1. Прерада и одлагање
отпадних вода
Тема: Анаеробни поступци прераде
2016
Новак Илић, Милица Вученовић
Проф. Јелена Максовић, Милица Михајловић
2. Прерада и одлагање отпадних вода
2
Анаеробни постипци прераде
1.Увод
У природи не постоји потпуно чиста вода. Природне воде: мора, океани, реке, језера,
површинске акумулације и др., садрзе различите растворене или суспендоване
супсранце. Неке од растворених супстанци су штетне, а неке су неопходне за живот и
развој човека, животиња и биљака.
Да би се изабрао адекватан начина сакупљања, обраде и диспозиције отпадних вода
потребно је познавати њихове физичке, хемијске и биолошке карактеристике. Ове
карактеристике зависе од начина на који се вода користи у насељу. На њих такође утиче
индустрија, саобраћај, временске прилике и подземне инфилтрације.
Када је свежа, отпадна вода има обично сиву боју и устајали, али не и врло непријатан
мирис. Боја се постепено мења, од сиве до црне, а истовремено се развија и непријатан
мирис услед микробиолошког загађења. Најважније физичке карактеристике отпадне
воде су температура и садржај суве супстанце.
Температура и садржај суве супстанце су значајне за избор адекватног третмана вода.
Температура утиче на многе хемијске реакције које се одвијају у води и на биолошку
активност микроорганизама присутних у води. Од врсте и количине супстанци присутних у
отпадној води зависи који ће се начин обраде отпадних вода применити и које операције
обраде ће се укључити у поступак обраде. У том смислу, значајне су: количина укупних
суспендованих супстанци (TSS – total suspended solids), волатилних суспендованих
супстанци (VSS – volatile suspended solids), и таложивих супстанци у отпадној води.
Сува супстанца представља суспендоване или растворене супстанце у води или отпадној
води. Она се може раздвојити у неколико различитих фракција. Да би се разврстале
отпадне воде и успешно контролисао процес њихове обраде неопходно је дефинисати
концентрације ових фракција.
Укупна сува супстанца (TS – total solids) је збир укупне суспендоване супстанце и укупне
растворене супстанце (TDS – total dissolved solids). Свака од наведених група се даље може
раздвојити на волатилну и фиксну или неорганску фракцију. Укупна сува супстанца
представља материјал који заостаје након упаравања отпадне воде у посуди која се осуши
до константне масе у сусници на 103 -105 °C.
3. Прерада и одлагање отпадних вода
3
Анаеробни постипци прераде
До загађења воде може доћи на два начина :
1. Природним путем
2. Деловањем човека
Отпадна вода је она вода коју је човек употребио за било какве сврхе и при томе
загадио.
Подела отпадних вода :
Према Правилнику о квалитету отпадних вода, оне се разврставају на :
санитарне отпадне воде
индустријске отпадне воде
расхладне отпадне воде
радиоактивне отпадне воде
атмосферске падавине
воде од прања улица
дреназне отпадне воде
4. Прерада и одлагање отпадних вода
4
Анаеробни постипци прераде
2.Биолошка обрада отпадних вода – анаеробни
процеси
Примена процеса анаеробне дигестије за третман отпадних вода и муљева је широко
распрострањена у свету.
По дефиницији, анаеробна дигестија (А/Д) је: употреба микроорганизама у одсуству
кисеоника за стабилизацију органских материја превођењем у метан и неорганске
продукте, укључујући угљен-диоксид.
А/Д поступак се користи за третман отпадних вода из
индустријске, пољопривредне производње и
градова.
Индустријске отпадне воде су пореклом из:
пивара,
млекара,
производње хране,
хемијске индустрије,
фармацеутске индустрије,
винарија и др.
Пољопривредне отпадне воде могу бити
пореклом са фарми свиња, говеда, пилића и др.
Типични садржај чврстих компонената код
нискооптерећених дигестора је 3 до 10 %, а код високооптерећених 10 до 30 %.
Редукција ХПК варира између 75 и 90 %.
Употреба А/Д је корисна за:
Slika 1Слика 1- Анаеробни процес прераде
5. Прерада и одлагање отпадних вода
5
Анаеробни постипци прераде
Г ујер и Зехндер (1983) поделили су анаеробни процес на седам подпроцеса као што
следи:
хидролиза комплексних органских једињења,
ферментација амино киселина и шећера,
анаеробна оксидација масних киселина и аклкохола,
анаеробна оксидација међупродуката,
добијање ацетата из CO2 и H2,
конверзија ацетата у метан помоћу ацетицластиц метханогенс,
производња метана помоћу хyдрогенопхилиц метханогенс коришћењем CO2 и
H2О.
Неки типични бактеријски сојеви присутни у различитим ступњевима и областима
популације су наведени у табели 1.
У сваком од ступњева густина популације (у отпадном муљу) налази се у границама од
105 до 109 по мл.
Бактерије укључене у А/Д процес имају пХ у области од 6 до 8, при чему вредност 7
одговара оптималној активности.
смањење загађујућих
компонената у
отпадним водама
елиминацију
патогених
микроорганизама
добијање ђубрива (или
горива) од чврстог
остатка из процеса
6. Прерада и одлагање отпадних вода
6
Анаеробни постипци прераде
Слика 2- Анаеробни процес прераде
Анаеробна разградња отпадне воде обвезатно се одвија процесом киселинске и метанске
ферменатције, а хидролиза се одвија само ако су у отпадној води присутни састојци сложене
хемијске структуре.
Анаеробна разградња (ферментација) примарног и вишка активног муља до метана обвезатно се
одвија процесом сва три реакцијска дела: хидролиза, киселинска и метанска ферментација уз
учествовање великог броја микроорганизама.
