Transcript ZV 11x
Slide 1
1
Slide 2
2
Slide 3
Biološki
Fizikalno-kemijski
izdvajanjem NH3
plinova
(ishlapljivanje)
oksidacija NH3
sa klorom
Nitrifikacija
Denitrifikacija
Kemijski
Dodavanjem
• soli metala ili
• vapna
Biološki
Ugradnja u
stanice tkiva
3
Slide 4
Temeljne reakcije
Organski - C
Organski - N
Plin N2
Hidroliza
NH3 - N
Bez O2
+O2
Nitrifikacija
Nitrosomonas
NO2 - N
Nitriti
+O2
Nitrifikacija
Nitrobacter
NO3 - N
Nitrati
NITRIFIKACIJA
Potrebno
• O2 (aeracija)
• NH3 - N
U BR
NIT
DENITRIFIKACIJA DEN
Potrebno
• NO3 - N
• Nema O2
• Organski C (BPK)
U anoksičnom
spremniku
4
Slide 5
• Kao NH4+ opasan za život u vodi, jer iscrpljuje kisik
• Kao nitrit i nitrat hranjivo koje stimulira primarnu
biološku proizvodnju (eutrofikacija)
Propisi određuju maksimalno dozvoljenu
koncentraciju u efluentu:
Ntot< 15 mg za male UPOV
Ntot < 10 mg/l za velike UPOV
Može se postići u:
• Sustavu sa suspendiranim m/o (aktivni mulj)
• i pričvršćenim m/o (Prokapnik, MBBR, IFAS, OBN)
5
Slide 6
Predanoksični postupak (Ludzak - Ettinger, 1962.g.)
miješanje
aeracija
DEN
NIT
(Biološki rektor)
Recirkulacija mulja
NT
NO3
Nitrat je sadržan u povratnom mulju i učinkovitost
denitrifikacije ovisi o veličini recirkulacije
6
Slide 7
Modificirani Ludzak-Ettinger-ov postupak (MLE)
Q
miješanje
aeracija
DEN
NIT
(Biološki reaktor)
NT
Ntot≤ 10 mg/l
NO3
Recirkulacija mulja
Danas najčešće korišteni postupak
Interna recirkulacija iz BR doprinosi većoj opskrbljenosti
nitratima.
Zbog relativno male koncentracije nitrata u MLSS, veličina
interne recirkulacije je od 2 – 4Q
7
Slide 8
Poslijeanoksični postupak, (Wuhrmann)
aeracija
Q
NIT
(Biološki reaktor)
Dodavanje izvora
ugljika (Metanol)
DEN
NT
Q
miješanje
Recirkulacija mulja
Nakon BR potrošen je najveći dio otopljenih spojeva ugljika, pa
je potrebno dodati vanjski izvor za potrebe heterotrofnih
bakterija koje obavljaju denitrifikaciju (najčešće metanol)
8
Slide 9
Dvostupanjska nitrifikacija – denitrifikacija, (postupak s dva mulja)
aeracija
aeracija
Q
Nitrifikacijski
taložnik
NIT
Recirkulacija mulja
Dodavanje metanola
DEN
NT
Q
aeracija
Recirkulacija mulja
Mali aerirani volumen iza anoksičnog spremnika, služi za
otplinjavanje preostalog dušika, postizanja aerobnog stanja i
sprječavanja otplinjavanja dušika u NT.
9
Slide 10
Bardenpho postupak s 4 stupnja
Objedinjen predanoksični i poslijeanoksični postupak
Recirkulacija nitrata
aeracija
Q
DEN
NIT
DEN
miješanje
aeracija
miješanje
NT
Q
Recirkulacija mulja
U prvom stupnju se denitrificira najveći dio nitrata, a u trećem ostatak.
Četvrti stupanj je reaeracijski reaktor za otplinjavanje dušika i postizanje
aerobnog stanja kojim se poboljšava flokulacija mulja prije taloženja i
smanjuje mutnoća efluenta.
10
Slide 11
Simultana nitrifikacija - denitrifikacija
Primjena na oksidacijskim
jarcima i karusel BR
efluent
Nije potreban poseban
spremnik za denitrifikaciju,
recirkulacija, miješanje
aeracija četkama
NIT
Složeno vođenje postupka
zbog održavanja potrebnih
veličina aerobnih i
anoksičnih zona
supstrat
DEN
O2
DEN
Anoksična
zona N2
NIT
CO2
NH+4
influent
Aerobna
zona
NO-2
NO-3
11
Slide 12
Kao fosfat hranjivo koje stimulira primarnu biološku
proizvodnju (eutrofikacija)
Propisi određuju maksimalno dozvoljenu
koncentraciju u efluentu:
Ptot< 2 mg za male UPOV
Ptot < 1 mg/l za velike UPOV
Može se postići u:
• Sustavu sa suspendiranim m/o (aktivni mulj)
• i pričvršćenim m/o (Prokapnik, MBBR, IFAS, OBN)
12
Slide 13
Postoje m/o koji akumuliraju fosfor (engl. Phosphorus accumulating
organisms PAOs) kad im se osiguraju povoljni uvjeti.
Biološko uklanjanje fosfora temelji se na slijedećim principima:
1. Brojne bakterije sposobne su pohraniti viškove fosfora u obliku
polifosfata u svoje stanice.
