SVEUČILIŠTE U DUBROVNIKU

ODJEL ZA ELEKTROTEHNIKU I RAČUNARSTVO

STUDIJ POSLOVNO RAČUNARSTVO

ODRŽIVI RAZVOJ I ZAŠTITA OKOLIŠA

PROČIŠĆAVANJE OTPADNIH VODA Mentor:

prof.dr. sc. MarijaMirošević¸

dipl.ing.el. Dinka Vragolov

Student:

Joško Dujmović

Dubrovnik, siječanj 2012.

2

Sadržaj:

1. UVOD ................................................................................................................... 3

2. OTPADNE VODE ................................................................................................. 4

2.1. Općenito ......................................................................................................... 4

2.2. Vrste otpadnih voda ........................................................................................ 4

2.3. Svojstva otpadnih voda ................................................................................... 6

3. PROČIŠĆIVANJE OTPADNIH VODA ................................................................ 9

3.1. Prethodno pročišćavanje ................................................................................ 10

3.2. I. Stupanj pročišćavanja ................................................................................ 13

3.3. II. stupanj pročišćavanja ................................................................................ 14

3.4. III. Stupanj pročišćavanja .............................................................................. 20

3.5. Obrada mulja................................................................................................. 24

3.5. Konačno odlaganje mulja .............................................................................. 26

4. ZAKLJUČAK ...................................................................................................... 27

5. LITERATURA .................................................................................................... 28

3

1. UVOD

Današnji svijet se ekstremno razvija u svim područjima. Samim takvim ubrzanim

razvojem, razvoj naselja i povećanje stanovništva uvjetuju zagađenje čovjekove okoline,

a među najteže oblike spada i zagađenje voda. Ubrzanim i povećanim razvojem

povećava se i potrošnja vode što uzrokuje i porast količina otpadnih voda.

Danas u nekim djelovima razvijenih i nerazvijenih dijelovima naselja/ gradova ne

postoji izgrađena kanalizacija, već se odvodnja rješava invidualno ispustima u cestovne

jarke, a dio izvedenih kanalizacija uljeva se direktno u vodotokove. Odvodnja fekalnih

voda dijelom je rješena septičkim jamama. Oborinska odvodnja rješena je pomoću

otvorenih oborinskih cestovnih kanala. Većina ovih kanala je zamuljena tako da je

smanjen proticaji profil, pa nakon kišnih razdoblja dolazi do zadrđavanja vode i

taloženja čestica što uzrokuje cestovne probleme i širenje smadra. Navedeni su

minimalni problemi u vezi otpadnih voda ali iz gornjih problema vidimo da za

kvalitetno obvljanje komunalne djelatnosti odvodnje i pročišćavanja otpadnih voda,

nužno je pristupiti izgradnji cjelovitog sustava odvodnje te osobito uređaja za

pročišćavanje otpadnih voda.

4

2. OTPADNE VODE

2.1. Općenito

Otpadne vode predstavljaju mješavinu raznih vodom nošenih onečišćenja. To je

upotrebljena voda iz naselja i industrije, točnije otpadnim vodama nazivaju se vode koje

su promijenile svoj prvobitni sastav unošenjem štetnih tvari čija prisutnost uzrokuje

promjenu fizičkih, kemijskih, bioloških ili bakterioloških karakteristika vode zbog čega

se ne mogu koristiti u poljoprivedi niti u bilo koje druge svrhe. Otpadne vode određene

su svojim fizičkim, kemijskim i biološkim svojstvima ali ta svojstva bitno ovise o

samom porijeklu.

2.2. Vrste otpadnih voda

Već sam spomenuo da su otpadnim vode određene fizičkim, biološkim i kemijskim

svojstvima koja ovise o samom porijeklu. Razlikujemo četiri vrste otpadnih voda i to su:

1. Sanitarne otpadne vode:

Nastaju na sanitarnim čvorovima stambenih, javnih, industrijskih i drugih

objekata gdje žive i rade ljudi, koji u fiziološkom procesu uzrokuju zagađenja u

tekućem ili čvrstom obliku. Slično je i sa domaćim životinjama koje se uzgajaju

na farmama i na drugim pojedinačnim mjestima. U ove vode također ubrajamo i

otpadne vode od čišćenja prostorija, spremanja hrana, pranja posuđa i rublja,

održavanja higijene... Količina sanitarnih otpadnih voda zavisi o specifične

potrošnje vode, pa je jednaka ili manja od nje 10%.

2. Industrijske otpadne vode:

Nastaju u tvornicama i industrijskim pogonima nakon upotrebe vode u procesu

proizvodnje, kao i prilikom pranja aparata, uređaja... Danas postoji veliki

problem po karakteru različitih industrijskih otpadnih voda, koje se dijele na niz

podtipova u zavisnosti od tehnologije proizvodnje.Kod kemijsko i metalno

prerađivačke industrije prevladavaju zagađenja mineralnog porijekla. Kod

tekstilne, prehrambene, kožarske... zagađenja su pretežno organskog porijekla.

Kod zajedničkog pročišćavanja industrijskih i sanitarnih otpadnih voda postiže

se mješavina koja se dobro biološki pročišćava, ukoliko nisu prisutne toksične

materije, kao npr. teški metali, cijanid, razni otrovi jer u tom slučaju potrebno je

5

uraditi predtretman kako bi se navedene tvari neutralizirale i omogučilo daljne

pročišćivanje.

3. Oborinske: Ove vode formiraju se kao površinski oticaj od padalina ili topljenog

snijega sa urbanog područja. U ove vode se ubrajaju i otpadne vode od pranja

uličnih površina, trotoara, kolnika... Količina i kvaliteta ovih otpadnih voda

zavisi o inteziteta i učestalosti padalina, od načina održavanja javne higijene, od

broja i intezititeta motornog prometa, vrste površinske obrade terena i prometnih

površina, zagađenja atmosfere, klimatskih uvjeta... Po ukupnoj bakteriološkoj

zagađenosti, oborinske otpadne vode su slične sanitarnim. Međutim, oborinske

otpadne vode sa industrijskih površina nose značajne količine bakra, olova,

arsena, sa asfaltnih površina naftne produkte što dodatno ugrožava sanitarne

čvorove. Nažalost, praksa je da se ove vode ne pročišćavaju, jer se smatraju

čistima, što nekad nije tako upravo iz navedenih razvoja.

