OSNOVE TEHNOLOGIJE PREČIŠĆAVANJA OTPADNIH VODA PDF

Preview

Summary

www.skripta.info U N IV E R Z IT E T U B E O G R A D U D raga n P o v re n o v ić M ile n a K n e že vić OSNOVE TEHNOLOGIJE PREČIŠĆAVANJA OTPADNIH VODA TEHNOLOŠKO-METALURŠKI FAKULTET Beograd, 2013. PREDGOVOR Inženjerstvo zaštite životne sredine se na Tehnološko-metalurškom fakultetu izučava još od 1...

Description

Accelerat ing t he world's research.

OSNOVE TEHNOLOGIJE PREČIŠĆAVANJA OTPADNIH VODA Milica Janković Dragan Povrenovic

Cite this paper

Downloaded from Academia.edu 

Get the citation in MLA, APA, or Chicago styles

Related papers

Download a PDF Pack of t he best relat ed papers 

www.skripta.info

U N IV E R Z IT E T U B E O G R A D U

D raga n P o v re n o v ić M ile n a K n e že vić

OSNOVE TEHNOLOGIJE PREČIŠĆAVANJA OTPADNIH VODA

TEHNOLOŠKO-METALURŠKI FAKULTET Beograd, 2013.

PREDGOVOR Inženjerstvo zaštite životne sredine se na Tehnološko-metalurškom fakultetu izučava još od 1972. godine, u okviru koga je posebno mesto imala tehnologija vode i prečišćavanja otpadnih voda. Značaj same tematike, koja je, posebno u razvijenim zemljama, u prethodnim godinama podignuta na vrlo visok nivo, opredelio je autore da se odvaže i pripreme novi material u ovoj oblasti. Problematika tehnologije prečišćavanja otpadnih voda na našim prostorima nije u dovoljnoj meri obrađivana kroz udžbenička izdanja, još od kako je to učinila grupa autora na našem fakultetu, sada već daleke 1980. godine. U međuvremenu, razvoj novih materijala i tehnika, doprineo je da se i u ovoj oblasti naprave značajna tehnološka unapređenja u pogledu efikasnosti i kapaciteta sistema, koje je potrebno poznavati. Veoma mali udeo prečišćenih otpadnih voda u Srbiji, u ovom trenutku, nedvosmisleno pokazuje da ima velike potrebe za materijalom koji je obrađen u ovoj knjizi. Ovaj udžbenik je prevashodno namenjen studentima koji slušaju kurs o prečišćavanju otpadnih voda na osnovnim i kurs Inženjerstvo zaštite životne sredine na master studijama na Tehnološko-metalurškom fakultetu u Beogradu. Istovremeno, mogu ga koristiti i studenti doktorskih studija koji prethodno nisu slušali ove kurseve, kao i studenti sa drugih fakulteta koji izučavaju problematiku zaštite životne sredine i prečišćavanja otpadnih voda. Posebno, ovaj materijal je namenjen i zaposlenim u komunalnim preduzećima, koji se bave prečišćavanjem komunalnih otpadnih voda ili tek planiraju da pristupe rešavanju problema prečišćavanja otpadnih voda, kako bi se upoznali sa osnovnim operacijama i procesima koji se koriste. Veliki broj rešenih primera, koji su prezentovani u ovoj knjizi, može da posluži i projektantima koji se bave izrado m projekata i izvođenjem postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda, kao vodič o načinu i redosledu koraka pri proračunu pojedinih parametara sistema. Opisane tehnologije se koriste do nivoa tzv. sekundarne obrade, koja se najšire i primenjuje za prečišća vanje komunalnih otpadnih voda. Pojedini fizičko-hemijski postupci koji su opisani, a koji se sreću i u tercijernoj obradi, ovde su dati, pre svega, sa gledišta njihove moguće primene kod predtretmana industrijskih otpadnih voda, pre ispuštanja u gradski kanalizacioni sistem. U prezentovanom materijalu obrađena je linija vode, a tretman otpadnog mulja je samo naznačen, pošto je to posebna celina uvažavajući mnoštvo mogućih primenljivih tehnoloških postupaka. Sadržaj je podeljen u šest osnovnih celina. Obrađene su opšte karakteristike otpadnih voda, mehanički i fizičkohemijski postupci, u okviru primarne obrade, biološki postupci u okviru sekundarne obrade, dezinfekcija kao posebno poglavlje a u šestom poglavlju su dati rešeni zadaci koji obuhvataju sve tehnološke postupke obrađene u prvih pet poglavlja. Dugogodišnja saradnja sa Institutom za vodoprivredu Jaroslav Černi i Udruženjem za tehnologiju vode i sanitarno inženjerstvo je doprinela da knjiga ima ovakvu formu i bude dostupna širokom krugu čitaoca. Autori se posebno zahvaljuju recenzentima i urednicima na korisnim sugestijama koje su doprinele da knjiga ima ovakav sadržaj, kao i svima koji su učestvovali u grafičkoj pripremi ovog izdanja.

