Udžbenik „Tehnologija vode i otpadnih voda“, čiji su autori dr Slobodan Gaćeša i dr Mile Klašnja, koji je napisan saglasno nastavnom planu i programu Tehnološkog fakulteta u Novom Sadu, jedan je od najobuhvatnijih udžbenika sa ovog područja na našem jezičkom području. Materija je podeljena na poglavlja koja omogućavaju redosled izlaganja koji je racionalan i logičan kako sa naučnog, tako i sa stručnog aspekta. Primenjeni redosled izlaganja je omogućio autorima da izbegnu brojna ponavljanja teorijskih i stručnih objašnjenja, koja su inače česta u do sada napisanim materijalima u ovoj oblasti

Izlaganje je na visokom naučnom i stručnom nivou, možda i višem no što je to neophodno na nivou redovnih studija. Zahvaljujući tome, udžbenik će predstavljati korisnu materiju ne samo za studente Tehnoloških i srodnih fakulteta, već i za gotove stručnjake koji dolaze u kontakt sa ovom problematikom. Udžbenik je bogato ilustrovan, što će omogućiti lakše razumevanje i složenijih postupaka, a brojni podaci daju mogućnost da se korišćenjem udžbenika pride i neophodnim inženjerskim računanjima u datoj oblasti; međutim, istovremeno su autori izbegli „zamku“ da udžbenik dobije karakter priručnika.

Udžbenik je pisan jasnim i lakim stilom, pa ga uspešno mogu koristiti čitaoci različitih profila i različitog nivoa naučnog i stručnog obrazovanja. Treba, međutim, imati u vidu da je on pisan prvenstveno za studente završnih godina studija na Tehnološkim fakultetima, usled čega je poželjno da korisnici raspolažu neophodnim predznanjima iz domena hemije, fizike, tehnoloških operacija, biohemije, mikrobiologije i procesnog inženjerstva.

Pažljivi čitalac iz šire naučne i stručne. javnosti će, verovatno, zapaziti, a možda će biti i iznenađen činjenicom da je izdavač ovog udžbenika Jugoslovensko udruženje pivara. Oni koji su bliže upoznati sa aktivnostima ovog Udruženja, koje traju već više decenija, znaju da je ono izdalo veći broj naslova iz uže naučno-stručne oblasti tehnologije slada i piva, medu kojima i nekoliko univerzitetskih udžbenika; a već tridesetak godina izdaje i časopis „Pivarstvo“, čime doprinosi visokom naučno-stručnom nivou u prvom redu tehničkih kadrova iz industrije slada i piva. Mada je problematika vode i otpadnih voda nesumnjivo veoma značajna i za industriju slada i piva, izdavanjem udžbenika „ Tehnologija vode i otpadnih voda“ Jugoslovensko udruženje pivara popunjava značajnu prazninu na području raspoložive literature na srpskom jeziku koja je od interesa i za celokupnu naučnu i stručnu javnost, kao i za školstvo; dajući time svoj značajan doprinos razvoju struke i naučne misli na našem području uopšte.

Beograd, maja 1994. godine
prof. dr Josip Baras

Sadržaj

TEHNOLOGIJA VODE

1          O VODI UOPŠTE

Normativi potrošnje vode za pojedine svrhe
1.1       Kružni tok vode u prirodi
1.2       Jednačina hidrološkog bilansa
1.3       Osobine hemijski čiste vode
1.4       Podela voda
1.5       Sastav prirodnih voda
1.5.1    Sastojci koji se normalno sreću u vodi
1.5.2    Poreklo pojedinih sastojaka vode, Rastvoreni gasovi, Organske supstance, Suspendovane čestice, Rastvorene soli
1.5.3    Zagađivanje prirodnih voda
1.5.4    Klasifikacija prirodnih voda
1.6       Pregled postupaka obrade vode

2          BISTRENJE VODE

2.1       Taloženje suspendovanih sastojaka iz vode
2.1.1    Teorija taloženja
2.2       Bistrenje vode flokulacijom
2.2.1    Sredstva za bistrenje vode flokulacijom: Aluminijumsulfat, Kalijuroalumžnijumsulfat (stipsa), Natrujumaiuminat, Ferihlorid, Ferosulfat, Pomoćna nerastvorna sredstva za flokulaciju, nečisioća iz vode (poiželektroliti), Učinak povratnog mulja
2.2.2    Postupak rada prilikom bistrenja vode flokulacijom
2.2.3    Uređaji za bistrenje vode flokulacijom: Taložni tankovi, Brzi taložnik fakcelcrator)
2.3       Bistrenje vode flotacijom
2.4       Bistrenje vode filtracijom
2.4.1    Efekti delovanja filtra
2.4.2    Teorijske osnove filtracije, Uticaj izdvojenih čestica mutnoće, Zadržavanje čestica mutnoće u filtru, Ispiranje filtra
2.4.3    Brzina i kapacitet filtracije
2.4.4    Vrste filtara koji se primenjuju u tehnologiji vode, Peščani filtri, Naplavni fiitri, Membranski filtri, Mikrocediljke

3          IZDVAJANJE MINERALNIII SASTOJAKA IZ VODE

3.1       Tvrdoća vode
3.1.1    Definicije tvrdoće i alkaliteta vode, Tvrdoća vode, Alkalitet vode
3.1.2    Merenje tvrdoće vode
3.2       Pregled postupaka izdvajanja mineralnih sastojaka iz vode
3.3       Termički postupci omekšavanja vode    , Destilacija vode, Toplotna dekarbonizacija vode
3.4       Hemijski postupci omekšavanja vode
3.4.1    Dekarbonizacija vode krečom
3.4.2    Omekšavanje vode po postupku soda-kreč
3.4.3    Omekšavanje vode natrijumhidroksidom
3.4.4    Omekšavanje vode trinatrijumfosfatom
3.4.5    Primena meta- i polifosfata u tehnologiji vode
3.4.6    Uređaji za hemijsko omekšavanje vode
3.5       Menjači jona u tehnologiji vode
3.5.1    Istorijat primene menjača jona
3.5.2    Vrste menjača jona
3.5.3    Kapacitet menjača jona
3.5.4    Ciklusi rada menjača jona, Menjači katjona, Menjači anjona
3.5.5    Hemijska struktura i osnove dobijanja jonoizmenjivačkih masa, Struklura i dobijanje katjonskih smola, Struktura i dobijanje anjonskih smola,
3.5.6    Osnovni tipovi jonoizmenjivačkih smola
3.5.7    Obrada vode menjačima jona, Direktno omekšavanje vode, Dekarbonizacija vode menjačima jona, Omekšavanje vode uz prethodnu dekarbonizaciju, Demineralizacija vode, Primena mešanih menjača jona, Kontrola efikasnosti obrade vode menjačima iona
3.6       Elektrodijaliza u tehnologiji vode
3.7       Elektrodijareza vode
3.8       Obrada vode reverznom osmozom
3.9       Izbor postupka za uklanjanje mineralnih sastojaka iz vode

4          DEFERIZACIJA I DEMANGANIZACIJA VODE

4.1       Teorijske osnove deferizacije vode
4.1.1    Oblici u kojima se gvožđe javlja u prirodnim i povratnim vodama
4.1.2    Dozvoljeni sadržaj gvožđa i mangana u vodi za pojedine svrhe
4.1.3    Dijagram stanja gvožđa u vodi po Purbe-u
4.2       Postupci i uređaji za deferizaciju vode
4.3       Postupci i uređaji za demanganizaciju vode

