Kontrola pjene u prečišćavanju otpadnih voda: zašto je pravi izbor defoamera zaista važan na licu mjesta

Nakon više od dvadeset godina rada s postrojenjima za industrijske i komunalne otpadne vode, naučio sam da je pjena jedan od onih problema koji na papiru izgledaju jednostavno, ali mogu tiho poremetiti rad ako se ne postupa pravilno. Debeli sloj pjene na aeracijskom spremniku ili sekundarnom taložniku ne izgleda samo neuredno. On smanjuje efikasnost prijenosa kisika, povećava rizik od prelijevanja tokom oluja, stvara klizave sigurnosne rizike i može čak gurnuti čvrste materije preko praga u konačni otpadni tok. U mnogim slučajevima, razlika između postrojenja koje radi stabilno i onog koje se bori s konstantnim smetnjama svodi se na odabir i primjenu pravog sredstva za suzbijanje pjene u skladu s hemijom i biologijom tretmana otpadnih voda.

Pjena u prečišćavanju otpadnih voda obično nastaje kada površinski aktivne tvari stabiliziraju zračne mjehuriće. Ovi spojevi potječu od deterdženata i surfaktanata u kućnim otpadnim vodama, ali su često mnogo gori u industrijskim otpadnim vodama — proteini i masti iz prerade hrane, lignini i smole iz tvornica pulpe i papira, ili ulja i masti iz rafinerija i metaloprerađivačkih pogona. U sistemima aktivnog mulja, kombinacija sitnih mjehurića iz aeracije i ekstracelularnih polimernih supstanci koje proizvodi biomasa može stvoriti vrlo stabilnu, postojanu pjenu koja se sama ne razgrađuje. Kada se taj pjenasti sloj zgusne, on izoluje površinu tečnosti, smanjuje rastvaranje kisika i može čak potaknuti rast filamenata koji uzrokuju pjenu, poput Nocardije ili Microthrixa.

Defoamer djeluje tako što narušava površinski film koji drži mjehurić na okupu. Dobri defoameri za otpadne vode formulirani su da se brzo šire preko vazdušno-tečnog interfejsa, istiskuju stabilizirajuće surfaktante i uzrokuju stanjivanje i pucanje zidova mjehurića. Budući da otpadne vode rijetko kad budu čiste, sredstvo za uklanjanje pjene mora biti učinkovito i u prisustvu velikih količina suspendovanih čestica, promjenjivog pH, a ponekad i visokih temperatura ili slanosti. To mora činiti bez narušavanja procesa biološke obrade ili stvaranja novih problema nizvodno.

Nije svaki sredstvo za uklanjanje pjene pogodan za biološke sisteme za prečišćavanje otpadnih voda. Proizvodi na bazi silikona su brzi i efikasni pri niskim dozama, ali neki mogu obložiti biomasu ili smanjiti prijenos kisika ako se predoziraju, te mogu opstati kroz postrojenje i dospjeti u primajuću vodu. Defoameri na bazi mineralnog ulja ili ugljikovodika su jeftiniji i široko korišteni, ali mogu povećati hemijsku potrošnju kisika otpadne vode i ponekad ometati odvodnjavanje mulja. Posljednjih godina sve više postrojenja prelazi na sredstva za uklanjanje pjene na bazi masnih alkohola, biljnog ulja ili polimera, koja nude bolji ekološki profil i manju toksičnost za vodeni život. Ove opcije su obično kompatibilnije sa osjetljivim biološkim procesima, iako mogu zahtijevati nešto veće doze ili pažljivije mjesto primjene.

