Požeminis vanduo Lietuvoje yra svarbiausias geriamojo vandens šaltinis, todėl jį būtina taupyti ir saugoti nuo užteršimo. Vienas galimų požeminio vandens užteršimo atvejų — intensyvus vandens šaltinio naudojimas. Žemėj ant vandeningo sluoksnio slėgiui, lygiui, į žemesnius sluoksnius suteka požeminis vanduo iš kitų sluoksnių, kartu galintis atnešti ir teršalų. Požeminis vanduo aptinkamas žemiau už aeracijos zoną. Lietuvoje aeracijos zona yra 1-20 m storio. Kur požeminis vanduo yra arčiau žemės paviršiaus, jo ir paviršinio vandens ribos gali susilieti. Gruntinio ir požeminio van­dens sluoksnių atsparumas teršimo poveikiui nemažai priklauso nuo požeminio vandens taršos barjerų: fizinio, cheminio ir hidrodinaminio.

Gruntinį ir požeminį vandenį teršia netvarkingos pramoninių ir komunalinių atliekų kaupimo vietos; trąšos, pesticidai ir kitos cheminės medžiagos; užterštų teritorijų paviršinis vanduo, besifiltruojantis per dirvožemį; užteršti atmosferos krituliai; netinkamas pramonės atliekų saugojimas ir pan.

Svarbūs požeminio vandens taršos šaltinių dydis ir forma. Pagal tai taršos šaltiniai skirstomi į taškinius — tai atliekų sankaupos, naftos saugyklos ir pan.; linijinius – užteršto vandens kanalai, grioviai, nesandarūs vamzdynai ir pan.; regioniniai — užteršta atmosfera, urbanizuotos teritorijos ir kt. Todėl turime stengtis kuo mažiau teršti vandeni. Todėl turime valyti nuotekas kad neterštume požeminių vandenų be kuriu negalėtume išgyventi.

Darbo tikslas:

Susipažinti sunuotekų valymu aktyviuoju dumblu ir tam skirtais įrenginiais.

Darbo uždaviniai:

Išanalizuoti biologinį nuotekų valymą.

Išanalizuoti aktyviojo dumblo padorojimą.

Susipažinti su bereagenčiu būdu paruosto dumblo panaudojimo galimybės.

Susipažinti su nuotekų valymo įrenginiais.

Išnagrinėti nuotekų valymo teisinį reglamentavimą.

1. Biologinis nuotekų valymas

1.1. Biologinio valymo aktyviuoju dumblu principai

Aktyviojo dumblo susidarymas ir jo sudėtis:

Aeruojant nuotekas, susidaro palankios sąlygos augti įvairioms mikrobų kultūroms, esančioms nuotekose ir patenkančioms į jas iš aplinkos. Mikrobų kultūrų rūšių augimas priklauso nuo nuotekose esančių organinių medžiagų cheminės sudėties bei koncentracijos, vandens temperatūros bei pH, maišymo intensyvumo ir kitų veiksnių. Mikrobų kultūros – bakterijos, aktinomecitai, pirmuonys, grybai, dumbliai ir kt. – sudaro aktyvųjį dumblą. Aktyvusis dumblas, dalyvaujant fermentams, nuotekų teršalus (substratą) vartoja maistui ir juos oksiduoja iki anglies dvideginio, vandens, nitritų, nitratų, fosfatų ir kt.

Labai svarbus vaidmuo teršalų skaidymo procese tenka bakterijoms, kurių 1 grame aktyviojo dumblo sausų medžiagų (ADSM) yra nuo 10⁸ iki 10¹⁴ ląstelių. Tai įrodo N. Zolotariovos tyrimai. Ji nustatė, kad ne iki galo išvalius nuotekas (išvalymo efektas – BDS iki 80%) 1 ml yra 2,7 tūkst. vnt. aktyviojo dumblo pirmuonių, o visiškai išvalius (efektas – apie 95%) pirmuonių yra 285 tūkst. vnt. Iš pateiktų duomenų matyti, kad išvalymo efektas padidėja nežymiai, nors pirmuonių skaičius padidėja daug kartų.

Valymo procese auga įvairios bakterijų rūšys – Pseudomonas, Bacillus, Bacterium, Mycobacterium, Pseudobacterium, Sartina, Micrococcus ir kt. Bakterijų rūšis priklauso nuo nuotekų sudėties, pvz., valant buitines nuotekas daugiausia būna Pseudomonas bakterijų. Atsižvelgiant į aktyviajam dumblui tinkamas sąlygas gali augti nuo vienos iki 5-8 rūšių bakterijų. Valant tas pačias nuotekas bakterijų kiekis procentais gali kisti atsižvelgiant į aktyviojo dumblo apkrovą (teršalų kiekį, tenkantį 1 g aktyviojo dumblo sausų medžiagų per parą), aplinkos temperatūrą, p H ir kt.

Svarbiausia aktyviojo dumblo savybė — sugebėjimas sudaryti dribsnius ir jų sedimentacija. Dribsnių susidarymą aiškina kelios teorijos – dalelių trauka dėl elektrostatinio krūvio, dėl bakterijų Zooglea Kamigera buvimo, flokuliacija, dalyvaujant pirmuonims ir kt. Tačiau tyrimais buvo paneigtos minėtos teorijos. Dabar daugelis tyrinėtojų teigia, kad flokuliacija – tai aktyviojo dumblo mikroorga­nizmų fiziologinis būvis, priklausantis nuo mikroorganizmų augimo fazės baigmės ir susijęs su sąveika polimerų, išskiriamų bakterijų ląstelių arba jų adsorbuotų. Mikroorganizmų augimo fazės baigmė priklauso nuo aktyviojo dumblo apkrovos (mgBDS₅/gADSM-d). Nuo jos priklauso ir dumblo dribsnių būvis: apkrova 9850 – nenusėdančios smulkiadispersės dalelės

(skersmuo 0,17—0,25 mm); apkrova 5300 – nenusėdančios stambiosios dalelės kartu su

zooglejomis, siūlinėmis bakterijomis ir pirmuonimis (skersmuo iki 20 mm); apkrova 1240 – gerai nusėdantis dumblas (skersmuo iki 8 mm); apkrova 162 -gerai nusėdantis, sutankėjantis dumblas (skersmuo 0,3-0,4 mm).

