Sirova voda, tj. voda koju preko vodozahvatnih objekata uzimamo za potrebe vodosnabdijevanja nikad nije apsolutno čista. Ona uvijek sadrži, manje ili više, različite materije u rastvorenom i suspendovanom stanju, a koje su unesene iz okoline kroz koju prolazi (sa površine litosfere, kroz hidrogeološki medij, kroz atmosferu).
U vodi takođe mogu da se nadu, unesene razne vrste zagađenja. Da bismo utvrdili prisustvo pojedinih supstanci u sirovoj vodi, moramo na bazi propisano uzetih uzoraka izvršiti odgovarajuće analize čije rezultate upoređujemo sa važećim standardima vode za piće. Rezultati poređenja govore da li i kojoj mjeri treba vršiti kondicioniranje vode.
Kondicioniranje vode za piće podrazumijeva korišćenje različitih procesa i operacija kojim se uklanja neki nedostatak sirove vode, ponekad Čitav kompleks nedostataka, a ponekad se vještački popravlja određeno svojstvo koje zahtijevaju potrošači, odnosno standardi kojima su propisani kriterijumi kvaliteta vode za piće.
Metode za pripremu vode za piće obuhvataju niz glavnih i dopunskih procesa i operacija koji se kombinuju u okviru tehnološkog postupka, često i sa posebnim tretmanom, čija šema kondicioniranja može biti veoma jednostavna (npr. samo dezinfekcija vode),ali i krajnje kompleksna.
U praksi pripreme vode za piće najčešće se koristi taloženje, koagulacija i fJokulacija, fiitriranje, dezinfekcija, te posebne metode i procesi.
Za različite procese i operacije kondicioniranja vode za piće, da bi se u pogonu postigli zahtijevani efekti, treba isprojektovati u građevinskom pogledu veoma kompleksne objekte, koji moraju imati optimalne hidrauličke i tehnološke karakteristike. Skup svih objekata čini postrojenje za pripremu vode, koje još sadrži svrsishodnu opremu i mjemoupravljačku tehniku s kojom rukuje kvalifikovan tehnički personal.
Sadržaj
UVOD
1. VODA ZA PIĆE
1.1 Karakteristike prirodnih voda
1.2 Standardi kvaliteta vode za piće
1.3 Potreba kondicioniranja
1.4 Procesi i operacije kondicioniranja
2. TALOŽENJE
2.1 Teorijske osnove taloženja
2.2 Vrste taložnika
2.3 Efikasnost bistrenja
2.4 Projektni kriterijumi
3. KOAGULACIJA I FLOKULACIJA
3.1 Terorijske osnove procesa
3.2 Vrste koagulanta i flokulanta
3.3 Priprema i doziranje hemikalija
3.4 Objekti za koagulaciju i flokulaciju
3.5 Efikasnost procesa
4. FILTRIRANJE
4.1 Tehnika filtracije
4.2 Sporifilteri
4.3 Brzi filteri
4.4 Mikrofilteri
4.5 Rad filtera i način upravljanja
4.6 Dužina rada filtera i raspored filterskih pritisaka
5. DEZINFEKCIJA
5.1 Metode dezinfekcije
5.2 Vrijeme kontakata i koncentracija reziduala
5.3 Uređaji za dezinfekciju
6. POSEBNE METODE I PROCESI
6.1 Miješanje i aeracija
6.2 Flotacija
6.3 Oksidacija
6.4 Sorpcija
6.5 Odstranjivanje gvožđa i mangana
6.6 Odstranjivanje amonijaka
6.7 Omekšavanje
6.8 Obradamulja
7. POSTROJENJA ZA KONDICIONIRANJE VODE ZA PIĆE
7.1 Varijante tehnologije pripreme vode
7.2 Mjerenje i upravljanje u postrojenjima
7.3 Kondicioniranje vode u vanrednim prilikama
SUMMARY BIBLIOGRAFIJA
SPISAK PUBLIKOVANIH AUTOROVIH DJELA (KNJIGA)
4. Filtriranje
Filtriranje je proces koji se u kondicioniranju vode koristi za uklanjanje neka stvorenih materija. Filtriranje se ostvaruje prolaskom vode kroz sloj granuliranog materijala postavljenog na perforiranu podlogu. Uz odgovarajuće uslove (izbor filterske ispune, brzina filtracije, dnevna svjetlost i sl.) tokom filtracije mogu se odigravati i neki drugi procesi, kao što su. biološka oksidacija amonijaka, katalitičko uklanjanje mangana, sorpcija teških. metala, rastvorenih organskih materija, kao i zadržavanje bakterija i virusa.
4.1 Tehnika filtracije
Tehnike filtracije koje se primjenjuju mogu se podijeliti na filtracije u (1) kontrolisanim i u (2) prirodnim uslovima. Filtraciju pod kontrolisanim uslovima cine spora, brza i mikro- filtracija, a u prirodnim uslovima obalna infiltracija i korišćenje infiltracionih bazena.
Tehnika flltracije u kontrolisanim uslovima
Postoje različiti vidovi filtracije koji se međusobno razlikuju po smjeru kretanja vode kroz filterski sloj, brzini kretanja vode, sastavu filterske ispune, brzini filtracije i načinu ostvarivanja pogonske sile za filtraciju.
Filtriranje vode u kontrolisanim uslovima izvodi se u sporim filterima, brzim gravitacionim filterima i u filterima pod pritiskom. Filtraciona jedinica, u svim ovim slučajevima, sastoji se od objekta izgrađenog od betona ili čelika (Sl.4.1) na čijem se dnu (perforirana pod- loga) nalazi drenažni sistem preko kojeg se sakuplja filtrirana voda i odvodi izvan filterske jedinice. Isti drenažni sistem koristi se i za pranje filtera sa kretanjem vode za pranje odozdo na gore.
Na perforiranoj podlozi postavljena je filterska ispuna direktno ili preko nosećeg sloja. Iznad-ispune nalazi se prostor za vodu koja se filtrira.
Kod gravitacione filtracije primijenjene u sporim i brzim filterima pogonska sila filtriranja je razlika pritisaka koja se ostvaruje visinom vodenog stuba od nivoa vode u filteru do ose cijevi drenažnog sistema. Kod filtera pod pritiskom u vidu zatvorenih sudova pogonska sila se ostvaruje pritiskom pomoću tipki. Sastavni elementi filterske jedinice su dovodne i odvodne cijevi ili kanali sa zatvaračima kao i oprema za upravljanje radom filtera.
Mikrofiltracija je operacija propuštanja vode kroz sita i mikrosita izrađena od nerdajućeg čelika. Na površini mikrofiltera formira se tanak sloj nečistoće koji ima veliku efikasnost filtracije, i u stanju je da zadrži suspendovane materije koje su po veličini manje nego su otvori na filterskom mediju.
Slika 4.1 Šematski prikaz kontrolisane (brze) filtracije
Izostavljeno iz prikaza
a- Otvoreni filter; b- Filter pod pritiskom; 1- Dovod sirove vode; 2- Fiitexska ispuna; 3- Zatvarač (sifon); 4- Drenažni sistem; 5- Rezervoar čiste vode.
Tehnika filtracije u prirodnim uslovima
Kad postoje povoljni hidrogeološki uslovi (koeficijent filtracije, koeficijent provodljivosti i sl.) koristi se zahvatanje sirove vode putem tzv. infiltracionih vodozahvata koji se postavljaju uz obalu rijeke ili uz vještački formiran infiltracioni kanal, bazen ili bunar (Sl.4.2).
