Dr. Svetlana Ofverstrom, VGTU Aplinkos inžinerijos
fakulteto Vandentvarkos katedros lektorė
Fosforas iš nuotekų šalinamas biologiniu ir (arba) cheminiu būdu. Nuotekų dumblo charakteristikos ir kiekis priklauso nuo į NVĮ atitekančių nuotekų sudėties ir valymo proceso metu taikomos technologinės schemos. Nuotekų dumblas yra kelių rūšių: pirminis ir perteklinis veiklusis dumblas. Pirminio dumblo kiekis perteklinio dumblo atžvilgiu gali būti nuo 10 iki 70 %, atsižvelgiant į nuotekų valymo technologiją. Dėl fosforo šalinimo susidaro didesni nei įprastai dumblo kiekiai. Mokslinėje literatūroje nurodoma, kad nuotekų dumblo tvarkymo kaina siekia iki 50 % visų NVĮ susidarančių išlaidų, todėl itin dažnai naudojamas anaerobinis nuotekų dumblo pūdymas, nes jis yra ekonomiškas ir aplinką tausojantis dumblo apdorojimo metodas.
Pūdymo metu dalis dumble esančių organinių medžiagų suskaidoma dėl mikroorganizmų veiklos ir gaminamos biodujos, kurių pagrindinę dalį (nuo iki 55 iki 70 %) sudaro metanas (CH4). Pagal Lietuvos Respublikos Atsinaujinančių išteklių energetikos įstatymą, priimtą 2011 m. gegužės 12 d., Nr. XI-1375, biodujos priskiriamos atsinaujinančių išteklių energijai. Biodujos gali būti naudojamos nuotekų valyklos energijos reikmėms patenkinti. Jų kiekis ir kokybė priklauso nuo organinių medžiagų tiekiamame dumble, todėl paprastai pirminis dumblas yra sumaišomas su pertekliniu veikliuoju dumblu. Nuo 2014 m. lapkričio 1 d., įsigaliojus Nuotekų dumblo tvarkymo technologinėse grandyse kainų nustatymo metodikai, patvirtintai Valstybinės kainų ir energetikos kontrolės komisijos, 2014 m. rugsėjo 8 d. nutarimu Nr.O3-788 (toliau – Metodika), būtina suskaičiuoti nuotekų dumblo tvarkymo kainą kiekvienoje technologinėje nuotekų dumblo tvarkymo grandyje.
Atkreiptinas dėmesys, kad Metodikoje technologinių nuotekų dumblo tvarkymo procesų metu dėl susidarančių biodujų ir generuojamos elektros energijos gaunama nauda (pajamos) nėra vertinama ir į kainos skaičiavimą neįtraukiama.
Anaerobinio pūdymo proceso efektyvumas nustatomas pagal proceso galutinių produktų (biodujų, pūdyto dumblo ir pūdyto dumblo vandens) kokybę. Kai anaerobinis dumblo pūdymas taikomas nuotekų valyklose su biologiniu fosforo šalinimu, atsiranda kelios problemos: padidėjusios sieros vandenilio koncentracijos biodujose ir fosfatų išsiskyrimas į pūdyto dumblo vandenį. Sieros vandenilis (H2S) – tai toksinės dujos, nuodingos NVĮ prižiūrinčiam personalui ir gadinančios įrangą. Dujos susidaro dėl dumble esančių sulfatų pavertimo anaerobinėmis sąlygomis sieros redukuojančių bakterijų sieros vandeniliu. Dėl toksinio poveikio žmogaus organizmui ir įrangos gedimų prevencijos sieros vandenilį reikia pašalinti iš biodujų.
Pagal Metodikoje naudojamą apibrėžimą („Nuotekų dumblo vanduo – iš tankinamo ar sausinamo nuotekų dumblo atskirtas vanduo, kurio dalis grįžta į nuotekų valymo grandį.“) nuotekų dumblo pūdymo metu iš perteklinio dumblo dėl vykstančios hidrolizės iš mikroorganizmų ląstelių į dumblo vandenį patenka fosfatai (PO43--P), kurie kartu su dumblo vandeniu grįžta į nuotekų valymo pradžią. Metodikoje nuotekų dumblo vandens valymo sąnaudos nėra vertinamos ir neįtraukiamos į nuotekų dumblo tvarkymo technologinės grandies kainą, tačiau grąžinamame pūdyto dumblo vandenyje gali būti iki 600 mgPO43--P/l fosfatų koncentracijos, kas gali sutrikdyti biologinio fosforo šalinimo procesą, todėl tikslinga būtų numatyti, kad iš dumblo vandens būtų išvalyti fosfatai.
Anaerobinio proceso kokybei pagerinti nuotekų valymo įrenginiuose naudojamos aliuminio ir geležies druskos. Jos gali paveikti anaerobinį nuotekų dumblo pūdymo procesą. Nustatyta, kad metanogeninėms bakterijoms, gaminančioms metaną, reikia geležies, tačiau, jeigu geležies perteklius veikia toksiškai ir slopina bakterijų veiklą. Kai į nuotekų dumblą patenka cheminio fosforo šalinimo metu naudojamos aliuminio sulfato druskos, jos gali sukelti sieros vandenilio susidarymą biodujose. Naudojant geležies druskas Fe2+ pavidalu, gali atsirasti apnašų susidarymo pavojus (vivianitas). Geležies chloridas yra kone dažniausiai naudojama druska, sumažinanti sieros vandenilio biodujose ir apnašų struvito susidarymą, bet anaerobinėmis sąlygomis silpnai šalinanti fosfatus.
Lietuvoje ir kitose šalyse, kur požeminis vanduo naudojamas geriamajam vandeniui ruošti, vandens šaltiniuose yra didesnės, nei rekomenduojamos, geležies koncentracijos. Geležis iš požeminio vandens, prieš jį tiekiant vartotojams, šalinama iki normatyvinės koncentracijos geriamajame vandenyje. Geležį šalinant aktyviaisiais smėlio filtrais, susidaro paplavos, kuriose gausu geležies. Jos, vadovaujantis Atliekų tvarkymo taisyklėmis, patvirtintomis LR aplinkos ministro 1999 m. liepos 14 d. įsakymu Nr. 217, klasifikuojamos kaip atlieka (19 02 01 – metalų hidroksidų dumblas ir kitas dumblas po metalų nusodinimo), todėl tikslinga ištirti geležies paplavų naudojimą biologinio valymo įrenginiuose, siekiant pagerinti dumblo mišinio pūdymo procesą ir išvengti nuotekų valymo proceso apkrovimo fosforu. Geležies paplavų cheminės sudėties tyrimai parodė, kad jose yra gana daug Fe3+ formos geležies (apie 26–40 % nuo sausos medžiagos (SMGP). 2011–2012 m. buvo atlikti geležies paplavų praktinio pritaikymo dumblo mišinio pūdymo procesui pagerinti tyrimai, naudojant laboratorinę ir pusiau gamybinę įrangą. Buvo siekta įvertinti jų pritaikymą nuotekų valymo įrenginiams su biologinio fosforo šalinimo ir nuotekų dumblo anaerobinio pūdymo funkcija. Visų laboratorinių ir pusiau gamybinių tyrimų metu stebėta pūdymo proceso kokybė: matuotas susidarančių biodujų kiekis ir kokybė, tirti tiekiamo bei pūdomo dumblo skendinčių medžiagų ir bepelenių sausų medžiagų kiekiai, fosfatų fosforo, geležies, kalcio ir magnio koncentracijos dumblo vandenyje. Tyrimų rezultatai parodė, kad nuotekų valymo įrenginiuose, kuriuose vykdomas biologinis fosforo šalinimo iš nuotekų procesas, geležies paplavų įterpimas į pirminio ir perteklinio veikliojo dumblo mišinį prieš jo anaerobinį pūdymą sumažina fosfatų išsiskyrimą į dumblo vandenį ir neleidžia formuotis sieros vandeniliui biodujose. Geležies paplavų naudojimas pūdymo proceso metu, užuot naudojus tradicinius reagentus (aliuminio sulfatą, geležies sulfatą, geležies chloridą ir t. t.), paskatintų atliekų naudojimą.