Gerai nusėdančio aktyviojo dumblo dribsniai turi didelį paviršių – 100 m²/gADSM, todėl jis yra geras sorbentas.

Aktyviojo dumblo mikroorganizmų ląstelių cheminė sandara yra sudėtinga. Ją reikia žinoti, kad būtų galima apskaičiuoti metabolinių procesų reakcijų metu išsiskyrusios šilumos kiekius ir kt. Bepkchedas ir Vedlas (JAV) nustatė, kad aktyviojo dumblo cheminė sandara kinta nuo C₄H₉ON iki C₈H₁₅0₅N, atsižvelgiant į mikroorganizmų augimo fazę ir substratą, kuriame atliekami sudėties tyrimai. Valant buitines ir daugelio pramonės įmonių nuotekas, kai palaikoma vidutinė aktyviojo dumblo apkrova (iki 40), aktyviojo dumblo formulė – C₅H₇0₂N. Šios formulės teisingumą įrodo tai, kad lyginamasis ChDS’ – 1,42 mg0₂/mgADSM atitinka stacheometriškai apskaičiuotą reikšmę.

Teršalų oksidavimo procesus mikroorganizmų ląstelėse reguliuoja konstitutyvieji (pagrindiniai) ir adaptyvieji (prisitaikantys) fermentai. Konstitutyvieji fermentai nuolat būna ląstelėse, o adaptyvieji atsiranda tik veikiant tam tikram teršalui mikroorganizmų prisitaikymo laikotarpiu. Fermentai veikia kaip katalizatoriai. Fermentacijos aktyvumas priklauso nuo temperatūros, aplinkos pH, oksidacijos ir redukcijos potencialo reikšmės, substrato ir fermentų koncentracijų, biocheminius procesus stabdančių medžiagų koncentracijos.

Pagal katalizinį poveikį biocheminėse reakcijose fermentai skirstomi į klases, o pastarosios – į pogrupius. Yra šešios pagrindinės klasės: oksidoreduktazės, transferazės, hidrolazės, liazės, izomerazės ir ligazės. Oksidoreduktazės fermentai dalyvauja oksidacijos ir redukcijos reakcijose. Transferazės – atominių grupuočių pernašos fermentai (pvz., aminorūgščių grupės). Hidrolazės fermentai ardo molekulių hidrolizinį vidinį ryšį. Šie fermentai dalyvauja skaidant angliavandenius, baltymus, riebalus. Įvairiose reakcijose tam tikrą vaidmenį atlieka ir kiti fermentai.

1.2. Aktyviojo dumblo mikroorganizmų augimo fazės

Nuotekų valymo procese mikroorganizmų naudojimo esmė yra ta, kad dėl greito jų dauginimosi intensyviai naudojami teršalai. Mikroorganizmų dauginimosi greitis priklauso nuo daugelio veiksnių, bet pagrindinis – tai maisto (teršalų) kiekis. Mikroorganizmų augimo dinamika, jų fiziologinis būvis priklausys nuo to, ar nuolat, ar periodiškai tiekiami teršalai ir ar jie sunaudojami. Periodiškai tiekiant teršalus su nuotekomis, pradiniu momentu mikroorganizmai auga, turėdami maisto perteklių. Mikroorganizmai skaido teršalus, kurių koncentracija palaipsniui mažėja. Kartu valomose nuotekose kaupiami metabolizmo (teršalų skaidymo, medžiagų apykaitos mikroorganizmuose) produktai. Todėl mikroorganizmai, išaugę jų kultivavimo pradiniu momentu, fiziologiškai skirsis nuo vėliau išaugusių mikroorganizmų. Taip susidaro heterogeninė (nevienarūšė) mikrobų kultūra, kurios augimo dinamika pavaizduota 21 paveiksle.

Sumaišius mikrobų kultūrą su nuotekomis ir aeruojant mišinį, mikroorganizmai auga per 4 fazes. I fazė vadinama lag faze (prisitaikymo, adaptacijos: angį. lag — prisitaikymas). Šios fazės trukmė priklauso nuo to, ar mikroorganizmai išauginti toje pat maiti­namojoje terpėje, ar ne. Po mikroorganizmų adaptavimosi prasideda intensyvus jų augimas, t. y. II fazė. Ši fazė vadinama eksponentine

pav. Mikrobinės kultūros augimo schema

Šioje fazėje mikroorganizmai auga intensyviausiai, nes yra maisto perteklius ir mažai metabolizmo produktų, stabdančių mikroorganizmų augimą. Mikroorganizmų skaičiaus didėjimą stabdo tik jų dauginimosi greitis. Po tam tikro laiko terpėje sumažėja maisto, jį suvartoja mikroorganizmai, todėl maisto kiekis tampa mikroorga­nizmų augimą limituojančiu veiksniu. Be to, terpėje sukaupiama metabolizmo produktų, stabdančių ląstelių augimą. Palaipsniui mikroorganizmų augimo greitis nebeatitinka eksponentinio ir pereina į stacionare, fazę (III), kurioje augančių mikroorganizmų skai­čius atitinka nunykusių mikroorganizmų skaičių. Mikroorganizmų masė lieka tokia pati. Šios fazės pabaigoje beveik visai suskaidomi teršalai, mikroorganizmų augimas pereina į IV fazę {endogeninio kvėpavimo). Iš pradžių lėtai, vėliau greitai mažėja ląstelių skaičius, nes dėl maisto trūkumo ląstelių nunyksta daugiau, negu jų priauga.