4. Procjedne (tuđe, podzemne): Procjedne otpadne vode su podzemne vode koje

dotiču kanalizacijsku mrežu preko cjevnih spojeva, drenažnih sistema... Po

kvaliteti ove otpadne vode su najčistije, međutim velike količine, npr u sanitarnih

vodama, modu poremetiti biološko pročišćavanju na postrojenjima.

5. Sanitarne + Oborinske = Urbane otpadne vode

6

2.3. Svojstva otpadnih voda

Osim porijekla otpadnih voda razlikujemo i njihova svojstva koja ćemo ukratko

objasniti.Glavni pokazatelji svojstava otpadnih voda su:

1. Krupni ostaci:

To su papir, krpe, kore od vaća i ostali krupniji organiski i sentetski otpaci. Za

razgradnju krupnih organskih otpadaka troši se kisik, pa se tako smanjuje

količina otopljenog kisika u vodi.

2. Raspršene i otopljene tvari:

Ove tvari koje se nalaze u otpadnim vodama su tvari organskog i

anorganskog(mineralnog) porijekla. Raspršene tvari su krupnije čestice od

otopljenih tvari koje se u otpadnim vodama nalaze u obliku iona i molekula.

Prijelaz između raspršenih i otopljenih tvari čine koloidi, tako da je uobičajena

sljedeća klasifikacija:

a. Otopljene tvari – Dimezije čestica od 1[nm] = 10-6[mm] = 10-9[m]

b. Koloidi – Dimenzije čestica od 1[µm] do 1[µm] = 10-3 = 10-6[m]

c. Raspršene tvari – Dimenzije čestica preko 1[µm].

Otopljene i raspršene tvari uzrokuju promjenu boje u vodi, a raspršene tvari i

koloidi tvore mutnoću. Povećana mutnoća spriječava prodiranje svjetla što

usporava fotosintezu, a što uzrokuje smanjenje kisika u većim dubinama pa

dolazi do povećanja zone anaerobne razgradnje organske tvari, ćime se stvaraju

plinovi neugodnog mirisa. Osim ovog razloga, na miris vode može uzrokovati i

unošenje nekih kemijskih spojeva, to je naročito izraženo kod industrijskih

otpadnih voda.

3. Mikroorganizmi:

Predstavljaju jednostanične i višestanične organizme koji se nalaze u svim

otpadnim vodama. Za pročišćavanje otpadnih voda od naročitog su značaja dvije

skupine mikroorganizama i to:

a. Mikroorganizmi razlagači: Ovi mikroorganizmi biološki razgrađuju

organsku tvar da anorganske, troše otopljeni kisik pa se može pojaviti

neželjeni manjak kisika, odnosno anaerobno stanje.

b. Mikroorganizmi iz probavnog traka ljudi i životinja: Ovi mikroorganizmi

su temeljni pokazatelj kućanskih otpadnih voda, ali ih ima i u

7

industrijskim otpadnim vodama. Među ovom skupinom mikroorganizama

su posebno značajni patogeni mikroorganizmi koji mogu uzrokovati

razna oboljenja kao što su hepatitis, kolera, tuberkuloza... Bolesti se

mogu prenjeti kupanjem u nečistoj vodi (dodir kože) ili konzumiranjem

proizvoda iz vode (školjke koje se jedu sirove).

4. Hranjive soli:

Nastaju procesom razgradnje organske tvari i iz otpadnih voda i voda ispuštenih

u prirodne umjetne spremnike. Ovaj proces vezan je uz nastanak soli dušika i

fosfora, koje sudjeluju u stavarnju bjelančevina koje potiču razvoj planktona i

zelenih biljaka. U slučaju da se ispusti veća količina otpadnih voda bogatih

orgaskim tvarima u vodene sustave sa slabijom izmjenom vode, povećava se

količina hranjivih soli i ako su uvjeti za razvoj biomase povoljni dolazi do

prekomjernog rasta planktona i cvatnje otrovnih algi.

5. Postojane tvari:

Ovo se odnosi na organske i sintetske biološki nerazgradive ili teško razgradive

tvari, a od posebnohg značaja to su:

a. Mineralna ulja: Dolaze iz kučanskih i industrijskih otpadnih voda. Na

vodenoj površini stvaraju plavu tanku prevlaku i zbog toga ometa

otapanje kisika u vodi.

b. Pesticidi: dolaze ispiranjem poljprivrednih zemljišta ali i iz industrijskih

otpadih voda. Najopasniji pesticid je klorirani ugljokovodik(DDT,

dieldrin,lindan, endrin) i danas je proizvodnja i primjena ovog pesticida u

potpunosti zabranjena.

c. Deterdženti: Dolaze iz kučanskih i industrijskih otpadnih voda. Unose se

velike količine fosfata što uzrokuje eutrofikaciju. Prema molekularnoj

strukturi razlikujemo tvrdi deterdžent (praltički nerazgradiv) i meki

deterdžent(lako razgradiv ali dva do četiri puta otrovniji od tvrdog

deterdženta).

d. Plastične tvari: Dolaze iz kučanskih i idustrijskih otpadnih voda u obliku

konca, mrežica, vrećica...

6. Otrovne tvari:

Predstavljaju tvari koje u svojim količinama i svojstvima uzrokuju bolesti živih

organizama, nenormalno ponašanje, kancerogene i fizičke promjene, te na

8

posljetku i smrt. Ovim tvarima smatraju se teški metali(živa, olovo, nikal, cink...)

i otrovni spojevi(cijanidi, flouridi...). Iako su ove tvari su u malim količinama

potrebne za razvoj organizma u većim količinama su vrlo otrovne.

7. Radioaktivne tvari:

Mogu biti prirodnog i umjetnog porijekla. Pod prirodne izvore zračenja spadaju

elementi litosfere i svemirska zračenja, dok pod umjetne izvore zračenja spadaju

radioaktivni elementi koji se nalaze u industrijskim otpadnim vodama

prvenstveno nuklearnim elektranama.

8. Otopljeni plinovi: U otpadnim vodama postoje u različitim koncentracijama.

Najvažniji je kisik koji omogućuje život, a dobiva se obnavljanjem iz zraka te

procesom fotosinteze. Pored kisika tu su još ugljični dioksid koji dolazi iz zraka

ili razgradnjom organske tvari te sumorovodik koji nastaje razgradnjom

organskih i nekih anorganskih spojeva.

