Zaštita vode 1

Šta su otpadne vode?

Voda, onečišćena na bilo koji način tokom upotrebe predstavlja otpadnu vodu: ISKORIŠĆENE VODE

Izvori zagađenja vode

• Promene u kvalitetu podzemnih ili površinskim voda, mogu daukazuju na uticaj prirodnih ili antropogenih faktora.

• Antropogeni faktori koji mogu da utiču i menjaju kvalitet vodenogtela mogu biti prouzrokovani vanrednim, (akcidentalnim,nenamernim) i redovnim, kontrolisanim ispuštanjem.

• Izvori zagađivanja vode mogu se svrtstati u dve odnove grupe: rasuti itačkasti

Tačkasti izvori

• podrazumevaju sve izlive u recipijente koji potiču iz cevi, drugog vodotoka ili kanala.

• U ovu grupu se ubraja zagađenje koje potiče iz industrijskih izvora, komunalnih sistema za odvođenje otpadnih voda, odnosno postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda bilo da se radi o komunalnim ili industrijskim otpadnim vodama.

Rasuti izvori

• podrazumevaju izvore čiji uliv u recipijent nije tačno definisan protokom i količinom.

• Obično kada govorimo o rasutom zagađenju razmatramo zagađenje koje dolazi sa određenih površina.

• Ovo zagađenje je uglavnom povezano sa spiranjem zagađenja sa neke površine, tokom i nakon kišnog perioda

U najznačajnije rasute izvore zagađenja vode spadaju:• Urbana atmosferska kanalizacija koju karakteriše visoki sadržaj metala i patogena. U manjoj meri

mogu se naći i suspendovane materije. Sadržaj organskih materija, nutritijenata, pesticida , kiselina je zanemarljivo.

• Poljoprivreda:• Pri proizvodnji bilja sa navodnjavanjem nastaju otpadne vode koje odlikuje visoki sadržaj

nutritijenata, pesticida i ukupnih soli, dok je sadržaj toksičnih metala, patogena i kiselina nazanemarljivom nivou.

• Pri proizvodnji bilja bez navodnjavanja otpadne vode, odnosno spiranje sa ovih površinakarakteriše visok sadržaj nutrijenata i pesticida.

• Ispaša stoke• Intezivni uzgoj stoke

• Odlaganje otada

• Spiranje iz atmosfere (vazduha)

• Prirodno“ pozadinsko zagađenje“

1. Industrijske otpadne vode

1. Rashladne (recirkulacija)2. Procesne ili tehnološke (u procesnoj industriji kao aktivan fluid, za rastvaradnje, ekstrakciju, absorpciju ili za pranje

adsorbenta i regeneraciju katalizatora)1. Sanitarne/fekalne2. Atmosferske

Problemi tretiranja- Neravnomerni proticaj i varijabilonst u kvalitetuRešenja: Racionalno korišćenje vode -smanjene količine otpadne vode

Odvajanje tokova određenih vrsta otpadnih voda (NE MEŠANJE različitih vrsta otpadnih voda)

Komunalne otpadne vode

• Komunalne otpadne vode uglavnom potiču iz aktivnosti domaćinstava ili drugih aktivnosti (otpadne vode iz komercijalnih i poslovnih objekata), ali često sadrže i atmosferske otpadne vode sa urbanih površina.

• Količina i sastav komunalnih otpadnih voda su parametri koji se mogu lako predvideti i karakteristika su određenog regiona u dužem vremenskom periodu, zbog toga se opterećenje odnosno kvalitet komunalnih otpadnih voda se može izražavati preko parametra "ekvivalnet stanovnik"

Zajedničke vode otpadne

vode

U praksi se veoma često sreće mešavina komunalnih i industrijskih otpadnih voda. U Srbiji, veliki broj lokalnih samouprava poseduje pravni akt koji definiše uslove (količine vode i koncentracije zagađujučih materija) koji su dozvoljeni za upuštanje u kanalizacioni sistem.

Osobine otpadnih voda

Karakteristike i parametri koji opisuju kvalitet vode:

• Hemijske• Organske materije, neorganske materije, gasovi

• Fizičke• Temperatura, boja, ukus, miris, prisustvo suspendovanih čestica

• Biološke• Biljni, životinjski svet, virusi

Vrednosti parametra određuju da li je vodeni ekosistem odgovarajući za određenu upotrebu (navodnjavanje, vodosnabdevanje, rekreaciju, industriju I dr).

Hemijski parametri

• Sadržaj neorganskih materija1. pH vrednosti2. Suvi ostatak3. Žareni ostatak4. Alkalitet5. Tvrdoća

• Sadržaj organskih materija1. HPK2. BPK3. TOC (Total organic carbon)4. Organski N5. Gubitak žarenjem6. Potrošnja KMnO4

Opšti hemijski parametri1. pH• pH- predstvalja logaritam koncentracije ravorenih H+ jona i izražava se

na skali od 0 (kisela sredina) do 14 (bazna sredina)

• pH vrednost akvatičnih ekostistema, koji nisu pod antropogenimuticajem, kreće se u opsegu od 6.5 do 8.

