... 23 Grafikon 8. Uobiajene postavke bazena za ujednjaavanje toka otpadnih voda u

sistemu za preiavanje: (a) na liniji sistema (in-line), (b) izvan linije sistema (off-line) (Eddy&Metcalf 2003) ......................................................................... 24

Grafikon 9. Geometrija bazena za ujednaavanje (Eddy&Metcalf 2003) ...................... 25 Tabela 13. Selekciona tabela za izbor mehanikog aeratora. bOTR kiseonik transfer

mera (Davis 2010) ............................................................................................... 26 Grafikon 10. Zahtevi dubine bazena plivajueg aeratora i ilustracija oblika aeratora

(Davis 2010) ........................................................................................................ 26

Grafikon 11. Primeri pojedinih ema procesa preliminarnog tretmana otpadnih voda (Davis 2010) ........................................................................................................ 27

Grafikon 12. Kutija za razdvajanje toka dva primarna talonika ................................... 28 Grafikon 13. Kruni talonici: (a) sa centralnom dostavom otpadnih voda, (b) sa

perifernom dostavom (Eddy&Metcalf 2003) ...................................................... 29

5

Grafikon 14. Procedni filter ............................................................................................ 31

Grafikon 15. Aeracioni bazen sa difuznom aeracijom: (1) Dovod komprinovanog

vazduha; (2) Difuzori; (3) Aeracioni bazen (Jahi 1990) ................................... 33 Tabela 14. Optereenje i eksploatacioni parametri za razliite aeracione sisteme (Jahi

1990). .................................................................................................................. 34

Tabela 15. Tipine vrednosti za dimenzionisanje sekundarnih talonika (Ljubisavljevi, uki / Babi 2004). ........................................................................................... 35

Tabela 16. Uobiajene dnevne koncentracije efluenta nakon granularne filtracije sekundarnog efluenta (Davis 2010). ................................................................... 37

Grafikon 16. Granilarni filteri: (levo) Konvencionalni sa jednim medijumom i dovodom

vode od gore; (desno) Duboki filter sa dovodom otpadnih voda od dole (Davis

2010). .................................................................................................................. 37 Grafikon 17. ema dva tipa membranske filtracije. ........................................................ 38 Grafikon 18. ematsko poreenje odabranih procesa separacije (Davis 2010). ............. 38 Grafikon 19. Ploasta konfiguracija membrana. ............................................................. 39 Tabela 17. Koncentracija suvih materija u mulju iz razliitih operacija ili procesa

preiavanja (Eddy&Metcalf 2003). ................................................................. 41 Tabela 18. Koliine suvih materija mulja nastalim razliitih operacijama ili procesa

preiavanja (Eddy&Metcalf 2003). ................................................................. 42 Tabela 19. Procena trokova za SBR postrojenja (EPA 832-F-00-016 2000). ............... 45 Tabela 20. Karakteristike otpadnih voda iz domainstva (ukovi / Stojanovi 2009) . 46 Tabela 21. U Francuskoj utvrene dnevne koliina otpadnih voda (po stanovniku) po

veliinama naselja (Degremont 1976) ................................................................ 47 Grafikon 20. Oscilacije koliina upotrebljene vode i taloljivih materija u njoj u gradu

od 50.000 stanovnika za 24 h (Imhoff 1950) ...................................................... 48 Tabela 22. U Francuskoj utvrene vrednosti BPK5 za razliite tipove kanaliazacionog

sistema (Degremont 1976) .................................................................................. 50 Tabela 23. Dnevne koliine vrstih materija po stanovniku (ukovi / Stojanovi 2009)

............................................................................................................................. 51 Tabela 24. Pregled koliina mulja koji se moe oekivati pod raznim okolnostima

(Imhoff 1950) ...................................................................................................... 53 Grafikon 21. Razvijanje gasa iz 1 kg organskih materija, bez vode, u sveem mulju

dovedenom u zrelo trulita pri raznim temperaturama, po Fair-u i Moor-u (Imhoff 1950) ...................................................................................................... 53

Tabela 25. Karakteristike otpadnih voda pojedinih industrija (Sperling 2007). ............. 55

Tabela 26. Karakteristike otpadne vode rafinerije nafte (ivanovi 1980) .................... 58 Tabela 27. Dnevne koliine komunalnih otpadnih voda u AP Vojvodini, rezultati rada60 Tabela 28. Struktura naselja/mesta/gradova AP Vojvodine po koliinama otpadnih voda

ekvivalentnih stanovnika..................................................................................... 60 Tabela 29. Potrebne investicije i tipovi postrojenja za preiavanje otpadnih voda AP

Vojvodine ............................................................................................................ 61

6

1. UVOD

Strategija vodosnabdevanja i zatite voda u AP Vojvodini1 utvrdila je da postoje uslovi za dugoroan odrivi razvoj izvorita voda u cilju zadovoljenja potreba stanovnitva u vodi za pie, pod uslovom da se gazdovanje kvalitetnom vodom vri organizovano i racionalno (Univerzitet u Novom Sadu, Prirodno-matematiki fakultet, Departman za hemiju 2009).

Dobar deo organizovanog i racionalnog gazdovanje kvalitetnom vodom odnosi se

upravo na gazdovanje otpadnim vodama s obzirom da kvalitet voda prve izdani u

velikoj meri zavisi upravo od isputenih otpadnih voda. Za smanjenje ili eliminisanje negativnih uticaja otpadnih voda na vodoprijemnike, i ivotnu sredinu uopte, neophodno je pre isputanja otpadnih voda u vodoprijemnike izvriti njeno preiavanje.

U Republici Srbiji se, sve do Uredbe o graninim vrednostima emisije zagaujuih materija u vode i rokovima za njihovo dostizanje ("Sl. glasnik RS", br. 67/2011 i

48/2012), zahtevani kvalitet otpadnih voda odreivao na osnovu zahtevanog kvaliteta u recipijentu

2. Sada su Uredbom utvrene granine vrednosti emisije za odreene grupe

ili kategorije zagaujuih supstanci, kao i rokovi za njihovo dostizanje. Meutim, znaajno smanjenje zagaenja od otpadnih voda kao posledica ove Uredbe, s obzirom na rokove dostizanja graninih emisija, teke ekonomske situacije i visokih trokova izgradnje sistema za preiavanje, moemo oekivati tek krajem 2030. godine, tj. 2045. godine kada e pravna lica, preduzetnici i fizika lica, odnosno aglomeracije sa optereenjem veim od 2000 ekvivalentih stanovnika (ES) biti u obavezi da usklade svoje emisije zagaujuih materija u vode sa graninim emisijama propisanim ovom uredbom. U Evropskoj uniji, pak, zahtevani kvalitet otpadnih voda utvruje se na osnovu zahtevanog kvaliteta preiene vode3, od Direktive Evropskog saveta od 21. maja 1999. godine.

Pored propisanih rokova za dostizanje graninih emisija, uredbom su, pravna lica, preduzetnici, odnosno, fizika lica koja isputaju otpadne vode obavezana da donesu akcione planove za dostizanje graninih vrednosti emisije i njima utvrde rokove za postepeno dostizanje graninih vrednosti emisije zagaujuih materija. A u lanu 234 Zakona o zatiti ivotne sredine Republike Srbije5 kae se da se "vode mogu koristiti i optereivati, a otpadne vode isputati u vode uz primenu odgovarajueg tretmana, na nain i do nivoa koji ne predstavlja opasnost za prirodne procese ili za obnovu kvaliteta i koliine vode i koji ne umanjuje mogunost njihovog vienamenskog korienja.

Strategija vodosnabdevanja i zatite voda u AP Vojvodini izvrsno sagledava reavanje vodosnavdevanja u Vojvodini i detaljno daje predlog stanja izvorita, kvaliteta povrinskih voda, "najboljih dostupnih tehnika" reavanja problema vodosnabdevanja u pojedinanim optinama i gradovima Vojvodine, meutim u delu zatite voda ona osim popisa zagaivaa, procene koliina i kvaliteta otpadnih voda, stanja recipijenata i postojeih tehnikih sistema za preiavanje, izostavlja, da u delu Najbolje dostupne

1 Pokrajinski sekretarijat za nauku i tehnoloki razvoj

2 tzv Standard za recipijent

3 Standard za efluent

4 ZAKON O IZMENAMA I DOPUNAMA ZAKONA O ZATITI IVOTNE SREDINE (maj, 2009) 5 Slubeni glasnik RS, broj 135/04

7

tehnike preiavanja otpadnih voda naselja da detaljniji pregled tehnikih sistema i tako uspostavi smernice za Uredbom propisane Akcione planove i svako drugo

sistematino reavanje problema otpadnih voda.

Upravo zato ovaj rad ima za cilj da da osnove i predloge konkretnih reenja, i proceni njihove trokove za ureeno upravljanje otpadnim vodama u Vojvodini. On se oslanja na Strategiju vodosnabdevanja i zatite voda u AP Vojvodini, na evropske "Najbolje dostupne tehnike", ali i na iskustva tehnikih sistema za preiavanje otpadnih voda Evropske unije i Sjedinjenih Amerikih Drava.

2. RAZMATRANJE PROBLEMA OTPADNIH VODA

Srbija i dalje snosi posledice naslea degradiranja ivotne sredine. Razvijene zemlje ve sredinom i krajem tridesetih godina XX veka otpoele su reavanje problema otpadnih voda u Srbiji se sa ovim problemom ozbiljnije poinjemo baviti tek sedamdesetih godina prolog veka. Krajem 1939. godine od 70 miliona gradskog stanovnitva SAD na ureaje za preiavanje prikljueno je 53 miliona graana (Imhoff 1950), a u Republici Srbiji od ukupnog broja naselja, sedamdesetih godina samo 18% imalo je

javni vodovod (1960 godine - 4%), a javnu kanalizaciju 2% (1960. godine -1%)

(Vujnovi 1995). Kada pogledamo poslednje dostupne podatke Zavoda za statistiku Republike Srbije, u

Republici Srbiji, danas se od ukupne koliine otpadnih voda, 356.254.000 m3, preiava ukupno 52.599.000 m3 otpadnih voda (svega 15,7%), a u Vojvodini od ukupnih 79.035.000 m

3 15.368.000 m

3 (24,8%). U Evropskoj uniji, danas, skoro 90%

otpadnih voda tretira se pre isputanja. Preiene koliine otpadnih voda u hiljadama

m3

Isputene otpadne vode

iz optina sa javnom

kanalizacijo

m, u hilj. m3

Udeo

preienih otpadnih

voda u

ukupnom

isputanju, %

Ukupno Primarni

tretman

Sekundarni

tretman

Tercijalni

tretman

UKUPNO 52 599 12 734 34 235 5 630 334 265 15,7

Region

Vojvodine

15 368 1 951 7 923 5 494 61 971 24,8

Srbija - jug 37 231 10 783 26 312 136 152 813 24,4

Region

umadije i zapadne Srbije

32 880 10 580 22 300 94 514 34,8

Region Istone i June Srbije

4 351 203 4 012 136 58 299 7,5

Tabela 1. Otpadne vode u Republici Srbiji prema nainu preiavanja, 2011. (Republiki zavod za statistku 2012).