9. Povišena temperatura vode: Posljedica ispuštanja rashladnih voda iz

industrijskih postrojenja, posebno termoelektrana i nuklearnih elektrana. Toplija

voda sadrži manje otopljenog kisika, a ubrzava metaboliza, organizama te se na

taj način kisik brže troši pa se pojavljuje manjak kisika što uzrokuje mijenjanje

životnih uvjeta staništa.

Uz ove, u otpadnim vodama mogu biti prisutne i druge tvari koje mogu biti štetne i

nepovoljno djelovati na procese pročišćavanja otpadnih voda. To su razne eksplozivne,

zapaljive i korozne tvari, kiseline i lužine.

9

3. PROČIŠĆIVANJE OTPADNIH VODA

Pročišćavanje otpadnih voda obalja se primjenom

1. Fizikalnih postupaka:

2. Bioloških postupaka

3. Kemijskih postupaka

S obzirom na primijenjeni postupak možemo razlikovati vrste pročišćavanja:

1. Prethodno pročišćavanje – Preliminarno pročišćavanje

2. Prvi stupanj – Primarno pročišćavanje

3. Drugi stupanj – Sekundarno pročišćavanje

4. Treći stupanj – Tercijalno pročišćavanje

10

3.1. Prethodno pročišćavanje

Prethodno pročišćavanje često se naziva i mehaničko pročišćavanje . Postupci koji se

primjenjuju kod ovog stupnja su temeljeni na fizikalnim pojavama, tj. koristimo

fizikalne postupke pročišćavanja. Zašto se radi prethodno pročipćavanje. Radi se iz

razloga da se poboljša kvaliteta otpadnih voda,tj. Kako bi se uklonile one tvari koje

mogu oštetiti dijelove uređaja za više stupnjeve pročišćavanja. Ovaj postupak najčešće

obuhvaća

1. Rešetanje:

Proces uklanjanja krutne tvari kao što su npr. Lišće, krpe, komadići drveta... iz

otpadnih voda radi zaštite uređaja za pročišćavanjeu daljnim postupcima. Ovaj

postupak se odvija na rešetkama. Razlikujemo nekoliko vrsta i tipova rešetki i

njezina svojstva ovise o slobodnom otvoru među šipkama. Dimenzije su:

a. Grube rešetke: -- Otvori od 50 do 100 mm

b. Srednje rešetke: -- Otvori od 10 do 25 mm

c. Fine rešetke: -- Otvori od 3 do 10 mm

Najveći učinak imaju fine rešetke kojima se zaustavlja i dio raspršenih tvari.

Rešetke mogu biti ravne i lučne te se čiste ili ručno ili mehanički.

Slika 1. Gruba reštka. Najčešće se koristi na odovodnim kanalima

11

2. Usitnjavanje:

Ovo je postupak kojim se potpuno zamjenjuje rešetarenje ili se primjenjuje

nakon što otpadna voda prođe kroz grubu rešetku. Pri ovom postupku krupne

otpadne tvari se usitne i ili isjeku u čestice veličine 3 do 8 mm i odvoje na daljne

pročišćavanje vez opasnosti od začepljivanja crpki ili drugih dijelova uređaja.

Ovaj proces nije baš omiljen jer na ovaj način nismo dobili nikakvo

pričišćavanje jer se usitnjene tvari vraćaju u otpadnu vodu, a samo usitnjavanje

uzrokuje povećajne pjene na uređaju.

Slika 2. Usitnjivač sa slobodnim prolazom vode

3. Taloženje:

Glavna primjena ovog postupka je izdvajanje šljunka, pijeska i ostalih krupnih

čestica mineralnog porijekla. Ovaj postupak je potreban iz razloga da bismo

zaštitili rotor crpki i ostale djelove uređaja. Primjenjuje se kod mješovitih

sustava odvodnje i na oborinskoj kanalnoj mreži, a naziv je pjeskolov. Pjeskolovi

se rade kao taložnici,tj. spremnici kojima se smanjuje brzina vode i tako

omogućava taloženje zrnatih čestica. Kod malih uređaja čišćenje se obavlja

ručno, a mehanički kod večih uređaja.

4. Isplivavanje:

Ovaj proces se pretežno koristi za uklanjanje ulja i masti jer ovaj postupak koristi

uzlazno kretanje čestica raspšenih u vodi kojima je gustoća manja od gustoće

vode. Ovaj postupak razlikuje dva načina uklanjanja i to prirodno i stimulirano

isplivavanje.

a. Prirodno isplivavanje: Ostvaruje se kod čestica kojima je gustoća manja

od gustoće vode.

12

b. Stimulirano islivavanje: Ostvaruje se upuhivanjem komprimiranog zraka

u sitnim mjehurićima koji se lijepe na čestice gustoće veće od gustoće

vode i koje zatim isplivavaju na površinu.

Isplivavanje se odvija u flotatorima. To su jedno ili višekomorni spremnici slični

taložnicima, pretežno pravokutnog tlocrta, koji ispred odvoda (izlaznog preljeva)

imaju manju pregradu sa sakupljačem plivajućih tvari.

Slika 3. Flotator

5. Izjednačivanje predstavlja proces zadržavanja otpadnih voda u spremniku iz

razloga izjednačavanja temeljnih svojstava vode. Ovaj proces se pretežno

primjenjuje u pročišćavanju industrijskih otpadnih voda i on ovisi o

industrijskim procesima. Da bi se spriječilo taloženje koriste se mehaničke

mješalice.

Preliminarnim pročišćavanjem pokušavamo zaštiti uređaj u daljnjem procesu ali

uspijevamo ukloniti manji dio onečišćenja ipak veći dio ostaje. Za uklanjanje ostatka

zagađenja korsitimo više stupnjeve pročišćavanj,tj. I. ali pogotovo II. i III. stupanj.

13

3.2. I. Stupanj pročišćavanja

Postupci pročišćvanja u I. stupnju uklanjaju taložive tvari iz prethodno pročišćenih

otpadnih voda. Postupci se temelje na fizikalno – kemijskim procesima i oni obuhvaćaju

zgrušavanje, taloženje i isplivavanje. Taloženje je obavezan postupak prvog stupnja

pročišćavanja, dok ostali postupci (sukladno svojstvima otpadnihvoda) doprinose bržem

i efikasnijem taloženju, odnosno pročišćavanju. U nastavku se navedeni postupci koji se

koriste u I. stupnju.