• Opseg pH vrednosti u kojima opstaje većina akvatičnih organizama je od 4.5 do 9.

• pH vode zavisi od geomorfoloških karakteristika zemljišta, ali i od uticaja ljudske aktivnosti.

• Najveći uticaj čoveka na pH akvatičnog sistema je ispuštanjenutrijenata (upotreba veštačkih đubriva), što dovodi do ubrzanograsta algi i povišenje pH vrednosti. Smanjenje pH vrednosti u vodenom ekosistemu utiče na enzimsku aktivnost organizama. slika nasledećem slajdu

Rast vodenih organizama u zavisnosti od pH

2. Suvi ostatak Ukazuj na to koliko je voda opterećena rastvorenim hemijskim komponentama

• Suvi ostatak ukazuje na prisustvo neorganskih i organskih materija u vodi.

• Pri sušenju uzoraka vode na temperaturi od 103 do 105 ºC, suvi ostataksadrži kristalnu vodu i nešto mehanički vezane vode, a hidrokarbonati suprevedeni u karbonate.

(najčeće ako je vrednost preko 1000 mg/l)

Uzorak=susp. mat+rastvorene mat.

Suvi ostatak=organske+neorganske mat.

3. ŽARENI OSTATAK

• Žareni ostatak se određuje žarenjem suvog ostatka do konstantnemase na 600 ºC, pri čemu sagorevaju organske materije, karbonatigube ugljen-dioksid, a neki hidroksidi vodu. U žarenom ostatku ostajusamo neorganske materije.

• Kako određujemo onda sadržaj organskih materija?

Uzorak=susp. mat+rastvorene mat.

Suvi ostatak=organske+neorganske mat.

Suvi ostatak – žareni ostatak= organske matrije

4. Alkalitet/aciditet• Kiselost, odnosno alkalnost, može biti i prirodna karakteristika

vodenih eskositema. • CO2 iz atmosfere ili CO2 koji je nastao respiracijom vodenih

organizama, rastvara se u vodi stvarajući ugljeničnu kiselinu (H2CO3):

CO2 (g)↔ CO2 (rastvoren);

CO2(rastvoren)+H2O ↔ H2CO3

Ugljen-dioksid Ugljena kiselina

• Kontaktom ove vode sa mineralima dovodi do stvaranja soli natrijuma (Na2CO3 iliNaHCO3), kalcijuma (CaCO3 ili CaHCO3) ili magnezijuma koji su uzrok alkalnosti ilikiselosti vode.

• S druge strane prisustvo CO2 u vodenim ekosistemima prouzrokuje puferni efekatvode usled prisutva puferskog sistema karbonat/bikarbonat (CO3

2-/HCO3-) koji

sprečava nagle promene pH vrednosti vode usled nekog antropogenog dejstva.

• Kontaktom ove vode sa mineralima dovodi do stvaranja soli natrijuma(Na2CO3 ili NaHCO3), kalcijuma (CaCO3 ili CaHCO3) ili magnezijumakoji su uzrok alkalnosti ili kiselosti vode.

• S druge strane prisustvo CO2 u vodenim ekosistemima prouzrokujepuferni efekat vode usled prisutva puferskog sistemakarbonat/bikarbonat (CO3

2-/HCO3-) koji sprečava nagle promene pH

vrednosti vode usled nekog antropogenog dejstva.

Dodatno: šta su puferi?

Šta su puferi?Puferi predstavljaju smeše

slabih baza i njihovih soli, ili

slabih kiselina i njihovih soli

čija se pH vrednost u vodenom rastvoru neznatno menja dodatkom kiseline ili baze.

Dodatno: Šta su puferi?

• Puferi predstavljaju smeše slabih baza i njihovih soli, ili slabih kiselina i njihovih soli, čija se pH vrednost u vodenom rastvoru neznatno menja dodatkom kiseline ili baze.

• Na primer, jedan pufer predstavlja 0,1 mol/dm3 CH3COOH i 0,1 mol/dm3

CH3COONa.

• Puferi se koriste za regulaciju pH vrednosti kada je potrebno postići malu razliku.

• U organizmu puferi imaju značajnu ulogu prilikom održavanja pH u krvi i serumu.

CH3COOH + OH- ⇌ CH3COO-+H2O

CH3COO- + H+ ⇌ CH3COOH

Puferski kapacitet vode

CO2 (g)↔ CO2 (rastvoren)

CO2(rastvoren)+H2O ↔ H2CO3

H2CO3 ↔H++HCO3-

HCO3-↔H++CO3

2-

CO32-/HCO3

-

(bazna komponenta CO32- / HCO3

- kisela komponenta

Puferno svojstvo vode

Ako dodamo kiselinu u vodu?

