SKRIPTA Osnovi Tehnologije Pripreme Vode 2011

7/15/2019 SKRIPTA Osnovi Tehnologije Pripreme Vode 2011

1/314

1

Univerzitet u Beogradu

Tehnoloko-metalurki fakultet

OSNOVI TEHNOLOGIJE PRIPREME VODE

Dr Dragan Povrenovi, dipl.in

Beograd 2011.


2/314

2

Uvod

Voda je najdragocenija materija na naoj planeti, jer je ona kao izvor ivota uslovljavala irazvoj i nestanak civilizacija. Vodni resursi su diktirali kretanja naroda i osnivanja stalnihnaselja, a svest o znaaju vode je uvek bila prisutna, medjutim, nikada u toj meri koliko

danas. U nae vreme, voda postaje globalni svetski problem, tema mnogobrojnih naunihistraivanja, strunih ekspertiza i politikih rasprava. Iz svega toga proizlazi samo jedanzakljuak voda je postala najznaajniji strateki resurs XXI veka.

Za razliku od ostalih prirodnih resursa, poput nafte ili razliitih ruda, stalno se obnavljajuikroz hidroloki ciklus kruenja u prirodi, moe se rei da je voda zapravo poslednjiobnovljivi prirodni resurs na naoj planeti. To znai da je skoro ista koliina vode na Zemlji

bila i pre 100 miliona godina i danas, sa priblino istim rasporedom vodnih resursa pokontinentima. Ali, ista koliina vode u daljoj prolosti i u dananje vreme ima sasvim razliitoznaenje, s obzirom na ogromne razlike u potrebama za vodom. Permanentni porast broja

stanovnika na svetu, kao i dinamian tehnoloki razvoj, uslovili su enormno poveanjepotreba za vodom i potronje vode. Drugi bitan faktor, koji je uticao na nesklad izmeuvodnih resursa i potronje vode, odnosi se na kvalitet vode. Porast stanovnitva i ubrzaniindustrijski razvoj, praen ogromnim koliinama otpadnih voda, doveli su do velikog

pogoranja kvaliteta voda u prirodi. Na taj nain, permanentno se smanjuju raspoloivi resursivodosnabdevanja irom nae planete.

Kriza vode se javlja u gotovo svim naseljenim delovima, ali sa razliitim intenzitetom.Najvie su ugroeni regioni sa suvom klimom i oskudnim padavinama, gde kriza vode dostiekatastrofalne razmere. S druge strane, na podrujima sa bogatijim vodnim resursima, krizavode se manje osea. Meutim, posmatrajui u globalu, kriza vode postaje svetski problem.Otuda se ovom problemu posveuje i teke se posveivati sve vea panja oveanstva.

Vodni resursi u svetu i u Srbiji

Kada se govori o vodnim resursima na naoj planeti, uvek se misli na slatku vodu, jer se neuzimaju u obzir ogromne mase slane vode u morima i okeanima. Naravno, to ne znai da semorska voda definitivno ne moe koristiti za ljudske potrebe ili u privredne svrhe. Poznato jeda ova voda, posle razliitih tehnolokih postupaka desalinizacije, postaje upotrebljiva, takoda se sve vie koristi u zemljama koje oskudevaju u vodnim resursima (najvie u Saudijskoj

Arabiji). Meutim, udeo morske vode u ukupnoj svetskoj potronji je tako mali da se za sadamoe zanemariti u globalnim razmerama.

Ukupna zapremina slatke vode na zemljinoj kugli (ne raunajui vodu u vrstom agregatnomstanju) iznosi oko 110 000 milijardi kubnih metara. Meutim, oko 2 /3 ove zapremine segubi u procesu isparavanja, pri emu se formiraju oblaci koji se najveim delom transformiuu kie iznad mora i okeana. Preostalih 43 000 milijardi kubnih metara, u veoj meri ostajeneiskorieno, usled oticanja u nekontrolisanim poplavnim talasima ili se infiltrira u duboke

podzemne izdani. U svetskim hidrolokim statistikama rauna se da ukupni, trenutnoefektivno raspoloivi, vodni resursi na naoj planeti iznose oko 12 000 milijardi kubnihmetara (tj. oko 10% od totalne mase slatke vode fiziki prisutne na zemljinoj kugli).


3/314

3

U ovom trenutku, ukupni svetski vodni resursi od 43 000 milijardi m3 , svedeni nastanovnitvo planete, iznose oko 7 000 metara kubnih po stanovniku godinje (m3 /st. god.).Meutim, iza ovog statistikog proseka se krije (to je est sluaj, kada je u pitanju statistika)ogromna neravnomernost u raspodeli vode na naoj planeti. Na samom dnu skale svetskog

bogatstva u vodi nalazi se mala afrika drava Dibuti, sa svega 23 m3/ st. god., dok je na

vrhu Island, sa neverovatnih 600 000 m3

/ st. god. U vezi sa ovim podacima, treba istai dagranica vodnog siromatva, prema kriterijumima UN, iznosi 1700 m3/st. god. Trebanapomenuti da sve evropske drave imaju hidroloki potencijal iznad ove granice.

Na teritoriji Srbije, hidroloki bilans pokazuje ukupnu zapreminu godinjeg dotokapovrinskih voda od oko 180 milijardi kubnih metara, od ega oko 90% predstavljajutranzitne vode (koje dolaze sa teritorija drugih drava), dok su samo oko 10% domicijalnevode. Resursi podzemnih voda su znatno manji i procenjuju se na 34 milijarde kubnihmetara godinje. Ako se posmatraju vodni resursi Srbije, u odnosu na broj stanovnika, moglo

bi se zakljuiti da nam je priroda bila nakljonjena, jer raspolaemo sa preko 20 000 m3/ st.god. Na alost, tvrdnja o vodnom bogatstvu nae zemlje spada u domen naih moguih

nacionalnih iluzija. Objanjenje ovog paradoksa se temelji na sledeim injenicama:

- Tranzitne vode (koje na teritoriji Srbije uestvuju sa 90%) ne mogu se raunati u naenacionalno vodno bogatstvo. Ove vode se mogu samo u manjoj meri koristiti za nae

potrebe, kako zbog postulata meunarodnog vodnog prava, tako i zbog relativnovisokog stepena zagaenja koje Dunav, Sava, Tami i Tisa unose na ulazu na nauteritoriju. Ako bi se raunalo samo sa domicijalnim vodama i manjim korienjemtranzitnih voda, Srbija bi se pribliila granici vodnog siromatva.

- Na teritoriji nae zemlje je veoma izraena prostorna i vremenska neravnomernostatmosferskih padavina i oticaja vode. U prostornom smislu, vode ima najvie tamo

gde su potrebe najmanje, a u vremenskom smislu, vode ima najmanje u periodunajvee potronje (preko leta).

- Kvalitet povrinskih i podzemnih voda se stalno pogorava, usled zagaenja iz naseljai industrije.

Na osnovu prethodnog razmatranja se moe zakljuiti da su vodni resursi Srbije relativnoskromni i da se definitivno moramo osloboditi iluzija o naem vodnom bogatstvu. Umesto tihiluzija, mora se koncipirati jedna dobro promiljena nacionalna strategija korienja, zatite iouvanja vodnih resursa nae zemlje.

Potrebe za vodom i potronja vode u svetu

Kroz celu istoriju civilizacije, stalno su rasle potrebe za vodom i potronjom vode. To jeuslovljeno, pre svega, permanentnim poveanjem stanovnika zemljine kugle. Meutim,korelacija porasta broja stanovnika i potronje vode nije linearna potrebe za vodom se

poveavaju po znatno vioj stopi od demografskog prirataja. U toku XX veka, brojstanovnika nae planete se poveao oko 3 puta, dok je potronja vode porasla 7 puta. Posebnotreba istai da se svetska potronja vode udvostruila u poslednjih dvadeset godina. U pitanju

je, oigledno, takav trend porasta potreba za vodom koji zahteva veoma ozbiljnu i adekvatnu

reakciju svih relevantnih subjekata struke, nauke i drutva u celini.


4/314

4

U istorijskim relacijama, porast potronje vode pratio je civilizacijski i tehnoloki razvoj.Revolucionarni korak u tom smislu predstavljalo je instaliranje vodovodnih mrea unaseljima. Poznato je da prvi vodovodi datiraju iz antikog doba Rimljani su ve imaliizgraene akvadukte za vodosnabdevanje gradova. Meutim, masovnija pojava gradskihvodovoda je ipak vezana za XX vek, kada poinje nagli porast potronje vode.

U hidrotehnici i vodoprivredi je uobiajeno da se potronja vode u naseljima izraava ulitrima po stanovniku na dan (l /st. dn.). Ova norma potronje moe varirati u vrlo irokomdijapazonu od nekoliko litara do nekoliko stotina litara po stanovniku dnevno, u zavisnosti odstepena civilizacijskog i tehnolokog razvoja. Poznati su istorijski podaci da je u Madridu, uXVII veku, potronja vode iznosila 7 l /st. dn., da bi u Parizu, u XIX veku, ve dostigla 110 l/st. dn. Danas, u veini evropskih gradova potronja vode iznosi oko 200 l /st. dn. , dok je unekim delovima SAD i Kanade i dvostruko vea.

Dobro je poznato da se savremeni svet odlikuje ogromnim razlikama u nivou razvoja i skoronepremostivim jazom izmeu bogatih i siromanih. Upravo potronja vode predstavlja

paradigmatinu ilustraciju ovog jaza. U ovom trenutku, jedna petina svetskog stanovnitvanema pristup vodovodnim mreama, ve se snabdeva iz reka, bunara i ostalih primitivnih inehigijenskih izvorita. Zato je njihova norma potronja vode 50 100 puta manja nego urazvijenim zemljama.

Uporedni prikaz prostornog rasporeda vodnih resursa i potronje vode u svetu dat je na slici 1.Moe se konstatovati da se najbogatiji vodni resursi nalaze u Aziji ( 29% ukupnog svetskogvodnog potencijala) i Junoj Americi ( 28%). Vodni resursi Evrope i Severne Amerike su isti(po 15%), Africi pripada 9%, dok Okeanija i Centralna Amerika imaju ukupno oko 4%sverskih vodnih resursa. to se tie potronje vode, slika je sasvim drugaija. Najvei

potroa vode je Azija ( 50% svetske potronje vode), Evropa je na drugom mestu sa 16% ,dok Severna Amerika i Afrika podjednako uestvuju u svetskoj potronji vode (po 13% ), dok

je uee June Amerike 6% . Okeanija i Centralna Amerika imaju minimalno uee upotronji vode u svetu (ukupno 2% ). Iz ovog uporednog prikaza se moe zakljuiti da senajvei nesklad izmeu vodnih resursa i potronje vode javlja u Aziji, gde je kriza vode inajizraenija. S druge strane, najpovoljnija je situacija u Junoj Americi, iji vodni resursiznatno nadmauju sadanju potronju.

29%

28%

15%

15%

9%

2%2%

Azija

Juna Amerika

Severna Amerika

Evropa

Afrika

Okeanija i Pacifik

Centralna Amerika

A) Resursi


5/314

5

50%

6%

13%

16%

13%

1%

1%

Azija

Juna Amerika

Severna Amerika

Evropa

Afrika

Okeanija i Pacifik

Centralna Amerika

B) Potronja

Slika - Uporedni prikaz raspoloivih vodnih resursa i potronje vode po kontinentima

Kao to je poznato, vodosnabdevanje naselja ne pokriva samo potrebe stanovnitva, ve iindustrije. Potrebe industrije za vodom mogu biti vrlo velike, u zavisnosti od tehnologije.Industrijski potroai mogu troiti vodu kao sirovinu u tehnolokom procesu, ili kaosekundarnu materiju u procesu proizvodnje. Poseban sluaj su termoelektrane i nuklearne

centrale, koje troe ogromne koliine vode za hlaenje agregata. Sa ukljuivanjemindustrijskih potreba, norma potronje vode po stanovniku se uveava skoro dvostruko.

Ogroman porast potronje vode u svetu, u toku XX veka, imao je i drugu stranu medalje korespondentno poveanje koliina otpadnih voda. Odvoenje otpadnih voda i njihovo

preiavanje pre uputanja u recipijente (reke ili mora) predstavlja danas jedan od najveihvodoprivrednih problema. Posebno treba naglasiti izvanredan ekoloki znaaj ovih aktivnosti,u sklopu zatite ivotne sredine. Odvoenje i preiavanje otpadnih voda zahteva visokutehnologiju i vrlo velika finansijska sredstva. Primera radi, za ove svrhe je u SAD, u poslednjetri decenije XX veka, utroeno 1000 milijardi dolara. Otuda je razumljivo to odvoenje i

preiavanje otpadnih voda predstavlja ogroman finansijski problem za zemlje u razvoju,

koji se teko moe reiti bez strane pomoi.

