Kontrola pjene u pročišćavanju otpadnih voda: zašto je pravi izbor defoamera na licu mjesta doista važan

Nakon više od dvadeset godina rada s postrojenjima za pročišćavanje industrijskih i komunalnih otpadnih voda, naučio sam da je pjena jedan od onih problema koji na papiru izgledaju jednostavno, ali mogu tiho poremetiti rad ako se ne rješavaju pravilno. Debeli sloj pjene na aeracijskom spremniku ili sekundarnom taložniku ne izgleda samo neuredno. Smanjuje učinkovitost prijenosa kisika, povećava rizik od prelijevanja tijekom oluja, stvara klizave sigurnosne rizike i može čak gurnuti čvrste tvari preko preljeva u konačni otpadni vod. U mnogim slučajevima, razlika između postrojenja koje radi stabilno i onog koje se bori s neprestanim poremećajima svodi se na odabir i primjenu pravog sredstva za uklanjanje pjene u skladu s kemijom i biologijom pročišćavanja otpadnih voda.

Pjena u pročišćavanju otpadnih voda obično nastaje kada površinski aktivne tvari stabiliziraju zračne mjehuriće. Ti 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 sustavima aktivnog mulja kombinacija sitnih mjehurića iz aeracije i izvanstaničnih polimernih tvari koje proizvodi biomasa može stvoriti vrlo stabilnu, postojanu pjenu koja se sama ne razgrađuje. Kad ta pjenasta prekrivačica postane gusta, izolira površinu tekućine, smanjuje otapanje kisika i može čak potaknuti rast filamenata koji uzrokuju pjenu, poput Nocardije ili Microthrixa.

Defoamer djeluje tako da narušava površinski film koji drži mjehurić na okupu. Dobri defoameri za otpadne vode formulirani su tako da se brzo šire preko zrno-tečne površine, istiskuju stabilizirajuće surfaktante i uzrokuju stanjivanje i pucanje stijenki mjehurića. Budući da otpadne vode rijetko kad budu čiste, sredstvo za uklanjanje pjene mora biti učinkovito i u prisutnosti velikih količina suspendiranih čestica, promjenjivog pH-a, 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 sustave za pročišćavanje otpadnih voda. Proizvodi na bazi silikona brzo i učinkovito djeluju u niskim dozama, ali neki mogu obložiti biomasu ili smanjiti prijenos kisika ako se prekorači doza, te mogu opstati kroz postrojenje i dospjeti u primateljsku vodu. Defoameri na bazi mineralnog ulja ili ugljikovodika su jeftiniji i široko se koriste, no mogu povećati kemijsku potrošnju kisika otpadne vode i ponekad ometati odvodnjavanje mulja. Posljednjih godina sve se više postrojenja okreće sredstvima za uklanjanje pjene na bazi masnih alkohola, biljnog ulja ili polimera koja nude bolji ekološki profil i manju toksičnost za vodenu faunu. Te su opcije 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 razbijanje pjene s izvorom pjene i fazom tretmana. U aeracijskim bazenima kontinuirana dozacija niskih koncentracija često je učinkovitija od šoknih dodavanja. Mnoge postaje dodaju sredstvo za uklanjanje pjene izravno u reaktor za aeraciju ili neposredno prije njega, koristeći dozirnu pumpu povezanu s senzorima razine pjene ili jednostavnim tajmerima. U postrojenjima za zbrinjavanje mulja ili anaerobnim digestorima može biti potreban drugačiji proizvod ili veća doza jer je kemija pjene različita. Viđao sam slučajeve u kojima je jedan isti sredstvo za suzbijanje pjene dobro djelovalo u bazenima za aeraciju, ali je uzrokovalo probleme u završnim taložnicima jer je utjecalo na karakteristike taloženja. Zato su ključni probni testovi u posudici i ispitivanja na malim razmjerima s vodom iz stvarnog postrojenja prije nego što se odluči na primjenu u punom opsegu.

Doze obično variraju od 5 do 50 mg/L, ovisno o intenzitetu pjene i jačini proizvoda, ali prava je tajna dosljedna primjena, a ne lovljenje vrhova velikim jednokratnim dozama. Predoziranje je česta pogreška — 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 djelomično riješenim. Dobri operateri također obraćaju pozornost na to kako sredstvo za uklanjanje pjene u pročišćavanju otpadnih voda utječe na druge dijelove postrojenja. Neki proizvodi mogu smanjiti učinkovitost UV dezinfekcije ili uzrokovati prijenos u otpadnu vodu, čime se krše lokalna ograničenja ispuštanja ulja ili surfaktansa. Nedovoljna doza ostavlja problem pjene samo napola riješenim.

Iz iskustva, postrojenja koja odabir defoamera tretiraju kao dio cjelokupne kontrole procesa, a ne kao naknadnu misao, postižu najbolje rezultate. Prate razine pjene zajedno s razinom otopljenog kisika, indeksom volumena mulja i kvalitetom otpadne vode prije i nakon promjena. Također surađuju s dobavljačima koji razumiju i kemiju i biologiju pročišćavanja otpadnih voda, a ne samo one koji prodaju generičke industrijske defoamere. U jednoj gradskoj postrojenju s kojim sam surađivao, prelazak s standardne silikonske emulzije na ciljaniji proizvod na bazi masnih kiselina smanjio je poremećaje uzrokovane pjenom za više od polovice i poboljšao prijenos kisika dovoljno da je primjetno smanjena potrošnja energije za aeraciju.

Naravno, postoje granice. Nijedan sredstvo za uklanjanje pjene ne rješava temeljne probleme poput loše kontrole starenja mulja ili prekomjernog opterećenja surfaktantima iz gornjih industrija. Mehanički razbijači pjene, raspršivački sustavi ili promjene u dizajnu aeracijskih difuzora ponekad mogu smanjiti ovisnost o kemikalijama. Regulativni pritisak također potiče postrojenja na upotrebu opcija niže toksičnosti i veće biorazgradivosti, što znači da se stariji proizvodi na bazi mineralnih ulja postupno povlače iz upotrebe u mnogim regijama.

Na kraju, učinkovita kontrola pjene u pročišćavanju otpadnih voda svodi se na razumijevanje specifične kemije pjene, odabir sredstava za suzbijanje pjene koja djeluju s vašom biologijom, a ne protiv nje, te 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 tvrdokornim pjenom, prvi je korak i dalje isti onaj koji preporučujem godinama: provedite vrijeme karakterizirajući pjenu i provodeći odgovarajuća ispitivanja kompatibilnosti prije odabira proizvoda. Taj početni napor gotovo uvijek se isplati u vidu stabilnijeg svakodnevnog rada.