2. U anaerobnim uvjetima PAOs asimiliraju proizvode fermentacije (npr.
hlapive masne kiseline) i skladište ih unutar stanica uz istovremeno
otpuštanje fosfora iz pohranjenih polifosfata.
3. U aerobnim uvjetima proizvodi se energija oksidacijom u stanici
uskladištene tvari, uz istovremeno povećanje skladištenja polifosfata u
stanici.
13
Slide 14
Phoredox ili A/O postupak, Barnard 1975.
θc = 2 – 5 dana
(nema nitrifikacije)
θ = 1-3h
θ = 0,5 – 1h
Influent
Anaerobni reaktor:
PHB uskladišten u stanici,
hidroliza polifosfata i
otpuštanje fosfora
Aeracijski spremnik:
sinteza i razgradnja
biomase, iskorištavanje
PHB i povećana
ugradnja fosfora
Taložnik
MLSS 3-4kg/m3
0,25-1Q
Povratni mulj
Višak mulja
Koristeći energiju iz pohranjenih polifosfata, PAOs asimiliraju acetate i
unutar stanice proizvode polihidroksibiturate (PHB)
14
Slide 15
A2O postupak
θc = 5 – 25 dana
Recirkulacija
nitrata
MLSS
Q
3-4kg/m3
Naknadni
taložnik
Efluent Q
Influent
Anaerobno
Anoksično
Aerobno
θ = 0,5-1,5h θ = 0,5-1,0h θ = 4-8h
0,25-1Q
Recirkulacija aktivnog mulja
Višak mulja
Uvođenjem anoksičnog spremnika i interne recirkulacije nitrata, smanjuju
se nitrati u recirkulaciji aktivnog mulja i time pospješuje otpuštanje
fosfata.
(nitrati su izvor kisika za kemo-autotrofne bakterije koje se razvijaju na
račun PAOs i time smanjuju učinkovitost uklanjanja fosfora)
15
Slide 16
UCT postupak, (University of Cape Town)
Za otpadne vode koje imaju malo otopljenog BPK
θc = 10 – 25 dana
Anoksična recirkulacija
2-4Q
Q
Influent
Anaerobno
θ = 1-2h
MLSS
Anoksično
θ = 2-4h
3-4kg/m3
Naknadni
taložnik
Q
Efluent
Aerobno
θ = 4-12h
Recirkulacija nitrata 1-3Q
0,8-1Q Recirkulacija aktivnog mulja
Višak mulja
Povratni mulj se recirkulira u anoksični, a ne u aerobni reaktor, čime je eliminiran
dotok nitrta u anaerobni reaktor.
Interna recirkulacija nakon anoksičnog u anaerobni reaktor sadrži malo nitrata, ali
bitno više potrebnog otopljenog BPK u anaerobnom reaktoru.
16
Slide 17
Postupak može biti samostalan ili u kombinaciji s biološkim uklanjanjem kada
treba postići visoku učinkovitost
Uklanjanje umjereno-topivih fosfata uz pomoć:
1. Soli više-valentnih iona metala (Ca(II), Al(III) i Fe(III))
2. Polimera (najčešće u kombinaciji s alaunom i vapnom)
3. Vapna
Alaun, stipsa
KAl(SO4)2.12H2O.
Obaranje uz pomoć kalcija:
10 Ca
2
6 PO
3
4
3 OH
Ca
10
(PO 4 ) 6 (OH)
2
Hidroksilapatit
Sirovina je vapno Ca(OH)2
Vapno prvo reagira s bikarbonatnim alkalitetom kako bi istaložilo CaCO3. pH
vrijednost raste iznad 10, a višak kalcijevih iona tada reagira s fosfatima
stvarajući taloživi hidroksilapatit.
Količina vapna = 1,4-1,5 ukupnog alkaliteta (kao CaCO3)
17
Slide 18
Obaranje uz pomoć aluminija i željeza:
Al
Fe
3
3
H n PO
3 n
4
H n PO
3 n
4
AlPO
FePO
4
nH
4
nH
Obaranje se može obaviti dodavanjem kemikalija:
• ispred prethodnog taložnika = Pre-precipitacija
• ispred ili iza BR (taloženje u NT) = Ko-precipitacija
• iza drugog stupnja pročišćavanja (dodatni taložnik) = Post-precipitacija
• na više mjesta u liniji vode (sva nabrojena mjesta i ispred filtracije)
Odabir kemikalije koja se koristi, ovisi o:
• Koncentraciji fosfora u otpadnoj vodi
• Koncentraciji SS u otpadnoj vodi
• Alkalitetu
• Troškovima za kemikalije
• Pouzdanosti opskrbe kemikalijama
• Načinu obrade mulja
• Načinu konačnog odlaganja mulja
• Kompatibilnosti s ostalim postupcima pročišćavanja
18
Slide 19
Biološko uklanjanje = 40 - 50%,
Bez biološkog uklanjanja P, uklanjanje P = 10 - 30% (veći dio u prethodnom taloženju)
Učinkovitost kemijskog uklanjanja ovisi o primijenjenoj dozi kemikalija.