Slika 4.2 Primjeri filtracije u prirodnim uslovima
a- Infiltracioni bazen; b- Infiltracioni bunar; 1-Infiltracioni sloj (pijesak ili šljunak) debljine 50-80 cm; 2- Uvodna kolona; 3- Bunarska cijev; 4- Filter; 5- Taložnik; 6- Pijezometar; 7- Osmatračka bušotina.
U stvari, prirodni hidrogeološki medij služi za kondicioniranje infiltiirane riječne (ili neke druge) vode koja može prije infiltracije da bude tretirana (aeracija, dezinfekcija i sl.), ako je to potrebno. Voda zahvaćena na ovakav način, putem infiltracionfh vodozahvata, skoro pot- puno je oslobođena suspendovanih materija, a znamo joj je povišen opšti sanitami kvalitet.
4.2 Spori fllteri
Spori filteri (engleski ili biološki) koriste se za bistrenje vode koja nije hemijski tretirana.
Efekti koji se postižu kod sporih filtera ogledaju se u slijedećem:
- mehaničko zadižavanje čestica, koje su krupnije od među razmaka zrnaca filterske ispune (efekat sita),
- taloženje i aglomeracija čestica u međuprostorima filterske ispune (efekat taložnika),
- elekrtostatičke promjene uslijed kontakta suprotno nabijenih iona (elektrostatički efekat), što čini hemijske promjene na tretiranoj vodi,
- aktivnost mikroorganizama koji žive na filterskoj ispuni i u njenoj unutrašnjosti (biološki efekat).
Brzina filtracije kod sporih filtera kreće se u opsegu 0,1 – 0,4 m/h (oko 2-10 m/d). Za jako zagađene vode uzima se brzina od 2 m/d, a za relativno čiste vode 10 m/d.
Filterska ispuna (od pijeska ili šljunka) je sitnija nego kod brzih filtera. Prostor iznad ispune dimenzionira se tako da obezbijedi zadržavanje vode 3-15 časova, kako bi došlo do taloženja krupnijih čestica, ali i spajanja sitnijih. Pri dnevnom svjetlu razvijaju se alge koje za svoju ishranu troše ugljen-dioksid, nitrate i fosfate iz vode, i obogaćuju istu sa rastvorenim kiseonikom. Na površini ispune (10 -12 mm) obrazuje se tanak sloj (biološka opna) od pretežno organskog materijala sa sadržajem algi, protozoa, bakterija, bakteriofaga i drugih živih organizama koji učestvuju u kondicioniranju vode uklanjanjem amonijaka, fenola, deterdženata, bakterija i boje.
Zadriavanje nerastvorenih materija obavlja se u ovom površinskom sloju. Sa sirovom vodom male mutnoće spori filter može da radi više nedjelja i mjeseci a da ne izgubi značajnu efikašnost i kapacitet. Čišćenje filtera vrši se svakih 30 – 60 dana (u zavisnosti od mutnoće vode), a obavlja se skidanjem gornjeg sloja pijeska debljine 1-2 cm. Za optimalan rad sporih filtera trefirana voda trebalo bi da sadrži suspendovane materije u količini koja odgovara mutnoći 2-5 NTU, odnosno 5-10 mg/l SiO2. Veće mutnoće od ovih moraju se prethodno ukloniti jednim od procesa: sedimentacija bez primjene koagulanata; zadržavanje vode u rezervoarima u trajanju 5-15 dana, poslije čega se voda propušta kroz mikrosita – brzo grubo filtriranje; ili flokulacija, taloženje i brzo grubo filtriranje.
Jedan primjer sporog filtera u osnovi i presjeku pokazuje slika 4.3.
Spori filteri su za održavanje veoma jednostavni. Mana je, međutim, što zbog malog opterećenja kojeg primaju zauzimaju velike površine zemljišta. Zato su ovdje početni troškovi i do dva puta veći od brzih filtera.
Gubitak pritiska kroz čist filter iznosi 15-20 cm. Kad ovaj gubitak u toku pogona dostigne vrijednost oko 1,5 m, znak je da se filter zaprljao i da ga treba čistiti. Skidanje gornjeg sloja filtera obavlja se ručno (lopatama) ili mehaničkim putem.
Filterska ispuna mora biti čvrsta, ne smije sadržavati glinu, prašinu, trunje i druge nečistoće.
Slika 4.3 Spori filter
Izostavljeno iz prikaza
a- Presjek; b- Osnova; 1- Dovod vode; 2- Ispust; 3- Odvod; 4- Glavni dren; 5- Laterale.
Krupnoća pijeska i njegova granulacija (uniformnost) moraju biti unutar izvjesnih granica kako bi se postigao pravilan odnos između efikasnosti filtracije i hirdauličkih karakteristika filtera.
Efektivni prečnik pijeska (def) ili tzv. 10%-tna krupnoća treba da se kreće između 0,25 i 0,35 mm. To znači, da do 10% po težini ukupne količine pijeska može proći kroz sito sa otvorima rupica od 0,35 mm u prečniku.
Ako prečnik otvora sita kroz koji može da prođe 60% po težini pijeska označimo sa d60, onda se odnos d6o/def = K naziva koeficijent uniformnosti, koji za dati slučaj treba da se kreće u relacijama 2,5 – 3,5 (prosječno 3).
Debljina sloja pijeska ide od 60 – 120 cm. On leži na sloju šljunka 30 – 45 cm. Prečnik šljunka varira od oko 5 cm na dnu, do oko 4 mm ili manje na vrhu. Šljunak se najčešće postavlja u šest slojeva, svaki 5 – 7,5 cm debljine. Sloj vode iznad pijeska iznosi 100 – 150 cm.
Površina filtera zavisi od potrebne dnevne količine vode i brzine filtracije i određuje se po formuli:
A = Q/V
A – površina flltera (m2)
Q – maksimalna dnevna količina vode (m3 /d)
v – brzina filtracije (m/d)
U građevinskom pogledu, spori filteri su objekat od armiranog betona sa pravougaonom ili okruglom osnovom čiji rad se sastoji u slijedećem: objekat filtera koji je zapunjen filtracionim zasipom popunjavamo čistom vodom odozdo prema gore radi udaljenja vazduha. Iza toga, sirovu vodu dovodimo na filter i filtriramo odozgo prema dole. Dok filter će da “sazrije“, tj. dok ne dostigne dovoljnu debljinu, prve količine profiltrirane vode moraju se odvesti, posebnim cjevovodom, u kanalizaciju.
Obično se rade najmanje dva filterska polja.
4.3 Brzi filteri
Brzi ili američki filter dobio je naziv po tome što mu je brzina filtracije oko 40 puta veća nego kod sporih filtera. Naime, ona se kreće 4-15 m/li (= 100 – 360 m/d). U prosjeku, ova se brzina uzima oko 5 m/h.
Filterska ispuna je inače krupnija nego kod sporih filtera. Razlikujemo brze otvorene filtere i filtere pod. pritiskom.
Brzi otvoreni filteri (gravitacioni)
Na slici 4.4 prikazan je presjek jednog tipa brzog filtera, tzv. otvorenog (pod atmosferskim pritiskom). U ovom slučaju efektivni prečnik (def) kreće se u granicama 0,35 – 0,60 mm, a koeficijent uniformnosti K 1,60 – 1,70.