5          UKLANJANJE RASTVORENIII GASOVA IZ VODE

5.1       Uklanjanje ugljendioksida
5.3.1    Količine i oblici u kojima se ugijendioksid javlja u vodi
5.3.2    Postupci i uređaji za uklanjanje CO₂ iz vode, Mehanički postupci, Hemijski postupci
5.2       Uklanjanje rastvorenog kiseonika
5.3       Uklanjanje sumporvodonika

6          DEZODORIZACIJA VODE

6.1       Uklanjanje organskih supstanci koje menjaju ukus i miris vode
6.2       Dehlorisanje vode

7          DEZINFEKCIJA VODE

7.1       Kriterijumi za mikrobiološku ispravnost vode
7.2       Podela postupaka dezinfekcije vode
7.3       Hlorisanje vode
7.3.1    Osnove dezinfekcije vode hlorom
7.3.2    Sredstva za hlorisanje vode
7.3.3    Postupci i uređaji za hlorisanje vode, Postupci htorisanja vode, Načini i uređaji za hlorisanje vode, Pravila za rad sa gasnim hlorinatorima, Zaštita na radu prilikom rada sa hlorom
7.4       Primena drugih halogenih elemenata za dezinfekciju vode
7.5       Ozonizacija vode
7.5.1    Osnove dezinfekcije vode ozonom
7.5.2    Postupci i uređaji za ozonizaciju vode
7.6       Dezinfekcija vode vodonikperoksidom i permanganatima
7.7       Dezinfekcija vode oligodinamičkim delovanjem jona teških metala
7.8       Dezinfekcija vode ultraljubičastim zracima
7.9       Dezinfekcija vode ultrazvukom
7.10     Toplotna dezinfekcija vode

8          HLAĐENJE VODE

8.1       Voda kao medijum za prenos toplote
8.2       Sistemi hlađenja vode u recirkulacionom sistemu, Evaporativni hladnjak, Tornjevi za hlađenje vode
8.3       Održavanje kvaliteta vode u recirkulacionom sistemu
8.3.1    Uslovi za rashladnu vodu
8.3.2    „Odmuljivanje“ sistema za hlađenje vode
8.3.3    Zahvati kojima se poboljšava kvalitet vode u recirkulacionom sistemu

TEHNOLOGIJA OTPADNIH VODA

9          OTPADNA VОDA, POREKLO I DINAMIKA NASTAJANJA, KARAKTERIZACIJA, PREČIŠĆAVANJE

9.1       Otpadna voda: definicija, stanje
9.2       Poreklo i dinamika nastajanja otpadnih voda
9.3       Karakterizacija otpadnih voda: kvalitet, uzorkovanje i analiza, karakteristike, kriterijumi zagađenosti, opterećenje
9.3.1    Kvalitet otpadne vode: standardi, uticaj na recipient
9.3.2    Uzorkovanje i analiza otpadne vode: uzorkovanje, čuvanje uzorka, metode analiza
9.3.3    Karakteristike otpadne vode: fizičke, hemijske i biološke karakteristike, Fizičke karakteristike
SUVA MATERUA
BOJA
MIRIS
TEMPERATURA
Hemijske karakteristike
ORGANSKE MATERIJE
Biohemijska potrošnja kiseonika (BPK)
Hemijska potrošnja kiseonika (HPK)
Ukupni organski ugljenik (TOC)
Proteini, ugljeni hidrati, ulja i masti
Specifična organska jedinjenja: površinski aktivne materije, pesticidi, fenoli
NEORGANSKE MATERIJE
Azot, fosfor, sumpor, pH, alkalitet, kiselost, Teški metali, toksične supstance, Biološke karakteristike
MIKROBIOLOŠKA ISPITIVANJA BIOLOŠKA ISPITIVANJA
9.3.4 Kriterijumi zagađenosti otpadne vode, opterećenje: potrošnja kiseonika i ekvivalent stanovnika, hidrauličko i organsko opterećenje
9.4       Prečišćavanje: klasifikacija načina prečišćavanja

10        MEHANIČKI POSTUPCI PREČIŠĆAVANJA OTPADNIII VODA

10.1     Uklanjanje grubog suspendovariog i plivajućeg materijala: rešetke, sita
10.1.1  Rešetke, sita, sita sa mehanizmom za usitnjavanje
REŠETKE
SITA
SITA SA MEHANIZMOM ZA USITNJAVANJE
OBRADA I ODLAGANJE MATERIJALA SA REŠETKI I SITA
10.2     Uklanjanje inertnog materijala, ulja i masti: hvatači peska, hvatači masti
10.2.1  Uklanjanje inertnog materijala: hvatači peska
PROTOČNE KOMORE
TALOŽNE KOMORE
AERISANE KOMORE
OBRADA I ODLAGANJE INERTNOG MATERUALA
10.2.2  Uklanjanje ulja i masti: hvatači masti
HVATAČI MASTI
10.3     Uklanjanje suspendovanih Čestica: taloženje, flotacija, filtracija
10.3.1  Uklanjanje suspendovanih čestica taloženjem
TALOŽENJE DISKRETNIH ČESTICA
TALOŽENJE ČESTICA KOJE FLOKULIŠE
ZONALNO TALOŽENJE
Uređaji za taloženje: primarni i sekundarni taložnici
PRIMARNITALOZNICI
SEKUNDARNI TALOŽNICI
10.3.2  Uklanjanje suspendovanih čestica flotacijom
Flotacija sa rastvorenim vazduhom

11        HEMUSKI POSTUPCI PREČIŠĆAVANJA OTPADNIH VODA

11.1     Hemijsko taloženje
11.1.1  Uklanjanje teških metala
11.2     Jonska izmena
11.2.1  Prečišćavanje otpadnih voda površinske obrade metala
IZDVAJANJE I RECIRKULACIJA HROMNE KISELINE
IZDVAJANJE I RECIRKULACIJA TEŠKIH METALA
ZAVRŠNO PREČIŠĆAVANJE
11.2.2  Ostale primene jonske izmene u prečišćavanju otpadnih voda
11.3     Adsorpcija
11.3.1  Adsorbent i adsorbat
11.3.2  Postupak adsorpcije, adsorberi
ŠARŽNA ADSORPCIJA
KONTINUALNA ADSORPCIJA
Adsorberi sa nepokretnim slojem
Adsorberi sa pokretnim slojem
Povezivanje adsorbera
PRETHODNA OBRADA INFLUENTA
BIOLOŠKA AKTIVNOST NA ADSORBENTU
REGENERACIJA ADSORBENTA
11.4     Ostali hemijski postupci prečišćavanja: neutralizacija, oksidacija, produvavanje (striping) gasa
NEUTRALIZACIJA
OKSIDACIJA (I DEZINFEKCIJA)
PRODUVANJANJE (STRIPING) GASA
Striping vazduhom
Striping vodenom parom