Reaguje bazna komponenta pufernog sistema (CO32- ):

H+ + CO32- → HCO3

-

Ako dodamo baznu komponentu u vodu reaguje kisela komponenta pufernog sistema (HCO3

-):

OH-+HCO3-→ H+ + CO3

2-

Primer promene pH vode dodatkom H+ jona

5. Tvrdoća vode:

• Tvrdoću vode čine soli :

1. Bikarbonatne (HCO3-) i karbonatne (CO3

-) soli Ca+ i Mg+ =karbonatna tvr.

2. Ostale soli (nitrati, nitriti, sulfati, hloridi) = nekarbonatna tvrdoća

karbonatna tvr. + nekarbonatna tvr.= UKUPNA TVRDOĆA

Sadržaj organskih materija se izražava preko:

1. BPK - Biološka potrošnja kiseonika

2. HPK - Hemijska potrošnja kiseonika

3. TOC - Ukupni organski ugljenik (Total Organic Carbon)

1. BPK- Biološka potrošnja kiseonika

• Biološka potrošnja kiseonika je količina kiseonika koja je potrebna dase izvrši biološka oksidacija prisutnih biološki razgradljivih sastojakavode.

• BPK se najčešće izražava potrošnjom O2 u mg/l.

• BPK predstavlja količinu kiseonika koju potroše mikroorganizmi priprirodnom aerobnom samoprečišćavanju u vodi.

• U praksi se određuje ili potpuna BPK ili za period od 21 dan (BPK21), alikako je proces najintenzivniji prvih pet dana, najčešće se određujevrednost za 5 dana (BPK5).

I Faza: oksidacija ugljenika do CO2, H2 i H2O - traje 7-10 dana

II Faza u kojoj azot oksiduje prvo u NO2—, a zatim u NO3

— (nitrifikacija). Traje znatno duže

I Faza:

II Faza:

Ako se test određivanja BPK ne zaustavi na 5 dana i ako se dopusti da se reakcija dalje odvija i pri tome se meri potrošnja kiseonika svaki dan da dobijamo krivu kao na prethodnom grafiku.

Posle 5 dana kriva počinje naglo da raste zbog porasta potrošnje kiseonika od strane mikroganizama koji trše kiseonik za razlaganja organska jedinjenja sa azotom u stabilni nitrat. Zbog toga je kriva podeljena u dve oblasti Karbonatni BPK i nitatni BPK

Ukupan BPK je zbir prethodna dva:

BPKukup=a(BPK5)+b(KN)

Gde je KN-kjeldalov Na, b konstante

Opterećenje organskim materijama zajedničkih otpadnih voda(Ekvivalnt stanovnik-ES) Kod zajedničkog odvodjenja i prečišćavanja komunalnih i industrijskih otpadnih voda postavlja se problem raspodele troškova prečišćavanja i procene uticaja industrijskih otpadnih voda na postrojenje za prečišćavanje ili na prirodne prijemnike otpadnih voda.Zbog toga se u praksi koristi pojam ekvivalentni broj stanovnika (ES). Opterećenja industrijskih otpadnih voda se izražavaju odgovarajućim ekvivalentnim brojem stanovnika čime se pojednostavljuju tehnoekonomski i tehnički proračuni.

Sastav komunalnih otpadnih voda:

• Biorazgradive organske materije

• Fosforna i azotna jedinjenja

• Masnoće i deterdženti

• Mikroorganizmi

• Zagađenost neke komunalne otpadne vode ceni se prema količini, koncentraciji materija u suspenziji i biohemijskoj potrebi za kiseonikom.

• Smatra se da, zavisno od uslova snabdevanja vodom, životnog standarda i načina uključivanja u kanalizacionu mrežu, jedan stanovnik odbacuje prosečnu količinu zagađenih materija čiji je sastav ustaljen i konstantan (osnovni ekvivalent je stanovnik).

• Ova prosečna količina zavisi od zemlje i kraja u kome taj stanovnik živi.

BPK5 (na dan i po stanovniku ):

▫ odvojena mreža (separacioni sistem): 54 g▫ poluodvojena mreža: 60 g▫ jedinstvena mreža (opšti sistem): 74 g

Izuzeci: velika naselja

http://www.cecra.dh.pmf.uns.ac.rs/palic2011/GVE%20za%20komunalne%20otpadne%20vode.pdf

U EU: je prihvaćeno da jedan čovek produkuje Ekvivalent stanovnik (ES) = 60 gBPK5/dan

• Ekvivalentni broj stanovnika najčešće se definiše tako što se svojstva neke otpadne vode u pogledu sadržaja BPK5 uporede sa uobičajenim vrednostima za komunalne otpadne vode.