Kod procesa brze filtacije zadržavanje vode iznad ispune je 10 – 20 minuta, a u samoj ispuni 5-10 minuta. „Sazrijevanje filtera“ postiže se za 20 – 30 minuta. Iz tih razloga dominantan je proces fizičkog (mehaničkog) zadržavanja nerastvorenih čestica koje prodiru u veću dubinu ispune. Zato se voda prije brze filtracije mora dobro-hemijski pripremiti (koagulirati).- Filterska ispuna postavlja se u armirano-betonske bazene dubine oko 2,7 m. Ispod filterskog medija leži perforirano dno sa drenažnim sistemom. U procesu ‘filtracije voda prolazi kroz fil- ter, prema drenažnom sistemu pod atmosferskim pritiskom. Pranje filtera ide odozgo prema gore. Žljebovi, postavjeni iznad tijela filtera, služe za sakupljanje i odvod vode poslije obrnutog pranja filtera.
Filterska ispuna
Filterska ispuna može biti jednoslojna, dvoslojna i troslojna (Sl.4.5).
Kod jednoslojne ispune respored zrna po granulaciji je takav da su na vrhu. ispune sitnije čestice, a idući ka dnu ispune čestice su sve krupnije i krupnije. Ovakav raspored granulacija čini da je gornji sloj ispune manje porozan, pa se zato u prvih 10 – 20 cm ispune praktično odvija proces filtracije, tj. zadržavanje suspendovanih čestica. Preostali, donji sloj ispune gotovo da nema uticaja na rad filtera. Zato se ova filtracija naziva „površinska filtracija“. Za ovakve filterske ispune karakteristične su brzine filtriranja 4-7 m/h kao i česta potreba za pranjem. Prosječno vrijeme između dva pranja filtera je 30 – 40 sati. Trajanje filtriranja znamo se skraćuje u prisustvu veće koncentracije suspendovanih čestica, kao i pri radu sa brzinama filtritranja većim od 4 m/h.
Slika 4.4 Poprečni presjek brzog otvorenog filtera
1- Sloj pijeska;
2- Sloj šljunka (određene frakcije);
3- Žljebovi za pranje filtera;
4- Kolektor (sakupljač) vode sa otvorima na gornjoj površini;
5- Noseća ploča filtera;
6- Perforirani sakupljači (drenažne cijevi).
Slika 4.5 Vrste filterskih ispuha kod brzih filtera
Izostavljeno iz prikaza
a- Jednoslojna; b- Dvoslojna; c- Troslojna.
Da bi se pri filtriranju omogućilo angažovanje ispune više po dubini, uvedena je dvoslojna filterska ispuna koja se sastoji od gornjeg sloja sa zrnima veće krupnoće, i to od materijala koji ima manju specifičnu težinu od donjeg sloja. Drugi, donji sloj filterske ispune ima veličinu zrna manju od gornjeg sloja. U slučaju ovakve dvoslojne filterske ispune nečistoće prodiru u veću dubinu jer je ona sada poroznija, a donji sloj ispune, manje porozan, služi kao sigurnosni sloj za zadržavanje čestica koje evenmalno prođu kroz gornji slijedeći sloj. To je sada slučaj „filtracije po masi“. Ovakve dvoslojne ispune, odnosno dvoslojni filteri, najčešće sa antracitom i pijeskom, imaju prednosti u odnosu na filtere sa samo jednim slojem:
(a) veću brzinu filtriranja, koja se normalno kreće u granicama 7-15 m/h,
(b) bolji ili jednak kvalitet filtrata,
(c) duži vreme usled period između dva pranja.
Miješani filter, na principu „filtracije po masi približava se tzv. idealnom filteru (Sl.4.6).
Slika 4.6 Miješani filter sa granulatijom koja se smanjuje odozgo prema dole
Izostavljeno iz prikaza
a- Idealni filter sa ispunom čija granulacija opada od vrha prema dole; b- Raspodjela čestica različite granulacije u miješanom filterskom zasipu; 1- Sitnozrne čestice; 2- Srednjezrne čestice; 3- Grubozrne čestice.
Miješani filteri imaju primjenu ne samo kod brzih, otvorenili i filtera pod pritiskom već i kod filtera koji se koriste u prečišćavanju zagađenih voda.
Drenažni sistem
Najranija konstrukcija drenažnog sistema, koja se još upotrebljava, (Sl.4.4) ima keramički kolektor sa perforacijama, iznad koga je šljunčani sloj do visine 60 cm. Voda. u procesu filtracije prolazi kroz pješčani sloj koji je smješten iznad šljunčanog, i preko istog i drenažnih perforiranih laterala odlazi u keramički kolektor i dalje u rezervoar čiste vode.
Isti drenažni sistem služi i za pranje filterske ispune, ali u suprotnom smijeru u odnosu na proces filtraćije vode.
Pored klasičnog drenažnog sistema, sve češće u praksi je izrada tzv. „lažnog dna“ koje je sastavljeno od armirano-betonskih perforiranih ploča (1 = 0,60 – 1m) sa filterskim diznama (mlaznicama) (Sl.4.7).
Broj mlaznica se uzima oko 70 – 100 komada po m2. U praksi su poznati i drugi tipovi drenažnog sistema kao – filtersko dno od poroznih ploča (1 = 0,6 – 1m), dvostruko filtersko dno, filtersko dno u obliku jaraka, Vilerovo filtersko dno (sa porculanskim kuglama) i sl.
Slika 4.7 Drenažni sistem sa diznama
Izostavljeno iz prikaza
a- Armirano betonske ploče sa diznama; b- Cijevi sa diznama (50 -100 kom./m2); A- Filterska mlaznica; 1- Šuplja vertikalna cijev mlaznice; 2-Vazduh (kod pranja filtera); 3- Voda (kod pranja filtera).
Pranje filtera
Pranje filtera je jedna od najvažnijih operacija pri primjeni brzih pježčanih filtera.
U toku filtracije iz vode se izdvajaju nerastvorene i koloidne materije i zadržavaju u prostoru između čestica filterske ispune (smanjujući slobodni prostor za prolaz vode).
Zbog ograničenosti tog prostora dolazi do povećanja otpora filtraciji koji se odražava povećanjem pada pritiska u filterskoj ispuni, i opadanjem brzine filtracije u odnosu na početno stanje. Druga posljedica smanjenja slobodnog prostora u filterskoj ispuni je povećanje brzine prolaska vode kroz ispuhe. Ovaj porast brzine izaziva prodiranje suspendovanih materija u veće dubine ispune, kao i pokretanje ka dnu već izdvojenih nerastvorenih čestica. Pri postizanju određenog pada pritiska pristupa se pranju filtera.
U praksi filter se isključuje iz rada radi pranja ili kada se postigne maksimalni mogući pad pritiska (tj. kad postane jednak rastojanju od gornjeg nivoa vode nad filterom do njegovog dna), ili kada suspendovane materije prodru do dna filterske ispune i mutnoća filtrirane vode prekorači dozvoljenu vrijednost.
Pranje filtera je u stvari regeneracija koja ima za cilj dovođenje filterske ispune u početno stanje. Za pranje se koristi voda i vazduh.
Intenzitet pranja treba da je takav da se postigne 30 – 50% ekspanzije filterske ispune. Time se stvara mogućnost da se nečistoće izdvojene u ispuni odnesu tokom vode od pranja. Intenzitet pranja zavisi od vrste i granulacije filterskog materijala. Na slici 4.8 prikazan je stepen ekspanzije različitih materijala koji se koriste kao filterska ispuna.