Reguliuojant tiekiamą teršalų kiekį, galima skatinti bet kurią mikroorganizmų augimo fazę, taigi galima sudaryti sąlygas intensyvesniam arba lėtesniam teršalų skaidymui.

2. Aktyviojo dumblo apdorojimas

2.1. Dumblo pūdymas metano tankuose

Miestų nuotekų valymo įrenginiuose sulaikomo 96,2% drėgnumo pirminių sodintuvų ir aktyviojo perteklinio dumblo kiekis sudaro apie 1% valomo vandens kiekio.

Pagrindinę pirminių sodintuvų dumblo sausosios medžiagos dalį (apie 60-75%) sudaro organinės medžiagos, aktyviojo perteklinio dumblo – 70-75%. Todėl tokį dumblą pūdant metano tankuose gaunamas ne tik geresnės kokybės dumblas, bet ir kurui tinkamos dujos. Iš vieno m³ 96,2% drėgnumo pirminių ir antrinių sodintuvų dumblo mišinio galima gauti 11-13,2 m³ dujų, kuriose yra 60-70% metano dujų, 16-34% anglies dvideginio, 0-3% azoto, 0-3% vandenilio, 0,4% deguonies, 2-4% anglies viendeginio. Pūdymo metu suyra 25—53% organinių medžiagų.

Iš metano tankų tolygiai išsiskiria nevienodi dujų kiekiai, todėl prie jų dujoms kaupti statomi dujų rezervuarai. Iš jų imamos dujos naudojamos šildymo reikalams arba elektros energijai gaminti.

Viena iš metano tankų konstrukcijų pavaizduota. Pati metanotanko konstrukcija gali būti gelžbetoninė arba metalinė, apvali ar stačiakampė. Jame dumblo pūdymas gali vykti mezofiliniu ar termofiliniu būdu. Pūdant dumblą mezofiliniu būdu, temperatūra palaikoma iki 27-35°C. Šiame procese dalyvauja mezofilinės bakterijos, kurios skaido organines medžiagas. Dumblas įrenginyje, priklausomai nuo fermentacijos greičio, išlaikomas iki 12,5 parų

Proceso metu siurbliais ar inžektoriais vyksta dumblo maišymas, šildymas iki reikalingos temperatūros ir papildymas kas parą naujomis porcijomis, kurių kiekis siekia 8% metano tanke pūdomos dalies tūrio.

Pūdant dumblą termofiliniu būdu, palaikoma vidutinė 53°C temperatūra, dumblo pūdymo procese dalyvauja termofilinės bakterijos. Šio proceso metu dumblas kartu ir dezinfekuojamas. Čia paros dumblo normos beveik 2 kartus didesnės, dėl to reikia ir mažesnio metano tankų tūrio, tačiau aukštesnei temperatūrai palaikyti reikalingos didesnės energijos sąnaudos. Pastarasis pūdymo būdas rečiau taikomas praktikoje.

Tyrimais nustatyta, kad pūdytas dumblas metano tankuose džiovinamas mezofilinėmis sąlygomis, dėl to dumblas sausinimo aikštelėse apie 1,5 karto greičiau išdžiūsta negu pūdytas termofilinėmis sąlygomis. Tačiau reikalingi dideli žemės plotai dumblo džiovinimo aikštelėms įrengti vertė ieškoti kitų efektyvesnių dumblo sausinimo metodų.

1. priedas metano tankas.

2.2. Aerobinė dumblo stabilizacija

Dumblo sausinimui pagerinti kai kuriose užsienio šalyse naudojama ir aerobinė dumblo stabilizacija. Aerobinės dumblo stabilizacijos procesas yra panašus į nuotekų valymą aerotankuose. Aerobinės stabilizacijos procesas vyksta aeruojant aktyvųjį perteklinį arba aktyviojo perteklinio ir pirminių sodintuvų dumblo mišinį kartu. Šiame procese dalyvauja aerobinės bakterijos. Paprastai aero­binė stabilizacija vyksta nuo 7 iki 15 parų esant 20°C temperatūrai. Priklausomai nuo dumblo koncentracijos aeracijai sunaudojama 1—2 mVh oro 1 m aeruojamo dumblo. Mūsų šalyje toks dumblo paruošimas džiovinimo procesui netaikomas, nes jis yra brangus. Aerobinės stabilizacijos metu daug sunaudojama elektros energijos, kadangi stabilizatoriai būna atviro tipo, prarandami dideli kiekiai dujų, kuriuos, kaip minėta, galima gauti naudojant metano tankus.

2.3 Nuotekų dumblo sausinimas vakuminiais filtrais

Mūsų krašte į žemę daugiau patenka drėgmės negu jos išgaruoja, dėl to nuotekų dumblą sausinti dumblo džiovinimo aikštelėse sudėtinga. Jose dumblas ilgai džiūsta, be to, reikia didelių papildomų žemės plotų. Dėl to pradėti naudoti kiti dumblo sausinimo būdai.

Vienas iš plačiau taikomų dumblo sausinimo būdų yra vakuuminis filtravimas.

