Prečišćavanje otpadnih voda

S Vikipedije, slobodne enciklopedije
Postrojenje za prečišćavanje otpadnih voda u Kukshavenu, Nemačka
Dijagram tipičnog aerisanog bazena

Prečišćavanje otpadnih voda je postupak koji se koristi za uklanjanje zagađujućih materija iz otpadnih voda ili kanalizacije i njihovo pretvaranje u otpadne vode koje se mogu vratiti u ciklus vode sa prihvatljivim uticajem na životnu sredinu ili ponovo koristiti u razne svrhe.[1] Proces prečišćavanja odvija se u postrojenju za prečišćavanje otpadnih voda (PPOV), koje se u slučaju kućnih otpadnih voda naziva i Postrojenje za oporavak vodnih resursa ili Postrojenje za prečišćavanje gradskih otpadnih voda. Zagađujuće materije u otpadnim vodama se uklanjaju, menjaju ili razgrađuju tokom procesa prečišćavanja.

Tretman otpadnih voda deo je sveobuhvatne oblasti sanitacije. Sanitacija obuhvata upravljanje ljudskim otpadom i čvrstim otpadom kao i upravljanje atmosferskim (drenažnim) vodama.[2] Glavni nusproizvod iz postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda je mulj iz kanalizacije koji se obično tretira u istom ili drugom postrojenju za prečišćavanje otpadnih voda.[3] ‍:Ch.14 Biogas može biti drugi nusproizvod ako se koriste anaerobni procesi prečišćavanja.

Procesi[uredi | uredi izvor]

Procesi koji su uključeni u tretman otpadnih voda uključuju fizičke procese kao što su taloženje ili flotacija i biološke procese kao što su aerisane lagune, aktivni mulj ili bio-filmovi u kapajućim filterima. Druge fizičke metode poput filtriranja kroz sita mogu se koristiti u specijalnim okolnostima, kao što je odvajanje vode iz mulja iz otpadne vode.

Kanalizacijom se voda mora dovesti do postrojenja za prečišćavanje odgovarajućim cevima i infrastrukturom, a sam proces mora biti regulisan i kontrolisan. Neke otpadne vode zahtevaju specijalne metode prečišćavanja. Na najjednostavnijem nivou, prečišćavanje kanalizacione i većine otpadnih voda vrši se odvajanjem čvrstih materija od tečnosti, obično sedimentacijom. Postupnim pretvaranjem rastvorenog materijala u čvrste materije, obično u biološke flokule, koja se zatim talože, stvara se sve čistiji efluent.[3][4]

Odvajanje faza[uredi | uredi izvor]

Taložnici se široko koriste za prečišćavanje otpadnih voda.

Odvajanjem faza nečistoće se izdvajaju u ne-vodenu fazu. Odvajanje faza može se desiti u srednjim tačkama tretmana radi uklanjanja čvrstih materija nastalih tokom oksidacije. Masti i ulja mogu se izdvojiti za gorivo ili saponifikaciju. Čvrste materije često zahtevaju zgušnjavanje i isušivanje mulja u postrojenju za prečišćavanje otpadnih voda. Opcije odlaganja osušenih čvrstih supstanci variraju u zavisnosti od vrste i koncentracije nečistoća uklonjenih iz vode.[5]

Primarni taložnik postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda u Drezden-Kadizu, Nemačka

Sedimentacija[uredi | uredi izvor]

Čvrste materije poput kamena, peska i šljunka mogu se ukloniti iz otpadnih voda gravitacijom kada su razlike u gustini dovoljne da se turbulencijom prevaziđe disperzija. To se tipično postiže korišćenjem kanala za pesak dizajniranog tako da proizvede optimalnu brzinu protoka koji omogućava da se kamen i pesak istaloži a ostale čvrste supstance manje gustine prenesu u sledeću fazu tretmana. Gravitaciona separacija čvrstih supstanci je primarni tretman otpadnih voda, a uređaji se nazivaju „primarni taložnici“ ili „primarni sedimentacioni tankovi".[6] Takođe se široko koristi za prečišćavanje drugih vrsta otpadnih voda. Čvrste materije gušće od vode akumuliraće se na dnu taložnih bazena. Složeniji uređaji takođe imaju skimere za istovremeno uklanjanje plutajućih masnoća kao što su pena od sapuna i čvrstih supstanci kao što su perje, drveni komadići ili kondomi. Uređaji poput separatora ulja i vode posebno su dizajnirani za odvajanje ne-polarnih tečnosti.[7]