12        BIOLOŠKI PROCESI PREČIŠĆAVANJA OTPADNIH VODA

12.1     Aerobni proces prečišćavanja
12.1.1  Aerobni postupci sa suspendovanom mikroflorom
Postupci sa aktivnim muljem
IZBOR POSTUPKA SA AKTIVNIM MULJEM
IZBOR REAKTORA
Konvencionalni postupak
Slepenasta aeracija
Reaktor sa potpunim mešanjem
Postupak sa produženom aeracijom
Kontaktni postupak
Aeracija čistim kiseonikom
AERATORI
REAKTORI, SEKUNDARNI TALOŽNICI
Aerobne aerisane lagune i aerobna jezera
AEROBNE AERISANE LAGUNE
AEROBNA JEZERA
12.1.2  Aerobni postupci sa imobilisanom mikroflorom
Kapajući filtar
Ograničenja i smetnje u radu
Dimenzionisanje i procena radnih karakterislika
„Biodisk“
Ostali postupci sa imobilisanom mikroflorom
12.2     Anaerobni proces prečišćavanja
12.2.1  Metansko vrenje: biohemija, mikrobiologija, kinetika
BIOHEMUA I MIKROBIOLOGUA METANSKOG VRENJA
Hidroliza acidogeneza
Acetogeneza
Metanogeneza
KINETIKA METANSKOG VRENJA
12.2.2  Kontrola procesa anaerobnog prečišćavanja. Postupci anaerobnog
prečišćavanja
KONTROLA PROCESA
Temperatura
pH
Nutricione potrebe, inhibitori i toksikanti
Parametri funkcionisanja anaerobnog reaktora
Postupci anaerobnog prečišćavanja
DIGESTORI PRVE GENERACIJE
Digestor sa kiipnim tokom
Digestor sa potpunim mešanjem
Anaerobni kontakt postupak
DIGESTORI DRUGE GENERACIJE
Anaerobni filtar
Digestori sa ekspandovanim ili fluidizovanim slojem
Digestor sa slojem mulja
Ostali postupci
MEŠANJE I ZAGREVANJE DIGESTORA
GREŠKE U VOĐENJU PROCESA

13        OBRADA I ODLAGANJE MULJEVA IZ PROCESA PREČIŠĆAVANJA OTPADNIH VODA

13.1     Postupci obrade i odlaganja muljeva
Karakteristike muljeva
Obrada muljeva
UGUSCIVANJE
STABILIZACUA
KONDICIONIRANJE
OBEZVODNJAVANJE
SUŠENJE TOPLOTOM, SPAUIVANJE, OKSIDACIJA VLAŽNIM VAZDUHOM
Odlaganje muljeva

14        ZAVRSNO PRECISCAVANJE, PONOVNA UPOTREBA I ISPUŠTANJE OTPADNIH VODA

14.1     Završno prečišćavanje otpadnih voda
14.1.1  Uklanjanje azota i fosfora
Uklanjanje azota
NITRIFIKACIJA
DENITRIFIKACIJA
UKLANJANJE AMONIJAČNOG AZOTA
PRODUVAVANJEM VAZDUHOM
UKLANJANJE AMONIJAČNOG AZOTA
JONSKOM IZMENOM
UKLANJANJE AMONIJAČNOG AZOTA
HLORISANJEM
Uklanjanje fosfora
HEMDSKI POSTUPCI UKLANJANJA FOSFORA
Uklanjanje fosfora solima aluminijuma ili gvožda
Uklanjanje fosfora krečom
BIOLOŠKI POSTUPCI UKLANJANJA FOSFORA
FIZIČKI I FIZIKO-HEMUSKI POSTUPCI UKLANJANJA FOSFORA
14.1.2  Uklanjanje bionerazgradljivih organskih materija
14.1.3  Uklanjanje rastvorenih neorganskih materija
14.1.4  Prečišćavanje otpadne vode zemljištem
14.2     Ponovna upotreba i ispuštanje otpadnih voda

LITERATURA

INDEKS

O vodi uopšte

Voda je, bez sumnje, najrasprostranjenija supstanca na površini zemljine kugle, koja iznosi oko 510 miliona kvadratnih kilometara. Od ove površine, oko 70%, odn. oko 367 miliona kvadratnih kilometara se neprekidno nalazi pod vodom kao svetski okean, odnosno kao led na polarnim kapama.

U literaturi se mogu sresti različiti podaci o ukupnim količinama vode na zemljinoj kugli, jer se procene pojedinih naučnika donekle međusobno razlikuju. Prema nekim proračunima koji se mogu uslovno prihvatiti kao relativno tačni, smatra se da ukupna količina vode na zemlji iznosi oko 1500 miliona kubnih kilometara. Najveći deo od ove mase vode, međutim, kao što se može sagledati iz tabele 1.1, nalazi se u obliku morske (okeanske) vode i kristalne vode (voda koja ulazi u sastav kristalne rešetke minerala i stena iz gornjih slojeva zemljine kore), te je, pod ekonomski prihvatljivim uslovima, skoro nedostupan, odn. potpuno nedostupan za upotrebu.

Tabela 1.1: Raspodela vode u prirodi

Kolika je ukupna masa „slobodne“ vode, tj. količine vode bez uzimanja u obzir kristalne vode vezane u stenama i mineralima, slikovito se može prikazati ako se sagleda da bi, kada bi sva slobodna voda bila ravnomerno raspoređena po zemljinoj kugli, na svakom kvadratnom santimetru bilo prosečno po 273 litra vode, što odgovara vodenom stubu visokom oko 2730 metara. Nažalost, od ove količine se, kao što pokazuje tabela 1.2, samo veoma mali deo nalazi u obliku pogodnom za upotrebu.

Tabela 1.2: Količine vode po cm zemljine površine

Tabela 1.2a: Podela nečistoća koje se sreću u vodi iz prirode

Kao vode pogodne za upotrebu se mogu posmatrati samo tzv. „slatke“ površinske i podzemne vode koje se nalaze u prirodi na mestima dostupnim za eksploataciju. Čovek „troši“ vodu iz prirode, tj. privremeno je uzima, koristi za svoje potrebe, i zatim ponovo vraća u prirodu kao otpadnu, više ili manje izmenjenu vodu. Teško je sagledati kolike su apsolutne i relativne količine vode koje čovek koristi, jer o tome ima relativno malo podataka. Međutim, kao ilustrativne se mogu posmatrati količine vode koje su korišćene u Sjedinjenim Američkim Državama 1955. godine, koje, prema našem mišljenju, relativno dobro odslikavaju potencijalne potrebe vode u našim uslovima i na našim geografskim širinama 90-tih godina ovoga veka (tabela 1.3). (Pri tome treba zapaziti veliku potrošnju vode u poljoprivredi, odn. za navodnjavanje u kome naša zemlja i danas jako zaostaje za drugim poljoprivrednim regionima sveta.)

Tabela 1.3: Dnevna potrošnja vode 1955. godine u SAD

od toga 21,75 milijardi litara kao slana voda od toga 37,82 milijardi litara kao slana voda (za hlađenje)

Prilikom razmatranja podataka u tabeli 1.3, treba još imati u vidu da su hidroelektrane u SAD 1955. godine za proizvodnju električne energije „trošile“, tj. koristile i zatim, ispuštale natrag u vodne resurse praktično bez ikakve izmene daljih oko 4700 milijardi litara vode dnevno. Prilikom razmatranja potreba vode za snabdevanje stanovništva i industrije, međutim, ova voda se ne uzima u obzir.

Normativi potrošnje vode za pojedine svrhe. Pre nego što se pristupi projektovanju uređaja za snabdevanje vodom, odnosno pre nego se donese definitivna odluka o tome gde će se podići neko industrijsko postrojenje, neizostavno se mora utvrditi kolike su potrebne količine vode, i da li je uopšte na datoj lokaciji moguće te količine vode trajno obezbediti. Potrošnja vode za određene svrhe zavisi od niza faktora, kao što su npr. gustina populacije, nivo razvoja civilizacija, razvijenost industrije, odabrani tehnološki postupak za dato industrijsko postrojenje, mogućnosti ponovnog korišćenja jednom ili više puta već upotrebljene vode, klimatski uslovi, i tako dalje. Za potpuno sagledavanje količina potrebne vode moraju se razraditi detaljni projekti objekta koji je u pitanju. Kao polazna osnova, pri tome, korisno mogu poslužiti iskustveno utvrđeni prosečni normativi potražnje vode za pojedine svrhe, sakupljeni u tehničko-tehnološkim priručnicima. Primer ovakvih normativa je prikazan u tabeli 1.4.