U domenu korienja voda, pored vodosnabdevanja naselja i industrije, poseban znaaj imapoljoprivreda, sa razvojem navodnjavanja. U toku XX veka, navodnjavanje u svetu jedoivelo veliki razvoj, jer su od 50 miliona hektara, na poetku veka, povrine pod sistemimaza navodnjavanje poveane na 250 miliona hektara. Prema podacima UN, potronja vode zanavodnjavanje danas u svetu iznosi 1800 milijardi kubnih metara godinje, to nadmaujesve ostale vidove potronje vode.

Potronja vode u pojedinim zemljama prikazana je na sledeoj slici. Osnovni indikatorpotronje vode je godinja potronja po glavi stanovnika. Kao to se i moglo oekivati, prve

su SAD, sa 2500 m3 / god /stan. Zatim slede zemlje koje imaju relativno veliku potronjuvode, u odnosu na broj stanovnika Grka, Libija, Kanada i Mali, sa oko 2000 m3 / god /stan.


6/314

6

Na dnu su drave sa velikom potronjom vode, ali i ogromnim brojem stanovnika ( Indija iKina), tako da im je specifina potronja vode mala (ispod 1000 m3 / god /stan.).

Na slici je prikazana i struktura potronje vode, sa tri osnovne kategorijepoljoprivreda,industrija i domainstva. Moe se konstatovati da je poljoprivreda dominantan

potroa vode skoro svuda u svetu, to najbolje ilustruje znaaj i razmere navodnjavanja. Sdruge strane, potronja vode u industriji je u korelaciji sa optim i industrijskim nivoomrazvoja u pojedinim zemljama. U tom pogledu, posebno se istiu SAD, Kanada, Nemaka iHolandija.

0 500 1000 1500 2000 2500 3000

SAD

Grka

Libija

Kanada

Mali

Rusija

Nemaka

Australija

Izrael

Brazil

Island

Velika Britganija

Holandija

Japan

Egipat

Indija

Kina

Godinja potronja vode po stanovniku u m3

Poljoprivreda

Industrija

Stanovnitvo

Slika - Potronja vode u pojedinim dravama, po stanovniku godinje i strukturapotronje za tri osnovne kategorije poljoprivreda, industrija, domainstva

Svetska strategija gazdovanja vodama u XXI veku

Problemi sa vodom su od ivotnog znaaja za milijarde ljudi irom zemljine kugle. Kao to jepoznato, u celom svetu je prihvaena sintagma da je voda najznaajniji strateki resurs XXIveka. Na meunarodnim konferencijama se iznose veoma zabrinjavajue injenice oljudskim patnjama zbog vode, irom sveta. Prema prikazanim podacima, u svetu danas 1,1milijarde ljudi (oko 20% svetske populacije) nema pristup zdravoj vodi za pie, dok 2,4milijarde ljudi (oko 40% ukupnog stanovnitva) nema reeno pitanje sanitacije (odvoenja i

preiavanja otpadnih voda). Na Milenijumskoj skuptini UN (odranoj 2000. godine)postavljen je cilj da se do 2015. godine dvostruko smanje navedeni procenti. Meutim, uovom trenutku je stanje zaista alarmantno, jer zbog zagaene vode za pie u svetu umirednevno 6000 ljudi, to godinje dostie stravinu cifru od oko dva miliona ljudi.

Centralna tema svetskih konferencija o vodama je strategija gazdovanja vodnim resursima uXXI veku. U tom okviru, istie se osnovni postulat o kompleksnoj funkciji vode i njenoj


7/314

7

socijalnoj, ekonomskoj i ekolokoj dimenziji. Otuda se strategija gazdovanja vodnimresursima mora temeljiti na harmonizaciji socijalnih, ekonomskih i ekolokih zahteva iinteresa. To znai da nijedna od ove tri dimenzije vodnih resursa ne moe imati apsolutni

prioritet, a da druge budu zapostavljene. Ukoliko se postavi pitanje prioriteta, onda treba imatiu vidu jedan od najvanijih postulata: U sklopu zatite ivotne sredine, osnovne ljudske

potrebe moraju imati prioritet.

Finansiranje vodoprivrednih aktivnosti je takoe jedna od najvanijih svetskih tema. Godinjese u svetu ulae 80 milijardi dolara u vodoprivredu. Ova cifra zaista deluje impresivno, aliipak ne zadovoljava realne potrebe svetske vodoprivrede, koje se procenjuju na 180 milijardiUSD. To znai da godinje nedostaje 100 milijardi dolara za reavanje problema vodoprivredeu svetu. Naravno, podrazumeva se da se ovaj deficit preteno odnosi na zemlje u razvoju.Zbog toga je evidentno da se vodoprivredni problemi zemalja u razvoju ne mogu reiti bez

pomoi razvijenih zemalja. S obzirom na velike finansijske probleme vodoprivrede, postavljase pitanje o potencijalnim uesnicima u finansiranju ove delatnosti. U vezi s tim, zauzet jestav da svaka drava mora biti glavni uesnik u finansiranju svojih vodoprivrednih aktivnosti,

ali da bi trebalo potrati i druge finansijske izvore. Drugi bitan stav se odnosi na neophodnostpartnerstva javnog i privatnog sektora, u cilju obezbeenja potrebnih investicija.

U svetskoj strategiji gazdovanja vodama u XXI veku uzimaju se u obzir svi nepovoljnifaktori, koji negativno utiu na raspoloive vodne resurse na planeti. Pored zatite voda iobezbeenja njihovog kvaliteta, od posebnog su znaaja i efekti globalnog zagrevanja, kojiizazivaju drastine globalne poremeaje meteorolokih i hidrolokih ciklusa. Trend smanjenjaraspoloivih vodnih resursa u svetu, u periodu od 1950 2000. godine, prouzrokovanzagaenjem voda u prirodi, nastavie se i u narednom periodu od 2000 2025. godine, priemu e efekat zagaenja voda biti superponiran sa efektom globalnog zagrevanja. Ovaj trend

je ilustrovan slikom na kojoj su prikazani raspoloivi vodni resursi u svetu, u 3 vremenskapreseka 1950, 2000 i 2025 godine.

Na slici su vodni resursi po regionima sveta razvrstani u 6 kategorija : katastrofalno mali,vrlo mali, mali, srednji, veliki i vrlo veliki. Iz slike 4. se moe konstatovati da 1950. godinenigde na svetu nije bilo katastrofalne situacije sa vodnim resursima, vrlo mali su bili uSevernoj Africi, a mali u Indiji i Kini. Do 2000. godine se stanje promenilo, jer resursi uSevernoj Africi postaju katastrofalno mali, do vrlo mali resursi zahvataju vei deo Azije. Za2025. godinu se prognozira da e katastrofalno stanje vodnih resursa zahvatiti Severnu Afrikui veliki deo Azije.

Za razliku od Severne Afrike i Azije, na ostalim kontinentima nema bitnih promena stanjavodnih resursa. Juna Amerika i severni deo Severne Amerike (Kanada) su u kategoriji vrlobogatih vodnih resursa, dok Evropa ostaje u kategoriji skromnih resursa. Imajui u viduglobalni karakter i razmeru grafikog prikaza, mogle bi se staviti neke primedbe nakategorizaciju pojedinih regiona. Na primer, to se tie Evrope, najnovije prognoze ukazujuna pogoranje stanja povrinskih vodnih resursa. Na slici 6 je prikazan trend promene dotokareka na evropskoj teritoriji u buduem periodu. Moe se konstatovati da su vei delovi Evropezahvaeni trendom smanjenja dotoka, meu kojima je i podruje Srbije.


8/314

8

Slika - Globalni prikaz stanja vodnih resursa u svetu 1950. i 2000. godine, sa

prognozom za 2025. godinu


9/314

9

Slika - Trend promene godinjeg dotoka evropskih reka

Globalna ocena sadanjeg stanja vodosnabdevanja u Srbiji i perspektivebudueg razvoja

Kriza vode u Srbiji nije u toj meri izraena kao u nekim kritinim regionima sveta, ali je ipakpermanentno prisutna u domenu kvaliteta voda, a povremeno dostie ozbiljne razmere ipogledu kvantiteta voda. S obzirom na nedovoljno razvijeno navodnjavanje, koje je najvei

potencijalni potroa vode, kriza vode se manje manifestuje u oblasti poljoprivrede, a znatnovie u oblasti vodosnabdevanja stanovnitva.

Problemi sa kvalitetom vode za vodosnabdevanja stanovnitva se javljaju irom Srbije, bezobzira da li se radi o izvoritima povrinske ili podzemne vode. Veliki broj vodovodnihsistema ne zadovoljava fiziko hemijske i bakterioloke kriterijume vode za pie. Najeiuzroci bakterioloke neispravnosti vode za pie su koliformne bakterije (indikatori fekalnogzagaenja), dok je fiziko hemijska neispravnost prouzrokovana poveanim sadrajemgvoa, mangana, nitrata i nitrita.

Problemi sa kvantitetom vode se javljaju povremeno, u sunim godinama, ali se mogumanifestovati u vrlo ozbiljnoj formi. Sa tog aspekta, paradigmatian je najnoviji primer iz leta2008. godine, u Moravikom regionu, kada je veliko podruje na relaciji Arilje aak


10/314

10

Gornji Milanovac zahvaeno krizom vodosnabdevanja. S obzirom da se ovaj region snabdevavodom iz ivog toka reke Rzav, dugotrajna sua i minimalni proticaji ovog vodotoka suuslovili ozbiljnu krizu vode.

U normalnim hidrolokim uslovima, sa aspekta obezbeenosti vode za pie, situacija sa

vodosnabdevanjem u Srbiji je relativno dobra, jer je pitka voda obezbeena za celokupnostanovnitvo, ali sa izraenim varijacijama u kvantitetu i kvalitetu. Stanje vodosnabdevanjase razlikuje po podrujima, kako u pogledu izgraene vodovodne infrastrukture, tako i u

pogledu pouzdanosti vodosnabdevanja (po vremenu, koliini i kvalitetu). Ovo je uslovljenorazliitom gustinom naseljenosti, stepenom privredne aktivnosti i raspoloivim kapacitetimaizvorita, gubicima u mrei i dr.

U Srbiji, procenat gradskog i prigradskog stanovnitva koji ima neku vrstu vodosnabdevanja(minimum esmu u dvoritu) iznosio je 1991. godine (poslednji popis stanovnitva) oko 90%,

pri emu je najvii u Vojvodini (oko 95%), neto rnanji u Centralnoj Srbiji (oko 94%), adaleko najloiji na Kosovu i Metohiji (tek neto vie od 60%).

Od tog broja, vodu u stanu ima u Srbiji oko 81% stanovnitva (Centralna Srbija 86%,Vojvodina 81%, Kosovo i Metohija 51%).

Za vodosnabdevanje stanovnitva koriste se podzemne i povrinske vode. Povrinske vode sezahvataju iz ivog toka i iz akumulacija (ukupan kapacitet izvorita bio je oko 250 milionam3/god.). Kapacitet izvorita podzemnih voda bio je 1991. godine oko 714 milionam3/god, od ega su najznaajnija aluvijalna izvorita (oko 390 miliona m3/god.).Specifina potronja vode po stanovniku iznosila je izmeu 300 i 400 l/st-dan. Od ovekoliine, stanovnitvo koristi oko 45%, industrija oko 30%, dok oko 25% otpada na ostale

potroae i gubitke u mrei.

to se tie kvaliteta vode za pie, razlike su takoe veoma izraene. U javnim vodovodnimsistemima, kvalitet vode se nalazi pod stalnom kontrolom, to nije sluaj sa individualnimvodosnabdevanjem. Otuda u ovom drugom sluaju postoji rizik upotrebe pijae vode koja nezadovoljava sanitarne kriterijume. Kvalitet voda za pie je u odreenom broju sistema zavodosnabdevanje veoma povoljan ili zadovoljavajui. Meutim, pojedini vodovodi, pa i celeoblasti, nemaju zadovoljavajui kvalitet vode za pie, a ponegde je stanje kritino.