U praksi se najbolji rezultati postižu usklađivanjem sredstva za suzbijanje pjene s izvorom pjene i fazom tretmana. U aeracijskim bazenima kontinuirano doziranje niskih koncentracija često je učinkovitije od šokovite primjene. Mnoge postaje doziraju sredstvo za uklanjanje pjene direktno u bazen aeracije ili neposredno prije njega, koristeći dozirnu pumpu povezanu sa senzorima nivoa pjene ili jednostavnim tajmerima. U postrojenjima za rukovanje muljem ili anaerobnim digestorima može biti potreban drugačiji proizvod ili veća doza jer je hemija pjene različita. Viđao sam slučajeve gdje je jedan isti sredstvo za suzbijanje pjene dobro djelovalo u bazenima za aeraciju, ali je uzrokovalo probleme u konačnim taložnicima jer je utjecalo na karakteristike taloženja. Zato su ključni testovi u staklenki i ispitivanja na malim razmjerima sa stvarnom vodom iz postrojenja prije nego što se pređe na upotrebu u punom obimu.

Dozne stope obično se kreću od 5 do 50 mg/L, ovisno o intenzitetu pjene i jačini proizvoda, ali pravi ključ je dosljedna primjena, a ne lovljenje vrhova velikim jednokratnim dozama. Prekomjerna doza je česta greška — troši novac i ponekad može pogoršati pjenu ili stvoriti druge operativne probleme, poput povećanog volumena mulja ili problema s naknadnom dezinfekcijom. Nedovoljna doza ostavlja problem pjene samo djelimično riješenim. Dobri operateri također obraćaju pažnju na to kako sredstvo za uklanjanje pjene za prečišćavanje otpadnih voda utječe na druge dijelove postrojenja. Neki proizvodi mogu smanjiti učinkovitost UV dezinfekcije ili uzrokovati prenos u otpadnu vodu, čime se krše lokalna ograničenja ispuštanja ulja ili surfaktansa.

Iz iskustva, postrojenja koja odabir defoamera tretiraju kao dio cjelokupne kontrole procesa, a ne kao naknadnu brigu, postižu najbolje rezultate. Prate nivo pjene zajedno sa rastopljenim kisikom, indeksom zapremine mulja i kvalitetom otpadne vode prije i poslije promjena. Također sarađuju sa dobavljačima koji razumiju hemiju i biologiju tretmana otpadnih voda, a ne samo one koji prodaju generičke industrijske defoamere. U jednoj komunalnoj postrojenju s kojim sam radio, prelazak sa standardne silikonske emulzije na ciljaniji proizvod na bazi masnih kiselina smanjio je smetnje uzrokovane pjenom za više od polovine i poboljšao prijenos kisika dovoljno da je primjetno smanjena potrošnja energije za aeraciju.

Naravno, postoje granice. Nijedan sredstvo protiv pjenjenja ne rješava temeljne probleme poput loše kontrole starenja mulja ili prekomjernog opterećenja surfaktantima iz industrija uzvodno. Mehanički razbijači pjene, raspršivački sistemi ili promjene u dizajnu aeracijskih difuzora ponekad mogu smanjiti ovisnost o hemikalijama. Regulativni pritisak također tjera postrojenja na upotrebu opcija niže toksičnosti i veće biorazgradnje, što znači da se stariji proizvodi na bazi mineralnih ulja postepeno povlače iz upotrebe u mnogim regijama.

Na kraju, efikasna kontrola pjene u prečišćavanju otpadnih voda svodi se na razumijevanje vaše specifične hemije pjene, odabir sredstava za suzbijanje pjene koja djeluju s vašom biologijom, a ne protiv nje, i njihovu dosljednu primjenu na pravim mjestima. Kada je ta kombinacija ispravna, postrojenje radi glađe, sigurnost se poboljšava i izbjegavate stalno gašenje požara koje problemi s pjenom obično stvaraju. Ako se suočavate s upornim pjenjenjem, prvi korak je i dalje isti onaj koji preporučujem godinama: provedite vrijeme karakterizirajući pjenu i provodeći odgovarajuće testove kompatibilnosti prije nego što se odlučite za neki proizvod. Taj početni napor se gotovo uvijek isplati u vidu stabilnijeg svakodnevnog rada.