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