U Beogradu, aprila 2013.

Autori: Dragan Povrenović Milena Knežević

www.skripta.info

SADRŽAJ

LISTA S IM B O LA...................................................................................................................................................i 1. OPŠTE KARAKTERISTIKE OTPADNIH V O D A .......................................................................................1 1.1. Tipovi otpadnih voda............................................................................................................................. 4 1.2. Količine otapadnih voda........................................................................................................................6 1.3. Karakteristike otpadnih v o d a .............................................................................................................. 8 1.3.1. Fizičko-hemijske karakteristike otpadnih voda................................................................................. 9 1.3.2. Određivanje sadržaja organskih zagađujućih materija u v o d i......................................................19 1.3.3. Biološke karakteristike otpadnih voda.............................................................................................. 26 1.4. Procesi, operacije, linije i sistemi za prečišćavanje otpadnih v o d a ............................................ 28 1.4.1. Vrste linija za prečišćavanje otpadnih v o d a .................................................................................... 29 1.4.2. Sistem za prečišćavanje otpadnih v o d a ............................................................................................30 1.4.3. Konvencionalni sistem za prečišćavanje otpadnih v o d a ............................................................... 34 1.4.4. Konvencionalni sistem za stabilizaciju m ulja...................................................................................39 1.4.5. Napredne tehnike.................................................................................................................................39 2. 2.1. 2.2. 2.3. 2.4. 2.4.1 2.5.

MEHANIČKI TR E T M A N .....................................................................................................................43 Merenje protoka.................................................................................................................................. 44 Egalizacija ............................................................................................................................................. 49 Rešetke...................................................................................................................................................51 Taloženje................................................................................................................................................ 53 Agregatno taloženje.............................................................................................................................64 Flotacija.................................................................................................................................................. 71

3. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.5. 3.6.

FIZIČKO-HEMIJSKI TR ETM A N ............................................................................................................. 77 Koagulacija i flokulacija....................................................................................................................... 77 Hemijska precipitacija..........................................................................................................................90 Podešavanje pH-vrednosti...................................................................................................................94 Oksidacija................................................................................................................................................ 99 Adsorpcija.............................................................................................................................................. 105 Aeracija...................................................................................................................................................108

4. 4.1. 4.2. 2.4.2 4.2.2. 4.2.3. 4.2.4. 4.2.5. 4.2.6. 4.2.7. 4.2.8. 4.3. 4.4. 4.4.1. 4.4.2. 4.5. 4.5.1.

BIOLOŠKI TRETMAN OTPADNIH V O D A ........................................................................................... 121 Kinetički parametri i materijalni bilansi bioprocesa....................................................................... 127 Aktivni m u lj............................................................................................................................................142 Suspendovane m aterije.......................................................................................................................144 Koiličina potrebnog kiseonika za biološko prečišćavanje otpadnih v o d a .................................. 148 Sistem aktivnog mulja bez recirkulacije........................................................................................... 151 Sistem aktivnog mulja sa recirkulacijom .......................................................................................... 155 Sistem aktivnog mulja sa idealnim proticanjem ............................................................................. 159 Sistem sa sukcesivnom oksidacijom ugljenikai azota (nitrifikacija)............................................. 161 Biološka denitrifikacija........................................................................................................................166 Biološko uklanjanje fosfora................................................................................................................169 Sekundarno taloženje..........................................................................................................................170 Biofiltracija ............................................................................................................................................ 181 Kapajući b io filtri....................................................................................................................................181 Biodisk proces...................................................................................................................................... 191 Anaerobni tretman otpadnih v o d a .................................................................................................. 193 Brzina odvijanja anaerobnog procesa............................................................................................. 195

4.5.2. 4.5.3. 4.5.4.

Proizvodnja m etana........................................................................................................................... 197 Parametri anaerobnog procesa..................................................................................................... 198 Tipovi reaktora za izvođenje anaerobnog procesa........................................................................199

5. DEZINFEKCIJA...................................................................................................................................... 203 6. ZADACI SA REŠENJIM A..................................................................................................................... 209 Merenje protoka................................................................................................................................................ 209 Egalizacija ............................................................................................................................................................. 225 Rešetke.................................................................................................................................................................. 235 Taloženje...............................................................................................................................................................237 Agregatno taloženje............................................................................................................................................252 Flotacija.................................................................................................................................................................256 Koagulacija i flokulacija...................................................................................................................................... 265 Hemijska precipitacija........................................................................................................................................ 283 Podešavanje pH vrednosti..................................................................................................................................295 Oksidacija ............................................................................................................................................................. 300 Adsorpcija ............................................................................................................................................................ 303 Aeracija.................................................................................................................................................................316 Kinetički parametri i bilansi bioprocesa..........................................................................................................339 Aktivni m u lj.......................................................................................................................................................... 370 Sekundarno taloženje........................................................................................................................................ 429 Biofiltracija i biodisk.......................................................................................................................................... 444 Anaerobna obrad a.............................................................................................................................................471 Dezinfekcija........................................................................................................................................................479 LITERATURA.....................................................................................................................................................491 INDEKS P O JM O VA.......................................................................................................................................... 497

LISTA SIMBOLA konstanta karakteristična za mikroorganizam, vreme-1 maseni protok vazduha upotrebljenog za flotaciju, kg/h površina dna taložnika, m2 površina letvi na točku, m2 površina poprečnog preseka ispunjenog vodom, m2 površina potrebna za zonalno taloženje, m2 površina taložnika, m2 odnos površine grupe biodiskova prema zapreminskom protoku vode, potrebna zapremina vazduha, m3/h površina poprečnog preseka filtra, m2 projektovana površina čestice u pravcu taloženja čestica, m2 aktivnost i-tog jona, mol /L vrednost rastvorljivosti vazduha u vodi na radnim uslovima i pritisku od i1 atm,— m9 mL Lengmirove konstante, faktor oblika šipki, (dat u Tabeli 2.3) minimalni prazan prostor između šipki, m koncentracija organskog zagađenja u otpadnoj vodi, g/m3 koeficijent isticanja vode kroz rešetke, bezdimenziona veličina sa tipičnom vrednošću 0,84 koncentracija adsorbata u rastvoru, mg/L koncentracija dezinficijensa, mg/L koncentracija rastvorenog kiseonika u vodi, kg/m3 konstanta, 0,443 konstante, srednja vrednost koncentracije zasićenja rastvorenog kiseonika u čistoj vodi u aeracionom bazenu na temperaturi T i nadmorskoj visini //, mg/L koeficijent trenja, bezdimenziona veličina koncentracija kiseonika za radne uslove, uobičajena vrednost 2 mg/L radna (željena) koncentracija rastvorenog kiseonika u otpadnoj vodi, mg/L koncentracija zasićenja kiseonika u otpadnoj vodi pri radnim uslovima, mg/L koncentracija i-tog jona, mol /L

Cm CS'20 Cs.t .h Cs2o D Di Di d. Ea Es e e F F F F FD Fb F(l Fg f / fd G Gb Gs

koncentracija zasićenja rastvorenog kiseonika u otpadnoj vodi, na sredini visine, u radnim uslovima, mg/L koncentracija zasićenja kiseonika na 20°C koncentracija zasićenja kiseonika u čistoj vodi na temperaturi T i visini H,mg/L koncentracija kiseonika pri zasićenju za 20 °C, mg/L spoljni prečnik putanje letve, m prečnik lopatica mešalice, m prečnik mešalice, m prečnik čestice, m energija aktivacije karakteristična za mikroorganizam, kj/mol efikasnost biofiltra, % koeficijent efikasnosti koričćenja supstrata (0,80- 0,95) efikasnost uređaja, Faradejeva konstanta, 96,485 C/g eq recirkulacioni faktor, ili broj prolazaka određene količine vode kroz filter, za pritiske P veće od 2 atm, 0,5 — 1,0 faktor zaprljanosti kod difuzera, 0,65 — 0,90 vučna sila na letvama, N sila potiska, N sila trenja između čestice i vode, N sila gravitacije, N Darsi-Vajzbahov (Darcy-Weisbach) faktor trenja, 0,02 - 0,03 za pritiske P veće od 1 atm, 0,167 — 1,0 frakcija ćelijskih ostataka, mg/mg gradijent brzine, s_1 fluks taložnog sloja čestica, m2-h