Povrat mulja
Bez biološkog uklanjanja P
P 1,5%
Višak mulja
Može se povećati kemikalijama
P 4,5%
Na obradu mulja
Kada je mulj u
anaerobnim uvjetima
Otpuštanje P
19
Slide 20
Influent
ANA
DEN
NIT
NT
NO3
Najčešća
konfiguracija
UPOV
Interna recirkulacija MLSS
Povrat mulja
Višak mulja
Spremnik
Uvjeti
Postupak
E-S Oprema
ANA
Anaerobni, bez O2
Otpuštanje P
Miješanje
DEN
Anoksični, bez O2
Denitrifikacija
Miješanje
Aerobni, sa O2
Oksidacija C
Nitrifikacija
Vezanje P
Aeracija +
miješanje
NIT
20
Slide 21
Nitrifikacija
Potrebna masa nitrificirajućih bakterija ovisi o omjeru BPK5/TKN
(TKN je ukupni dušik po Kjeldahl-u, org.N+NH4++NH3)
BPK5/TKN
0,5
4,0
8,0
Dio nitrificirajućih bakterija
0,35
0,064
0,033
Da bi se provela nitrifikacija
ΘC > ΘC,NIT
Denitrifikacija - Anoksični spremnik
Da bi se ostvarila denitrifikacija
ΘC > ΘC,DEN
Karakteristična veličina
VDEN 1/3 VNIT
P - otpuštanje - Anaerobini spremnik
Θ 0,5 – 2,0 h
21
Slide 22
22
Slide 23
Svrha:
Selektivno eliminiranje organizama koji uzrokuju oboljenja
Smanjenje rizika od širenja zaraze
Enteralne
bakterije
•Tifus i paratifus
•gastroenteritis
[E - Coli]
•kolera
•dizenterija
Virusi
•hepatitis
•poliomielitis
Paraziti
•lambliaza
•amebna dizenterija
23
Slide 24
Tipične veličine koncentracija
ukupnih koliforma
Tipične veličine uklanjanja
Ukupno bez dezinfekcije
106 – 109 b.c. / 100 ml
Prethodno
10-45%
Prvi stupanj
25-80%
Drugi stupanj
90-98%
(1-0,10)x(1-0,25)x(1-0,90)=0,0675
(1-0,45)x(1-0,80)x(1-0,98)=0,0022
93,25 - 99,78 ≈ 99 %
Ako je konc. u dotoku: 108 b.c., izlaz bez dezinfekcije = 108 · 0,01 = 106 b.c./100ml
Standard vode za kupanje je: 500 b.c./100ml
Prema tome, učinak dezinfekcije treba biti: [1- 5006 ] = 0,9995, odnosno 99,95%
10
24
Slide 25
1. Dezinfekcija klorom (i dekloriranje)
2. Dezinfekcija ozonom-ozonizacija
3. UV - zračenje
4. Druge (druge kemikalije, toplina + svjetlo)
25
Slide 26
Čimbenici koji utječu na dezinfekciju
1. Karakteristike dezinficirajućeg sredstva
• Koncentracija (C)
2. Karakteristike otpadne vode
• Temperatura
• E-Coli koncentracija
• ST koncentracija
3. Karakteristike kontaktnog spremnika
• Vrijeme zadržavanja (Θ)
Obično je:
C . Θ = konstantno
To znači:
Ako je veliko Θ (veliki volumen) → malo C
Ako je malo Θ (mali volumen)→ veliko C
26
Slide 27
Uporaba klora - Kloriranje
• Široka uporaba
• Dobro poznat postupak (mnogo se koristi kod pitkih voda)
• Zaostali klor ima toksični učinak na život u vodi
Preduvjet za korištenje:
Pridržavanje strogih propisa o klornom ostatku u efluentu.
Oblici klora koji se koriste za dezinfekciju:
Cl2
NaOCl
Ca(OCl)2
ClO2
plin klor
natrijev hipoklorit
kalcijev hipoklorit
klor dioksid
Za male uređaje NaOCl
Za velike uređaje obično Cl2
Iritantni plin, toksičan za čovjeka
u niskim koncentracijama
Vrlo opasan za transport,
skladištenje i korištenje.
Potrebno korištenje zaštitne
opreme
27
Slide 28
Temeljne reakcije
NaOCl + H2O HOCl + NaOH
Cl2 + H2O HOCl + H++ Cl-
HOCl = hipoklorna kiselina
Slobodan raspoloživi klor
Raspoloživ kao vezani klor
HOCl reagira sa NH3
NH3 + HOCl NH2Cl + H2O
NH2Cl + HOCl NHCl2 + H2O
NHCl2 + HOCl NCl3 + H2O
NH2Cl = kloramin
NHCl2 = dikloramin
NCl3 = dušikov triklorid
Vezani klor može biti oksidiran HCl
Reakcija ovisi o:
• Temperaturi, To C
• pH
•Θ
• NH3, Cl2 koncentraciji
28
Slide 29
Kloriranje do prijelomne točke, Brake point chlorination
Klorni ostatak
”prijelomna točka - E
break point"
C
Slobodan
D
A
AB
BC
CD
DE
B
Vezan
Dodani klor
: Samo oksidacija - nema dezinfekcije
: Reakcija sa NH3 Formiranje vezanog klora
: Oksidacija vezanog klora
: Dodani klor ostaje kao slobodni klor dezinfekcija
29
Slide 30
Dekloriranje - uklanjanje klora
Svrha:
Uklanjanje klornog ostatka
Metode:
Smanjenje toksičnih
utjecaja na vodu prijemnika
SO2
Adsorpcija ugljenom
Postupak sa SO2
ClO2 = klor dioksid
SO2 + H2O → H2SO3
5H2SO3 + 2ClO2 + H2O → 5H2SO4 + 2HCl
30
Slide 31
Projektiranje sustava kloriranja i dekloriranja
Kloriranje:
E
EO
= (1+0,23 CΘ)-3
EO = ulazna koncentracija ukupnih b.c.
