Priručnik »TEHNOLOGIJA VODE I TEHNOLOGIJA NAPOJNE VODE« sastoji se iz dva dela: Prvi deo obuhvata gradivo namenjeno mašinistima i rukovodiocima crpnih postrojenja, a drugi deo je namenjen mašinistima ATK, rukovaocima mehaniziranog loženja i drugima koji dolaze u dodir sa pripremom i preradom vode.

Trudili smo se da u izlaganju gradiva polazimo od pojmova, činjenica koji će ljudima iz prakse biti najpristupačniji. Priručnik pruža savremena dostignuća iz tehnologije vode i može u nedostatku ove literature kod nas, da posluži tehničkom osoblju kao podsetnik u svakodnevnom radu.

Materijal za priručnik je prikupljen i sređen prema literaturi navedenoj na kraju priručnika, a prema programu stručnog ispita objavljenog u Sl. listu SFRJ br. 47/64 i dodatka broj 46/65 god.

Autori:
dipl. ing. Vlatko S. Rukavina
dipl. ing. Dragan Damnjanović

Sadržaj

I. DEO

I. OPŠTE O VODI

Osobine vode
Kruženje vode
Kvalitet pijaće vode
Osobine vode za piće
Fizička svojstva vode
Hemijske osobine vode
Bakteriološka svojstva vode
Jugoslovenski propisi za pijaće vode
Zaštita izvorišta
Vrste vode
Atmosferska voda
Površinska voda
Podzemne vode
Vode temeljnice

II. NAČIN ZAHVATA VODE

Kaptiranje izvora
Zahvat površinskih voda

III. VRSTE BUNARA

Cisterne

IV. PRERADA VODE

Taloženje
Filtriranje
Spori filteri
Brzi filteri
Omekšavanje vode
Deferizacija i demanganacija

V. DEZINFEKCIJA VODE

Borba protiv algi
Otklanjanje neprijatnih ukusa i mirisa
Fluorizacije vode
Odstranjivanje gasova i agresivnih osobina vode
Hlorna potreba vode i slobodan hlor
Postrojenja hloratora
Automatsko hlorisanje

VI. ZAŠTITA VODE OD ZAGAĐIVANJA

Dekontaminacija voda zagađenih radioaktivnim materijama
Procesi prečišćavanja
Mehanički postupci
Hemijski postupak
Biološki postupak

VII. POSEBNE MERE ZAŠTITE NA RADU pri izgradnji i održavanju bunara, vodovoda, kanalizacija i dr.

LITERATURA

II. DEO

Kružni tok vode u prirodi
Podzemne i površinske vode
Tvrdoća vode
Bistrenje vode
Mehaničko bistrenje

Hemijsko bistrenje
Odstranjivanje soli gvožđa i mangana
Omekšavanje sirove vode
Omekšavanje sirove vode hemijskim sredstvima
Omekšavanje vode natrijum hidroksidom
Omekšavanje sirove vode sodom
Omekšavanje sirove vode kalcijum hidroksidom krečnim mlekom
Omekšavanje vode sa krečnim mlekom u brzom reaktoru
Omekšavanje vode trinatirum fosfatom
Omekšavanje vode krečom i sodom
Omekšavanje vode postupkom kreč-soda, trinatrium fosfat
Omekšavanje sirove vode postupkom razmene

Rukovanje sa jonskim izmenjivačima
Otkianjanje gasova iz vode
Termičko izdvajanje gasova
Izdvajanje gasova hemijskim putem
Izdvajanje gasova jonskim izmenjivačima
Odmuljivanie soli iz kotlovske vode
Karakteristike napojne i kotlovske vode
Pogonska kontrola sirove, napojne i kotlovske vode
Određivanje ukupne tvrdoće vode
Metoda pomoću sapunskog rastvora
Metoda po Boutron-Bondet-u
Palmitit metoda po Blacker-u

Kompleksometriska metoda
Objašnjenje nekih pojmova u tehnologiji vode
Određivanje p, i m-alkaliteta
Određivanje alkalitetnog broja
Određivanje karbonatne tvrdoće
Određivanje nekarbonatne tvrdoće
Stvaranje kotlovskog kamenca i njegovo odstranjivanje
Štetno delovanje kamenca na kotlovski lim
Vrsta kotlovskog kamenca
Odstranjivanje kamenca hemijskim putem
Konzerviranje kotlova
Literatura

PRUŽANJE PRVE POMOĆI

Tehnologija vode

I. Opšte o vodi

Od najstarijih vremena pa do danas voda je cenjena, jer ni jedan živi organizam, bilo životinjski ili biljni, ne može da opstane bez vode. Ona kod ljudi i životinja omogućava varenje, asimilaciju i raznošenje hrane kroz organizam, a takođe i izbacivanje neupotrebljivih materija iz organizma. Voda je kod ljudi značajna i za regulisanje toplote tela: pri povišenoj temperaturi telo se znoji, te se zbog trošenja toplote na isparavanje znoja snižava temperatura tela.

Ove značajne funkcije vode za održavanje čovečijeg organizma razlog su što čovek ne može da izdrži bez vode duže od nekoliko dana. Zbog toga je još kod starih naroda vladalo mišljenje da je vođa izvor života.

Osobine vode

Voda u prirodi pokriva 3/4 Zemljine površine i pojavljuje se u sva tri agregatna stanja: čvrstom, tečnom i gasovitom. Između 0° i 100°C voda je tečna, iznad 100° je u obliku pare, a ispod 0°C je u obliku leda. Na 4°C je najgušća i tada joj specifična težina iznosi 1. Ako se voda temperature 4’C zagreva, ona se širi, a isto tako se širi i ako se hladi. Ako 100 ml vode od 4aC zagrejemo na 100°C, povećaće se njena zapremina na 1043,4 ml, a ako je ohladimo na 0°C, zapremina će se povećati na 1090 ml. Zbog ove anomalije cevi, crpke i razni sudovi pucaju pri mržnjenju vode u njima.

Voda pri atmosferskom pritisku od 760 mm živinog stuba ključa na 100°C. Smanjivanjem ovog pritiska, snižava se i tačka ključanja. Tako na pritisku od 637 mm živinog stuba voda ključa na 95°C, na 92,5 mm — na 50°C, na 23,8 mm — na 25°C, na 4,6 mm — na 0°C, a na 0,5 mm — na —25®C. Međutim, sa povećanjem atmosferskog pritiska povišava se i temperatura ključanja. Tako pod pritiskom od 2 at voda ključa na 120,7°C, pod pritiskom od 5 at na 152,4°C, pod 10 at — na 180,5°C, pod 100 at — na 312,PC, a pod pritiskom od 200 at — na 367,1°C.

Slično kao kod ostalih tečnosti i voda ima različiti viskozitet, čije vrednosti zavise od temperature. Na 20,20″C viskozitet vode iznosi 1 centipoaz (cP), na 30°C iznosi 0,80cr na 1°C — 1,73CP a na 0°C — 1,79cP.

Po svom sastavu voda je spoj vodonika i kiseonika. U prirodi ona nije nikad hemijski potpuno čista, već sadrži manje ili veće količine raznih gasovitih tečnih ili čvrstih materija, u rastvorenom obliku, a često i izvesnih ’čvrstih čestica u suspendovanom obliku.

Kruženje vode

Voda u prirodi stalno kruži. Pod uticajem toplote i dejstvom vetra ona isparava sa vodenih površina i vlažne zemlje, diže se u atmosferu 5 tamo gradi oblake, nailazi na hladnije slojeve, kondenzuje se i vraća se na zemlju kao meteorsko-atmosferska voda u obliku magle, rose, inja, kiše, .snega i leda. Dospevši ovako na zemljinu površinu, ova voda jednim delom ponovo isparava u atmosferu, drugim delom se zadržava na zemljinoj površini u vidu potoka, reka, jezera i mora, i to je tzv., površinska voda, a trećim delom prodire kroz propustljive slojeve u zemljinu koru čineći tzv. podzemnu vodu. Ukoliko podzemna voda izbije sama na zemljinu površinu, ona gradi izvorsku vodu.

U toku ovog svog kruženja voda se obogaćuje raznim materijama sa kojima dolazi u dodir i pri tom neke materije rastvara a neke nosi u suspendovanom obliku. Tako vode u prirodi uvek sadrže u rastvorenom obliku izvesne gasove, neke soli i druge materije, a vrlo često i razne mikroorganizme.

Od svih voda u prirodi atmosferske vode sadrže manje ovih stranih materija. One imaju obično kiseonik, azot i ugljenu kiselinu, ponekad prašinu, a u blizini industrije i sumpordioksid, ugljenmonoksid i druge sastojke iz fabričkih dimnih gasova. Ove vođe su vrlo meke.

Površinske vode su više mineralizovane i osobine im zavise od sastava terena, slivnog područja i od sadržaja izvorskih i otpadnih voda koje se ulivaju u površinske vode. Zbog toga ove vode skoro redovno sadrže suspendovane materije, organske i neorganske prirode, koje po količini znatno variraju. Neke površinske vod-e (mora) sadrže naročito mnogo raznih soli.

Podzemne vode, ukoliko su pukotinske, malo se razlikuju od površinskih voda od kojih potiču, te im i sastav znatno varira. One su posle kiše i topljenja snega obično više zamućene i uvek su zagađene u bakteriološkom pogledu. Temperatura im je promenljiva i uglavnom zavisi od godišnjeg doba. Cesto sadrže i toliki broj patogenih klica.

Suprotno ovima, podzemne vode koje se nalaze u vodonosnim slojevima potpuno su bistre i bez bakterija, a temperatura im je ustaljena i kreće se između 11 i 13°C. Ukoliko ove vode potiču iz aluvijalnih i aluvijalnih slojeva, obično su jako mineralizovane i tvrde, a skoro redovno sadrže još i gvožđa i mangana. Iz slojeva starijih formacija, ove vode mogu da budu meke i bez gvožđa i mangana.

Sastav izvorskih voda odgovara podzemnim vodama, od kojih ove i potiču.

Sve pomenute vrste voda koje se nalaze u prirodi, pored zagađenja koja potiču usled njihovog dodira sa raznim sredinama pri kruženju u prirodi, zagađuju se i veštački, raznim materijama koje nose zagađene vode iz domaćinstava (fekalne vode) od pranja ulica i trgova, iz raznih institucija (bolnice, kasarni i dr.) i iz mnogih industrijskih postrojenja.

Kvalitet pijaće vode

Voda koja se koristi za piće i druge potrebe u domaćinstvu treba da je:

• umerene temperature (od 7—12°C),
• potpuno bistra (bez koloidnih i suspendovanih materija).
• bez neprijatnog ukusa i mirisa (na karbol, apoteku, pokvarena jaja, fekalije i dr.),
• bez organskih materija (biljnih i životinjskih otpadaka) i njihovih produkata raspadanja (sumpor-vodonik, amonijak, nitrat i dr.),
• bez otrovnih sastojaka (fenol, cijanid, živa, olovo, arsen, šestovalentni hrom, selen),
• bez gvožđa i mangana (oba zajedno moraju biti ispod 0,3 mg/l),
• slabo mineralizovana (ukupan suvi ostatak da je ispod 1000 mg/l),
• sa malim količinama soli kalcijuma, magnezijuma (tvrdoća da je ispod 20°d),
• reakcije približno neutralne (pH = 6,5 do 7,5),
• bez radioaktivnih materija,
• bez bakterija (uopšte da nema koli-klica ni klica koje izazivaju zarazne bolesti, kao što su kolera, tifus, paratifus, dizenterija, razni prolivi, uzročnici tularemije, crni prišt, virus slinavke, dečija paraliza i dr.),
• bez jaja crevnih parazita (gliste i dr.).

Osobine vode za piće

1. Fizička svojstva vode

Temperatura — Temperatura vode je osnovica za određivanje kvaliteta vode (pitke). Mlade vode (koje su kratko vreme u zemlji) i plitke vode (one koje su za piće najmanje pouzdane), pokazuju najveće varijacije između letnje i zimske temperature (od 0 do 20°C) temperaturne razlike kod dobre vode (duboke i stare) kreću se između 8 zimi i 12°C leti. što je temperatura vode ujednačenija to je voda bolja.

Temperatura vode za piće treba da je između 7 i 15°C, voda veće temperature ne osvežava, a voda niže temperature od 4°C je štetna za čovečiji organizam.

Ukus i miris — Dobra voda nema nikakvog ukusa i mirisa. Ako voda ima ukus ili miris, ona je manje vredna i eventualno nedopustiva za piće. Grejanjem vode pojačava se ukus i miris, pa se oni kod tople vode zadržavaju više nego kod hladne.