fluks ćestica izazvan gravitacijom, m2-h fcq Gt ukupan fluks svih čestica u taložniku, —r— m2-h g ubrzanje zemljine teže, 9,81 m/s2 H dubina zone taloženja, m H visina ispuhe filtra, m H nadmorska visina postrojenja, m H = Hs ukupna dubina vode u kojoj se vrši taloženje i uzimanje uzoraka, m H0 početna visina međufazne površine, m H„ debljina sloja mulja nakon dovoljno dugog vremena taloženja, m Hd sledećim stepenima obrade otpadnih voda:

u

prvi stepen obrade (primarno prečišćavanje) obuhvata oper.mji* mehaničkog prečišćavanja kojim se uklanja plivajuće, lebdei.’c i taloživo zagađenje, drugi stepen obrade (sekundarno prečišćavanje) obuhvata procusi’ za uklanjanje biorazgradivog zagađenja biološkim, hemijskim i/ili fizicko-hemijskim procesima, (u praksi se pojam sekundarne obi.-nle češće upotrebljava kao sinonim za bioioško prečišćavanje), treći stepen (tercijemo prečišćavanje) obuhvata procesc /u uklanjanje nutrijenata (azota i fofora), biološkim ili hemij-.kim procesima, četvrti stepen (kvaternerno prečišćavanje) obuhvata procmm i operacije za uklanjanje preostalog zagađenja (obično fiitrarijum i

P R O C E S I , O P E R A C I J E . L I N I J E 1 S I S T E M I ZA P R E Č I Š C A V A N II

j

apsorpcijom} i dezinfekciju vode ako to norme prečišćavanja zahtevaju, sistem zo obradu mulja, služi za obradu mulja izdvojenog u prvom i drugom (ponegde i u trećem i Četvrtom) stepenu prečišćavanja, a može biti u sklopu sistema za prečišćavanje otpadne vode ili se može nalaziti dislociran na nekom drugom pogodnom mestu, što je, inače, redji slučaj.

1.4.2. Sistem za prečišćavanje otpadnih voda Obrazuje se pomoću formiranih linija za prečišćavanje, a koliko linija za prečišćavanje će on obuhvatati zavisi od karakteristika otpadnih voda i normiranog nivoa prečišćavanja. Izbor sistema za prečišćavanje zavisi, pre sveg-a, od zahtevanog kapaciteta, koji može biti u širokom rasponu od nekoliko stotina, nekoliko hiljada, desetina i stotina hiljada ES. Postrojenja do 500 stanovnika i istog broja ES iz industrijskih pogona su malog kapaciteta i grade se i isporučuju kao gotova sa opisom i uputstvom za rad. U zavisnosti od kapaciteta postrojenja, pojedine zemlje normiraju i kvalitet prečišćene vode, tako da što je postrojenje većeg kapaciteta, zahtevi u pogledu kvaliteta efluenta su strožiji. Kvalitet efluenta se određuje, pre svega, po sadržaju hemijske i biološke potrošnje kiseonika, kao i ukupnih suspendovanih Čestica. Ukoliko postoje indicije da se u otpadnoj vodi mogu naći i neka specifična zagađenja, oni se dodatno proveravaju. Pre pristupa projektovanju sistema za prečišćavanje otpadnih voda iz naselja i indutrije, potrebno je razmotriti potrebu prethodne obrade otpadne vode u svakom pojedinom pogonu. U tom smislu propisuju se norme zagađenosti otpadne vode za ispuštanje u javnu kanalizaciju. Uoliko se one premaše, potrebno je postaviti sistem prethodne obrade, Prethodna obrada otpadne vode...