E = izlazna koncentracija ukupnih b.c.
Obično:
C = 5 - 8 mg/l
Određuje kapacitet E-S opreme
Θ = 30 min na Qvršno
Određuje volumen spremnika
Dekloriranje:
C = 1-1,6 mg/l za Qsrednje
C = 2-5 mg/l za Qvršno
Θ = 0,5-1,0 min za Qvršno
31
Slide 32
Spremnik za kloriranje i dekloriranje
Ulazno okno
Glavni Spremnik
Izlazno okno
Vrlo intenzivno miješanje
Mjesto dodavanja klora
Klipno tečenje
Spremnik sa šikanama
Vrlo intenzivno miješanje
Mjesto dodavanja SO2
32
Slide 33
Glavna E-S oprema za kloriranje i uklanjanje klora
1. Skladište Cl2 - dovoljno za 10 - 30 dana
• Spremnik za NaOCl ili
• Kontejner tekućeg klora (obično1000 kg), ili
• Boca tekućeg klora (obično 68 kg)
2. Spremnik za dnevne potrebe Cl2 (Opcija)
3. Klorinator
• Za doziranje plinskog klora ili NaOCl
4. Spremnik za SO2 (kada se provodi uklanjanje klora)
• SO2 boca (obično 68 kg) ili
• SO2 kontejner
5. Dodavač SO2
• Za doziranje SO2
Za velike uređaje i plinski Cl2 Isparivači
Zaštitna oprema!!! + Cl2 detektor za klor
33
Slide 34
Mjerenje
protoka
Klorinator
Spremnik
klora
Ulazno okno
Spremnik sa
šikanama
SO2
Spremnik
Dodavač SO2
Shematski dijagram
Klorinacija-deklorinacija
Izlazno okno
Mjerenje Cl2
klornog ostataka
34
Slide 35
Kontaktni spremnik za kloriranje
Uređaj za proizvodnju klora
35
Slide 36
Dezinfekcija ozonom
Opće značajke
Jače i brže dezinficirajuće sredstvo od Cl2 300 - 3000 puta !
Vrlo nestabilan
Ne može se skladištiti
Mora se na licu mjesta kontinuirano proizvoditi
Otrovan za čovjeka
Dobar za vodni okoliš
Potrebno korištenje zaštitne opreme
• Nema O3 ostatka
• Povećanje otopljenog O2 u prijamniku
36
Slide 37
Projektiranje
Obično
C = 3 - 20 mg/l
Θ = nekoliko minuta ovisno o C i željenom % dezinfekcije
Mjehurići
Zatvoreni spremnik*
Difuzori - raspršivači
O3
*Tako da se zrak sa O3 može ponovno vratiti na
difuzore ili uništiti prije nego što se ispusti u
atmosferu
Kontaktni spremnik
mora biti dubok da se
poveća učinkovitost
transfera O3difuzorima
37
Slide 38
Glavna E-S oprema za ozoniranje
1. Zrak ili sustav za pripremu O3
• Filtar (za čišćenje zraka)
• Sustav za hlađenje (za hlađenje zraka i osiguranje dotjecanja gušćeg
zraka)
• Sustav za sušenje (za sušenje zraka, odnosno odstranjivanje vlažnosti)
2. Ozonator
• Za proizvodnju O3
3. O3 opskrbni sustav za dotjecanje u kontaktni spremnik
• Cijevi i difuzori/raspršivači
4. Sustav za uništenje viška plina
• Po mogućnosti recirkulacija
5. Analizator za ostatak O3
38
Slide 39
Shematski dijagram sustava za ozonizaciju
Mjerenje
protoka
O2
Ozonator
Sustav za
pripremu
Povratni tok O2
Višak
plina
U sustav za
uništavanje O3
Ostatak
39
Slide 40
UV - Radijacija
Opće značajke
• Ubija bakterije i viruse na 253,7 nm
• Ne proizvodi ostatke postupka
• Učinkovitost ovisi o :
UV transmisiji
1. Otopljene tvari
2. Raspršene tvari
3. Boja
SS koncentraciji
Značajkama protoka
Dovod
ST ukloniti prije UV dezinfekcije
Odvod
UV svjetiljka
Obično:
TSS<10-15 mg/L
Mutnoća<5-10 NTU
40
Slide 41
Aquionics UV systems
Brisač lampi
Relativna učinkovitost dezinfekcije
UV Lampe
Relativna učinkovitost
dezinfekcije u odnosu
na valnu duljinu UV
svjetlosti
Valna duljina (nm)
41
Slide 42
Projektiranje UV sustava
Doza zračenja = I . Θ
Ι = zračenje svjetiljke [mW/cm2]
Θ = kontaktno (izlaganje) vrijeme [s]
E = exp[-K . Doze]
EO
K = konstanta [cm2/W . s]
42
Slide 43
Glavna oprema za UV - Dezinfekciju
1. UV - proizvodni sustav
2. Svjetiljka u kontaktnom spremniku sa sustavima čišćenja
3. Sustav za kontrolu i regulaciju proizvodnje zračenja
snaga UV zračenja
Podaci
Mjerenje protoka
UV svjetiljka
Kontaktni spremnik
43
1
Slide 2
2
Slide 3
Biološki
Fizikalno-kemijski
izdvajanjem NH3