Slika 4.8 Stepen ekspanzije različiti materijala filterske ispunjen pri pranju brzog filtera
Izostavljeno iz prikaza
Što je intenzivniji protok vode i vazduha, efikasnije je pranje filtera, pod uslovom da se ne prekorači granica protoka kojom se ispuna iznosi iz filtera. U cilju uštede u vodi, potrebno je za svaku vrstu ispune odrediti optimalne uslove pranja. Dužina pranja od 20 minuta daje najveće efekte na uklanjanju nečistoća iz filtera (obično se kreće 5-10 minuta).
Za vrijeme pranja filtera ekspanzija filterske ispune ne smije da prelazi iznad kanala (oluka) koji služe za odvođenje vode od pranja (Sl.4.9).
Slika 4.9 Položaj površine pijeska kod pranjafiltera (1) i kod filtrircmja (2)
Izostavljeno iz prikaza
Zbog gornje činjenice, kanali se postavljaju iznad filterske ispune dovoljno visoko kako bi se spriječila mogućnost da i najmanja količina pijeska bude izbačena preko ovih kanala u kanalizaciju (Sl. 4.10).
Slika 4.10 Položaj i oblik kanala za odvod vode poslije pranja otvorenog brzog filtera
Izostavljeno iz prikaza
1- Filterska ispuha; 2- Odvodni kanal (A) potkovičastog i trouglastog oblika; 3- Drenažni sistem; 4- Kolektor.
Pranje filtera vrži se jedan do dva puta dnevno (što zavisi od efikasnosti taloženja). Brzina kretanja vode obratnog toka za pranje filtera iznosi 35 -40 m/h. Količina vode za ovu svrhu kreće se od 1- 4% ukupne količine profiltrirane vode, a potrošnja vode po 1 m2 filterske površine iznosi oko 650 1/min. Brzina kretanja vode pri pranju filtera, da bi se postigla potrebna ekspanzija, zavisi uglavnom od krupnoće pijeska i temperature vode. Naime, u Ijetnim mjesecima zahtijeva se veća brzina kretanja vode nego u zimskim, i ljeti to obično iznosi 50 – 60 m/h.
U cilju poboljšanja pranja filtera, pored pranja obrnutim tokom vode i vazduhom, primjenjuje se i tzv. površinsko pranje filtera. Ono se sastoji iz sistema perforirani cijevi postavljenih neposredno iznad površine filterske ispune kroz koje voda ističe velikom brzinom razbijajući na taj način nataloženi materijal na gornjoj površini filterskog sloja, čime se u velikoj mjeri potpomaže normalno pranje filtera.
Potrebna količina vode za površinsko pranje filtera nije velika, ali voda mora biti pod pritiskom od 3 bara ili čak i više. Količina vode za pranje kreće se u granicama 20 -120 l/m2 na minut.
Kod primjene brzih gravitacionih filtera treba se držati slijedećih principa:
- predvidjeti najmanje tri filterska polja (jedno uvijek van pogona radi ispiranja); kod većeg broja polja, iznad šest, predvidjeti dva polja za rezervu;
- nastojati da broj filterskih polja bude paran jer se bolje iskorišćava raspoloživi prostor;
- maksimalna površina jednog polja treba da iznosi oko 40 m (veće polje – skuplje cijevi i zatvarači; više manjih polja zahtijeva mnogo armatura);
- oblik polja treba da je kvadrat jer je najekenomičniji, mada se zbog ekenomičnosti zgrade filtrirnice polja mogu konstruisati 1/1,4 -1/1,6.
Brzi fllteri pod pritiskom
Ovi filteri su u stvari zatvorene čelične posude (cilindri) sa pažljivo rasporedelim kvarcnim pijeskom iznad drenažnog sistema koji je ugraden na dnu cilindra (Sl.4.11)
Slika 4.11 Vertikalni filter pod pritiskom
Izostavljeno iz prikaza
1- Dovod sirove (koagulirane) vode; 2- Zatvarač na dovodu vode; 3- Indikator protoka; 4- Odvod filtrirane vode; 5- Zatvarač na odvodu filtrirane vode; 6- Mlaznice; 7- Zatvarač na is- pustu; 8- Zatvarač na dovodu vazduha; 9- Zatvarač na odvodu od pranja; 10- Odvod od pranja; 11- Dovod vazduha; 12- Sloj vode i filterska ispuna.
Voda koja se filtrira ulazi u filter na gornjem dijelu cilindra, prolazi kroz filterski sloj i kroz drenažni sistem izlazi iz filtera.
Rad ovog filtera je sličan radu gravitacionog filtera, s tom razlikom što se koagulirana voda dovodi najčešće direktno na filtersku ispunu (bez prethodnog miješanja, flokulacije i taloženja). Gubitak pritiska kroz ovu vrstu filtera je približno isti kao i kod gravitacionih.
Pranje filtera se i ovdje vrši obrnutim tokom vode. Nakupljeni materijal na gornjoj površini filtera se tom prilikom ispira i sa vodom odvodi u kanalizaciju. Pored pranja obrnutim tokom vode, u cilju boljeg ispiranja, neki filteri pod pritiskom imaju na gornjem dijelu filtera ugrađene specijalne rotirajuće brizgaljke koje pod pritiskom razbijaju nataloženi materijal, i time potpomažu da se filter brže i bolje očisti. Pitanje filtera „se može obaviti i duvanjem vazduha odozdo na gore. U tom slučaju je pritisak vazduha oko 2 bara.
Slika 4.8 Stepen ekspanzije različitih materijala filterske ispune pri pranju brzog filtera
Izostavljeno iz prikaza
Što je intenzivniji protok vode i vazduha, efikasnije je pranje filtera, pod uslovom da se ne prekorači granica protoka kojom se ispuna iznosi iz filtera. U cilju uštede u vodi, potrebno je za svaku vrstu ispune odrediti optimalne uslove pranja. Dužina pranja od 20 minuta daje najveće efekte na uklanjanju nečistoća iz filtera (obično se kreće 5-10 minuta).
Za vrijeme pranja filtera ekspanzija filterske ispune ne smije da prelazi iznad kanala (oluka) koji služe za odvođenje vode od pranja (Sl.4.9).
Slika 4.9 Položaj površine pijeska kod pranja filtera (1) i kod filtriranja(2)
Izostavljeno iz prikaza
Zbog gornje činjenice, kanali se postavljaju iznad filterske ispune dovoljno visoko kako bi se spriječila mogućnost da i najmanja količina pijeska bude izbačena preko ovih kanala u kanalizaciju (Sl.4.10).
Filteri pod pritiskom mogu biti vertikalni, kao na slici 4.11, i horizontalni. Vertikalni su ograničenog prečnika (0,3 – 3 m), pa se za veće kapacitete koriste horizontalni (prečnika oko 2,5 m sa dužinom cilindra 3 – 7 m, pa i više), iako nisu najekonomičniji u odnosa na iskoristivost zapremine.
Filteri pod pridskom se najčešće upotrebljavaju kada se sirova voda dovodi pod pritiskom i na tretman, a u cilju korišćenja jednog pumpnog agregata. Isto tako, primjenjuju se za manje količine vode gdje visoka cijena brzih gravitacionih filtera nije opravdana, kao i u kombinaciji sa drugim tipovima filtera u cilju odstranjivanja tvrdoće ili mangana, odnosno gvožđa.
Ovim filterima se najčešće uklanja mutnoća, gvožđe, mangan, ulje, organske materije, boja i bakterije. Ako se koristi neki absorbent (aktivni ugalj), onda se može odstraniti i neprijatan ukus i miris.