Već vrlo male količine stranih primesa mogu dati vodi izraziti ukus i miris. Osobito ih daju:

• gvožđe, od kojeg voda dobija karakterističan ukus gvožđa,
• razne vrste algi i ostalih mikroorganizama koji daju odgovarajući miris,
• organske životinjske primese daju vođi karakterističan kanalski, bljutav smrad,
• fenolska jedinjenja već u malim količinama daju hlorisanoj vodi neugodan miris na karbol.

Boja — potiče od otopljene koloidne tvari, npr. od otopljenih mineralnih soli koje ulazi u vodu sa mrtvih biljnih organizama u raspadanju. Prividna boja vode koja izgleda mutna, ne smatra se kao boja vode.

Grejanjem vode pojačava se boja. Dobra voda za piće mora biti potpuno bezbojna.

Boja vode se izražava u stepenima tzv. platinsko-kobaltove skale.

Mutna voda — Mutnoća vođe potiče obično od čestica koje lebde u vodi, a tako su sitne da se ne mogu istaložiti ili im za taloženje treba mnogo vremena.

Voda se osobito zamućuje kod njenog brzog toka po materijalu sastavIjenom od sitnih čestica kao što je: glina, ilovača, laporac, mulj itd. Voda se zamućuje i od organskih materija, npr. fekalnih.

Za razliku od boje, mutnoća smanjuje prozirnost vode. Dobra voda nikada ne sme biti mutna. Bunari u kojima se voda posle kiše zamuti — makar se to događalo retko-opasni su po zdravlje. Naime, isto tako kao što je voda unela u njih čestice ilovače s površine terena, tako može istim putem uneti i patogene klice od izmeta. Mutnoća se izražava u mg/l infuzorijske zemlje, koja stvara ekvivalentno zamućenje.

2. Hemijske osobine vode

U prirodi nema potpuno hemijski čiste vode, već ona u sebi sadrži rastvorene minerale i organske materije, razne gasove, kiseline, soli. Količina ovih materija u vodi se određuje hemijskom analizom, koja pokazuje koliko se miligrama neke materije nalazi u jednoj litri vode (mg/l, što odgovara količini materije izraženoj u gramima po kubnom metru gr/m’).

Kiseonik O₂ nalazi se redovno rastvoren u vodi, koja ga sakuplja iz atmosfere. Kako atmosfera ide i u tlo zemlje to je takođe i voda u zemlji u dodiru sa vazduhom te i iz njega otapa nešto kiseonika. što je na većoj površini u dodiru sa vazduhom, to će i više kiseonika rastvarati preko granice zasićenosti, koja je kod različitih temperatura različita — hladna voda rastvara više kiseonika nego topla.

U kapljicama kiše ima, usled neposrednog dodira sa vazduhom mnogo primljenog kiseonika, a mnogo ga ima i u gorskim, površinskim vodama, koje burno teku valjajući se u koritu, jer stalno nove mase vode dolaze u dodir, sa vazduhom. Što je mirniji tok vode, to je manje i vezivanje kiseonika.

Što je voda više zasićena kiseonikom to je bolja za piće. Kiseonik u vodi se troši na mineralizaciju organskih materija u vodi. Sto više ima takvih materija u vodi, to je više kiseonika potrebno za mineralizaciju. Ako u vodi ima puno organskih materija može se na mineralizaciji potrošiti sav kiseonik koji voda ponese iz atmosfere, pa će voda biti bez otopljenog kiseonika. U takvoj će se vodi razviti samo onoliko aerobnih materija koliko to dozvoljavaju količine kiseonika koje voda sadrži. Ako je dovod kiseonika u vodu snažan, razvijaće se mnogo aeroba, a procesi mineralizacije će biti aerobni. Ako je dovod kiseonika slab, razvijaće se anaerobne bakterije, a mineralizacija će se u potpunosti ili delimično odvijati anaerobno tj. polagano i sa smradom. Jako otapanje kiseonika iz vazduha dovodi do brze mineralizacije organskih materija, a prisustvo kiseonika u vodi znači da voda nije opterećena organskim materijama iznad svog kapaciteta aerobne mineralizacije.

Ugljen dioksid-CO₂ — U toku mineralizacije organskih materija osobito biljne, nastaje ugljen-dioksid, kao jedan od konačnih produkata mineralizacije. Voda ga rastvara kao i kiseonik. Kada u vođi ima mnogo otopljenog CO2, onda to upozorava da je voda bila zagađena organiskim materijama koje su se mineralizovale. Količina COJ U vodi je indikator zagađenja. što je više CO2 u vodi, to je voda sumnjivija.

Prema tom kriterijumu ocenjuju se sve vode u prirodi osim dubokih podzemnih voda koje često imaju veliku količinu otopljenog CO2 tzv. vulkanskog porekla. Ugljendioksid, koji je u vodu došao iz velike dubine ne znači zagađenje vode organskim materijama, već je mineralnog porekla. (Radenska voda).

Ugljendioksid pravi sa vodom ugljenu kiselinu — H2CO4 tj. stvara vodu agresivnoan. Takva voda otapa mineralne materije i korodira gvožđe.

Jedinjenja azota — N — Kao što je ugljendioksid karakteristično jedinjenje za biljne materije, tako je azot karakterističan za jedinjenja životinjskog porekla.

Kada životinjski organizam ugine i počne raspadanje, složena organska jedinjenja velikih molekula se pretvaraju u jednostavnija jedinjenja manjih molekula, dok se konačno ne pretvore u mineralna jedinjenja. Ovaj se proces zove mineralizacija. Pojedine faze tog procesa obavljaju od početka rastvaranja sve do kraja mineralizacije brojni mikroorganizmi, uglavnom bakterije od kojih svaku fazu procesa obavlja posebna vrsta.

Za ocenu kvaliteta vode za piće važna su jedinjenja azota. Neka od njih ćemo spomenuti:

1. Ukupni organski azot, tj. azot u jedinjenjima koja se još nisu počela raspadati i u onim jedinjenjima koji su već u procesu raspadanja. Pitke vode ga ne smeju nikako imati.
2. Albumin i amonijak, tj. azot u jedinjenjima koja su još organska, ali su već u raspadanju. Pitke vode ga ne smeju uopšte sadržavati.
3. Slobodni amonijak, kao početak mineralne faze, više nije organsko jedinjenje, ali označava da je voda još do nedavno imala organske materije i upozorava da je vrlo opasna. To se ne odnosi na duboke, podzemne vode, u kojima amonijak ne potiče od organskih jedinjenja.
4. Nitriti, kao prelazan oblik u oksidaciji anomijaka, označavaju da je u vodi oksidacija organskih jedinjenja u toku, i zato ih u dobroj vodi ne sme biti.
5. Nitrati, kao konačan produkt mineralizacije životinjskih jedinjenja, čija prisutnost u vodi znači da je voda u prošlosti bila zagađena, ali da je zagađenje potpunom mineralizacijom uklonjeno. Ako ih ima u velikim količinama voda se smatra nesigurnom za piće, jer organska jedinjenja mogu dospeti do bunara još u potpunome mineralnom obliku. Jedinjenja azota najvažnija su u hemijskom delu sanitarnog pregleda vode.

Hloridi — Hloridi su anorganska jedinjenja. Dolaze u vodu otapanjem mineralne materije. Obično ih ima u vodi nekog mesta u prilično ujednačenoj količini, ali se količina menja sa dubinom iz koje se voda vadi. Na određenom mestu i na određenoj dubini ima voda svoju određenu karakterističnu količinu hlorida. Tamo gde znatnije prelaze količinu, karakterističnu za to mesto i tu dubinu, označavaju zagađenje organskom materijom (urinom) — ako hloridi nisu morskog porekla.

Tvrdoća — Tvrdoću vode čine otopljene soli kalcijuma, magnezijuma, gvožđa i aluminijuma. Uglavnom to su soli kalcijuma, nešto manje magnezijuma, dok soli gvožđa i aluminijuma ima malo. Ove soli dolaze u vodu:

1. Rastvaranjem minerala sa kojima voda dolazi u dodir. Količina otopljenih minerala će biti veća što je duže trajao dodir vode sa takvim materijalom. Zato je kišnica bez tvrdoće potpuno mekana, jer nije došla u dodir sa mineralima. Površinska voda će već biti tvrda, jer je neko vreme već tekla po mineralima, a još je tvrda podzemna voda jer je starija itd. površinske te je dugo vremena bila u dodiru sa mineralima.
2. mineralizacijom organskih materija. Soli koje tako nastaju konačni su produkti mineralizacije organskih materija. Prema tome, u mladim vodama može tvrdoća vode značiti nedavno jako zagađenje organskim materijama.

U sanitarnom pogledu tvrdoća vode nema praktičnog značaja. Ipak, tvrde vode su neprikladne za pranje u domaćinstvima, u tehnološkim procesima i za napajanje kotlova, a u vodovodu stvaraju INKRUSTACIJE (kamenac) po cevima i uzrok su nepovoljnog hidrauličnog strujanja vode.

Tvrdoća vode deli se na prolaznu i stalnu. Prolazna ili kdrbonatna tvrdoća nestaje nakon kuvanja vode. Ugljena kiselina se isparava, vezane karbonatne soli prelaze u nerastvorljiv oblik i talože se. Ove soli vezane azotnom, sumpomom i drugim kiselinama sačinjavaju u vodi stalnu tvrdoću. Ona se može ukloniti samo posebnim tehnološkim postupkom. Zbir prolazne i stalne tvrdoće daje ukupnu tvrdoću vode.

Tvrdoća vode najčešće se izražava nemačkim stepenima tvrdoće. Jedan nemački stepen tvrdoće označava ekvivalentni sadržaj 10 mg kalcijumovog oksida CaO, u 1 Iltri vode.

Prema stepenima tvrdoće voda se može svrstati u sledeću podelu:

• 0° — 4° vrlo meka
• 4° — 8° meka
• 8° — 12° srednje tvrda
• 12° — 18° umereno tvrda
• 18° — 30° tvrda
• preko 30° vrlo tvrda

Gvožđe — Gvožđe u vodi nije štetno po zdravlje i ne znači zagađenje. Ono dolazi u vodu otapanjem iz naslaga gvozdene rude ili sa terena na kojima se dugo vremena slagala organska materija kao na primer močvarnim krajevima.

Gvožđe daje vodi specifično prijatan ukus, a oseća se tek kad se nalazi u količinama preko 0,3 mg/l. Voda sa većom količinom od 0,5 mg gvožđa u 1 litri vode nije prikladna za upotrebu, radi ukusa. Gvožđe u vodi štetno je i u domaćinstvu (ostavlja smeđe mrlje) i u mnogim tehnološkim procesima.

Otrovne materije — U vodi ne sme biti olova, jer je otrovno. Isto su tako otrovni bakar, cink, arsen, selen i fluor kada se u vodi nalaze preko maksimalne dozvoljene količine, propisane za svaki pojedini elemenat.

Bakteriološka svojstva vode

Bakterije su najjednostavniji i najstiniji oblici života a nalaze se na granici između biljaka i životinja.

U prirodi nema organske materije bez bakterija. Budući da se u vodama u prirodi nalaze organske materije, u njima ima redovno i bakterija. Njihov broj raste sa količinom organske materije.

Najveći broj bakterija u prirodi sudeluje u procesu razgrađivanja mrtve organske materije životinjskog i biljnog porekla. Ovi su procesi različiti. Kada se događaju u prisustvu kiseonika zovu se aerobna fermentacija ili truljenje, a vršo ih aerobne bakterije, koje za svoj život trebaju kiseonik. Ako se ovi procesi vrše bez prisustva kiseonika, zovu se anaerobna fermentacija ili gnjilenje, a obavljaju ih anaerobne bakterije.

S obzirom na to da bakterije prate uvek neživu organsku materiju to ih ima sve više, što ima više ove materije a kako se u vodi ne dozvoljava prisustvo organske materije, osim u minimalnim količinama — jasno je, da u njoj ne sme biti ni znatnih količina bakterija. Znači da njihovo prisustvo predstavlja siguran znak da u vodi ima i organske materije u raspadanju.

U prirodi gotovo nema vode bez bakterija. Ali u dobrim vodama je njihov broj vrlo mali. S higijenskog gledišta su značajne ove kategorije bakterija:

1. one, koje u vodu dolaze sa površine polja, šuma itd. To su bakterije koje se u prirodi nalaze na površini tla, a bezazlene su po čovečje zdravlje.
2. one, koje u vodi žive na organskoj materiji i zaposlene su radom na njenoj mineralizaciji. Njihova prisutnost u vođi odaje organsku materiju i znači da voda nije za piće, jer uz takvu materiju u vodi ima možda i patogenih klica,
3. one, koje u vodu ulaze iz utrobe ljudi i životinja i čije prisustvo u vodi predstavlja veliku opasnost za zdravlje ljudi.