2009 2010 2011

Ukupne otpadne vode, u hiljdama

m3

364 896 352 211 356 254

Otpadne vode iz optina sa javnom kanalizacijom

339 852 328 582 334 265

8

Iz domainstava 228 953 236 011 246 506

Iz industrijskog sektora 63 958 54 905 52 090

Od ostalih korisnika6 46 941 37 666 35 669

Tretirane otpadne vode, hiljade m3

Primarni tretman 5 451 5 456 12 734

Sekundarni tretman 38 830 37 411 34 235

Tercijalni tretman 6 770 5 144 5 630

Kanalizaciona mrea

Duina mree javne kanalizacije u km 13 856 14 144 14 371

Broj domainstava prikljuenih na kanalizacionu mreu

1 319 380 1 359 385 1 389 373

Tabela 2. Otpadne vode Republike Srbije, 2009-2011.

(Republiki zavod za statistku 2012)

2.1 Otpadne vode Vojvodine

U sluaju AP Vojvodine, ukupna emisija kanalisanih otpadnih voda (komunalnih i indsutrijskih) u Vojvodini priblino je 5.250.000 ES7 (ekvivalentnih stanovnika) zagaenja, od kojih oko 40% potie od samih graana. Ove vode zagauju podzemne vode (prvu izdan) i znaajan deo povrinskih voda (Univerzitet u Novom Sadu, Prirodno-matematiki fakultet, Departman za hemiju 2009).

Naselja, industrija i poljoprivreda osnovni su izvori zagaenja u Vojvodini dok jedan deo dospeva iz susednih drava.

Zagaujue materije koje se nalaze u otpadnim vodama su mnogobrojne, to su najee aminokiseline, masne kiseline, sapuni, povrinski aktivne supstance (iz deterdenata), itd, a u industrijskim otpadnim vodama najee metali, nafta i derivati, razliiti rastvarai, fenolna jedinjenja, organske kiseline, alkoholi, aldehidi, itd. (Univerzitet u Novom Sadu, Prirodno-matematiki fakultet, Departman za hemiju 2009)

Znaajno zagaenje voda u Vojvodini potie iz prehrambene industrije8. Od 447 industrijskih zagaivaa, 293 zagaivaa voda uopte ne preiava svoje vode (71 zagaiva svoje otpadne vode preiava zajedno sa komunalnim otpadnim vodama, a 83 zagaivaa primarno obrauje svoje otpadne vode9). Od ukupne koliine industrijskih otpadnih voda koje nastaju na teritoriji Vojvodine sekundarnim

preiavanjem je obuhvaeno 10%. (Univerzitet u Novom Sadu, Prirodno-matematiki fakultet, Departman za hemiju 2009).

6 U ostale korisnike ukljuene su koliine otpadnih voda iz izvetajnih jedinica iz oblasti:

poljoprivrede, umarstva, ribolovoa; zatim, iz bolnica, kola, ustanova, trgovina i dr. komunalnih preduzea, kao i vode iz sopstvene potronje. 7 Usvajajui da svaki stanovnik prikljuen na kanalizacionu mreu unosi za jedan dan 60gBPK5 u

otpadnu vodu, ekvalentni broj stanovnika definiemo: ES = (BPL5 g/d) / (60 g/st.d) . 8 Emisija iz ove industrijske grane ini oko 80% ukupnog industrijskog zagaenja u Vojvodini.

9 Od toga 33 je samo mehanika obrada, a 25 zagaivaa imaju sekundarnu obradu (bioloki tretman).

9

Na teritoriji Vojvodine registrovano je 511 zagaivaa voda. Njihova struktura je sledea: industrija (326 zagaivaa), poljoprivreda (stoarske farme, 113 zagaivaa), naselja (44 zagaivaa) i ostalo10 (20 zagaivaa).

Grafikon 1. Struktura registrovanih zagaivaa u Vojvodini (Univerzitet u Novom Sadu,

Prirodno-matematiki fakultet, Departman za hemiju 2009)

Grafikon 2. Preiavanje industrijskih otpadnih voda u Vojvodini (Univerzitet u

Novom Sadu, Prirodno-matematiki fakultet, Departman za hemiju 2009)

Naini preiavanja

Broj

postroje

nja

Najee primenjene

metode

preiavanja

Naziv znaajnih preduzea

Zajedno sa

komunalnim

otpadnim

vodama

71 primarni

talonik, neutralizacija

hvata masti

Metalopreranivaka industrija Sava Moravica, Klanica Mohai Moravica, Metalopreraivaka industrija AD Sila Moravica, Mlekara Subotica, Fidelinka Subotica, proizvodnja

sokova Fresh & Co Subotica, Prima Produkt DOO Subotica pogon Kikinda, Banini AD Kikinda,

Hemofarm Vrac, Pivara Vrac- SL Pivnica, AD Imlek mlekara Vrac, Fabrika ulja Sunce Sombor

Primarno 83 mehaniki postupci,

neutralizacija

"Vital" Vrbas, Fabrika konzervi "Titel

bland", "BEK" Zrenjanin, Farma "Peara" Banatski Karlovci, DD "Galad" Kikinda, AD

10

U ovu poslednju grupu spadaju medicinske ustanove (banje), korisnici termalnih voda, radionice za

remont saobraajnih sredstava itd (Univerzitet u Novom Sadu, Prirodno-matematiki fakultet, Departman za hemiju 2009).

Industrija 65%

Poljoprivreda (stoarske

farme) 22%

Naselja 9%

Ostalo 4%

Ne preiava otpadne vode

65%

Preiava zajedno sa

komunalnim vodama

16%

Primarno obrauje otpadne

vode 19%

10

"Livnica" Kikinda, AD "Toza Markovi" Kikinda, Fabrika ulja "Banat" Nova Crnja, "Lepenka" Novi

Kneevac, "Koteksprodukt" Novi Sad, Industrija mesa "Mati" Srbobran, AD "Mlekara" Panevo, "Nestlle ice cream" Stara Pazova, AD

"Medoprodukt" Tavankut, "Matijevi" Novi Sad itd.

Sekundarno 25 postupak sa

aktivnim

muljem,

lagune,

postupci sa

fiksiranom

biomasom

(npr.

biodiskovi)

AD "Hipol" Odaci, AD "MSK" Kikinda, Pivara "Rodi" Novi Sad, "FSK" Elemir, "Petrohemija" Panevo, "Jaffa" Crvenka, AD "Topola" Industrija mesa Baka Topola, AD "Topiko" Baka Topola, "Agroiv" itite, Fabrika eera "Crvenka", Fabrika eera "Kovaica", BAG-DEKO" Bako Gradite, AD "Panon" Crvenka, AD Industrija mesa "Jabuka" Panevo, AD "Alltech Fermin" Senta, "Zlatica" Farma, RRC Banja "Junakovi" Apatin itd.

Tabela 3. Postrojenja za preiavanje industrijskih otpadnih voda u Vojvodini (Univerzitet u Novom Sadu, Prirodno-matematiki fakultet, Departman za hemiju 2009)

Otpadne vode koje isputaju industrijski centri Vrbas-Kula-Crvenka, Zrenjanin, Kikinda, Vrac, Senta i Panevo, kao i zagaene vode koje dospevaju iz Rumunije, predstavljaju najbitnije faktore koji negativno utiu na stanje kvaliteta povrinskih voda u Vojvodini (onki Lj. 2001). Sama kontrola emisije zagaivaa, koja bi mogla uticati na smanjenje zagaenja posebno na industrijska, meutim, jo uvek nije uspostavljena na zadovaljavajui nain. Uspostavljanjem integralnog katastra zagaivaa u Agenciju za zatitu ivotne sredine tokom 2008. godine poeli su da pristiu popunjeni obrasci i prilozi o sistemima za snabdevanje vodom i kanalisanje, preiavanje komunalnih otpadnih voda i emisijama u vode iz industrijskih izvora. Broj pristiglih upitnika kao

pokazatelj odziva moe biti zadovoljavajui, meutim, kvantitativna analiza popunjenih upitnika ukazuje na nizak nivo upotrebljivosti ovih podataka za izradu odgovarajuih informacija. Od ukupnog broja pristiglih upitnika od strane JKP vodovoda i kanalizacije

(75% od ukupnog broja) u 54% sluajeva je upitnik o kvalitetu otpadnih voda nepopunjen, a u 7% delimino popunjen. Upitnici o uticaju komunalnih otpadnih voda na ivotnu sredinu, odnosno podaci o kvalitetu recipijenta uzvodno i nizvodno od mesta ispusta nepopunjeni su u 59% i delimino popunjeni u 5% sluajeva. Kod industrijskih preduzea je kvantitativan odziv slian, osim to je upitnik o uticaju otpadnih voda na ivotnu sredinu nepopunjen u ak 74% a delimino u 5% sluajeva (Dr Neboja Veljkovi dipl.in. 2010).

Ovakvo stanje i trendovi zagaivanja voda ozbiljan je problem koji se mora hitno reavati. Moraju se graditi nova postrojenja za preiavanje ali i dovoditi postojea postrojenja do maksimalnog efekta preiavanja, inae, ozbiljan problem bie korienje nekih vodnih resursa Vojvodine zbog potencijalne mogunosti ugradnje zagaenja u lanac ishrane.

2.1.1. Recipijenti otpadnih voda u Vojvodini

Svaki vodeni tok ima ima sasvim odreenu mo samopreiavanja dovedenih zagaenih voda, koja se da i izraunati. Dokle god koliina neistoe koju sadri kanalizaciona voda lei ispod izvesne granice, vodni tok e s njom izai na kraj; tavie

11

imae od nje i neke koristi, jer je s vodom doturena i izvesna hrana ribama (i ribnjaci se "ubre").

Kroz teritoriju AP Vojvodine protie Dunav u duini od 355 km, Tisa 160 km, Sava 210 km, Begej 64 km, Tami 120 km, Jegrika 64 km, a postojea kanalska mrea ukljuuje nove i stare kanale i pritoke sistema DTD ukupne duine od 929 km koji se proteu na oko 12.700 km2. Svi ovi vodotokovi imaju karakteristike nizinskih tokova i odlikuju se sporim protokom, neznatnom turbulencijom, i promenjivim vodostajem.

Njihovi kapaciteti i brzine protoka su uglavnom sledei:

Maksimalan

protok (m3/s)

Minimalan

protok (m3/s)

Brzina (m/s)

Dunav 6400 735 0,619-1,31

Tisa 3600 180 0,20-1,0

Begej 83,5 2,5 -

Tami 1300 2,5 -

Jegrika 24 ispod 1 -

Kanal Bezdan-Beej oko 60 m3/s

Tabela 4. Kapaciteti i brzina vodotokova u AP Vojvodini (Mari 1964)

Mnogi od ovih vodotokova dolaze na teritoriju AP Vojvodine iz drugih drava, ve sa izvesnim stepenom zagaenja. Sve ove vode predstavljaju recipijente otpadnih voda u Vojvodini. Veina njih svrstava po parametrima za klasifikaciju povrinskih voda, ve due vreme, u II klasu voda, meutim, u periodu od 2003. do 2007. godine, uoeno je vee odstupanje od ciljne klase kvaliteta (II klase) u odnosu na prethodne godine pri emu su ova odstupanja najizraenija za HS DTD i vodotoke koji imaju manju sposobnost biolokog samopreiavanja (Univerzitet u Novom Sadu, Prirodno-matematiki fakultet, Departman za hemiju 2009).