Tabela 1.4: Prosečni normativi potrošnje vode za pojedine svrhe

Najveći deo vode koja se upotrebi za određene svrhe se vraća natrag u prirodu kao otpadna voda. U povoju razvoja civilizacije, odn. razvoja tehnike i tehnologije količina otpadnih voda je bila zanemarljivo mala u odnosu na količinu vode u vodnim resursima iz kojih je voda uzeta, tako da su se otpadne vode praktično bez ikakvih ograničenja ispuštale, npr. u veće reke ili u jezera. Danas su, međutim, količine otpadaka koji opterećuju otpadne vode tolike, da se čak ni okeani ne smeju posmatrati kao prijemnici otpadnih voda neograničenog kapaciteta, već se moraju preduzeti sve moguće mere da se voda vrati u prirodu u onom stanju, u kome je iz nje i uzeta. U suprotnom, neizostavno će doći do velikih ekoloških promena s obzirom na stanje vodnih resursa, koje će imati za posledicu ne samo gubitak datog resursa kao izvorišta za snabdevanje vodom, već će dovesti u pitanje čak i sam opstanak čoveka na zemlji.

1.1 Kružni tok vode u prirodi

Mada su količine vode koje su na raspolaganju za eksploataciju, posmatrano u perspektive čoveka, veoma velike, one bi se vrio brzo iscrple ukoliko se ne bi neprekidno prirodnim putem obnavljale. Voda u prirodi neprekidno kruži, pri čemu zatvara tzv. hidrološki ciklus (si. 1.1). Naime, voda u ogromnim količinama. koje se procenjuju na oko 470 000 krn3 godišnje isparava pod uticajem sunčeve energije (od toga oko 380 000 km3 sa morskih površina) i zatim se ponovo kondenzuje i vraća na površinu zemlje (najvećim delom na vodene površine!) kao atmosferski talozi. U samoj atmosferi se stalno u obliku vodene pare nalazi 13 000 do 15 000 km3 vode.

Izostavljeni iz prikaza

Slika 1.1.- Kružni tok vode u prirodi (hidrološki ciklus)

Kao što se može sagledati sa slike 1.1, voda koja ispari sa površine mora kondenzuje se u oblacima, i zatim, nošena vazdušnim strujanjima, dospeva iznad površine kopna. Pojavom oborina (kiša, grad, sneg), kondenzovana voda dospeva i na površinu zemlje, odakle III (a) neposredno isparava natrag u atmosferu (evaporacija), ili se (b) upija u površinske slojeve zemlje i zatim isparava usled metaboličkih aktivnosti biljnog pokrivača (transpiracija), ili se (c) sliva u površinske vodne resurse (potoci, reke, jezera, veštačke akumulacije vode), ili (d) prodire u dublje slojeve zemlje dok ne dođe do vodonepropusnih slojeva, u kojima obrazuje pod-zemne akumulacije vode (akvaferi) iz kojih se crpljenjem može eksploatisati ili iz kojih ponovo dospeva na površinu zemlje (vrela, izvori, bunari, arteski bunari itd.).

Deo vode ostaje na površini zemlje u čvrstom stanju (polarni led, glečeri, večiti sneg na visokim planinama), tako da se privremeno za duži period izdvaja iz hidrološkog ciklusa i, samim tim, gubi kao potencijalno izvorište za vodosnabdevanje.

Za svoje potrebe, čovek može uzeti vodu sa bilo kog mesta iz hidrološkog ciklusa, ukoliko mu ona na datom mestu po svojim karakteristikama odgovara, odnosno, ukoliko je tehnički ostvarljivim i istovremeno ekonomski prihvatljivim postupcima može privesti upotrebi. Imajući to u vidu, može se reći da u najvećem broju slučajeva za snabdevanje dolaze u obzir samo podzemne i površinske „slatke“ vode.

Napred navedena ukupna količina vode koja se godišnje obrće u hidrološkom ciklusu, nije nažalost, ravnomerno raspoređena po čitavoj površini zemljine kugle. Raspoložive količine vode za eksploataciju jako variraju i na globalnom, i na regionalnom, pa čak i na lokalnom planu, tako da sve češće obezbeđenje odgovarajućih količina vode predstavlja veliki problem.

Naša zemlja se može posmatrati kao područje koje je relativno bogato vodnim resursima. Tako na primer, u nas godišnje pada oko 700 mm vodenih taloga, što, proračunato na površinu naše zemlje, daje oko 71 milijardu m3 vode godišnje. Dunav kroz našu zemlju pronosi oko 92 milijarde m3 vode godišnje, dok Sava I njene pritoke (mereno na ušćima) godišnje nose oko 168 milijardi m3 vode. Ovako posmatrano, iznenađuje činjenica da poznato vodoplavno područje sliva Morave ima godišnji kapacitet od samo oko 8 milijardi m3 vode.

Uprkos svom ovom vodnom blagu, u mnogim slučajevima snabdevanje potrebnim količinama zdrave, pitke vode predstavlja veliki problem, jer se ili ne raspolaže lokalno sa dovoljno vode, ili je ona takvog kvaliteta, da nakon obrade postaje veoma skupa. Stoga u svakom slučaju prilikom gazdovanja vodom treba poslovati racionalno; drugim rečima, vodu treba štedeti, koristiti je što je viže puta moguće, i štititi od zagađivanja koja mogu poremetiti ekološku ravnotežu i vižestruko povećati troškove obrade vode nakon njenog ponovnog zahvatanja iz vodenih resursa.

Jednačina hidrološkog bilansa

Za potrošnju u industriji i domaćinstvu se voda dobija iz različitih izvora: iz reka, jezera, bunara, izvora i tako dalje. Pri tome, principijelno posmatrano, voda koja se koristi u praktične svrhe u svakom slučaju potiče ili od (a) atmosferskih taloga, ili od (b) topljenja snega i leda. Ova voda se zahvata negde iz hidrološkog ciklusa, iskorišćava, i zatim, najvećim delom kao otpadna voda, vraća natrag u hidrološki ciklus. Korišćenje vode iz mora je još uvek neznatno, sem za slučajeve hlađenja brodskih motora, jer je obrada morske vode zbog njenog nepovoljnog mineralnog sastava veoma skupa. U budućnosti se, međutim, može očekivati porast korišćenja morske vode, jer će biti na raspolaganju manje vode iz drugih izvora, i jer će postupci prečišćavanja morske vode biti usavršeni.

Prema tome, na raspolaganju za korišćenje je samo ona voda, koja se u hidrološkom ciklusu pojavi na zemljinoj kori. Kada u obliku atmosferskih taloga dospe na površinu zemlje, sa ovom vodom se može desiti sledeće:

• isparavanje natrag u atmosferu;
• upijanje u zemlju ili oticanje u potoke, reke i sl., i zatim isparavanje natrag u atmosferu bilo direktno pod uticajem sunčeve
• energije (evaporacija), bilo posredno, putem životnih aktivnosti biljaka (evapotranspiracija);
• pojava na površini zemlje u obliku padavina (snega) i ležanje u hladnim planinskim predelima u obliku deponija snega sve
• dok se on ne otopi i zatim kao voda preko zemljišta ponovo ne uđe u hidrološki ciklus;
• perkolacija kroz površinske slojeve zemlje u porozne podzemne slojeve (akvafere), gde se zadržava u obliku podzemnih rezervi vode;
• oticanje sa površine zemlje u potoke, reke i jezera i zadržavanje u njima do daljega;
• zamrzavanje u obliku leda i zatim trajno zadržavanje kao polarni ili, pak, kao glečerski led.