Među njima ima i patogenih bakterija raznih vrsta. Od njih su naročito opasne one koje prouzrukuju crevne zarazne bolesti, jer mogu izazvati oboljenje kada s vodom dođu u probavne organe čoveka.

Bakteriološkim pregledom vode treba sa posebnom pažnjom ispitivati koli-bakterije. One su karakteristične za upotrebe toplokrvnih ž:)totinja, a posebno čoveka, u kojima ih uvek ima. Ako se nađu u vodi, značajne da je zaražena svežom fekalnom materijom. Koli-bakterije same po sebi nisu opasne, ali predstavljaju indikaciju zagađivanja vode patogenim bakterijama.

Patogene bakterije mnogo se teže izoliraju iz vode nego koli-bakterije. Međutim, to obično nije ni potrebno učiniti. Čim u vodi ima koli-bakterija, mogu u nju doći na isti način i uzročnici crevnih zaraznih bolesti, pa takva voda nije za piće. Osim toga su koli-bakterije mnogo otpornije od patogenih crevnih organizama pa se zato duže drže u vodi. Zato su i pogodnije za dokaz zagađenja vode.

Sadržaj koli-bakterija u određenoj zapremini vode naziva se koli-titar. Koli-titar 10 cm3 — znači da je to najmanja količina vode u kojoj je pronađena koli-bakterija.

S obzirom na kolititar može se postaviti sledeća klasifikacija:

1. potpuno zdrava voda je ona kod koje je kolititar: 100
2. Zdrava voda, kolititar 10
3. sumnjiva voda. luriititar 1
4. zagađena voda, kolititar 0,1
5. potpuno zagađena voda kolititar 0,01

Jugoslovenski propisi za pijaće vode

Po Pravilniku o higijensko-tehničkim merama za zaštitu vode za piće podrazumevaju se:

1. Pod vodom za piće podrazumeva se prirodna ili prečišćena (kondicionirana) voda koja služi za piće i domaće potrebe, za proizvodnju soda vode, mineralne vode, leda i drugih životnih namirnica.
2. Pod javnim izvorištem naziva se izvorište iz koga se snabdeva vodom za piće više od jednog domaćinstva, izvorište iz kojega se uzima voda za proizvodnju životnih namirnica namenjenih prodaji, kao i izvorište koje služi za snabdevanje vodom privrednih i drugih organizacija, ustanova i državnih organa i za druge javne potrebe, bez obzira na broj potrošača.
3. Pod javnim izvorištem zatvorenog tipa naziva se ono izvorište koje je na pogodan način zaštićeno od direktnog zahvatanja vode sudovima od strane potrošača i od svakog drugog spoljnog zagađivanja.
4. Pod javnim objektom za snabdevanje vodom za piće podrazumevaju se postrojenja i uređaji pomoću kojih se zahvata, prikuplja ili raspoređuje potrošačima voda iz javnog izvorišta.
5. Pod kolifornim klicama zovu se Escherichia Coli i sve druge gram-, negativne asporogene, aerobne i fakultativno anaerobne klice, koje razlažu laktozu proizvodeći kiselinu i gas za vreme kraće od 48 časova, na temperaturi od 35° do 37°C.

Naročito su važni propisi koji se nalaze u članovima od 4—10 u navedenom Pravilniku te se zato iznose:

Član 4.

Dobrom vodom za piće smatra se voda čija zamućenost nije veća od mutnoće koju bi prouzrokovala 10 mg/l silikatne zemlje u jednom litru destilovane vode, koja je bez mirisa i ukusa i koja ne sadrži više od:

1. albuminoidnog amonijaka 0,08 mg/l kao N
2. slobodnog amonijaka organskog porekla — 0,1 mg/l kao N
3. nitrita — 0,005 mg/l kao N
4. nitrata — 15,00 mg/l kao N
5. hlorida _ 250,00 mg/l kao Cl₂
6. gvožđa i mangana zajedno — 03 mg/l kao Fe i Mn
7. sulfata — 200,00 mg/l kao SO₄

U dobroj vodi za piće:

1. boja ne prelazi 20° platina-kobal t skale
2. pH vrednost je u granicama od 6,5 do 7,5
3. ukupno ispareni ostatak nije veći od 100 mg/l
4. potrošnja kalijumovog permanganata nije veća od 12 mg/l kao KMnO4, osim kod voda koje sadrže huminske materije.

Član 5.

Voda za piće uzeta iz javnog izvorišta ne sme sadržati više od:

1. olova — od 0,05 mg/l kao Pb
2. cinka — 15,00 mg/l kao Zn
3. bakra — 0,5 mg/l kao Cu
4. fluorida 1.5 mg/l kao F
5. arsena — 0,05 mg/l kao As
6. selena — 0,05 mg/l kao Se
7. šestovalentnog hroma — 0,05 mg/l kao Cr
8. fenolnih spojeva — 0,001 mg/l kao fenola
9. cijanida — 0,01 mg/l kao HCN
10. žive — 0,005 mg/l kao Kg

Osim toga, radioaktivnost vode za piće iz javnog izvorišta ne sme prelaziti kod beta i gama zračenja 10—8 mikrokirija/po 1 mililitru, kod alfa zračenja 10—9 mikrokirija/ml, a kođ zagađenja radijumom (Ra) 226— više od 4 x 10—9 mikrokirija/ml.

Član 6.

Voda za piće uzeta iz javnog izvorišta zatvorenog tipa mora odgovarati sledećim bakteriološkim uslovima:

1. prečišćena voda ne sme sadržati koliformne klice u 100 ml vode,
2. prirodna voda ne sme sadržati više od 10 koliformnih klica u 100 ml vode, određenih kao najverovatniji broj.

Voda za piće iz otvorenih bunara i drugih otvorenih javnih izvorišta koja se bez prethodnog prečišćavanja upotrebljava za piće, može sadržati i veći broj koliformnih klica pod uslovom da je povoljan nalaz terenskog pregleda objekata, da u fizikalno-hemijskom pogledu voda odgovara uslovima propisanim ovim pravilnikom i da ne sadrži klice fekalnog porekla (E. Coli-Ekman 44°C, Streptococcus Faecalis, Welchia perfringens bakteriofagi).

Ukupan broj svih živih klica u 1 ml prečišćene vode ne sme biti veći od 10, kod prirodne vođe uzete iz zatvorenih izvorišta ne sme biti veći od 100, a iz otvorenih javnih izvorišta ne sme biti veći od 350. Ovaj broj određuje se po metodi brojanja kolonija na hranljivoj agarnoj ploči a posle kultivisanja za vreme od 48 časova na temperaturi od 35″ do 37°C.

čian 7.

Javna izvorište mora biti zaštićeno od slučajnog ili namernog zagađivanja koje može štetno uticati na higijensku ispravnost ili na kvalitet vode za piće propisan ovim pravilnikom. U tom cilju privredne organizacije, samostalne ustanove i organi koji u okviru svoje delatnosti imaju javne objekte za snabdevanje vodom za piće, dužni su putem odgovarajućih stručnih organa i ustanova sprovesti potrebna ispitivanja terena, radi pronalaženja nedostataka, koji mogu biti uzrok zagađenja, i u skladu sa rezultatom ispitivanja otkloniti utvrđene nedostatke te organizovati i održavati zaštitu izvorišta od zagađenja.

Po izvršenom ispitivanju i otklanjanju nedostataka u smislu prethodnog člana, organizacije, ustanove i organi koji imaju javne objekte za snabdevanje vodom za piće, dužni su uspostaviti sanitarnu zaštitu izvorišta (zaštitnu zonu), čija se veličina i način zaštite određuju u saglasnosti sa nadležnim organom sanitarne inspekcije.

Član 8.

Sopstvenici objekata za snabdevanje vodom za piće individualnih domaćinstava dužni su sprovesti potrebne higijensko-tehničke mere, asanaciju ili premeštanje deponije smeća, sanitarnih, fekalnih i taložnih jama, obora i dr., ako ugrožavaju higijensku ispravnost vode, sprečiti slivanje površinske vode u izvorište i imati uređaj, odnosno sudove za zahvatanje vode na higijenski način.

Član 9.

Objekti vodovodnog sistema (zahvatna građevina, crpke, uređaji, postrojenja za prečišćavanje, rezervoari, dovodna i razvodna mreža, cisterne i druga sredstva za prenošenje vode) moraju biti izgrađeni i održavani tako da svojom funkcijom ne utiču nepovoljno na higijensku ispravnost vode za piće.

Član 10.

Na javnim objektima za snabdevanje vodom za piće ne smeju biti zaposlena lica koja boluju od zaraznih i lako prenosnih bolesti (navedenih u članu 44.). Uredbe o sprovođenju Osnovnog zakona o zdravstvenom nadzoru nad životnim namirnicama (»Službeni list SFRJ«, br. 31/56). Lica zaposlena na takvim objektima koja dolaze u neposredan dodir sa vodom dužna su ti smislu člana 61. te uredbe podvrgnuti se zdravstvenom pregledu svakih 6 meseci.

Zaštita izvorišta

U ekspanziji vodovoda jedan od osnovnih i vrlo značajnih poduhvata jeste postavljanje snitarne zaštite izvorišta. Ova zaštita treba da obuhvati sve mere koje će sprečiti prodiranje raznih nečistoća na ukupnom slivnom području kako se ne bi doveo u pitanje kvalitet vode.

Zagađenje može da nastane prodiranjem sa površine u vodonosne slojeve suspendovanih materija, raznih materija koje daju vodi neprijatne ukuse, mirise i boju, otrovnih i radioaktivnih materija, nafte i njenih derivata, biljnih i životinjskih otpadaka, bakterija, virusa i jaja, crevnih parazita.

Do prodiranja pomenute nečistoće naročito dolazi ukoliko vodonosni slojevi nisu zaštićeni slojevima potrebnog prostranstva, dovoljne debljine i neophodnih osobina za ostvarenije potpune zaštite podzemne vode.

Prema tome na mogućnost zagađenja izvorišta utiče geološki i morfološki sastav kao i samo korišćenje zemljišta u slivnom području, pravac i brzina strujanja vode, odnosno crpljenja prema izdašnosti vodonosnih slojeva, način izgradnje smog zahvata itd. Svi ovi faktori uzimaju se u obzir pri određivanju granica zaštitnih zona. Uglavnom, veličina postavljenih zaštitnih zona treba da obezbedi potrebne dužine puta nečistoća da bi se pre dospevanja u podzemnu vodu učinila potpuno neškodljivom.

Zaštitno područje deli se na:

• oblast neposredne zaštite
• užu zaštitnu zonu
• širu zaštitnu zonu.

Oblast neposredne zaštite obuhvata neposrednu okolinu zahvatne građevine. Ova zona mora da se štiti od svakog zagađenja te se iz tog razloga za nju donose i najstrožiji propisi. Zabranjeno je bavljenje osoblja koje nije neposredno uposleno na odnosnom vodovodnom objektu, te se iz tog razloga ova zona ograđuje i to u prečniku bar 100 m.

Uža zaštitna zona prostire se oko kaptažnog objekta i u njoj se propisuju režimi koji obezbeđuju da ne dođe do zagađenja vode. U ovoj zoni dozvoljava se samo zatravljivanje zemljišta i sađenje voćaka, bez poljoprivrednog ili veštačkog zaprašivanja. Zabranjeno je podizanje zgrada i svako naseljavanje.

Šira zaštitna zona obuhvata svo slivno područje. Ovde su mere zaštite takve da osiguravaju zemljište od eventualno naišle nečistoće pre dospevanja u kaptažni uređaj i u potpunosti je učine neškodljivom od strane gornjih slojeva zemljišta mehaničkim, fizikohemijskim, hemijskim i biološkim procesima.

U cilju sprovođenja zaštite izvorišta doneti su zakonski propisi koji tačno regulišu način i stepan ove zaštite.

Tako je Socijalistička Republika Srbija još 1948. god. donela Zakon o sanitarnoj zaštiti vrela za snabdevanje vodovoda pijaćom vodom.

Ovim Zakonom postavljena su sledeća osnovna načela:

(Čl. 1) U cilju obezbeđenja snabdevanja stanovništva zdravom pijaćom vodom i sprečavanja štetnih uticaja na količinu i kakvoću vode, stavljaju se pod posebnu zaštitu propisima ovog Zakona sva površinska i podzemna vrela za snabdevanje odvoda, koji po svojoj osnovnoj nameni ili uzgredno služe snabdeva stanovništva pijaćom vodom.

(Čl. 2) Za koja snabdevaju vodovode određuje se područje njihove sanitative. Pri projektovanju vodovoda, mora se predvideti područje sanitarne zaštite izvorišta.

(Čl. 3) Područje sanitarne zaštite izvorišta za snabdevanje vodovoda deli se na pojas neposredne zaštite i pojas šire zaštite.