Vakuuminis filtras susideda iš metalinio besisukančio būgno, kurio 1/3 dalis panardinta į sausinamo dumblo lovį, vakuuminio filtro ir filtruojančios medžiagos regeneracijos įrangos. Besisukančio filtro apatinėse sekcijose ir iki viršaus sudaromas vakuumas, kuriuo prisiurbiamas prie audinio dumblas, o pro jį prasisunkęs filtratas pašalinamas iš vakuuminio filtro ir nukreipiamas į valymo įrenginių pradžią. Dumblui ateinant prie nuėmiklio sudaromas oro spaudimas ir atšokęs dumblas specialiu nuėmikliu (peiliu) nuimamas nuo filtro.

Vakuuminis filtras:

Kai pradinis dumblo drėgnumas yra 94—95%, būgniniais vakuuminiais filtrais jo drėgmę galima sumažinti iki 78—79%. Tačiau čia problema yra ta, kad norint pasiekti tokį efektyvumą sunaudojami gana dideli kiekiai kitų reagentų, t. y. 4—5% geležies chlorido, 9—10% sausų kalkių. Kai nuimamas nuo filtro sausas dumblas, filtro audinys regeneruojamas — plaunamas vandens srove arba vandens ir ingibyrinės druskos rūgšties tirpalu. Vidutinis būgno sukimosi greitis yra laps./min. Per 1 h 1 m³ filtras nusausina nuo 17 iki 20 kg dumblo. Rusijoje anksčiau išleidžiamų vakuuminių filtrų filtravimo paviršius buvo nuo 10 iki 40 m².

Nors vakuuminiuose filtruose nusausintas dumblas yra birus, tačiau dar reikia didelių kiekių geležies chlorido, kalkių bei druskos rūgšties — tai sudaro nemažai problemų.

Vakuuminiuose filtruose nusausintas dumblas, jei jis yra neužterštas patogeniniais mikroorganizmais ir sunkiųjų metalų druskomis, gali būti naudojamas trąšoms, jei yra užterštas — sandėliuojamas vietoje arba vežamas į sąvartynus

2.4. Nuotekų dumblo sausinimas centrifugomis

Centrifuga dumblui tankinti

Miestų ir kai kurių pramonės šakų nuotekų dumble yra pakankamai daug organinių medžiagų, azoto, fosforo, kalio, kalcio, natrio, magnio, geležies ir kt., o aktyviajame pertekliniame dumble — proteinų, ląstelienos, beazocių ekstraguotų medžiagų ir kt., todėl atitinkamai paruoštas dumblas gali būti naudojamas trąšoms, o aktyvusis perteklinis dumblas — kaip priedas gyvulių pašarams.

Ištyrus Šiaulių miesto nuotekų dumblo tinkamumą trąšoms nustatyta, kad organinių medžiagų kiekiai kinta nuo 46,2 iki 69,8%, azoto pirminių sodintuvų dumble – 1,8-3,9%, aktyviojo perteklinio — 2,6—4,1%, karvių mėšle — 2,0—2,6%. Fosforo pkrninių sodintuvų dumble (P₂Os) Y^ra 0,6-3,5%, aktyviajame pertekliniame – 0,7-1,8%, karvių mėšle — 1,6—1,8%, kalio (K₂0) pirminių sodintuvų dumble — 0,1-0,4%, aktyviajame pertekliniame dumble – 0,1-0,4%. Čia yra pakankami kiekiai reikalingų trąšoms makro- ir mikroelementų.

Ištyrus Šiaulių nuotekų aktyviojo perteklinio dumblo maistines savybes nustatyta, kad proteinų aktyviajame pertekliniame dumble yra 17,8—26,4% sausosios medžiagų masės kiekio, dobilų miltuose – 13,1%, kviečiuose – 10,9%; ląstelienos dumble yra 2,1-9,9%, dobilų miltuose – 23,2%, kviečiuose – 5,2%; beazocių estrahuotų medžiagų dumble — 22,4—42,1%, dobilų miltuose — 54,5%, kviečiuose – 78,5%; peleningumas dumble – 25,0-48,3%, kaulų miltuose — 32,9%. Šiaulių nuotekų aktyviajame dumble aptikti pakankamai dideli įvairių aminorūgščių, reikalingų maistui, kiekiai.

Atlikus dumblo savybių tyrimus bei nustačius dumblo tinkamumą trąšoms, imtos spręsti jo sausinimo bei dezinfekavimo problemos, nes iki tol išleidžiamas valymo įrenginiuose sulaikytas dumblas buvo 95—98% drėgnumo ir juo jau buvo užpilta per 100 a naudingų žemės plotų. Tai kėlė pavojų gruntinių ir paviršinių

vandenų kokybei.

1975—90 m. bendradarbiaujant su Kauno politechnikos instituto Vandentiekio ir kanalizacijos katedros vedėju doc. A. Matuzevičiumi, Maskvos K. Pamfilovo komunalinio ir butų ūkio akademijos daktaru I. Turovskiu bei kitais tos akademijos mokslininkais, Šiaulių nuotekų valymo įrenginiuose buvo paruošta eksperimentinė bazė ir pradėti vykdyti mokslo tiriamieji darbai, siekiant išspręsti sulaikomo dumblo sausinimo ir džiovinimo bei dezinfekavimo problemą.

Lietuvoje polielektrolitai-flokuliantai, kurie kitose šalyse naudojami dumblui paruošti, centrifugavimo procesui negaminami, o be jų centrifugų darbas neefektyvus, pakibusių medžiagų kiekis, sutankinto dumblo drėgmė per didelė.

