1. predavanje

1. Utjecaj industrije na okoliš?

Industrija troši prirodne resurse, velike količine energije i vode, ispuštanjima /emisijama opterećuje zrak, tlo i vodu, proizvodi velike količine otpada. U nastavku ciklusa - tijekom prometa i potrošnje industrijskih proizvoda - okoliš se dodatno opterećuje. U slučaju industrijskih akcidenata ili nesreća postoji potencijalan rizik za ljude, okoliš i imovinu. S druge strane, industrijski pogoni najčešće predstavljaju velike i lako prepoznatljive točkaste izvore onečišćenja. Pojedine industrijske grane prepoznate su kao značajni potencijalni izvori opterećenja okoliša te se nalaze u žarištu interesa i javnosti i zakonodavstva. Kemijska industrija (i srodne industrije) - Uključuje procese kemijske pretvorbe tvari, korištenje različitih štetnih kemikalija kao sirovina i/ili pomoćnih tvari, procesni uvjeti (T i p), nusproizvodi, proizvodi – rizik za zdravlje i okoliš

2. Okoliš, stanje okoliša?Okoliš je prirodno okruženje organizama i njihovih zajednica uključivo i čovjeka, koje omogućuje njihovo postojanje i njihov daljnji razvoj: zrak, vode, tlo, zemljina kamena kora, energija te materijalna dobra i kulturna baština kao dio okruženja kojeg je stvorio čovjek; svi u svojoj raznolikosti i ukupnosti uzajamnog djelovanja. Okoliš – skup raznovrsnih i međusobno isprepletenih ekosustava – vrlo osjetljiv Uništavanje ili narušavanje samo jednog od dijelova okoliša može imati dugoročne posljedice nesagledivih razmjera na cjelokupan okoliš.Stanje okoliša - direktna posljedica našeg odnosa prema okolišu

3. Održivi razvitak? koncept koji usklađuje razvitak ljudskog društva i zaštitu prirode, odn. očuvanje okoliša

4. 3 komponente i ciljevi održivog razvitka?3 glavne komponente održivog razvitka: okoliš, gospodarstvo i društvoOdrživi razvitak pretpostavlja ostvarivanje tri opća cilja: (1) stabilnoga gospodarskog razvitka, (2) pravedne raspodjele socijalnih mogućnosti i (3) zaštite okoliša

5. Glavne odrednice, ciljevi i načela Zakona o zaštiti okoliša?Zakonom o zaštiti okoliša uređuju se (odrednice): • načela zaštite okoliša i održivog razvitka,• zaštita sastavnica okoliša i zaštita okoliša od utjecaja opterećenja,• subjekti zaštite okoliša,• dokumenti održivog razvitka i zaštite okoliša,• instrumenti zaštite okoliša,• praćenje stanja u okolišu,

• informacijski sustav,• osiguranje pristupa informacijama o okolišu,• sudjelovanje javnosti u pitanjima okoliša,• osiguranje prava na pristup pravosuđu,• odgovornost za štetu,• financiranje i instrumenti opće politike zaštite okoliša,• upravni i inspekcijski nadzor.

-NAČELA:Načelo održivog razvitkaNačelo predostrožnostiNačelo očuvanja vrijednosti prirodnih dobara, biološke raznolikosti i krajobrazaNačelo zamjene i/ili nadomještajaNačelo otklanjanja i sanacije štete u okolišu na izvoru nastankaNačelo cjelovitog pristupaNačelo suradnje.Načelo onečišćivač plaćaNačelo pristupa informacijama i sudjelovanja javnosti.Načelo poticanjaNačelo prava na pristup pravosuđu-CILJEVI:(1) Zaštitom okoliša osigurava se cjelovito očuvanje kakvoće okoliša, očuvanje biološke i krajobrazne raznolikosti, racionalno korištenje prirodnih dobara i energije na najpovoljniji način za okoliš, kao osnovni uvjet zdravog života i temelj održivog razvitka.(2) Okoliš je dobro od interesa za Republiku Hrvatsku i ima njezinu osobitu zaštitu.(3) Zahvatima u okoliš smije se utjecati na kakvoću življenja, zdravlje ljudi, biljni i životinjski svijet u okvirima održivog razvitka.(4) Cjelovito upravljanje zaštitom okoliša provodi se na način da se ostvari održivi razvitak sukladno ovom Zakonu i posebnim propisima.