Pojas neposredne zaštite obuhtvata površinu na kojoj su samo vrelo, objekti za te i vodovode na tako postoje naročiti sanitarni razlozi kojima se obuhvata i okružuje ove objekte u poluprečniku do 200 m raćunajući od svakog objekta.

Pojas uže zaštite obuhvata površinu koja neposredno okružuje vrelo iz koga se snabdeva vodom i njegove eventualne pritoke.

Pojas šire zaštite obuhvata ostalu zaštićenu površinu, preko koje bi se, ako se ne drži pod određenim režimom mogle da prenesu vodom infektivne bolesti ili izazovu druga pogoršanja osobina ili količine vode.

(Čl. 4) U pojasu neposredne. zaštite zabranjeno je stanovanje i zadržavanje licima koja nisu neposredno uposlena na vodovodnim instalacijama, držanje stoke i živine kao i podizanje građevinskih objekata koji nisu namenjeni neposrednoj službi vodovoda. Zemljište ovog pojasa može se iskoristiti samo za senokose i podizanje voćnjaka i šuma, ali bez upotrebe gnojiva.

U pojasu uže zaštite zemljište se može koristiti u poljoprivredne svrhe. Građevinska dozvola za podizanje građevinskih objekata u ovom pojasu izdavaće se uz saglasnost organa sanitarne inspekcije, a u slučajevima kada se po postojećim propisima ne traži građevinska dozvola za podizanje građevinskih objekata u ovom pojasu potrebno je ipak odobrenje organa sanitarne inspekcije.

U pojasu šire zaštite, zemljište se po postojećim propisima može koristiti slobodno, uz izuzetno ograničenje mera koje propiše Sekretarijat za zdravstvo i u sporazumu sa Komunalnim poslovima.

Vrste vode

Voda se u prirodi nalazi kao oborinska, površinska i podzemna voda. Pri tome voda neprestano prelazi iz jedne grupe u drugu.

Atmosferska voda

Ova voda nastaje od svih vrsta oborina koje padaju na zemlju u obliku kiše, snega, i ostalih atmosferilija. Dakle to je padavinska voda. Ona ne sadrži rastvorene materije, nego samo nešto gasova apsorbovanih iz atmosfere, nešto prašine i po koju bakteriju.

Topao vazduh koji je zasićen vodenom parom, diže se sa površine zemlje u vis i postepno hladi sve dok ne dođe do kondenzacije vodene pare. Pri tome sitne čestice prašine deluju kao jezgra za stvaranje vodenih kapljica u oblacima.

Porastom veličine vodene kapljice, raste i delovanje sile teže, te kapljice padaju na zemlju u obliku kiše. Kada se kondenzacija vodene pane vrši ispod 0°C nastaje grad, a ako na celom putu kapljice do zemlje vlada temperatura manja od 0°C — nastaje sneg. Rosa nastaje ako se zemlja jače ohladi od vazduha. Magla nastaje ako se donji slojevi vazduha jače ohlade od površine zemlje.

Sastav oborinskih, odnosno padavinskih voda zavisi od mesta padanja, jer voda na svom prolazu kroz atmosferu otapa gasove i zagađuje se čađom i prašinom iz industrijskih postrojenja.

Padavinska voda je u zdravstvenom pogledu dobra za piće (ako se ne zagadi pri hvatanju i spremanju) ali s obzirom da u njoj nema otopljenih minerala, bljutavog je ukusa. Zbog toga se zove potpuno mekana voda.

Padavinska voda se kod nas vrlo mnogo upotrebljava za piće u bezvodnim krajevima, gde nema podzemne vode ili je ona retka, a naročito na području krša. Ona se hvata na posebnim površinama, tzv. naplovima, a najviše na krovovima i sprema u cisterne.

Površinska voda

Površinska voda leži ili teče po površini zemlje, u obliku potoka, reka, jezera itd.

Površinske vode nastaju jednim delom iz padavinske vode tj. one koja direktno padne na zemljinu površinu, a drugim delom od vode koja se u zemlju slije sa površine. Površinska voda je u stalnom dodiru sa zemljom i obično teče po njoj, pa je uvek u izvesnoj meri zagađena. Zagađenje može biti fekalnim materijalom odnosno raznim mikro organizmima i bakterijama među kojima ima obično crevnih, a često puta i patogenih, koje su uzročnici raznih bolesti. Zbog dužeg kontakta sa mineralnim materijama u njoj ima dosta rastvorenih minerala. Zbog toga je površinska voda ukusnija od padavinske vode.

Nedostatak ove vode je što leti ima visoku, a zimi nisku temperaturu. Površinska voda se najviše upotrebljava za potrebe vodoopskrbe, jer potrošnja vode stalno raste, a zalihe podzemnih voda ima sve manje. Međutim, korišćenje površinske vode za opskrbu pitkom vodom zahteva izgradnju uređaja za prečiščavanje i dezinfekciju (često puta i vrlo složenih) što znatno povećava investicione i proizvodne troškove.

Važna osobina vode je samočišćenje (autopurifikacija) i dolazi naročito do izražaja kod površinske vode. Ako u vodu uđe izvesna količina organske materije na njoj će se smesta razmnožiti ogromne količine bakterija i drugih mikroorganizama, koje će obavljati pojedine faze mineralizacije. Pri dovoljnoj količini kiseonika, mineralizacija će se obavljati brzo. Proces prečišćavanja, koji se obavlja u prisustvu kiseonika, zove se aerobni proces miiteralizacije. On je brz, vrši se bez smrada, a obavljaju ga aerobne materije. Taj se proces dakle može obavljati samo uz dovoljnu količinu kiseonika. Ako kiseonika nema dosta, umesto aerobnog procesa počinje anaerobni.

Anaerobni proces mineralizacije organskih materija obavljaju bakterije koje žive i rade bez gasovitog kiseonika, pa su po toj osobini izuzetak među živim organizmima. Anaerobni proces mineralizacije je dug i polagan, a razvija se uz mnogo neprijatnih mirisa.

Podzemne vode

Ove vode se nalaze u zemlji ispod površine i nastaju delom od infiltracije padavina, delom od infiltracije vode iz površinskih vodnih tokova i delom od kondenzacije vodene pare u zemlji.

U našoj zemlji postoje dve kategorije podzemnih voda:

• voda temeljnica, i
• pukotinska kraška voda,

koje se znatno razlikuju međusobno po svom kvalitetu i po svojim fizičkim, hemijskih i bakteriološkim osobinama.

Vode temeljnice

Ovo vode su podzemne i miruju ili se kreću u sitno zrnastom materijalu.

Uglavnom tog ima u rečnim dolinama i ravnicama, ali ponekad se nalaze tek u velikim dubinama. One se nalaze samo u slojevima propusnog materijala, pa se takvi slojevi nazivaju — vodonosni slojevi.

Vodonosni slojevi nastaju taloženjem peska i šljunka iz reka. Vodonosni slojevi leže na nepropusnim slojevima koji se sastoje od gline, ilovače, laporea i njihovih smesa, te sedimentnog i eruptivnog kamenja. Baš zbog toga što vodonosni slojevi leže na nepropusnim slojevima koji se sastoje od gline itd., voda se zadržava u propusnom vodonosnom sloju, sa dnom koje se sastoji od nepropustljivog vodonosnog sloja.

Svaki vodonosni sloj mora da ima na nekom mestu dodir sa površinom zemlje ili sa nekim površinskim vodenim tokom. Na tom mestu ulazi u vodonosni sloj padavinska ili površinska voda, polagano se proceđuje kroz njega i konačno se zaustavlja na nepropustljivom sloju.

Ako je vodonosni sloj s gornje strane pokriven nepropustljivim slojem debljine najmanje 3 metra, onda se kiša neće kroz njega moći procediti u vodonosni sloj. Na taj način će voda u vodonosnom sloju biti zaštićena od zagađenja sa površine tla. (Sl. — 1). Pokrovne nepropusne slojeve zovemo zaštitnim slojevima.

Sl. 1. — Podzemna voda u vodonosnom sloju

Izostavljeno iz prikaza

Ako se posmatra presek trena od površine zemlje, često se naizmenično ređaju propusni i nepropusni slojevi. Na jednom mestu mogu biti jedan, dva i više vodonosnih slojeva, jedan ispod drugoga međusobno podeljeni nepropusnim slojevima.

Glavna karakateristika vode temeljnice je vrlo mala brzina kretanja i to svega nekoliko decimetara do par metara na dan, što nastaje zbog velikog otpora zrnaca materijala kroz koji protiče Na tom svom polaganom putu voda se čisti na dva načina:

• mehanički, tj. filtriranjem kroz čestice tla, i
• biološkim procesima oksidacijom i mineralizacijom.

Biološko prečišćavanje je potrebno u slučaju da je voda zagađena organskom materijom — koja je nosilac ogromne mase bakterija, među kojima može biti patogenih, opasnih po zdravlje čoveka. Voda zagađena organskom materijom mora dovoljno dugo prolaziti kroz vodonosni sloj, da bi se ova materija biološkom akcijom mikroorganizama i procesima oksidacije i mineralizacije potpuno mineralizovala. Drugim rečima, voda od svog ulaska u vodonosni sloj pa do mesta vađenja mora imati dovoljno vremena da se biološki proces prečišćavanja može potpuno dovršiti.

Voda temeljnica je tvrđa od površinske vode. Ona je tim tvrda, što je duže bila u dodiru sa materijalom kroz koji je proticala. Sto se voda temeljnica nalazi dublje u zemlji, to joj je jednoličnija temperatura i sadrži manje bakterija. Međutim, ponekad sadrži i dosta rastvorenog gvožđa, te se ne može upotrebiti za piće, dok se iz nje gvožđe ne ukloni.

Voda temeljnica — ako je zaštićena dobrim zaštitnim slojem u zdravstvenom pogledu je najbolja i najpouzdanija za piće, pa je treba koristiti u vodovodu gdegod je to moguće.

Arterska voda — Vodu temeljnicu, koja u svom vodonosnom sloju stoji pod pritiskom, zovemo arterskom vodom. Zamislimo propusni sloj u obliku tanjira sa slojevima od nepropustljivog materijala iznad i ispod njega. U taj sloj će ulaziti površinska voda na mestima izbijanja propusnog sloja na površinu tla i puniti ga vodom. Ako nema mogućnosti, oticanja, voda će ga potpuno ispuniti. Kad se sa površine tla izbuši otvor i probije arterski sloj, iz njega će kroz bušotinu pojuriti voda prema površini tla. Ako je pritisak u sloju velik, voda može kroz bušotinu doći i do površine tla, pa čak izbijati iznad površine kao vodoskok, a ako je pritisak slabiji, voda će se podići samo donekog nivoa između arterskog sloja i površine tla.

Sl. 2 — Pojava arterske vode

Izostavljeno iz prikaza

Arterska voda se nalazi na dubinama od 60 do 300 metara pa čak i više, i obogaćene su mineralima, često je velike tvrdoće. Arterske vode ima kod nas na području Slavonije, severne Bosne, Srema, Bačke, Banata i u Makedoniji.

Mineralna voda — Ako voda sadrži više od 500 mg rastvorene mineralne materije u 1 litri vode, zove se mineralna voda. U ovim vodama uvek je prisutan i ugljendioksid, koji im daje kiselkast ukus. Naša zemlja je bogata izvorima mineralne vode.

Toplice i lekovite vode — Toplicama se nazivaju sve vođe koje imaju temperaturu višu od običnih voda, i može iznositi 40°C i više. Ako te vode sadrže u sebi sumpor, jod i neke druge elemente nazivamo ih lekovitim vodama.

Naša zemlja obiluje toplicama i lekovitim vodama (Stubička, Krapinska, Varaždinska, Vrnjačka Banja i dr.).

Pukotlnska kraška voda — Pukotinska kraška voda je ona koja s površine tla ulazi u tlo kroz pukotine u kamenu i dalje teče ispod površine tla. Pukotinska voda ne teče kroz naslage zrnastog materijala kao voda temeljnica, već teče podzemnim prolazima šupljinama i koritima i to mnogo brže od vode temeljnice. Pukotinska voda prevaljuje po nekoliko stotina metara do nekoliko kilometara na dan. Prema tome pukotinska voda nema ni mogućnosti ni vremena da se biološki pročisti.

Po svojim karakteristikama i kvalitetu pukotinska voda je slična površinskoj vodi, samo sa tom razlikom što teče ispod površine tla. Često se muti, ima boju, sadrži mnogo organskih materija i neispravna je u bakteriološkom pogledu. U prirodnom stanju je nepogodna za piće, jer se kratko vreme posle kiše zamuti i ne sme se upotrebljavati za piće bez prethodnog prečišćavanja.