Pritisak za prolaz vode kroz filter formira se ili putem pumpe ili visinskim rezervoarom. Pritisci pod kojim ovi filteri rade kreću se od 1,5 – 4 pa i 6 bara. Brzina filtracije je 100 – 120 m/d.
U praksi je poznat i tzv., automatski gravitacioni pješčani filter (Permutitov, bez zatvarača) sa sifonom koji služi za odvod vode od pranja filtera.
4.4 Mikrofilteri
Sita i mikrosita čine uređaje za mikrofiltraciju vode. Zadatak im je da zadrže sime plivajuće predmete, sitne organizme (račići, punoglavci i sl.) i mikroorganizme (plankton i dr.). Džinovni mehanizam djelovanja jeste zadržavanje čestica koje su krupnije od otvora na situ. Međutim, mogu se zadržati i nešto sitnije čestice, kad se od krupnijih formira jedan sloj sa otvorima sitnijim od otvora na situ.
Sita se izrađuju u različitim oblicima i sa otvorima različite veličine. Po pravilu, ispred sita se uvijek postavljaju rešetke ili gruba sita. Sita rade sa otporom koji iznosi najviše 60 cm. Razlikujemo slijedeće vrste: sita u vidu trake, sita u vidu doboša i mikrosita.
Sita u vidu trake
Ovo su sita koja se primjenjuju obično na vodozahvatima riječne vode (značajne oscilacije nivoa) za zadržavanje krupnijih lebdećih i plivajućih materija. Otvori na situ se kreću od 0,8 – 9,5 mm.
Sita u vidu doboša
Sita u vidu doboša primjenjuju se kada su promjene nivoa malo izražene. Otvori na situ su 0,4 – 9,5 mm. Standardni uređaji imaju doboše prečnika 75 cm i širine 60 cm, zatim 150/90 cm, 230/450 cm, 300/300 cm, itd. Za veće količine vode oni se povezuju u baterije i rade paralelno. Doboš se stalno obrće pomoću elektromotora.
Uređaj za pranje i čišćenje mikrofiitera sastoji se od jednog reda mlaznica postavljenih na vrhu iznad doboša. Mlaznice su tako postavljene da pod niskim pritiskom obezbjeđuju približno paralelan mlaz tečnosti, najveći stepen čišćenja i najmanju potrošnju vode 2aa pranje filtera.
Doboš mikrofiltera je u pogonu potopljen, tako da se nivo vode u unutrašnjosti doboša nalazi ispod samog skupljača vode od pranja filtera. Najviši dio doboša okreće se u vazduhu i u njegovoj najvišoj takči prolazi kroz vodeni mlaz, koji udara filterski medij i neprekidno spira nakupljeni materijal u odgovarajući skupljač taloga.
Da bi se dobio maksimalni protočni kapacitet, potrebno je da doboš bude što je moguće više potopljen.
Mikrosita
Mikrosita se izrađuju u obliku filtera pod pritiskom ili u obliku doboša kao u prethodnom slučaju (Sl.4.12).
Najmanja veličina otvora je 25 mikrona, zbog čega je neizbježno vodu prethodno propustiti kroz grubo sito. Mikrosita se proizvode od žice nerđajućeg čelika. Veličina otvora je 25 – 90 mikrona. Ova sita se ojačavaju podlogom od grubog sita, izrađenog od istog materijala. Mikrosita se prvenstveno koriste za zadržavanje planktonskih organizama (alge i dr.). Opšte rešenje se obično uzima do 850 m3/m2 d kada se filtrira ne naročito mutna riječna voda. Ovo se opterećenje odnosi na cijelu površinu sita.
1- Ulaz sirove vode; 2- Voda koja je prošla kroz mikrosito; 3- Dovod vode za pranje; 4- Kanal za vodu od pranja.
Stepen kondicioniranja zavisi od prirode primjesa koje treba odstraniti iz vode, veličine otvora na situ i efikasnosti automatskih uređaja za rukovanje sitom. Obično se Stepen prečišćavanja kreće 75 -90% kada je otvor sita 25 mikrona, 60 – 85% za 35 mikrona i 40 – 65% za sito od 60 mikrona. Efekat prečišćavanja ne zavisi od opterećenja, tako da je kvalitet filtrata uvijek isti bez obzira na promjene protoka. Troškovi rada su mali jer i u taj opterećenij em slučaju potrošnja električne energije ne premašuje 3 kW po 1 m3 vode na čas, a nema ni potrebe za dodavanjem hemikalija. Takođe ne postoji problem odvođenja mulja, a nema potrebe ni za visokostručnim kadrom za održavanje.
Najvažnija primjena mikrofiltera je za preliminarno prečišćavanje, prije sporih i brzih pješčanih filtera, sa ciljem da se smanji njihovo opterećenje, da se redukuje učestalost pranja pješčanih filtera, te poveća brzina filtracije bez proširenja postojeće opreme.
Primjena mikrofiltera u preliminarnom tretmanu povećava trajanje pješčanog filtera za 2 – 3 puta, a brzinu filtracije oko 2 puta.
Mikrofilteri se mogu koristiti i za kompletno kondicioniranje vode, u slučaju da sirova voda nije mnogo mutna i ako nije obojena. Sto se tiče mikrosita, ona se uglavnom koriste za zadržavanje zooplanktona ili fitoplanktona. Poslije procjeđivanja kroz mikrosito voda se mora hlorisati, ako će se koristiti za piće.
Generalno, mikrofilteri nalaze korisnu primjenu u industriji za kondicioniranje tehnološke vode, kao i za prečišćavanje efluenta u recirkulacionim sistemima.
4.5 Rad filtera i način upravljanja
Rad jednog filtera možemo posmatrati zbog kompleksnosti) kroz tipičan primjer brzog gravitacionog filtera (Sl.4.13). U početku rada zatvarači A i D su otvoreni, a B, C i E za- tvoreni. Izbistrena voda iz taložnika dovodi se na filterski medij kroz koji prolazi do drenažnog sistema, a odavde do rezervoara čiste vode koji je -postavljen na nižoj koti. Visina sloja vode nad površinom filtera je 0,9 – 1,2 m. Maksimalni pritisak pod kojim se odvija filtracija jednak je razlici nivoa vode iznad filterske površine i u rezervoaru čiste vode (2,7 i 3,7 m). Kad je filterski sloj Čist, protok vode treba regulisati tako da ne dođe do velike brzine filtracije.
Brzina filtracije mijenja se ili smanjuje putem promjene protoka prečišćene vode (obično je regulirajući uređaj zatvarač u sprezi sa Venturi mjeračem protoka).
Tokom rada filter se prlja (zapušuje), a time se povećavaju i gubici pritiska, dok se na drugoj strani zatvarač regulirajućeg uređaja više otvara da bi se održavala projektovana brzina filtracije. Kada gubici pritiska u filteru dostignu približno 2,5 m, tada se filterski sloj podvrgava pranju. 2Iatvarači A i D se zatvaraju (zatvarač C ostaje zatvoren), a B i E otvaraju. Čista voda (sa vazduhom ili bez njega) struji obrnutim smijerom kroz drenažni sistem i filtrirajuću sredinu. Pod dejstvom proticanja sloj pijeska se zamućuje i povećava zapreminu i do 50%, a pojedina zrna ispune se u turbulentnim uslovima intenzivno čiste. Zagađena voda se sabire i odvodi preko specijalno postavljenih kanala (oluka). U prvih nekoliko minuta slijedećeg ciklusa filtrirana voda se obično koristi za odstranjenje taloga iz vode od pranja koji je ostao u filtrirajućem materijalu. Radi toga se pred početak filtracije otvara zatvarač C, kad je zatvoren i zatvarač A (zatvarači B, D, i E su zatvoreni). Otvarajući zatvarač D pri istovremenom zatvaranju zatvarača C, nastavlja se proces filtracije vode.