6. Što je industrija u koje se sektore dijeli?Industrija je skup ljudskih djelatnosti koje su usmjerene proizvodnji robe i usluga.Industrija se dijeli u tri gospodarska područja ili sektora:1. primarni sektor - prikupljanje i izravno iskorištavanje prirodnih resursa (sirovina, energije i određenih namirnica),2. sekundarni sektor - prerađivačka industrija (proizvodi, poluproizvodi, sirovine za druge djelatnosti),3. tercijarni sektor - uslužne djelatnosti (ovdje spadaju nematerijalne stvari: razni obrti, osiguranje, posredovanje, administracija, čišćenje itd.).

7. Promjene u okolišu; uzroci i vrste?

Promjene u okolišu: Prirodne i antropogeneAntropogene: Zbog iskorištavanja prirodnih resursa i zbog emisija u okoliš

8. Razvoj preventivnog pristupa zaštiti okoliša?Preventivne strategije zaštite okoliša temelje se na smanjenju izvora onečišćenja:- minimizacija otpada (waste minimization)- smanjenje otpada (waste reduction)- čistija proizvodnja (cleaner production)- prevencija onečišćenja (pollution prevention)- smanjenje onečišćenja (pollution reduction)- tehnologije zaštite okoliša (environmental technologies)- niskootpadne i bezotpadne tehnologije (low and non-waste technologies)

9. Što je zaštita voda i zašto se provodi?(1) Zaštita voda obuhvaća mjere zaštite voda te poboljšanje kakvoće voda u svrhu izbjegavanja ili smanjivanja štetnih posljedica za ljudsko zdravlje, slatkovodne eko sustave, kakvoću življenja i okoliš u cjelini.

(2) Zaštita voda od onečišćenja provodi se radi očuvanja života i zdravlja ljudi i zaštite okoliša, te omogućavanja održivog, neškodljivog i neometanog korištenja voda zarazličite namjene.

10. Raspodjela zaliha voda i hidrološki ciklus?

Ukupne zalihe i raspodjela vode na Zemlji(1386 × 106 km3):

Slana voda (97,5%) Slatka voda (2,5%) :

•ledenjaci i glečeri (68,6%)

•podzemne vode (30,1%)

• površinske vode (1,3 %): rijeke (0,5%) i jezera (20%)

! Za opskrbu vodom na raspolaganju nam je oko 93 000 km 3 vode

Hidrološki ciklus je stalni proces kruženja, obnavljanja i prividnog gubljenja vode na zemlji. Zemlja se smatra zatvorenim hidrološkim sustavom. Djelovanjem sunčeve toplinske energije voda stalno isparava sa površine oceana, mora i drugih kopnenih i vodenih površina. Vodene pare se dižu u Zemljinu atmosferu gdje se kondenziraju i padaju na zemlju tvoreći novi ciklus kretanja voda. Pri takvoj cirkulaciji ukupna količina vode na Zemlji ostaje nepromijenjena.

11. Tipovi izvori onečišćenja voda

- Disperzni izvori : Ispiranje s poljoprivrednih površina i Ispiranje s urbanih površina- Točkasti izvori : Komunalne otpadnevode i Industrijske otpadne vode

12. Onečišćenje voda hranjivim tvarima (izvori, problemi)?Dušikovi i fosforni spojevi esencijalni su za rast vegetacije i drugih oblika života. Ovi se spojevi primjenjuju u proizvodnji umjetnih gnojiva i proizvodnji detergenata, pa je njihova široka upotreba glavni izvor onečišćenja voda hranjivim tvarima i uzrok pojave koja se naziva eutrofikacija. Eutrofikacija se definira kao proces povećanog prihranjivanja nekog vodenog sustava. Proces prihranjivanja u manjoj mjeri može biti koristan jer potiče rast autotrofnih organizama kao što su alge, a one su hrana za različite vrste riba. (Organizmi koji iz anorganskih tvari sami sintetiziraju organske komponente). Ali kao posljedica prekomjernog unosa hranjivih tvari u vodeni sustav određene se vrste toliko šire da doslovno “guše” ostale vodene organizme i mijenjaju vodeno stanište.