Pukotinske vode se nalaze na našem kraškom području, koje obuhvata čitavu Istru, Hrvatsko Primorje, Dalmaciju sa otocima, Kordun, Liku, Gorski Kotar, deo Slavonije, Hercegovinu, Crnu Goru itd.

II Način zahvata vode

Kaptiranje izvora

Voda na izvoru potiče ili iz vodonosnog sloja — kada je voda na njima redovno dobra ili iz pukotinskog podzemnog vodotoka, kao na Kršu — kada vodu treba uzimati oprezno.

Za izvore uglavnom važi pravilo ako se na njima voda kratko vreme posle kiša zamuti ili naglo nabuja, voda iz tih izvora nije uopšte prikladna za Biće.

Snabdevanje vodom sa nekog izvora zadovoljava onda, ako odgovara sledećim zahtevima:

• da je po kvalitetu prikladna za piće,
• da izvor daje dovoljnu količinu vode tokom cele godine i u količini koja je uvek približno ista,
• da je kaptaža izvedena u skladu sa svim sanitarnim i tehničkim propisima.

Kaptiranje izvora se izvodi i sastoji u sledećem:

• raščišćavanju mesta izbijanja vode na površinu tla. Tom prilikom se otkopom uklanja sav istrošeni materijal na površini tla oko izvora, dok se vodonosni sloj i nepropusni ispod vodonosnog ne pokažu jasno i u neistrošenom materijalu,
• podizanju zaštitne građevine oko izvora koja ima za cilj da vodu zahvata i spreči da ne otiče pored i ispod kaptaže, a istovremeno vođu osigurava od ponovnog zatrpavanja i zagađenja,

Dobro izvedena kaptaža mora odgovarati sledećim zahtevima:

1. da je temeljna na vodonepropusnom sloju,
2. da je jednostavna i čvrsta, da je izvedena od materijala koji ne podleže razornom delovanju vode,
3. da je opremljena ventilacijom i zaštićena od prodiranja insekata i slično,
4. da se u svako doba može kontrolisati, ali ulaz u kaptažu treba da je osiguran čvrstim čeličnim poklopcem ili vratima da bi se sprečilo ulaženje nepozvanim osobama.
5. da je obložena zaštitnim nasipom kao osiguranjem od prodiranja površinske vode i radi održanja temperature,
6. da je snabdevena prelivom dovoljne propusne sposobnosti zbog odvoda velikih količina vode za vreme vanredne nadošlosti. Osim prelivne cevi kaptaža mora imati i cev za ispust, da bi se mogla isprazniti radi čišćenja i popravaka,
7. ako se voda kaptažnim cevima ne odvodi u razvodnu mrežu, nego se ispušta na izliv uz kaptažu, taj izliv treba izvesti da se iz njega ne može piti voda prislanjanjein ustiju.

Različiti hidrološki uslovi pri izlazu na površinu tla traže i različita izvođenja kaptaža. Postoje uglavnom dva osnovna slučaja:

1. ako izvor izlazi iz čvrstog kamenog materijala, voda se može direktno pustiti u vodnu komoru kaptaže,
2. ako izvor izlazi iz šljunkovitog i peščanog materijala, zahvat vode se vrši preko šljunčanog filtera (sl. 3).

Ako je izvor slab korisno je kaptažu izgraditi sa većom vodnom komorom, da bi se u njoj mogao akumulirati noćni dotok. Kod periodičnih izvora, tj. kod onih kod kojih voda teče samo u neka godišnja doba, vodnu komoru treba po mogućnosti, izvesti tako veliku da osigurava dovoljnu količinu vode za čitavo vreme suše;

Pri gradnji kaptaže treba paziti da se kaptažnom građevinom ne povisi nivo vođe na izvoru, jer bi se ona zbog povećanog pritiska mogla probiti na neki drugi izlaz. Na području krša ne sme se pri gradnji upotrebljavati jak eksploziv, jer mogu nastati nove pukotine u kamenu, kroz koje bi se voda mogla izgubiti.

Sl. 3 — Kaptaža izvora

Izostavljeno iz prikaza

Zahvat površinskih voda

Zahvat reka — Kaptaže površinskih voda iz reka moraju biti postavljene uzvodno od naseljenih mesta i što dalje od ušća zaprljanih pritoka. Pri zahvatu vode iz reka razlikujemo dva osnovna tipa kaptaža i to: obalnu i rečnu.

Obalne kaptaže grade se na obali ili u njenoj blizini, dok se rečne postavljaju što bliže matici. U slučaju da ne postoji opasnost od razaranja kaptaže ledom, kladama i sličnim materijalima, grade se kaptaže nezaštićenog tipa, a u protivnom se zaštićuju na razne načine.

Primena obalne kaptaže dolazi u obzir samo kod onih reka koje uz obalu imaju veću dubinu od 2 do 3 metra pri niskom vodostaju. Obalne kaptaže mogu se primeniti i kod manjih dubina pod uslovom da se dno i obala sastoje od otpornog materijala. U tom slučaju se vrši produbljivanje dna reke.

Obalne kaptaže izvode se na mestima na kojima reka brzo protiče, da bi se osigurao dovod stalno sveže vode. One se izvode na ravnim delovima obale ili na vanjskoj strani zavoja, jer se na unutarnjim stranama zavoja kod većih reka taloži mnogo peska ili mulja.

Primer izrade jedne obalne kaptaže prikazuje sl. 4. Kaptaža je izvedena od betona i ima grubu rešetku za zadržavanje riba, drva i ostalih većih plivajućih komada, a iza nje dve fine rešetke. Ugradnja dveju finih rešetki omogućava čišćenje rešetki i za vreme rada kaptaže. Branik sa strane dolazećeg toka reke štiti kaptažu od plivajućih trupaca i većih komada leda.

Sl. 4 — Obalna kaptaža

Izostavljeno iz prikaza

Sl. 5 — pokazuje primer izvođenja rečne kaptaže čija dubina zavisi od mogućih oscilacija vodostaja reke. Voda se zahvata iz sredine reke i sa jednom ili dve dovodne cevi uvodi u sabirnik na obali — a odatle se crpi u postrojenje za prečišćavanje vode

Izostavljeno iz prikaza

Zahvat vode u sredini reke zaštićen je jakim drvenim balvanima od oštećenja većim predmetima koji plivaju rekom. Sam ulaz vode u dovodnu cev zaštićen je grubom i finom rešetkom. Kada se dve cevi sastave konačno to omogućava dovod vode u sabirnik, a ako je potrebno i ispiranje dovodnog cevovoda za vreme rada, ukoliko se u dovodnoj cevi nataloži peska i mulja, to se obavlja pomoću novog voda kako je na sl. 5. prikazana.

Zahvat jezera — Usled snažnog fizikalnog i bakteriološkog samočišćenja kod velikih jezera sa dubinom oko 40 metara je već potpuno plikladna za piće: bistra je, bez boje i mirisa, dobrog je ukusa, ne sadrži otrovne materije niti patogene bakterije, te ima povoljnu, gotovo konstantnu temperaturu. Samo u slučaju velikih oluja i vrlo visoke vode dolazi do povišenja temperature vode i do pogoršanja njenog bakteriološkog sastava.

Korišćenje vode plitkih jezera za sanitarne svrhe, potrebno je pristupiti sa odgovarajućim oprezom, jer talasi mogu uzmutiti talog sa dna dubine 5— 15 metara, a dolazi i do znatnog povišenja temperature vode. U takvim slučajevima je potrebna prerada vode.

Sl. 5. — Rečna kaptaža

Izostavljeno iz prikaza

Zahvat vode iz jezera ne vrši se uz obalu, nego čak i do 10 km daleko od obale. Cevi od materijala otpornog prema koroziji polažu se po dnu jezera. Svakih 20 do 30 metara ugrađuje se u cevovod posebna zglobna spojnica koja omogućava međusobna zglobna pomeranja pojedinih delova cevovoda na~~sve strane. Ulazni otvor dovodne cevi uzdignut je 5 metara od dna jezera, a sa gornje strane je zaštićen bakarnim ili AL — sitom koje sprečava ulaženje taložnog materijala. Izvođenju cevovoda se poklanja posebna pažnja, s obzirom na materijal, brtvljenje, spojnice i samu konstrukciju — jer pregled ili eventualan popravak je vrlo skup i moguć je samo uz pomoć ronioca.

III. Vrste bunara

Bunari su građevine koje služe za zahvat podzemne vode. Prema načinu gradnje bunari se, uglavnom, mogu svrstati u četiri grupe: zabijeni, kopani, bušeni i Ranney bunari.

Zabijeni bunari — koji se nazivaju još i zabijene pumpe, abisinski bunari, Nortonovi bunari — upotrebljavaju se za individualnu upotrebu, a mogu podizati vodu iz dubine od 6 do najviše 7 m ispod površine tla. Zato se i koriste samo kod vrlo visokih vodonosnih slojeva.

Sl. 6 — Zabijeni bunar

Izostavljeno iz prikaza

Bunar se sastoji od šiljaka na cevi koja je perforirana gustim rupicama promera 3 do 4 mm. Ove rupice omogućavaju ulazak podzemne vode u cev. Na kraju cevi nalazi se okrugli povratni ventil koji sadržava stupac vode u cevi. Na perforiranu cev nastavljaju se pocinkovane cevi do površine tla, gde se na njih priključuje ručna klipna pumpa. Nakon izvršenog zabijanja cevi početnim pumpanjem izvlači se mulj i sitni pesak. Preostali krupni šljunak sakuplja se oko perforirane cevi i čini filter, pa bunar daje bistru vodu,

Osnovna je prednost zabijenih bunara u njihovoj niskoj ceni i lakom i brzom postavljanju. Pumpa se može zabiti na svakom mestu, po svakom vremenu i u najkraćem roku uz minimalan trud. Ona se može postaviti i unutar kuće, u prizemnoj prostoriji.

Nedostaci zabijenih bunara su sledeći:

• Pumpa se lako smrzava, jer u njoj zaostaje voda, koja, ako se smrzne, razbije pumpu. Od smrzavanja se osigurava debelim omotačem od slame.
• ventili i klipovi se s vremenom istroše te ne mogu da održe visinu vodenog stupca pa se odozgo u pumpu mora da nalije voda da bi pumpa povukla. Međutim, ta voda može biti zagađena, pa će zagaditi i pumpu i bunarsku vodu.
• pumpanjem se uređaj rasklima, pa se uz cev stvara rupa u tlu i niz cev može da se sliva voda sa površine tla u vodonosni sloj i da zagađuje podzemnu vodu. To se može sprečiti tako da se mesto prolaza cevi iz tla izvede kao grlo u betonskoj ploči promera 1,5 do 2 m, koje ima nagib od pumpe prema obodu ploče.

Kopani bunari — Kopani bunari su kod nas najčešće korišćeni načini zahvatanja podzemne vode, premda ima relativno mali broj onih koji zadovoljavaju sanitarne uslove.

Zidovi kopanih bunara moraju se izvoditi samo iz nepropusnog materijala. Niti zidovi od opeke U cementnom mortu premazani cementnom žbukom, niti zidovi od kamena ili gotovih pojedinačnih betonskih cevi nisu pouzdani. Jedino je higijenski ispravna izgradnja betoniranje, bunara na licu mesta, jer je bunar tako urađen iz jednog dela i bez ikakvih sastavaka.

Sl. 7 — Mogućnost zagađenja kopanog bunara

Izostavljeno iz prikaza

Na sl. 7 šematski su prikazane mogućnosti zagađenja kod kopanih bunara, pa se odmah mogu uočiti zahtevi koji se postavljaju da bi se ispravno izveo bunar. Na slici 7a prikazan je kopani bunar koji se može zagaditi na sledeći način:

• posudom za dizanje vode,
• kroz otvoreno grlo na glavi bunara,
• s oborinskom vodom, koja se sakuplja uz bunar, cedi niz zid i kroz sastavke ulazi u bunar,
• s površinskom vodom koja se probija kroz napukline u tlu i isto tako kroz sastavke ulazi u bunar,
• u vreme poplava kad površinska voda s gornje strane prodre u bunar,
• ljudskim ili životinjskim fekalijama iz klozeta i gnojišta, koji su postavljeni uzvodno.

Sl. 7a — Kopani bunar

Izostavljeno iz prikaza

Prema tome ispravno će biti izveden bunar koji će zadovoljiti ove zahteve:

1. Bunar treba biti s gornje strane zatvoren, a podizanje vode treba vršiti ručno ili motornom pumpom,
2. stene bunara moraju biti nepropusne, a ulaz podzemne vode u bunar mora se dozvoliti samo na zato predviđenim mestima (dno, odnosno bočni otvori),
3. zidove bunara treba toliko uzdignuti od tla, da se onemogući ulaz površinskih voda u bunar za vreme poplava,
4. bunar treba da ima otvor za ventilaciju,
5. oko bunara treba postaviti betonski pločnik, da se tlo oko bunara ne kvasi i da se uz zidove bunara ne sliva voda s površine u vodonosni sloj. Betonska ploča mora sa svih strana imati pad od bunara prema ivici ploče.
6. ispod betonske ploče treba oko čitavog bunara nabiti debeli sloj masne ilovače, da bi se oko bunara stvorio zaštitni sloj.