• Usvajajući da svaki stanovnik priključen na kanalizacionu mrežu unosi za jedan dan 60 g BPK5 u otpadnu vodu, ekvivalentni broj stanovnika može se definisati:

ES=σ 𝐵𝑃𝐾

5

𝐵𝑃𝐾5

=𝑔

𝑑𝑎𝑛𝑔

𝑠𝑡∗𝑑𝑎𝑛

• gde je:• ES-ekvivalnent stanovnika (g/dan/g/(st*dan)• ΣBPK5 ukupno opterećenje zagađenja neke otpadne vode ili (BPK5)d (g/dan)• BPK5-opterećenje zagađenjem komunalnih otpadnih voda po stanovniku za jedan dan

(g/st*dan)

Opterecenje industrijskih voda izraćeno preko ES

2. HPK- Hemijska potrošnja kiseonika

• HPK je hemijska potrošnja kiseonika za oksidaciju organskihkomponenata i neorganskih soli, i predstavlja pokazatelj zagađenostiotpadnih voda.

• HPK se najčešće izražava potrošnjom O2 u mg/l.

• HPK je uvek veće ili jednako BPK!!!

3. TOC - Ukupni organski ugljenik

Ukupni organski ugljenik (TOC) je zbir koncentracija svih organskihugljenikovih atoma kovalentno vezanih u organskim molekulima datoguzorka vode.

Kao rezultat merenja, TOC ne identifikuje specifične organskezagađujuće supstance, već otkriva prisustvo ugljenika vezanih u molekulu, čime se identifikuje prisustvo bilo koje organske zagađujućesupstance, bez obzira na molekularni sastav.

.

4. Nutrijenti

• Nutrijenti su hemijski elementi koji su esencijalni za rast i život biljakai životinja.

• Koncentracija nutrijenata se izražava u mg/l, a najčešće određivaninutrijenti su nitrati, nitriti, amonijak, ortofosfati, fosfor i azot.

• Visoki koncentracioni nivoi nutrijenata mogu da izazovu ubrzan rastalgi.

• Veliko prisustvo algi koje produkuju energiju ima za posledicusmanjenje količine rastvorenog kiseonika u vodi kao i pojavuneprijatanog ukusa i mirisa vode. Pojava ubrzanog rasta biljaka pod dejtvom povišene koncentracije nutrijenata naziva se EUTROFIKACIJA

Eutrofikacija

http://www.aquagreen-tech.com/en/presentation/the-eutrophication.html

Fizičke karakteristike vode

TEMPERATURA VODE je od velike važnosti za opstanak akvatičnih organizama iz dva razloga:

1. Akvatični organizmi su adaptirani na određeni temperaturni koji je optimalan za život ireprodukciju. Na primer optimalna temperatura za pastrmku je 15˚C, za smuđ 25˚C, a šarana 32˚C.

2. Temperatura vode utiče na gotovo sve parametre koji određuju kvalitet vode:

• sa povećanjem temperature znatno se smanjuje rastvorljivost kiseonika koji je neophodanza opstanak flore i faune u akvatičnim ekosistemima.

• Povišena temperatura takođe utiče na ubrzanje metabolizma riba, što znači da će usledpovišene temperature vode, organizmi upotrebljavati više kisonika za stvaranje energije izhrane, što je uticati na smanjenu raspoloživog kiseonika u vodi.

Kombinovani efekti, manje rastvorljivosti kiseonika u vodi, kao i povećane upotrebe kiseonikaod strane organizama u mogu da izazovu značajne poremećaje u vodenom ekosistemu.

Zavisnost rastvorenog kiseonika od temperature vode

Klasifikacija osnovnihtehniloških operacija za

obradu vode i otpadnih voda:

PREMA prisutnim zagađujućim supstancama metode se mogu klasifovati na sledeći način:

1. Metode uklanjanja grubo dispergovanih čestica

• Rešetke i sita• Taložnici• Centrifuge• Hidrocikloni

2. Metode za uklanjanje suspendovanih materija

• Koagulacija, flokulacija• Flotacija• Biološka oksidacija• Filtracija• Elektrohemijske metode

3.Metode za uklanjanje rastvorenih materija:

• Koagulacija, flokulacija• Flotacija• Aeracija• Oksidacija• Dezinfekcija• Adsoprcija• Jonska izmena• Membranski procesi• Biološki tretmani• Elektrohemijske metode

Klasifikacija metoda prema prirodi procesa:

Fizički procesi:

• Rešetke,

• taloženje,

• filtracija,

• membrane,

• termičke metode

Hemijski procesi:

• Koagulacija,

• flotacija,

• neutralizacija,

• aeracija,

• oksidacija,

• dezinfekcija,

• adsoprcija

Biološki procesi:

• Aerobne i anaerobne

Prečišćavanje otpadnih voda se vrši u nekoliko faza:• primarno prečiščavanje: uklanjanje taloživih i plivajućih materijaž

• sekundarno prečišćavanje: biološko prečišćavanje organskih komponenti, koloidnih i netaloživih materija

• tercijarno prečišćavanje: uklanjanje nutrijenata

• kvarterno prečišćavanje: završno prečićavanje zaostalih komponenata (dezinfekcija po potrebi)

http://www.cecra.dh.pmf.uns.ac.rs/pdfww2009/OkrugliSto-Otpadne%20vode.pdf

PREMA prisutnim zagađujućim supstancama metode se mogu klasifovati na sledeći način:

1. Metode uklanjanja grubo dispergovanih čestica

• Rešetke i sita• Taloženje• Centrifuge• Hidrocikloni

2. Metode za uklanjanje suspendovanih materija

• Koagulacija, flokulacija• Flotacija• Biološka oksidacija• Filtracija• Elektrohemijske metode

3.Metode za uklanjanje rastvorenih materija:

• Koagulacija, flokulacija• Flotacija• Aeracija• Oksidacija• Dezinfekcija• Adsoprcija• Jonska izmena• Membranski procesi• Biološki tretmani• Elektrohemijske metode

Uklanjanje čestica sa

Velikim brzinama taloženja

Malim brzinama taloženja

Dodatkom hemikalija

Taloženje Filtracija Flotacija Koaulacija i flokulacija

U zavisnosti od fizičko-hemijskih osobina dispergovanih čestica primenjuju se različite metode uklanjanja

Voda koja sadrži nerastvorne materije

nerastvorne materije

Čista voda

SEDIMENTACIJA

Taloženje-sedimentacija

U većini slučajeva osnovni cilj taloženja jedobijanje s jedne strane bistrog efluenta, sa štoje moguće nižim sadržajem suspendovanihmaterija, a sa druge strane što zgusnutijeg talogatj. mulja.

Taloženje se koristi za uklanjanje:• peska i drugih taloživih čvrstih čestica • krupnih kapi ulja, • suspendovanih čestica, • bioloških flokula nastalih biotretmanima, • hemijskih flokula nastalih pri hemijskoj

koagulaciji

• Taloženje je separacija čvrstih čestica/kapi koje su teže od vode, te se pod uticajem gravitacione sile talože.

• Operacija taloženja je najzastupljenija u tretmanu otpadnih voda.

Vreme taloženja

Tipovi taloženja

• Taloženje tipa 1- odnosi se na razblažene suspenzije u kojima se svaka čestica taloži individulano, ne dolazi do međusobne intereakcije čestica.

• Brzina taloženja je konstantna

u vremenu i po dubini taložnika.

• Na ovaj način talože se

čestice peska u šljunka.

Postoji 4 tipa taloženja koji se dele prema međusobnom kontaktu i ponašanju čestica koje se talože:

• Taloženje tipa 2 – odnosi se na razblažene suspenzije u kojima se čestice flokulišu ili koalesciraju* tokom procesa taloženja. Ova pojava utiče da brzina taloženja raste u vremenu i po dubini taložnika, ali je generalno mala jer koloidne čestice imaju malu gustinu, a veliku površinu.

*KOALESCENCIJA

*Koalescencija

• Koalescencija je proces utapanja kapi u veću kap ili u kontinualnu fazu dispergovane tečnosti pri čemi se gube granice polaznih kapi.

• Postoji više oblika koalescencije:

Koalescencija kapi na granici faza tečno-tečno (a)

Koalescencija između kapi (b)

Koalescencija kapi na čvrstoj površini (c)

• Taloženje tipa 3 – odnosi se na supenziju srednje koncentracije u kojima su čestice dovoljno blizu da su sile međusobne interakcije jače od gravitacione sile.

• Tako čestice vuku jedna drugu u frontu,

• dolazi do zonskog taloženja oblaka čestica, tada je brzina taloženja konstantna.

• Taloženje se odvija na srednjoj dubini taložnika i jasna je granica između biste tečnosti i zone taloženja mulja.

• Taloženje tipa 4 – odnosi se na koncetrovane supenzije koji imaju formiranu strukuru i koja može biti narušena samo kompresijom. Ovo taloženje se naziva kompresiono i javlja se kod gornjih slojeva mulja.

Uređaji za taloženje

• Uređaji u kojima se odigrava operacija taloženja nazivaju se TALOŽNICI (IZBISTRIVAČI).

• Osnovne zone (delovi) svakog taložnika, bez obzira na njegovu konstrukciju, su predstavljeni na slici.

ULA

ZNA

ZO

NA ZONA BISTRENJA

(TALOŽENJA)

ZONA MULJA

IZLA

ZNA

ZO

NA

• Taložnici mogu da rade šaržno, kontinualno i diskontinialno (pri malim količinama vode)

• Kontinualni taložnici prema orijentaciji toka tečnosti mogu biti:• Vertikalni

• Horizontalni

• Radijalni

Vertikalni taložnici

• Vertikalni taložnici predstavljaju cilindrične ili kvadratne rezervoare sa konusnim dnom prečnika 10m, kapaciteta do 3000m3/dan.

• Brzina kretanja izlazne tečnosti ne bi trebalo da pređe 0,5-0,6mm/s.

• Visina zone taloženja obično iznosi 4-5 m.