S obzirom na fundamentalni znaaj vodosnabdevanja za opstanak i razvoj nacije, kao i zarazvoj privrede, ova grana vodoprivrede ima prioritetno mesto u stratekim planovima

sektora voda u Srbiji. Razvoj vodosnabdevanja u narednim decenijama treba da prati porastbroja stanovnika, kao i povienje civilizacijskih i kulturnih standarda. Otvaranje novihizvorita vodosnabdevanja mora biti planirano na naelima odrivog razvoja i zatite ivotnesredine. U Srbiji postoji nekoliko velikih akumulacija koje se mogu koristiti zavodsnabdevanje (Vlasina, Zavoj), ili koje jo nisu dovoljno iskoriene (Barje, elije, Bovan).Pored toga, u izgradnji su jo dve velike akumulacije (Prvonek, Rovni). S druge strane,

postoje znaajna izvorita podzemnih voda, koja su pogodna za vodosnabdevanjestanovnitva. Posebna panja u narednom periodu se mora obratiti na zatitu izvoritavodosnabdevanja od koncentrisanih i rasutih zagaivaa. U tom smislu, neohodna je izgradnjanovih i rekonstrukcija postojeih postrojenja za tretman vode za pie.

Pri razmatranju perspektiva razvoja vodosnabdevanja u Srbiji, moraju se imati u vidupotencijalni poremeaji meteorolokih i hidrolokih ciklusa, kao posledice globalnog


11/314

11

zagrevanja planete. Na osnovu prikaza primera krize vode u razliitim regionima sveta,moe se zakljuiti da efekti globalnog zagrevanja imaju znaajan uticaj na uslovevodosnabdevanja. Ovi poremeaji se manifestuju poveanjem intenziteta i verovatnoe pojaveekstrema smanjenjem malih voda i poveanjem velikih voda na rekama. Primer dugotrajnih,ekstremno malih voda reke Rzav, je u tom smislu karakteristian i mora predstavljati

upozorenje za srpsku vodoprivredu. Sigurnost vodosnabdevanja iz povrinskih izvorita moese obezbediti samo izgradnjom akumulacija, koje mogu da neutraliu efekte poremeajahidrolokih ciklusa. Prema tome, u buduem periodu e biti neophodna realizacija planova izVodoprivredne osnove Srbije, u vezi sa izgranjom veeg broja akumulacija zavodosnabdevanje.

Potronja vode i mere za smanjenje gubitaka vode

Pitanje pravilnog odreivanja norme potronje vode je izuzetno vano kod planiranja isprovoenja investicija. Prosena potronja vode po stanovniku na dan (specifina potronja)

odraz je funkcije vie parametara, koji se generalno mogu podeliti na prirodne (dostupnostvodi, klimatske karakteristike, karakteristike recipijenata, itd.) i drutvene (ekonomska modrutva, svest o potrebi racionalizaciji potronje vode, itd.). Specifina potronja vode kreese od jedva neto preko 100 litara po stanovniku na dan u sunim i ekonomski nerazvijenimzemljama Afrike do preko 1000 litara po stanovniku na dan u pojedinim dravama SAD. UEvropi, prosena potronja vode po stanovniku na dan u domainstvima kree se u granicamaod oko 120 litara (Francuska, Nemaka, Holandija) do oko 200 litara (Italija, panija, Finska,

Norveka). Ukupno zahvatanje vode na izvoritu (ukljuujui i industrijske potroae,ustanove, gubitke, itd.) iznosi 200-500 litara po stanovniku na dan.

U Srbiji je realno oekivati znaajno opadanje potronje posle poveanja cene vode, kao iusled smanjivanja gubitaka u mreama. Nasuprot tome, javie se poveanje potronje vode uindustriji. Realno je oekivati prosenu individualnu potronju u domainstvima od oko 150litara po stanovniku na dan, dok proseno zahvatanje vode na izvoritu treba raunati urasponu od 300-400 litara po stanovniku na dan (ukljuujui i sve ostale potroae, gubitke umreama i si.).

Veliki gubici vode iz vodovodnih sistema u Srbiji, pored ekonomsko-tehnolokih problema,uzrokuju i raubovanje izvorita vode. Iz tih razloga, problem gubitaka vode zahteva

postojanje jedinstvene strategije za smanjenje gubitaka i njihove kontrole. Prvi korak urazvoju strategije je poznavanje upravljenja sistemima. U tom smislu osnovne mere koje se

mogu preporuiti su institucionalne, tehnike i ostale.

Institucionalne mere obuhvataju donoenje odgovarajuih zakona, propisa i pravilnikakojima e se regulisati odgovornost vlasnika i korisnika resursa vode. Iz iskustva drugihzemalja, preporuuje se uvodjenje regulatornog tela, iji bi zadatak bio definisanje i uvoenjeneophodnih uslova i kriterijuma, koje je potrebno ispuniti za kvalitetno snabdevanje razliitih

potroaa.

Tehnike mere se sastoje iz niza mera na uvoenju merenja u vodovodnim sistemima, ucilju poboljanja performansi vodovodnih sistema, ali i definisanja minimalne kadrovske iorganizacione osposobljenosti vodovodnih organizacija.


12/314

12

Ostale mere obuhvataju aktivnosti strukovnih udruenja na detaljnoj razradi predmetneproblematike. U vezi s tim, treba pomenuti probleme preduzea koja vode brigu osnabdevanju vodom i odvoenju otpadnih voda (preduzea ViK), sa stanovitafunkcionalnosti (izgraenost i odravanje), kao i sa stanovita razvoja (izgradnja novihobjekata i kapaciteta). Problemi vezani za javna komunalna preduzea vodovoda i

kanalizacije su mnogobrojni i obuhvataju vie aspekata:

- Slabo finansiranje svih aktivnosti ovih preduzea (slabo ulaganje u infrastrukturu inedovoljno odravanje), kao posledica izuzetno niske cene vode, to dovodi doznaajnih problema u funkcionisanju sistema;

- Generalna nepripremljenost i nedostatak uslova za znaajnije investiranje u ovojoblasti;

- Odreen viak zaposlenih u pojedinim preduzeima ViK;- Problemi vezani za pravni, vlasniki, finansijski i organizacioni status ovih

preduzea, kao i njihovo mesto u sektoru voda u Srbiji.

Stanje i projekcija u oblasti zatite voda i otpadnih voda

Zatita kvaliteta voda je jedna od najvanijih oblasti u ovom sektoru i u neposrednoj je vezi saproblematikom odvoenja i preiavanja otpadnih voda. Generalno posmatrajui, situacija uovoj oblasti je veoma nepovoljna u Srbiji. Samo oko 30% stanovnitva Republike Srbije jeobuhvaeno organizovanim odvoenjem otpadnih voda. Veoma nizak procenat otpadnih vodase isputa u vodotoke uz odreenu vrstu preiavanja, dok svega oko 1.5% otpadnih vodakoje isputamo, biva tretirano na zadovoljavajui nain.

Imajui u vidu situaciju u Srbiji, neohodne su aktivnosti i mere, kratkoronog i dugoronogkaraktera, koje obuhvataju sledee :

- Revitalizacija i uspostavljanje normalnog funkcionisanja postojeih ureaja zapreiavanje otpadnih voda naselja i ureaja za predtretman industrijskih otpadnihvoda;

- Izgradnja novih sistema za prikupljanje, dispoziciju i preiavanje otpadnih voda,najpre u naseljima u kojima ve postoji organizovano prikupljanje otpadnih voda ili jeu planu izgradnja objekata i sistema za ovu namenu, radi poveanja stepenaobuhvaenosti stanovnitva (i ostalih pridruenih korisnika) kompletnom uslugom

snabdevanja vodom i odvoenja otpadnih komunalnih voda;- Sprovoenje odgovarajuih radova i mera za zatitu postojeih i buduih izvoritavodosnabdevanja;

- Uspostavljanje mehanizama za kontrolu sprovoenja mera zatite.

Da bi se stepen obuhvaenostl javnom kanalizacijom pribliio stepenu obuhvaenostiorganizovanim vodosnabdevanjem (75-80%), u sledeih deset godina trebalo bi obezbeditiukupna ulaganja reda veliine 1,2 milijarde , odnosno na godinjem nivou 100-120 miliona

.


13/314

13

Klasifikacija prirodnih voda

Sve vode u Srbiji prema svome stepenu zagadjenosti i nameni izuzimajui mineralne itermalne vode, podeljene su u etiri klase (Uredba o klasifikaciji voda, Sl.glasnik SRS, broj 5,

3 februar 1968.)

Klasa I- vode koje se u prirodnom stanju ili posle dezinfekcije mogu upotrebljavati iliiskoriavati za snabdevanje naselja vodom za pie, u prehrambenoj industriji i za gajenje

plemenitih vrsta riba (salmonida)

Klasa II - vode koje su podesne za kupanje, rekreaciju, i sportove na vodi, za gajenje manjeplemenitih vrsta riba (ciprinida), kao i vode koje se uz normalne metode obrade (koagulacija,flokulacija, filtracija i dezinfekcija) mogu upotrebljavati za snabdevanje naselja vodom za

pie i u prehrambenoj industriji.

Klasa III - vode koje se mogu upotrebljavati ili iskoriavati za navodnjavanje i u industriji,osim prehrambene

Klasa IV - vode koje se mogu upotrebljavati ili iskoriavati samo posle posebne obrade

Vode klase II, van graninih tokova i tokova preseenih granicom Srbije dele se na potklase ito: potklasa IIa i potklasa IIb.

Ova podela voda u klase i potklase vri se na osnovu relevantnih parametara kvaliteta injihovih graninih vrednosti koji su prikazani u sledeoj Tabeli, gde su date graninevrednosti relevantnih parametara kvaliteta prirodnih voda.

Parametar Klasa I Klasa II Klasa IIa Klasa IIb Klasa III Klasa IVSuspendovane mat. prisuvom vremenu u mg/l do

10 30 30 40 80 -

Ukupni suvi ostat. prisuvom vremenu u mg/l doza povrinske vode i jezera 350 1000 1000 1000 1500 -za podzemne vode 800 1000 1000 1000 1500 -

pH vrednost 6.8-8.5 6.8-8.5 6.8-8.5 6.5-8.5 6.0-9.0 -Rastvoreni O2 (ne

primenjuje se na podzemnevode i prirodna jezera

8 6 6 5 4 0.5

BPK5 2 4 4 6 7 -Stepen saprobnosti poLibmanu (ne primenjuje sena podzemne vode i

prirodna jezera

oligo-saprobni

betamezo-saprobni

betamezo-saprobni

beta-alfa-mezo-saprobni

alfa-mezo-saprobni

-

Stepen biolokeproduktivnosti (samo zajezera)

oligotrofni eutrofni eutrofni - - -

Najverovatniji brojkoliformnih klica u 1000 mlvode maksimum do

200 6000 6000 10000 - -

Vidljive otpadne materije bez bez bez bez bez bezPrimetna boja bez bez bez bez - -

Primetan miris bez bez bez bez - -


14/314

14

Prilikom zagadjenja vodo tokova, to zbog same prirode zagadjenja to zbog prirode samihvodotokova, ne postoji jedan opti model koji bi sve definisao, ali je prihvaeno da se u jakozagadjenim vodotocima mogu uoiti sledee zone koje predstavljaju kombinaciju nekoliko

predloenih ema.

Zona neposrednog zagadjenja - Prisutno mnogo organskih materija u poetnoj fazi njihoverazgradnje. Sadraj rastvorenog kiseonika obino visok, uz prisustvo zelenih biljaka i riba uveoj koliini.

Polisaprobna zona - zona aktivne razgradnje ili septika zona, u kojoj se odvija najvei deooksidacionih procesa, uz mogu potpuni utroak rastvorenog kiseonika, odnosno prelazak uanaerobno stanje. Prisutne velike koliine CO2 i H2S a redukcioni biohemijski procesi seodvijaju. Obilje bakterija, bez zelenog bilja, eventualno prisutne plavozelene alge i mnogevrste protozoa i biastih larvi Tubifera. Razgradnjom organskih materija nizvodno od ovezone formira se

Alfamezosaprobna zona - jako zagadjena zona, prisutne zelene alge uz veliki broj bakterija,sadraj rastvorenog kiseonika nizak, posebno tokom noi, a sastav faune je raznovrsniji i

prisutan u veem broju vrsta nego u prethodnoj zoni. Biohemijski procesi imajuredukcionooksidacioni karakter.