13. Onečišćenje voda patogenima (izvori, problemi)? Patogeni – bakterije, virusi, paraziti– kanalizacija, septičke jame, pašnjaci, farme– zdravlje – kolera, dizenterija– probavne, kožne i respiratorne smetnjeU patogena onečišćenja ubrajaju se uzročnici različitih bolesti kao što su bakterije i virusi, protozoe i paraziti. U vodu mogu dospijeti iz neadekvatno obrađenog kanalizacijskog otpada, septičkih jama, pašnjaka i farmi... Unošenje patogena u organizam preko onečišćene vode može uzrokovati različite zdravstvene probleme; od težih bolesti kao što su kolera, dizenterija do manjih probavnih, kožnih i respiratornih smetnji. Ovaj je problem posebno izražen u nerazvijenim zemljama gdje je osiguravanje čiste i zdravstveno ispravne pitke vode ključno pitanje zdravstvene zaštite ljudi.

14. Onečišćenje voda organskim tvarima (izvori, problemi)?Organske tvari: • smanjenje koncentracije otopljenog kisika

• izmeti, ostaci hrane, biorazgradljive tvari iz različitih industrijskih procesa, prehrambena industrija

Prisustvo većih koncentracija organskih tvari u vodi utječe na povećanu potrošnju kisika, te posljedično na smanjenje koncentracije otopljenog kisika u vodi. Kisik je neophodan za normalno funkcioniranje živih organizama u vodi. Posebno je osjetljiva riblja mlađ koja za rast i razvoj treba veće količine kisika u odnosu na odrasle jedinke.

Najčešći izvor onečišćenja vode organskim tvarima su ljudski i životinjski izmet, ostaci hrane, biorazgradljive organske tvari iz različitih industrijskih procesa, a posebno iz prehrambene industrije. Biorazgradljive tvari razgrađuju bakterije koje u

metabolitičkom procesu troše kisik. Kada je brzina potrošnje kisika veća od brzine kojom se otopljeni kisik prirodno nadoknađuje kažemo da je poremećena ravnoteža u vodenom sustavu. Narušena kvaliteta vode zbog povećanog sadržaja organske tvari očituje se povećanjem pokazatelja TOC, KPK i BPK.

15. Onečišćenje voda toksičnim organskim spojevima (izvori, problemi)?Sintetski (toksični ) organski spojevi - Među njima se posebno ističu halogenirani (klorirani) organski spojevi. Obzirom na njihovo djelovanje organske sintetske spojeve možemo svrstati u toksične, mutagene ili kancerogene spojeve.Jedan od primjera su pesticidi poput DDT-a (diklor-difenil-trikloretan). Oni su postojani u okolišu i akumuliraju se u tkivu životinja na vrhu hranidbenog lanca kao što su ribe i ptice.

Pesticidi - kemijska sredstva kojima se uništavaju biljni i životinjski “štetnici” i nametnici poljoprivredni pesticidi: 70% herbicidi, 20% insekticidi, 10% fungicidi

Triazini - najčešće korišteni herbicidi u Hrvatskoj kao selektivni i totalni herbicidi (na željezničkim nasipima i putovima). Relativno se brzo razgrađuju i metabolički detoksiciraju u biljaka. Problem za neciljane vrste biljaka ali i za životinje.

Hlapljivi organski spojevi - npr. vinilklorid, tetraklorugljik, te trikloretilen često se koriste u industrijskim otapalima i otapalima za kućnu primjenu ili kao sirovine u različitim industrijskim procesima.

16. Onečišćenje voda teškim metalima (izvori, problemi)?Teški metali - u ljudskom organizmu; u tragovima: Cr, Co, Cu, Fe, Mn, Mo,V, Sr i Zn; toksični u većim koncentracijama. Hg, Pb i As; toksični u malim koncentracijama; teška oštećenja vitalnih organa, smrt.Živa se u plinovitom obliku nalazi u emisijama iz visokotemperaturnih industrijskih procesa, spalionica otpada i pogona za proizvodnju energije (spaljivanje ugljena). Hlađenjem se živine pare kondenziraju i talože na tlu pa mogu erozijom i ispiranjem dospijeti u vodu.

17. Onečišćenje voda suspendiranim tvarima (izvori, problemi)?Suspendirane tvari: Organske i/ili anorganske- Negativan učinak na vodeni sustav; Talože se u mirnim vodama ugrožavajući život pri dnu; Smanjuju prozirnost vode; Apsorbiraju svjetlost; doprinose povećanju temperature vode, a time smanjenju koncentracije otopljenog kisika. Negativno utječu na procese fotosinteze i stvaranje kisika. Na njih se adsorbiraju ioni i molekule drugih tvari, te naseljavaju kolonije mikroorganizama.