Ištyrus kelias pkminių sodintuvų ir aktyviojo perteklinio dumblo bereagenčio centrifugavimo technologines schemas nustatyta, kad efektyviausia yra ta, kuri pateikta paveiksle.

1. — pirminiai sodintuvai, 2 — aerotankai, 3 — antriniai sodintuvai, 4, 6, 7 — aktyviojo perteklinio dumblo nukreipimo linijos, 5 – pirminių sodintuvų dumblo nukreipimo linija, 8 sutankinto dumblo nukreipimo linija, 9 – centrifuga OGS502K 4, 10 — fuga to ir aktyviojo perteklinio dumblo mišinio nukreipimo į centrifuga linija, 11 — centrifuga OGS502K-10, 12 — dumblo sunkos nukreipimo į valymo įrenginių pradžią linija, 13 — filtravimo atliekų nukreipimo linija, 14 — filtravimo atliekų ir sutankinto dumblo mišinio nukreipimo linija, 15 – terminė džiovykla ABM-0,65Z, 16 — termiškai išdžiovinto dumblo nukreipimo linija

Bereagentė pirminių sodintuvų ir aktyviojo perteklinio dumblo centrifugavimo ir terminio džiovinimo schema:

Pirminių sodintuvų dumblas 5-ta linija tiekiamas į centrifuga OGS502K-4. Sulaikomų centrifugoje medžiagų efektyvumui padidinti galima 7-ta linija tiekti aktyvųjį perteklinį dumblą, kurio kiekis sudarytų 10—30% pirminių sodintuvų dumblo. Gautos po centrifugavimo filtravimo atliekos 13-ta linija patenka į terminę džiovyklą ABM-065Ž, o fugatas 10-ta linija tiekiamas kartu su 4, 6-ta linijomis ateinančiu pertekliniu aktyviuoju dumblu į OGS5052K-10 centrifuga (11), iš kurios sutankinto dumblo 8-ta linija patenka į terminę džiovyklą (15), o 12-ta linija fugatas, turintis jau nedidelį pakibusių medžiagų kiekį, patenka į valymo įrenginių pradžią. Jo užterštumas (pakibusių medžiagų kiekis) praktiškai nežymiai viršija atitekančių į valymo įrenginių nutekamuosius vandenis teršalų kiekį. Gautas džiovinimo agregate (15) sausas produktas 16-ta linija nukreipiamas į utilizacijos vietą. Remiantis šia technologine schema, nusausinto pirminių sodintuvų ir aktyviojo perteklinio dumblo bendroji drėgmė 18—25% mažesnė negu juos centrifuguojant atskirai. Dėl to dumblas greičiau džiūsta, o jei džiovinama džiovinimo įrenginiuose, mažiau suvartojama energijos resursų.

Didesniam Rusijoje gaminamos centrifugos OGS502K-10 darbo, efektyvumui bei sutankinimo lygiui pasiekti ji buvo re­konstruota, įrengiant diafragmą ties sraigto perėjimu iš cilindrinės formos į kūginę, paliekant apie 1 cm tarpą tarp būgno ir diafragmos, atitinkamai rekonstruotos filtravimo atliekų išleidimo iš centrifugos

angos.

Dėl šių patobulinimų net aktyvųjį perteklinį dumblą bereagenčiu būdu pasisekė sutankinti iki 7,4%, gauti 5 kartus mažesnį tūrį ir sausųjų medžiagų sulaikymo laipsnį 92,5%, kai centrifuga dirbo 10 m /h našumu.

Siekiant Šiaulių miesto nuotekų valymo įrenginiuose sulaikomą dumblą padaryti visiškai be patogeninių mikroorganizrnų, sausą ir transportabilų, procesui užbaigti buvo panaudotas rekonstruotas ir pritaikytas lipnioms medžiagoms džiovinti šieno miltų agregatas AVM-0,65Ž. Jame džiovinamo dumblo patekimo pradžioje palaikant 600°C temperatūrą, pabaigoje — 120°C, o būgno apsisukimus — 12 aps./min. buvo gaunamas visiškai dehelmintizuotas sausas 10—15%, birus galutinis produktas, tinkamas panaudoti trąšoms ar pašarų priedams.

3. Bereagenčiu būdu paruošto dumblo panaudojimo galimybės

Bereagenčiu būdu, remiantis paruošta technologine schema, galima atskirai apdoroti pirminių sodintuvų perteklinį aktyvųjį dumblą ir jų mišinį. Kad būtų galima numatyti tokiu būdu paruošto dumblo utilizavimo procesus, buvo atskirai tiriamas pirminių sodintuvų bei aktyvusis perteklinis dumblas. Atliekant tyrimą bendradarbiauta su Lietuvos gyvulininkystės bei žemdirbystės mokslinio tyrimo institutų, Respublikinės agrocheminės laborato­rijos, Šiaulių miesto sanitarijos-epidemiologijos bei Apželdinime-) tresto specialistais. Tiriant miestų nutekamųjų vandenų dumblo panaudojimo trąšoms sąlygas, vadovautasi K. Pamfilovo komunalinio ūkio akademijos ir kitų organizacijų specialistų paruoštomis taisyklėmis — „Laikinomis techninėmis sąlygomis miestų nutekamųjų vandenų termiškai išdžiovintam dumblui, naudojamam trąšoms žemės ūkyje”.