Betamezosaprobna zona - blago zagadjena zona, uobiajno prisustvo zelenih algi i viihbiljaka, sadraj rastvorenog kiseonika obino iznad 5 mg/l, a smanjena je i oksidacijaorganskih materija. U ovoj zoni se mogu nai i ribe kao jegulja, aran i klen. Biohemijski

procesi imaju oksidacioni karakter.

Oligosaprobna zona - zona praktino iste vode, mada se u njemu jo uvek odvija procesrazgradnje organskih materija. Sadraj rastvorenog kisonika je po pravilu iznad 5 mg/l, ak inou. Obilje zelenih biljaka i prisutna ivotinjska populacija je generalno tipina za zdravevode. Biohemijski procesi imaju oksidacioni karakter.


15/314

15

KONCIPIRANJE SISTEMA ZA PRIPREMU VODE

Svi sistemi za pripremu vode mogu se podeliti u tri osnovne grupe: Sistemi za pripremu vode za pie Sistemi za pripremu kotlovske napojne vode i

Sistemi za pripremu procesne vode za pojedine industrijske procese

Pored ovih treba pomenuti i sisteme za odravanje potrebnog kvaliteta vode u bazenima zaplivanje, u zatvorenim rashladnim sistemima i za pripremu vode za neke posebne namene(farmaceutski kvalitet, voda za infuzione rastvore, hemodijaliza....)

Sistem za pripremu vode za pie iskljuivo kao sirovinu koristi priprodnu vodu, dok drugisistemi obino samo doradjuju vodu za pie do eljenog kvaliteta u skladu sa zahtevanimuslovima.

Osnovni zadatak sistema za pripremu vode za pie je da obezbedi pitku vodu koja je hemijskii bakterioloki bezbedna za humanu upotrebu.

U isto vreme taj kvalitet mora biti zadovoljavajui i za veinu industrijskih korisnika.Voda za pie ne sme imati neprijatan miris ili ukus, a esto se odredjenim dodacima u toku

procesa kvalitet vode moe popraviti u smislu povoljnog delovanja na ljudsko zdravlje, naprimer dodatkom fluorida.

Kvalitet vode za pie se mora nalaziti u okviru propisanih standarda, koji pak sa druge stranene zadovoljavaju potreban kvalitet za koltlovsku napojnu vodu ili pak kao procesna voda u

prehrambenoj, papirnoj ili tekstilnoj industriji pa se mora podvrgnuti dodatnoj preradi odstrane samih tih industrija.

Pre pristupanja izrade samog tehnolokog koncepta jednog sistema za pripremu vode, esto semoraju preduzeti odredjene mere u cilju stalne obezbedjenosti potrebne koliine vode i

poboljanja kvaliteta sirove vode, pre nego ona udje u sam sistem.

Tako se izradom akumulacija u blizini izvorita i kontrolisanim isputanjem vode izakumulacije u izvorite, moe obezbediti potrebna koliina vode ili se moe ta akumulacijakoristiti za prethodno prirodno preiavanje vode sa izvorita. esto se u takvim sluajevimavodi dodaje CuSO4 kao algicidno sredstvo, koje spreava preterani razvoj algi koje ometajudalje procese preiavanja ili pak dovode do pojave ukusa i mirisa vode to zahteva i dodatne

obrade vode, a time i poskupljuju itav proces pripreme.

Priprema vode za pie od sirove prirodne vode zahteva temeljno poznavanje:1. karakteristika sirove vode2. jasnu predstavu o kvalitetu preiene vode

Na osnovu polaznih kriterijuma i ekonomskih uslova postavlja se tehnoloki koncept.Postavljanjem tehnolokog koncepta donekle se uslovljava stepen pouzdanosti koji sistemtreba da ima i odredjuje nivo automatske kontrole koji se u njemu eli ostvariti.

Izabrani nain prerade treba da bude ekonomian, kako u pogledu poetnog investiranja, tako

i u pogledu eksploatacionih trokova.


16/314

16

Prvi zadatak koji je potrebno reiti u itavom lancu je izbor porekla vode: podzemna voda sa vee ili manje dubine povrinska voda iz reke, jezera ili eventualno mora

Ako uopte postoji mogunost izbora, glavni faktori koje treba razmotriti su:

kvalitet vode kojim se raspolae koliina potrebne vode i ujednaenost izdanosti izvorita cena ispitivanja vode, snabdevanja, prerade i distribucije mineralni polutanti organski polutanti bioloki polutanti mikroelementi

Kao primer kvantitativnog uporedjenja kvaliteta vode iz povrinskih i podzemnih izvora ujednom regionu (u ovom sluaju je to drava Texas u SAD), dati su podaci u sledeoj tabeli:

Koncentracija, mg/LPovrinski izvor Podzemni izvor

Komponenta RekaColorado

RekaNeches

GradStephenfille

GradHouston

Kalcijum, Ca2+ 51 11 90 9.2Magnezijum, Mg2+ 17 3.5 38 2.6

Natrijum, Na+ 21 22 9.7 202Kalijum, K+ 4 3.3 5.2 5Gvodje, Fe2+ 0.08 0.12 0.10 0.02Bikarbonat, HCO3

- 181 22 383 410

Sulfati, SO42- 30 19 39 2Hloridi, Cl- 48 38 36 98Fluoridi, F- 0.2 0.6 0.2 1.4

Nitrati, NO3- 0.2 0.2 2.2 0

Silikati, SiO2 8.8 16 16 16Ukup. rastvor.mat 271 142 432 538Tvrdoa kao CaCO3 197 42 380 34

pH 7.1 6.7 7 7.6


17/314

17

KARAKTERISTIKE VODE

Voda je sastavljena od dva atoma vodonika i jednog molekula kiseonika, tako da 6.023x10 23molekula tei 18 g. U prirodi se vodonik javlja u tri izotopna oblika, 1H, 2H (deuterijum)i 3H (tricijum). Istovremeno, kisonik se javlja u 6 izotopskih oblika i to 14O, 15O, 16O, 17O,

18O i 19O. Tri izotopa 14O, 15O i 19O su radioaktivni sa kratkim vremenom raspada, pa se uprirodi veoma retko sreu, tako da preostaju tri oblika vodonika i tri izotopa kiseonika kojimogu napraviti ukupno 18 moguih kombinacija, pri emu svaki izotop kiseonika ima 6moguih kombinacija:

16O1H1H, 16O2H2H, 16O3H3H, 16O1H2H, 16O1H3H, 16O2H3H i to isto ponovljeno sa 17O i 18O.Taan odnos prisutnih izotopa u vodi zavisi od porekla vode, ali uobiajena preirodna smeaizotopa u vodi ima molekulsku teinu od 18.0152 g.

Struktura atoma kiseonika i vodonika doprinosi da molekul vode ima tetraedarsku strukturu.

Atom kiseonika je u sredini te strukture, a na rogljevima se nalazi potencijalno mestoprisustva vodonikovih atoma.


18/314

18

Atomi vodonika se nalaze pod uglom od 104.5o, a rastojanje kovalentne veze O-H je 0.96A.Raspodela naelektrisanja dovodi do polarnosti. Izmedju pozitivnog naelektrisanjavodonikovog atoma i negativnog naelektrisanja sa kiseonika drugog molekula vode seuspostvalja vodonina veza.

Energija vodonine veze je 10-40kJ/mol to odgovara 1-4% od energije kovalentne veze O-Hunutar molekula (1000 kJ/mol).

Vodonina veza doprinosi jaem vezivanju molekula vode nego molekula drugih tenosti i

ona doprinosi mnogim jedinstvenim karakteristikama vode.

Pri formiranju leda dolazi do uspostavljanja vodoninih veza i formiranja heksagonalnestructure leda, pri emu je duina rastojanja izmedju dva atoma kiseonika 2.76A. Upravo kao

posledica heksagonalne strukture unutar te strukture se formira upljina koja doprinosipoveanju zapremine leda, odnosno smanjenja gustine koja omoguava ledu da pliva na vodi.

Gustina vode i leda


19/314

19

Gustina vode zavisi od temperature. Na 0oC led ima gustinu 916.7 kg/m3, a rastopljena voda999.8 kg/m3. Na temperature od 3.98oC gustina vode iznosi 1000 kg/m3. Ova anomalija vodese objanjava upravo prisustvom vodoninih veza i promenom orijentacije molekula, prilikomnjihovog pribliavanja sa smanjenjem temperature. Sa poveanjem temperature iznad 3.98 oC,dolazi do smanjenja njene gustine, tako da na 100 oC ona iznosi 958.4 kg/m3.

Taka topljenja i taka kljuanjaNa atmosferskom pritisku voda kljua na 100oC, pri emu se sa poveanjem pritiska poveavai temperature take kljuanja, pa pri 220 atm ona iznosi 374 oC. Transformacija vode iz teneu vrstu, odnosno vrste u tenu fazu se vri na 0oC.

Provodljivost vodeista nvoda je veoma slab provodnik elektriciteta. Sadanje tehnologije omoguavajudobijanje vode kvaliteta koji obezbedjuje provodljivost od 5.5x10-2 S/cm, za potrebeindustrije poluprovodnika.

Dielektrina konstantaDielektrina konstanta predstavlja odnos odnos jaine uniformnog elektrinog polja izmedjudve naelektrisane ploe, E0 u odnosu na jainu polja, kada se izmedju tih ploa nalazi dipolnimedij, u kome dipoli indukovani u molekulima deluju nasuprot primenjenom polju i smanjujunjegovu jainu, E. Odnos E0/E za neku sredinu daje dielektrinu konstantu, D. esto sedielektrina konstanta odredjuje i kao odnos kapaciteta kondenzatora koji sadri odredjenusupstancu (voda, na primer) i kada je u njemu vakuum. Na 0oC dielektrina konstanta zavodu iznosi 88.00, a na 100oC je 55.44. Sa ovakvim vrednostima dielektrine konstante voda

je univerzalni rastvara.

Dipolni momenatKovalentna veza izmedju dva razliita atoma bie praena dipolnim momentom, ija seveliina dobija kao proizvod naelektrisanja elektrona i relativnog pomeranja pozitivnih inegativnih elektrinih centara. Postojanje polarnosti molekula vode i sposobnost da formirajuvodonine veze dovodi do mogunosti da bilo koja estica koja ima ili pozitivno ili negativnonaelektrisnje bude okruena molekulima vode, to omoguava rastvaranje i pozitivno inegativno naelektrisanih estica.

Toplotni kapacitet i specifina toplota


20/314

20

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

-300 -200 -100 0 100 200 300

Temperature oC

MolarnitoplotnikapacitetJ/molC

Specifina tolpota ima isti profil stim to se vrednost na ordinate deli sa 18 (molarnom masomvode), tako da je specifina toplota na -11 oC 2.03 J/g C, a na 0oC 4.186 J/g C. Na 100 C u

parnoj fazi pada na 1.9 J/g C.

Toplota stvaranja vode

Pri reakciji vodonika i kiseonika dolazi do egzotermne reakcije, oslobadja se toplota u iznosuod Hf

0= -285.8 kJ/mol.

Toplota fuzijeTolota fuzije je ona toplota koja je potrebna da se vrsta faza pretvori u tenu na takitopljenja. Za vodu ona iznosi Hf= 6.01 kJ/mol. Pretvaranje leda u vodu zahteva veuenergiju nego zagrevanje vode sa 0 na 80oC. Ovako znaajna energija je potrebna radirazdvajanja dela vodoninih veza kod leda i njegovo prevodjenje u teno stanje. (od 0 do 100

je 7.54 kJ/mol, a od 100 do 120 oC je 0,92)

Toplota isparavanjaKod isparavanja vode potrebno je prekinutisve vodonine veze, kako bi se molekuli razdvojilii ta toplota iznosi Hv= 40.67 kJ/mol


21/314

21

-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

140

0 10 20 30 40 50 60

Dovedena toplota kJ/mol

TemperaturaoC

0,91 6,01 7,51 40,67 0,92

Povrinski napon

Molekuli vode na povrini tene faze imaju veu energiju nego oni unutar same tenosti, jersu oni ispod povrine vode uspostavili svoje vodonine veze. Kao posledica toga, javlja se

pojava da voda sama eli da zauzme takav oblik u kome e se ta energija minimizovati.Povrinski napon je sila koja doprinosi smanjenju povrine vode odredjene zapremine.Upravo je povrinski napon taj koji pomae vodi da pri padu kroz vazduh kapljica tei dazauzme sferini oblik.Veza izmedju temperature i povrinskog napona vode je data u sledeoj tabeli:

T oC 20 60 100(N/m) 0.0728 0.0662 0.0589

Viskozitet

Viskozitet vode je vei u odnosu na fluide sa slinom molekulskom teinom. Kao i u ranijisluajevima, postojanje vodoninih veza doprinosi poveanju viskoziteta. Poto se sa

poveanjem temperature molekuli vode udaljuju to slabe i medjusobne vodonine veze, toprouzrokuje da viskozitet opada. Dinamiki viskozitet se izraava u jedinicama Ns/m2, akinematski viskozitet, koji predstavlja odnos ima jedinice m2/s.