U prva dva od nabrojanih slučajeva je voda izgubljena za potrošnju, jer se odmah nakon što padne na zemljinu površinu neposredno vraća u atmosferu. U svim ostalim slučajevima, ona se može na manje ili više pogodan način prihvatiti i koristiti. Međutim, ni u kom slučaju se raspoloživa voda u izvorištu, odnosno u vodnom resursu, ne sme koristiti u neograničenim količinama. Količina vode koja se u datom intervalu vremena (t) može uzeti iz nekog izvorišta se može odrediti na osnovu tzv. jednačine hidrološkog bilansa, koja glasi:

Wt-Et = Nt-Tt-Dt±rt

U ovoj jednačini je:

Wt = ukupna količina vode uzeta iz izvorišta u vremenu t,
Et = količina vode vraćena u izvorište u vremenu t kao otpadna voda,
Nt = novoprispela voda u izvorište u vremenu t,
T = gubici vode u vremenu t evapotranspiracijom,
Dt = gubici vode u vremenu t putem isticanja (potoci, kanali i slično),
rt = neto promena rezervi vode u izvorištu (podzemnom ili nadzemnom) prirodnim ili veštačkim putem.

Fizički smisao jednačine hidrološkog ciklusa je u tome da neto količina vode uzete iz izvorišta (Wt – Et) ne sme biti veća od neto količine vode koja u izvorište pritiče u datom intervalu vremena (Nt – Tt – Dt ± rt). Ukoliko se jednačina hidrološkog bilansa ne poštuje, u prvom trenutku se, eventualno, iz izvorišta i mogu dobiti povećane količine vode. Međutim, u daljem vremenu može doći do veoma ozbiljnih poremećaja u snabdevanju vodom: može se promeniti izdašnost izvorišta, poremetiti nivo podzemnih voda, promeniti sastav voda, i tako dalje. U prošlosti nisu bili retki slučajevi da je, naročito prilikom korišćenja voda iz pod-zemnih deponija, nepoštivanje jednačine hidrološkog bilansa imalo za posledicu trajno ili privremeno gubljenje datog izvorišta.

1.3 Osobine hemijski čiste vode

Hemijski, voda je jedinjenje vodonika i kiseonika sa 11,19 masenih procenata vodonika i 88,81 masenih procenata kiseonika.

Kao najrasprostranjcnija supstanca, u prošlosti je voda poslužila za definisanje mnogih fizičkih i tehničkih konstanti. Tako, kod pritiska od 1 bara voda mrzne na 0°C, a ključa na 100°C. Specifična toplota joj je 4,18 kJ/kg. Specifična masa vode iznosi 1,0, dok joj je gustina na +4°C takođe 1,0 kg/dm3. Viskozitet vode na 20°C je dogovorno usvojen kao 1 mPas.

Hemijski čista voda je skoro idealan izolator elektriciteta. Specifična provodljivost joj je 0,038-10″“ Siemensa. Sa rastvaranjem pojedinih supstanci u vodi, specifična provodljivost se naglo povećava, pa ovaj parametar predstavlja jedan od najboljih pokazatelja čistoće vode.

Detaijnije posmatrano, voda kakva se sreće u prirodi je ipak znatno složenija, no što to na prvi pogled izgleda na osnovu njene hemijske formule. Razlog je u tome što se i vodonik i kiseonik sreću u po tri izotopna oblika. Vodonik se sreće kao H sa atomskom masom 1,007822, kao deuterijum (2H = D, atomska masa 2,0141) i kao tricijum (3H = T, atomska masa 3,017001). U prirodi je sadržaj teškog vodonika 0,014—0,015%, dok super-teškog vodonika praktično nema, već se on pojavljuje samo u reakcijama nuklearnog raspada. Kiseonik se pak, sreće u obliku izotopa 160, nO, i lsO, koji su u prirodnim smešama zastupljeni u odnosu od 2670:1:5.

Imajući to u vidu, voda se može posmatrati kao smeša ukupno 9 različitih jedinjenja: H2160, H2170, H2lgO, D2160, D2170, D2180, HD160, HDnO i HDlsO. Voda sa tricijumom se u prirodi ne sreće, dok se teška (D20) i super-teška voda (T20) dobijaju i u preparativnim količinama. Prisustvo različitih izotopa vodonika u običnoj, teškoj i super-teškoj vodi uslovljava i njihove različite fizičke osobine, što se može sagledati iz tabele 1.5.

Tabela 1.5: Mere od fizičkih karakteristika vode, teške vode i super-teške vode

Zahvaljujući prisustvu različitih izotopa vodonika i kiseonika u molekulima vode različitog porekla, i fizičke osobine vode iz različitih izvorišta se donekle međusobno razlikuju. Ovo se može ilustrovati podacima za gustinu potpuno prečišćene vode različitog porekla p 40°C (labela 1.6).

Iz tabele 1.6 se može izvesti zaključak da je, prilikom kretanja vode u hidrološkom ciklusu, izgleda, došlo do nakupljanja molekula sa težim izotopima u vodi koja je manje podložna kretanju u samom ciklusu.
Po fizičkim osobinama, čista voda je providna, bezbojna, a u debijem sloju ima boju nebeskog plavetnila. Praktično nema nikakvog ukusa i mirisa.

Voda ima malu toplotnu provodljivost, veliku specifičnu toplotu, i veliku toplotu isparavanja, pa je odlično sredstvo za prenos toplote bilo u tečnom, bilo u gasovitom obliku. Ima i veliki površinski napon, veći od bilo koje druge tečnosti, sem žive.

Voda je idealan rastvarač, pošto ima veliku dielektričnu konstantu. Zahvaljujući tome, u prirodi praktično uopšte nema hemijski čiste vode, već su u njoj uvek rastvorene manje ili veće količine različitih soli, gasova, ili, pak, organskih jedinjenja.

1.4 Podela voda

Za praktične svrhe, pre nego što se pristupi problematici pripreme vode za pojedine svrhe ili njenoj konkretnoj primeni, pogodno je da se obavi podela voda. Prilikom podele voda se može poći od vise polaznih osnova. Tako, vode se mogu podeliti na sledeće načine:

Po mestu pojave u prirodi:

• atmosferska voda (magla, kiša, sneg)
• podzemna i izvorska voda
• površinska voda
• kristalna (hemijski vezana) voda
• hidrataciona voda

Po stepenu prečišćenosti:

sirova voda (bez prečišćavanja)

• čista voda (mehanički prečišćena)
• omekšana voda (delimično iii potpuno, hemijskim postupcima)
• destilovana voda
• kondenzna voda (voda dobijena kondenzacijom vodene pare iz parnih mašina ili nakon primene za zagrevanje)
• dekationizovana voda (voda iz koje su menjačima katjona uklonjeni svi katjoni, sem vodonikovog)
• demineralizovana voda (voda bez soli, dobijena pomoću menjača jona)
• deferizovana voda (voda iz koje je uklonjeno rastvoreno gvožđe), itd.
• otpadna voda

Po upotrebi

• voda za parne kotlove
• voda za hlađenje
• voda za pranje
• voda za tehnološki proces voda za piće

Razumljivo, prilikom podele voda se može poći i od neke druge osnove. Takođe, naročito prilikom podele prema upotrebi, može se ići i na dublje raščlanjavanje voda, zavisno od zahteva koji se pred njih postavljaju. Tako na primer, kod voda za tehnološki proces može se napraviti podela prema vrstama industrijske proizvodnje (voda za prehrambenu industriju, voda za hemijsku industriju).