1. Zgrušavanje:

Ovim procesom postiže se remećenjem agregarne stabilnosti raspršenih čestica u

otpadnoj vodi. Nakon ispitivanja otpadne vode vrsta određuje se vrsta i doziranje

sredstava za zagrušivanje. Sredstva koje za tu svrhu koriste su koagulanti, tj.

mineralne soli i polielektrolita.

2. Miješanje:

Ovaj proces se radi čisto iz razloga da bi se ubrzao dodir raspršenih čestica i

koagulanta u vodi i njihove reakcije.

3. Pahuljičenje: U ovom procesu dolazi do spajanja raspršenih čestica koje su

prethodno prošle proces zgrušavanja u još veće cjeline, tj. pahuljice. Takve

pahuljice se znatno brže talože.

4. Taloženje: Kod pročišćavanja otpadnih voda ovaj proces se primjenjuje za

uklanjanje taloživih raspršenih tvari. Razlikujemo dva stupnja i to.

a. Taloženje u prethodnim taložnicima:

Primjenjuje se za uklanjanje suspenzija koje se u otpadnim vodama

nalaze u obliku zrna ili pahuljica. Budući da se u otpadnim vodama

nalaze izmiješane suspenzije u obliku zrna i pahuljica, učinak

pročišćavanja u prethodnim taložnicima ovisi i o vremenu zadržavanja

vode. U ovom stupnju se voda odvodi iz I. u II. stupanj.

b. Taloženje u naknadnim taložnicima: Dovodi se voda pročišćena

biološkim procesima u sklopu II. stupnja pročišćavanja.

14

3.3. II. stupanj pročišćavanja

Nakon provedenog I. stupnja primjenjuje se II. stupanja pročišćavanja. Tu se rade

biološki postupci koji mogu biti nadopunjeni fizikalno – kemijskim postupcima.

Uglavnom, drugi stupanj obuhvaća:

1. Biološki proces: Ovaj proces se primjenjuje pri pročišćavanju kućanskih i

industrijskih otpadnih voda koje imaju pretežni udio organske, biološki

razgradive tvari, ali također i voda s opasnim tvarima koje su ispod kritičnih

koncentracija. Ovaj proces temelji se na aktivnostima mikroorganizama koji

razgrađuju mrtvu organsku tvar stvarajući nove stanice. Prema uvjetima u

staništu i količini otopljenog kisika razlikujemo par procesa i to:

a. Aerobna gradnja i razgradnja stanica: Ovaj proces se javlja u slučaju kada

u vodi ima dovoljno otopljenog kisika. Tada se taj kisik troši prilikom

razgradnje raspršene organske tvari. Istodobno mikroorganizmi

razgrađuju vlastite stanice ponovno uz potrošnju kisika. Ovim procesom

stvara se višak žive i mrtve organske i anorganske tvari koja se naziva

viškom mulja.

b. Anaerobni procesi: Ovaj proces se javlja kada u vodi nema otopljenog

kisika. Karakteristika ovog procesa je da se odvija u dvije faze. U prvoj

fazi bakterije kiselog vrenja razgrađuju organsku tvar do organskih

kiselina. U drugoj fazi dobivene organske kiseline postaju hrana za

metanske bakterije. Za razliku od aerobnog procesa, u ovom procesu

nastaje manje novih stanica.

c. Bakterijološka oksidacija i redukcija: Ovaj proces omogućuje oksidaciju

željeza i sumpornih spojeva te redukciju i oksidaciju dušikovih spojeva.

Općenito biološki procesi su vrlo osjetljivi i na sastav otpadnih voda. Preciznije

na količinu hranjivih tvari, količinu otopljenog kisika, temperaturu,

koncentraciju vodikovih ion i koncentraciju otrovnih tvari. U praksi postoji

nekoliko načina održavanja mikroorganizama na uređajima s biološkim

procesom pročišćavanja otpadnih voda koje su objašnjeni dalje u nastavku.

15

Slika 4. Najčešći objekti za odvijanje bioloških procesa prema načinu

održavanja mikroorganizama

1.1 Aerirani spremnici s aktivnim muljem:

Izvode se kao bazeni u koje se uvodi otpadna voda i upuhuje zrak ili kisik uz

istodobno miješanje sadržaja spremnika, čime se ubrzava dodir pahuljica

hranjivih tvari i mikroorganizama. Aktivnim muljem nazivamo masu

mikroorganizama raspršenih u spremniku koji u aerobnim prilikama mogu

razgraditi organsku tvar. Učinak bioaeracijskih bazena ovisi o opterećenju

aktivnim muljem. Za otpadne vode s malim udjelom industrijskih voda (BPK

= 150 do 350 [mg l-1]) postiže se smanjenje organske tvari od 75 do 95 [%].

Manja vrijednost se odnosi na zimsko razdoblje (T < 11 [°C]), a veća za

ljetno razdoblje (T > 13 [°C]).Sustav aeracije i miješanja vode u spremniku

treba osigurati prosječnu koncentraciju kisika 1 do 2 [mg l-1] i spriječiti

taloženje aktivnog mulja. Potonji uvjet zahtijeva visoki stupanj turbulencije u

spremniku što se osigurava brzinom strujanja oko 0.5 [m s-1]. Upuhivanje

zraka ili kisika u spremnike s aktivnim muljem i miješanje otpadnih voda

moguće je postići na dva osnovna načina:

Slika 5. Aerirani spremnici s aktivnim muljem. a) dubinksa aeracija

b) površinska aeracija.

16

a. Dubinska aeracija se izvodi pomoću pridneno raspoređenih raspršivača

(difuzora), slika 2.6::13(a),kojima se upuhuje komprimirani zrak ili kisik

(pod tlakom 0.6 do 0.8 [bara]) za aeraciju i miješanje.Za postizanje

dobrih efekata dubinske aeracije preporuča se da volumen bioaeracijskog

bazena ne budeveći od 150 [m3], s odnosom širine prema dubini 1:1 i

najvećom dubinom 4.0 [m].

b. Površinska aeracija se najčešće izvodi pomoću centrifugalnih turbinskih

aeratora, slika 2.6::13(b). Oni se izvode tako da se u visini razine vode na

vertikalnoj osovini okreće rotor (turbina) koji usisava vodu,vrtloži je i

rasprskava iznad površine. Stupanj aeracije bitno ovisi od oblika i

promjera turbine, te njezinepromjenjive dubine uronjenja i brzine rotacije

(4 do 6 [m s-1]). Klasični bioaeracijski bazeni se obično izvode

pravokutnog tlocrta s vremenom zadržavanja otpadnih vodaoko 6 [h].Iz

aeriranih spremnika s aktivnim muljem otpadna voda se s mješavinom

otpadnih tvari i mikroorganizamadovodi u naknadni taložnik. Odatle se

dio aktivnog mulja vraća u bioaeracijski bazen kako bi se povećala

koncentracija mikroorganizama, a ostatak (višak mulja) se odvodi na

obradu mulja.