plinova
(ishlapljivanje)
oksidacija NH3
sa klorom
Nitrifikacija
Denitrifikacija
Kemijski
Dodavanjem
• soli metala ili
• vapna
Biološki
Ugradnja u
stanice tkiva
3
Slide 4
Temeljne reakcije
Organski - C
Organski - N
Plin N2
Hidroliza
NH3 - N
Bez O2
+O2
Nitrifikacija
Nitrosomonas
NO2 - N
Nitriti
+O2
Nitrifikacija
Nitrobacter
NO3 - N
Nitrati
NITRIFIKACIJA
Potrebno
• O2 (aeracija)
• NH3 - N
U BR
NIT
DENITRIFIKACIJA DEN
Potrebno
• NO3 - N
• Nema O2
• Organski C (BPK)
U anoksičnom
spremniku
4
Slide 5
• Kao NH4+ opasan za život u vodi, jer iscrpljuje kisik
• Kao nitrit i nitrat hranjivo koje stimulira primarnu
biološku proizvodnju (eutrofikacija)
Propisi određuju maksimalno dozvoljenu
koncentraciju u efluentu:
Ntot< 15 mg za male UPOV
Ntot < 10 mg/l za velike UPOV
Može se postići u:
• Sustavu sa suspendiranim m/o (aktivni mulj)
• i pričvršćenim m/o (Prokapnik, MBBR, IFAS, OBN)
5
Slide 6
Predanoksični postupak (Ludzak - Ettinger, 1962.g.)
miješanje
aeracija
DEN
NIT
(Biološki rektor)
Recirkulacija mulja
NT
NO3
Nitrat je sadržan u povratnom mulju i učinkovitost
denitrifikacije ovisi o veličini recirkulacije
6
Slide 7
Modificirani Ludzak-Ettinger-ov postupak (MLE)
Q
miješanje
aeracija
DEN
NIT
(Biološki reaktor)
NT
Ntot≤ 10 mg/l
NO3
Recirkulacija mulja
Danas najčešće korišteni postupak
Interna recirkulacija iz BR doprinosi većoj opskrbljenosti
nitratima.
Zbog relativno male koncentracije nitrata u MLSS, veličina
interne recirkulacije je od 2 – 4Q
7
Slide 8
Poslijeanoksični postupak, (Wuhrmann)
aeracija
Q
NIT
(Biološki reaktor)
Dodavanje izvora
ugljika (Metanol)
DEN
NT
Q
miješanje
Recirkulacija mulja
Nakon BR potrošen je najveći dio otopljenih spojeva ugljika, pa
je potrebno dodati vanjski izvor za potrebe heterotrofnih
bakterija koje obavljaju denitrifikaciju (najčešće metanol)
8
Slide 9
Dvostupanjska nitrifikacija – denitrifikacija, (postupak s dva mulja)
aeracija
aeracija
Q
Nitrifikacijski
taložnik
NIT
Recirkulacija mulja
Dodavanje metanola
DEN
NT
Q
aeracija
Recirkulacija mulja
Mali aerirani volumen iza anoksičnog spremnika, služi za
otplinjavanje preostalog dušika, postizanja aerobnog stanja i
sprječavanja otplinjavanja dušika u NT.
9
Slide 10
Bardenpho postupak s 4 stupnja
Objedinjen predanoksični i poslijeanoksični postupak
Recirkulacija nitrata
aeracija
Q
DEN
NIT
DEN
miješanje
aeracija
miješanje
NT
Q
Recirkulacija mulja
U prvom stupnju se denitrificira najveći dio nitrata, a u trećem ostatak.
Četvrti stupanj je reaeracijski reaktor za otplinjavanje dušika i postizanje
aerobnog stanja kojim se poboljšava flokulacija mulja prije taloženja i
smanjuje mutnoća efluenta.
10
Slide 11
Simultana nitrifikacija - denitrifikacija
Primjena na oksidacijskim
jarcima i karusel BR
efluent
Nije potreban poseban
spremnik za denitrifikaciju,
recirkulacija, miješanje
aeracija četkama
NIT
Složeno vođenje postupka
zbog održavanja potrebnih
veličina aerobnih i
anoksičnih zona
supstrat
DEN
O2
DEN
Anoksična
zona N2
NIT
CO2
NH+4
influent
Aerobna
zona
NO-2
NO-3
11
Slide 12
Kao fosfat hranjivo koje stimulira primarnu biološku
proizvodnju (eutrofikacija)
Propisi određuju maksimalno dozvoljenu
koncentraciju u efluentu:
Ptot< 2 mg za male UPOV
Ptot < 1 mg/l za velike UPOV
Može se postići u:
• Sustavu sa suspendiranim m/o (aktivni mulj)
• i pričvršćenim m/o (Prokapnik, MBBR, IFAS, OBN)
12
Slide 13
Postoje m/o koji akumuliraju fosfor (engl. Phosphorus accumulating
organisms PAOs) kad im se osiguraju povoljni uvjeti.
Biološko uklanjanje fosfora temelji se na slijedećim principima:
1. Brojne bakterije sposobne su pohraniti viškove fosfora u obliku
polifosfata u svoje stanice.