1.5 Sastav prirodnih voda

U velikom broju slučajeva se voda iz prirode ne može neposredno primeniti za željene svrhe, jer po svom hemijskom sastavu ili po nekom od fizičkih parametara ne udovoljava potrebnim zahtevima: ili je muma, ili sadrži znatne količine nepoželjnih rastvorenih sastojaka, ili je zagađena mikroorganizmima, ili suspendovanim sastojcima, ili je suviše topla, i tako dalje. Neki od ovih sastojaka su poreklom iz same prirode, dok su drugi posledica zagađivanja prirode usled aktivnosti samoga čoveka.

1.5.1 Sastojci koji se normalno sreću u vodi

Pošto voda u prirodi dolazi u dodir sa različitim supstancama, vode iz različitih izvorišta se međusobno mogu jako razlikovati. Sastojci koji se sreću u prirodnim vodama, koji se sa tehnološkog aspekta uslovno mogu nazvati nečistoćama, ne moraju uvek biti nepoželjni s obzirom na namenu i upotrebnu vrednost vode. Tako na primer, rastvoreni kiseonik u najvećem broju slučajeva je poželjan u vodi, a tvrdoća vode čini vodu za piće organoleptički prihvatljivijom. Sastojci u prirodnim vodama mogu biti veoma raznovrsni, kao što se to vidi na sl. 1.2, i obuhvataju rastvorene gasove, suspendovane i plivajuće čestice, različite rastvorene soli i mnoge organske sastojke.

Izostavljeno iz prikaza

1.5.2 Poreklo pojedinih sastojaka vode

Rastvoreni gasovi (kiseonik, azot, ugljendioksid) najčešće dospevaju u vodu neposrednim rastvaranjem prilikom prolaska kapi kiše, pahuljica snega itd. kroz atmosferu, odnosno prilikom kondenzacije, npr. rose. Amonijak obično dospeva u vodu prilikom njenog kontakta sa organskim supstancama u fazi raspadanja, i najčešće je znak fekalnog zagađenja vode, njenog dodira sa uginulim životinjskim organizmima ili onečišćenja komunalnim otpadnim vodama.

Organske supstance najčešće ulaze u vodu na sličan način kao amonijak, odnosno, posledica su mikrobiološkog raspadanja biljnih i životinjskih organizama, ili, pak, metaboličkih aktivnosti uopšte.

Suspendovane čestice se najčešće javljaju u površinskim vodama, u koje dospevaju ispiranjem iz zemljišta ili erozionim delovanjem vode u vodotokovima. U nekim slučajevima, kao npr. prilikom obilnih kišnih padavina u kraškim predelima ili prilikom zemljotresa i slično, međutim, može doći i do zamućenja podzemnih voda suspendovanim česticama.

Rastvorene soli najvećim delom dospevaju u vodu putem neposrednog rastvaranja minerala iz zemljine kore. Na ovaj način se u vodi javljaju npr. sulfati i hloridi kalcijuma i magnezijuma, većina soli alkalnih metala. Neke od soli, npr. nitrati, mogu nastati kao posledica metaboličkih aktivnosti mikroorganizama, biljaka i životinja. Prilikom nastajanja bikarbonata u vodi, međutim, veoma aktivnu ulogu igra ugljendioksid prisutan u vodi, koji je u nju dospeo bilo rastvaranjem iz atmosfere, bilo u metabolizmu živih organizama u gornjim slojevima zemljine kore. Ovaj ugljendioksid reaguje sa teško rastvorljivim sastojcima zemljine kore, npr. sa krečnjakom (CaCO3), magnezitom (MgCO3), dolomitom (CaCO3 x MgCO3), ili, pak, sa piritom (FeS2) na sledeći način:

Izostavljeno iz prikaza

Na osnovu hemijskog sastava vode iz podzemlja, odgovarajući stručnjaci često izvlače zaključke o sastavu slojeva zemljine kore sa kojima je voda dolazila u dodir, ili o putevima kretanja vode u podzemlju.

1.5.3 Zagađivanje prirodnih voda

Kao izvori zagađivanja prirodnih voda se mogu posmatrati praktično sve aktiv-nosti čoveka u kojima on koristi vodu, odnosno dolazi u dodir sa njom. Tako npr., poljoprivreda zagađuje vode putem rasturanja stajnjaka, primene mineralnih đubriva, korišćenja različitih sredstava za zaštitu bilja. Ove supstance kao takve, ili nakon delimične transformacije razlaganjem, npr. pod uticajem mikroorganizama, dospevaju u podzemne vode i zatim u sve vodne resurse. Ako npr. fosfati dospeju u površinske vode, potencijalno su opasni jer potpomažu rast algi i drugih fotosintetičkih organizama, čijim daljim odumiranjem i raspadanjem dolazi do eutrofikacije vode.

Sa uličnih površina i sa puteva u vodu mogu dospeti so i njeni prateći sastojci koji se koriste za borbu sa poledicom u zimskim uslovima. Olovo, koje je sastojak sredstava za povećanje oktanskog broja motornih goriva (benzina) dospeva u atmosferu, na zemljište pored puteva, i zatim u vodu. U uličnoj prašini se mogu naći razni industrijski i drugi sastojci, koji takođe mogu dospeti u vodu. Utvrđeno je, npr., da u kilogramu ulične prašine ima i do pola grama kancerogenih supstanci.

Potencijalno najveću opasnost predstavljaju različite hemijske supstance koje dospevaju u vodu kao posledica primene „nečistih“ industrijskih procesa, tj. iz otpadnih voda, otpadnih gasova ili čvrstih otpadaka industrijske proizvodnje. Stoga ćemo se ukratko osvrnuti na najvažnije hemijske supstance koje se sreću u vodi i ukazati na njihovo poreklo, i na njihov uticaj.

Nitrati su posledica organske kontaminacije vode (nastaju aerobnom mikrobiološkom razgradnjom belančevina i drugih organskih sastojaka sa azotom), ili primene agrohemijskih sredstava. U slučaju unošenja povećanih količina nitrata u organizam javljaju se znaci trovanja, koji počinju sa dubljim i otežanim disanjem i pojavom plavog tona lica. Zatim zatrovani gubi svest i, eventualno, umire. U literaturi su zabeleženi slučajevi teških trovanja dece vodom u kojoj je sadržaj nitrata bio oko 33 miligrama na litar.

Sumporvodonik nastaje velikim delom usled metabolizma sulfata mikroorganizmima rodova Spirillum i Microsporia, kao i bakterija Vibrio desulfuricans, V. thermodesutfuricans, V. estuartii i sl., tako da se može pojaviti u povećanim količinama npr. u vodi kojom se izlužuje sulfatna jalovina u rudarstvu iii metalurgiji. Kao što je napred pokazano, sumporvodonik može biti i prirodni sastojak voda, jer nastaje u reakciji sulfida iz zemljine kore i ugljene kiseline iz vode. Voda u kojoj ima vodoniksulfida ima neprijatan miris na pokvarena jaja, koji se oseća u koncentraciji od 0.0014 mg po litri vazduha, odn. od 0,1 mg po litri vode. Higijenski posmatrano, prisustvo H2S u vodi ukazuje i na moguće zagađenje fekalijama. H2S je veoma otrovan gas, koji u koncentraciji od samo 0,2% u vazduhu izaziva smrt za samo nekoliko minuta. U vodi se rastvara oko 2,7 litara H2S po litri. Količina slobodnog H2S u vodi nakon rastvaranja izrazito se smanjuje sa povećanjem pH vode.