Slika 6. Pogonska shema konvencionalnog uređaja s aktivnim muljem

1.2 Lagune su relativno plitki, prostrani, zemljani spremnici u kojima se

razgrađuju organske tvari. Stoga je pročišćavanje otpadnih voda u lagunama

analogno samopročišćavanju voda u vodnim sustavima.Dio

mikroorganizama u lagunama je raspršen u vodi, a dio se nalazi na

dnu.Sukladno iznosu organskog opterećenja, dubini vode u laguni i

klimatskim prilikama (temperatura, vjetar,sunčevo zračenje) razgradnja

organske tvari se odvija aerobnim ili anaerobnim procesima uz fotosintezu

algi. Uz biološke procese u lagunama se istodobno odvija i taloženje i

isplivavanje. Ljeti se u lagunama s kućanskim otpadnim vodama može

postići smanjenje organske tvari za 80 do 95%.

17

1.3 Prokapnici su spremnici ispunjeni čvrstim tijelima (kamenom, troskom,

lomljenom opekom i crijepom,plastičnim komadima) krupnoće 20 do 80

[mm], na kojima je opna od mikroorganizama. Mikroorganizmi razgrađuju

organsku tvar koja se iz otpadnih voda adsorbira na opnu. Prokapnici se

obično izvode kao armiranobetonski spremnici s ispunom debljine 1.8 do 2.0

(3.0) [m] iznad koje se dovodi (rasprskava) otpadna voda koja je prošla

proces prethodnog taloženja.

Slika 7. Prokapnik

Dovod vode na prokapnike moguć je ili rotacijskim prskalicama uz stalni

dotok i prskanje ili fiksnim prskalicama (američki sustav) uz naizmjeničan

(intermitentan) dotok i prskanje.U oba slučaja potrebno je osigurati pretlak

(min 0.2 [bara]), što se postiže ukapanjem prokapnika ili

crpljenjem.Razgradnjom organske tvari povećava se broj mikroorganizama

(biološka opna), prionljivost za ispunu se smanjuje i opna se otkida, te odnosi

s pročišćenom vodom. Taj gubitak biološke opne naziva se ispiranje

prokapnika. Zato je potrebno naknadno taloženje pročišćene vode kako bi se

zadržala otkinuta biološka opna. Za učinak prokapnika mjerodavno je

dnevno organsko opterećenje (dnevna masa organske tvari na jedinicu

volumena prokapnika) i dnevno hidrauličko opterećenje (dnevni protok

otpadne vode kroz jedinicu površine prokapnika).

18

1.4 Okretni biološki nosači se sastoje od okruglih ploča (diskova) nanizanih s

malim međuprostorom na(jednu ili više) horizontalnu osovinu i uronjenih do

(približno) polovice promjera u spremnik s otpadnom vodom. Biološka opna

nalazi se na površini ploča i prozračuje laganim okretanjem osovine tako da

je uvijek polovica ploče u vodi. Učinak pročišćavanja ovisi o organskom

opterećenju površine ploča i kod kućanskih otpadnih voda dosiže i do

94%.Kao i kod prokapnika, pročišćena voda se odvodi na proces naknadnog

taloženja.

Slika 8. Okretni biološki nosač

1.5 Anaerobni digestori (uz čestu primjenu kod obrade mulja) primjenjuju se za

pročišćavanje otpadnih voda s vrlo visokim organskim opterećenjem (s više

od 2.0 [kg] BPK5 po [m3]), što je pogodno za pročišćavanje otpadnih voda

prehrambene industrije. Anaerobna razgradnja (anaerobna digestija ili

trulenje) organske tvari obavlja se u zatvorenim spremnicima bez pristupa

zraka gdje se organska tvar razgrađuje istodobno s postupkom kiselog i

metanskog vrenja. Konačni proizvod ovakvog vrenja je metan koji se može

neposredno upotrijebiti kao gorivo. Za anaerobnu digestiju se obično koriste

dvije vrste digestora:

a. konvencionalni (jedan spremnik bez grijanja i miješanja)

b. visokoopterećeni (obično dva spremnika od kojih se prvi grije i u

kojemu se miješa voda i drugi bez grijanja i miješanja).

Tipičan primjer konvencionalnog digestora je septička jama, koja se primjenjuje za

objekte gdje ne postojisustav javne odvodnje.Efekt razgradnje organske tvari

anaerobnom digestijom iznosi oko 55 %, a proizvodnja plina do 1.12 m3po kilogramu

razgrađene organske tvari. Plin sadrži 65 do 70 % metana.

19

Slika 9. Anaerobni digestori

(a) konvencionalni; (b) visokoopterećeni

2 Proces taloženja:

Taloženje u naknadnim taložnicima primjenjuje se za bistrenje vode pročišćene

biološkim procesima u kojoj se još nalazi pahuljastog mulja. Ovaj proces je najčešće

i zadnja faza II. stupnja pročišćavanja otpadnih voda. Kako se ovaj proces obavlja

taloženjem u naknadnim taložnicima, učinak taloženja ovisi o vremnu zadržavanje

vode. Osim toga, bitan utjecaj ima i udio industrijskih otpadnih voda. Za određivanje

samih dimenzija taložnika potreba su prethodna ispitivanja.

3 Proces dezinfekcije: Spomenuo sam da je prethodni proces, proces taloženja,

najčešće posljednja faza u II. stupnju ali ako se ispitivanjem dobiju rezultati koji

zahtjevaju dodatno pročišćavanje, koristi se proces dezinfekcije. Ovaj procese

predstavlja proces uništenja patogenih mikroorganizama i to primjenom klora.