Slika 4.13 Šema rada brzog filtera
Izostavljeno iz prikaza
1- Dovod vode iz taložnika; 2- Radni nivo vode; 3- Nivo vode za vrijeme pranja; 4- Rezervoar čiste vode za pranje filtera; 5- filterski zasip; 6- Voda od pranja; 7- Mjerač protoka; 8- Nivo u rezervoaru čiste vode; H- Pritisak vode iznad filterskog zasipa; AH- Gubitak pritiska u filterskoj ispuni; L- Udaljenost (visina) od rezervoara čiste vode; A, B, C, D, E – Zatvarači
Upravljanje radom flltera
Rad filtera određen je kvalitetom filtrata i količinom filtrirane vode. Kvalitet vode koji treba postići filtracijom zadan je odgovarajućim propisima. Na postizanje tog kvaliteta utiču stepen pripreme vode prije filtracije i uslovi koji vladaju u toku filtracije. Na uslove koji vladaju u toku filtracije, a to je prvenstveno hidraulički režim u filteru, utiče se upravljanjem filtera.
U praksi se za upravljanje radom filtera najčešće primjenjuju tri načina: (1) konstantan nivo, (2) konstanta brzina filtriranja i (3) opadajuća brzina filtriranja.
Osnovna razlika između ovih načina upravljanja je korišćenje raspoloživog hidrauličkog pritiska u filteru, odnosno održavanje njegove konstantne vrijednosti za vrijeme filtriranja.
Konstantni nivo filtracije
Kod filtracije pri konstantnom nivou ne koristi se ukupno raspoloživi hidrostatički pritisak koji postoji na početku rada čistog filtera. Konstantni nivo održava se za vrijeme filtracije promjenom stepena otvaranja zatvarača na cijevi za filtriranu vodu. Na početku rada filterska ispuna je čista i ima mali otpor. Zato se otpor povećava vještački, držanjem zatvarača manje otvorenim. Kako teče filtracija, rastu otpori u filterskoj ispuni zbog izdvajanja nerastvorenih materija u slobodnom prostoru, pa se to odražava porastom nivoa u filteru. Otvaranjem zatvarača kompenzuje se narastanje otpora u ispuni.
Konstantna brzina filtracije
Kod konstantne brzine filtracije ne koristi se ukupan raspoloživi hidrostatički pritisak. Konstantna brzina filtracije je varijanta filtracije pri konstantnom nivou. U oba slučaja u filteru se održava konstantni pritisak koji je manji od raspoloživog. Brzina filtracije održava se konstantnom za vrijeme filtracije promjenom stepena otvaranja zatvarača na cijevi za čistu vodu. Na početku rada filterska ispuna je čista i ima mali otpor. Zato se mora vještački povećati otpor u sistemu, da bi se uništio dio raspoloživog pritiska putem zatvaranja zatvarača u većem stepenu i da bi se održala zadana konstantna brzina.
Opadajuća brzina filtracije
Opadajuća brzina filtracije je prava filtracija pri konstantnom pritisku. Kod opadajuće brzine koristi se ukupni raspoloživi hidraulički pritisak u filteru.
Pritisak je isti jer svi filteri imaju zajednički nivo. Međutim, brzina filtracije kroz svaku filtersku jedinicu je različita pošto zavisi od zaprljanosti filterske ispune. Radom filtera dolazi do začepljenja ispune – povećanje otpora i opadanje brzine filtracije. To je prirdodat način samoregulacije filtera za koji nije potrebna automatika. Jedino je potrebno ograničiti početnu brzinu filtracije. Ona se ograničava ugradnjom fiksne blende na cijevi filtrata ili postavljanjem zatvarača u naprijed zadani položaj. Taj zatvarač može biti ručni ili sa daljinskim upravljarijem. Početna brzina se ograničava na vrijednost koja je 20 -50% veća od nominalne projektovane brzine filtracije.
Kod primjene opadajuće brzine, voda koje se filtrira uvodi se ispod radnog nivoa vode u filterima. Praktično jednak nivo u cijeloj bateriji filtera za sve vrijeme rada postiže se odgovarajućim dimenzioniranjem dovodnog kanala i ulaza u svaki filter.
Svaki filter prima onaj dio ukupnog dotoka vode u bateriji koji može da prođe kroz njegovu ispunu. Kako traje filtracija, protok kroz najprljaviji filter se smanjuje, izazivajući time preraspodjelu dotoka na ostale filtere tako da najčistiji filter prihvata količinu vode koju ne može da primi najprljaviji.
Ovaj način rada filtera prouzrokuje postepeno opadanje brzine filtracije sa vremenom. Tako se postiže ublažavanje efekta promijena opterećenja postrojenja u radu, na rad filtera i kvalitet filtrata.
Prednosti rada filtera pri opadajućoj brzini filtracije u odnosu na konstantnu brzinu i konstantan nivo su:
- fleksibilost sistema, koji se prilagođava osobinama flokula i osobinama vode; zato je proizvodnost filtera veća, a manji su pogonski problemi; to naročito važi za zimski period i za slučaj da se loše vodi proces pripreme vode za filtraciju;
- bolji kvalitet filtrata, naročito pri kraju rada filtera;
- potreban je manji ukupni hidrostsički pritisak jer nema gubitaka uslijed prigušivanja, niti slobodnog pada zbog rasporeda vode u jedinicama baterije; manji su hidrostatički gubici u filterskoj ispuni, diznama i odvodima vode, jer brzina filtracije opada sa vremenom;
- pad pritiska u filterskoj ispuni je4inearan sa vremenom uslijed opadanja brzine filtracije; to je još jedna pogodnost za sprečavanje razbijanja flokula već deponovanih u ispuni.
5. Dezinfekcija
Pomoću fizičko-hemijskih metoda (koagulacija, taloženje, filtracija) iz -vode je moguće ukloniti skoro sve suspendovane materije, kao i 90 – 95% bakterija. Međutim, za uništenje preostalog dijela bakterija, potrebno je vodu prije upotrebe još i dezinfikovati.
Prema tome, zadatak dezinfekcije vode je uništenje bakterija, virusa i protozoa u cilju sprečavanja prenosa bolesti putem vode. Osim ovih mikroorganizama dezinfekcijom treba uništiti i druge žive organizme i alge, čije bi prisustvo u prečišćenoj vodi uticalo negativno na kvalitet vode u mreži.
Stalno prisustvo dezinfekcionog sredstva u vodi vodovodnog sistema nužno je i zbog eventualnog naknadnog zagađenja vode (pucanje cjevovoda, popravke na objektima sistema, privlačenje zagađenja i sl.), tako da je proces dezinfekcije imperativan kod svih vodovoda, bez obzira na kvalitet sirove vode.
5.1 Metode dezinfekcije
Za dezinfekciju vode koriste se fizičke, hemijske i biološke metode. U vodovodnoj praksi najveću primjenu imaju hanijske metode kako zbog svoje primanje efikasnosti tako i zbog mogućnosti naknadnog djelovanja u distribucionoj mreži, čime se sprečava razvoj mikoorganizama.
Dezinfekcija hemikalijama
Dezinfekcija hemikalijama zasniva se na dejstvu hemikalija na vitalne dijelove mikroorganizama. Dezinfekcija se postiže djelovanjem određene koncentracije dezinfekcionog- sredstva po ukupnoj zapremini vode tokom vremena kontakta.