Tyrimais nustatyta, kad valymo įrenginių dumble palyginti su organinėmis trąšomis (stambiųjų raguočių mėšlas) pagal tręšimui reikalingų elementų kiekinę sudėt} yra mažiau tik kalio, o vidutinis fosforo ir azoto kiekis lygus arba viršija kiekinę jų sudėtį, esančią minėtose organinėse trąšose. Nustatyta, kad dumble yra nemažai augalams reikalingų mikroelementų, t. y. magnio, cinko, geležies, mangano ir kt.

Tyrimų metu daugiau dėmesio buvo skirta dumblui, kuris gaunamas biologiškai valant nutekamuosius vandenis. Tai aktyvusis perteklinis dumblas. Vidutiniškai jame rasta 22% proteinų, 19,1% baltymų, 28,7% beazočių ekstraktinių medžiagų, 35% pelenų, taip pat kalcio, geležies, vario, cinko ir kitų medžiagų. Rasta amino rūgščių: 0,67% lizino, 0,26% histidino, 0,84% arginino, 0,95% treonino, 0,03% valino, 0,22% izoleucino, apie 1% fenilalanino, 1,77% leucino, 6% ląstelienos.

Nustatyta, kad termiškai išdžiovintas Šiaulių miesto nutekamųjų vandenų pirminių sodintuvų dumblas pasižymi gera kokybe, ko reikia trąšoms, o aktyvusis perteklinis dumblas turi dar ir daug maistinių medžiagų, kai kurių iš jų gerokai daugiau negu pašarinės mielės, pvz., ląstelienos ir riebalinių medžiagų. Proteinų kiekis išdžiovintame pertekliniame aktyviajame dumble yra žymiai didesnis, negu jo yra miežių grūdų ar dobilų žolės miltuose.

Termiškai išdžiovintas dumblas — tai biri granuliuota medžiaga, patogi pervežti ir įterpti j dirvą viena arba kartu su kitomis mineralinėmis trąšomis. Bandymai panaudoti Šiaulių miesto nutekamųjų vandenų dumblą miesto gazonams tręšti davė teigiamų rezultatų. Tai rodo, kad išdžiovintas miestų nutekamųjų vandenų dumblas gali pakeisti iš toli atvežamą ir palyginti brangų juodžemį, kurio miesto gazonams įrengti vis labiau stokojama.

Bendradarbiaujant su Lietuvos žemdirbystės mokslinio tyrimo institutu, atlikti bandymai laukų trąšoms naudojant valymo įrenginių dumblą. Nustatytas dumblo poveikis žemės ūkio kultūrų derlingumui. Tirtos dumblu tręšiamos dirvos cheminės savybės, besikaupiantis jose sunkiųjų metalų kiekis, jų migracija auginamose kultūrose ir lizimetriniuose vandenyse. Tyrimai buvo adiekami keičiant kultūras: bulves, miežius, daugiametes žoles, žiemkenčius. Jau pirmieji bandymai parodė, kad tręšiant dumblu lengvas dirvas vidutinis bulvių derlingumas, palyginus su kontroliniu, padidėja 21-39%, priemolingose – 13-24%. Teigiamas poveikis kultūrų derlingumui dumblu patręštose dirvose buvo pastebėtas ir antraisiais bei trečiaisiais sėjomainos metais. Atlikus tyrimus ir nustačius leistinas laukų tręšimo dumblu normas, atsiras galimybė naudingai utilizuoti besikaupiančius prie miestų didžiulius nereikalingo dumblo kiekius. Lietuvos gyvulininkystės mokslinio tyrimo institutas atliko daug bandymų, kuriais norėta įvertinti galimybę panaudoti termiškai išdžiovintą aktyvųjį perteklinį dumblą kaip priedą gyvulių pašarams. Pašarais su aktyviojo dumblo priemaišomis buvo šeriamos kiaulės, viščiukai ir antys. Į kombinuotuosius kiaulių pašarus pridėjus 1—5% termiškai išdžiovinto aktyviojo perteklinio dumblo, padidėjo kiaulių priesvoris, sumažėjo pašarų sąnaudos. Adikus kontrolinį kiaulių skerdimą nustatyta, kad džiovinto aktyviojo dumblo priedas neturėjo esminės įtakos mėsos kokybei, jos cheminei sudėčiai ir skoniui. Tai patvirtina ir kiti atlikti tyrimai.

Lesinant viščiukus ir ančiukus kombinuotaisiais pašarais, kuriuose dalis pašarinių mielių atitinkamai pakeista 8 ir 12% termiškai išdžiovintu aktyviuoju pertekliniu dumblu, paukščiai augo taip pat gerai, o papjovus mėsoje nerasta jokių cheminės sudėties pakitimų. Mėsos kokybė buvo panaši kaip ir paukščių, lesinamų

įprastais pašarais.

Žinoma, miestų pramonės įmonės dar išleidžia įvairių kenksmingų medžiagų, kurių kiekį praktiškai sunku nustatyti. Dėl to gauti rezultatai neleidžia išspręsti aktyviojo perteklinio dumblo utilizavimo pašarams problemos. Norint išspręsti šią problemą reikia daugiamečių kompleksinių biologinių, fizinių, cheminių, toksikologinių bei kitų tyrimų ir pramonės išleidžiamų nuotekų geros kokybės, t. y. kad nebūtų išleidžiamos į miesto kanalizacijos sistemą pramonės nuotekos su sunkiųjų metalų druskomis ir kitais kenksmingais junginiais.

Šiaulių nuotekų valymo įrenginiuose atlikti mokslo tiriamiejidarbai ir paruošta bereagenčio dumblo vandens pašalinimo ir terminio džiovinimo schema įrodė, kad ir miestų nuotekų dumblus, kurie sandėliuojami teršia aplinką, galima taip paruošti, kad jie būtų tinkami trąšoms, o aktyvusis perteklinis dumblas — net tinkamas kaip pašarų priedas.