Premda se izdašnost bunara povećava s porastom promera bunara, u praksi to pravilo dolazi u obzir samo do neke granice. Preko te granice nema svrhe povećavati promer bunara zbog neekonomičnosti i tehničkih poteškoća pri izvedbi bunara velikih promera. Kao primer može se spomenuti da zabijeni bunar promera cevi 50 mm, daje isto toliko vode i isto tako brzo, kao i kopani bunar čiji je promer 1 m. Zato nema razloga da se grade bunari velikog promera. Uopšte rečeno dovoljan je unutrašnji promer od 80 cm, tj. toliki da se u bunaru još može raditi. Veliki promer bunara može se preporučiti samo u onim slučajevima gde je vodonosni sloj vrlo slabo izdašan pa treba mnogo vremena dok opet doteče u bunar onoliko vode koliko se ispumpa. U takvim slučajevima velika zapremina bunara služi kao rezervoar vode.

Bunari moraju biti dovoljno duboki da zahvataju vodu iz dubljih vodenih slojeva. Naime, ako kroz nedovoljno siguran zaštitni ili pokrovni sloj tla dođe do prodiranja organskih tvari, one se zadržavaju u gornjim slojevima podzemne vode.

U kopane bunare voda dolazi s dna, a ređe sa strane i sa dna, a retko samo sa strane.

Bušeni bunari — U bušenim buriarima vadi se voda iz dubokih vodonosnih slojeva. Dubine bušenih bunara dostižu čak 500 i više metara. Izvode se bušenjem, pomoću posebnih slojeva. Bušeni bunari su u sanitarnom pogledu najsigurnija vrsta bunara te se danas sve više koriste.

Bušenje bunara može se vršiti na dva načina: suvi i mokri. Pri suvom bušenju tlo se buši posebnim svrdlima. U ovom slučaju lakše se opaža podzemna voda i dubina sloja iz kojeg ona teče u bušotinu, ali je rad teži i sporiji. Pri mokrom bušenju u bušotinu se posebnim cevima dovodi voda kojom se izbušeni materijal ispire na površinu. U tom slučaju rad je brži lakši, ali se teže zapaža vodonosni sloj i njegova dubina.

Bušeni bunari izvode se pomoću čeličnih cevi, odnosno od cevi prikladnog materijala (s obzirom na svojstva vode) čiji je promer od 150 do 1000 mm. Cevi bunara oslanjaju se na nepropusni sloj ispod vodonosnog, a na donjem kraju su zatvorene. Zahvat vode iz vodonosnog sloja vrši se bočnim površinama bunara. Za tu svrhu zidovi cevi u vodonosnom sloju su perforirane okruglim ili duguljastim rupicama.

Ako bušeni bunar probije arteški sloj, naziva se arterski bunar. Bušeni bunar sa dubinskom i UTA crpokom pokazuje Sl. 8.

Ranny bunari — Iza drugog svetskog rata Ranny (reni) je razvio novu vrstu bunara, koji su po njemu dobili ime. Oni su se najpre počeli uspešno koristiti u Sjedinjenim Državama. Osnovni princip i zadatak Ranny bunara je u tome da poveća ulaznu površinu podzemne vode i time smanji ulaznu brzinu vode u bunar te tako ukloni, odnosno smanji, opasnost uvlačenja peska u bunar.

Ranny bunar se sastoji od sabirne komore s nepropusnim dnom iz koje su u vodonosni sloj horizontalno utisnute posebno perforirane cevi (sl. 8a). Sabirna komora gradi se od armiranog betona čiji je unutrašnji promer oko 4 m, debljina zidova oko 40 cm. Sabirna se komora spušta sve do nepropusnog podložnog sloja ukoliko ovaj ne leži dublje od 20 do 30 m. Oko 1 do 2 m iznad dna komore po celom se opsegu horizontalno utiskuju specijalne perforirane čelične zahvatne cevi. Cevi ima najviše 12, a prečnika su oko 200 mm. Na kraju svake cevi, u sabirnoj komori, nalazi se zasun, koji se može otvarati i zatvarati iz strojarnice sagrađene iznad bunara. Ovim zasunima može se tačno regulisati dotok vode u sabirnu komoru.

Sl. 8 — Cevasti bunar — bušeni A — Sa dubinskom crpom. B— Sa »UTA« crpkom

Izostavljeno iz prikaza

Zahvatne cevi su duge 30 — 100 metara, a prema potrebi mogu se i utisnuti u više vodonosnih slojeva. Zbog toga su Ranney bunari veoma izdašni pa daju velike količine vode i kod slabijih vodonosnih slojeva.

Ranney bunar predstavlja najsavremeniji oblik bunara, ulije ekonomičan samo onda kada postoje potrebe za velikim količinama vode od oko 15.000 m’ i više dnevno.

Sl. 8a — Ranny bunar

Izostavljeno iz prikaza

U našoj zemlji Ranney bunari se najviše koriste u vodovodima Beograda i Novog Sada. U vodovodu Zagreba predviđa se izgradnja Ranney bunara na novom crpilištu Stara Loza kod Podsuseda.

Cisterne

Kada se padavinska voda koristi za piće, hvata se posebnim sabirnikom tzv. naplovima s kojih se odvodi u cisterne. To su površine krovova, zgrada ili posebno uređene i ograđene površine tla.

Krovovi zgrada nisu naročito pogodni za hvatanje kišnice, jer ih zagađuju ptice, i tako u vodu dolaze organske materije. Na njima se taloži i čađ od koje kišnica dobija neugodan ukus dima. Osim toga kuće su obično smeštene pored prometnih puteva, pa su i krovovi prašnjavi. Prašina je dobrim delom organske prirode, pa u njoj može biti patogenih bakterija.

Kao sabirne površine najpogodniji su posebno građeni naplovi — izgrađeni od betonskih ploča sa sastavcima zalivenim bitumenom a ograđeni zidom. Naplovi trebaju biti zaklonjeni od prašine odnosno udaljeni od prometnih površina najmanje 50 metara.

Padavinska voda sprema se u cisterne, koje mogu biti kućne — za jednu porodicu i javne — za više kuća ili čitavo naselje.

Cisterne se grade od kamena, betona ili armiranog betona, a oblika su pravougaonog, kvadratnog ili kružnog.

Sl. 9 — Cisterna

Izostavljeno iz prikaza

Osnovne karakteristike dobro izvedene cisterne su sledeće:

1. cisterna mora biti sasvim zatvorena, a zidovi i dno cisterne trebaju biti nepropusni za vodu, i oblepljeni najboljim cementnim malterom.
2. Cisterna mora biti s unutrašnje strane zamračena i treba da ima ventilaciju,
3. temperatura vode u cisterni ne sme znatnije varirati, pa se zato mora prekriti naslagom zemlje odnosno najviši vodostaj u cisterni treba da bude 1,5 do 2 metra ispod površine okolnog zemljišta,
4. voda treba da dolazi naplova u cisternu kroz predfilter koji se sastoji od sloja tučenca koji zadržava lišće, grančice, papir i sl. koje se može nakupiti na naplovu,
5. voda se ne sme vaditi iz same cisterne, nego iz bunara prigrađenog uz cisternu. Na taj način sprečava zamućenje. Tada se voda prisiljava da prođe kroz čitavu cisternu i postiže maksimalno vreme boravka vode u cisterni a prisutne organske materije imaju tada najpovoljnije uslove za mineralizaciju,
6. Između bunara pregrađenog uz cisternu i same cisterne treba da se nalazi filter od vrlo sitnog peska,
7. prigrađeni bunar, isto kao i cisterna, treba da je zatvoren, a vodu treba iz njega vaditi prikladnom pumpom da se voda ne bi zagadila,
8. s vremena na vreme, a najmanje jednom godišnje, cisterna se mora isprazniti, očistiti i dezinficirati, promeniti materijal filtera i pregledati pumpa. Zbog dezinfekcije i otvrđivanja vode poželjno je s vremena na vreme u cisternu ubaciti gašeni kreč.

IV Prerada vode

Osnovno o preradi vode — Kružni tok vode sastoji se u stalnoj promeni fizičkih, hemijskih i bakterioloških svojstava vode, pa usled toga ona postaje više ili manje neupotrebljiva za domaćinstva i industriju. Postupak kojim se vodi daju određena svojstva potrebna za određenu primenu, zove se — Prerada vode.

Zahtevi pojedinih potrošača, s obzirom na količinu i kvalitet vođe koja im služi za zadovoljenje raznovrsnih potreba su takvi da je ispravljanje kvaliteta prirodnih »sirovih voda« postala gotovo neizbežna pojava. Pod pojmom »popravljanje kvaliteta« podrazumeva se podvrgavanje prirodnih voda određenim postupcima tako da voda nakon toga zadovolji propisane sanitarne i tehničke normative.

U prirodi je sve teže pronaći izvor vode koji ispunjava idealne zahteve, odnosno koji potpuno zadovoljava normative karakteristične za zdravu, pitku vodu. Zbog toga preradu vode ne treba shvatiti tako da se pomoću nje vrši samo izdvajanje nepoželjnih fizičkih, hemijskih i bakterioloških sastojaka sadržanih u prirodnoj vodi u nedozvoljenim količinama. U toku popravljanja kvaliteta moguće je vodama siromašnim određenim elementima — čije je prisustvo neophodno i potrebno za zdravlje ljudi — vršiti i dodavanje tih elemenata. Kao primer može poslužiti unošenje određenih doza fluora u vodu zbog sprečavanja pojave zubnog karijesa.

Problem pronalaženja dovoljnih količina kvalitetne prirodne, pitke vode naročito je ozbiljan onda, kada se radi o velikim ljudskim naseljima sa razvijenom industrijom i visokim životnim standardom i on je po pravilu povezan sa velikim investicionim troškovma.

Pronalaženje dovoljnog izvorišta u sanitarno-higijenskom pogledu, danas. je sve složenije i teže, jer se mnogi vodotoci usled ispuštanja nepročišćenih otpadnih voda sve više zagađuju materijama organskog i neorganskog porekla — i to daleko iznad dozvoljenog maksimuma. Hemijska jedinjenja, odnosno elementi rastvoreni u vodi, mnogostruko povećavaju teškoće oko prečišćavanja drugih bakterija, koje u otpadnim vodama nalaze pogodne uslove za sve je razmnožavanje sa svim negativnim posledicama koje iz toga proizilaze.

Produžavanjem ovakve prakse sa ispuštanjem otpadnih Voda u prirodne vodotoke, ugrožavaju se i buduća potencijalna izvorišta. Korišćenje takvih voda u vodoopskrbi, ukoliko u datom trenutku još uopšte i dolazi u obzir, veoma je skup i složen zahvat. Osim toga sanitarno-tehnički uslovi za korišćenje ovih voda su ozbiljno ugroženi, a potrebna investiciona sredstva su još veća.

Prema tome, očigledno je da se danas — kada vodoopskrba postaje sve više zavisna od neposrednog korišćenja površinskih voda povezati sa problemom prečišćavanja otpadnih voda.

Razlozi zbog kojih je potrebno prečišćavanje vode na određeni stupanj čistoće, mogu biti različiti. Ako je voda namenjena za zadovoljavanje fizioloških i drugih potreba koji utiču na zdravlje Ijudi, načini prečiščavanja kao i kontrola postignutih rezultata vrlo su različiti i rigorozni. Međutim, ako je voda namenjena potrebama industrije, izuzev prehrambene, često puta je dovoljno i samo delimično prečišćavanje vode.

Prerada vode može, s obzirom na osnovna svojstva vode da se podeli u tri osnovne grupe, koje se često nastavljaju jedna na drugu:

• fizikalna, kao npr. taloženje i filtriranje,
• hemijska, kao npr. uklanjanje gvožđa, mangana, omekšavanje itd.
• bakteriološka, koja obuhvata dezinfekciju vode.

Prečišćavanje pitke vode za prehrambenu industriju prvenstveno se vrši bakteriološkom preradom, dok se voda za industrijske svrhe vrši hemijskim putem. Zbog ekonomičnosti treba po mogućnosti trošiti odvojenu preradu vode za piće i za industrijske svrhe. Prerada vode za piće potrebna je i zbog zaštite cevovoda od korozije i inkrustacije, jer su troškovi prerade vode manji od troškova potrebnih za novo polaganje uništenih cevovoda.