22/314

22

Kvalitet vode kojom se raspolae

Podzemna voda je, odavno, za mnoge, sinonim prirodno iste vode, a povrinska vodaza zagadjenu vodu. Pri razmatranju kvaliteta sirove vode, nije dovoljno poznavati samorezultate njenih hemijskih analiza, ve je neophodno, na osnovu relevantnih podataka, to

pouzdanije proceniti i trendove promena njenog kvaliteta u narednom periodu. Pri tome trebaimati na umu da se kvalitet sirove vode moe menjati dnevno, sezonski, godinje ili tokomperioda od nekoliko godina.

Podzemne vode su apriori privlanije, ali su i one retko kad iste tokom cele godine,naroito u kinim periodima, kada se mogu zamutiti ili zagaditi prolazom voda kroz

povrinske slojeve. Ovo zagadjenje je po pravilu redje i ogranienije u odnosu na povrinskeizvore, ali je i dueg trajanja zbog male brzine filtracije i sporog povraaja izgubljeneravnotee. Zagadjenje podzemne vode napreduje postepeno te postoji opasnost da se i ne uoiako se analize ne vre sistematski. Kvalitet sirove vode se odredjuje na osnovu sledeih

parametara:

Da bi se izvrila prava karakterizacija vode, neophodno je pravilno uzorkovanje vode iodredjivanje nivoa tanosti merenja i hemijske analize.

Jedinice kojima se izraavaju hemijske koncentracije pojedinih konstituenata u vodi su:1. Mol odgovara molekulskoj teini komponente izraene u gramima (1Mol CaCO3 je

100g)2. Molski udeo- predstavlja odnos broja molova date komponente u vodi, prema

ukupnom broju molova rastvorenih u vodi

NCBA

BB nnnn

nx

... ,

gde su sa n oznaceni brojevi molova prisutnih u vodi pojedine komponente3. Molarnost- predstavlja broj prisutnih molova odredjene komponente u vodi u odnosiuna ukupnu zapreminu rastvora, mol/L.

L)rastvora,premina(g/mol)(zatezinamolekulska

g,komponentemasaM

4. Molalnost- predstavlja broj prisutnih molova odredjene komponente u vodi u odnosiuna ukupnu masu rastvora, mol/kg

kg)rastvora,sa(g/mol)(matezinamolekulska

g,komponentemasam

5. Masena koncentracija, g/L, predstavlja odnos mase rastvorene komponente premazapremini rastvora

Lrastvora,zapremina

g,komponentemasag/Lija,Koncentrac

6. Normalnost, N, - predtavlja broj ekvivalenata po zapremini rastvora

L)rastvora,eminag/eq)(zapr,komponentemasatna(ekvivalen

g,komponentemasaeq/LN,

gde je ekvivalentna masa komponente jednaka odnosu molekulske teine komponentei odnosa valence te komponente:

eq/molZ,

g/mol,komponentetezinamolekulskag/eqtezina,naEkvivalent


23/314

23

7. Delova na milion, ppm predstavlja odnos mase komponente prema milion puta veojmasi. Na primer 1mg je 1 ppm u odnosu na masu od jednog kilograma.

rastvorag10

g,komponentemasappm

6

Kvalitet merenja fizikih parametara se odredjuje stepenom tanosti korienih instrumenata istatististikom obradom dobijenih rezultata, dok se procena validnosti hemijske analize radisabiranjem svih dobijenih koncentracija katjona (Ca2+, Mg+, Na+, K+..) i anjona (HCO3

-,SO4

2-, Cl-, NO3-..):

anjona = katjona

Procentualna razlika izvrenih merenja se odredjuje na osnovu jednaine:

100% anjonakatjona anjonakatjona

Prihvatljivi kriterijumi za tanost analize su:

anjona, meq/L Prihvatljiva razlika0-3.0 0.2 meq/L3.0-10.0 2%10-800 5%

Boja- se kod dobre vode za pie ne tolerie. Norma u Francuskoj je 20 jedinica platina-kobalt. I dubinske i povrinske vode su ponekad obojene. Prve ak iako su bistre mogu poizlasku na povrinu u dodiru sa kiseonikom da postanu obojene(ute, crvene pa ak i crne).

Miris i ukus- su osnovne karakteristike za procenu vode. Voda za pie trebe da bude bezmirisa i ukusa. Ukoliko izvorite vode nije takvo, voda se mora podvrgnuti preradi saefikasnim i permanentnim uinkom, to je prilino skup postupak.

Temperatura- je pored bistrine i ukusa najmerodavniji inilac za ocenu upotrebljivosti vode zapie, pa je i tu podzemna voda u prednosti, zbog svoje konstantne temperature u odnosu napovrinske vode kod kojih temperatura varira od 1-22 oC. Temperatura je vaan inilac prioceni ravnotee vode u odnosu na kalcijum i na obrade kojima e se ona podvrgavati. to jetemperatura vode nia, utoliko su hemijski procesi oko flokulacije-dekantacije sporiji iosetljiviji, naroito ako joj je temperatura ispod 10oC. S druge strane, ako je temperatura via,moe doi do intenzivnog razvijanja planktona ili do prezasienosti rastvorenim gasovima, touslovljava pojavu bele vode ili pak izaziva velike smetnje u radu stanica za preradu. Vie oddrugih karakteristika vode, vano je poznavati brzinu promene tmperature, isto toliko koliko iamplitude tih promena.

Sadraj suspendovanih materija- procenjuje se samo delimino i to na osnovu zamuenosti

kao jedne od najuoljivijih karakteristika. Voda za pie ne treba da sadri suspendovanematerije koje se mogu taloiti. Danas se (u Francuskoj) tolerie zamuenost od 15 kapi


24/314

24

mastike (priblino jedna Deksonova jedinica) ali se nastoji da voda za distribuciju nema vieod 5 kapi zamuenosti. Tanije je zamuenost izraavati u jedinicama NTU (nefelometricturbidity units), pri emu je vrednost dozvoljenog zamuenja do 1NTU (dok se za manjevodovode, do 5.000 stanovnika, tolerie zamuenost i do 5 NTU).


25/314

25

pH- vode mora biti u definisanim granicama od 6.8-8.5. Ukoliko je koncentracijavodonikovih atoma izvan ove granice, tehnolokim postupkom se mora dovesti na propisanumeru.

HHpH

1010 log

1log

OHHOH2

K

OH

OHH

2

Koncentracija vode u vodenim rastvorima je konstantna pa se njena vrednost moe ukljuiti uvrednost konstante, tako da je pri temperaturi od 25 oC:

14101 wKOHH

odnosno, 14pOHpH

Mineralizacija vodese ee javlja kod dubinskih nego kod povrinskih voda. Viak krea uvodi je nepoeljan ali je jo gore, ak i tetno, ako mineralizovana voda sadri viak nekihjona, kao to su arsen, olovo, fluor idr.

Sulfati i hloridi- mereni zajedno ili odvojeno u veoj ili manjoj meri indiciraju salinitet vodenamenjene potronji. Vea koliina ovih soli je tetna za oveka (mada se posle izvesnog

perioda prilagodjavanja mogu podnositi i koliine koje znatno prelaze normalnu jedinicu od250 mg/l), a pored toga izazivaju i koroziju metalnih cevovoda. Dubinske vode raspolaunajveim salinitetom, pa malo zagadjena povrinska voda ima prednost nad njima.

Gvodje i mangan- sami po sebi nisu tetni ali ih treba eliminisati, jer, iako se tolerie sadraj

(Mn+Fe) od 0.3 mg/l sa granicom od 0.1mg/l za Mn, moe doi do velikih smetnji i samanjim sadrajem u provodnicima sa sporom cirkulacijom vode, pa se i sa sadrajem


26/314

26

mangana od 0.05 mg/l moe javiti crna voda, kao i kod gvodja. Stoga je neophodno ispitatikoncentraciju ovih metala u vodi, a podzemne vode ih esto sadre. Analiza dalje odredjujeizbor koagulanata koje treba koristiti u pojedinim sluajevima.

Rastvoreni kiseonik- je vodi neophodan zbog ukusa, kao i da voda ne bi postala uzronik

korodiranja metalnih cevi kroz koje tee. Ako podzemna voda nema rastvorenog kiseonika,ne znai da je zagadjena jer poetni sadraj kiseonika moe biti utroen na prirodnosamopreiavanje prilikom poniranja. Takva voda se mora obavezno aerisati pre upotrebe.

Kalcijum- najvie utie na pojavu tvrdoe vode i to tzv. karbonatne tvrdoe, koju je uprocesu pripreme vode potrebno svesti na odgovarajuu meru.

Sadraj organskih materija- mora se paljivo ispitati ako je voda namenjena ljudskojpotronji. U podzemnim vodama obino ima malo organskih materija osim ako nisu u dodirusa nekim izvorom zagadjenja, to je pored temperature njihova osnovan prednost u odnosu na

povrinske vode. Sadraj organskih materija u vodi je potrebno vezati za konkretne sluajeve,a posebno da li je sadraj sa biljnim poreklom, koji nije tetan. Postavljena granica da

oksidabilnost vode za pie ne bi trebalo da predje 3 mg/l ako se merenje vri u alkalnojsredini, moe se razliito tumaiti, jer ta da se zameri vinu ili aju koji imaju mnogo veisadraj organskih materija.

Plankton- izaziva ozbiljne smetnje kako u stanici za preradu vode tako i u distribucionojmrei ili rezervoarima. Javlja se u povrinskim vodama u obliku fitoplanktona (biljnog) izooplanktona (ivotinjskog porekla). Pored mehanikih problema u stanicama za preradu icevovodu, plankton daje i rdjav ukus vodi. Zooplankton se jo manje tolerie jer ako se zapateu mrei veoma ih je teko odstraniti, a jo gore ih je ostaviti u stanju suspenzije.

Bakterije i virusi- moraju se odstraniti sterilizacijom a veinom su prisutni u povrinskim

vodama, premda se i podzemne vode moraju preventivno tretirati.


27/314

27

FIZIKE, FIZIKO-HEMIJSKE I HEMIJSKE OSOBINE VODE ZA PIEKOJE MOGU IZAZVATI PRIMEDBE POTROAARedni Parametri Maksimalno doputene vrednosti

broj ili koncentracije1. Boja 5 stepeni Co-Pt skale2. Miris i ukus bez

3. Mutnoa do 1 NTU*4. Koncentracija jona vodonika (pH) 6,8 8,55. Oksidabilnost (mg KMnO4/l) do 8 **6. Provodljivost (Scm, na 20 C) do 10007. Temperatura Temperatura izvorita illi nie8. Rastvoreni kiseonik (% saturacije) 50***9. Sulfati 250****10. Vodonik sulfid bez*****11. Ukupni organski ugljenik* Za vodovade do 5000 stanovnika dozvoljena je mutnopa do 5 NTU (nefelometrijska jedinica mutnoe)** Smatra se da je voda ispravna u sluaju da oko 20% merenja koja nisu uzastopna u toku godine, vrednost ovogparasmetra dostigne do 12 mg KMnO4/l. Frekvencija merenja po vaeem Pravilniku.*** Ne odnosi se na podzemne vode**** Ne sme se osetiti miris

PRINCIPI PRERADE VODE ZA PIE

Prerada vode na osnovu ispitanog porekla, fizikih, hemijskih i biolokihkarakteristika, kao i njene mikrozagadjenosti moe biti vie ili manje kompletna. Ponekad je

potrebno primeniti mnogobrojne postupke i njih treba tako kombinovati da se nedostaci vodeeliminiu na najbolji mogui nain a da u isto vreme najbolje odgovaraju mogunostima kojeuredjaj prua. Izabrani nain prerade treba da bude ekonomian u pogledu poetnoginvestiranja i ekploatacionih trokova.

Prerada vode se vri ve na zahvatu vode ili kod crpki. Kod podzemnih voda potrebnoje obezbediti takvu kaptau ili potiskivanje da se tom prilikom zhvati to manje zemlje ipeska. Zahvat povrinske vode treba prilagodjavati nanosu koji ona sadri.

