Nadzor pene pri čiščenju odpadnih voda: Zakaj je pravilna izbira penilnika dejansko pomembna na lokaciji čistilne naprave?

Po več kot dvajsetih letih dela z industrijskimi in komunalnimi čistilnimi napravami sem spoznal, da je pena eden tistih problemov, ki na papirju izgledajo preprosto, a lahko neopazno uničijo delovanje naprave, če se z njo ne ravna pravilno. Debela plast pene v aeracijskem bazenu ali sekundarnem usedalniku ne izgleda le neurejeno. Zmanjšuje učinkovitost prenosa kisika, povečuje tveganje za prelivanje med nevihami, povzroča nevarnost zdrsa in lahko celo potisne trdne snovi prek pregrad v končni iztok. V mnogih primerih je razlika med čistilno napravo, ki deluje nemoteno, in tisto, ki se nenehno spopada z motnjami, odvisna od izbire in uporabe pravega sredstva za odstranjevanje pene, ki je primerno za kemijske in biološke procese pri čiščenju odpadne vode.

Pena pri čiščenju odpadne vode se običajno tvori, ko površinsko aktivne snovi stabilizirajo zračne mehurčke. Te spojine izvirajo iz detergentov in površinsko aktivnih snovi v gospodinjskih odpadnih vodah, vendar so pogosto še veliko bolj problematične v industrijskih tokovih – beljakovine in maščobe iz predelave hrane, lignini in smole iz celuloznih in papirnih tovarn ter olja in masti iz rafinerij in kovinskopredelovalnih obratov. V sistemih z aktivnim blatom lahko kombinacija drobnih mehurčkov, nastalih pri prezračevanju, in ekstracelularnih polimernih snovi, ki jih proizvaja biomasa, ustvari zelo stabilno, obstojno peno, ki se sama od sebe ne razpusti. Ko ta penasta plast postane debela, izolira površino tekočine, zmanjša raztapljanje kisika in lahko celo spodbuja rast filamentov, ki povzročajo penjenje, kot sta Nocardia ali Microthrix.

Sredstvo za odstranjevanje pene deluje tako, da prekine površinski film, ki drži mehurček skupaj. Dobra sredstva za odstranjevanje pene iz odpadne vode so zasnovana tako, da se hitro razširijo po mejni ploskvi med zrakom in tekočino, izpodrinejo stabilizirajoče površinsko aktivne snovi ter povzročijo, da se stene mehurčkov tanjšajo in počijo. Ker odpadne vode redko vsebujejo čiste, mora sredstvo za odstranjevanje pene delovati tudi v prisotnosti visoke vsebnosti suspendiranih trdnih snovi, spremenljivega pH ter včasih visokih temperatur ali slanosti. To mora storiti, ne da bi pri tem škodovalo biološkemu postopku čiščenja ali povzročalo nove težave v nadaljnjem toku.

Vsi sredstva proti penjenju niso primerna za biološke sisteme za čiščenje odpadnih voda. Izdelki na osnovi silikona delujejo hitro in učinkovito že v majhnih odmerkih, vendar lahko nekateri ob prevelikem odmerku prekrijejo biomaso ali zmanjšajo prenos kisika, poleg tega pa lahko ostanejo v sistemu in se iz njega izperejo v sprejemno vodo. Odpenjalci na osnovi mineralnega olja ali ogljikovodikov so cenejši in se pogosto uporabljajo, vendar lahko povečajo kemično potrebo po kisiku v iztoku in včasih ovirajo odvodnjavanje blata. V zadnjih letih se vedno več čistilnih naprav preusmerja k sredstvom za odstranjevanje pene na osnovi maščobnih alkoholov, rastlinskih olj ali polimerov, ki imajo boljše okoljske lastnosti in so manj strupeni za vodne organizme. Te možnosti so običajno bolj združljive z občutljivimi biološkimi procesi, čeprav lahko zahtevajo nekoliko višje odmerke ali natančnejše točke nanašanja.