Taloženje

Taloženjem se vrši izdvajanje iz vode mulja i lebdećih (suspenzovanih čestica) organskih i neorganskih materija. Taloženje se vrši u prostranim bazenima — taložnicima. Usled vrlo male brzine strujanja vode kroz taložnike dolazi do taloženja suspenzovanih čestica.

Taložnici imaju oblik pravougaonika. Duboki su obično 3—5 metara, a dužina im iznosi 4 — 6 puta više od širine. Oni se dimenzionišu tako, da se u njima voda kreće brzinom 2 — 12 mm/sec uz zadržavanje vode u taložniku od 4 — 24 sata.

Taložnici mogu biti kontinuiranog i prekidnog tipa. Pri taložnicima kontinuiranog tipa sirova voda neprestano dotiče u taložnik, a dno taložnika se čisti potiskivanjem taloga kroz poseban ispust. Pri taložnicima prekidnog tipa potrebno je izvesti dvostruki broj komora, jer dok se u jednima vrši taloženje u drugima se vrši čišćenje nakupljenog taloga.

Kod dobro izvedenih taložnika moguće je istaložiti oko 60 do 70% od ukupne količine suspenzovanih materija. Ako je potrebno da se istalože i finije čestice — ili ako se želi skratiti vreme taloženja i time smanjiti veličinu taložnika — vodi se dodaju koagulatori. Oni vezuju sitne suspenzije u veće čestice, pahuljice, pa se ove usled svoje veće mase brže talože.

Kao koagulatori upotrebljavaju se aluminijumov sulfat, železni sulfat, Al-hlorid Fe-hlorid i Na-aluminat — koji se primenjuju sami ili pomešani sa nekim dodacima.

Optimalna količina koagulatora određuje se eksperimentalno, tj. metodom kod koje se posle 1 časa stvaraju pahuljice dimenzije od 0,5 do 0,6 mm. Za naše vode obično je potrebno oko 50 — 60 mg/l Al-sulfata.

Uspeh brzog čišćenja vode i potrebna količina koagulanta zavise od dobrog mešanja sa sirovom vodom. Mešanje se vrši u rotacionim mešalicama, ubrizgavanjem pomoću vazduha i sl. Pri dobro izmešanom koagulantu moguće je skratiti postupak taloženja na pola časa do 4 časa.

Količina koagulanta mora biti ispravno određena i tačno dozirana da bi u potpunosti odgovarala svojstvima i količini sirove vode. Pri koagulaciji

Al-sulfatom naročito dolazi do izražaja pH vrednost vode. Najpovoljnije je pH 4 — 6. Od pH 6 — 8 stvaraju se samo male pahuljice, a ako je pH veći, od 8, uopšte ne dolazi do koagulacije. Povoljna pH vrednost pri sirovoj vodi sa velikom karbonatnom tvrdoćom postiže se dodavanjem -kiselina, a kod voda sa manjom karbonatnom tvrdoćom dodavanjem kreča ili sode.

Pri primeni Al-sulfata ne dolazi do naknadnog koagulisanja i bojenja čiste vode. Gvožđe hlorid ima šire područje koagulacije i jeftin je, ali sa njegovom primenom može u cevovodima doći do naknadnog taloženja i bojenja vode smeđom bojom.

Primer izvođenja jedne savremene kontinuirane taložnice prikazan jc na slici 10.

Sl. 10 — Konnnuirani taložnik sa dodavanjem koagulatora

Izostavljeno iz prikaza

Flltriranje

Ako je voda dobra, ali je povremeno zamućena bezazlenim mutežom, može se pročistiti samim taloženjem. Ako mutež nije bezazlen, ili ako je trajan ali previše sitan, samo taloženje nije dovoljno. U tom se slučaju voda nakon taloženja uvodi u filtre. Delovanje filtera sastoji se u tome da se polaganim prolazom vode kroz slojeve filtera zadržavaju i najsitnije čestice suspendovanih materija. Osim toga i sam materijal filtera ubrzava promene i zadržava bakterije.

Filteri se dele:

• spori ili engleski
• brzi ili američki

I jedna i druga vrsta sastoji se od nekoliko slojeva kvarcnog peska koji leži na nosivim slojevima tucanika i krupnog šljunka. Osnovna razlika među njima je u brzini prolaza vode odnosno u vremenu zadržavanja vode u filteru.

Spori filteri

Primer izvođenja jednog sporog filtera prikazan je na sl. 11. Najdonji sloj a) debljine 0,15 m, sastoji se od tucanika u kojem su na svakih 1 do 3 metra umetnute cevi za sakupljanje čiste vode. Iznad tog sloja nalazi se sloj šljunka b) debljine 35 mm a iznad njega redom: 0,10 m šljunka veličine 15 mm (c), 0,10 m šljunka veličine 6 mm (d), 0,05 m krupnog peska veličine zrnca 2 mm (e). Osnovni filtrirajući sloj (f) debljine 0,6 do 1,2 m sastoji se od finog, čistog kvarcnog peska veličine zrna 0,30 do 0,50 mm. Iznad njega se nalazi sloj sirove vode (g).

Sl. 11 — Spori filter

Izostavljeno iz prikaza

Spori filteri pročišćavaju vodu od lebdećih i koloidalnih materija i zadržavaju 97 — 99% bakterija. Filtrirana voda pri dobrom filteru ne sme da sadrži više od 100 bakterija u 1 cm’ a u većem delu uzetih proba, kolititar mora biti veći od 100.

Proces uklanjanja bakterija vrši se u gornja 2—3 cm aktivnog sloja (skrame) koji se stvara od koloida i sitnih algi. Stvaranje skrame traje nekoliko dana, ali može trajati i nedeljama. Dozrevanje filtera može se ubrzati dodavanjem Al-sulfata ili ugljene prašine. Na taj način dozrevanje se može ostvariti i u roku od 24 h.

Veličina sporog filtra zavisi od dozvoljene brzine filtriranja, koja obično iznosi 0,1 m/h, a verovatno se ta brzina sme povećati i do 0,2 m/h. Prema tome u 24 časa 1 m2 filterske površine može isfiltrirati 2,4 m’ vode.

Visina sloja sirove vode iznad filtra iznosi 0,60 — 1,2 m i mora se automatskim regulatorom tako održavati da se maksimalna visina ne prekoračuje, jer bi se mogla oštetiti filtarska skrama.

Ako prljanjem filtra njegov otpor poraste preko 1 m (razlika vodostaja ispred i iza flitra), filter treba očistiti. Filter treba čistiti češće što je voda, koja se filtrira prljava. Obično 1 do 2 meseca posle početka rada, na površini, skrama postaje sve deblja i stvara veliki otpor prolazu vode. Tada se filter isključi iz pogona i skida se gornjih 5 — 10 cm peska, a zatim se ponovo stavi u pogon s tim da se u toku prvih nekoliko dana (dok se ne dovrši dozrevanje) filtrirana voda ispušta u kanalizaciju. Skidanje gornjih slojeva peska, može se ponavljati sve dok se filterski sloj ne smanji na debljinu od oko 50 cm peska, jer će do te debljine sloja filtar raditi ispravno i bez dodavanja novog peska. Nakon toga potrebno je sve slojeve filtra dobro oprati a osnovni sloj dopuniti svežim kvarcnim peskom.

Radi čišćenja spori filteri treba da imaju dvostruki broj filterskih polja. Za vodovode koji su velikih kapaciteta ovi filteri nisu racionalni, jer filtar traži veliku površinu i skupa je izgradnja.

Brzi filteri

U brzim filtrima vrši se ubrzan proces filtriranja. Oni rade velikim brzinama, i do 5 — 6 m/h, pa im maximalno opterećenje iznosi 120— 150 m3 po 1 mu toku 24 časa. Usled velike brzine filtriranja brzi filteri ne zadržavaju sve bakterije, pa posle filtriranja u njima treba vodu pre upotrebe za piće dezinficirati.

Sl. 12 — Brzi gravilacioni filter

Izostavljeno iz prikaza

Danas se koriste dve vrste brzih filtera: gravitacioni i pritisni. Kod gravitacionih filtera voda prolazi kroz filtrirajući sloj delovanjem razlike vodostaja na filteru i vodostaja u rezervoaru čiste vode. Ova visinska razlika obično iznosi 3 — 4 metra. I kod ovih filtera je potreban automatski regulator brzine oticanja vode u rezervoar.

Oblik gravitacionih filtera obično je pravougaon, a broj filterskih polja zavisi od količine vode, brzine strujanja i dimenzija svakog polja. Optimalna površina jednog polja iznosi oko 60 — 70 m2, maximalna ne bi trebala biti veća od 100 — 120 m2, a minimalna 20 — 30 m!.

Sl. 13 — Brzi pritisni filter

Izostavljeno iz prikaza

Kao filtrirajući sloj upotrebljava se kvarcni pesak efektivnih dimenzija 0,35 — 0,45 mm, čija visina sloja iznosi 0,70 — 0,75 m. Ovaj sloj leži na sloju krupnog peska i šljunka čija je visina oko 0,60 m. Prethodno koagulisana voda po dolasku u filtar, stvara na njegovoj površini aktivan sloj u roku od svega 15 — 20 min. Usled brzine filtriranja filtar se brzo zaprlja te se mora isprati. Ispiranje se vrši odozdo — obratnim tokom vode i rastresanjem peska najčešće uduvavanjem vazduha.

Za vreme ispiranja prljava voda se diže iznad površine peška, preliva u posebne kanale položene duž filtera i odlazi u kanalizaciju. Ispiranje traje 20 — 30 minuta. Nakon ispiranja filtar se ponovo stavlja u rad. Količina vode za ispiranje iznosi 5 do 10°o od ukupno filtrirane vode. S obzirom na često ispiranje, i kod ovih filtera je potreban dvostruki broj filtarskih polja.

Brzi pritisni (tlačni) filteri prikazani na slici 13 omogućavaju postizanje većih brzina filtriranja i to 8 — 15 m/h. Pored toga je kod njih dovoljan jedan pumpni agregat i za filtriranje i za snabdevanje vodoskrbne mreže. Oni se uglavnom ne upotrebljavaju za osnovno filtriranje površinskih voda, nego, za uklanjanje kiselina, gvožđa i mangana iz podzemnih voda, a kao osnovni uređaj za filtrjranje dolaze u obzir samo pri malim postrojenjima.

Pritisni filteri izvode se kao stojeći ili kao ležeći. Cilindričnog su oblika, izrađuje se od čelika ili armiranog betona. Prečnik im iznosi 2 — 5 metara, a kod postrojenja na otvorenom prostoru izvode se i u prečniku do 8 in. Visina im iznosi do 4 m.

Otpori u pritisnom filteru zavise od izvođenja filtera i od veličine zrna peska. Kod čistog filtera većinom ne prelaze 0,5 m dok kod isprljanog dostižu 5 — 6 m. Usled prljanja otpori u pritisnom filteru mogu porasti i preko 4 m vode, i onda ih treba čistiti ispiranjem u obrnutom smeru. U filter ulazi čista voda čija je brzina prolaza 30 — 50 m/h i to odozdo prema gore kroz pesak. Ispiranje se pojačava rasterivanjem sloja peska uduvavanjem vazduha pod pritiskom od 5 — 6 bara.

Vreme rada pritisnog filtera između dva čišćenja zavisi od prljavosti vode, a obično varira između 2 — 20 dana. Čišćenje ispiranjem traje sve^ 10 — 15 min, a utrošak vode za ispiranje iznosi 0,3 — 5% vode koja se filtrira. Taloženjem vode sa kojom je vršeno ispiranje u posebnim taložnicima ona se može ponovo upotrebiti za ispiranje.

Omekšavanje vode

Većina voda, naročito podzemnih sadrže znatne količine soli kalcijuma i magnezijuma. Ove soli ih čine tvrdim te su iz tih razloga ove vode nepogodne za napajanje parnih kotlova, za upotrebu u velikom broju industrijskih postrojenja, pa čak i za korišćenje u domaćinstvima.

Soli kalcijuma i magnezijuma mogu da budu karbonatne i tada grade tzv. karbonatnu tvrdoću, ili hloridne, silikatne, sulfatne, nitratne itd. i tada grade tzv. mineralnu tvrdoću.

Karbonatna tvrdoća zove se još i prolazna jer bikarbonati kalcijuma i magnezijuma pri zagrevanju vode prelaze u monokarbonate i talože se iz vode, dok se sve ostale soli kalcijuma i magnezijuma i pri prokuvavanju vode zadržavaju i dalje u rastvoru, te se iz tog razloga ova tvrdoća zove stalna. Zbir ove dve tvrdoće: prolazne i stalne čini tzv. ukupnu tvrdoću.

Kao jedinica za merenje tvrdoće vode služi stepen tvrdoće (°). Postoji više vrsti stepena tvrdoće kao što su: nemački, francuski, engleski i američki.