Sakupljanje prečišćene vode obavlja se prelivom u periferni ili radijalni žljeb.

1-ulaz vode

3-izlaz mulja

mulj

Ispumpavanje mulja

4. Izlazvode

1-ulaz vode

4-

5m

Bistra tečnost kreće se odozdo na više. Pod dejstvom gravitacije čestice se talože na konusno dno taložnika

Horizontalnitaložnici

• Pravougaoni taložnici dubine

• H =1.4-4 m,

• dužine=8-12H,

• širine B=3-6m - maksimalno do 20H

Ulaz otpadnevode

Izlaz mulja

Tok kretanja

Pregrada za ravnomernu distribuciju

Motor koji pokreće grabulje

Mulj

Izlazvode

Horizontalna brzina kretanja ne bi trebala da pređe 10-12 mm/s.

Vreme zadržavanja vode je 1-2 h.

Na izlazu uređaja postavljaju se pregradni elementi koji voda mora da zaobiđe, a na taj način sprečava se iznošenje suspendovanih čestica.

Uklanjanje taloga vrši se hidraulički ili grabljama.

Horizontalni taložnici- objašnjenje

• Pravougaoni taložnici dubine H =1.4-4 m, dužine=8-12H, širine B=3-6m -maksimalno do 20H

• Uklanjanje taloga vrši se hidraulički ili grabljama.

• Za optimalan rad uređaja je važno obezbediti ravnomernu distribuciju vode po poprečnom preseku

• Za obezbeđivanje ravnomerne distribucije tečnosti koriste se različite tehnike, ali je najzastupljenija tehnika sa definisanim zazorima.

• Na izlazu uređaja postavljaju se pregradni elementi koji voda mora da zaobiđe, a na taj način sprečava se iznošenje suspendovanih čestica.

• Horizontalna brzina kretanja ne bi trebala da pređe 10-12 mm/s. Vreme zadržavanja vode je 1-2 h.

Uređaji za ravnomernu distribuciju tečnosti

Radijalni taložnici

• Predstavljaju kružne uređaje prečnika do 60m, nekada i preko 100m.

• Voda se u njima kreće po radijusu, od centra ka periferiji, pri čemu se postiže da brzina kretanja vodeopada od centra ka periferiji uređaja, što pogoduje taloženju čestica.

• Važno je obezbediti uniformnu distribuciju vode po obimu što se obezbeđuje elementima i na ulazu ina izlazu.

• Dubina protočnog dela uređaja je 1.5-5m, a odnos prečnika i dubine 6-30. Vreme zadržavanja vode je 1.5-2h.

Ulaz otadne vodeIzlaz mulja

Izlaz vode

grabulje

https://www.123rf.com/photo_15180666_huge-circular-sedimentation-tank-water-settling-purification-in-the-tank-by-biological-organisms-on-.html

Taložnici sa malom dubinom tečnosti

• Metoda inteziviranja procesa taloženja ogleda se u skraćivanju puta koji čestica koja se taloži treba da pređe.

• Tehnika taloženja pri maloj dubini tečnosti skraćuje vreme taloženja na 10 min.

• Ovi uređaji se uspešno koriste za uklanjanje taloga i velikih količina mineralnih ulja.

• Pločasti separatori mogu biti korišćeni za odvajanje lakših kontaminirajućih materija kao što su ulja iz vode.

• Vreme odvajanja kod pločastih separatora je mnogo kraće nego kod konvencionalnih tankova.

Ovaj efekat omogućuje drastično skraćenje gabarita uređaja.

Ulaz otadne vode

Izlaz mulja

Izlaz vode

• Efekat taloženja se postiže preko ugrađenih pregradnih elemenata koji obezbeđuju prolaz vode kroz uski prostor.

• Kod kosih pločastih separatora, fluid prolazi između niza kosih ploča (lamela), uzak prostor između ovih ploča skraćuje put česticama.

Čestice taloga ne prate promenu pravca kretanja vode, već usled inercije udaraju o površinu pregradnog elementa i padaju na dno uređaja.

Princip rada pločastog taložnika

Putanja krupnih čestica

Ukoliko se radi o uklanjanju mineralnih ulja princip se zasniva na tome da se prilikom prolaza vode preko pregradnih elemanata na njih taloži ulje koje forira uljni film u koji koalesciraju male kapi, a sa njega se otkidaju velike kapi koje isplivavaju na površinu vode.

• Na slici je dat lamelni uređaj sa koje su postavljene pod uglom koji je različit za različite uslova rada (do 45˚)

API separator

• Taložnik posebne konstrukcije razvijen u Američkom Institutu za naftu (American Petroleum Institute).

• Ima široku primenu u naftnoj i petrohemijskoj industriji za uklanjanje velikih količina relativno krupnih kapi ulja.