Uobičajena doza klora iznosi od 5 do 20 mg-1.

20

3.4. III. Stupanj pročišćavanja

Treći stupanj pročišćavanja otpadnih voda primjenjuje se samo u slučajevima kada je

nužan vrlo visok stupanj pročišćavanja, odnosno kada je iz otpadnih voda potrebno

ukloniti neke osebujne tvari (npr.otopljene soli, mikroorganizme, pesticide, deterdžente,

otrovne i radioaktivne tvari i sl.).Kod komunalnih otpadnih voda treći stupanj

pročišćavanja se najčešće primjenjuje za uklanjanje hranjivih soli (prvenstveno dušika i

fosfora) nakon provedenog drugog stupnja, kako bi se u vodoprijemniku spriječio proces

eutrofikacije. Načelno, postupci koji se primjenjuju u trećem stupnju pročišćavanja

primjenjuju se i u industrijskim(tehnološkim) procesima (npr. u prehrambenoj

industriji), te su za potrebe pročišćavanja otpadnih voda naodgovarajući način

prilagođeni (modificirani). Pročišćavanje otpadnih voda trećim stupnjem bazirano je na:

a. fizikalnim procesima (procjeđivanju, adsorpciji, membranskim procesima),

kojima se iz vode uklanjaju mutnoća, miris, boja, otopljene soli te

mikroorganizmi),

b. kemijskim procesima (neutralizaciji, kemijskom obaranju ili kemijskoj

precipitaciji, ionskoj izmjeni, oksidaciji i redukciji, dezinfekciji), kojima se iz

vode uklanjaju otopljene tvari, teški metali, mikroorganizmi, mijenja pH

vrijednost te provodi pretvorba nekih opasnih spojeva u manje opasne,

c. biološkim procesima (uklanjanju dušika i fosfora), kojima se uklanjaju

(smanjuju) dušikovi i fosforni spojevi.

Općenito se ovi postupci u načelu primjenjuju kombinirano, kako bi se postigao traženi

(visok) standard pročišćene otpadne vode.Analogno tumačenju prvog i drugog stupnja

pročišćavanja, i treći stupanj sadrži neke procese koji suprethodno tumačeni, tako da se

ovdje neće obrazlagati. Za ostale procese trećeg stupnja pročišćavanja, s kojima se

nismo susretali, dat će se (zbog rijetkosti, odnosno specifičnosti njihove primjene) samo

uvodne informacije.

1. Procjeđivanje se prvenstveno koristi radi uklanjanja raspršenih i koloidnih tvari

zaostalih u otpadnim vodama nakon bioloških ili kemijskih procesa.Kod

završnog pročišćavanja otpadnih voda (uključujući i obradu mulja) procjeđivanje

se može provesti na:

a. površinskim procjeđivačima, kod kojih se voda procjeđuje prolaskom kroz

prorupčanu podlogu (mikrosita) ili kroz platno (trakasti procjeđivači, tlačni i

gravitacijski procjeđivači),

b. dubinskim procjeđivačima (gravitacijski, tlačni, vakuumski), kod kojih se

voda silazno, uzlazno ili dvosmjernoprocjeđuje kroz filtarski sloj sastavljen

od zrnatog (granuliranog) materijala.

21

U tehnologiji pročišćavanja otpadnih voda češća je upotreba dubinskih procjeđivača,

dok se površinski procjeđivači češće koriste kod obrade mulja.Procjeđivanjem otpadnih

voda na dubinskim procjeđivačima postiže se:

i. smanjenje ukupnog fosfora za 70 do 98 [%]

ii. smanjenje KPK za 20 do 45 [%],

iii. smanjenje BPK za 40 do 70 [%],

iv. smanjenje mutnoće za 60 do 95 [%].

Učinak procjeđivanja, izbor filtarskog materijala i hidrauličko dimenzioniranje

dubinskih procjeđivača najbolje je odrediti ispitivanjem na modelima.

2. Adsorpcija je proces u kojem se, tokom procjeđivanja kroz sloj zrnatog (krutog)

materijala, otopljene i koloidne tvari vezuju na površinu krute tvari. Kruta tvar

na čijoj se površini događa ovaj proces naziva se adsorbent, a tvar koja se

vezuje adsorbat.Kao adsorbenti se za filtarski materijal koriste fina ilovača,

silicij, aktivna glina i naročito aktivni ugljen.Adsorpcijom aktivnim ugljenom se

iz otpadnih voda uklanjaju deterdženti, fosfati, nitrati, fenoli, mirisi i boje,te

smanjuje KPK. Učinak adsorpcije je vrlo visok (i do 99 [%]), te predstavlja

završnu fazu pročišćavanjaotpadnih voda.

3. Membranski procesi jesu procesi pročišćavanja otpadnih voda pomoću

polupropusnih membrana koje propuštaju vodu, ali su nepropusne za tvari koje

treba ukloniti.U tehnologiji pročišćavanja otpadnih voda od membranskih

procesa se primjenjuju:

a. reverzna osmoza,

b. elektrodijaza,

c. ultraprocjeđivanje,

d. mikroprocjeđivanje.

Za sve membranske procese je bitno da je otpadna voda prethodno

pročišćenakonvenconalnim procesimatokom kojih su iz vode uklonjene

raspršene i koloidne tvari.

a. Reverzna osmoza je proces koji se temelji na osmozi, s tim da se u

spremniku s većom koncentracijom(otpadnom vodom) poveća tlak iznad

osmotskog, tako da će voda iz spremnika s većom

koncentracijomdotjecati u spremnik s manjom kocentracijom (čistom

vodom).Zbog obrnutog toka vode u odnosu na tok osmoze, proces je

nazvan reverznom osmozom.Proces reverzne osmoze se primjenjuje za

22

uklanjanje otopljenih organskih tvari (soli kalcija, magnezija,natrija) i

otopljenih organskih spojeva (saharoza, proteina) iz otpadnih voda.

b. Elektrodijaliza je proces uklanjanja iz vode iona (kationa i aniona) koji

prolaze kroz polupropusne membrane zbog djelovanja električnog

polja.Membrane su selektivne, tako da jedne propuštaju (odvajaju)

katione, a druge anione, a u međuprostoruostaje pročišćene voda.Proces

elektrodijalize se primjenjuje za odslanjivanje vode, uklanjanje kroma iz

otpadnih voda, pročišćavanjenekih otopina i sl.

c. Ultraprocjeđivanje je proces propuštanja otpadnih voda kroz membrane

koje propuštaju vodu, a zadržavajumakromolekule veće od pora

membrane.Prvenstveno se primjenjuju u prehrambenoj industriji za

uklanjanje otopljenih tvari kod ponovne uporabeindustrijskih otpadnih

voda (npr. za izdvajanje proteina i šećera). Ultrafiltracija se također

primjenjuje zauklanjanje virusa, pri omekšanju vode za industrijsku

proizvodnju pare kao i za prethodno pročišćavanjevode procesima

reverzne osmoze i elektrodijalize.

d. Mikroprocjeđivanje se primjenjuje za poboljšanje kvalitete prethodno

pročišćene otpadne vode,uglavnom za smanjenje koncentracije raspršenih

i koloidnih tvari (mutnoće), fosfora, bakterija tesmanjenje BPK.