Olovo je metal koji se koristi još od rimskog vremena. U zemljinoj kori ga ima do 30 km dubine. Najvećim delom se upotrebljava kao antidetonator u benzinu, a zatim za akumulatore. Od jedinjenja olova, nitrat i acetat se u vodi lako rastvaraju, hlorid, hromat i stearat slabije, dok su ostala jedinjenja olova praktično nerastvorna. Pošto se jedinjenja olova slabo rastvaraju u neutralnoj i u baznoj sredini, malo ga ima u podzemnim vodama, dok u površinskim vodama njegove količine dostižu i do 0,4 //g/1. Usled prenošenja izduvnih gasova motornih vozila vazdužnim strujanjima, u poslednjih 50—70 godina je količina olova u polarnom ledu povećana za oko 25 puta. Olovo je opšti otrov, koji izaziva oštećenje jetre, krvi i krvnih sudova.
Arsen je sastojak različitih fungicida, insekticida i disikanata, ali, ipak, u vodu najčešće dospeva u oblasti topljenja sulfidnih ruda, jer se često nalazi zajedno sa bakrom, olovom, niklom, kobaltom, gvožđem, srebrom i drugim metalima. U uglju ga ima do 5 mg/kg, tako da značajan izvor arsena u vodi predstavlja i pepeo od sagorevanja uglja. U vodi ga može biti u vrlo širokim granicama, počev od 0,1 pa sve do 30 mg/I. Nakuplja se u algama, ribama i drugim vodenim organizmima. Jedinjenja arsena su veoma olovna; u količinama u kojima se sreće u vodi arsen izaziva promene na koži, a moguća su i maligna obolenja. Ako se utvrdi povećan sadržaj arsena, treba pristupiti njegovom uklanjanju iz vode. Na sreću, povećan sadržaj arsena u vodi se ne sreće često.

Kadmijum u vodu dospeva iz otpadnih voda industrije, naročito elektroindustrije i galvanizacije. Pošto se nakuplja u organizmima, može ga bili i u životnim namirnicama, npr. u pirinču navodnjavanom rečnom vodom sa povećanim sadržajem kadmijuma ili u drugim vrstama žitarica. Zabeleženi su slučajevi trovanja stanovništva kadmijumom unetim preko vodovodske vode, sa teškim bolovima, otežalim hodom, nepokretnošću zatrovanih i, u znatnom broju slučajeva, smrtnim ishodom. Ukoliko je obolenje izazvano kadmijumom, javljaju se neizdrživi bolovi. Ovakvo obolenje se na japanskom jeziku naziva itai-itai, što u prevodu znači jao-jao.

Živa u vodu ulazi usled industrijskih zagađivanja, njene primene u poljoprivredi, primene u zubarstvu i u Iaboratorijama. Ima je i u mnogim sulfidnim rudama. U vodi se javlja u obliku neorganskih i organskih jedinjenja, npr. metilovanih jedinjenja ili fenolnih jedinjenja. Otrovni su kako metalna živa, tako i njena jedinjenja. Koncentriše se u mnogim akvatičnim organizmima, npr. ribama (do 50 mg/kg) i školjkama (do 85 mg/kg), što je nekoliko hiljada puta više nego u vodi. Simptomi obolenja usled trovanja živom su slični simptomima koji se javijaju usled delovanja kadmijuma. Živa deluje mutageno i izaziva promene na hromozomima.

Mangan se prirodno nalazi u vodi, i esencijalan je za čoveka; pošto ga je potrebno 3—9 mg/dan, dozvoljeni sadržaj u vodi mu je do 0,05 mg/1. Međutim, u prisustvu povećanih količina mangana se menja boja i druge fizičke osobine vode, što ograničava njenu primenu za pojedine svrhe. U vodu uglavnom dospeva iz otpadaka rudnika i topionica rude, tako da mu koncentracija dostiže i do 1 mg/I.

Hrom, toksikološki posmatrano, nema većeg značaja, mada ima podataka da hromati i bihromati mogu oštetiti kožu, sluzokožu i krvne sudove. U vodu dospeva putem otpadnih voda i otpadaka metalurgije i elektroindustrije.

Nafta i njeni derivati vrlo često zagađuju vodu, u koju dospevaju usled havarija brodova, namernog ispuštanja prilikom pranja tankera nakon njihovog pražnjenja, ispuštanja iskorišćenih maziva u kanalizaciju, i na slične načine. Kada dospe na površinu vode, sloj nafte se vrlo brzo rasprostranjuje, pokrivajući vodu veoma velikim brojem sićušnih kapljica koje sadrže alifatične ugljovodonike i različita aromatična jedinjenja: 1 cm3 nafte prepokriva i do 12 m2 vode sa oko 15 x 1012 kapljica. Izgled površine vode u zavisnosti od količine prolivene nafte se može sagledati iz tabele 1.7.

Tabela 1.7: Izgled vodene površine prilikom prosipanja nafte

Kapljice nafte pokrivaju površinu vode, sprečavajući rastvaranje kiseonika, što ima za posledicu onemogućavanje egzistencije životinjskog sveta (riba, zooplank-tona) u vodi. Pored toga, nafta na površini vode predstavlja veliku opasnost za ptice, jer im se lepi za perje. Već 0,01 mg nafte po litru vode izaziva pojavu neprijatnih mirisa ribljeg mesa. Zabeležen je slučaj da je oko 40 000 litara benzina dospelo u podzemne vode; posledica toga je bila da se neprijatan miris vode osećao tri naredne godine. Iz sastojaka nafte anaerobne bakterije mogu sintetizovati polihlorovane bifenile, veoma kancerogene supstance. Raspadanjem nafte i njenih derivata javljaju se vrlo neprijatni mirisi koji se teško uklanjaju.

Detekcija nafte u vodi se može obavljati organoleptički na osnovu izgleda i mirisa zatim instrumentalno i klasičnim hemijskim analizama. Količina nafte u vodi ne bi trebalo da bude veća od 0,2 mg/1.

Ukoliko dođe do prosipanja većih količina nafte, obavezno se mora obavljati dekontaminacija vode, i to što brže i svim raspoloživim sredstvima. Nafta se, naime, na površini vode zadržava oko 5 sati, a zatim tone na dno, gde oblaže stene i vodeno bilje. Dok je na površini vode, nafta se može mehanički sakupljati kantama, lopatama i slično, a postoje i specijalni brodovi za njeno sakupljanje. Iz mase vode se može ukloniti pomoću aluminijumsulfata (vidi odeljak 2.2.1), ili se mora ekstrahovati organskim rastvaračima.

Fenol je supstanca koja se vrlo često koristi u organskoj hemijskoj tehnologiji, a javlja se i prilikom koksovanja uglja ili njegove gasifikacije. Naročito je nepo-željno prisustvo fenola u vodi koja se dezinfikuje hlorisanjem, jer on sa hlorom daje hlorfenole, jedinjenja veoma neprijatnog mirisa, koji se oseća već u koncentracijama od oko 0,005 mg/I. Fenol je u većim koncentracijama toksičan, a u manjim menja organoleptičke osobine vode.