Dobro zahvatanje vode predstavlja prvi stadijum prerade vode.

Koncepcija zahvata vode

U jezeru sa ustaljenim nivoom, kotu zahvata treba tako izabrati da tokom itavegodine sadraj suspendovanih i koloidnih materija u vodi, kao i sadraj planktona bude tomanji, a temperatura vode to nia.

Ako je jezero dovoljno duboko, zahvatanje vode se vri na dubini od 30-35 m, ime jeuticaj osvetljenosti znaajno smanjen a time i ogranien sadraj planktona. U svakom sluajuzahvatanje vode treba da se vri bar na 7 m od dna, kako bi se izbegao uticaj kretanjanataloenih estica i vodenih struja na dnu, ako i posledice vertikalnog kretanja usledtemperaturne razlike (prevrtanje jezera).

Zahvat vode iz jezera sa promenljivim nivoom se vri uz potovanje prethodnihkriterijuma, s tim to je potrebno obezbediti zahvatanje sa razliitih dubina, zavisno od dobagodine.

Na zahvatu vode iz reke treba se obezbediti od nanosa zemlje, peska, lia, trave,povrinske pene, ugljovodonika itd. Ne postoji model idealnog vodozahvata, tako da savisno


28/314

28

od sluaja voda moe biti zahvaena sa dna, bono, putem sifona itd. Svaki od ovih nainazahteva posebnu studiju.

Slika Izvorite Potkop - aht

Slika. Vodozahvat na reci Brvenici

Prethodna prerada vode

U okviru prethodne prerade sirove vode, u savremenim sistemima za pripremu vode,primenjuju se sistemi sa reetkama, talonici i sita, za uklanjanje inertnog materijala, kao ihemijska obrada i aeracija. Prvi nain prerade po zahvatu je:

Cedjenje kroz reetku

Vri se kako bi se eliminisao krupniji materijal, koji moe ometati dalje faze prerade.Efikasnost operacije zavisi od razmaka izmedju ipki reetke i razlikuju se:grubo cedjenje kroz reetku sa otvorima 40-100 mmfinije cedjenje kroz reetku sa otvorima 10-40 mmfino cedjenje kroz reetku sa otvorima 3-10 mm


29/314

29

Reetke se mogu istiti runo ili automatski. Najee se za stanice veih razmeraupotrebljavaju automatske reetke ( ili mehanike reetke), ali se one takodje mogu primeniti ikod manjih stanica kod kojih postoji opasnost od naglog nanoenja materijala biljnog porekla,koji ima tendenciju da obloi reetku i tako izazove prekid doticaja vode.Tipovi reetki:

a) Reetke za runo ienjeKoriste se jednostavne eline ipke vertikalne ili pod uglom 60-80o prema horizontali.Na manjim i srednjim stanicama usisne korpe imaju ulogu reetke, koje se mogu ititi`kontramlazom` .

b) Mehanike reetke koje se iste sa uzvodne strane:- krive reetke- reetke na zupanicima- reetke sa grabuljama na uetu (za vodu sa malo nanosa)- reetka sa etkama na beskrajnoj traci (slui za fino cedjenje)

c) Mehanike reetke koje se iste sa nizvodne strane:- reetka sa eljevima na beskrajnoj traci (koristi se i kod otpadnih voda jer ima velikikapacitet)- reetka sa grabuljama na beskrajnoj traci ( u stanju je da odstrani velike koliine otpadaka izvode)

Odstranjivanje peska

Zavisno od uslova zahvatanja, moe se postaviti pre ili posle procedjivanja kako bi se udaljem postupku zatitili ugradjeni aparati. Odstranjuju se ljunak, pesak i manje ili vie fineestice minerala. Dimenzije estica koje se ovom prilikom odstranjuju su vee od 200mikrona. estice nieg granulometrijskog sastava odstranjuju se tokom procesa dekantacije iliodstranjivanja mulja. Odstranjivanje peska se vri u talonicima, a zavisno od uslova utaloniku i vrsti materijala projektuje se i odgovarajui talonik, pri emu se koriste formuleStoksa, za laminarno, Njutna, za turbulentno i Alena , za taloenje u prelaznoj oblasti.U praktine svrhe, za pesak gustine 2.65 g/cm3, mogu se koristiti sledei podaci:

d (mm) 0.05 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 1.0 2.0 3.0 5.0 10Vo 0.2 0.7 2.3 4.0 5.6 7.2 15 27 35 47 74Vcr 0 0.5 1.7 3.0 4.0 5.0 11 21 26 33V0.3 0 0 1.6 3.0 4.5 6.0 13 25 33 45 65

Ucr 15 20 27 32 38 42 60 83 100 130 190gde su sve vrednosti izraene u cm/s i oznaavaju:Vo vrednosti za brzinu taloenja u fluidu ija je horizontalna brzina jednaka 0,Vcr brzina taloenja u fluidu ija je horizontalna brzina jednaka Ucr,V0.3 brzina taloenja u fluidu ija je horizontalna brzina jednaka 0.3 m/s iUcr kritina horizontalna brzina za pokretanje istaloene estice.

Pored standardnih talonica ili talonica kanalskog tipa koje se ispiraju hidraulinim mlazom,u ovu svrhu se mogu upotrebiti i ciklonski separatori (hidrocikloni) koji su veoma efikasni alise uvek javlja problem abrazije uredjaja.

Odstranjivanje ulja i masnoa


30/314

30

Poto su ulja i masti uglavnom laki od vode, oni tee da isplivaju na povrinu, pasmanjenjem brzine proticanja celokupne tenosti, dolazi do separacije, a celokupna tenost

postaje `prirodni separator`. Posebno konstruisanim obrtnim cevima na povrini vode se vri`skidanje` pene ulja i masti sa povrine vode.

Procedjivanje

Primenjuje se u sluaju da je koliina planktona ograniena i da u daljoj preradi nijepredvidjena nikakva dekantacija. Dejstvo ovih sita je ogranieno pa pri njihovoj primeni trebabiti oprezan, posebno u kontekstu prethodnih procesa. Razlikujemo makro (otvori vei od 0.3mm) i mikro procedjivanje (otvori manji od 0.1 mm) a koriste se rotaciona sita ili sita na

beskrajnoj traci, specijalno ako se menja nivo vode koja se tretira.

Prethodna prerada hlorom

Vri se u cilju zatite cevi kroz koje prolazi nepreradjena voda. Ukoliko se ne izvri prethodnohlorisanje, na cevovodima se taloi plankton koji smanjuje propusnu mo cevi pa do njihovog

potpunog zaepljenja. Gvodjevite i sulfatoredukcione bakterije mogu da razaraju gvodjemetalnih cevi, pa se zapaa vei sadraj gvodja u vodi, naroito u toku privremenih prekidarada. Dejstvo hlorisanja ne smanjuje boju vode sem u sluajevima humusnih materija, ali sedobija bistrija i filtrabilnija voda kao posledica oksidacije raznih materija u vodi:

jona gvodja i mangana amonijaka, stvarajui hloramine ili izazivajui njegovo raspadanje (preko

kriti.take) nitrita koji se prevode u nitrate organskih materija podlonih oksidaciji mikroorganizama (bakterija, algi, planktona)

Prethodno hlorisanje moe bitiprosto, hlorisanje do kritine take ili superhlorisanje.Pri prethodnom hlorisanju uvek je bolje upotrebiti sadraj hlora koji je malo vei od

sadraja u kritinoj taki. Tako treba uvek postupiti kada je to mogue i kad takav postupakne zahteva velike koliine hlora. Pored unitenja patogenih klica i bakterija, planktona,

bezopasnih klica i drugih, dobija se i najnia granica pojave ukusa vode. Kada je voda boljegkvaliteta u pojedinim periodima godine mogue je vriti prosto hlorisanje. Hlor deluje veoma

brzo i to u prvim minutima nakon injektiranja u vodu, pri emu u fazi prethodnog hlorisanjavreme nije tako vaan faktor kao pri sterilizaciji, jer se traeni rezultati postiu veoma brzo.

Kada su u pitanju povrinske vode u kojima se lako mogu nai virusi, praktikuje sesuperhlorisanje i to sa produenim trajanjem kontakta.

Aeracija

Vri se u sluajevima kada sirova voda sadri viak gasova: sumporvodonik- koji vodi daje neprijatan ukus kiseonik- kada je u stanju presienosti jer njegovo izdvajanje izaziva negativne posledice

u taloniku, jer se podie mulj sa dna, kao i kod filtriranja kada nastaje lano zaptivanje,izdvajanjem gasa.

ugljen dioksid- koji vodu ini agresivnom


31/314

31

ako u vodi nema dovoljno kiseonika da bi se obezbedila oksidacija jona gvodja imangana, nitrifikacija amonijaka i da bi se vodi dao prijatan ukus, kao i spreavanjekorozije metalnih cevi.

Osnovni procesi prerade vode

Koji e osnovni procesi i kojim redosledom biti ukomponovani u proces prerade vode, zavisiod kvaliteta sirove vode i kvaliteta preradjene vode koji se eli ostvariti. Osnovni kriterijumi,na osnovu kojih se vri izbor hemikalija koje e se primenjivati u procesu, su njihovaefikasnost u obavljanju eljene reakcije i njihova cena. Tako, na primer za kontrolu ukusa imirisa vode mogu se koristiti aktivni ugalj, hlor, hlordioksid, ozon i kalijum permanganat.Obino je najjeftinije reenje primena velike doze hlora (superhlorisanje), ali je aktivni ugaljdaleko efikasniji u pogledu uklanjanja jedinjenja koja utiu na ukus i miris vode.U sistemima za preradu povrinskih voda esto se praktikuje instaliranje dozirne opreme zadve ili ak tri od navedenih hemikalija, tako da se, zavisno od trenutnog kvaliteta sirove vode,

moe uvek primeniti najefikasnija i najekonominija varijanta.

U sledeoj tabeli dat je saeti prikaz parametara kvaliteta prirodnih voda, njihov uticaj nakvalitet tih voda i uobiajeni naini njihovog korigovanja.

Parametar(primesa)

Posledica Nain preradeManjak Viak

Najeaprimena

Nerastvorne primeseSuspendovane ikoloidne materije

Mutnoa Bistrenje Povrinske vode

ive primeseBakterije i virusiPlankton

Javno zdravljeIzgled i korozija

DezinfekcijaDezinfekcija

Sve vode,povrinske-patogeni organizmipodzemne-feroznei manganozne

bakterijeRastvorne primeseOrganske materije

BojaSeptinost

Bistrenje i primenaO3 i/iliaktivnog uglja

Sve vode

Mikrozagadjivai(pesticidi, fenoli,detergenti....)

ToksinostUkusMiris

Cl2+bistrenje+O3+aktivni ugalj (Cl2

po potrebi)

Povrinske ialuvijalne

podzemne vodeHalo-forme

(trihalometani)

Miris,

Javno zdravlje

Aeracija+aktivni

ugalj

Podzemne vode

SoliHCO3

-, CO32-

Korozija Remineralizacija Uklanjanjekarbonata

Sve vode

Cl-, SO4 2- Ukus, Korozija Reversna osmoza Morska i boatevode

NO3- Methemoglobinemia Denitrifikacija Podzemne vodePO43- Bioprodukcija Bistrenje Sve vodeSiO3 Ometanje reversne

osmozeJonska izmena Podzemne vode

F- Zubi, kosti, nervni sis Fluoridizacija Defluoridizacija Podzemne vodeCa 2+, Mg 2+ Korozija, Kamenac Remineralizacija Omekavanje Sve vode

Na+, K+ Javno zdravlje Membranski itermiki procesi

Morska i boatevode

NH4+

Septinost Hlorisanje,nitrifikacija Sve vode

Fe2+, Mn2+ Obojenost, Korozija Deferizacija, Podzemne vode


32/314

32

demanganizacijaUkupan salinitet Javno zdravlje,

KorozijaMembranski itermiki procesi

Sve vode

Rastvoreni O2 Gasovi, Ukus,Korozija

Aeracija Deoksigenacija Podzemne vode

CO2 Korozija Aeracija,

Neutralizacija

Podzemne vode

H2S Miris Aeracija Podzemne vode

Standardi kvaliteta, karakteristike vode prijemnika i namena vode koja se iz njega zahvataodredjuju potrebni stepen njene prerade. Uticaj pojedinih vrsta zagadjujuih supstancija imasvoju karakteristinu vremensku i prateu prostornu dimenziju, zavisno od procesa kojima seoni transformiu u svoj konani oblik ili koji ga spreavaju da dospe u vodu prijemnika.