4. Neutralizacija je proces za promjenu koncentracije vodikovih, H+, iona

(vrijednost pH) u industrijskimotpadnim vodama. Naime, ove vode često sadrže

kisele i bazične sastojke u količinama s kojima se nesmiju ispuštati u vodne

sustave, gdje se dopušta ispuštanje otpadnih voda s vrijednošću pH od 6.5 do

9.5.Najjednostavnije se postiže miješanjem otpadnih voda iz različitih pogona,

odnosno miješanjem kiselih s bazičnim otpadnim vodama. Druga je mogućnost

dodavanje reagensa (npr. natrijeve lužine u kisele vode, asumporne kiseline u

bazične vode). Izbor reagensa i količina (doziranje) utvrđuje se eksperimentalno.

5. Kemijsko obaranje je proces kojim se uklanjaju nepoželjne otopljene tvari iz

otpadnih vodadodavanjem kemijskih sredstava (reagensa), pri čemu se

kemijskim reakcijama stvaraju netopivi spojevi(prvenstveno soli kalcija,

magnezija i silicija, te fluoridi i fosfati) koji se obaraju, odnosno talože na

dnospremnika.Ovim se procesom iz otpadnih voda mogu ukloniti i teški metali

(kadmij, bakar, krom, nikal, cink, olovo,željezo i srebro).U otpadnoj vodi u kojoj

se nalaze tvari u raspršenom i otopljenom obliku odvija se istodobno zgrušavanje

i obaranje, budući da se za kemijsku precipitaciju koriste reagensi kao i za

zgrušavanje.

6. Ionska izmjena je proces zamjene iona između krutine (ionskog izmjenjivača) i

vode (otopineelektrolita).Ionski izmjenjivači se za pročišćavanje otpadnih voda

izvode kao zatvoreni dubinski procjeđivači.Najčešće se primjenjuju za

23

omekšavanje vode i za pročišćavanje industrijskih otpadnih voda koje

sadržeteške metale, fosfate i dušik.

7. Oksidacija i redukcija su procesi odvijanja oksidacijsko - redukcijskih reakcija u

kojima se gube(oksidacija) ili dobivaju (redukcija) elektroni.U postupcima

pročišćavanja otpadnih voda oksidacija se primjenjuje za dezinfekciju, smanjenje

BPK, boje imirisa, uklanjanje željeza i mangana te pretvorbu cijanida u manje

opasne spojeve.Redukcijski procesi se navčešće primjenjuju za uklanjanje

šesterovalentnog kroma iz otpadnih voda.

8. Biološko uklanjanje dušika iz kućanskih otpadnih voda odvija se procesom

biološke razgradnje složenih organskih spojeva koji sadrže dušik.Biološkom

razgradnjom pomoću mikroorganizama (bakterija) ovi spojevi prelaze u

amonijak, NH3, koji potom u prvoj fazi oksidira u nitrite, NO2, a u drugoj fazi u

nitrate, NO3. Ovaj proces nazivamo nitrifikacija.Biološkom razgradnjom nitrati

(uz dodavanje ugljikovih spojeva i bez kisika) reduciraju u plinoviti dušik,

N2,koji odlazi u atmosferu, što nazivamo denitrifikacija.

9. Biološko uklanjanje fosfora temelji se na procesima adsorpcije i ugradnje fosfora

u biomasu. Naime, u kućanskim otpadnim vodama fosfor se pojavljuje kao

organski fosfor, P, i u obliku fosfata, PO43-, kojima se,kao hranjivim solima,

koriste bakterije za izgradnju novih stanica.Uklanjanje fosfora biološkim

postupkom provodi se uvođenjem otpadne vode najprije u anaerobni, a potomu

aerobni spremnik, u kojima mikroorganizmi koriste fosfate iz vode za izgradnju

novih stanica.U aerobnom spremniku mogući su i postupci nitrifikacije, tako da

se često primjenjuju uređaji s istodobnimsmanjenjem fosfornih i dušikovih

spojeva.

24

3.5. Obrada mulja

Obrađeni mulj je otpadni mulj koji je podvrgnut biološkim, fizikalno – kemijskim i

toplinskim postupcima, te dugotrajnom skladištenju (najmanje šest mjeseci), ili bilo

kojim drugim postupcima kojima se znatno smanjuje fermentabilnost i opasnost po

zdravlje koje bi proizašle iz njegovog korištenja.Postupci obrade mulja su u ovisnosti o

načinu njegovog korištenja, odnosno mjestu i načinu konačnog odlaganja, kao i o

veličini uređaja, tj. količini sirovog mulja, te stupnju pročišćavanja otpadnih voda.

Smanjenje sadržaja vode u mulju jedan je od temeljnih ciljeva obrade mulja.Glavni

postupci obrade mulja jesu:

1. Zgušnjavanje je postupak povećanja koncentracije krutina u mulju, odnosno

smanjenja vode, a time i smanjenje ukupnog volumena.Zgušnjavanje mulja se

najčešće provodi u zgušnjivačima postupcima taloženja ili isplivavanja.