Radioaktivne supstance dospevaju u vodu putem radioaktivnih kiša usled nuklearnih proba, ili usled havarija na nuklearnim elektranama. Međutim, njih može biti i u vodi od hlađenja reaktora, a prirodni su sastojci nekih voda sa velikih dubina. Podzemna voda se teže zagađuje radioaktivnim sastojcima, ali zagađenja ovoga tipa ipak nisu isključena. Osnovna opasnost od prisustva radioaktivnih supstanci je u povećanju broja malignih obolenja i u genetskim promenama kod budućih naraštaja.

Tenzidi, koji se popularno nazivaju deterdžentima, su supstance koje se koriste za pranje i za različite druge svrhe u industriji. U vodu uglavnom dospevaju iz sredstava za pranje, izazivajući promene organoleptičkih (ukus, miris, boja) i fizičkih (površinski napon, pojave penušanja) osobina. Mada sami deterdženti, po pravilu, nisu izrazito toksični, pojava pene kvari izgled vode, a ujedno otežava rastvaranje kiseonika u njoj. Pored toga, u peni se, po pravilu, javlja i povećana koncentracija mikroorganizama.

Ovo su samo neki od elemenata i hemijskih jedinjenja, koja se sve češće javljaju u vodi kao posledica razvoja civilizacije i „povećanja“ ljudskog standarda. Mogle bi se nabrojati još različite druge supstance, kao npr. policiklični aromatični ugljovodonici, polihlorovani ugijovodonici, najrazličitiji pesticidi, organski rastvarači itd., koji se mogu sresti u vodi i koji se duže ili kraće zadržavaju u njoj. Jedan od osnovnih zadataka čoveka je da se u maksimalnoj meri angažuje u sprečavanju i smanjivanju ovakvih zagađenja, a jedan od najvažnijih zadataka tehnologa u pogonima je da, s jedne strane, spreće zagađivanje voda, i sa druge strane, razvijaju postupke obrade otpadnih voda i drugih potencijalnih uzročnika zagađivanja pri-rodnih voda (gasovitih i Čvrstih. otpadaka), i na taj način doprinesu očuvanju zdrave životne sredine, za koju je održavanje kvaliteta vodnih resursa, bez svake sumnje, na prvom mestu.

1.5.4 Klasifikacija prirodnih voda

Zaštita vodnih resursa je od velikog značaja ne samo sa aspekta očuvanja zdrave životne sredine, nego i sa aspekta snabdevanja svih oblasti ljudske delatnosti vodom. Ukoliko je kvalitet sirove vode slabiji, naravno, povećavaju se troškovi njene obrade u cilju privođenja željenom kvalitetu. a i sam kvalitet obrađene vode može biti lošiji.

Polazeći od toga, zakonodavstvo u skoro svim zemljama reguliše kvalitet sirovih i obrađenih voda, naročito vode za piće. Mada se odluke o kvalitetu voda mogu donositi na različitim nivoima, u principu bi pri tome trebalo da se propisi pooštravaju „odozgo prema dole“. Tako npr., nacionalni propisi ne bi smeli da budu blaži od međunarodnih, regionalni od nacionalnih, i tako dalje.

Na ovom mestu ne možemo ulaziti u celokupnu zakonsku regulativu koja se odnosi na vode, jer je ona vrlo obimna, složena, i zahteva poznavanje područja voda i vodosnabdevanja uopšte. Iznećemo samo parametre na osnovu kojih se u nas obavlja klasifikacija površinskih voda međurepubličkih vodotokova (tabela 1.8).

Voda I klase prema pokazateljima prikazanim u tabeli 1.8 se u prirodnom stanju, uz eventualnu dezinfekciju, može upotrebljavati za piće, i u prehrambenoj industriji, dok se površinske vode ovakvog kvaliteta mogu koristiti za gajenje plemenitih vrsta riba. Voda II klase se u prirodnom stanju može koristiti za kupanje i rekreaciju građana, za sportove na vodi, za gajenje drugih vrsta riba, i ona se, po pravilu, nakon primene uobičajenih metoda obrade (npr. koagulacije, filtracije, dezinfekcije i sl.) može koristiti za piće, i u prehrambenoj industriji. Voda III klase se može upotrebljavati za navodnjavanje, a posle primene uobičajenih metoda obrade i u industriji, sem prehrambene. Najzad, voda IV klase se može upotrebljavati za druge namene samo nakon odgovarajuće obrade.

Složenost zadataka u održavanju i unapređenju kvaliteta vode se može sagle-dati već iz same činjenice da je, na primer, HPK vrednost (hemijska potrošnja kiseonika) mnogih industrijskih otpadnih voda i po nekoliko desetina hiljada mg Oz/l. Prema tome, ispuštanjem relativno malih količina otpadnih voda u vodo-tokove moguće je izrazito izmeniti njihov kvalitet, odnosno umanjiti ga i za nekoliko klasa.

1.6 Pregled postupaka obrade vode

Ukoliko voda po svom sastavu i osobinama ne odgovara predviđenoj nameni, ona se mora obraditi različitim zahvatima. Postupci koji se najčešće koriste prili-kom obrade vode su prikazani u tabeli 1.9.

Iz tabele 1.9 se može sagledati da se za korekciju jednog te istog parametra može primeniti nekoliko različitih postupaka obrade vode. Takođe, jedan te isti postupak obrade vode može imati za posledicu korekciju sastava i osobina vode sa nekoliko različitih aspekata. Koji će se od postupaka u datom konkretnom slučaju primetili zavisi u prvom redu od sastava vode, jer svi postupci nisu u svim slučajevima podjednako efikasni. Dalje, na izbor postupaka će uticati, svakako, i količina vode koju je potrebno obraditi, kao i tehnološko-ekonomski pokazatelji primene određenih postupaka obrade vode.

Tabela 1.8: Parametri za klasifikaciju površinskih voda međurepubličkih i međudržavnih vodotokova (Sl. list SFRJ 6/78)

Izostavljeno iz prikaza

Tabela 1.9: Alternativnipostupci obrade voda

Karakteristike sirove vode i vode namenjene za određene svrhe su, međutim, takve, da se teško može govoriti o „tehnologiji vode“ u opštem smislu reči. Drugim rečima, nasuprot većini drugih procesnih tehnologija, kod kojih se uvek polazi od definisanih sirovina i kod kojih se na kraju tehnološkog procesa dobija manje-više definisan proizvod određene upotrebne vrednosti, koristeći pri tome, sa manjim varijacijama, uvek jedan te isti, zatvoreni tehnološki proces, u tehnologiji vode se proces može sagledati tek nakon vrlo detaljnog upoznavanja sa karakteristikama polazne sirove vode i sa zahtevima za tehnološki obrađenu vodu. Pri tome su moguće veoma različite varijante procesa koje mogu dati iste efekte. Ovo znatno usložnjava zadatke tehnologa i ujedno uslovljava temeljno poznavanje potencijalnih alternativnih procesa i operacija kojima se pojedini parametri kvaliteta vode mogu izmeniti, kako bi se mogla odabrati optimalna tehnologija za datu svrhu.

Imajući ovo u vidu, razumljiva je činjenica da je u većini konkretnih slučajeva postrojenje za snabdevanje vodom u industriji i drugim oblastima ljudske delatnosti relativno jednostavno. Da bi se ovakvo jednostavno rešenje moglo iznaći, međutim, neophodno je detaljno poznavali sve mogućnosti koje stoje na raspolaganju, što jako usložnjava problematiku tehnologije vode uopšte.