Oksidacija[uredi | uredi izvor]

Oksidacija smanjuje biohemijsku potrebu kiseonika otpadnih voda i može smanjiti toksičnost nekih nečistoća. Sekundarni tretman pretvara organska jedinjenja u ugljen-dioksid, vodu i organske materije koje se mogu ponovo koristiti. Hemijska oksidacija se široko koristi za dezinfekciju.

Aeracioni tank procesa aktivnog mulja u postrojenju za prečišćavanje otpadnih voda u Drezden-Kadizu, Nemačka

Biohemijska oksidacija[uredi | uredi izvor]

Sekundarni tretman biohemijskom oksidacijom rastvorenih i koloidnih organskih jedinjenja široko se koristi u sistemima za prečišćavanje i primenljiv je na neke poljoprivredne i industrijske otpadne vode. Biološka oksidacija će prvenstveno ukloniti organska jedinjenja korisna kao hrana za ekosistem tretmana. Koncentracija nekih manje svarljivih jedinjenja može se smanjiti ko-metabolizmom. Efikasnost uklanjanja ograničena je minimalnom koncentracijom hrane potrebnom za održavanje ekosistema tretmana.[8]

Hemijska oksidacija[uredi | uredi izvor]

Hemijska (uključujući elektrohemijsku) oksidacija koristi se za uklanjanje nekih perzistentnih organskih zagađivača i koncentracija koje preostanu nakon biohemijske oksidacije.[9] Dezinfekcija hemijskom oksidacijom ubija bakterije i mikrobiološke patogene dodavanjem ozona, hlora ili hipohlorita u otpadne vode.[3] ‍:1220

Finalizacija[uredi | uredi izvor]

Finalizacija se odnosi na tretmane koji slede nakon gore navedenih metoda. Ovi tretmani se takođe mogu koristiti nezavisno za neke industrijske otpadne vode. Oksido-redukcija ili podešavanje rN vrednosti minimizira hemijsku reaktivnost otpadnih voda nakon hemijske oksidacije.[10] Filtracija aktivnim ugljem uklanja preostale zagađujuće materije i nečistoće hemijskom apsorpcijom na aktivni ugalj.[3] ‍:1138 Filtracija kroz pesak (kalcijum-karbonat) ili filtere od tkanine je najčešći metod koji se koristi u prečišćavanju komunalnih otpadnih voda.

Vrste postrojenja za prečišćavanje[uredi | uredi izvor]

Pogled na postrojenje za prečišćavanje otpadnih voda Antverpen-Zuid, smešteno na jugu aglomeracije Antverpen (Belgija)

Postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda mogu se razlikovati prema vrsti otpadne vode koja se prečišćava, odnosno da li je to gradska kanalizacija, industrijska otpadna voda, poljoprivredna otpadna voda ili procedna voda.

Postrojenja za prečišćavanje gradske kanalizacije[uredi | uredi izvor]

Tipično komunalno postrojenje za prečišćavanje kanalizacije u industrijalizovanoj zemlji može obuhvatati primarni tretman za uklanjanje čvrstog materijala, sekundarni tretman za tretman rastvorenog i suspendovanog organskog materijala, kao i hranljivih sastojaka azota i fosfora, i - ponekad, ali ne uvek - dezinfekciju radi ubijanja patogenih bakterija. Mulj iz kanalizacije koji se proizvodi u postrojenjima za prečišćavanje otpadnih voda podvrgava se obradi. Veće opštine često uključuju fabrike koje ispuštaju industrijske otpadne vode u opštinski kanalizacioni sistem. Pojam „uređaj za prečišćavanje gradskih otpadnih voda“ ponekad se zamenjuje izrazom „uređaj za prečišćavanje otpadnih voda“.[3]