18. Granične vrijednosti emisija onečišćujućih tvari u tehnološkim otpadnim vodama

19. Karakteristike otpadnih voda grafičke industrijeOtpadne vode grafičke industrije prvenstveno sadrže metale kao što su srebro Ag, bakar Cu, krom Cr te organska otapala (butanol, etilen glikol, metanol,metiletil keton, toluen, metil kloroform, petroleter,propanol, heksan)

20. Karakteristike otpadnih voda industrije proizvodnje pulpe i papiraOtpadne vode proizvodnje pulpe i papira karakteriziraju: visoke vrijednosti BPK5, visoke vrijednosti KPK, suspendirane čestice, klorirani organski spojevi (AOX), hranjive tvari (P i N) koje se prirodno nalaze u sirovini

21. Uklanjanje teških metala iz voda (principi, prednosti, ograničenja)Teški metali se mogu učinkovito ukloniti iz vode: - Taloženjem u obliku hidroksida, sulfata i karbonata- Koprecipitacijom tijekom procesa flokulacije- Adsorpcijom na različite materijale- Reverznom osmozom

Taloženje hidroksida: Podešavanje pH vrijednosti dodatkom hidroksida; Formiranje netopljivih M(OH)n; Odvajanje taloga; Sedimentacija; Filtracija

Taloženje kroma iz otpadnih voda1) Redukcija heksavalentnog kroma u Cr3+2) Taloženje Cr(III) hidroksida

H2S je slaba kiselina i disocira u vodi: H2S ↔ H+ + HS-

HS- ↔ H+ + S2-

Sulfidne soli hidroliziraju: S2- + H2O ↔ HS- + OH- HS-+ H2O ↔ H2S + OH-

TALOŽENJE (sedimentacija) - 2 tipa čestica:

diskretne – talože međusobno neovisnom konstantnom brzinom (sitni šljunak, pijesak..)pahuljičaste – varijabilne veličine i brzine taloženja; stvaraju aglomerateDiskretne čestice (> 200 μm) uklanjaju se u cilju zaštite cjevovoda i kanala od taloga, te ventila, pumpi i strojeva od abrazije. Taloženjem se mogu uspješno izdvojiti samočestice koje imaju specifičnu težinu veću ili barem jednaku specifičnoj težini vode.

FLOTACIJA - primijenjuje se za čestice s gustoćom manjom od gustoće kapljevine- prirodna, potpomognuta flotacija ili inducirana flotacija- vezanje čvrstih tvari s mjehurićima plina,najčešće zraka; smanjuje se specifična težina i čestica izlazi na površinu-brzina podizanja čestice definira se Stokesovomjednadžbom: v = ((ρS-ρL)gd2)/18η

22. Proces koagulacije/flokulacije; princip, sredstva za koagulaciju, jar testovi, utjecajprocesnih parametara, Gt produkt

KOAGULACIJA - Proces u kojem koloidne čestice dispergirane ili otopljene u tekućem mediju gube svoju stabilnost, te se sjedinjuju formirajući nakupine više čestica.Kada ove nakupine dosegnu određene veličine, ne pokazuju Brown-ovo kretanje, podliježu djelovanju sile teže i talože se.

FLOKULACIJA - Proces kontakta i rasta čestica.

Koloidne čestice d=10-4–10-6 cm• električki nabijene čestice čiji je električni potencijal u granicamaod 5-80 mV.• U većini prirodnih “sirovih” voda nalaze se hidrofobne koloidne čestice negativnognaboja• Brzina taloženja koloidnih čestica je vrlo mala, a računa se prema Stokes-ovom zakonu:

gdje je d= promjer čestice, mρ = gustoća, kg/m3g = konstanta, m/s2η = dinamička viskoznost, Pas

Sredstva za koagulaciju: anorganska i soli polivalentnih kationa (Al2(SO4)3; Fe2(SO4)3; FeCl3)

Parametri procesa koagulacije/flokulacije:

• sastav vode, pH, tip i koncentracija koagulanta, temperatura, intenzitet i trajanje miješanja u odabranoj konfiguraciji uređaja

“jar test” optimalni parametri procesa

KOAGULACIJA / FLOKULACIJA - 2 osnovna koraka, stupnja:I stupanj: • dodatak koagulanta (flokulanta)

• brzo miješanje• destabilizacija• Promjena ionska jakosti medija – kompresija električnog dvosloja• Promjena svojstva koloidnih čestica – adsorpcija i neutralizacija• Adsorpcija i međučestično povezivanje• Zahvaćanje u talog• početak stvaranja flokula