Tai viena iš beatliekių technologijų schemų, kurią taikant grąžinami gamtai išvalyti vandenys, o dumblas, kaip antrinė žaliava, gali būti tinkamai panaudotas.

4. Nuotekų valymo įrenginiai

4.1. Cikloninis smėlio separatorius

Iš smėlio atskirti organines medžiagas galima cikloniais separatoriais. Iš pirminio smėlio pašalinimo įremginio smėlis perpumpuojamas į separatorių. Kadangi smėlis sunkesnis už organines medžiagas, ciklonui sukantis, jis išmetamas. Spirale smėlis nuleidžiamas į ciklono apačią, iš kur išeina per mažą ertmę į po ciklonu esantį rezervuarą. Iš jo smėlis šalinamas sraigtiniu konvejeriu. Vanduo ir lengvesnės dalelės pašalinamos per srauto išmetimo vamzdį. Naudojant anaerobinius pūdintuvus, reikia būti atsargiems su cikloniniais smėlio separatoriais. Pūdintuvuose gali kauptis smulkus smėlis. Cikloninio smėli oseparatosriaus brėžinys yra pateiktas prieduose.

4.2 Anaerobiniai dumblo fermentatoriai

Anaerobinis fermentavimas redukuoja nuotekų kietasiąs medžiagas iki beveik nekvapaus mišinio, kurį galima nusausinti ir pašalinti. Organinės kietosios medžiagos suskystinamos, sumažėja tūris ir gaminamos metano dujos. Tradiciniame anaerobiniame dumblo fermentatoriuje naudojama bakterinė dumblo naikinimo sistema. Įrenginys saugo ir fermentuoja dumblą. Taip atsiranda stabilizuotas dumblas, kuriame aktyviai nesiveisia bakterijos. Kvapas nežymus. Anaerobiškai fermentuotas dumblas periodiškai išmetamas galutiniam pašalinimui. Šioje stadijoje dumblas beveik juodas ir turi žemės kvapą.

Susidaro degios dujos – aminiakas NH4, metanas CH4, ir anglies dvideginis CO2 bei kai kurie sulfidai. Šias dujas galima panaudoti. Dujų kiekis priklauso nuo fermentatoriaus biologinio aktyvumo ir lakių kietųjų medžiagų procento paduodamame dumble. Galima pasirinkti įvairius variantus, įskaitant greičio, vienfazį greitą, dvifazį ir atskirą fermentavimo procesus. Jie paprastai veikia mezofiliniame spektre tarp 30-38 C. Termofilinis fermentavinis veikia 49-57C. Galima imtis ir „šalto“ fermentavimo dumblo baseinuose. Dvilygiuose sodintuvuose derinamas pirminis nusodinimas ir fermentavimas. Kitas tipas – šildomi fermentatoriai. Anaerobinio dumblo fermentatoriaus brėžinys pateiktas prieduose.

5. Nuotekų valymo teisinis reglamentavimas

Nuotekų valymo proceso metu siekiama taip išvalyti vandenį, kad jis neigiamai neveiktų vandens telkinių, į kuriuos išleidžiamas. Tai atliekama pašalinant kietąsias medžiagas (organines medžiagas, sunkiuosius metalus, uolienų nuotrupas, smėlį, lapus, medienos likučius), biologiškai yrančias medžiagas ir patogeninius organizmus. Pagrindinis valymo tikslas yra šalinti iš nuotekų kietąsias medžiagas prieš grąžinant jas į vandentakos sistemą.

Buitines nuotekas apibūdinantys parametrai yra biocheminis deguonies suvartojimas (BDG) kietųjų medžiagų suspensijos. Europos Sąjungos miestų nuotekų valymo direktyvoje (91/271/EEB) nurodyti minimalūs miestų nuotekų valymo reikala­vimai. Biologinis valymas reikalingas kaip valymo minimumas, išsky­rus tuos atvejus, kai biogenines medžiagas būtina pašalinti, kadangi nuotekas priimantys vandens telkiniai, į kuriuos patenka nuotekos, labai reaguoja į nuotekas. Tokie yra natūralūs ežerai ir upeliai, ku­riuose vandens kaita yra nedidelė, vyksta akumuliacijos procesai’. Pa­viršinis vanduo, jei jis vartojamas kaip geriamasis vanduo, priskiria­mas „jautraus” vandens grupei. Direktyvoje kreipiamas dėmesys į biochemini deguonies suvartojimą (BDS), cheminį deguonies suvar­tojimą (ChDS) ir skendinčiąsias medžiagas. Prie vandens telkinių, reaguojančių į entrofizaciją, priskiriami vandenys, kuriuose yra dideli kiekiai pagrindinių biogeninių elementų – fosforo ir azoto. Valymo įrenginiai Centrinėje Europoje turėtų oksiduoti amoniaką (NH₄-N>10mg/1) ir denitrifikuoti nitratus. Paskutinio nusodintuvo ištekyje skendinčiųjų medžiagų turėtų būti vidutiniškai 10 mg/l, o ben­drasis kietųjų medžiagų kiekis turėtų sudaryti mažiau negu 25 mg/l.