Tercijarni tretman[uredi | uredi izvor]

Tercijarni tretman je termin koji se primenjuje na metode finalizacije koje se koriste u skladu sa tradicionalnim redosledom tretmana kanalizacije. Tercijarni tretman se sve više primenjuje u industrijskim zemljama, a najčešće tehnologije su mikro filtracija ili sintetičke membrane. Nakon membranske filtracije, prečišćene otpadne vode gotovo se ne razlikuju od voda prirodnog porekla kvaliteta za piće (bez minerala). Nitrati se mogu ukloniti iz otpadnih voda prirodnim procesima u močvarama, ali i mikrobiološkom denitrifikacijom.[11] Tretman otpadnih voda ozonom sve je popularniji i zahteva upotrebu generatora ozona koji dekontaminira vodu dok ozonski mehurići prodiru kroz rezervoar. Najnovija i vrlo obećavajuća tehnologija tretmana je upotreba aerobne granulacije.[12]

Postrojenja za prečišćavanje industrijskih otpadnih voda[uredi | uredi izvor]

Flotacija rastvorenog vazduha se široko koristi u rafinerijama nafte, hemijskim pogonima i fabrikama papira

Odlaganje otpadnih voda iz industrijskog postrojenja je težak i skup problem. Većina rafinerija nafte, hemijskih i petrohemijskih postrojenja[3] ‍:1412 [13] ima postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda tako da koncentracije zagađivača u prečišćenim otpadnim vodama budu u skladu sa lokalnim i/ili nacionalnim propisima u vezi sa odvodom otpadnih voda u postrojenja za prečišćavanje grada ili u reke, jezera ili okeane. Izgrađene veštačke močvare (lagune) se koriste u sve većem broju slučajeva jer pružaju visokokvalitetan i produktivan tretman na licu mesta. Drugi industrijski procesi koji proizvode puno otpadnih voda, kao što je proizvodnja papira i celuloze, nepovoljni su za životnu sredinu, što je dovelo do razvoja procesa za recikliranje upotrebe vode u pogonima pre prečišćavanja i odlaganja.[14]

Postrojenja za prečišćavanje industrijskih otpadnih voda potrebna su tamo gde komunalna postrojenja za prečišćavanje nisu dostupna ili ne mogu adekvatno tretirati određene industrijske otpadne vode. Postrojenja za industrijske otpadne vode mogu smanjiti troškove sirove vode pretvaranjem nekih otpadnih voda u obnovljenu vodu koja se koristi u različite svrhe. Industrijska postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda mogu smanjiti naknade za prečišćavanje otpadnih voda koje se sakupljaju u komunalnim postrojenjima za prečišćavanje otpadnih voda prethodnom prečišćavanjem otpadnih voda kako bi se smanjile koncentracije zagađujućih materija utvrđene za određivanje korisničkih naknada.[15]

Iako troškovi mogu favorizovati upotrebu velikog komunalnog postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda za ispuštanje malih količina industrijske otpadne vode, prečišćavanje i ispuštanje industrijske otpadne vode može biti jeftinije.[16]

Industrijsko postrojenje za prečišćavanje otpadnih voda može sadržati jedno ili više sledećih uređaja, a ne uobičajeni redosled primarnog, sekundarnog i dezinfekcionog tretmana kao kod gradskih otpadnih voda:

  • API separator ulje-voda, za uklanjanje uljne faze iz otpadnih voda.[17]
  • Prečišćivač (taložnik) za uklanjanje čvrstih materija iz otpadnih voda.[18]
  • Grubi filter za smanjenje biohemijske potrebe kiseonika u otpadnoj vodi.[19]
  • Postrojenje za filtriranje aktivnim ugljem, za uklanjanje toksičnih rastvorenih organskih jedinjenja iz otpadnih voda.[20]
  • Napredni sistem elektrodijalize sa membranama za jonsku razmenu.

Postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda iz poljoprivrede[uredi | uredi izvor]

Prečišćavanje otpadnih voda iz poljoprivrede, poput proizvodnje mleka i jaja, može se izvoditi u postrojenjima koja koriste mehanizovane jedinice za prečišćavanje slične onima opisanim pod industrijskim otpadnim vodama; ali tamo gde je zemljište dostupno za bazene, taložne bazene i fakultativne lagune, mogu imati niže operativne troškove iz ciklusa uzgoja ili žetve.[21]

Mnoge farme generišu ne-tačkaste izvore zagađenja površinskim oticanjem, koje se ne kontroliše preko uređaja za prečišćavanje. Poljoprivrednici mogu uvesti kontrolu erozije i primeniti planove upravljanja hranljivim sastojcima radi kontrole zagađenja ispuštanjem otpadne vode.[22][23] ‍:pp. 4–95–4–96

Postrojenja za prečišćavanje procednih voda[uredi | uredi izvor]

Postrojenja za prečišćavanje procednih voda koriste se za tretman procednih voda sa deponija. Mogućnosti tretmana uključuju: biološki tretman, mehanički tretman ultrafiltracijom, tretman filterima sa aktivnim ugljem, elektrohemijski tretman, uključujući elektrokoagulaciju raznim zaštićenim tehnologijama i membransku filtraciju reverznom osmozom.[24]

Odlaganje ili ponovna upotreba[uredi | uredi izvor]

Budući da su odlaganje ili ponovna upotreba ciljevi prečišćavanja otpadnih voda, odlaganje ili ponovna upotreba su osnova za odluke o sistemima prečišćavanja. Prihvatljive koncentracije nečistoća mogu se razlikovati u zavisnosti od vrste upotrebe ili mesta odlaganja. Troškovi prevoza često zavise od mesta odlaganja, ali skupi zahtevi za tretman mogu podstaći izbor mesta odlaganja na osnovu koncentracija nečistoća. Odlaganje u okeane podleže međunarodnim sporazumima. Međunarodni ugovori takođe mogu regulisati odlaganje u reke koje prelaze granice. Vodna tela koja su u potpunosti u nadležnosti jedne države mogu biti podložna propisima više lokalnih samouprava. Prihvatljive koncentracije nečistoća mogu se široko razlikovati u različitim jurisdikcijama za odlaganje otpadnih voda.[25]

Ponovna upotreba otpadnih voda je od suštinskog značaja za unapređenje svesti i smanjenje zagađivanja vodnih tela. Ponovno korišćena voda može se koristiti u više svrha, kao što je navodnjavanje useva i pejzaža, dopunjavanje podzemne vode ili u rekreativne svrhe. Postoje dva načina ponovne upotrebe otpadne vode: direktna i indirektna ponovna upotreba. Direktna ponovna upotreba podrazumeva korišćenje prečišćene otpadne vode kakva je, a indirektna ponovna upotreba je razređivanje prečišćene otpadne vode drugim izvorom vode pre dalje upotrebe.[26]

Globalna situacija[uredi | uredi izvor]

Na globalnom nivou se procenjuje da se 52% otpadnih voda prečišćava.[27] Međutim, stope prečišćavanja otpadnih voda su širom sveta nejednake. Na primer, dok zemlje sa visokim prihodima tretiraju približno 74% svojih otpadnih voda, zemlje sa niskim prihodima tretiraju u proseku samo 4,2%. Poboljšanje tretmana otpadnih voda širom sveta je presudno za smanjenje zagađenja životne sredine i postizanje poboljšanja kvaliteta vode. Iz tog razloga Cilj 6 održivog razvoja UN iz 2015. godine ima cilj 6.3 koji je formulisan na sledeći način: „Do 2030. poboljšati kvalitet vode smanjenjem zagađenja, eliminisanjem odlaganja i smanjenjem ispuštanja opasnih hemikalija i materijala, prepolovljivanjem udela neprečišćenih otpadnih voda i značajnim povećanjem reciklaže i bezbedne ponovne upotrebe na globalnom nivou“.[28]

Udeo otpadnih voda iz domaćinstava koje se bezbedno prečišćavaju (u 2018. godini) [28]

Vidi još[uredi | uredi izvor]

Reference[uredi | uredi izvor]

