Пречишћавање воде

Постројење за обраду комуналних отпадних вода у северном Португалу.

Контролна соба и приказ пречишћавање питке воде у постројењу Лак де Брет, Швајцарска.

Базени с таложницама за песак за уклањање жељеза.

Празни спремник за аерацију (отплињавање) и таложење жељеза.

Постројење за повратну осмозу (реверзна осмоза).

Таложење у претходним таложницима (обично правоугаони облик).

Накнадни таложници најчешће имају кружни тлоцрт.

Биолошко пречишћавање отпадних вода уз вештачко уношење потребне количине кисеоника помоћу аерацијских грана са савременим мембранским аераторима.

Типично постројење за одвајање уља и масти.

Типично постројење за пречишћавање отпадних вода.

Пречишћавање воде је врста обраде воде који обухвата низ поступака како би се из воде могле уклонити:

• Суспензије и емулзије: ствари које узрокују мутноћу (микроорганизми, планктони);
• Колоидални раствори: колоидна и високомолекуларна једиње која утичу на капацитет оксидације и боју воде;
• Молекуларни раствори: гасови растворни у води и органске материје које утичу на мирис и укус воде;
• Јонски раствори: соли, киселине и лужине које утичу на тврдоћу и алкалност воде.

Пречишћавање воде може обухватити пречишћавање питке воде, напојне вода за термоелектране, расхладне или противпожарне воде за индустријска постројења, воде за медицинску и осталу употребу, воде за домаћинства, комуналне отпадне воде, индустријске отпадне воде или посебних отпадних вода. Пречишћавање воде (или шире обрада воде) се може поделити на 3 главне групе, и то:

• Механичко пречишћавање (таложење, филтрација, повратна осмоза),
• Хемијско пречишћавање (дезинфекција, флокулација) и
• Биолошко пречишћавање (озрачивање воде, таложнице за органске примесе, таложнице за песак, прерада и кориштење муља).

Пречишћавање питке воде

Технологије пречишћавање питке воде најчешће се ослањају на поступке таложења (седиментације), филтрације (укључујући кречно омекшиваче и угљену филтрацију), дезинфекције (хлорирање), који не могу у потпуности да очисте питку воду од свих онечишћења и штетних материја. Питка вода је најоснованија прехрамбена намирница, од изузетног физиолошког значаја, која не може бити замењена (норма: ЕН ДИН 2000, европска смјерница за водоопскрбу 80/778/ЕWГ). Светска здравствена организација доноси у своме стандарду (енгл. International Standards for Drinking Water) минималне захтеве у односу на хемијске и бактериолошке карактеристике питке воде. Али данас ни једна трећина човечанства нема питку воду чији квалитет задовољава минималне захтеве ових стандарда.

Поступци пречишћавања питке воде

Онечишћења и штетне материје које треба уклонити из питке воде су:

• Суспензије и емулзије: материје које узрокују мутноћу (микроорганизми, планктони);
• Колоидални раствор: колоидна и високомолекуларна једињења који утичу на капацитет оксидације и боју воде;
• Молекуларни раствори: гасови растворни у води и органске материје које утичу на мирис и укус воде;
• Јонски растори: соли, киселине и базе (лужине) које утичу на тврдоћу и алкалност воде.

Поступци уклањања суспензија и емулзија

Ова група поступака обраде воде не укључује хемијске промене материје. Поступци уклањања суспензија и емулзија обухватају:

• Механичка сепарација без додавања реагената: таложење (седиментација), филтрација, микрофилтрација, центрифугирање;
• Механичка сепарација уз додавање реагената: таложење, филтрирање;
• Адхезија помоћу алуминијумског и/или гвозденог хидроксида: таложење, филтрирање;
• Агрегација помоћу флокуланата уз филтрацију;
• Флотација
• Деловање на патогене организаме и споре: оксидација (хлор, хлоров диоксид, озон итд.), зрачење (ултраљубичасто, ултразвучно), јонизација с тешким металима (Cu, Ag).

Поступци уклањања колоидалних растворака

У ову група поступака обраде воде спадају:

• Обрада са хлором Cl, хлор диоксидом ClO₂, озоном О₃ и другим оксидантима;
• Адсорпција са алуминијумским и/или гвозденим хидроксидом, а након тога коагулација;
• Агрегација са високо молекуларним флокулантима катјонског типа;
• Деловање на вирусе са: оксидантима, зрачењем (ултраљубичасто зрачење, ултразвук), јонима тешких метала (бакар Cu, жива Ag);
• Ултрафилтрација;
• Обрада воде помоћу електричног поља;
• Обрада воде помоћу магнетског поља за отклањање феромагнетских онечишћења.