Pagal Lietuvos Respublikos aplinkos apsaugos ministerijos patvirtintas nuotekų užterštumo normas LAD 10-96, į paviršinius vandenis išleidžiamų nuotekų užterštumas turi atitikti tokius reikalavimus:

Temperatūra – nuotekos turi būti ne šiltesnės kaip 30°Q spalva – nuotekų, praskiestų 3 kartus, neturi viršyti 20laipsnių; kvapas – nuotekų, praskiestų 3 kartus, turi būti ne stipresnis kaip 2 balai; skaidrumas – nuotekų, praskiestų 3 kartus, turi būti ne mažesnis kaip 20 cm; toksiškumas – nuotekos neturi būti toksiškos (turi būti atliekami ne mažiau kaip du didelio toksiškumo testai. Testų rūšis, priklausomai nuo nuotekų rūšies, priimtuvo sąlygų ir pan., nustatoma gamtos išteklių naudojimo leidime. Gali būti naudojami šie toksiškumo testai:

• toksiškumas žuvims;
• toksiškumas dafnijoms;
• toksiškumas Huminescencinėms bakterijoms;

• toksiškumas žaliesiems dumbliams.

• Nuotekų toksiškumas nustatomas atliekant kontrolinį ir bent penkis skirtingų koncentracijų nuotekų testus. Testų tikslas –nustatyti lokalinę nuotekų koncentraciją (LK₅₀);
• nuotekų mineralizaciją (turi būti ne didesnė kaip 2 g/l);
• išleidžiamų nuotekų pH (turi būti 6,5-8,5).

Be šių reikalavimų, nuotekos turi atitikti nustatytas pagrindines užterštumo normas, pateiktas 2-oje lentelėje

Į paviršinio vandens telkinius išleidžiamų nuotekų pagrindinės užterštumo normos (priklausomai nuo valymo įrenginių dydžio)

1′) Jei nuotekų valymo įrenginių projektuose numatytos arba faktinės teršiančių medžiagų vidutinės koncentracijos (C_vid.) mažesnės, negu nustatytos šiose normose, dažniausiai leistinai taršai (DLT) apskaičiuoti Cvid. koncentracija imama pagal suderintą projektą arba laboratorinių tyrimų duomenis, o maksimali momentinė koncentracija (C_max) – pagal 2

Pagrindiniai reikalavimai nuotekoms, išleidžiamoms į miestų ir gyvenviečių kanalizacijos tinklus, yra tokie:

• nuotekų temperatūra neturi viršyti 30°C;
• nuotekų pH turi būti 6,5-8,5;
• nuotekose neturi būti mechaninių dalių, galinčių užkimšti arba sugadinti kurią nors sistemos dalį;

• neturi būti junginių, galinčių sukelti gaisrą arba sprogimą.
Pagrindinės nuotekų, išleidžiamų į kanalizacijos tinklus

(nuotekų valymo įrenginius), užterštumo normos pateiktos 4-oje lentelėje.

Paviršinės (lietaus) ir ūkinės bei buitinės nuotekos turi būti renkamos ir šalinamos visiškai arba iš dalies atskirtomis sistemomis (projektuojamos turi būti tik visiškai atskirtos sistemos). Tokios sistemos sumažina užteršto vandens kiekius, kuriuos reikia valyti valymo įrenginiuose.

Pagrindiniai paviršinių (lietaus) nuotekų surinkimo ir tvarkymo reikalavimai:

• turi būti imamasi priemonių, sumažinančių paviršinių nuotekų teršimą (nuotekų surinkimo vietose taikant sausą gatvių valymo būdą, naudojant mažai švino turintį benziną ir pan.);
• užterštos paviršinės nuotekos iš labai užterštų pramoninių rajonų (transporto priemonių remonto, stovėjimo vietų ir pan.) turi būti valomos atskirai kaip gamybinės nuotekos;
• turi būti imamasi priemonių, siekiant sumažinti paviršinių nuotekų patekimą į užterštų nuotekų tinklus (kai yra mišri kanalizacijos sistema).

IŠVADOS

1. Pagrindinis biologinio nuotekų valymo tikslas yra tas, kad išleidus nuotekas į gruntinį vandenį, jos neigiamai neveiktų vandens telkinių.

2. Dumblotūrio sumažinimui ir stabilizavimui dumblas apdorojamas įvairiais būdais, tai gali būti: Dumblo pūdymas metano tankuose, aerobinė dumblo stabilizacija, dumblo sausinimas vakuminiais filtrais, nuotekų dumblo sausinimas centrifugomis

3. Bereagenčiu būdu paruoštą dumblą galima panaudoti žemės ūkyje, kaip trąšą, gaminant lesalus paukštynams.

4. Nuotekoms išvalyti yra naudojama įvairūs įrenginiai pavizdžiui iš smėlio atskirti organines medžiagas galima cikloniais separatoriais, o anaerobiniais dumblo fermentatoriais redukuojama nuotekų kietosios medžiagos iki beveik nekvapaus mišinio, kurį galima nusausinti ir pašalinti.

5. Tam, kad nuotekų valyklos tinkamai išvalytų nuotekas prieš jas išleidžiant į gamtinius vandenis, būtina nuotekų valyma teisiškai reglamentuoti.

Naudota literatūra

Aplinkos apsaugos technologijos, Jonas Daukša, VSI Šiaulių universiteto leidykla 2004.

Baltrūnas P.,Lygis D.,Mierauskas P., Oškinis V., Simaitis R., Aplinkos Apsauga- Vilnius:enciklopedija,1996

Spruogis A., Jaskalevicius B., Atliekos ir Jų Tvarkymas.- Vilnius: Technika,2000

B. Matuzevicius. Dumblo apdirbimas. Mokymo priemon_. Vilnius 1996 .

B. Matuzevicius. Nuoteku valymas aktyviuoju dumblu. V. Technika 1998.

Dumblo problema. Prieiga per interneta. www.lsveikata.lt.

Buitinių nuotekų valymo įrenginiai