  1. ^ „wastewater treatment | Process, History, Importance, Systems, & Technologies”. Encyclopedia Britannica (na jeziku: engleski). 29. 10. 2020. Pristupljeno 2020-11-04. 
  2. ^ „Sanitation”. Health topics. World Health Organization. Pristupljeno 2020-02-23. 
  3. ^ a b v g d đ Metcalf & Eddy, Inc. (2003). Wastewater Engineering: Treatment and Reuse (4th izd.). New York: McGraw-Hill. ISBN 0-07-112250-8. 
  4. ^ Primer for Municipal Waste water Treatment Systems (Izveštaj). Washington, DC: US Environmental Protection Agency (EPA). EPA 832-R-04-001. .
  5. ^ Ajay Kumar Mishra Smart Materials for Waste Water Applications ,Wiley-Scrivener 2016 ISBN 111904118X https://onlinelibrary.wiley.com/doi/book/10.1002/9781119041214
  6. ^ Gupta, Ashok; Yan, Denis, ur. (2016-01-01), „Chapter 16 - Gravity Separation”, Mineral Processing Design and Operations (Second Edition) (na jeziku: engleski), Amsterdam: Elsevier: 563—628, ISBN 978-0-444-63589-1, Pristupljeno 2020-11-30 
  7. ^ Weber, str. 111–138
  8. ^ Steel & McGhee, str. 477–521
  9. ^ Weber, str. 363–408
  10. ^ Weber, str. 439
  11. ^ Hopcroft, Francis (2014). Wastewater Treatment Concepts and Practices. Momentum Press. 
  12. ^ Wastewater Treatment : Advanced Processes and Technologies. 2012. 
  13. ^ Beychok, Milton R. (1967). Aqueous Wastes from Petroleum and Petrochemical Plants (1st izd.). John Wiley & Sons. LCCN 67019834. 
  14. ^ Byrd, J.F.; Ehrke, M.D.; Whitfield, J.I. (april 1984). „New Bleached Kraft Pulp Plant in Georgia: State of the Art Environmental Control”. Journal (Water Pollution Control Federation). 56 (4): 378—385. JSTOR 25042250. .
  15. ^ Hammer, str. 300–302
  16. ^ Kemmer, pp.40-4-40-11
  17. ^ Patterson, str. 180
  18. ^ Kemmer, str. 41–15
  19. ^ Kemmer, str. 23–11
  20. ^ Patterson, str. 210
  21. ^ Reed, Middlebrooks & Crites, pp.6-8
  22. ^ „Erosion”. Washington, DC: US Natural Resources Conservation Service. Arhivirano iz originala 14. 04. 2021. g. Pristupljeno 2020-11-19. 
  23. ^ National Management Measures to Control Nonpoint Source Pollution from Agriculture (Izveštaj). EPA. jul 2003. EPA 841-B-03-004. 
  24. ^ „Landfills Effluent Guidelines”. EPA. 2018-03-16. 
  25. ^ Chambers, Phoenix (2019). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. Scientific e-Resources. str. 6—7. ISBN 9781839471667. 
  26. ^ „wastewater treatment | Process, History, Importance, Systems, & Technologies”. Encyclopedia Britannica (na jeziku: engleski). Pristupljeno 2020-11-30. 
  27. ^ Jones, Edward R.; van Vliet, Michelle T. H.; Qadir, Manzoor; Bierkens, Marc F. P. (2021-02-08). „Country-level and gridded estimates of wastewater production, collection, treatment and reuse”. Earth System Science Data (na jeziku: engleski). 13 (2): 237—254. ISSN 1866-3508. doi:10.5194/essd-13-237-2021 Slobodan pristup. 
  28. ^ a b Ritchie, Roser, Mispy, Ortiz-Ospina (2018) "Measuring progress towards the Sustainable Development Goals." (SDG 6) SDG-Tracker.org, website

 

Izvori[uredi | uredi izvor]

Spoljašnje veze[uredi | uredi izvor]

Preuzeto iz „https://sr.wikipedia.org/w/index.php?title=Пречишћавање_отпадних_вода&oldid=27677684”