Поступци уклањања молекуларних отопина

У ову група поступака обраде воде спадају:

• Десорпција гасова и волатилних органских материја помоћу аерације (отплињавања);
• Обрада с хлором Cl, хлор диоксидом ClO₂, озоном О₃, перманганатом или неким другом оксидирајућим средством;
• Адсорпција с активним угљем или другим сорбентим материјалом;
• Екстракција помоћу органских солвената: бутил ацетат, етил ацетат, бензен, итд.;
• Евапоративна пурификација: методе помоћу циркулирајуће паре, азеотропска дестилација;
• Мембранска сепарација гасова.

Поступци уклањања ионских отопина

У ову група поступака обраде воде спадају:

• Конверзија јона у ниско дисоцирајућа једињења: неутрализација, стварање комплексних јона;
• Конверзија јона у ниско трастворна једињења: стварање ниско растворних соли, стварање тешко растворних хидроксида;
• Задржавање јона у јонским измјењивачима: H-катјонски измјењивач, OH-ањонски измјењивач;
• Сепарација јона помоћу различитих фазних стања воде: дестилација, екстракција, залеђивање;
• Примена покретљивости јона у електричном пољу (електродијализа);
• Повратна (реверзибилна) осмоза;
• Обрада воде помоћу магнетског и акустичног (ултразвучног) поља.

Пречишћавање отпадних вода

Развој насеља и повечање стандарда становништва узрокују загађење човекове околине, а међу најтеже облике загађење се убраја и загађење вода. Потрошња воде за разне потребе постаје све већа што узрокује и пораст количина отпадних вода. Оваквим трендом пораста загађења вода значајно се угрожава човекова животна средина. Питке воде су све више загађене отпадним водама. Преко 30% питке воде у Енглеској садржи „кориштену” воду; у питкој води коју користи Париз удео „поновно кориштене” воде је преко 50%; Рурска област (Немачка) користи питку воду с уделом око 40% третиране отпадне воде. Захтеви на квалитету испуштене воде све су строжи, чему мора удовољити технологија нене обраде.

Систем за одводњу воде јако осетљиво реагује ако у њега доспе превише масти. Нажалост не може се увек спречити да масти и уља доспеју с отпадном водом у одвод. Масти се састоје од чврстих и растворних материја. Чврсте се материје таложе на зидовима цеви и узрокују зачепљења. У систему се масти и уља мењају услед хемијских и биолошких реакција у масне киселине неугодних мириса. Те киселине су изузетно агресивне и доводе до корозије. Познати су случајеви код којих су саме масне киселине оштетиле ливене цеви иначе отпорне на корозију. Још су горе последице у постројењима за пречишћавање отпадних вода. Тамо се масти и уља таложе на активирани муљ и спречавају потребну измену кисеоника. Биолошко пречишћавање отпадних вода је тиме онемогућено. Под тим становиштима једино је логично да масти и уља не смеју у преопсежним количинама доспевати у канализацијски систем.

Другачије изгледа у занатству и индустрији, где се испуштају отпадне воде које садрже уља и масти. Примена ДИН ЕН 12 056, ДИН ЕН 752 и ДИН 1986-100 прописана је од стране комуналних прописа о одводу. Према ДИН-у 1986-100 та су подузећа обавезна да проводе одводе преко уређаја за одвајање масти према ДИН 4040-1 и ДИН V 4040-2. На тај начин одводи из кухиња ресторана, хотела, одморалишта (на ауто-путу) и кантина морају бити опремљени уређајима за одвајање масти, и то независно од броја порција јела, која се ту дневно припремају.

Механичко пречишћавање отпадних вода

Грубо и фино механичко пречишћавање отпадних вода са егализацијом

Сирова отпадна вода притиче на уређај за пречишћавање кроз доточни канал с грубим механичким решеткама, где се одстрањује већи крути отпад.

Флоатација (метода отплављивања)

Флотација се примењује испред таложница и биолошког процеса пречишћавања да би се убаченим ваздухом претходно уклониле масти и уља са делом финог лебдећег наноса који се тешко таложи.

Таложнице за песак

Таложнице за песак служе за отклањање песка и сличних неорганских материја из отпадних вода да не би ометале рад црпних постројења и уређаја у фази даљњег пречишћавања.

Таложнице за органске примесе

Ове таложнице се користе за уклањање органских материја. Време задржавања отпадних вода зависи од начина таложења, а обично је од 1,5 - 2 сата. За време киша оно је најмање 30 минута. Таложење се може убрзати претходном коагулацијом.

Биолошко пречишћавање отпадних вода

Предвиђен биолошки део сачињавају базени за нитрификацију и денитрификацију. У средишњи армиранобетонски цилиндар комби базена цевоводима под притиском се доводи егализована и фино механички пречишћена отпадна вода и активни повратни муљ. У овом се базену врло брзо успоставља аноксично стање. Бактерије активног муља одговорне за денитрификацију почињу да троше кисеоник из присутних нитрата у егализираној сировој отпадној води и муљу, при чему се издваја азот у гасовитом стању и уз појачано мешање садржаја у цилиндру одгасује се у атмосферу тј. врши се денитрификација азотних једињења. Све наведено се врши путем аеробних микроорганизама (активног муља) уз вештачко уношење потребне количине кисеоника помоћу аерацијских грана са савременим мембранским аераторима. Потребна количина кисеоника се уноси удувавањем компримираног ваздуха произведеног на дувачима смештеним у компресорској станици. Финално раздвајање пречишћене отпадне воде и муља врши се у преосталом спољашњем прстену таложнице у којем се успоставља претежно хоризонтално струјање ка преливним конзолним жлебовима на вањском ободу таложнице.