103 (s) 104 105 106 107 108 109

1010

sat dan mesec godina dekadasedmica sezona

Klasifikacija prirodnih voda prema kvalitetu (Prati et al. 1971)Parametar Kvalitet vode

kvaliteta odlian prihvatljiv blagozagadjena

zagadjena jakozagadjena

pH 6.5-8.0 6.0-8.4 5.0-9.0 3.9-10.1 >10.1Rastvor.O2 % 88-112 75-125 50-150 20-200 >200BPK5 mg/l 1.5 3.0 6.0 12.0 >12.0HPK mg/l 10 20 40 80 >80Susp.mat. mg/l 20 40 100 278 >278Amonijakmg/l

0.1 0.3 0.9 2.7 >2.7

Nitrati mg/l 4 12 36 108 >108Hloridi mg/l 50 150 300 620 >620Gvodje mg/l 0.1 0.3 0.9 2.7 >2.7Mangan mg/l 0.05 0.17 0.5 1.0 >1.0

Flotabilne materije

Bakterije

Rastvoreni O2

Suspendovane vrste materije

Nutrijenti

Rastvorene vrste mat.

Akutni toksini efekti Dugoroni toksini efekti


33/314

33

Zbog svega do sada reenog i vrednosti prikazanih u tabelama, izuzetno je znaajno, pre negose napravi krajnji izbor izmedju povrinske i podzemne vode, posedovati potpunu informacijukako o karakteristikama sirove vode, tako i o veliini rizika od njenog incidentnog zagadjenja.Uzvodno od zahvata sirove vode, locirani industrijski pogon, ne samo da moe biti uzrok

sezonskih varijacija njenog kvaliteta, ve pri incidentnim situacijama moe ozbiljno naruitinjen kvalitet, a kadkad moe dovesti i do prekida rada postrojenja za pripremu vode. Kolikoe taj prekid rada trajati, zavisi od stepena sloenosti primenjenog sistema i to je sistemsloeniji i sofisticiraniji to e i prekid rada sistema biti krai (Slika 1)

Kriterijumi kvaliteta sirovih povrinskih voda koje se koriste za javno snabdevanje vodom zapie (U.S. Federal ater Pollution Control Administration, 1968)

Supstancija Kriterijumi za povrinske vodeDozvoljeni sadraj Poeljan sadraj

Koliformni organizmi (NBO) 10000 100

Fekalni koliformi (NBO) 2000 20Neorganske supstance, mg/lAmonijani azot 0.5 0.01Arsen* 0.05 odsutanBarijum* 1.0 odsutanBor* 1.0 odsutanKadmijum* 0.01 odsutanHloridi* 250 250Hrom (VI)* 0.05 odsutanBakar* 1.0 praktino odsutanRastvoreni O2 4 blizu zasienjaGvodje 0.3 praktino odsutanOlovo* 0.05 odsutnoMangan* 0.05 odsutan

Nitratni azot * 10 praktino odsutanSelen* 0.01 odsutanSrebro* 0.05 odsutnoSulfati* 250 50URM* 500 200Uranil jon* 5 odsutanCink* 5 praktino odsutan

Organske supstance mg/lABS 0.5 odsutanUgljentetrahlorid* 0.15 0.04Cijanidi* 0.20 odsutniPesticidi *Adrian 0.017 odsutanFlordan 0.003 odsutanDDT 0.042 odsutanDieldrin 0.017 odsutanEndrin 0.001 odsutanHeptahlor 0.018 odsutan

Lindan 0.056 odsutanMetoksihlor 0.035 odsutan


34/314

34

Toksafen 0.005 odsutanFenoli* 0.001 odsutni

* Supstance na koje u znaajnoj meri ne utiu sledei osnovni procesi obrade:koagulacija - manje od oko 50 mg/l Al2(SO4)3, Fe2(SO4)3 ili FeSO4 7H2O, uz dodatak

alkalija prema potrebi, a bez pomonog koagulanta ili aktivnog uglja,taloenje - 6 sati ili manjebrza peana filtracija - brzina filtracije 7 m3/m2h ili manjedezinfekcija hlorom - bez obzira na koncentraciju ili na oblik rezidualnog hlora

0

2

4

6

8

10

12

0 2 4 6 8 10 12 14 16

vreme

koncentracijazagad

jenja

usirovojvodi

slozena obrada

vreme prekida rada

relativno kratko

standardan obrada

prekid relativno dug

ednostavna

obradaC1 max

C2 max

C3 max

Uticaj zagadjujueg talasa na rad postrojenja za pripremu vode

Zbog svega navedenog pri projektovanju postrojenja za preradu vode neophodno je naikompromis izmedju cene sloenijeg postrojenja (investicioni i operativni trokovi) iekonomskih i drugih posledica koje moe imati prekid proizvodnje vode za pie.

OSNOVNE LINIJE PRERADE

Nakon zahvatanja vode i obavljenog predtretmana vode, pristupa se tretmanu u osnovnimlinijama prerade. One mogu biti alternativne i svaka mora da obezbedi vodu za pie iji jekvalitet u skladu sa zakonskim propisima, ukoliko je njen izbor uinjen na osnovukarakteristika sirove vode koja se preradjuje.Stepen sloenosti osnovnih linija kree se od veoma niskog (samo dezinfekcija) do veomaveoma visokog (kombinacije relativno velikog broja osnovnih procesa). Efikasnost adabrane

linije moe se poveati ukljuivanjem u nju dodatnih, specifinih osnovnih procesa, koji suefikasni u smislu uklanjanja odredjene vrste zagadjujue materije.


35/314

35

Osnovne linije prerade se mogu predstaviti sledeom emom:

1. Dezinfekcija

2. Filtracija Dezinfekcija

3. Koagulacija Filtracija DezinfekcijaFlokulacija

4. Koagulacija Filtracija DezinfekcijaTaloenje

5. Adsorpcija (PAK) Adsorpcija (GAK)

6. Oksidacija Oksidacijahlor hlorhlordioksid ozonozonkalijumpermanganat

7. Bioloki efekat

Linija prerade 1.

Ova linija prerade primenjuje se kada je kvalitet sirove vode identian kvalitetu vode za pie,koji zakon zahteva, odnosno kada nije potrebno nikakvo njeno preiavanje. Dezinfekcija sevri iskljuivo iz preventivnih razloga, odnosno da kvalitet vode ne bi bio umanjen pri

transportu kroz distribucionu mreu. Ova linija prerade takodje se primenjuje i u onimsluajevima kada jedino mikrobioloki kvalitet sirove vode nije u skladu sa zakonskim

propisima.Kao novija tehnoloka poboljanja u okviru ove linije treba pomenuti proizvodnju hlora elektrohemijskim putem na mestu upotrebe i proizvodnju hlordioksida, ClO2 delovanjem hlorovodonine kiseline na natrijumhlorit

takodje na mestu upotrebe.Primenom bilo koga od ova dva reenja eliminie se potreba za skladitenjem gasovitog hlora,a time i oigledna opasnost u gusto naseljenim sredinama.

Primeri primene: neke podzemne vode i vode nekih prirodnih ili vetakih jezera.


36/314

36

Linija prerade 2.

Ovaj nain prerade podoban je za vode zagadjene iskljuivo suspendovanim materijama ijaje priroda estica takva da je dovoljna primena filtracije da bi se one iz vode izdvojile. To jesluaj sa nekim podzemnim vodama u krastnim podruijima, koje su obino najvei deo

vremena potpuno bistre, ali koje posle kinih padavina postaju visoko optereenesuspendovanim materijama. Osim suspendovanih materija takve vode ne sadre nijednu druguvrstu zagadjenja. I u ovom sluaju naravno neophodna je takodje i dezinfekciona obrada, iz

potpuno istih razloga kao i prethodnom sluaju.Znaajnije tehnoloke inovacije u oblasti filtracije su: Dvomedijumna filtracija (filtri sa dve vrste ispune), koja je posebno korisna za preradu

voda optereenih suspendovanim materijama koje su heterogene, kako u pogledu veliine,tako i u pogledu prirode svojih estica. Primeri primene dvomedijumne filtracije sudirektna filtracija i in line koagulacija.

Potpuna automatizacija i kontrola filtracionog ciklusa.

Linija prerade 3.

Ova linija koja sadri in line koagulaciju, filtraciju i dezinfekciju se primenjuje kod prirodnihvoda koje sadre suspendovane materije koje se ne mogu izdvojiti samo filtracijom. To suuglavnom materije koloidne prirode i da bi se pretvorile u separabilni oblik, moraju se njeneestice prethodno destabilizovati a potom aglomerisati. Naime, koagulacijom prethodnodestabilizovane koloidne estice aglomeriu se oko flokula, koje se obrazuju unutar filtarskeispune. Kada je koliina ovako obrazovanog floka relativno mala, u ispuni se stvaraju uslovi iza adsorpciju dela u vodi prisutnih organskih materija koji je adsorbilan, odnosno, osimuklanjanja suspendovanih materija, na ovaj nain se ponekad u znaajnoj meri smanjuje iukupna organska zagadjenost vode.Ovaj nain prerade pogodan je za manje zagadjene vode, kao to su vode nekih prirodnih

jezera i akumulacija.Neka od ovakvih postrojenja funkcioniu najvei deo godine samo sa direktnom filtracijom, ain line koagulacija se u proces ukljuuje samo tokom njenog manjeg dela.

Linija prerade 4.

U sebi ova linija sadri bistrenje i dezinfekciju, naime, kada doza koagulanta potrebna da seostvari prethodni nain prerade, postane suvie velika, odnosno kada se previe povea

zapremina flokakoji se obrazuje tokom koagulaciono-flokulacione faze prerade dolazi dosuvie brzog poveanja hidraulikih otpora u filtarskoj ispuni i skraenja filtracionog perioda.Ovo se donekle moe prevazii pogodnim odabirom granulometrijskog sastava filterskeispune, medjutim ee je potrebno u proces ukljuiti i talonik u kome se onda pre filtracijeuklanja najvei deo obrazovanog floka, odnosno otpadnog mulja. Primenu ove linije preradezahtevaju mnoge povrinske vode koje su visoko zagadjene organskim materijama.

Linija prerade 5.

Adsorpcija predstavlja dodatnu fazu prerade koja se moe ukljuiti po potrebi u svaku odprethodnih linija prerade. Koristi se onda kada je adsorpcija organskih materija na floku

obrazovanom tokom koagulaciono-flokulacione faze prerade nedovoljna da se njihovakoncentracija u preienoj vodi svede ispod zahtevane vrednosti. Adsorbent, aktivni ugalj u


37/314

37

praksi se koristi u dva oblika, kao aktivni ugalj u prahu (PAK) i kao granulisani aktivni ugalj(GAK).

Linija prerade 6.

Pored dezinfekcije, koja u sutini takodje predstavlja oksidacionu obradu (osim kada se vriUV zraenjem), proirenje asortimana zagadjujuih materija koje se pojavljuju u prirodnimvodama uslovilo je primenu oksidacionih sredstava i u drugim fazama procesa pripreme vodeza pie. Najee take primene oksidacionog agensa du linije prerade su sam poetak linije,intermedijarna oksidacija neposredno pre GAK filtracije ili na samom kraju linije. Predrazliita oksidaciona sredstva koja se za ovu svrhu mogu koristiti, postavljaju se vrlospecifini zahtevi.

TALOENJE

Termin taloenje se primenjuje za izdvajanje i neorganskog i organskog sastava uvodi, koji se moe taloiti u kontinualnom procesu.

Klasian teorijski pristup taloenju je podrazumevao da su estice sferine u prirodi.Dobijeni rezultati su povezivani sa nesferinim esticama, uz korienje razliitiohkoeficijenata koji su se odnosili na uticaj oblika estica.

Brzine taloenja suspendovanih estica u vodi (T=10oC, =2650 g/cm3, sferine estice)

Prenikestica, m Priblino potrebno vreme zataloenje na dubini od 1m

Tipini materijal

10.000 1.2 s ljunak1.000 9 s Pesak100 2 min Fini pesak10 2 h Mulj1 6 d Bakterije0.1 800 d estice gline0.01 250godina Pigmenti boja

Prema nainu taloenja estica u otpadnoj vodi, razlikujemo etiri tipa taloenja:1. diskretno (pojedinano), 2. agregatno, 3. zonalno i 4. stenjeno (kompresiono) taloenje.