I stupanj- Brzo miješanje- Reakcije hidrolize; brze reakcije- Karakteristična veličina - Intenzitet miješanja- G x t produkt:

II stupanj- Sporo miješanje- Rast čestica- Omogućiti kontaktiranje čestica- Spriječiti “slamanje”aglomerata”- Spriječiti taloženje u uređaju za flokulaciju.G x t = 10 -105 ; G = 10- 75 s-1 ; t = 10-30 min (600- 1800 s)G prevelik – smična naprezanja ne dozvoljavaju formiranje velikih flokulaG premali – smanjena vjerojatnost kolizije čestica – nema rasta flokula

5. predavanje

Jedinice (procesi) za obradu voda Odabir metode obrade ovisi o kvaliteti i varijabilnosti vode koja se obrađuje te o

ciljevima same obrade Prvi i najvažniji korak za dizajniranje procesa za opskrbu vodom je stvarna i jasna

procjena kvalitete i kvantitete dostupnih izvora

Dezinfekcija – razgradnja/uništavanje patogenih organizama u vodi; uništavanje patogenih organizama u vodi je jedna od najvažnijih karika obrade vode- također je primjenjiva za otpadne vode kako bi se smanjio rizik od mogućihbolesti za rekreativne korisnike (npr. kupaće) te smanjilo zagađenje prirodnihvodotokova

osnovni uvjeti:- učinkovita za razgradnju patogenih mikroorganizama- netoksična za ljude i domaće životinje- netoksična za ribe i druge vodene organizme- jednostavna i sigurna za provođenje, potencijalni prijevoz i dislociranu primjenu- cjenovno pristupačna- jednostavna i pouzdana analiza vode- pruža dugotrajniju zaštitu pitke vode

razgradnja patogenih mikroorganizama može se postići vrenjem vode 15-20minuta

- nije prihvatljiva metoda za široku primjenu za vode i otpadne vode zbog visokih troškova - potrošnja energije

- do izbijanja bolesti u površinskim vodama može doći uslijed nedovoljne ili prekratke dezinfekcije vode (posebice u sustavima za obradu u kojima se provodi samo dezinfekcija)

- dezinfekcija se može provesti na nekoliko načina kemijski => primjenom kemikalija (klor, ozon, permanganat, itd.) „mehanički” => zračenje, termička ili elektrokemijska obrada

- najčešći način - klorinacija najjeftiniji reagens nedostaci / rizik - nastanak kloriranih nus-produkata (potencijalno karcinogeni!!!)

drugi dezinfekcijski reagensi pokazali su znatni manji rizik za nastajanje takvihtoksičnih (mutagenih, karcinogenih) spojeva – ipak, odlikuju se znatno većom cijenom

s obzirom nastanak mutagenih spojeva mogući procesi za dezinfekciju vodeprate sljedeći niz: ozon (O3) < klor-dioksid (ClO2) < kloro-amin (NH2Cl) < klor

nastali toksični i mutageni organski spojevi mogu se ukloniti koagulacijom/flokulacijom/filtracijom, adsorpcijom na aktivni ugljen, naprednim

oksidacijskim procesima današnja istraživanja su pokazala da rizik za nastajanjem mutagenih spojeva u

suvremenim postrojenjima za dezinfekciju klorom nije ništa veći nego primjenomdrugi reagensa (npr. ozon)

KLORINACIJA – Kemizam klora

klor – plin, otapanjem pokazuje tendenciju hlapljenja u atmosferu:

gubitak klora hlapljenjem je minimalna je vrlo brzo hidrolizira u vodi:

Kloramini - uključeni u kombinirani klor- Amonijak i klor se oslobađaju reakcijom kloramina s reducirajućim agensima

-Dikloramin stvara nepodnošljiv miris i smrad, dok to nije slučaj kod kloramina-Trikloramin nije stabilan i raspada se na N2 i … (+ gubitak oksidacijske moći)-Kloramini su puno postojaniji u vodi u usporedbi s HOCl i/ili OCl- te pružaju stupanj produžene zaštite vode o mikroorganizamaKinetika dezinfekcije može se opisati jednadžbom prvog reda:

-“dieoff” koeficijent k je funkcija doze dezinficijensa, tipa mikroorganizama te uvjetavode koja se tretira i može se prikazati sljedećim izrazom :

- kombiniranjem gornjih jednadžbi dobije se Chick–Watson-ov model za dezinfekciju vode: