“Univerzitet Dzemal Bijedic u Mostaru”

Nastavnicki fakultet

Odsjek : Hemija

Seminarski rad

Tema: Tehnologija otpadnih voda

Student: Mentor:

Mušić Arijana

Rahimić Jasmina

Mostar; oktobar 2013. godina

Sadržaj

UVOD ....................................................................................................................................3

Priprema pitke vode ..............................................................................................................5

Priprema industrijskih voda ...................................................................................................7

Termički postupak .................................................................................................................8

HEMIJSKI POSTUPCI ..........................................................................................................8

Dekarbonatacija .....................................................................................................................8

Demineralizacija .....................................................................................................................9

PREČIŠĆAVANJE OTPADNIH VODA ...............................................................................10

Zaključak .............................................................................................................................13

Literatura ............................................................................................................................14

UVOD

Za različite svrhe upotrebljavaju se sve tri vrste prirodne vode:atmosferska,površinska i

podzemna. Od njih je najčistija atmosferska jer postaje prirodnom destilacijom. Međutim, ni

ona nije potpuno čista. Može se reći da u prirodi nema potpuno čiste vode. Kao primjese u

vodi se mogu nalaziti rastvoreni plinovi ili soli, koloidne supstance i suspendovani materijal a

može sadržavati rastvorenih ili dispergovanih organskih supstanci i živih

organizama.Količina i vrsta primjesa koje se nalaze u vodi zavise od puta kojim se voda

kretala.

Atmosferska voda – može da sadrži nešto rastvorenih plinova (karbon – dioksid,

oksigen, okside nitrogena, ozon, sumpor – dioksid) pa postaje kisela (u industrijskim

zonama i poslije vremenskih nepogoda), pa i nekih soli, organskih supstanci i

prašine. Poslije duže kiše, atmosferska voda je skoro sasvim čista.

Slika 1. Atmosferska voda

Površinske vode sadrže znatno manje rastvorenih soli, jer se s jedne strane one

razblažuju atmosferskom vodom, a s druge strane neke soli se talože. Količina

mehaničkih primjesa u površinskoj vodi je veća mada se i ona mijenja u prostranim

granicama prema vremenskim prilikama. Jezerska voda zbog lakšeg taloženja

suspendovanog materijala i manjeg zagađivanja obično je čistija od riječne.

Slika 2. Površinska voda

U vodi se najčešće nalaze rastvorene slijedeće soli i plinovi:

kalijumove soli (bikarbonat, sulfat, hlorid, nitrat)

magnezijumove soli ( bikarbonat, sulfat, hlorid, nitrat, fosfat, silikati)

Fe(III) – hlorid

Fe (III)- bikarbonat

almijijumove i manganove soli

karbon – dioksid

oksigene

spojevi nitrogena

a i mnogi drugi sastojci kao karbonati, silikati, fosfati i humati u granicama

svoje rastvorljivosti.

Voda koja sadrži veću količinu rastvorenih zemnoalkalnih soli naziva se

tvrdom vodom za razliku od mehke vode kod koje je sadržaj ovih soli mali.

Soli alkalnih metala ne doprinose tvrdoći vode. Karbonati i bikarbonati čine

prolaznu ili karbonatnu tvrdoću, a hloridi i sulfati,nitrati, fosfati, silikati i humati

čine stalnu ili nekarbonatnu tvrdoću vode. Zajedno čine ukupnu tvrdoću vode.

Tvrdoća vode može ponekad dostići i vrlo visok stepen, čak i preko 100 ̊H,

tako npr.ako dođe u kontak sa slojevima gipsa.

Podzemna voda koja sadrži veliku količinu soli i karbonatne kiseline jeste mineralna

voda.

Slika 3. Podzemne vode

Voda nekih slanih jezera sadrži izuzetno veliku količinu različitih rastvorenih soli, naročito

natrijum – hlorida. Sve ove prirodne vode znatno se razlikuju od prirodnih voda.

PRIPREMA PITKE VODE

Pitka voda treba da bude bistra, bezbojna, bez mirisa, treba da je ukusna i ne suviše

tvrda i što je najvažnije treba da je higijenski ispravna i zdrava, jer kao što je poznato

vodom se može prenjeti niz crijevnih i drugih zaraznih bolesti. Skoro sve prirodne vode

sadrže veliku količinu bakterija. Voda koja se upotrebljava za pripremu pitke vode ne bi

trebalo da sadrži više od 100 klica/ml. Poslije dezinfekcije,taj sadržaj ne bi smio da

bude veći od 10 klica/ mla najčešće je znatno ispod toga.Treba istaći da Coli –

bacila,indikacije zagađenosti ljudskim ili životinjskim fekalijama,uopće ne smije da

bude. Kao dobra pitka voda smatra se voda kod koje se u 100 ml ne mogu dokazati

Ešerihija – coli bakterije.Mutnoća i obojenost vode indikacija su njene higijenske

neispravnosti i nepogodnosti za piće. Za normalne fiziološke potrebe odrastao čovjek

troši dnevno oko 2,5 litara,ili pri toplom vremenu ili pri radu 3-13 litara pitke vode. Neki

plinovi i primjese koje se mogu oksidirati i istaložiti, odstranjuju se aeracijom i

filtracijom.

Aeracija – zbog većeg sadržaja plinova i soli, podzemna voda može da nagriza cijevi

kroz koje se provodi. S druge strane soli željeza i mangana oksiduju se i talože,

začepljuju cijevi a oslobođeni karbon – dioksid nagriza cijevi i rezervoare. Ako je

sadržaj željeza preko 0.3 mg/l i sadržaj mangana preko 0.1 mg/l oni se moraju

odstranjivati.Za tu svrhu najčešće je dovoljna aeracija vode. To se postiže

rasprskavanjem vode ili prevođenjem preko naročitih prepreka pri čemu se voda

raspodjeljuje u tanak sloj ili propuhavanjem zrakom.

Oksiduje se Fe(II) odn. Mn(II) u Fe(III) i Mn (IV) i talože nerastvorni hidroksidi:

4 Fe (HCO3)2 + 2 H2O 4 Fe (OH)3 +8CO2

2 Mn (HCO3)2 + O2 +2H2O 2Mn(OH)4 + CO2

Dobiveni talog se odstranjuje filtracijom kroz pješčani filter.

Bistrenje : Suspendovane primjese u vodi kao grubo ili fino dispergovani mulj neorganskog

ili organskog sastava,dijelovi biljaka,pijesak moraju se potpuno odstraniti. Za ovu svrhu se

upotrebljavaju spori i brzi pješčani filteri.

Zapušavanje se spriječava na razne načine.

Spori pješčani filteri su prostrani otvoreni ozidani bazeni,površine oko 500 m2 sa

podlogom oko 6m koja se sastoji od podjednakih slojeva krupnijeg pijeska,šljunka i

krupnijeg kamena i slojem od 75- 120 cm sitnog pijeska koji uglavnom vrši ulogu

Slika 4. Spori pješčani filter za nakapnice

filtera.Podloga omogućava ravnomjerno oticanje vode. Kod sporih brzina cijeđenje je oko

10 -20 cm na sat.

Postoje i tzv. brzi pješčani filteri koji mogu raditi sa običnim ili povišenim

pritiskom,čime se povećava brzina filtracije i do 2m/h.Brzi filteri čiste vodu mnogo

potpunije i bolje.Ona se bistri koagulacijom. Bistrenje koagulacijom postiže se tako

što se vodi dodaje mala količina nekog sredstva koji će reagujući sa primjesima vode

ili sa dodatim dopunskim reagensima , davati pahuljast talog koji adsorbuje i okluduje

suspendovane primjese uključujući i bakterije, taložeći ih potpunije i brže.

Koagulacija i taloženje zahtijevaju dosta vremena.Talog se može odvajati u

sedimentacionim bazenima.U sredini bazena se nalazi flokulaciona komora s

mješalicom u kojoj se miješa voda s koagulantima.

Flokulacijom i dekantacijom odstranjuje se iz vode najveći dio suspendovanih

primjesa i smanjuje tvrdoća vode do 5 ̊H.

Dezinfekcija ( sterilizacija): Za pitku vodu najvažnije je da bude higijenski

ispravna.Cilj dezinfekcije nije da se dobije voda koja je potpuno bez klica već da se

njihov broj smanji na dozvoljeni ( najbolji 1- 2 po ml) i da se E- coli u najmanje 100 ml

vode više ne mogu otkriti. Dezinfekcijom se isto tako popravlja ukus i miris vode.

Sredstva na bazi hlora imaju najveći značaj za dezinfekciju vode.Količina hlora koja je

potrebna za dezinfekciju vode zavisi od više faktora kao što je

sadržaj zaostalih organskih supstanci

od temperature

pH vrijednosti vode

od vremena koje proteče od dezinfekcije do upotrebe

i od puta koji voda treba da prođe

PRIPREMA INDUSTRIJSKIH VODA

Standardi za čistoću vode za industrijske svrhe razlikuju se od standarda za pitku vodu.Za

neke industrijske procese upotrebljava se voda kvaliteta pitke vode, a za druge su hemijske i

fizičke osobine vode veoma važne.

Za pravljenje leda potrebna je voda bez primjesa koje kvare ukus i miris i koja ne sadrži

veliku koncentraciju soli jer se može dobiti mutan led. U pivarama od tvrdoće vode i uopće

od njenog hemijskog sastava zavisi kvalitet piva.Za ovu industriju potrebna je zdrava i

mehka voda.Sadržaj Mg 2+ i NO3- iona treba da bude mali. Za pekare voda treba da sadrži

malo željeza i mangana i treba da je mikrobiološki i bakteriološki ispravna.Ni pri fabrikaciji

šećera ne upotrebljava se tvrda voda jer ona negativno utiče na difuziju.Voda za fabrike

šećera treba da je zdrava, bez neprijatnog mirisa ili ukusa i da sadrži malo NO3- .

U tekstilnoj industriji zahtjevi za kvalitet vode su takođe strogi.Za ovu industriju potrebna

je mehka i bistra voda, bez soli željeza i mangana. U industriji papira i celuloze uslovi za

kvalitet vode zavise od vrste papira koja se proizvodi.

TERMIČKI POSTUPCI

1. Zagrijavanjem vode na oko 100 ̊ ̊C ̊ odstranjuje se prolazna karbonatna tvrdoća jer

se bikarbonati razlažu i talože.

2. Destilacija vode, radi omekšavanja primijenjuje se samo u izuzetnim slučajevima jer

je postupak veoma skup.

HEMIJSKI POSTUPCI

Dekarbonatacija

Kalcijum i magnezijum ioni mogu se iz vode najpogodnije istaložiti u oliku kalcijum –

karbonata, magnezijum – hidroksida ili kalcijum – i magnezijum – fosfata.Za njihovo

taloženje upotrebljavaju što jeftiniji reagensi: obrade krečom i sodom. Radi omekšavanja na

vodu se djeluje najprije krečom. Pomoću kreča se otkloni prolazna tvroća vode i istalože se

sve magnezijumove soli.Ovaj postupak se primjenjuje i za djelimično omekšavanje vode za

gradsku upotrebu ili za čišćenje vode za hlađenje.

Demineralizacija

Još u 20. Vijeku zapazilo se da neki sastojci zemljišta mogu da mijenjaju svoje katione s

vodenim rastvorima koji preko njih prelaze. Bilo je potrebno dosta vremena da se od ovog

zapažanja dođe do industrijske primjene ionske izmjene za omekšavanje vode. Danas je

ionska izmjena jedan od važnih osnovnih procesa koji se široko primjenjuje u industriji ne

samo za omekšavanje vode već za mnoge druge svrhe. Pri propuštanju vode preko

kationskog izmjenjivača koji je u hidogenskom obliku, iz rastvora se eliminišu kationi a u

njemu ostaju kiseline. Propuštanjem preko anionskog izmjenjivača mogu se eliminisati i

kiseline. Kada se zasite, kationski izmjenjivači se lahko regenerišu viškom razblažene

kiseline a anionski viškom razblaženog rastvora neke baze.

Slika Demineralizacija

Kationski izmjenjivači mogu biti dva tipa:na bazi prirodnih materijala kao što su sulfonovani

ili parcijalno oksidovani ugalj, koks, ćumur i sintetičke smole.Različite vrste kationskih

izmjenjivača su jako ili slabo kiseli.

Anionski izmjenjivači mogu biti jako ili slabo baznog tipa, sa baznim grupama ugrađenim u

prostorno umreženi polimer dobiven od različitih aromatičnih i analitičkih amina ili

heterocikličnih jedinjenja i formaldehida ili od naknadno tretiranih polimerizata – stirola.

Potpuna demineralizacija vode se može izvesti u postrojenjima s dva cilindrična suda u

kojima se nalaze kationski odnosno jako bazni anionski izmjenjivač.Pošto se pri propuštanju

vode koja sadrži bikarbonatnu tvrdoću preko kationskog izmjenjivača oslobađa se

karbonatna kiselina,prije puštanja vode na anionski izmjenjivač, u otplinjaču koji je sastavni

dio postrojenja, odstranjuje se karbonatna kiselina.

PREČIŠĆAVANJE OTPADNIH VODA

Pri razlaganju organske supstance iz otpadnih voda u prirodnim vodama dešavaju se

različiti biohemijski procesi koji su obuhvaćeni zajedničkim pojmom prirodno prečišćavanje

vode.Pri tome se troši znatna količina oksigena koji je rastvoren u vodi a bakterije, gljivice i

drugi mikroorganizmi na kraju mineralizuju unjete supstance pretvarajući ih u prosta

neorganska jedinjenja. Prirodno prečišćavanje vode je od velikog značaja i zavisi od

temperature, od količine vode,stepena zagađenosti i od lokalnih topografskih uslova od kojih

zavisi miješanje i aeracija vode.Uslijed naglog trošenja rastvorenog oksigena,

nagomilavanja organskih i toksičnih supstanci i bujnog razmnožavanja bakterija i gljivica

remeti se prirodna ravnoteža, životni uslovi za mnoge organizme nastanjene u vodama

postaju nepovoljni,oni ih napuštaju a prirodne vode se pretvaraju u smrdljive kanale,opasne

po zdravlje stanovništva i neupotrebljive za preradu u čistu vodu, za sportove i slične svrhe.

Pod otpadnom vodom u širem smislu podrazumjeva se svaka voda koja je

upotrebljena u bilo koju svrhu.Ona je prema tome za šta je bila upotrebljena

promijenila svoje osobine u fizičkom, hemijskom ili biološkom smislu u većem ili

manjem stepenu.

Otpadne vode se najčešće kategorišu u 2 vrste:

- otpadne vode iz gradova( sanitarne otpadne vode) i

- industrijske otpadne vode koje se dalje mogu razlikovati kao otpadne vode s pretežno

anorganskim ili organskim primjesima.

Gradska (sanitarna) otpadna voda sadrži u prosjeku oko 0.1 – 0.15 % različitih

primjesa, suspendovanih ili rastvorenih neorganskih i organskih supstanci. Primjese u

kanalizacionom sadržaju čine otpaci hrane, sapuna, deterdženata, ulja, papira, zatim

različite soli, veliki broj bakterija, glina, pijesak, grančice i lišće. Svim ovim

primjesama mogu se dodati još i primjese otpadnih voda iz bolnica, garaža, mljekara,

klaonica i drugih industrijskih preduzeća univerzitetskih i drugih laboratorija i mnogih

ustanova.

Otpadne vode

Ove otpadne vode i muljevi se pumpaju kroz rešetku na kojoj se završavaju grube

nečistoće kao što su krpe, komadi drveta, papiri i sl. Zatim tako filtirana voda se

prevodi kroz slijedeće operacije:

1) Voda protiče veoma sporo kroz kanal za taloženje pijeska i šljunka.

2) Nakon toga ulazi u bistrionik. Tu se talože manje čestice. Talog koji tako nastaje je

kanalizacioni mulj. Sive je boje veoma neprijatnog mirisa i sadrži veoma opasne i

zarazne supstance.

3) Voda je sada bistrija. Teče u aeracioni rezervoar, u kojem se nalaze specijalne

bakterije koje rastu na mulju. Ove bakterije se hrane opasnim materijama u vodi, i

pretvaraju ih u bezopasne. Za ovaj proces potrebno je mnogo oksigena, tako da se

zrak kontinuirano ubacuje u ovaj mulj pomoću brizgalica na dnu rezervoara. Neka

postrojenja koriste filtere za cjeđenje, na kojima se gaje bakterije na kamenju preko

kojih voda prelazi kapajući.

4) Nakon aeracije voda prelazi u drugi bistrionik, gdje se taloži preostali mulj. Ovako

prečišćena voda je dovoljno čista da se može ispustiti u rijeku.

Svi muljevi se skupljaju u rezervoar koji se naziva digestor. Tu se miješa sa bakterijama koje

otklanjaju opasne materije, pri čemu nastaje plin metan.Digestirani mulj se spaljuje, a suhi

ostatak prodaje kao đubrivo ili se u nekim zemljama potapa u more.

Sastav industrijskih otpadnih voda je vrlo promjenljiv i zavisi od industrije iz koje voda potiče.

One mogu imati veliku količinu kiseline ili soli. Otpadne vode iz fabrika hrane, kože i sl. Kao

što su otpadne vode iz fabrika šećera, masnih prerađevina mogu zagađivati rijeke u vrlo

velikom stepenu.Veliku opasnost predstavljaju proizvodi nafte,zatim vode koje sadrže

otpatke duhana, a anročito vode koje sadrže toksične fenole. Mineralno ulje, manje gustine,

rasprostire se po površini vode spriječavajući rastvaranje oksigena iz zraka pa samim tim i

prirodno prečišćavanje vode.

Prečišćavanje industrijskih voda je složenije nego prečišćavanje kanalizacionog sadržaja.

Metode za prečišćavanje pojedinih vrsta otpadnih voda mogu se uopće podijeliti na:

fizičko – mehaničke

hemijske

biološko – hemijske metode za prečišćavanje

Pojedine metode se međusobno kombinuju u različite postupke , prema tome kakav je

sastav i priroda otpadne vode te koji stepen čistoće se želi.

Zaključak

Za različite svrhe upotrebljavaju se sve tri vrste prirodne vode:atmosferska,površinska i

podzemna. Od njih je najčistija atmosferska jer postaje prirodnom destilacijom. Međutim, ni

ona nije potpuno čista. Može se reći da u prirodi nema potpuno čiste vode. Voda koja sadrži

veću količinu rastvorenih zemnoalkalnih soli naziva se tvrdom vodom za razliku od mehke

vode kod koje je sadržaj ovih soli mali. Pod otpadnom vodom u širem smislu podrazumjeva

se svaka voda koja je upotrebljena u bilo koju svrhu.Ona je prema tome za šta je bila

upotrebljena promijenila svoje osobine u fizičkom, hemijskom ili biološkom smislu u većem ili

manjem stepenu.

Literatura:

Hemija voda,doc.dr. Sejit Bobar

Internet ( www.wikipedia.com, www.svethemije.org )