Sistemi za obradu otpadnih voda

**Sistemi za obradu otpadnih voda** se sastoje iz nekoliko linija obrade (svaka linija obrade se sastoji od različitih procesa obrade):

## Uklanjanje grubog i inertnog materijala
Uklanjanje i sitnjenje grubog, krupnog materijala iz otpadne vode najčešće je prvi osnovni proces u sistemu za njenu obradu, a primenjuje se uglavnom radi zaštite pumpi, ventila i ostale armature od oštećenja i zapušavanja i neometanog odvijanja narednih faza obrade.

Uklanjanje krupnijih komada drveta, plastike, metala, gume, tekstila i drugih otpadnih materijala iz otpadne vode ostvaruje se njenim propuštanjem kroz uređaje za sejanje – sita. Podela sita se najčešće vrši prema veličini otvora i u tom smislu ona se dele na gruba sita (rešetke) i fina sita. Gruba sita ili rešetke imaju otvore jednake ili veće od 6 mm i uglavnom zaštitnu ulogu, dok se pomoću finih sita, sa otvorima manjim od 6 mm, može ostvariti i značajnije uklanjanje suspendovanih materija iz otpadne vode. Rešetka se obično sastoji od paralelnih šipki ili štapova, uglavljenih u metalni ram, dok se kod finog sita, kao površina za sejanje, obično koristi žičana tkanina ili perforirana metalna ploča.

Prema načinu čišćenja, odnosno uklanjanja na njima izdvojenog materijala, sita i rešetke se dele na uređaje sa ručnim, manuelnim čišćenjem i uređaje sa mehaničkim, automatskim čišćenjem.

## Taloženje
Taloženje pripada grupi sedimentacionih procesa – procesa separacije čvrste i tečne faze pod uticajem gravitacije. Taloženje je jedna od najčešće korišćenih operacija u postupcima obrade otpadnih voda. Uređaji u kojima se odigrava operacija taloženja nazivaju se taložnici. Često se, obzirom na primarnu namenu, susreće i naziv „izbistrivač“. 

Oblasti primene taloženja su:
* uklanjanje peska i zrnastog materijala
* uklanjanje suspendovanih materijala u primarnim taložnicima
* uklanjanje biomase, nastale tokom biološke obrade otpadnih voda, u sekundarnim taložnicima
* uklanjanje hemijskog taloga nastalog procesom koagulacije
* koncentrisanje otpadnog mulja u zgušnjivačima

Primarni cilj primene operacije taloženja je dobijanje bistrog efluenta, sa što nižim sadržajem suspendovanih materija. U tom slučaju je takođe značajno i da dobijeni mulj bude što koncentrovaniji.

## Filtracija
Filtracija je razdvajanje (separacija) čvrste i tečne faze pod dejstvom pritiska ili vakuuma. Proces filtracije odvija se tokom prolaska fluida kroz pregradni sloj koji zadržava čvrste čestice na ili unutar sebe. Smeša čiju separaciju treba izvršiti naziva se uobičajeno suspenzija, retki mulj ili muljna tečnost. Izlazni fluid se naziva filtrat, a pregradni sloj filtracioni medijum. Ukoliko je filtracioni medijum zrnast, koristi se naziv ispuna. Za izdvojeni čvrsti materijal koji se akumulira u količinama koje vidljivo prekrivaju filtracioni medijum, koristi se naziv pogača. Skup opreme – kućište za filtracioni medijum, prostor za akumulaciju pogače, prostor za suspenziju i filtrat, ispusnte površine i kanali za filtrat, kao i oprema za odvod materijalnih tokova, naziva se filtar.

U obradi otpadnih voda filtracija se koristi za:
* uklanjanje biomase nastale tokom biološke obrade u sekundarnim taložnicima
* uklanjanje čvrstog ostatka nastalog tokom hemijske koagulacije otpadnih voda u fizičko-hemijskoj obradi i u savremenim postupcima
* zgušnjavanje muljeva (rotacioni vakuum-filtri)
* obezvodnjavanje stabilizovanih muljeva.

## Flotacija
Flotacija je proces molekularnog „slepljivanja“ čestica materijala koji se flotira uz graničnu površinu faza, obično gas (najčešće vazduh) – voda. Flotacija se koristi kao alternativna metoda drugim separacionim postupcima: sedimentaciji, separaciji centrifugama, filtraciji i slično, od kojih je često ili efikasnija ili ekonomski opravdanija.

Čvrste čestice, kapljice, molekuli ili joni iz tečne faze, „prilepljeni“ uz mehurove vazduha koji se formiraju u tečnoj fazi na različite načine, bivaju dominatnom silom potiska iznošene na površinu tečnosti, gde se koncentrišu u obliku pene koja se odatle uklanja.

Flotacija je prvi put primenjena 1877. godine u obogaćivanju grafitne rude ali je odmah zatim bila napuštena. Od prvog patentiranog postupka (Elmore, 1898.) ona se sve više primenjuje i stalno usavršava. Primena flotacije u obradi otpadnih voda se smatra revolucionarnom inovacijom jer ona protiče 6-8 puta brže od sedimentacije i završava se za 15-30 minuta. Pri tome se obezbeđuje veoma visok stepen uklanjanja suspendovanog materijala, značajno se smanjuje koncentracija površinski aktivnih materijala u otpadnoj vodi i povećava sadržaj kiseonika, a sve to u znatnoj meri olakšava kasnije faze obrade.

Danas se flotacija primenjuje u mnogim oblastima industrije: u obogaćivanju, u razdeljivanju ruda različitih metala i goriva, u izdvajanju visokovrednih komponenti iz rastvora, dok se u obradi otpadnih voda primenjuje za: uklanjanje suspendovanih i emulgovanih zagađivača, koncentrisanje bioloških muljeva.

## Aeracija
Aeracija je operacija u obradi voda kojom se gasovita faza, obično vazduh i voda, dovode u kontakt u cilju ostvarivanja što intenzivnijeh prenošenja gasova ili isparljivih materija u vodu ili iz nje. Ti gasovi koji se prenose u jedan ili drugi fluid najčešće su: O<sub>2</sub>, CO<sub>2</sub>, N<sub>2</sub>, H<sub>2</sub>S, CH<sub>4</sub>, NH<sub>3</sub> i brojna identifikovana i neidentifikovana isparljiva organska jedinjenja koja zagađuju otpadne vode ili utiču na organoleptička svojstva pijaće vode (ukus i miris).

Aeracija se primenjuje kako u obradi otpadnih voda, tako i u obradi prirodnih voda i pripremi voda za piće.

Pri obradi prirodnih voda koristi se za:
* uklanjanje pojedinih rastvorenih neorganskih supstanci, na primer, gvožđa i mangana, oksidacijom, a zatim taloženjem
* uklanjanje nepoželjnih rastvorenih gasova koji su nosioci ukusa i mirisa (H2S, NH3) ili materija koje prouzrokuju veće troškove obrade (H2S, CO2)

U obradi otpadnih voda aeracija se primenjuje još šire:
* Kratkotrajnom aeracijom sirove otpadne vode pre obrade znatno se povećava efikasnost operacija i procesa koji slede. Na ovaj način se može povećati efikasnost biološke oksidacije i taloženja. Prethodna aeracija je posebno korisna kada u otpadnoj vodi postoji deficit rastvorenog kiseonika ili je prisutan visok sadržaj sulfida u njoj.
* Uklanjanje grubog suspendovanog materijala iz otpadne vode kontroliše se brzinom proticanja vode kroz odgovarajuću komoru (komora za uklanjanje inertnog materijala). Brzina proticanja vode se u ovim komorama reguliše uvođenjem komprimovanog vazduha kojim se izaziva spiralno kretanje fluida. Ovim se istaloženi materijal transportuje po podu komore do specijalnih udubljenja iz kojih se dalje eliminiše.
* Flotacija vazduhom se koristi za uklanjanje masnoća, nekih čvrstih dispergovanih materijala i za koncentrisanje (zgušnjavanje) mulja.
* U biološkoj obradi aeracija ima dve osnovne svrhe: prvo – da se zadovolje metabolitičke potrebe u kiseoniku aerobnih mikrobioloških vrsta koje učestvuju u obradi, i drugo – da se obezbedi mešanje u bioreaktoru u cilju što efikanijeg prenosa mase i toplote.

## Neutralizacija

Neutralizacija otpadnih voda je veoma značajna, a u mnogim slučajevima neophodna faza obrade, bilo da se voda posle obrade ispušta u prirodni recipijent, ili se pre toga podvrgava hemijskoj, fizičko-hemijskoj ili biološkoj obradi.

Ako je otpadna voda zagađena isključivo visokom koncentracijom H+ ili OH- jona, neutralizacija će biti i jedina faza obrade pre ispuštanja u recipijent. Ako otpadna voda sadrži i druge zagađivače koji se mogu ukloniti hemijskom ili fizičko-hemijskom obradom, neutralizacija je neophodna kao prethodna faza obrade jer stepen, pa čak i mogućnost uklanjanja pojedinih ingredijenata direktno zavise od pH vrednosti.

Neutralizacija otpadnih voda koje se obrađuju biološkim postupcima je neophodna da bi se ostvarili optimalni uslovi za aktivnost mikroorganizama. Iako su biološki postupci u mnogim slučajevima tolerantniji na promenu vrednosti pH od pojedinih hemijskih i fizičko-hemijskih postupaka, pri aerobnoj obradi se moraju ostvariti pH vrednosti između 6 i 8, a tolerantne granice su najviše 5 do 9.

### Vrste postupaka neutralizacije
Postupci neutralizacije se mogu razvrstati na više načina, ali se najčešće čini prema vrsti neutralizacionog sredstva i to:
* mešanjem kiselih i alkalnih otpadnih voda
* krečom, krečnjakom ili krečnim mlekom
* jakim bazama ili kiselinama
* jonskom izmenom

## Koagulacija i Flokulacija
**Koagulacija** je fizičko-hemijski proces prevođenja jednofaznog sistema (prirodna ili otpadna voda) u pravi dvofazni sistem, destabilizacijom koloidnih čestica hemijskim sredstvima.

**Flokulacija** je fizički proces formiranja mase krupnih flokula od sitnih, destabilizovanih koloidnih čestica, stvaranjem povećanog gradijenta brzine u masi vode.

**Stabilnost koloidnih sistema** nije podjednaka, u tom smislu se razlikuju:
* povratni koloidni sistemi (disperzije sapunske, deterdžentske, skrobne i belančevinaste u vodi) koji predstavljaju termodinamski stabilne sisteme
* nepovratni koloidni sistemi (vodene disperzije glina, mikroorganizama, metalnih oksida itd.), koji su znatno manje stabilne disperzije

**Primena u obradi otpadnih voda**:
* bistrenje mutnih i obojenih površinskih voda
* kondicioniranje otpadnih bioloških muljeva radi lakšeg i efikasnijeg obezvodnjavanja
* uklanjanje algi iz efluenta oksidacionih laguna
* biološka obrada otpadnih voda (flokulacija mikroorganizama)
* obrada otpadnih voda sa visokim sadržajem koloidno dispergovanih zagađivača
* tercijarna obrada otpadnih voda (na primer uklanjanje fosfata krečom)

## Reference