2. U anaerobnim uvjetima PAOs asimiliraju proizvode fermentacije (npr.
hlapive masne kiseline) i skladište ih unutar stanica uz istovremeno
otpuštanje fosfora iz pohranjenih polifosfata.
3. U aerobnim uvjetima proizvodi se energija oksidacijom u stanici
uskladištene tvari, uz istovremeno povećanje skladištenja polifosfata u
stanici.
13
Slide 14
Phoredox ili A/O postupak, Barnard 1975.
θc = 2 – 5 dana
(nema nitrifikacije)
θ = 1-3h
θ = 0,5 – 1h
Influent
Anaerobni reaktor:
PHB uskladišten u stanici,
hidroliza polifosfata i
otpuštanje fosfora
Aeracijski spremnik:
sinteza i razgradnja
biomase, iskorištavanje
PHB i povećana
ugradnja fosfora
Taložnik
MLSS 3-4kg/m3
0,25-1Q
Povratni mulj
Višak mulja
Koristeći energiju iz pohranjenih polifosfata, PAOs asimiliraju acetate i
unutar stanice proizvode polihidroksibiturate (PHB)
14
Slide 15
A2O postupak
θc = 5 – 25 dana
Recirkulacija
nitrata
MLSS
Q
3-4kg/m3
Naknadni
taložnik
Efluent Q
Influent
Anaerobno
Anoksično
Aerobno
θ = 0,5-1,5h θ = 0,5-1,0h θ = 4-8h
0,25-1Q
Recirkulacija aktivnog mulja
Višak mulja
Uvođenjem anoksičnog spremnika i interne recirkulacije nitrata, smanjuju
se nitrati u recirkulaciji aktivnog mulja i time pospješuje otpuštanje
fosfata.
(nitrati su izvor kisika za kemo-autotrofne bakterije koje se razvijaju na
račun PAOs i time smanjuju učinkovitost uklanjanja fosfora)
15
Slide 16
UCT postupak, (University of Cape Town)
Za otpadne vode koje imaju malo otopljenog BPK
θc = 10 – 25 dana
Anoksična recirkulacija
2-4Q
Q
Influent
Anaerobno
θ = 1-2h
MLSS
Anoksično
θ = 2-4h
3-4kg/m3
Naknadni
taložnik
Q
Efluent
Aerobno
θ = 4-12h
Recirkulacija nitrata 1-3Q
0,8-1Q Recirkulacija aktivnog mulja
Višak mulja
Povratni mulj se recirkulira u anoksični, a ne u aerobni reaktor, čime je eliminiran
dotok nitrta u anaerobni reaktor.
Interna recirkulacija nakon anoksičnog u anaerobni reaktor sadrži malo nitrata, ali
bitno više potrebnog otopljenog BPK u anaerobnom reaktoru.
16
Slide 17
Postupak može biti samostalan ili u kombinaciji s biološkim uklanjanjem kada
treba postići visoku učinkovitost
Uklanjanje umjereno-topivih fosfata uz pomoć:
1. Soli više-valentnih iona metala (Ca(II), Al(III) i Fe(III))
2. Polimera (najčešće u kombinaciji s alaunom i vapnom)
3. Vapna
Alaun, stipsa
KAl(SO4)2.12H2O.
Obaranje uz pomoć kalcija:
10 Ca
2
6 PO
3
4
3 OH
Ca
10
(PO 4 ) 6 (OH)
2
Hidroksilapatit
Sirovina je vapno Ca(OH)2
Vapno prvo reagira s bikarbonatnim alkalitetom kako bi istaložilo CaCO3. pH
vrijednost raste iznad 10, a višak kalcijevih iona tada reagira s fosfatima
stvarajući taloživi hidroksilapatit.
Količina vapna = 1,4-1,5 ukupnog alkaliteta (kao CaCO3)
17
Slide 18
Obaranje uz pomoć aluminija i željeza:
Al
Fe
3
3
H n PO
3 n
4
H n PO
3 n
4
AlPO
FePO
4
nH
4
nH
Obaranje se može obaviti dodavanjem kemikalija:
• ispred prethodnog taložnika = Pre-precipitacija
• ispred ili iza BR (taloženje u NT) = Ko-precipitacija
• iza drugog stupnja pročišćavanja (dodatni taložnik) = Post-precipitacija
• na više mjesta u liniji vode (sva nabrojena mjesta i ispred filtracije)
Odabir kemikalije koja se koristi, ovisi o:
• Koncentraciji fosfora u otpadnoj vodi
• Koncentraciji SS u otpadnoj vodi
• Alkalitetu
• Troškovima za kemikalije
• Pouzdanosti opskrbe kemikalijama
• Načinu obrade mulja
• Načinu konačnog odlaganja mulja
• Kompatibilnosti s ostalim postupcima pročišćavanja
18
Slide 19
Biološko uklanjanje = 40 - 50%,
Bez biološkog uklanjanja P, uklanjanje P = 10 - 30% (veći dio u prethodnom taloženju)
Učinkovitost kemijskog uklanjanja ovisi o primijenjenoj dozi kemikalija.
Povrat mulja
Bez biološkog uklanjanja P
P 1,5%
Višak mulja
Može se povećati kemikalijama
P 4,5%
Na obradu mulja
Kada je mulj u
anaerobnim uvjetima
Otpuštanje P
19
Slide 20
Influent
ANA
DEN
NIT
NT
NO3
Najčešća
konfiguracija
UPOV
Interna recirkulacija MLSS
Povrat mulja
Višak mulja
Spremnik
Uvjeti
Postupak
E-S Oprema
ANA
Anaerobni, bez O2
Otpuštanje P
Miješanje
DEN
Anoksični, bez O2
Denitrifikacija
Miješanje
Aerobni, sa O2
Oksidacija C
Nitrifikacija
Vezanje P
Aeracija +
miješanje
NIT
20
Slide 21
Nitrifikacija
Potrebna masa nitrificirajućih bakterija ovisi o omjeru BPK5/TKN
(TKN je ukupni dušik po Kjeldahl-u, org.N+NH4++NH3)
BPK5/TKN
0,5
4,0
8,0
Dio nitrificirajućih bakterija
0,35
0,064
0,033
Da bi se provela nitrifikacija
ΘC > ΘC,NIT
Denitrifikacija - Anoksični spremnik
Da bi se ostvarila denitrifikacija
ΘC > ΘC,DEN
Karakteristična veličina
VDEN 1/3 VNIT
P - otpuštanje - Anaerobini spremnik
Θ 0,5 – 2,0 h
21
Slide 22
22
Slide 23
Svrha:
Selektivno eliminiranje organizama koji uzrokuju oboljenja
Smanjenje rizika od širenja zaraze
Enteralne
bakterije
•Tifus i paratifus
•gastroenteritis
[E - Coli]
•kolera
•dizenterija
Virusi
•hepatitis
•poliomielitis
Paraziti
•lambliaza
•amebna dizenterija
23
Slide 24
Tipične veličine koncentracija
ukupnih koliforma
Tipične veličine uklanjanja
Ukupno bez dezinfekcije
106 – 109 b.c. / 100 ml
Prethodno
10-45%
Prvi stupanj
25-80%
Drugi stupanj
90-98%
(1-0,10)x(1-0,25)x(1-0,90)=0,0675
(1-0,45)x(1-0,80)x(1-0,98)=0,0022
93,25 - 99,78 ≈ 99 %
Ako je konc. u dotoku: 108 b.c., izlaz bez dezinfekcije = 108 · 0,01 = 106 b.c./100ml
Standard vode za kupanje je: 500 b.c./100ml
Prema tome, učinak dezinfekcije treba biti: [1- 5006 ] = 0,9995, odnosno 99,95%
10
24
Slide 25
1. Dezinfekcija klorom (i dekloriranje)
2. Dezinfekcija ozonom-ozonizacija
3. UV - zračenje
4. Druge (druge kemikalije, toplina + svjetlo)
25
Slide 26
Čimbenici koji utječu na dezinfekciju
1. Karakteristike dezinficirajućeg sredstva
• Koncentracija (C)
2. Karakteristike otpadne vode
• Temperatura
• E-Coli koncentracija
• ST koncentracija
3. Karakteristike kontaktnog spremnika
• Vrijeme zadržavanja (Θ)
Obično je:
C . Θ = konstantno
To znači:
Ako je veliko Θ (veliki volumen) → malo C
Ako je malo Θ (mali volumen)→ veliko C
26
Slide 27
Uporaba klora - Kloriranje
• Široka uporaba
• Dobro poznat postupak (mnogo se koristi kod pitkih voda)
• Zaostali klor ima toksični učinak na život u vodi
Preduvjet za korištenje:
Pridržavanje strogih propisa o klornom ostatku u efluentu.
Oblici klora koji se koriste za dezinfekciju:
Cl2
NaOCl
Ca(OCl)2
ClO2
plin klor
natrijev hipoklorit
kalcijev hipoklorit
klor dioksid
Za male uređaje NaOCl
Za velike uređaje obično Cl2
Iritantni plin, toksičan za čovjeka
u niskim koncentracijama
Vrlo opasan za transport,
skladištenje i korištenje.
Potrebno korištenje zaštitne
opreme
27
Slide 28
Temeljne reakcije
NaOCl + H2O HOCl + NaOH
Cl2 + H2O HOCl + H++ Cl-
HOCl = hipoklorna kiselina
Slobodan raspoloživi klor
Raspoloživ kao vezani klor
HOCl reagira sa NH3
NH3 + HOCl NH2Cl + H2O
NH2Cl + HOCl NHCl2 + H2O
NHCl2 + HOCl NCl3 + H2O
NH2Cl = kloramin
NHCl2 = dikloramin
NCl3 = dušikov triklorid
Vezani klor može biti oksidiran HCl
Reakcija ovisi o:
• Temperaturi, To C
• pH
•Θ
• NH3, Cl2 koncentraciji
28
Slide 29
Kloriranje do prijelomne točke, Brake point chlorination
Klorni ostatak
”prijelomna točka - E
break point"
C
Slobodan
D
A
AB
BC
CD
DE
B
Vezan
Dodani klor
: Samo oksidacija - nema dezinfekcije
: Reakcija sa NH3 Formiranje vezanog klora
: Oksidacija vezanog klora
: Dodani klor ostaje kao slobodni klor dezinfekcija
29
Slide 30
Dekloriranje - uklanjanje klora
Svrha:
Uklanjanje klornog ostatka
Metode:
Smanjenje toksičnih
utjecaja na vodu prijemnika
SO2
Adsorpcija ugljenom
Postupak sa SO2
ClO2 = klor dioksid
SO2 + H2O → H2SO3
5H2SO3 + 2ClO2 + H2O → 5H2SO4 + 2HCl
30
Slide 31
Projektiranje sustava kloriranja i dekloriranja
Kloriranje:
E
EO
= (1+0,23 CΘ)-3
EO = ulazna koncentracija ukupnih b.c.
E = izlazna koncentracija ukupnih b.c.
Obično:
C = 5 - 8 mg/l
Određuje kapacitet E-S opreme
Θ = 30 min na Qvršno
Određuje volumen spremnika
Dekloriranje:
C = 1-1,6 mg/l za Qsrednje
C = 2-5 mg/l za Qvršno
Θ = 0,5-1,0 min za Qvršno
31
Slide 32
Spremnik za kloriranje i dekloriranje
Ulazno okno
Glavni Spremnik
Izlazno okno
Vrlo intenzivno miješanje
Mjesto dodavanja klora
Klipno tečenje
Spremnik sa šikanama
Vrlo intenzivno miješanje
Mjesto dodavanja SO2
32
Slide 33
Glavna E-S oprema za kloriranje i uklanjanje klora
1. Skladište Cl2 - dovoljno za 10 - 30 dana
• Spremnik za NaOCl ili
• Kontejner tekućeg klora (obično1000 kg), ili
• Boca tekućeg klora (obično 68 kg)
2. Spremnik za dnevne potrebe Cl2 (Opcija)
3. Klorinator
• Za doziranje plinskog klora ili NaOCl
4. Spremnik za SO2 (kada se provodi uklanjanje klora)
• SO2 boca (obično 68 kg) ili
• SO2 kontejner
5. Dodavač SO2
• Za doziranje SO2
Za velike uređaje i plinski Cl2 Isparivači
Zaštitna oprema!!! + Cl2 detektor za klor
33
Slide 34
Mjerenje
protoka
Klorinator
Spremnik
klora
Ulazno okno
Spremnik sa
šikanama
SO2
Spremnik
Dodavač SO2
Shematski dijagram
Klorinacija-deklorinacija
Izlazno okno
Mjerenje Cl2
klornog ostataka
34
Slide 35
Kontaktni spremnik za kloriranje
Uređaj za proizvodnju klora
35
Slide 36
Dezinfekcija ozonom
Opće značajke
Jače i brže dezinficirajuće sredstvo od Cl2 300 - 3000 puta !
Vrlo nestabilan
Ne može se skladištiti
Mora se na licu mjesta kontinuirano proizvoditi
Otrovan za čovjeka
Dobar za vodni okoliš
Potrebno korištenje zaštitne opreme
• Nema O3 ostatka
• Povećanje otopljenog O2 u prijamniku
36
Slide 37
Projektiranje
Obično
C = 3 - 20 mg/l
Θ = nekoliko minuta ovisno o C i željenom % dezinfekcije
Mjehurići
Zatvoreni spremnik*
Difuzori - raspršivači
O3
*Tako da se zrak sa O3 može ponovno vratiti na
difuzore ili uništiti prije nego što se ispusti u
atmosferu
Kontaktni spremnik
mora biti dubok da se
poveća učinkovitost
transfera O3difuzorima
37
Slide 38
Glavna E-S oprema za ozoniranje
1. Zrak ili sustav za pripremu O3
• Filtar (za čišćenje zraka)
• Sustav za hlađenje (za hlađenje zraka i osiguranje dotjecanja gušćeg
zraka)
• Sustav za sušenje (za sušenje zraka, odnosno odstranjivanje vlažnosti)
2. Ozonator
• Za proizvodnju O3
3. O3 opskrbni sustav za dotjecanje u kontaktni spremnik
• Cijevi i difuzori/raspršivači
4. Sustav za uništenje viška plina
• Po mogućnosti recirkulacija
5. Analizator za ostatak O3
38
Slide 39
Shematski dijagram sustava za ozonizaciju
Mjerenje
protoka
O2
Ozonator
Sustav za
pripremu
Povratni tok O2
Višak
plina
U sustav za
uništavanje O3
Ostatak
39
Slide 40
UV - Radijacija
Opće značajke
• Ubija bakterije i viruse na 253,7 nm
• Ne proizvodi ostatke postupka
• Učinkovitost ovisi o :
UV transmisiji
1. Otopljene tvari
2. Raspršene tvari
3. Boja
SS koncentraciji
Značajkama protoka
Dovod
ST ukloniti prije UV dezinfekcije
Odvod
UV svjetiljka
Obično:
TSS<10-15 mg/L
Mutnoća<5-10 NTU
40
Slide 41
Aquionics UV systems
Brisač lampi
Relativna učinkovitost dezinfekcije
UV Lampe
Relativna učinkovitost
dezinfekcije u odnosu
na valnu duljinu UV
svjetlosti
Valna duljina (nm)
41
Slide 42
Projektiranje UV sustava
Doza zračenja = I . Θ
Ι = zračenje svjetiljke [mW/cm2]
Θ = kontaktno (izlaganje) vrijeme [s]
E = exp[-K . Doze]
EO
K = konstanta [cm2/W . s]
42
Slide 43
Glavna oprema za UV - Dezinfekciju
1. UV - proizvodni sustav
2. Svjetiljka u kontaktnom spremniku sa sustavima čišćenja
3. Sustav za kontrolu i regulaciju proizvodnje zračenja
snaga UV zračenja
Podaci
Mjerenje protoka
UV svjetiljka
Kontaktni spremnik
43