Api separator sa pregradama

API separator se sastoji od dve komore odvojene zidom

opremljen je uređajem za zgrtanje taloga

izlaznom delu montiran je skimer u obliku brane sa mehanizmom za podšavanje visine

Preseci API separatora

Pomoćna opremaZgrtači mulja

• Za lakše izvođenje mulja iz taložnika

• Grablje koje se kreću preko cele površine taložnika i odvode u konusni deo taložnika odakle se mulj vadi

skimeri

• Za uklanjenje ulja• U obliku brane

• U obliku oluka

PREMA prisutnim zagađujućim supstancama metode se mogu klasifovati na sledeći način:

1. Metode uklanjanja grubo dispergovanih čestica

• Rešetke i sita• Taloženje• Centrifuge• Hidrocikloni

2. Metode za uklanjanje suspendovanih materija

• Koagulacija, flokulacija• Flotacija• Biološka oksidacija• Filtracija• Elektrohemijske metode

Metode za uklanjanje rastvorenih materija:

• Koagulacija, flokulacija• Flotacija• Aeracija• Oksidacija• Dezinfekcija• Adsoprcija• Jonska izmena• Membranski procesi• Biološki tretmani• Elektrohemijske metode

Uklanjanje čestica sa

Velikim brzinama taloženja

Malim brzinama taloženja

Dodatkom hemikalija

Taloženje Filtracija Flotacija Koaulacija i flokulacija

Koagulacija i Flokulacija

Koloidno disperzni sistemi-pojam-

• Otpadna voda je diperzni sistem

Disperzni sistem sadrži jednu ili više komponenata u obliku čvrstih čestica raspoređenih u nekoj sredini

Disperzno sredstvo - sredstvo u kome je dispergovana neka komponenta

Dispergovana faza –komponenta koja je dispergovana u nekom sredstvu

Otpadna voda:

• dispergovana faza:

Nerastvorne komponente mogu biti u čvrste čestice različite gustine i veličine, male kapi tečnosti, mehurići gasa ili mikroorganizmi.

• dispezno sredstvo:

Voda

Koloidno disperzni sistemiPodela

Heterogeni/višefazni sistemičestice su krupnije i postoji granica između faza

Homogeni/monofazni-pravi rastvori

ne postoji granica između čestica i rastvarača

Grubo disperzni sistemi Koloidno disperzni sistem Molekularno disperzni sistem

čestice faze>100nm čestice faze 1-100nm čestice faze <1nm

disperzionosredstvo

Dispergovanafaza

emulzija tečno Tečno

suspenzija čvrsto tečno

Zašto koagulacija?

• Zbog tako male veličine pojedinačnih čestica koloidne suspenzije supraktično stabilne i pojavljuju se kao "oblak" ili "maglica" u vodi.

• Koloidne suspendovane materije nije moguće ukloniti upotrebomsamo tehnika taloženja ili filtracije

• Odvajanje se bazira na procesima koagulacije i flokulacije čestica,odnosno naknadnom taloženju.

• Otpadne vode mogu sadržati neorganske i organske koloidne materije (suspenzije) koje se zbog njihove stabilnosti talože veoma sporo.

• U otpadnim vodama koloidi su negativno naelektrisani.

• Zbog istoimenih elektrostatičkih naboja koloidi se međusobno odbijaju i ostaju raspršeni u vodi.

• Dodatkom hemijskih agenasa u vodu moguće je neutralisati elektrostatičke sile koloida te omogućiti koagulaciju čestica i stvaranje većih pahuljica koje se onda mogu izdvojiti iz tečnosti taloženjem, filtracijom ili flotacijom

Koagulant

Koagulant formira talog koji je „pokupio“ nečistoće

Koagulant i nečistoće se talože

nečistoće

Koagulanti

• Najširu primenu imaju soli aluminijuma i gvožđa• Aluminijum-sulfat (Al2 (SO4)3

• Gvožde (II) sulfat (FeSO4)

• Gvožđe (III) hlorid (FeCl3)

• Prilikom hidrolize navedenih soli dolazi do formiranja teško rastvornih hidroksida koji se u vodi ponašaju kao koloidi i skloni su aglomeraciji.

• Formirani hidroksidi prisutne materije ili uključuju u svoju strukturu ili se adsorbuju na njihovu površinu

Al2(SO4)3Prilikom hidrolize aluminijum-sulfata nastaje aluminijum-hidroksid nerastvorljivi u destilovanoj vodi, delimično rastvorljiv u otpadnoj vodi:

Al2(SO4)3+6H2O→2Al (OH)3↓+3H2SO4

Al(OH)3 je jedinjenje amfoternog karaktera (reaguje i sa kiselinama i bazama)

U kiseloj sredini rastvara se po sledećoj reakciji:

Al(OH)3 + 3H+→Al3++3H2O

U baznoj sredini

Al(OH)3 + OH-→AlO2- +2H2O

Rastvorljivost aluminijum hidroksida u destilovanoj vodi se naglo povećava pri 4.5>pH>8.

Iz tog razloga je optimalan pH za primenu Al2(SO4)3 u opsegu 4<pH<8

FeSO4

• Široku primenu u praksi našao je gvožđe (II) sulfat.

• Sa Kiseonikom iz vazduha ili hlorom Fe2+ oksidiše do Fe3+ i formira talog Fe (OH)3

FeSO4+2H2O→Fe(OH)2+H2SO4

4Fe(OH)2+O2+2H2O→4Fe(OH)3 ↓

Optimalna oblast za pH je pH>8

FeCl3

• Gožđe (III) hlorid daje bolje efekte of Fe(II) sulfata i bržu reakciju, ali je znatno skuplji.

• Ovaj koagulant daje dobre rezultate za najširi opseg temperature i pH. Optimalni opseg je pH>4.

Fe(III) hlorid hidrolizuje po sledećoj jednačini

FeCl3+3H2O→Fe(OH)3↓+3HCl

Nerstvorljivi Fe(OH)3↓ je želatinozni talog koji uklanja koloide

• Proces koagulacije se može primeniti u svim fazama obrade vode kao dodatni ili prateći efekat ili kao samostalni korak u tretmanu, posle uklanjanja grubih čestica.

• Koagulacijom se mogu postići sledeći efekti:• Efikasnije taloženje suspendovanih čestica

• Uklanjanje organskih matetirija, fosfora i dr

• Poboljšanje filtrabilnosti pre filtracije

Flokulacija

FlokulacijaKoagulacija

Čestice dispergovane u otpadnoj vodi su obicno negativno naelektrisane i stoga se odbijajaju (1a). Dodatkom koagulanata narušava se stabilnost čestica tako šro se poyitivnim naelektrisanjem doprinosi smanjenju odbijanja i neutralizacija prvobitnog negativnog naelektrisanja (1b).

Dodarkom polimernog dlokulanta povezuju se

koagulisane čestice (2a).

Agregacija više polimernih lanaca dovodi do lakšeg

taloženja (2b).

https://www.mt.com/de/en/home/applications/L1_AutoChem_Applications/L2_ParticleProcessing/Formulation_Flocculation.html

• Flokulacija se može definisati kao proces agregacije destabilisanih koagulisanih čestica u velike flokule dodatkom flokulanta (polimera)

• Flokulanti imaju katalitičku ulogu u procesu koagulacije, tako što utiču na brzinu procesa aglomeracije izazvane koagulacijom

• Flokulanti koji se koriste u praksi su makromolekuli dugačkih lanaca, najčešće polielektroliti.

• Flokulanti mogu biti:• prirodni ili sintetički

• Organski ili neorganski (silicijumova kiselina, bentonit, dijatomejske zemlje, krečnjak)

• Flokulanti se primenjuju u malim dozama i često mogu uticati i na smanjenje optimalne doze koagulanta.

• Mogu se dodavati na dva načina:• Istovremeno sa koagulantom

• 2-5 minuta posle koagulanta

Koja od navedenih tehnika će se primenjivati zavisi od:

• prirode i kvaliteta vode

• Prirode koagulanata,

• medjusobnih interakcija vode i koagulanata i flokulanata,

• efekata mešanja....

Uređaji za obradu vode koagulacijom

• kako se proces koagulacije sastoji iz dve faze:

• 1.DOZIRANJE I MEŠANJE I

• 2. TALOŽENJE,

TaKO da SE Svi do sada pomenuti taložnici mogu koristiti za proces koagulacije i flokulacije uz male korekcije odnosno obezbeđivanja blagog mešanja pre taloženje.

• efekat mešanja se može obezbediti hidraulički, aeracijom ili mehanički

Mešanje:

Tehnički najednostavnije i sa najmanjim utroškom energije je 1. HIDRAULIČKO MEŠANJE

Mešanje

2. AERACIJA je takođe povoljna tehnika mešanja pri čemu se mora obezbediti optimalna veličina mehura ( do 0.08mm) za mešanje.

• Ukoliko su mehuri gasa veći, brzina napuštanja tečnosti je velika a efekat mešanja mali.

3. MEHANIČKO mešanje se obezbeđuje elementima različitih konstrukcija koji se okreću ili osciluju

Koagulatori

Radijalni koagulator sa properelskom mešalicom Koagulator radijalnog oblika sa centralnim boksom za

doziranje hemikalija i mešanje i otvorima za preliv vode.

Ulaz otpadne vodeIzlaz vode

Izlaz mulja

Koagulant Flokulant Uredjaj za bistrenje

Reaktor za koagulaciju

Reaktor za flokulaciju

mulj

Pitanja

• Otpadne vode (definicija, podela, Izvori zagađenja vode, Osobine otpadnih voda -Hemijske, Fizičke, Biološke)

• Klasifikacija osnovnih tehniloških operacija za obradu vode i otpadnihvoda

• Faze Prečišćavanje otpadnih voda

• Uklanjanje čestica: Taloženje, Tipovi taloženja, Uređaji za taloženje, Koaulacija i flokulacija, Koagulanti