Najčešće primjenjivana dezinfekciona sredstva su: (1) hlor, (2) hlor-dioksid i (3) ozon.
Na potrebnu koncentraciju dezinfekcionog sredstva i vrijeme kontakta sa vodom utiče:
- vrsta dezinfekcionog sredstva,
- vrsta mikoorganizama,
- hemijski karakter i temperatura vode koja se dezinfikuje.
Primjena hlora
Kao sredstvo za dezinfekciju vode uglavnom se primjenjuje hlor. On se koristi u vidu koncentrovanog rastvora hipohloraste kiseline, koja se pravi rastvaranjem gasovitog hlora u vodi, ili u vidu rastvora natrijum-hipohlorita – žavelova voda.
Osim što djeluje baktericidno, hlor djeluje i oksidaciono, te uklanja miris i ukus. Uslovi optimalnog dejstva hlora su: koncentracija slobodnog reziduala u vodi 0,2 – 0,4 mg/l ili koncentracija ukupnog reziduala (slobodni hlor i hloraminski rezidual) 0,8 – 1,0 mg/l. Međutim, ovo važi za slučaj kada je pH vode u oblasti 6-8. Porast pH vrijednosti preko 8 značajno umanjuje sadržaj hipohloraste kiseline a tim i efekat dezinfekcije hlorom.
Inače, hipohlorasta kiselina (HOCl) je najaktivnije jedinjenje u baktericidnom smislu, što se vidi iz relacije:
Cl2 + H2O → HOCI + Cl-
Ovdje se hlor kao ion javlja u desetini hiljada puta manjoj količini nego u obliku HOCl.
Mutnoća vode, količina organskih materija, boja, količina različitih hemikalija (H2S),i dr., znatno smanjuju baktericidni efekat hlora, o čemu treba voditi računa kod određivanja doze hlornih preparata.
Suspendovane i organske materije čine neku vrstu zaštitnog plašta oko mikoorganizama, tako da hlor odnosno hipolorasta kiselina teško dolazi do opne mikoorganizama, povećavajući na taj način njihovu otpomost na ovu vrstu dezinfekcionog sredstva.
Što se tiče temperature vode, ona utiče na baktericidnost hlora tako što je na nižim temperaturama dezinfekcija sporija (na 10°C potrebna je dvostruko veća doza hlora nego na 20°C) . Prilikom hlorisanja vode bilo hlor-gasom ili nekim hlornim preparatom dolazi do njihove reakcije, kako sa vodom tako i sa njenim sastojcima.
Jedan dio hlora reagovaće sa neorganskim i organskim jedinjenjima i prisutnim organskim materijama, uključujući i mikroorganizme. Poslije završetka reakcije i uspostavljanja ravnoteže u vodi će ostati izvjesna količina rezidualnog (zaostalog) hlora (slobodnog i vezanog). Rezidualni hlor se mora zadržati i poslije dehlorisanja hiperhlorisane vode kako bi se ona sačuvala od sekundarnog zagađenja u mreži, rezervoarima i drugim objektima vodovodnog sistema.
Tehnike hlorisanja mogu biti različite, što zavisi od sastava vode i postavljenih ciljeva (dezinfekcija, oksidacija ili potpomaganje koagulacije, uklanjanje ukusa i mirisa).
- Hlorisanje normalnom dozom podrazumjeva uobičajenu metodu hlorisanja, gdje se prethodno određuje hlorni broj koji čini količinu hlora izraženu u mg/l koju voda utroši do pojave rezidualnog hlora. Hlomom broju dodaje se rezidualni hlor (slobodni i vezani) i tako dobija doza hlora za dezinfekciju. Za čistu vodu potrebna doza hlora je ispod 1 mg/l, a u izuzetnim simacijama ide i do 20 mg/l.
- Predhlorisanje je primjena hlora prije filtracije vode u takvoj količini da voda koja prođe kroz filter nema hlora. Koristi od predhlorisanja su: redukcija bakterijskog zagađenja na filterima, bolja redukcija boje, povećanje brzine filtracije, obuzdavanje rastinja (alge i dr.) na fiJterima i rezervoarima, sprečavanje tamljenja mulja u taložnicima i destrukcija H2S.
- Posthlorisanje je primjena hlora poslije filtracije vode. Dodaje se u količini koja odgovara hlornoj potrebi vode.
- Dvostruko klorisanje je dodavanje Mora prije i poslije filtracije vode, a radi smanjenja bakterijskog zagađenja na filterima, povećanje faktora sigurnosti, redukcija mirisa i ukusa vode, uništavanje i smanjenje algi u koagulacionim bazenima i filterima, i poboljšanje procesa koagulacije. Prilikom dezinfekcije jako zagađenih i obojenih voda, zatim voda sa jakim mirisom i ukusom, a i radi ubrzanja procesa dezinfekcije primjenjuje se tzv. hiperhlorisanje vode, sa dozom Mora i deset puta većom od doze za normalno hlorisanje.
- Dehlorisanje je metoda uklanjanja jakog ukusa i mirisa od slobodnog C1 poslije hiperhlorisanja. Ono se vrši pomoću hemijskih redukcionih sredstava (SO2, natrijum bisulfid NaHS03 i dr.) filtracijom kroz aktivni ugalj i aeracijom.
- Hloraminisanje vode i hlorisanje na tački loma je dezinfekcija vode hlor-gasom ili hipohloritima. Pouzdan je i jeftin postupak. Međutim, u zavisnosti od doze i uslova hlorisanja, te kvaliteta vode ispoljavaju se u manjem ili većem stepenu određeni nedostaci: relativno brz gubitak slobodnog Mora, pojava neprijatnog mirisa po Moru, Mor-fenolu ili Mor- krezolu, pa je izražena potreba za dehlorisanjem. Navedeni nedostaci mogu se umnogome izbjeći primjenom hloraminisanja – Hlorisanje vode uz prethodno dodavanje amonijaka odnosno amonijeve soli (hlorisanje na tački preloma – brekpoint). Suština ove metode sastoji se u tome što ona omogućava iznalaženje optimalne doze Mora za sigurnu dezinfekciju vode u procesu hlorisanja. Naime, primijećeno je da ako se hloriše voda koja sadrži amonijak odnosno njegove soli, sadržaj rezidualnog aktivnog Mora ne raste linearno u zavisnosti od količine doze Mora. U početku raste i dostiže maksimum, a zatim daljrnm dodavanjem Mora nivo rezidualnog aktivnog hlora opada i dostiže minimum (prevojna tačka), a zatim linearno raste. Mehanizam postupka koji u pogledu hemizma nije u potpunosti razjašnjen može se predstaviti šemom na slici 5.1.
Slika 5.1 Hlorisanje na tačh prevoja 1- Sadržaj uvedenog Mora; 2- Potreba Mora; 3- Razlaganje amonijaka; 4- Slobodni rezidualni hlor; 5- Vezani rezidualni hlor; C- Tačka loma.
Izostavljeno iz prikaza
Pri molarnom odnosu hlora prema amonijaku koji se nalazi u različitim jedinjenjima u vodi (manjem od 1) sav rezidualni hlor je u obliku hloramina, dok u procesu označenom na datoj šemi tačkom B i C dolazi do kompletne oksidacije hloramina. Počevši cxi tačke C, hlor se nalazi u obliku HOCl+ i OCl- uz manju količinu NCI3. Kao što se iz šeme vidi, ova metoda omogućava pravilno doziranje glavne aktivne susptance HOCl, koja je elektropozitivna, pa ima veći afinitet prema bakterijama i ostalim mikoorganizmima koji su elektronegativni. Sadržaj amonijaka trebalo bi da bude 0,5 – 1 mg/l. Odnos amonijak/hlor ide u relacijama 1/2 do 1/10, a zavisi od kvaliteta vode i drugih uslova hlorisanja, zašto je nužno vršiti probno hlorisanje.