V praksi se najboljših rezultatov doseže z usklajevanjem sredstva proti penjenju z virom pene in fazo obdelave. V baznih bazenih za prezračevanje je neprekinjeno doziranje v majhnih količinah pogosto učinkovitejše od enkratnih večjih odmerkov. Mnoge naprave dovajajo sredstvo proti penjenju neposredno v aeracijski bazen ali tik pred njim s pomočjo dozirne črpalke, povezane s senzorji za merjenje ravni pene ali preprostimi časovniki. Pri ravnanju z muljem ali v anaerobnih digestorjih je morda potreben drug izdelek ali višji odmerek, saj je kemijska sestava pene drugačna. Videl sem primere, ko je en sam sredstvo proti penjenju dobro delovalo v aeracijskih bazenih, vendar je povzročalo težave v končnih usedalnikih, ker je vplivalo na lastnosti usedanja. Zato so preskusi v posodah in preskusi v majhnem obsegu z dejansko vodo iz naprave bistveni, preden se odločimo za uporabo v polnem obsegu.

Odmerki se običajno gibljejo med 5 in 50 mg/l, odvisno od intenzivnosti penjenja in moči izdelka, vendar je ključnega pomena predvsem dosledno doziranje, ne pa doseganje vrhuncev z velikimi enkratnimi odmerki. Preveliko odmerjanje je pogosta napaka – pomeni zapravljanje denarja in lahko včasih poslabša penjenje ali povzroči druge operativne težave, kot so povečana količina mulja ali težave z dezinfekcijo v nadaljnjem procesu. Premajhno odmerjanje pa problem penjenja reši le delno. Dobri upravljavci posvečajo pozornost tudi temu, kako sredstvo za odstranjevanje pene v čiščenju odpadne vode vpliva na druge dele naprave. Nekateri izdelki lahko zmanjšajo učinkovitost dezinfekcije z UV-žarki ali povzročijo prenos v iztok, kar krši lokalne omejitve za izpust olj ali površinsko aktivnih snovi.

Izkušnje kažejo, da najboljše rezultate dosegajo obrati, ki izbiro sredstev za preprečevanje penjenja obravnavajo kot del splošnega nadzora procesa in ne kot nekaj, kar se dodaja naknadno. Spremljajo raven pene skupaj z vsebnostjo raztopljenega kisika, indeksom količine mulja in kakovostjo iztoka pred in po spremembah. Prav tako sodelujejo z dobavitelji, ki razumejo tako kemijo kot biologijo čiščenja odpadne vode, ne le s tistimi, ki prodajajo generična industrijska sredstva proti penjenju. V eni od komunalnih čistilnih naprav, s katero sem sodeloval, je prehod s standardne silikonske emulzije na bolj namenski izdelek na osnovi maščobnih kislin zmanjšal motnje, povezane s peno, za več kot polovico in izboljšal prenos kisika v takšni meri, da se je poraba energije za prezračevanje opazno zmanjšala.

Seveda obstajajo omejitve. Noben sredstvo proti penjenju ne reši osnovnih težav, kot sta slabo nadzorovanje starosti mulja ali prekomerno vnašanje površinsko aktivnih snovi iz predhodnih industrijskih procesov. Mehanski razbijalci pene, razpršilni sistemi ali spremembe v zasnovi difuzorjev za prezračevanje lahko včasih zmanjšajo odvisnost od kemikalij. Tudi regulativni pritiski spodbujajo obrate k uporabi manj strupenih in bolj biološko razgradljivih možnosti, kar pomeni, da se starejši izdelki na osnovi mineralnega olja v mnogih regijah postopoma umikajo s trga.

Na koncu se učinkovito obvladovanje pene pri čiščenju odpadne vode zreducira na razumevanje specifične kemije vaše pene, izbiro sredstev za odstranjevanje pene, ki delujejo v skladu z vašim biološkim sistemom in ne proti njemu, ter njihovo dosledno uporabo na pravih mestih. Ko je ta kombinacija prava, obrat deluje gladko, varnost se izboljša, hkrati pa se izognete nenehnemu reševanju nujnih situacij, ki jih običajno povzročajo težave s peno. Če se spopadate z vztrajno peno, je prvi korak še vedno isti, kot ga priporočam že leta: pred izbiro izdelka si vzemite čas za opredelitev lastnosti pene in izvedbo ustreznih testov združljivosti. Ta vnaprejšnji trud se skoraj vedno izplača v obliki stabilnejšega vsakodnevnega obratovanja.