Biološka obrada otpadnih voda

Biološka obrada otpadnih voda – anaerobni procesi

Primena procesa anaerobne digestije za tretman otpadnih voda i
muljeva je široko rasprostranjena u svetu.
Po definiciji,

anaerobna digestija

(A/D) je: upotreba

mikroorganizama u odsustvu kiseonika za stabilizaciju
organskih materija prevo

enjem u metan i neorganske produkte,

uklju

uju

i ugljen-dioksid:

toplota

biomasa

nova

materije

organske

bakterije

anaerobne

⎯

→

⎯

A/D postupak se koristi za tretman

otpadnih voda iz

industrijske, poljoprivredne proizvodnje i gradova

Industrijske otpadne vode

su poreklom iz:

−

pivara,

−

mlekara,

−

proizvodnje hrane,

−

hemijske industrije,

−

farmaceutske industrije,

−

vinarija i dr.

Poljoprivredne otpadne vode

mogu biti poreklom sa farmi

svinja, goveda, pili

a i dr.

Tipi

ni sadržaj

vrstih komponenata

kod niskooptere

enih

digestora je

3 do 10 %,

a kod visokooptere

enih

10 do 30 %.

Redukcija HPK

varira izme

75 i 90 %.

Upotreba A/D je

korisna za

−

smanjenje zaga

uju

ih komponenata u otpadnim vodama,

−

eliminaciju patogenih mikroorganizama,

−

dobijanje

ubriva (ili goriva) od

vrstog ostatka iz procesa,

−

dobijanje biogasa kao energenta.

Mikrobiologija anaerobne digestije

U postupku A/D deluju

etiri grupe mikroorganizama (bakterija)

ije kumulativno dejstvo omogu

ava kontinuitet i stabilnost

procesa.

U anaerobnoj preradi organskog otpada postoje tri osnovne faze
(stupnja), kao što je prikazano na slici 1.

Hidroliti

Proces

bakterije

hidrolize (I faza)

Kiselinske

Kiselinski

proces

(II

faza)

bakterije

Metanski proces

( III faza)

Aceticlastic

Hydrogenophilic

methanogens

Slika 1 Faze anaerobne prerade organskog otpada

Kompleksni polimeri

Proteini Ugljeni hidrati Lipidi

Amino kiseline,
še

eri

Masne kiseline,
alkoholi

uprodukti

propionate

bityrate

valerate

acetat

Metan
CO

Neophodni tehnološki uslovi anaerobnog vrenja

Tehnološki proces anaerobnog vrenja uslovljen je postojanjem i
ispunjavanjem odgovaraju

ih uslova - kako bi se postigao

rezultat sa višim stepenom razgradnje organskih materija i
zadovoljavaju

i kvalitet i prinos biogasa.

Osnovni tehnološki uslovi za proces anaerobnog vrenja su:

a -

Krupno

a i vrsta materijala,

b -

Temperatura u toku procesa,

c -

Pritisak u digestoru,

d -

Vrednost pH,

e -

Kvalitet metanskih bakterija,

f -

Bezkiseoni

na atmosfera digestora,

g -

Vreme zadržavanja supstrata u digestiru,

h -

Odnos ugljenika i azota u supstratu (C/N),

i -

Mešanje supstrata u digestoru,

j -

Odnos suve organske materije i vode u supstratu.

Svaki od navedenih uslova ima odre

eni stepen uticaja na

normalan tok procesa anaerobnog vrenja. Da bi se ti uslovi
mogli obezbediti, potrebno je poznavati njihovu prirodu i
veli

inu uticaja na proces anaerobnog vrenja. Iz tog razloga

potrebno je o svakom od uslova znati osnovne

injenice.

a) Krupno

a i vrsta materijala

Organski materijal koji se ulaže u digestor neophodno je da bude
što sitniji, kako bi proces vrenja imao normalan tok. Supstrat
krupnijih

estica produžava vreme anaerobnog vrenja, što za

sobom povla

i pove

anje potrebne zapremine digestora. Zato je

na postrojenju za pre

iš

avanje gradskih otpadnih voda,

neophodna ugradnja rešetaka, peskolova i taložnika za
prethodnu obradu.

b) Temperatura odvijanja procesa

Temperatura pri kojoj se odvija proces anaerobnog vrenja
veoma je važan parametar, od kojeg ne zavisi samo kojeg tipa

biti proces, nego i koliko

e se biogasa dobiti, koliko

e dugo

trajati proces vrenja i koliki

e biti stepen razgradnje organske

materije. Na slici 2 prikazan je uticaj temperature na vreme
truljenje, odnosno na relativno vreme truljenja (koje predstavlja
odnos stvarnog vremena truljenja prema optimalnom).

Sl. 2 Uticaj temperature truljenja u odnosu na relativno vreme

truljenja

c) Pritisak u digestoru

Pritisak biogasa u digestoru je uglavnom uslovljen potrebnim
pritiskom biogasa kod potroša

a i veli

inom gubitaka u

cevovodu i ure

ajima za pre

iš

avanje i regulaciju pritiska.

Uzimaju

i u obzir sve navedeno može se re

i da je uobi

ajena

veli

ina nadpritiska gasa u digestoru izme

u 2,5

4 kPa.

Temperatura

g) Vreme zadržavanja supstrata u digestoru

Vreme zadržavanja supstrata u digestoru zavisi od procesa
anaerobnog vrenja, a to zna

i od temperturskog režima. Na slici

3 data je zavisnost koli

ine biogasa od temperature i vremena

truljenja. Izuzetno skra

enje zadržavanja biomase u digestoru,

uz dobre rezultate u prinosu biogasa postiže se putem složenog
procesa razdvojenih faza anaerobnog vrenja.

Slika 3 Dobijanje biogasa iz jednog kg suve organske materije

zavisno od procesne temperature i vremena truljenja

(FAIR i MOOR)

h) Odnos ugljenika i azota u supstratu

Za normalnu aktivnost i reprodukciju metanskih bakterija
neophodan uslov je povoljan odnos ugljenika i azota u materiji
koja se digestira. Smatra se povoljnim odnos C:N od 25:1 do
35:1. Najbolji odnos je 30:1. Ovakav odnos je potreban zato što
metanske bakterije za oko 30 puta brže troše ugljenik nego azot.
Na održavanje odnosa ugljenika i azota, kao i na koli

inu

biogasa

kg OSM