Na slici su ematski prikazani tipovi taloenja i morfoloki oblikestica pri taloenju.


38/314

38

Bistrenje vode po mehanizmu diskretnog taloenja

Newton 1647. i Stokes 1845. godine su postavili jednaine koje mogu biti koriene zaodredjivanje brzine taloenja (terminalne brzine) diskretnih estica u vodi. Sile koje deluju naesticu tokom taloenja u vodi su prikazane na sledeoj slici.


39/314

39

Bilans sila koje deluju na esticu pri kretanju kroz fluid nanie, moe se predstaviti sledeomjednainom:

2

2s

pdpppdbgsp uACgVgVFFFF

dt

umd

gde su:mp - masa esticaus - brzina taloenja (settling velocity) u bilo kom vremenu t, m/st - vreme, sFg - sila gravitacije, NFb - sila potiska, NFd - sila trenja izedju estice i vode, Np - gustina estica, kg/m

3Vp - zapremina estica, m

3g - ubrzanje zemljine tee, m/s2 - gustina vode (ili bilo kog drugog fluida), kg/m3Cd - koeficijent trenja, bezdimenziona veliina

Ap - projektovana povrina estice u pravcu taloenja estica, m2

Koeficijent trenja za sferine estice zavisi od Rejnoldsovog broja i ta zavisnost je pokazanana sledeoj slici:


40/314

40

Za sferine estice se zapremina, projektovana povrina u pravcu taloenja, masa iRejnoldsov broj, mogu izraziti sledeim jednainama:

3

6 ppdV

2

4 ppdA

ppppp dVm

3

6

spsp udud Re

gde je:dp - prenikestice, mp - gustina estice, kg/m

3

Re - Rejnoldsov broj - dinamiki viskozitet, Ns/m2 - kinematski viskozitet, m2/s

Re

24dC za Re 1, (laminarno podruije)

34.0Re

3

Re

24dC , 1 < Re 10.000 (preobraajno podruije)


41/314

41

spsp

sp

spdd ud

ud

ud

uACF

3

24

24

2

222

spppps

p udgVgV

dt

dum 3

pp

s

p

ps

d

ug

dt

du

2

18

U stacionarnim uslovima je dus/dt=0, pa samim tim je brzina taloenja u laminarnimuslovima, kada vai CD=24/Re:

18

2pp

s

dgu

Ova jednaina reprezentuje Stoks-ov zakon.

U uslovima taloenja estica u nelaminarnim uslovima, bilans sila se moe opisati sledeomjednainom:

2

02

spdpppdbg

sp uACgVgVFFFsiladt

umd

U stacionarnom stanju, kada se estica taloi konstantnom brzinom, bilans sila se moepredstaviti jednainom, koja je poznata i kao Njutnov zakon:

d

pps C

dgu

3

4

Braunovo kretanje

Mnoge prirodne vode sadre dovoljno sitne estice koje se ne mogu taloiti same od sebe ikoje se usled kolizije sa molekulima vode kreu tako da sila zemljine tee ne utie na smernjihovog kretanja, pa samim tim i ne dolazi do njihovog taloenja. Takve estice se nazivajukoloidne estice, a njihovo kretanje kroz fluid je opisano Braunovim kretanjem.Brzina kojom se kreu koloidne estice u x smeru, moe se opisati jednainom koju je 1905godine postavio Ajntajn (Einstein):

pB d

kT

xu

3

21

gde je:uB - kretanje estica u jednom smeru, m/s


42/314

42

k - Bolcmanova konstanta, 1.38x10-23 Nm/KT - apsolutna temperatura, K(273+oC)x - neto distanca kretanja estica u x pravcu tokom Braunovog kretanja, m

Kada je uB>us onda ne dolazi do taloenja estica, poto je kretanje estica upravljeno

kolizijom sa molekulima vode.

Diskretno taloenje u pravougaonom taloniku

U taloniku ija je dubina h0 i povrina A, potrebno je neko vreme, t, za koje e se odredjenadiskretna estica staloiti. Brzina taloenja koja se dobija deljenjem predjenog puta od vrhado dna talonika, sa potrebnim vremenom taloenja, naziva se kritina brzina taloenja, za tuesticu, odredjenog prenika i gustine.

0h

ukr Vreme za koje e fluid protokom Q, protei kroz odredjenu zapreminu V, dobija se iz izraza:

Q

V

to, omoguava da se zamenom u prethodnu jednainu dobije sledea jednakost:

V

Qh

QVh

ukr00

Istovremeno zapremina talonika je jednaka proizvodu povrine i dubine talonika, tj:

0hAV

Nakon ega se moe dobiti izraz za kritinu brzinu taloenja, pri protoku fluida Q, u talonikuija je povrina A:

A

Q

Ah

Qhhukr

0

00

Sve estice koje imaju veu ili najmanje jednaku brzinu taloenja jednaku kritinoj brzinitaloenja e biti istaloene, dokestice, koje imaju manju vrednost brzine taloenja, nee bitiistaloene u razmatranom taloniku.

Udeo estica koje e biti uklonjene:

kr

sss

u

u

h

h

h

hUdeo

00


43/314

43

Taloenje u krunim talonicima

Uvaavajui isti princip taloenja, kao i kod pravouglih talonika i koristei iste jednainekoje definiu vrednost kritine brzine taloenja i efikasnosti taloenja, na sledeoj slici je

predstavljen mehanizam taloenja u krunim talonicima.


44/314

44

Kreui se od centra prema periferiji talonika (izbistrivaa), fluid menja svoju brzinu shodnosledeoj jednaini:

02 hrrQ

ui

f

gde su:uf - brzina fluida (vode), m/sQ - zapreminski protok fluida, m3/sr - rastojanje mereno od centra talonika (izbistrivaa), mri - poluprenik ulazne centralne cevi (zone) u talonik (izbistriva), mh0 - debljina talone zone, m

Trajektorija estice 1 na prethodnoj slici, koja polazi sa vrha talonika i dospeva na sam krajtalonika, pokazuje vrednosti kritine brzine estice koja e biti istaloena tokom prolaskafluida kroz talonik. Shodno tome, rastojanje na kojoj e ona biti istaloena zavisi od distance

r na kojoj se nalazi u samom taloniku, pa je: kr

ikr uQ

hrrtuh 0

22

gde je:h - rastojanje estice od povrine vode u taloniku, mt - vreme taloenja, hukr - brzina taloenja estica, Q/A, m/h

Saglasno ovome, trajektorija diskretnih estica u krunom taloniku ima parabolian oblik.Sve estice koje imaju brzinu taloenja veu ili najmanje jednaku kritinoj brzini taloenja,istaloie se.

AQ

rr

Q

rrh

Qhhu

ii

kr

220

2200

00

Kao to se vidi vrednost kritine brzine taloenja kod krunog talonika, identino seizraunava kao i kod pravougaonog taloenja, stim samo to se mora voditi rauna oizraunavanju vrednosti povrine talonika.

Sve prethodno definisano, vai za idealne uslove. U praksi se, naravno, sistemi ne ponaajuidealno. Pored toga to uvek postoji i medjusobno dejstvo, iako mi usvajamo da je re o

diskretnom taloenju, u nekim sluajevima horizontalna brzina fluida poinje da podie sadna ve istaloene estice i jednopstavno ih spira i odnosi u izlaznoj struji. Time se smanjujeefikasnost taloenja estica, koja se dobija prethodnom analizom.

Jasno je da se ista vrednost povrine talonika moe dobiti za razliite vrednosti duine iirine talonika, pa je stoga veoma vano definisati optimalan odnos duine i irine koji e

preduprediti spiranje nataloenog materijala iz talonika. Uobiajeni odnosi u praksi, kreu seu intervalu od 4:1 pa do 8:1.

Kritina brzina spiranja za pojedinane estice je definisana od strane Camp-a i ima sledeioblik:


45/314

45

pp

kr dgf

ku

ispiranja

8

gde su:ukrispiranja- kritina vrednost brzine fluida koja proizvodi spiranje, m/s

k - konstanta koja zavisi od tipa estica koje se spiraju, za pesak je 0.04 a za lepljiveestice 0.06f - Darcy -Weisbach-ov faktor trenja, koji se kree u granicama 0.02 do 0.03, tipina

vrednost je 0.03

U praksi se esto, na poetku pogona za pripreme vode ugradjuju predtalonici koji imajufunkciju da odstrane lako talone materije (na primer pesak i drugi krupniji materijal), a ucilju zatite uredjaja koji slede i olakavanja izvodjenja procesa koji slede.

Tipine vrednosti za projektovanje talonika za predtaloenje (peskolova) date su u sledeoj

tabeli:

Parametar Jedinice VrednostiMinimalan brojtankova

2

Dubina (bezautomatskogodnoenja mulja)

m 3.5-5

Dubina (saautomatskimodnoenjem mulja)

m 3-4

Minimalan odnosduina:dubina

6:1

Minimalan odnosduina:irina

4:1 - 8:1

Brzina napajanjatalonika

m3/m2 dan 200-400

Srednja brzinaproticanja fluida

m/s 0.05

Vreme zadravanja min 6-15Minimalna veliinaestice koja e bitiiztaloena

mm 0.1

Nagib dna talonika m/m Minimum 1:100 poduini nagiba

Prihvatajui idealne kriterijume za projektovanje, zahtevana duina talonika se radiobezbedjenja sigurnosti rauna po sledeoj jednaini:

fs

uu

hKL

0

Gde je:K - sigurnosni faktor, u granicama 1.5-2, bezdimenziona veliinauf - srednja brzina vode pri maksimalnom dnevnom protoku vode u sistemu, m/s


46/314

46

Primer:

Predtalonik, napravljen od betona i podeljen u dva dela, koristi se za uklanjanje peskaprenika od najmanje 0.08 mm i veih, za protok vode od 1.1 m3/s. Maksimalni protok je oko

1.6 puta vei od srednjeg, a temperatura vode je 10o

C. Usvajajui da je dubina talonika 3.5 mi da je faktor sigurnosti 1.5, odrediti duinu i irinu svakog tanka i proveriti da li je povrinskabrzina i vreme zadravanja u preporuenom opsegu. Brzine taloenja su date u sledeoj tabeli.Podaci o brzini taloenja za pesak gustine 2.65 g/cm3, koji se taloi u vodi temperature 10oC.

Prenikestice,mm

1 0.6 0.4 0.2 0.15 0.1 0.08 0.06

Brzinataloenja, m/s

0.1 0.063. 0.042 0.023 0.015 0.008 0.006 0.0038

Resenje:

1. Preporuena horizontalna brzina vode pri maksimalnom protoku je 0.05 m/s. Povrinapoprenog preseka svake komore u pravcu proticanja vode, rauna se sa protokom koji jejednak polovini maksimalnog protoka, pa je:

5.1705.0

6.11.15.05.0

fu

QA m2

Vrednost 0.5 se uzima jer kroz jednu komoru prolazi polovina protoka. Za dubinu vode od 3.5m, irina talonika e biti oko 5 m.2. Za izraunavanje duine talonika, potrebno je da znamo brzinu taloenja za zrno peska od0.08 mm i iz tabele se vidi da je to 6 mm/s. Horizontalna brzina pri srednjem protoku vode se

rauna po jednaini:031.0

6.1

05.0

max,

max,

f

f

ff

uu

uu m/s

Pa se duina talonika rauna po jednaini:

27031.0006.0

3055.10

f

s

uu

hKL m

3. Potrebno je proveriti da li odnosi duine i dubine, kao i duine i irine talonika ulaze upreporueni opseg.

Odnos duine i dubine treba da bude minimalno 6:1.

16

17.7

5.327

dL dakle ovaj odnos je prihvatljiv.

Odnos duine i irine bazena treba da bude minimalno 4:1.

1

4

1

4.5

5

27

w

L

4. Potrebno je proveriti i vreme zadravanja vode u taloniku kao i povrinsku brzinu vode.Vreme boravka vode u taloniku se rauna po jednaini:

0.14min/60/1.15.0

5.35273

ssm

mmm

Q

V min

Vrednost povrinske brzine vode je:


47/314

47

3522527

/24/3600/1.1 3

komoremm

danhhssm

A

Qu

krsm3/m2d

Povrinska brzina je u preporuenom opsegu (izmedju 200 i 400 m3/m2dan).

Preporuene mere i odnos

Documents

SKRIPTA Osnovi Tehnologije Pripreme Vode 2011