Parametar Jedinice

Granice izmeu klasa ekolokog statusa

I-II II-III III-IV IV-V

HEMIJSKI I FIZIKO-HEMIJSKI PARAMETRI OCENE EKOLOKOG STATUSA11

pH vrednost 6,5 - 8,5 6,5 - 8,5 6,5-8,5 8,5

Rastvoreni kiseonik mg/l 8,512

7,0 5,0 4,0

BPK5 mg/l 2,0 5,0 8,0 20,0

Ukupni organski ugljenik (TOC) mg/l 2,0 5,0 9,0 23,0

Amonijum jon (NH4 - N) mg/l 0,1 0,3 0,8 1,0

Nitrati (NO3-N) mg/l 1,00 3,00 6,00 15,00

Ortofosfati (PO4-P) mg/l 0,02 0,1 0,2 0,5

Ukupni rastvoreni fosfor (P) mg/l 0,05 0,2 0,4 1,0

Hloridi mg/l 50 100

11

Vrednost parametara za godinji/viegodinji period odreuje se kao C80 (80 percentide) osim za rastvoreni kiseonik koji se odreuje kao C10 (10 percentid). 12

Moe biti i manja ako je prirodna vrednost manja.

12

BIOLOKI PARAMETRI OCENE EKOLOKOG STATUSA

vodeni makrobeskimenjaci

saprobni indeks (metoda Zelinka &

Marvan)

2,10 2,65 2,90 3,20

BMWP skor 50,00 40,00 30,00 10,00

ASPT skor 5,00 4,00 3,00 2,00

indeks diverziteta (metoda Shannon-

Weaver)

2,20 1,50 1,20 0,50

ukupan broj taksona 17,00 10,00 9,00 5,00

BNBI indeks 3,50 2,80 2,10 1,40

uee Oligochaeta-Tubificidae % 10,00 25,00 40,00 70,00

broj vrsta koljki 3,00

broj vrsta Gastopoda 4,00

broj osetljivih taksona 3,00

fitobentos

IPS indeks 14 10 8 6

CEE indeks 12 9 7 5

fitoplankton

CYA % 2,50 5,00 10,00 20,00

EUG % 2,50 5,00 10,00 15,00

abundanca elija/ml 2000 5000 15000 25000

biomasa fitoplanktona, hlorofil a g/l 25,0 50,0 100,0 250,0

makrofite

indeks diverziteta (metoda Shannon-

Weaver)

2,4 1,6 0,8 0,5

ukupan broj taksona 15 10,0 7,0 2,0

MIKROBIOLOKI PARAMETRI OCENE EKOLOKOG STATUSA

ukupni koliformi broj/100 ml 500 10000 100000 1000000

fekalni koliformi broj/100 ml 100 1000 10000 100000

fekalne enterokoke broj/100 ml 40 400 4000 40000

odnos oligotrofnih i heterotrofnih

bakterija - OB/HB

10 1

broj aerobnih heterotrofa (metoda

Kohl)

broj/1 ml 500 10000 100000 750000

Tabela 5. Parametri za klasifikaciju povrinskih voda granice klasa ekolokog statusa i granice klasa ekolokog potencijala za reke (Tipa 1) (Pravilnik o parametrima

ekolokog i hemijskog statusa povrinskih voda i parametrima hemijskog i kvantitativnog statusa podzemnih voda 2011)

13

Meu najveim zagaivaima, svakako je, prehrambrena industrija sa svojim velikim preraivakim kapacitetima (fabrike eera i ulja, klanice, svinogojske farme, fabrike voa i povra, mlekare i u izvesnoj meri i mlinsko-pekaraska industrija). Ovi pogoni isputaju, uglavnom, zagaenja organskog karaktera koje je dominatno na celom podruju AP Vojvodine.

Optereenje koje prima deonica kanala Hidrosistema Dunav-Tisa-Dunav od Vrbasa do Beeja, pri radu sezonske industrije, kree se u zavisnosti od popunjenosti kapaciteta prerade i do 1,8 m

3/s isputenih jako zagaenih voda, uz emisiju zagaenja od oko 1,6 kg O2/s izraena kao BPK5. Ovoj velikoj emisiji zagaenja na raspolaganju su protoci sveih voda od oko 0,5-15 m3/s (kroz ustavu "Vrbas") i 15-20 m3/s kroz ustavu "Kucura". Meutim, u pojedinim periodima godine protok kroz ustavu "Vrbas" se obustavlja kako bi se, uz rad crpne stanice u Bezdanu odrali projektovani vodostaji, i tako obezbedilo uredno snabdevanje korisnika vodom i kompenzirali gubici nastali

evapo-transpiracijom i infiltracijom. Takoe, zagaenjem, je optereen kanal Novi Sad - Savino Selo (na deonici kroz Novi Sad), a na pojedinim deonicima i kanal Jegrika.

U Hidrosistemu Dunav-Tisa-Dunav u Banatu zagaenjem je optereen Kikindski kanal, kanal Begej nizvodno od Zrenjanina i u izvesnoj meri i kanal "Banatska Palanka - Novi

Beej", na deonici nizvodno od Vlajkovca (Dipl. biolog Pavle Kilibarda 2002).

2.1.2. Granine vrednosti emisija za vode u Direktivama Evropske Unije

Do koje e se mere izvriti preiavanje upotrebljene vode, zavisi od zahteva koji se postavljaju za vode koje izlaze iz postrojenja za preiavanje otpadnih voda. Dugo vremena ti zahtevi su se odreivali na osnovu voda recipijenta i njihovog kvaliteta. Danas, se meutim, propisuju granine vrednosti za kvalite tih voda.

Direktive EU koje su od primarnog znaaja kada su u pitanju standardi bazirani na tehnologijama za isputanje otpadnih voda u povrinske vode su Direktiva 96/61/EC koja se odnosi na integrisano spreavanje i kontrolu zagaenja (njena kodifikovana verzija, Direktiva 2008/1/EC) i Direktiva 91/271/EEC koja se odnosi na tretman

isputanja gradskih otpadnih voda i otpadnih voda koje potiu iz odreenih industrijskih sektora.

Direktivom 91/271/EEC su na prvom mestu postavljeni standardi kvaliteta efluenta

postrojenja za preiavanje gradskih otpadnih voda koji kao minimum moraju biti postignuti primenom odgovarajueg tretmana. Takoe, Direktivom su definisane i granine vrednosti emisije za odreene polutante (BPK5, HPK, suspendovane materije, ukupan azot i ukupan fosfor) u zavisnosti od prirode povrinske vode u koje se otpadne vode isputaju u smislu njihove osetljivosti na eutrofikaciju (Dr Boo Dalmacija 2010).

Parametri Koncetracija % smanjenja

Biohemijska potronja kiseonika u toku 5 dana

(BPK5) (g O2/m3)

25 70-90

Hemijska potronja kiseonika (g O2/m

3)

125 75

14

Ukupne suspendovane

materije (g/m3)

35 90

Tabela 6. Norme kvaliteta efluenta postrojenja za preiavanje gradskih otpadnih voda (komunalne otpadne vode ili meavina ovih voda sa industrijskim), Aneks I

Direktive 91/271/EEC

Parametri Granine vrednosti % smanjenja

Ukupni fosfor (2 g P / m3) za postrojenja kapaciteta 10.000 - 100.000 ES

(1 g P / m3) za postrojenja kapaciteta vea od 100.000 ES

80

Ukupni azot

(organski N +

NH4-N + NO2-N

+ NO3-N)

(15 g N / m3) za postrojenja kapaciteta 10.000 - 100.000 ES

(10 g N / m3) za postrojenja kapaciteta vea od 100.000 ES

70-80

Tabela 7. Norme kvaliteta efluenta za preiavanje otpadnih voda u regionima osetljivim na eutrofikaciju, Aneks I Direktive 91/271/EEC

3. PROJEKTOVANJE TEHNIKIH SISTEMA ZA PREIAVANJE OTPADNIH VODA

Projektovanje tehnikih sistema za preiavanje otpadnih voda je sloen problem koji zahteva angaovanje velikog broja strunjaka razliitih profila, od graevinskih inenjera, tehnologa, biologa do mainskih i inenjera zatite ivotne sredine i elektrotehnike.

Sami tehniki sistemi projektuju se tako da zadovolje potrebe koje e se javiti 15 do 20 godina nakon izgradnje tehnikog sistema (projektni period).

Osnovni ulazni podaci za projektovanje su:

1. Koliine i sastav otpadnih voda 2. Zahtevani stepen preiavanja otpadnih voda 3. Lokacija postrojenja.

Na osnovu navedenih ulaznih podataka pristupa se izradi idejnog reenja i idejnog projekta.

U idejnom reenju potrebno je obraditi nekoliko varijanti postrojenja za preiavanje otpadnih voda, ali i analizariti mogunost zajednikog preiavanja komunalnih i industrijskih otpadnih voda. U okviru njega sprovodi se tehno-ekonomska analiza

varijanti reenja na osnovu kojeg se odabira najbolja varijanta za koju se kasnije radi ideni projekat.

U idejnom projektu detaljnije se razrauju pojedini objekti postrojenja, i u okviru njega prilau se detaljni tehnoloki i hidrauliki prorauni, i manje detaljni statiki i ostali prorauni. Od grafikih priloga u projektu se prilau: situacija postrojenja, osnove i

15

preseci pojedinih objekata (u razmeri 1:100), tehnoloka ema preiavanja i hidrauliki profili postrojenja.

Potom se pristupa izboru hidromainske opreme koji proizvode specijalizovani proizvoai u zemlji i inostranstu, pa se pristupa, na bazi pretpostavljene opreme, izradi glavnog arhitektonsko-graevinskog, mainskog, hidro-mainskog i elektro projekta (Ljubisavljevi, uki / Babi 2004).

Kod nekih industrijskih otpadnih voda potrebno je u fazi idejnog reenja izraditi i laboratorijska ili pilot postrojenja za dokazivanje tehnolokih parametara, i izbor tehnolokog postupka preiavanja.

Za razmatranje tehnikih sistema u preiavanju otpadnih voda u nastavku rada koristiemo se veliinom (brojem stanovnika) naselja. I to naselja ispod 2.000 stanovnika, naselja od 2.000 do 5.000 stanovnika i naselja preko 5.000 stanovnika.

Podelu naselja po broju stanovnika po veliini naselja u AP Vojvodini dajemo u sledeoj tabeli.

Veliina naselja Broj naselja Ukupan broj stanovnika % stanovnitva

100.00013

1 335.701 18,00

Tabela 8. Raspored stanovnitva po naseljima u AP Vojvodini po poposu iz 2002 i 2011. godine, Zavod za statistiku RS.

13

Po popisu iz 2011. godine

16

4. GLAVNI POSTUPCI PREIAVANJA OTPADNIH VODA

Postoji niz postupaka za preiavanje upotrebljenih voda, koji se kombinuju na razliite naine radi postizanja zahtevanog kvaliteta vode na ispustu, a u zavisnosti od sastava vode koja se dovodi na ureaj za preiavanja kao i od potrebnog stepena preiavanja.

Uobiajeno preiavnje efluenata obuhvata sledee postpuke:

Fiziko preiavanje

o prethodna obrada (reetka, sita, drobilice, talonici za pesak, peskolovi, separatori masti i ulja),

o primarno preiavanje koje omoguuje potpuniju eliminaciju suspendovanih materija. Kod primarnog uklanjanje suspendovanih

estica najee se obavlja gravitacionim taloenjem (primarni talonici, uklanjanje suspendovanih estica flotacijom).

Bioloko preiavanje (sekundarno preiavanje). Procesi sekundarnog preiavanja su aerobni i anaerobni bioloki procesi preiavanja u kojem se uklanjaju rastvorene i koloidno dispergovane materije iz otpadnih voda. Oni su

zasnovani na biolokoj aktivnosti aerobnih, odnosno anaerobnih mikroorganizama (aktivni mulj, reaktor sa potpunim meanjem, aeratori, procesi produene aeracije, aerobne aerisane lagune, kapajui filter, biodisk).

Tercijalno preiavanje. Kada je potrebno ostvariti visok stepen preiavanja ili pak uklanjanje materija koje se ne mogu bioloki preistiti, primenjuje se tercijalno preiavanje (odstranjivanje azota, fosfora, hlorisanje, eliminisanje tenzio-aktivnih materija, osmoza, itd).

17

Grafikon 3. Opta ema procesa preiavanja otpadnih voda, koja obuhvata komunalne i industrijske vode, u sluaju preiavanja sa otpadnim vodama naselja

(Univerzitet u Novom Sadu, Prirodno-matematiki fakultet, Departman za hemiju 2009)

18

4.1 Prethodna obrada ili prelimenarno preiavanje

Prethodna obrada ili prelimarno preiavanje podrazumeva operacije preiavanja otpadnih voda koje su smetene neposredno pre ulaska otpadnih voda u postrojenje za preiavanje otpadnih voda. Ona podrazumeva pumpnu stanicu, ujednaavanje protoka i sastava otpadnih voda i niz drugih operacija koje se nazivaju preliminarni tretman.

Uobiajeno je da su postrojenja za preiavanje otpadnih voda dizajnirana tako da tok otpadnih voda dolazi do njih gravitaciono, meutim, est je sluaj da otpadne vode kanalizacionim sistemom do postrojenja dolaze gravitacijom, pa je njihov kraj

uobiajeno ispod nivo na kojem se nalazi postrojenje. Zbog toga je na ulasku u sistem preiavanja neophodna pumpna stanica. Pored uobiajene pumpne stanice tu je i ujednaavanje protoka koje je nezamenjiva komponenta rada i upravljanja sa postrojenjem za preiavanjem otpadnih voda.

Prethodna obrada obino zadovoljava tri vane funkcije preiavanja: uklanja vrste materije koje se nemogu tretirati preiavanjem; titi naknadne faze preiavanja; ali i unapreuje performanse nakadnog preiavanja. Operacije preliminarnog tretmana ukljuuje: reetke, usitnjivae, peskolove i ujednaavanje protoka otpadnih voda.

4.1.1 Pumpna stanica

Pumpna stanica koja se upotrebljava u prelimaranom procesu preiavanja obino je puna pumpa (arhimedova pumpa) koja nije osetljiva na krupnije plivajue materije, pa uobiajene reetke, obavezne kod korienja centrifugalnih pumpi, nisu potrebne. Reetke kod plunih pumpi postavljaju se iza pumpi. Plune pumpe su sigurne u pogonu, i pravilno istalirane gotovo da ne predstavljuju nikad problem. Sa irokim su dijapazonom promena protoka (kapaciteta) ali i sa neto niim koeficijentom korisnog dejstva (50-55%) od centrifugalnih pumpi. Postoji dva tipa punih pumpi: otvorene koje rotiraju du ose i zatvorene, u kojoj se rotira i osa pumpe i cilinder koji je zatvara. Njihov glavni nedostatak je u velikom prostoru koje zauzimaju s obzirom na mali ugao

u odnosu na horizontalu i ogranienu duinu od 10 metara koja se moe dostii.

Grafikon 4. Glavne dimenzije pune pumpe: d = unutranji dijametar cevi; D = spoljanji dijametar vijka; = ugao nagiba pumpe; H0 = najvea mogua visina dizanja; H1 = najmanja visina dobave; H2 = najvea visina dobave; H3 = srednja

visina dobave; J = broj nezavisnih navoja; L = duina navoja; S = uspon vijka

19

Dijametar

vijka (m)

Okretaja

u minuti

Maksimalni kapacitet kod

ugla nagiba od 30o (m

3/h)

Maksimalna visina kod ugla

nagiba od 30o (m)

1-navoj 2-navoja 3-navoja 1-navoj 2-navoja 3-navoja

0.3 110 34 42 52 2.4 2.2 2.1

0.41 91 66 83 103 2.9 2.7 2.5

0.51 79 112 140 175 3.4 3 3

0.61 70 168 210 262 4 3.7 3.7

0.76 60 288 360 451 4.2 3.9 3.7

0.91 53 434 542 678 4.8 4.4 4.2

1.07 48 621 776 970 5.3 5 4.6

1.22 44 881 1,101 1,376 4.7 4.3 4.1

1.37 41 1,132 1,415 1,769 5.6 5.2 4.9

1.52 38 1,486 1,858 2,322 5.2 4.7 4.4

1.68 35 1,774 2,216 2,771 5.9 5.5 5.1

1.83 33 2,230 2,788 3,484 5.6 5.1 4.7

2.03 31 2,791 3,488 4,360 5.1 4.6 4.3

2.13 30 3,219 4,023 5,029 5.8 5.3 4.9

Tabela 9. Selekciona tabela uobiajenih punih pumpi (Davis 2010)

4.1.2 Paralov mera protoka

Radi redovnog praenja promene protoka otpadnih voda na postrojenjima za preiavanje postavljaju se merai protoka, najee tipa Paral (po konstruktoru R. L. Parshall). Merai se postavljaju kako na poetku procesa tako i na kraju za merenje efluenta. Mera ima posebno oblikovano suenje radi smanjenja gubitaka na pritisku (za cca 25%).

Mera je jednostavno konstruisan i vrlo je koristan za praenje protoka otpadnih voda u sistemu za preiavanje otpadnih voda. Vrlo je bitan dobar odabir veliine Paralovog meraa koji zavisi od oekivanog minimalnog i maksimalnog protoka otpadnih voda. Parsalov mera protoka jednako se koristi i u raznim drugim sistemima, a najee u poljoprivrednim kada je bitno da se zna protok voda na primer u navodnjavanju.

Dimenzije Paralovog meraa su fiksirane tako da se dobije tranzija protoka koja nam daje veliine pomou kojih moemo izraunati sam protok. Ova tranzicija je prouzrokovana dizajnom parlovog meraa koji se suava u grlo dimenzije W, nakog kojeg voda pada na dno meraa.

Otpadne vode u Paralov mera ulaze u suavajui deo u kojem se nalazi skala za oitavanje visine toka Ha (na treini duine suavajueg dela), vode potom ulaze u grlo meraa u kojem dolazi do tranzije protoka (pada, Hb) i zavravaju u proirujui deo. Paralov mera se dimenzionira tako da za sve oekivane protoke u sistemu preiavanja ne dolazi do turbulencija u merau koji onemoguuju pravilno merenje protoka.

20

Grafikon 5. Paralov mera protoka

Ukoliko je tok u proirujuem delu Paralovog meraa protoka slobodan, tj. visina toka u proirujuem delu (Hb) manja od visine toka u suavajuem delu (Ha) za date irine grla Paralovog meraa protoka kao u tabeli 10, protok se jednostavno izraunava po jednainama datim u tabeli 11, ukoliko pak nije mora se uzeti u obzir korektivni faktor ije izraunavanje ovog puta neemo detaljno objasniti.

irina grla Hb/Ha

2,5 cm; 5,1 cm; 7,6 cm 0,5

15,2 cm; 22,9 cm 0,6

30 cm do 2,4 m 0,7

2,4 m do 15,2 m 0,8

Tabela 10. Paralov kriterijum smanjenja toka

irina grla Jednaina Kapacitet slobodnog toka (m

3/s)

8 cm Q = 0,177 Ha1,547

0,0008 0,054

15 cm Q = 0,381 Ha1,58

0,0014 0,11

23 cm Q = 0,535 Ha1,53

0,0025 0,25

30 cm do 2,4 m Q = 0,372 W (3,281 Ha)1,570 W 0,026

do 4,0

3 m do 15,2 m Q = (2,29 W + 0,474) Ha 1,6

do 56

Tabela 11. Jednaine za proraunavanje veliine protoka u Paralovom merau protoka

21

U tabeli koja sledi date su pojedinane dimenzije Paralovog meraa protoka prema oekivanim minimalnim i maksimalnim protocima. Minima

lni

protok

m3/h

Maksi

malni

protok,

m3/h

W

(m) A

(m) B

(m) C

(m) D

(m) E

(m) F

(m) G

(mm) N

(mm) x

(mm)

5 300 0.15 0.61 0.61 0.4 0.4 0.3 0.61 76 114 51

10 520 0.23 0.88 0.86 0.38 0.57 0.3 0.46 76 114 51

40 1630 0.3 1.37 1.34 0.61 0.84 0.61 0.91 76 229 51

50 2450 0.46 1.45 1.42 0.76 1.03 0.61 0.91 76 229 51

70 3360 0.61 1.52 1.5 0.91 1.21 0.61 0.91 76 229 51

100 5100 0.91 1.68 1.64 1.22 1.57 0.61 0.91 76 229 51

130 6900 1.22 1.83 1.79 1.52 1.94 0.61 0.91 76 229 51

Tabela 12. Dimenzije Paralovog meraa protoka

4.1.3 Reetke

Reetke slue za zadravanje plivajuih materija radi poveanja efikasnosti preiavanja ili radi zatite postrojenja od krupnijih predmeta koji bi mogli da izazovu zaepljenje pojedinih delova sistema za preiavanje otpadnih voda.

Njihova efikasnost zavisi od razmaka izmeu ipki reetkih. Za fino ceenje razmak izmeu reetki je od 3 do 10 mm, za srednje fino od 10 do 25 mm, a za grublje tzv. prethodno ceenje od 30 do 100 mm.

Koliina otpadaka koji se zadravaju na reetkama zavisi od vrste zagaene vode i irine otvora meu ipkama reetke. Za sanitarne vode, kod irine otvora od 16 mm, reetka zadrava oko 6 litara/stanovniku/godinje otpadaka; pri irini 20 mm, zadrava se oko 5 l/st/g. Ako je irina 30 mm (obino pred pumpnim stanicama), koliina otpada se smanjuje za 30 do 40 %. Kod velikih gradova sadraj otpadaka u vrstom stanju je oko 100 litara na 1000 m

3 zagaene vode (Jahi 1990).

Reetke se mogu istiti runo ili automatski. Automatski iene reetke nazivaju se mehanikim i one se upotrebljavaju u veim sistemima preiavanja otpadnih voda. Mehanike reetke obavezno se zatiuju reetkom za prethodno ceenje koje se runo iste, ili pak automatski ako su u pitanju velike koliine krupnih otpadnih materijala.

Eliminacija otpadaka sa reetke vri se na vie naina:

mineralizacija na sanitarnim deponijama,

spaljivanje,

drobljenje (sitnjenje) i

zajednika obrada sa drugim muljem iz postrojenja.

Reetke mogu biti pokretne i nepokretne, zatim lune i lanane. Lananu reetku prikazuje sledei grafikon 6. Reetke se prave najee od gvoa. Postavljaju se upravno na tok vode u kanalu, obino pod uglom od 45 do 80o, ali i vertikalno.

22

Lanane reetke upotrebljavaju se za izdvanjanje mehanikih estica iz dubokih kanala. Letve za ienje privrene su na pogonskim lancima koje pokree mehanizam sa elektromotorom i reduktorom u glavi reetke. Pri ienju reetke, letve zahvataju otpadke, diu ih do glave gde ih istresaju u korito ili na transportnu traku, odnosno dalje na sabirno mesto.

Grafikon 6. Lanana reetka: 1 - pogon reetke; 2 - Izlazni levak; 3 - Kontejner ili traka za otpadke; 4 - Nosa; 5 - Lanac; 6 - Anker; 7 - ealj (reetka); 8 - Donji lananik; 9 -

Poklopac pogona; 10 - Poklopac gornjih lananika; 11 - Pogonski lananik; 12 - Kanal; 13 - Betonska ispuna (Jahi 1990).

Reetke se dimenzioniraju na prosenu brzinu toka od 1 do 1,5 m/s. Po nekim autorima ova brzina se preporuuje da bude manja, tj od 0,3 do 0,6 m/s. Brzine preko 1,5 m/s ne treba primenjivati jer moe doi do kvara mehanizma za ienje reetke zbog suvie vertikalnog pritiskanja otpadaka putem toka tenog fluida na reetku.

4.1.4 Talnice za pesak (peskolovi)

U procesu preiavanja otpadnih voda peskolovi imaju zadatak da uklone pesak, ljaku i druge suspendovane materije koje imaju veliku brzinu taloenja i ne podleu biorazgradnji (inertan materijal). U tehnolokoj emi preiavanja peskolovi se postavljaju na poetku procesa, nakon grubih reetki.

Peskolovi funkcioniu na principu smirivanja toka otpadnih voda tako da se omogui taloenje specifino teih estica peska, a ne specifino lakih estica organskog porekla koje se nose dalje na preradu.

23

Postoje vie tipova peskolova: sa horizontalnim tokom, aerisani i peskolovi sa krunim tokom (vrtloni peskolovi). Iako dugo u upotrebi, peskolovi sa horizontalnim tokom se sve manje upotrebljavaju a kao alternativa koriste se vrtloni i aerisani peskolovi.

Pri krunom strujanju otpadne vode u vrtlonom peskolovu postoji pad pritiska po dnu u smeru od periferije ka centru, zbog ega se pesak skuplja u sredini i pada u udubljenje (komoru) za pesak odakle se evakuie mamut pumpom (vidi grafikon).

Grafikon 7. Vrtoni peskolov (Eddy&Metcalf 2003)

Trenutno, dva vrtlona sistema su na tritu: sa komorom ravnog dna i malog otvora za sakupljanje peska i komore sa prelivnim dnom i velikim otvorom za sakupljanje peska.

Oba ova sistema su patentirana tako da proizvoai obezbeuju komplentu jedinicu za koje nije neophodan dizajn.

Tipino vreme zadravanja otpadnih voda u vrtlonom peskolovu pri maksimumalnom asovnom protoku se kree od 20 do 30 sekundi. Veliine peskolova usklauju se sa maksimalnim protokom otpadnih voda ne veim od 0,3 m3/s.

4.1.5 Ujednjivai protoka

Tok otpadnih voda u sistem za preiavanje nije konstantan. ak i u doba sue, tok varira od sata do sata. Iznad prosean tok se pojavljuje sredinom jutra, a nii javlja se od 23 sata do 5 ujutru. Takva varijacija rezultira dramatinim promenama koliine suspendovanih materija i biohemijskom potronjom kiseonika (BPK). Ovakve promene uslonjavaju preiavanje otpdanih voda tj. njihovu efikasnost. Pored toga i projektovanje mnogih postrojenja za preiavanje s obzirom na oekivane maksimalne tokove vrlo esto podrazumeva predimenzioniranje sistema u odnosu na uobiajene

24

uslove. Svrha ujednjivaa protoka upravo je da se premoste ove varijacije toka tako da se otpadne vode tretiraju na priblino konstantnom toku. Ujednjivai toka mogu znaajno da poboljaju performanse sistema za preiavanje. U novim postrojenjima, ujednaavanje toka moe smanjiti veliine i cene pojedinih jedinica sistema za preiavanje.

Osnovni faktori koji se moraju razmotriti pri projektovanju bazena za ujednaavanje toka su: (1) lokacija i konfiguracija terena, (2) zapremina bazena, (3) geometrija bazena,

(4) zahtevi za vazduhom, (5) prilagoenost mestu u sistemu, i (6) mogunosti rada pumpe.

Bazeni za ujednaavanje otpadnih voda uobiajeno se postavljaju blizu poetka primarnog tretmana, po mogunosti nakon pretretmana reetaka i peskolova. Dve uobiajene eme postavljanja bazena za ujednjaavanje u sistemu preiavanja su na samoj liniji tretmana (in-line) i ujednaavanje van linije (off-line).

Grafikon 8. Uobiajene postavke bazena za ujednjaavanje toka otpadnih voda u sistemu za preiavanje: (a) na liniji sistema (in-line), (b) izvan linije sistema (off-line) (Eddy&Metcalf 2003)

Off-line aranman se obino koristi da se ublai tok u doba najvie padavina. U ovom aranmanu samo protok iznad nekog unapred odreenog protoka se preusmerava u bazen za ujednaavanje. Time se priguuje protok otpadnih voda efikasno, meutim ovaj aranman nije toliko efikasan u premotavanju dnevnih varijacija koncentracija suspendovanih materija.

Potrebna zapremina bazena za ujednaavanje procenjuje se na osnovu oekivanih maksimalnih dnevnih protoka i dodatno uveana iz razloga:

to rad aeratora i mealica ne dozvoljavaju potpuno uklanjanje voda iz bazena za ujednavanje u in-line sistemu.

25

to tok otpadnih voda doveden u bazen za meanje uslovljavaju odreenu zapreminu bazena.

za nepredviene varijacije koje izlaze iz dnevnog modela toka.

Grafikon 9. Geometrija bazena za ujednaavanje (Eddy&Metcalf 2003)

Ukoliko se bazen projektuje za in-line ujednaavanje protoka, geometrija treba da omogui neprekidan tok i meanje otpadnih voda to implicira da dugi pravogaoni bazeni treba da se izbegavaju, lokacije ulaza i izlaza otpadnih voda treba da su to blie jedna drugoj da bi se minimalizovalo zadravanje u bazenu. Pored toga ulaz otpadnih voda treba da se projektuje da bude blizu opreme za meanje.

Zemljani bazeni od nepropustijive podloge uobiajeno su najjefitniji. Visina bazena varira od 3:1 do 2:1. Minimalna dubina vode zavisi od tipa opreme za aeraciju, meutim varira od 1,5 do 2 m. Gornji deo nasipa bazena trebalo bi da je dovoljno visok da zatiti bazen od erozije vetra. Ali i dovoljno irok da omoguuje kretanje vozila po njemu. Ograda mora biti obezbeena da onemogui prilaz stanovnitvu.

Bazen moe biti izgraen i od betona i u reim sluajevima od elika. Betonska konstrukcija moe smanjiti zahteve za prostor bazena. Ukoliko je bazen u susedstvu, on moe biti i pokriven da se smanji neprijatan miris.

Bazeni za ujednaavanje trae meanje bez obzira da li su u pitanju in-line ili off-line bazeni. Adekvatna aeracija i meanje onemoguavaju taloenje i smanjuju neprijatne mirise. Mehaniki aeratori i difuzna aeracija se upotrebljava da se obezbedi i meanje i aeracija.

Difuzni aerator sistemi treba da obezbede od 1,6 do 2,9 m3 vazduha po asu na svaki m3

prostora bazena.

Mehaniko meanje trai za preiavanje komunalnih otpadnih voda sa kon-centracijom suspendovanih materija od 200 mg/L od 0,004 do 0,008 kW po m

3 bazena.

A da bi se obezbedili uslovi za advekvatno dopremanje vazduha neophodno je od 0,6 do

0,9 m3/h vazduha na svaki m

3 bazena.

Selekcione tabele za izbor mehanikog aeratora data su u tabelama ispod:

26

Size, kW OTRb,

kg/MJ

Nominalni rad,

dubina, m

Ukupna zona

meanja, m

Ukupna zona

O2 disperzije,

m

0.75 0.20 1.8 6 20

1.5 0.23 1.8 8 30

2.5 0.23 1.8 12 45

3.5 0.23 1.8 14 50

5.5 0.22 2.4 15 50

7.5 0.20 3.0 15 55

10 0.21 3.0 19 60

15 0.19 3.0 22 70

20 0.20 3.0 24 80

25 0.21 3.0 26 85

Tabela 13. Selekciona tabela za izbor mehanikog aeratora. bOTR kiseonik transfer mera (Davis 2010)

Grafikon 10. Zahtevi dubine bazena plivajueg aeratora i ilustracija oblika aeratora (Davis 2010)

4.1.5 Alternativni naini ureenja preliminarnog tretmana otpadnih voda

Postoji niz naina da se uredi zadovoljavajui proces preliminarnog tretmana. Na grafikonu 12 koji sledi predstavljani su neki iji raspored i ureenje zavise ili od naina uliva otpadnih voda u preliminarni deo tretmana otpadnih voda ili od kasnijeg,

zahtevanog nizvodnog procesa otpadnih voda. Kombinovane otpadne vode (komunalne

i industrijske) zahtevaju vii nivo prerade i veu opremu od one koja se planira za komunalne otpadne vode. Upotreba membranske tehnologije preiavanja i/ili sitnomehurine difuzera trai efikasnije uklanjanje inertnih materija.

Grafikon koji sledi ilustruje razne alternative koje su u upotrebi. Ova lista nije konana.

27

Grafikon 11. Primeri pojedinih ema procesa preliminarnog tretmana otpadnih voda (Davis 2010)

4.2 Primarno preiavanje

Primarni tretman je prvi proces znaajnog uklanjanja delova organskog zagaenja (suspendovanih materija) u sistemu za preiavanje otpadnih voda. Suspendovane materije dobrinose biolokoj potrebi za kiseonikom (BPK) otpadnih voda. Uklanjanjem suspendovanih materija smanjuje se i bioloka potreba za kiseonikom. Primarnim tretmanom uklanjaju se i plivajue i preostale nesuspendovane materije. Plivajue materije sastoje se od masnoa, ulja, plastike, lia, kose i drugih plivajuih materija.

Osnovni proces primarnog tretmana jeste taloenje/sedimentacija. Zbog toga se ovaj proces esto naziva primarno taloenje. Ono je nastariji i najraireniji proces u preiavanju otpadnih voda.

Primarno taloenje odvija se u betonskom bazenu u kome je brzina toka vrlo mala, ime se omoguuje taloenje suspendovanih materija, i isplivavanje na povrinu materija lakih od vode. Talonici podrazumevaju i opremu za skupljanje i evakuaciju istaloenog mulja i plivajue pene.

Primarnim taloenjem moe se iz otpadne vode ukloniti od 50 do 70 % suspendovanih materija, i do 25 do 40 % BPK5 (Ljubisavljevi, uki / Babi 2004).

28

Tri vana parametra za projektovanje primarnih talonika su vreme taloenja, flokulacija i dubina bazena. Due vreme taloenja poveae flokulaciju i poboljati efikasnost taloenja, meutim nakon izvesnog vremena zbog svoje bioloke aktivnosti nataloeni materijal postaje anaerobian isputajui gasove ananerobine dekompozicije koji vraaju nataloene estice nazad u otpadne vode i tako smanjuju efikasnost taloenja. U pojedinom momentu samo taloenje i gasovima vraanje estica nazad u otpadne vode se izjednauje.

Najee talonici su ili kruni ili pravougaoni. Generalno pravougaoni talonici zbog zastajanja mulja u uglovim talonika zahtevaju komplikovanije mehanizme sakupljanja mulja. Pravougaoni talonici se ee primenjuju u sistemima na kojim je ogranien prostor.

U krunim talonicima otpadne vode se uvode ili centralno ili periferno (grafikon 14). Centralno uvoenje otpadnih voda u talonik je ee. Da bi obezbedilo neprekidno funkcionisanje talonika, najmanje dva talonika se projektuju. Obino talonici se projektuju u parovima sa kutijom za razdvajanje toka (grafikon 13).

Grafikon 12. Kutija za razdvajanje toka dva primarna talonika

Kruni talonici se favorizuju zbog manjih zahteva za odravanje, iz razloga to su im pokretaki leajevi van vode i to su im trokovi izgradnje nii od izgradnje pravougaonih talonika. Njihova osnovna mana je to zahtevaju sloeniju betonsku izradu, vie cevovoda i pumpi.

Vie talonika koji samostalno funkcioniu obavezno je za sva postrojenja ije projektovane prosene koliine otpadnih voda prelaze 380 m3/danu.

Za proraunavanje kapaciteta talonika uzima se prosena dnevna koliina otpadnih voda, a s obzirom na oekivane maksimalne protoke koji mogu biti i dva ili tri puta vei od prosenih dnevnih koliina ili u ekstremnim sluajevima i od deset do petnaest puta sugerie se maksimalno etvoroasovna koliina otpadnih voda kao osnova za projektovanje.

Povrinsko optereenje koje se preporuuje za projektovanje talonika kree se od 30 do 50 m/d (m

3 otpadne vode na dan po m

2 horizontalne projekcije povrine talonika).

Za usvojeno povrinsko optereenje vreme zadravanja vode odreuje potrebnu dubinu primarnog talonika.

29

Grafikon 13. Kruni talonici: (a) sa centralnom dostavom otpadnih voda, (b) sa perifernom dostavom (Eddy&Metcalf 2003)

Uobiajeno vreme zadravanja otpadnih voda u talonicima projektuje se na 1,5 do 2,5 sata (prosek 2 sata). Ali i manje od ovog. Na primer pojedini testovi su pokazali da

teoretsko vreme zadravanja od 202 minuta odgovara stvarnom vremenu taloenje od 74 minuta.

Brzina dotoka vode u talonik ograniava se na 0,020 do 0,025 m/s.

Povrinsko optereenje je osnovna ulazna veliina za odreivanje i povrine i prenika cirkularnog talonika. Iako su izgraeni i talonici od 100 m prenika preporuuje se da njihov maksimalni prenik bude manji od 50 metara zbog negativnih efekata vetra. Uobiajeno prenici talonika se kreu od 3 do 60 metara, a najee od 10 do 45 metara.

Povrinsko optereenje i dubina talonika su prisno vezani. Da bi se postigla vea efikasnost projektuje se dublji talonik sa manjim povrinskim optereenjem. Uglavnom dubine talonika se kreu od 3 do 5 metara sa uobiajenom dubinom od 4,3 metra. Sadanji trendovi favorizuju dublje talonike.

Prenik krunog talonika moemo jednostavno izraunati na osnovu datog povrinskog optereenja (na primer 40 m3/dan na m2) i poznate prosene dnevne koliine otpadnih voda u danima sa maksimalnom potronjom vode. Vidimo to na

30

primeru grada Apatina ije koliine otpadnih voda, procenjuje se (bez industrije), odgovaraju koliinama otpadnih voda od 40.000 ekvivalntnih stanovnika. S obzirom na ovu injenicu, prosena dnevna koliina otpadnih voda u danima sa maksimalnom

potronjom vode ( u Apatinu je 12.000 m3/dan. Da bi izraunali traeni prenik

krunog talonika, izraunaemo prvo zahtevanu povrinu s obzirom na dato porinsko optereenje (40 m3/dan na m2):

= 300 (1)

Sada nam preostaje jo da izraunamo prenik krunog talonika po sledeoj jednaini:

= 19,54 m tj. 20 m (2)

S obzirom da je preporueno da talonici idu u parovima, apatinskom sistemu preiavanja otpadnih voda su neophodna dva kruna talonika za primarno preiavanja prenika od po 10 metara.

4.3 Sekundarno (bioloko) preiavanje

Glavni cilj konvencionalnog sekundarnog tretmana otpadnih voda je oksidacija bioloki razgradivih materija koje su prole primarni tretman ali i dalje uklanjanje suspendovanih materija. Zbog sve veeg uoavanja tetnosti nutrijenata, sekundarni tretman esto ukljuuje i uklanjanje azota i fosfora.

U fazi biolokog preiavanja, u zavisnosti od efikasnosti pojedinih objekata, mogue je postii snienje BPK zagaenja voda u granicama od 35 do 95 % (Jahi 1990).

Bioloko preiavanje podrazumeva ukljanjenje supendovanih materija i bioloki razgardivih materija uz pomo mikrobiolokih populacija koje razgrauju organske materije. Ova razgradnja odvija se uz prisustvo kiseonika (aerobic), u odsustvu

kiseonika (anaerobic) ili procesima u kojima je kiseonik neobavezan (facultative).

Bioloko preiavanje manje zagaenih koliina otpadnih voda moe se vriti u prirodnim ili polutehnikim uslovima, dok se vee koliine otpadnih voda preiavaju u vetakim tj. tehnikim uslovima.

Pri prirodnim ili polutehnikim uslovima koriste se velike povrine zemljita, odnosno velike povrine plitkih bazena (laguna) radi obezbeenja unoenja kiseonika. Kod vetaki formiranih uslova velika povrina se obezbeuje kroz dva razliita procesa: (I) bioloku filtraciju i (2) aktivni mulj.

4.3.1 Procedni filter

Sekundarni ili bioloki tretman u tehnikim uslovima poinje sa procesom aeracije koji se realizaciju procednim filterom.

31

Procedni filter sastoji se iz rotacionog distributivnog cevnog sistema koji prska otpadnu

vodu preko sloja najee krupnog ljunka koji na svojoj povrini sadri bioloki film koji razgrauje otpad pri prolazu kroz sloj. Bioloki film na svakom kamenu sastoji se od bakterija ukljuujui gljive, alge, larve insekata, pueve i sl. Akumulirana mikrobioloka masa periodino sklizne sa kamena i dospe na dno filtera zajedno sa tretiranom vodom dospeva u sekundarni talonik odakle se kasnije izdvaja kao aktivni mulj. U procednom filteru, mikroorganizmi sa povrine kontakta razgrauju organske materije u forme CO2 , H2O i neke druge stabilne forme umnoavajui se pri tome. U sekundarnom taloniku, bakterije i mikroorganizmi u gornjoj preienoj zoni talonika postaju "gladni" pa se sputaju u zonu mulja koja se tada naziva aktivni mulj, usled velikog njihovog prisustva (Pavlovi 2004).

Grafikon 14. Procedni filter

Optereenje procednog filtera moe biti: (1) bioloko i (2) hidrauliko.

Bioloko (organsko) optereenje procednog filtera (BPKop) jednako je:

(g BPK/m

3d) (3)

Q = protok otpadne vode (m3/d)

BPKi - BPK istaloene otpadne vode (mg/l) V = zapremina filterskog medija (m

3)

U gornjoj formuli ne uzima se u obzir BPK recirkulacionog toka iz naknadnog

talonika.

32

Hidrauliko optereenje biofiltera (Hop) rauna se prema izrazu:

(m

3/m

2d) (4)

Q = protok otpadne vode (m3/d)

Qr = protok recikulacionog toka (m3/d)

A = povrina gornjeg dela filtera (m2)

4.3.2 Aeracioni bazen

Aeracija obezbeuje dva vna procesa preiavanja: snabdeva sistem preivanja sa potrebnim kiseonikom za rast mirkoorganizama i obezbeuje optimalni kontakt suspendovanih i rastvorenih materija sa mikroorganizmima.

Aeracioni sistem koristi od 50 do 65 % ukupne potrebne energije za uobiajan proces biolokog preiavanja u sistemu preiavanja otpadnih voda.

Vreme aeracije otpadnih voda kree se od 30 minuta do 36 asa u zavisnosti od upotrebljenog procesa preiavanja. Sistem aeracije moe biti mehaniki ili difuzni. Mehaniki aeratori fiziki rasprskavanjem meaju otpadne vode sa atmosfererski vazduhom iznad bazena, kao to stvaraju turbulenciju koja obezbeuje meanje otpadnih voda.

U mehanike aeratore ubrajamo: etke, lopatice ili propelere koji meaju atmosferski vazduh sa otpadnim vodama. Povrinski aeratori plove na povrini ili su na drugi nain privreni na povrini otpadnih voda.

Mehaniki aeratori po ceni su pristupaniji i jednostavniji i jeftiniji za odravanje.

Difuzna aeracija se izvodi u dubokim bazenima, u koje se pomou roto-duvaljki i difuzora (finoporoznih materijala), rasporeenih na dnu bazena, unosi vazduh za aeraciju i meanje.

Dubinska (difuzna) aeracija ima niz znaajnih prednosti. Naime, kod ovog sistema postie se velika sigurnost u radu postrojenja, posebno zimi, jer nema problema sa smrzavanjem. Vreme aeracije iznosi obino od 6 do 8 asova.

Za postizanje dobrih efekata dubinske aeracije klasinog tipa, vaan je oblik bazena za kojeg postoji saglasnost da odnos irine bazena prema dubini treba da je 1:1, ili da irina bazena ne treba da pree dubinu bazena pomnoenu sa brojem linija aeracijskih tela.

Neki autori navode da radi postizanja optimalnog meanja otpadne vode i povratnog mulja zapremina bazena za aeraciju ne bi trebalo da bude vea od 150 m3, a dubina do 4 m (Jahi 1990).

33

Grafikon 15. Aeracioni bazen sa difuznom aeracijom: (1) Dovod komprinovanog

vazduha; (2) Difuzori; (3) Aeracioni bazen (Jahi 1990)

Tok procesa aeracije sa aktivnim muljem zavisan je od vie parametara, kao to su: (1) trajanje aeracije; (2) optereenje izraeno preko BPK na jedinicu zapremine aeracionog bazena; (3) odnos organske supstance i mikroorganizama.

Trajanje aeracije moe se izratiti formulom:

(h) (5)

V zapremina aeracionog bazena (m3) Q koliina infulenta bez uea recirkuloacione koliine (m3/d)

Bioloko optereenje (Bo) aeracionog bazena izraava se preko ulazne vrednosti BPK, i to u g/d po 1 m

3 zapremine bazena.

(g BPK/m

2d) (6)

Q koliina influenta (m3/d) BPKi BPK influenta ili efluenta posle primarnog taloenja (mg/l).

34

Odnos organske supstance i mikroorganizama (Os/M) predstavlja sposobnost

izraavanja optereenja muljem u aeracionom bazenu. Vrednost Os/M se rauna kao koliina gBPK na dan, koja dolazi na 1g suve materije (SM) mulja u bioaeracionom bazenu.

(7)

SM koncentracija mulja (masa mikroorganizama) u aeracionom bazenu (mg/l ili kg/m

3)

U tabeli koja sledi za razliite tipove aeracionih procesa dati su podaci o optereenju na jedinicu zapremine, odnos Os/M, vreme trajanja aeracije, stepen recirkulacije aktivnog

mulja i efekta snienja BPK. Koliina mulja koja recirkulira iz sekundarnog talonika u aeracionom bazenu izraava se u procentima u odnosu na koliinu influenta (procenat povrtanog mulja). Efekat snienja BPK rauna se kao koefijent vrednosti BPK dobijene u procesu aeracije u sekundarnom taloenju i vrednosti BPK influenta.

Proces Optereenje (g BPK/m

3d)

Os/M

gBPK/gSMd

Trajanje

aeracije (h)

Proc.povrtan.

mulja (%)

Efekat sni. BPK (%)

Produena ae. 150-500 0,05-0,2 20-30 100 85-95

Obina aerac. 500-650 0,2-0,5 6,0-7,5 30 90-95

Stepenasta ae 500-800 0,2-0,5 5,0-7,0 50 85-95

Kontaktna

stabilizacija 500-800 0,2-0,5 6,0-7,0 100 85-90

Visokoopter.

aeracija vie od 1300 0,5-1,0 2,5-3,5 100 80-85

Aerac. sa O2 vie od 1900 0,6-1,5 1,0-3,0 50 90-95

Tabela 14. Optereenje i eksploatacioni parametri za razliite aeracione sisteme (Jahi 1990).

4.3.3 Sekundarni talonik

Sekundarni (finalni) talonik namenjen je za izdvajanje biolokog mulja iz otpadnih voda, nakon njenog izlaska iz aeracionog bazena ili procednog filtera. Izdvajanje mulja

iz sekundarnog talonika mnogo je vanije nego iz primarnog talonika. Naime, sutina procesa sa aktivnim muljem je da se iz tih talonika izvesna koliina mulja (povratni mulj) kontinualno odstranjuje i vraa u aeracioni bazen. Viak tog mulja mora biti uklonjen pre nego to se izgubi njegova aktivnost, zbog uginua mikroorganizama na dnu talonika usled nedostatka kiseonika. Tokom procesa zgunjavanja, estice mulja padaju na dno talonika i odvode se u koncentrisanom obliku.

Upravo zgunjavanje mulja u sekundarnom taloniku pouzrokuje i njegove osnovne probleme u radu. Tako da posebna panja prilikom projektovanja sekundarnog talonika daje se na rad talonika sa minimalnim procesom zgunjavanja i upotrebu ureaja za uklanjanje zgunjenog mulja.

S obzirom na ova vane obzire, tok otpadnih voda i karatekteristika mulja su u osnovni pravilnog projektovanja sekundarnog talonika.

35

Sekundarni talonik moe biti pravougaonog ili krunog oblika, zatim horizontalnog, vertikalnog ili radijalnog tipa, sa ili bez sistema za zgrtanje taloga sa dna talonika. Sekundarni talonici do kapaciteta 2000 ES mogu se graditi bez zgrataa mulja. Za kapacitet postrojenja od 10.000 ES, hidrauliki su povoljniji etvorougaoni talonici sa zgrtaem mulja, s tim da odnos irine prema dubini bude od 1:1 do 1:6, a sama dubina od 2 do 3 metra. Postrojenja iznad 10.000 ES preporuljivo je graditi sa vie etvorougaonih talonika, ili, to je uobiajeno sa krunim radijalnim talonikom sa zgrataem mulja.

Prenici krunih talonika mogu biti od 3 do 60 metara, a najee od 10 do 30 metara. U postrojenju za preiavanje otpadnih voda moraju se predvideti najmanje dva sekundarna talonika zbog povremenog ienja.

Evakuacija mulja se moe obavljati centralno pomou radijalnih zgrtaa koji sporo rotiraju (slino kao kod primarnih talonika). Potrebno je obezbediti brzu evakuaciju mulja zbog recirkulacije zbog toga skuplja mulja moe biti sa usisavanjem. Ukoliko se koristi usisavanje mulja tada se talonik projektuje sa vrlo malim nagibom (Ljubisavljevi, uki / Babi 2004).

Prilikom dimenzionisanja naknadnih talonika uzima se u obzir i hidrauliko povrinsko optereenje (m3 otpadne vode / m2 horizontalne projekcije talonika na dan) i povrinsko optereenje muljem muljni fluks (kg mulja / m2 horizontalne projekcije talonice na as).

U tabeli koja sledi date su tipine vrednosti za dimenzionisanje sekundarnih talonika kod postrojenja za preiavanje komunalnih otpadnih voda. Tip preiavanja Povrinsko optereenje

(m3/m

2 d)

Optereenje muljem (kg/m

2 h)

Dubina

(m) proseno maksimum proseno maksimum

Biofiltar 14-24 40-48 3-5 8 3-4

Aktivni mulj 16-32 40-48 3-6 9 3,5-5,0

Produena aeracija 8-16 24-32 1-5 7 3,5-5,0

Tabela 15. Tipine vrednosti za dimenzionisanje sekundarnih talonika (Ljubisavljevi, uki / Babi 2004).

4.4 Tercijalno preiavanje

Potreba preiavanja otpadnih voda i nakon procesa sekundarnog preiavanja zasniva se na zadovoljavanju jedne ili vie potreba koji slede:

1. Porast populacijskog pritiska rezultovao je u porastu optereenja otpadnih voda sa organskim i suspendovanim materijama koje se izlivaju u reke, potoke i

jezera.

2. Potrebe da se povea uklanjanje suspendovanih materija kako bi se obezbedila efikasnija dezinfekcija otpadnih voda.

3. Potreba za ukljanjenje nutrijenata da bi se ograniila eutrofikacija osetljivih recipijenata otpadnih voda.

36

4. Potreba da se uklone pojedine materije koje tete recipijentima otpadnih voda.

Na poetku sedamdesetih XX veka, ovi procesi su zvani "napredni tretman otpadnih voda" s obzirom da su podrazumevali tehnike koje su bile naprednije od sekundarnog

tretmana otpadnih voda. U poslednje tri decenije mnoge od ovih tehnologija ili su

direktno inkorporirane u sekundarni tretman, na primer uklanjanje nutrijenata, ili su

zbog zadovoljavanja striknih standarda isputanja otpadnih voda postale konvencionalne, standardne tehnologije.

Ovi procesi ukljuuju hemijsku precipitaciju (taloenje), granularnu filtraciju, membransku filtraciju i adsoprciju aktivnog uglja. S obzirom da su ovi procesi, danas,

ve konvencionalni, njih je bolje nazivati tercijalni tretman otpadnih voda nego napredni tretman. Danas se naprednim tretmanom nazivaju procesi koji upotrebljavaju

vazduhom uklanjanje isparljivih jedinjenja, razmenu jona, nanofiltraciju ili reverzibilnu

osmozu i druge sline tehnologije koji za cilj imaju dostizanje odreenog kvaliteta otpadnih voda.

4.4.1 Hemijska precipitacija fosfora

S obzirom da je fosfor glavni element u podsticanju eutrofikacije, ogranienja njegove koncentracije u efluentima nalaze se u mnogim direktivama, pravilnicima i zakonima.

Pre razvoja tehnologije biolokog uklanjanja fosfora (biological phosphorus removal BPR), hemijska precipitacija fosfora bila je osnovni nain uklanjanja fosfora. U mnogim sluajevima, ona je jo uvek jedini praktini metod dostizanja standarda s obzirom na prosto i ekonomska ogranienja. Osim toga hemijska precipitacija esto se ukljuuje u BPR postrojenja u sluajevima podrke BPR tehnologiji u ekstremnim uslovima ali ukoliko se zahtevaju stroiji standardi koji ne mogu da se zadovolje samo BPR tehnologijom.

Otpadna voda sadri fofor u vidu organskih mineralnih jedinjenja. Svi polifosfati (molekularno dehidrirani fosfati) postepeno hidrolizuju u vodenom rastvoru, pa se

vraaju na orto oblik ( ) iz kojih su izvedeni. Fosfor u otpadnim vodama

uobiajeno je u obliku monohidrogenog fosfata ( ).

Monohidrogen fosfati iz otpadnih voda mogu se odstraniti hemijskom precipitacijom,

uz dodavanje aluminijum-sulfata, feri-sulfata ili hlorida i krea.

Za uspenu flokulaciju, formiranje pahuljica aluminijum-hidroksida ili feri-hidroksida potrebno je da pH vrednost bude od 6,5 do 7,8 zbog ega je potrebno dodavati kre.

Za precipitaciju treba obezbediti odgovarajue uslove, kao to su:

1. brzo meanje dodatnih hemikalija sa vodom (sa zadravnjem od 1 do 2 minute), 2. sporo meanje u flokulatoru (od 20 do 40 minuta zadravanja; periferna brzina

na kraju bazena maksimum o,3 m/s),

3. taloenje u taloniku sa oblakom mulja (2 asa zadravanje, povrinsko optereenje, zavisno od vrste hemikalija, ne vee od 1,5 m/h),

4. automatsko doziranje hemikalija, podeeno dinamici dotoka influenta.

37

4.4.2 Granularna filtracija

Granularna filtracija se koristi kada se od efluenta zahteva da njegove ukupno

suspendovane materije (TSS) ne prelaze koncentraciju od 10 mg/L. Prosene dnevne koncentracije efluenta koje se dostiu granularnom filtracijom nalaze se u tabeli dole.

Filter influent Bez hemijske koagulacije

Efluent TSS, mg/L

Sa tercijalnom

hemijskom koagulacijom

Efluent TSS, mg/L

Konvencioni aktivni mulj 3-10 0-5

Produena aeracija 1-5 0-5

Visokoefikasni procedni filter 10-20 0-3

Dvostruki procedni filter 6-15 0-3

Tabela 16. Uobiajene dnevne koncentracije efluenta nakon granularne filtracije sekundarnog efluenta (Davis 2010).

S obzirom da je deo ukupno suspendovanih materija i biomasa, i to je deo te biomase biorazgradiv uklanjanje ukupnih suspendovanih materija smanjuje u efluentu i BPK.

Pored toga, upotreba granularne filtracije u kombinaciji sa hemijskom koagulacijom

smanjuje koncentraciju fosfora do 0,1 mg/L. Takoe je mogue granularnu filtraciju kombinovati sa uklanjanjem azota, tada se azot iz efluenta ukloni i do 90 %.

Pet tipova granularne filtracije se upotreblja u filtraciji otpadnih voda: (1)

konvencionalni filter sa dovodom otpadnih voda od gore; (2) duboki filter sa dovodom

otpadnih voda od gore; (3) duboki filter sa dovodom otpadnih voda od dole; (4)

pulsirajui filter, i (5) filter sa putujuim mostom.

Grafikon 16. Granilarni filteri: (levo) Konvencionalni sa jednim medijumom i dovodom

vode od gore; (desno) Duboki filter sa dovodom otpadnih voda od dole (Davis 2010).

38

4.4.3 Membranska filtracija

Membrane mikrofiltracije niskog pritiska (MF) i ultrafiltracije (UF) upotrebljavaju se za

tercijalni tretman efluenenata pogona preiavanja otpadnih voda. Iako se membranska filtracija moe upotrbljavati umesto granularne filtracije, ona se vrlo esto upotrebljava u pretretmanu sekundarnog efluenta (pre sekundarnog talonika) da bi se pomogao dalji tretman otpadnih voda revezibilnom osmozom.

Membrane koje su sastavni deo membranske filtracije napravljene su od sintetikih materijala koji su polupropustljive; tj, visoko propustljive za pojedine materije a malo

propustljive za druge. Da bi se materije iz otpadnih voda uklonile membranskom

filtracijom, otpadne vode se upumpavaju na povrinu membrane i tako se ostvaruje separacija materija.

Grafikon 17. ema dva tipa membranske filtracije.

Membrane poseduju neke od navednih osobina koje im omoguuju filtraciju: (1) veliina membranskih pora; (2) uklanja elemente pojedinih molekularnih masa; (3) materijal membrane i njegova geometrija; (4) uklanja ciljane materijale; (5) napravljena

je za odreenu vrstu i kvalitet voda koje tretira.

Pored ovih osobina, membranski proces, takoe, moemo kategorisati i po tome da li se koristi proces koji upotrebljava pritisak ili proces koji se vodi elektrino.

Po upotrebi membranske filtracije u tretmanu voda, membrane moemo klasifikovati u dve vee kategorije: (1) one koje se koriste za izdvajanje jona iz tretirane vode, kao to su revezibilna osmoza (RO) i nanofiltracija (NF) i (2) one koje se koriste za izdvajanje

suspendovanih estica iz voda, kao to su mikrofiltracija (MF) i ultrafiltracija (UF).

Grafikon 18. ematsko poreenje odabranih procesa separacije (Davis 2010).

39

U tehnikoj upotrebi membrane se nalaze u razliitim konfiguracijama koje omoguuju membransku filtraciju: (1) cevasti moduli; (2) uplja vlakna; (3) ploasta; (4) ketrid filetr; (5) u posudi sa pritiskom.

Grafikon 19. Ploasta konfiguracija membrana.

4.5 Obrada i dispozicija mulja

U procesu preiavanja otpadnih voda, generee se novi problem: mulj. to je vii stepen preiavanja otpadnih voda, vea se koliina mulja mora zbrinuti. Zadovoljavajua obrada i dispozicija u itavom procesu preiavanja moe biti najkomplikovaniji deo procesa. Ali i najskuplji (U.S. EPA, 1979).

Mulj sadri nataloene materije iz otpadnih voda i materije koje su nastale u samom procesu preiavanja otpadnih voda. Koliina mulja procesa preiavanja je znaajna. U primarnom tretmanu, koliina mulja dostie od 0.25 do 0.35 % ukupne koliine tretirane otpadne vode. U procesima u kojima se u tretmanu upotrebljiva aktivni mulj

(sekundarni tretman) te koliine narastaju na 1.5 do 2.0 % tretirane otpadne vode. Upotreba hemikalija u procesima za ukljanjanje fosfora dodaju novih 1.0 % mulja na

ovu sumu.

40

S obzirom da su suvi ostaci mulja relativno niski (1 - 6 %) u odnosu na koliinu vode u mulju, mulj nastao u procesu preiavanja jo uvek nosi sa sobom znaajne koliine vode koje, zbog toga, postaju najvaniji deo celog procesa tretmana mulja. Upravo, proces odvajanja vode od suvih ostataka predstavlja najznaajniji deo procesa preiavanja mulja iz otpadnih voda.

Izdvojena voda nakon obrade mulja vraa se u glavni proces preiavanja otpadnih voda, a izdvojen mulj se tretira da bi mu se smanjila gustoa patogena i smanjilo vreme trulenja (Davis 2010).

Osnovni procesi obrade mulja su u:

1. Prethodnom/priliminarno tretmanu odpadnih voda: Opad sa reetaka/sita, iz peskolova se obrauje i dispozituje.

2. Zgunjavanju mulja: Ovi procesi se koriste u cilju odvajanja vode od materija kako bi se smanjila koliina mulja u daljem procesu preiavanja i unapredila njegova efikasnost. Voda se izdvaja gravitaciono, flokulacijom, centrifugom i na

druge naine. 3. Stabilizaciji mulja: Mulj se stabilizuje kako bi se smanjio broj patogana u

mulju, otklonili neprijatni mirisi, i zaustavilo raspadanje mulja. Biomaterije su

proizvodi stabilizacije. Prepoznajemo sledee stabilizacione tretmane: bazna stabilizacija, aerobna stabilizacija (poznata kao aerobna digestacija)/, i

anaerobna stabilizacija (anaerobna digestacija). Poslednja dva tretmana pomau takoe i u uklanjanju koliina mulja kao i njegovih voda. U sluaju anaerobne stabilizacije generie se metan u procesu obrade mulja. Nastali metan se, vrlo esto, upotrebljava kao izvor energije koja se upotrebljava u tretmanu otpadnih voda.

4. Procesu ujednaavanja: U ovim procesima se mulj tretira sa hemikalijama i toplotom kako bi se vie vode moglo odvojiti od od ostatka mulja.

5. Procesima ukljanjanja vode: Ovi procesi se koriste kako bi se uklonila voda zbog zadovoljavanja standarda efluenata, unapredilo rukovanje sa muljem,

smanjili transportni trokovi, curenje mulja sa mesta dispozicije mulja, zbog daljeg procesa mulja (na primer u insineratorima), smanjile energetske potrebe

sistema. Separacioni procesi ukljuuju centrifugiranje, filter prese i suve krevete. 6. Procesima smanjenja mulja: Kako bi se ujednaila najstabilnija forma ostataka

mulja i minimalizovale njihove koliine, u kompostovanju ili u termalnim procesima poput suenja ili spaljivanja/insineracije (Davis 2010).

Iako generisanje energije iz mulja za kasniju upotrebu u sistemu preiavanja otpadnih voda ima svoju dugu tradiciju, ono je u poslednje vreme, sve zanimljivije. Oporavak

energije iz mulja/biomaterija je dobro zasnovana tehnologija koja nalazi sve vie svog opravdanja s obzirom na rast cene komercijalne energije.

Azot i fosfor iz mulja je znaajan resurs koji moe biti oporavljen za ponovnu upotrebu.

Konano, krajnja dispozicija mulja je u zemljite, vazduh i vodu. Zahtevi procesa spaljivanja mulja nekada utiu na sam izbor obrade mulja, a njegova dispozicija u okean i vodene tokove odavno je nezakonska.

41

Operacija ili proces Koncentracija suvih materija u procentima, %

Opseg Tipina vrednost

Primarni talonik

Primarni mulj 5-9 6

Primarni mulj sa ciklonskim peskolovom 0.5-3 1.5

Primarni mulj i aktivni mulj 3-8 4

Primarni mulj i procedni filter 4-10 5

Primarni mulj sa gvozdenim solima za

uklanjanje fosfora

0.5-3 2

Primarni mulj sa dodatkom manje krea za uklanjenje fosfora

2-8 4

Primarni mulj sa dodatkom vie krea za uklanjenje fosfora

4-16 10

Sekundarni talonik

Aktivni mulj sa primarnim taloenjem 0.5-1.5 0.8

Aktivni mulj bez primarnog taloenja 0.8-2.5 1.3

Kiseonik visoke istoe sa primarnim taloenjem

1.3-3 2

Kiseonik visoke istoe bez primarnim taloenjem

1.4-4 2.5

Procedni filter 1-3 1.5

Rotacioni bioloki kontaktor (RBK) 1-3 1.5

Gvatacioni zguivai

Primarni mulj 5-10 8

Primani mulj i aktivni mulj 2-8 4


Flotator pod pritiskom

Aktivni mulj sa dodacima polimera 4-6 5

Aktivni mulj bez dodataka polimera 3-5 4

Centrifugalni zguiva 4-8 5

Anaerobni digestor

Primarni mulj 2-5 4

Primarni mulj i aktivni mulj 1.5-4 2.5


Aerobni digestor

Primarni mulj 2.5-7 3.5

Primarni mulj i aktivni mulj 1.5-4 2.5

Primarni mulj i procedni filter 0.8-2.5 1.3

Tabela 17. Koncentracija suvih materija u mulju iz razliitih operacija ili procesa preiavanja (Eddy&Metcalf 2003).

Da bi smo izraunali koliine oekivanog mulja neophodno je da znamo specifine teine otpadnih voda i mulja.

Specifinu teinu vrstih materija mulja odreemo s obzirom na injenicu da je u mulju sadrano 90 % vode i 10 % materija. Od ovih 10%, treina je mineralnih materija specifine teine 2.5, dve treina isparljivih materija 1.0. Znajui ovo ukupna specifina teina vrstih materija (Su) mulja je 1.5 po sledeej jednaini izraunata:

42

(8)

Ukoliko sada uzmemo da je specina teina vode jednaka jedinici, izraunaemo specifinu teinu mulja (Sm) po sledeoj jednaini:

(9)

Zapreminu mulja moemo sada izraunati koristii se sledeom jednainom:

(10)

Gde su V zapremina, m3 Ms masa suvih materija, kg w gustina vode, 10

3 kg/m

3

Sm specifina masa mulja

Ps procenat vrstih materija izraen u decimali

Podaci o koliinama suvih materija mulja nastalim razliitim procesima i operacijama preiavanja otpadnih voda predstavljeni su u sledeoj tabeli 14. Iako su podaci u tabeli korisni, treba naglasiti da nastala koliina suvih materija znatno e odstupati od stvarne koliine. Korespodentna tabela o koncetracijama suvih materija koje se mogu oekivati iz razliitih procesa ve je data u tabeli 13.

Tretman ili proces

Specifina teina materija

u mulju

Specifina teina mulja

Suve materije (kg/103 m

3)

Opseg Tipina vrednost

Primarno taloenje 1.4 1.02 110-170 150

Aktivni mulj (otpad

biomaterija) 1.25 1.005 70-100 80

Procedni filter 1.45 1.025 60-100 70

Produena aeracija 1.30 1.015 80-120 100

Aerisana laguna 1.30 1.01 80-120 100

Filtracija 1.20 1.005 12-24 20

Hemijski dodaci primarnom taloniku za uklanjanje fosfora

sa manje krea (350-500 mg/l)

1.9 1.04 240-400 300

sa vie krea (800-1600 mg/l)

2.2 1.05 600-1300 800

Denitrifikacija 1.20 1.005 12-30 18

Tabela 18. Koliine suvih materija mulja nastalim razliitih operacijama ili procesa preiavanja (Eddy&Metcalf 2003).

43

4.6 Kompaktna postrojenja (package plant)

Manje zajednice (naselja i gradovi) uobiajeno se suoavaju sa problemima nabavke i odravanja konvencionalnih sistema za preiavanje otpadnih voda. Ovi problemi se dodatno komplikuju ukoliko nemaju obrazovane i stalno zaposlene operatore. Dodatni zahtevi

koji se zahtevaju od kvaliteta efluenata iz sistema za preiavanje otpadnih voda poveali su interes za upotrebu kompaktnih postrojenje (package plant) u mnogim dravama SAD i Evrope.

Kako za tretman otpadnih voda, ova postrojenja esto se upotrebljavaju i za preiavanja voda za pie, kada je neophodno ukloniti gvoe ili mangezijum iz podzemnih voda putem oksidacije i filtracije na primer.

Prema proizvoaima, kompaktna postrojenja se postavljaju za tokove otpadnih voda od 7.5 do 1892 m

3/danu, iako se najee postavljaju za tokove od 38 do 946 m3/danu otpadnih voda (

Documents

PROCENA MOGUĆIH TEHNIČKIH SISTEMA UPRAVLJANJA OTPADNIM VODAMA U VODOPRIVREDNOM SISTEMU VOJVODINE