Hloramini polako otpuštaju aktivni hlor, usljed čega ovakav način dezinfekcije vode traje duže (1 – 2h). Doze hlora mogu biti veće, a da ipak ne dođe do stvaranja monohlor-fenola i drugih hlornih jedinjenja jakog i neprijatnog mirisa i ukusa. Iz ovih razloga ovaj postupak dezinfekcije pogodan je u slučajevima kad voda duže stoji (cisterne za kišnicu, rezervoari, bazeni Za kupanje i sl.).
Primjena hlor-dioksida (ClO2)
Po dezinfekcionom djelovanju na bakterije za veće pH vrijednosti od 7 i koncentracije do 1 mg/l, hlor-dioksid je efikasan u istom stepenu kao i hlor. Pri porastu pH vode hlor-dioksid, za razliku od hlora, zadržava efikasnost dezinfekcije.
Uobičajene doze hlor-dioksida 0,2 – 1 mg/l efikasne su u eliminaciji virusa, uz vrijeme kontakta od 5 minuta, za razliku od hlora gdje se procjenjuje da je potrebno vrijeme kontakta za eliminaciju virusa oko 120 minuta.
Primjena ozona (O3)
Dezinfekciono dejstvo ozona jače je od hlora i hlor-dioksida. Pretpostavlja se da se njegovo dejstvo zasniva na oksidaciji protoplazme ćelije.
Uslov za dezinfekciono dejstvo ozona je postizanje određene kritične koncentracije u vodi, i njeno odležavanje određeno vrijeme. Utvrđeno je da je ta koncentracija 0,4 mg/l, uz vrijeme kontakta 4-6 minuta.
5.2 Vrijeme kontakta i koncentracija reziduala
Da bi se postiglo optimalno dejstvo dezinfekcionog sredstva i spriječilo obrazovanje ne- željenih jedinjenja između dezinfekcionog sredstva, koje je po pravilu i jako oksidaciono sredstvo, i sastojaka u vodi, dezinfekciju treba sprovoditi na kraju procesa. To je po pravilu poslije filtriranja. U slučajevima kada je voda bakteriološki jako zagađena, neophodno je primijeniti i dezinfekciono sredstvo na početku procesa prečišćavanja, na način kako je to prethodno opisano.
U idealnim slučajevima uslovi dezinfekcije su slijedeći:
(a) kod primjene hlora neophodno je obezbijediti koncentraciju reziduala 0,2 – 0,5 mg/l i vrijeme kontakta od 30 minuta,
(b) kod primjene hlor-dioksida neophodno je obezbijediti koncentraciju rezidnala 0,1 – 0,2 mg/l i vrijeme kontakta od 15 minuta,
(c) Kod primjene ozona neophodno je obezbijediti koncentraciju reziduala od 0,4 mg/l za vrijeme kontakta od 5 minuta.
5.3 Uređaji za dezinfekciju
Uređaji kojima se postiže ravnomjemo doziranje dezinfekcionog sredstva nazivaju se dozatori. Pošto je u praksi najčešće dezinfikovanje vode hlorom i hlornim preparatima, to se zajedničkim imenom takvi dozatori zovu hlorinatori.
Zadatak hlorinatora je da hlorni rastvor uvijek u jednakim i precizno određenim količinama dozira kontinuirano u vodu koja se dezinfikuje.
U jugoslavenskoj praksi uobičajeni su nazivi: gasni hlorator (hlorinator), za uređaj koji koristi hlor-gas, i hipo-hlorinator, za uređaj koji koristi hipo-hlorite. Prvi se koriste za vodo- vode većeg kapaciteta (Q > 20 l/s) i tamo gdje je velika potrošnja hlora, dok se hipo-hlorinatori primjenjuju kod manjih i lokalnih vodovoda.
Hlorinator se obavezno postavlja u posebnu prostoriju – hlornu stanicu. U okviru hlorne stanice potrebno je odjeljenje za rezervne hemikalije i poslovni prostor. U hlornom odjeljenju montiraju se dva hlorinatora (jedan u rezervi). Prostorije bi trebalo da imaju dobro provjetravanje, jer je hlor otrovan.
Princip rada jednog hlorinatora prikazan je šematski na slici 5.2, i to na bazi pritiska.
Slika 5.2 Blok šema doziranja hlora
Izostavljeno iz prikaza
Elementarni hlor se čuva i transportuje u tečnom stanju u Čeličnim bocama pod pritiskom, a rastvor hipohlorita u plastičnim buradima ili cisternama. Prije doziranja elementarni hlor se rastvara u vodi.
Hlor-dioksid se primjenjuje u vidu vodenog rastvora. U praksi se primjenjuju dva načina proizvodnje hlor-dioksida. Jedan je preko reakcija natrijum-hlorita i hlora je vode, a drugi preko reakcije natrijum-hlorita sa hlorovodoničnom kiselinom..
2 NaClO2 + Cl2 → 2 C1O2 + 2 NaCl
5NaClO2 + 4HCI → 4ClO2 + 5NaCl + 2H2O
Za proizvodnju hlor-dioksida po drugom postupku troši se 25 % više natrijum-hlorita.
Ozon se primjenjuje i proizvodi na istom mjestu i to u vidu gasne smješe sa vazduhom. Ova gasna smješa se uvodi u vodu koja se kondicionira.
Proizvodnja ozona zasniva se na ionizaciji vazduha. Ozon nastaje od molekula kiseonika u procesu električnog pražnjenja između elektroda. Vazduh koji prolazi kroz generator ozona trebalo bi da je veoma čist (bez prašine i ulja) i izuzetno suh, jer prisustvo vodene pare izaziva neželjene reakcije, smanjuje proizvodnju uz povećanje potrošnje električne energije i dovodi do čestih kvarova na generatoru ozona. .
Najveći trošak u proizvodnji ozona čini potrošnja električne energije. Glavni utrošak energije je za pripremu vazduha i samu proizvodnju ozona. Za proizvodnju iste količine ozona u jedinici vremena smanjuje se potrebna količina vazduha, pa i utrošak električne energije sa povećanjem koncentracije ozona u vazduhu. Međutim’, za proizvodnju ozona veće koncentracije u gasnoj smješi potrebno je utrošiti više električne energije.
Temperatura u zoni proizvodnje ozona takođe ima veliki uticaj na koncentraciju obrazovanog ozona i utrošak električne energije.
Do reakcije ozona sa vodom dolazi tek poslije njegovog rastvaranja u vodi. Zbog male rastvorljivosti ozona u vodi ovo rastvaranje mora se sprovesti na najefikasniji način. Na povećanje rastvorljivosti utiče porast pritiska gasne smješe i porast koncentracije ozona u gasnoj smješi. Porastom temperature opada rastvorljivost ozona u vodi. Gasna smješa poslije rastvaranja i reakcije sa vodom sadrži još 2 – 10% od unijete količine ozona. Ova se gasna smješa ne smije ispuštati u atmosferu a da se prethodno sadržaj ozona ne smanji na 2 mg O3/Nm3 vazduha. Za razaranje viška ozona koriste se termički ili katalitički postupci.