Слика 3- Анаеробни процес прераде
7. Прерада и одлагање отпадних вода
7
Анаеробни постипци прераде
2.1. Неопходни технолошки услови анаеробног
врења
Технолошки процес анаеробног врења условљен је постојањем и испуњавањем
одговарајућих услова - како би се постигао резултат са вишим степеном разградње
органских материја и задовољавајући квалитет и принос биогаса.
Основни технолошки услови за процес анаеробног врења су:
а -Крупноћа и врста материјала,
б -Температура у току процеса,
ц - Притисак у дигестору,
д -Вредност пХ,
е - Квалитет метанских бактерија,
ф - Безкисеонична атмосфера дигестора,
г -Време задржавања супстрата у дигестиру,
х -Однос угљеника и азота у супстрату (Ц/Н),
и - Мешање супстрата у дигестору,
ј - Однос суве органске материје и воде у супстрату.
Слика 4- Анаеробни процес прераде
8. Прерада и одлагање отпадних вода
8
Анаеробни постипци прераде
Слика 3.Анаеробно врење
2.1.1. Различите конфигурације реактора
Различите конфигурације реактора (дигестора) имају примену заиндустријски,
пољопривредни и градски отпад.
Већина отпада који се третирају у дигесторима су течности са2 до 6 % чврстих материја.
Време задржавања чврстих материја је типично 10 до до 30 данаи ово је основни
пројектни параметар.
У дигесторима је обезбеђено мешање на један од следећих
начина:
помоћу механичких мешалица,
рециркулацијом гаса, или
рециркулацијом муља.
Дигестори раде у три могуће температурне области:
психрофилној области (0 - 20 оЦ)
мезофилној области (≈ 36 оЦ)
термофилној области (50 - 60 оЦ).
Некада су дигестори радили при температури околине са дугим временима задржавања.
Највећи део дигестора данас ради у мезофилном режиму и продукцијом око 2 м3 биогаса /
м3 дигестора.
Биогас се састоји из CH4 и CO2 и типична вредност за удео CH4 у биогасу је 60 %.
9. Прерада и одлагање отпадних вода
9
Анаеробни постипци прераде
Слика 5- Анаеробни процес прераде
Слика 6- Анаеробни процес прераде
10. Прерада и одлагање отпадних вода
10
Анаеробни постипци прераде
3.Анаеробни поступак за уклањање органских
састојака из отпадне воде или муља -
Поступак с помоћу активног муља
То су биолошки поступциу којима се с помоћу микроорганизама, без присуства
кисеоника, отопљени састојци и нетопљиве честице органског порекла из отпадне воде
или муља преводе у плин - биоплин, којег чине метан (CH4) и угљеник(IV)-оксид (CО2).
При томе настаје мала количина биомасе анаеробног муља. Ако су у отпадној води или
муљу као супстрату за анаеробни процес присутни састојци са сумпором или нитратом, у
насталом плину може бити сумпорводик (Х2С), односно азот(Н2). ТакоЂе, у плину може
бити присутан и водик (Х2), који настаје као медјупродукт, а користе га микроорганизми
за редукцијске процесе који се одвијају током анаеробне разградње. Азот, водик и
сумпороводик могу чинити 10-20 % дела накупљеног плина, одчега сумпороводик чини
0,5-3 %, и у тој количини плину даје веома неугодан мирис. Како се анаеробна разградња
(ферментација) отпадне воде или муља проводи без присуства кисеоника, то разградњу
састојака до метана као коначног продукта метанске ферментације могу проводити
бактеријске врсте које припадају групи анаеробних или обвезатно анаеробних
метаногених бактерија. Анаеробна разградња отпадне воде или муља до метана одвија се
кроз три дела:
1. хидролиза састојака сложене хемијске структуре
2. киселинска ферментација
3. метанска ферментација
Слика 7- Анаеробни процес прераде
11. Прерада и одлагање отпадних вода
11
Анаеробни постипци прераде
Анаеробна разградња отпадне воде примјењује се за обрадбу отпадне воде с
концентрацијом органских састојака већим од 3000 мг О2/l.
То су отпадне воде из производње млека, шећера и месних прерадјевина те отпадне воде
из прераде квасца и отпадне воде с фарма животиња, а у новије време отпадне воде
депонија-одлагалишта смећа отпадне воде хемијске индустрије. То су високо оптерећене
отпадне воде чијом би аеробном обрадбом с активним муљем настале велике количине
активног муља. Због тога се такве отпадне воде обрадјују процесима анаеробне разградње
уз производњу биогаса као извора енергије.
Због тих и других чинилаца анаеробни процеси обрадбе отпадне воде имају предност пред
аеробним процесима, поготово када се ради о разградњи састојака високо оптерећених
отпадних вода у којима су присутни лако разградљиви органски састојци.
Слика 8- Анаеробни процес прераде
12. Прерада и одлагање отпадних вода
12
Анаеробни постипци прераде
Слика 9- Анаеробни процес прераде
Слика 10- Анаеробни процес прераде
13. Прерада и одлагање отпадних вода
13
Анаеробни постипци прераде
Литература
Јосип Барас, Прерада и одлагање отпадне воде, Завод за уџбенике Београд.
Књига: Биолошка обрада отпадних вода. Група аутора
Садржај
1. Увод......................................................................................................................................................2
2. Биолошка обрада отпадних вода – анаеробни процеси...................................................................4
2.1. Неопходни технолошки услови анаеробног врења .................................................................7
2.1.1. Различите конфигурације реактора.......................................................................................8
3. Анаеробни поступак за уклањање органских састојака из отпадне воде или муља - Поступак с
помоћу активног муља .............................................................................................................................10
Литература.................................................................................................................................................13