2. Stabilizacija je postupak kojim se smanjuje, ometa ili sprječava (stabilizira)

mogućnost daljnje biološke razgradnje (truljenja, gnjiljenja) organskog dijela

mulja.Moguća je:

a. kemijska stabilizacija, koja se najčešće obavlja vapnom, a moguća je i

klorom;

b. toplinska stabilizacija, koja se provodi zagrijavanjem mulja do 250 [°C] pri

tlaku do 27.5 [bara];

c. biološka stabilizacija, koja se temelji na postupcima anaerobne razgradnje

organske tvari (anaerobna digestija) ili na postupcima aerobne razgradnje

organske tvari (aerobna digestija). Kod većih uređaja uobičajenaje

stabilizacija primjenom anaerobne digestije, kada se proizvodi bioplin –

metan

3. Uklanjanje vode (dehidracija) je postupak kojim se iz stabiliziranog mulja

uklanja slobodna voda. Može se postići (a) prirodnim procjeđivanjem i sušenjem

(isparavanjem) na poljima za sušenje mulja, (b) mehaniččkim cijeđenjem na

vakuumskim cjediljkama ili cjediljkama pod tlakom i (c) centrifugiranjem na

centrifugama za mulj.

Dodatni postupci obrade mulja, kojima mogu biti nadopunjeni glavni postupci, jesu npr.:

1. Poboljšanje kakvoće (kondicioniranje) je postupak kojim se povećava učinak

uklanjanja vode te smanjuje broj organizama i neugodni mirisi.U praksi je

najčešća primjena:

a. kemijskog poboljšanja kakvoće, koje se provodi dodavanjem (organskih i

anorganskih) reagensa,

25

b. toplinskog (termičkog) poboljšanja kakvoće, koje se provodi zagrijavanjem

mulja na temperaturi od 160 do 210 [°C], u trajanju od 30 do 60 [min].

Toplinski kondicionirani mulj je praktički sterilan, bez neugodnog mirisa. Za

ovu vrstu kondicioniranja mulja karakteristična je veća potrošnja energije

(veći pogonski troškovi). Toplinsko kondicioniranje mulja je ujedno i

stabilizacija mulja.

2. Toplinska obrada uključuje postupke:

a. sušenja, kojim se isparavanjem na temperaturama od 200 do 400 [°C] uklanja

vlaga iz mulja. Konačni proizvod sadrži oko 90 [%] suhe tvari, odnosno 10

[%] vode (vlage);

b. spaljivanja, kojim se provodi potpuno izgaranje (oksidacija) organske tvari u

mulju pri temperaturama od 750 do 1 000 [°C]. Konačni proizvod je pepeo,

odnosno anorganska tvar.

c. pirolize, kojim se provodi izgaranje organske tvari u mulju bez prisutnosti

zraka (kisika) pri temperaturama uglavnom od 300 do 900 [°C], a produkt su

plinovi (metan, vodik i ugljikov monoksid), katran, pougljenakruta tvar i

pepeo.Mulj može biti podvrgnut postupcima spaljivanja i pirolize zajedno s

komunalnim (krutim) otpadom.

3. Kompostiranje je postupak kad pretežni dio organske tvari u mulju nastavlja s

aerobnom ili anaerobnom razgradnjom do anorganske tvari.Konačni proizvod je

sličan humusu sa sadržajem vode 40 do 50 [%]. Ako ne sadrži teške metale,

može se koristiti u poljoprivredi i srodnim djelatnostima (npr. šumarstvu,

cvječarstvu, za uređenje krajolika, povećanjeproizvodnje pašnjaka). S obzirom

na količinu hranjivih soli, naročito dušika, fosfora i kalija, kompost

nemasvojstvo gnojiva već poboljšivača tla.

26

3.5. Konačno odlaganje mulja

Obrađeni mulj se u konačnosti može odlagati:

Na nadziranim odlagalištima, tj. sanitarnim deponijama danas se najčešće odlaže

mulj. Međutim, u zemljama Europske unije nije dopušteno odlaganje mulja s

većim sadržajem organske tvari. Zato je takav mulj potrebno podvrći dodatnim

postupcima obrade (npr. termičkim) kako bi se smanjila količina organske tvari

umulju.

Na poljoprivrednim i tlima srodnih djelatnosti mogućnost upotrebe mulja ovisi o

njegovom sastavu, tj.o možebitnom sadržaju štetnim i opasnih tvari, te naročito o

udaljenosti od uređaja.

Prema našem Pravilniku o gospodarenju muljem iz uređaja za pročišćavanje otpadnih

voda kad se mulj koristi u poljopoprivredi (NN 38/08), takav mulj se, između ostaloga,

mora prethodno stabilizirati, kako bi se u njemu uništili patogeni organizmi, potencijalni

uzročnici oboljenja.Ovim načinom konačnog odlaganja mulja doprinosi se njegovom

korištenju.Istaknimo da je jedan od mogućih (i «vrlo jednostavnih») načina konačnog

odlaganja mulja i njegovo ispuštanje u vodne sustave, naročito more. Međutim,

ispuštanje mulja u vodne sustave u zemljama Europske unije nije dopušteno. Ovo

određenje je već prisutno i u našoj zakonskoj regulativi (čl. 69. Zakona o vodama,NN

153/09 i 130/11).

27

4. ZAKLJUČAK

Otpadne vode zagađuju rijeke, mora, jezera i podzemlje - podzemne vode. Samim time

ugrožen je opstanak života na Zemlji.Otpadne vode pospješuju razvoj mikroorganizama.

Mikroorganizmi troše kisik što dovodi do uginuća riba, a i do razvoja patogenih

mikroba.Industrija stvara otpadne vode u procesnoj proizvodnji, a domaćinstva stvaraju

otpadne vode u svakodnevnom korištenju. Takve zagađene otpadne vode treba pročistiti

prije ispuštanja u vodotokove. Odabir vrste pročišćavanja ovisi o sastavu i vrsti otpadnih

voda. Tek nakon pročišćavanja otpadne vode mogu se ispuštati u kanalizacijski sustav.

Zakon propisuje kvalitetu otpadnih voda. Time se pridonosi kvaliteti zaštite ljudi i

okoliša. Završna obrada usredotočuje na uklanjanje organizama koji izazivaju bolesti iz

otpadnih voda.

28

5. LITERATURA

http://www.vanis.hr/Vanis-Inzenjering/MBR-

uredjaj%20za%20prociscavanje%20otpadnih%20voda.htm

http://www.gradimo.hr/clanak/prociscavanje-otpadnih-voda/21744

http://www.besplatniseminarskiradovi.com/ZastitaZivotneSredine/PreciscavanjeOtpadni

hVoda.htm

http://www.usluga-pazin.hr/kanalizacija/obrada-otpadnih-voda/