Прерада и кориштење муља

У згушћивачу се вишак активног муља гравитацијски угушћује. Угушћени муљ се са дна згушћивача повремено црпи директно у центрифугу. У сврху поспешивања ефеката дехидрације у цевовод под приском за довод згушћеног муља у центрифугу се ињектира одговарајући раствор флокуланта путем дозирних црпки из посебног спремника са припремљеним раствором флокуланта. Дехидрирани муљ се испушта из центрифуге на опрему за финалну обраду муља помоћу негашеног креча и на тај се начин додатно стабилизују и укрућује те се као такав одвози. Издвојена се муљна вода са центрифуге и згушћивача враћа преко егализацијског базена на поновно биолошко пречишћавање.

Пречишћавање индустријских вода

Обрада напојне воде у термоелектранама

Природна вода садржи разне материје које треба уклонити пре кориштење за напајање у термоелектранама и другим термоенергетским постројењима. Врста и садржај тих материја (нечистоћа) зависи првенствено од пореклу воде: речна, језерска, изворска. У води могу бити садржане материје у облику: суспендованих материје (нерастворених), растворених материја, растворених гасова. Главни погонски проблеми, који настају због неодговарајућег квалитета воде, произлазе из следећег:

• таложење (депозит) у цевима генератора паре,
• корозија цеви,
• одношење честица воде из бубња генератора паре, а заједно с паром из бубња износе честице воде и у њима растворене, које се иза тога таложе унутар цеви прегрејача паре и улазним деловима (млазница и лопатицама) турбине.

Главни поступци обраде (припреме) напојне воде су филтрирање, јонска измена (деминерализација) и одгашавање.

Филтрирање

Главни чланак: Филтрација

Филтрирање је прва фаза обраде напојне воде у циљу уклањања суспендираних (нерастворених) материја. Вода се након филтрирања подвргава осталим поступцима обраде у складу с погонским условима генератора паре.

Јонска измена (деминерализација)

Главни чланак: Јонска измена

Минерали растворени у води састоје се из електрично набијених честица – јона. Тако нпр., калцијум карбонат састоји се од позитивно наелектрисаног јона (катјона) калцијума и негативно наелектрисаног јона (ањона) бикарбоната. Неки природни и синтетички материјали имају својство уклањања јона минерала из воде, те њихове замене с другим јонима.

Отплињавање

Главни чланак: Дегазолинажа

Дегазолинажа воде спада у поступак топлотне обраде напојне воде, којем је основни циљ да се из ње одстрани растворени кисеоник и тако спречи његово корозивно деловање у систему производње паре. То се врши у тзв. огасивачима, где се вода заграва у директном контакту с паром, приликом чега се смањује растворљивост кисеоника у води из које се он на тај начин одгасује.

Литература

• Цомбатинг Wатерборне Дисеасес ат тхе Хоусехолд Левел (ПДФ). Wорлд Хеалтх Организатион. 2007. Парт 1. ИСБН 978-92-4-159522-3. 

• Wатер фор Лифе: Макинг ит Хаппен (ПДФ). Wорлд Хеалтх Организатион анд УНИЦЕФ. 2005. ИСБН 978-92-4-156293-5. 
• Стандард Метходс фор тхе Еxаминатион оф Wатер & Wастеwатер. Америцан Публиц Хеалтх Ассоциатион. 2005. ИСБН 978-0-87553-047-5. 
• Мастерс, Гилберт M. Интродуцтион то Енвиронментал Енгинееринг. 2нд ед. Уппер Саддле Ривер, Њ: Прентице Халл, 1998.
• УС ЕПА. "Гроунд Wатер анд Дринкинг Wатер." Овервиеw оф дринкинг wатер топицс анд детаилед информатион он УС регулаторy програм. (Упдатед 2012-03-07.)

Спољашње везе

• Америцан Wатер Wоркс Ассоциатион
• "Wатер Он Тап: Wхат Yоу Неед То Кноw." – Цонсумер Гуиде то Дринкинг Wатер ин тхе УС (ЕПА)
• Емергенцy Дисинфецтион оф Дринкинг Wатер – Цампинг, Хикинг анд Травел (ЦДЦ)
• Цоде оф Федерал Регулатионс, Титле 40, Парт 141 – У.С. Натионал Примарy Дринкинг Wатер Регулатионс