Jedan nemački stepen tvrdoće ima voda koja u jednom litru sadrži 10 mg CaO, francuski stepen tvrdoće 5,60 mg, engleski 8,8 mg a američki 9,52 mg. Njihovi međusobni odnosi prikazani su na sledećoj tabeli kao i njihovo preračunavanje u milipond — ekvivalente.

Jedinica merenja tvrdoće	Milipondekvivalent	Nemač. stepen	Franc. stepen	Engl. stepen	Američki stepen
milipond-ekvivalent u litru	1	2,804	5,005	3,511	50,045
nemački stepen	0,35663	1	1,7848	1,2521	17,847
francuski stepen	0,19982	0,5703	1	0,7015	10
engleski stepen	0,28483	0,7987	1,4255	1	14,255
američki stepen	0,01998	0,0560	0,1	0,0702	1

U našoj zemlji najčešće še tvrdoća vode izražava u nemačkim stepenima (°d).

Pri napajanju kotlova tvrdim vodama, soli kalcijuma i magnezijuma izdvajaju se i čvrsto se hvataju za zidove kotla, gradeći oblogu od kamena. Tako izgrađeni kotlovski kamenac vrlo je slab provodnik toplote, te sprečava pravilno predavanje toplote s kotlovskog lima na vodu, povećavajući na taj način utrošak goriva. Pored toga, zbog slabog odvođenja toplote kotlovski lim brzo pregoreva. Ponekad dolazi do ekspanzije kotlovskog lima jer stvoreni kotlovski kamenac, koji se u najdebljem sloju izdvaja baš na mestu intenzivnog zagrevanja kotla, dovodi do usijanja kotlovskog lima i tom prilikom zbog nejednakih koeficijenata širenja kotlovskog lima i kotlovskog kamenca dolazi do prskanja ove kamenaste naslage, a u momentu kada voda naiđe na usijanu površinu kotla nastaju ogromne količine pare koje stvaraju veliki pritisak na kotlovski lim izazivaju prskanje kotla.

U mnogim industrijama, kao što su proizvodnja leda, veštačke mineralne vode, mlečnih proizvoda, industrije skroba, šećera, kvasca, špiritusa, kože tekstilnog materijala itd. vode sa većom tvrdoćom izazivaju velike smetnje.

U domaćinstvima tvrdoće vode isto tako nisu pogodne, jer pri pranju rublja nepotrebno troše veće količine sapuna za istaložavanje kalcijumovih i magnezijumovih soli. I za kuvanje mahunastog povrća tvrde vode nisu pogodne, jer se u takvim vođama teško mogu iskuvati.

Ali i pored navedenih nezgoda, voda iz centralnih vodovoda se retko omekšava za domaćinstva, jer su i sa preko 20° tvrdoće vrlo dobre i ukusne za piće. Za industrijske svrhe omekšavaju se pogonske vođe jedino kada to tehnološki procesi izuzetno zahtevaju dok se za napajanje kotlova skoro obavezno vode moraju omekšati.

U praksi se primenjuje više načina za omekšavanje vode i oni imaju za cilj ili da izdvoje samo jedan deo tvrdoće, ukupnu tvrdoću ili sve sadržaje soli.

Termičko omekšavanje. Najprostiji način za omekšavanie vode iste prokuvavanie jer se na oko 90°C. preko 50% karbonatne tvrdoće izdvaia taložeći kalcijum karbonat uz oslobađanje odgovarajuće količine ugljene kiseline. Da bi se karbonatna tvrdoća u potpunosti odstranila iz vode postoie naročiti ukuvači sa pločama u kojima se uduvavanjem pare izdvaja iz vode karbonatna tvrdoća. Ovim postupkom može tvrdoća da se obori na 3 — 4° dH. Ukuvač sa pločama za termičko omekšavanje prikazuje na slici br. 14.

Postupak sa krečom. Jedan od najstarijih načina omekšavanja je sa krečom. Primenom ove hemikalije postiže se vezivanje ukupne slobodne i agresivne ugljene kiseline, a zatim se odstranjuje i karbonatna tvrdoća.

Sl. 14. Ukuvač sa pločama

Izostavljeno iz prikaza

Postupak je pogodan za omekšavanje onih voda koje sadrže pretežno karbonatnu tvrdoću.

Postupak sa krečom i sodom. Kod ovog načina karbonatna tvrdoća se taloži krečom a istovremeno se ovom hemikalijom vezuje i slobodna ugljena kiselina. Kao nerastvorne soli talože se kalcijum karbonat i magnezijum hidroksid. Nekarbonalna tvrdoća odstranjuje se sodom i tom prilikom se isto tako iz rastvora taloži karbonat kalcijuma i hidroksid magnezijuma a u rastvoru ostaju ekvivalentne količine natrijumovih soli.

Količina ovih hemikalija koje treba dodati nekoj vodi za njeno omekšavanje zavisi od količine sadržane tvrdoće.

Ako je poznata karbonatna tvrdoća (K) neke vode, magnezijska tvrdoća (M), nekarbonatna tvrdoća (N) i slobodna ugljena kiselina (C). i to sve izraženo u nemačkim stepenima, tada se iznalazi potrebna količina kreča iz jednačine:

• pečeni kreč gr/m3 = 10 (K M C)
• sode gr/m3 20 xN

Međutim, kako je u trgovini pečeni kreč 80o/n to je potrebno pri ovom izračunavanju i ovo uzeti u obzir.

Pri doziranju obično se dodaje pečenog kreča u višku od 5 — 10 gr/m1 a sode od 40 — 70%. Ovoliki višak sode je potreban radi toga da bi se sa njim istaložio i sav suvišak dodatog kreča. Kreč se dodaje vodi u obliku krečne vode ili krečnog mleka, a soda se dodaje u vidu 5 — 20% rastvora.

Sl. 15 Šema uređaja za omekšavanje sa postupkom kreč — soda

Izostavljeno iz prikaza

Pri ovom dodavanju hemikalija obavezno je sprovoditi kontrolu dodavanja. Ovo se obavlja određivanjem alkaliteta vode u prisustvu fenolftaleina (P) i metiloranža (M) kao indikatora sa određivanjem i ukupne tvrdoće vode (H). Dobijene vrednosti za alkalitet i tvrdoću treba izraziti u nemačkim stepenima, pa ukoliko je:

M manje od H znači nedostatak sode
M veće od H znači i višak sode
P manje od M/2 znači nedostatak kreča
P veće od M/2 znači višak kreča.

Sam proces omekšavanja sastoji se u sledećem:

Voda se najpre potiskuje u sud (1) i (2) (vidi sliku 15) za mešanje sa krečnim mlekom, koje se u vidu zasićenog rastvora dodaje iz naročitih sudova (5 i 6). Ovako snabdevena voda potrebnim krečnim mlekom i sodom dolazi u reaktor (3) u koji se dodaju tačno određene potrebne količine rastvora sode. U -reaktoru voda probavi oko 3 časa u sporom strujanju. Ovo vreme bavljenja obezbeđuje potpuno reakciju i istaložavanje najvećih količina obrazovanih čestica kalcijum karbonata i magnezijum hidroksida. Ovako unekoliko izbistrena voda odvodi se na filter (4) sa peščanim punjenjem, gde se ostvalja sav ostali suspendovani materijal, tako da se posle filtra dobija čista voda sa tvrdoćom najviše 2° d. Ukoliko se ovom prilikom voda zagreva omekšavanje je potpuno.

Sud za mešanje sa krečnim mlekom dimenzioniše se tako da u njemu probavi voda oko 20 do 30 minuta, dok se reaktoru daju dimenzije za bavljenje vode u vremenu od 3 časa sa brzinom strujanja od 2 mm/sek, a površina filtra računa se brzinom filtracije od najviše 7,2 m/čas.

Postupak sa kalciniranom i kaustičnom sodom. Kod ovog postupka na mesto kreča upotrebljava se kaustična soda. Ona dejstvuje na bikarbonat, obara kalcijum karbonat i magnezijum hidroksid kao nerastvorene, a sama prelazi u karbonat i može da nastavi svoje dejstvo obarajući kalcijum i magnezijum iz njihovih soli koje su gradile stalnu tvrdoću, što znači da se količinom kaustične sode, koja odgovara jednom stepenu tvrdoće, mogu istaložiti 2 stepena tvrdoće, i to jedan stepen bikarbonatne i 1 stepen stalne tvrdoće. Prema tome, količina natrijum karbonata koju je potrebno dodavati, smanjiće se za količinu obrazovanog natrijum karbonata pri reakciji kaustične sode.

Ukoliko neka voda ima karbonatnu i stalnu tvrdoću u jednakim količinama, to može potpuno omekšavanje da se obavi jedino dodavanjem potrebnih količina kaustične sode, jer će pri reakciji sa bikarbonatima kalcijuma i magnezijuma da se nagrade tolike količine natrijum karbonata, da će moći i sva stalna tvrdoća da se istaloži.

Potrebne količine natrijum hidroksida u gr/m3 = 14,3 (K + M + C), a natrijum karbonat u gr/m3 = 20/N — (K + N + C).

Natrijum karbonat i natrijum hidroksid mogu zajedno, smešani da se dodaju vodi. Iz tog razloga je ovaj postupak jednostavniji od prethodnog a uz to još i ekonomičniji jer je nepotreban sud za zasićenje i mešanje sa krečom, obzirom da se ne radi sa krečom. Iz tog razloga je i sama manipulacija oko rastvaranja i dodavanja vrlo čista a taloženje se obavlja za relativno kratko vreme.

Postupak sa natrijum karbonatom. Kada se vodi dodaje rastvor natrijum karbonata, on sa bikarbonatima prelazi u sam bikarbonat a istaložava kalcijum karbonat, dok magnezijum karbonat kao rastvorljiv ostaje u vodi. Natrijum bikarbonat i magnezijum karbonat sa vodom dospevaju u kotao i u njemu se prvo bikarbonat natrijuma razlaže na karbonat a ovaj pod većim pritiskom i na višoj temperaturi prelazi dalje u hidroksid, reaguje sa magnezijum karbonatom i prevodeći i njega u hidroksid, te se isti taloži u kotlu u obliku rastresitog mulja, a sam prelazi u karbonat. Na ovaj način u kotlovskoj vodi se nalazi mešavina natrijum hidroksida i natrijum karbonata. Da bi se ova sredstva iskoristila, jedan deo ove kotlovske vode vraća se u prečistač i u njemu se istaložava magnezijum bikarbonat u obliku hidroksida.

Ovaj postupak, koji se još zove i postupak sa povratnim tokom, Neckar, pogodan je za vode sa pretežno nekarbonatnom tvrdoćom i sa neznatnom količinom magnezijumove tvrdoće.

Postupak sa fosfatom. Postupak se zasniva na teškoj rastvorljivosti kalcijuma i magnezijum fosfata. Oni su mnogo manje rastvorljivi od magnezijum karbonata i kalcijum karbonata.

Postupak nema širu primenu zbog visoke cene trinatrijum fosfata.

Prednost ovog postupka je u tome što se samo sa jednom hemikalijom uspeva da udalji ukupna tvrdoća.

Samo istaložavanje tvrdoće sa fosfatom obavlja se mnogo brže nego sa drugim taložnim sredstvima a s druge strane mulj je krupnozrni i vrlo se lako filtrira.

Postupak sa jonskim izmenjivačima. Kod ovih postupaka koriste se naročite materije koje mogu svoje jone da zamene sa jonima iz vode. Na taj način primenom izmenjivača može da se obavi: omekšavanje vode, dealalizacija i demineralizacija.

Materijali koji služe kao jonski izmenjivači mogu biti prirodni i veštački.

Od prirodnih se upotrebljavaju zeoliti a to su dvogubi silikati aluminijuma i alkalija, koji su se pri upotrebi na omekšavanju vode pokazali prilično neotporni. Ne nalaze se u dovoljnim količinama u prirodi i vrlo su slabog kapaciteta.

Veštačkih izmenjivača ima više vrsta i obično se njihovi sastavi drže kao fabrička tajna. Ove mase dobijene su u prvo vreme iz aluininijum silikata, feldspata, kaolina, sode itd. Tako je postao permutit i neopermutit.

Kondenzacijom izvesnih organskih materija stvoren je zeolit, wofatit itd.

Sam proces omekšavanja obavlja se u naročitoj koloni koja može da bude otvorenog ili zatvorenog tipa, što zavisi da li se omekšavanje vrši gravitacijom ili pod pritiskom. U ovakve aparate nad slojem šljunka i sitnog peska stavlja se jonski izmenjivač u sloju koji odgovara željenom kapacitetu. Sporim priticanjem i ravnomernom raspodelom vode u aparatu zrnca izmenjivačke mase dolaze u dodir sa vodom i nastaje izmena jona. Iscrpljenost ove sposobnosti počinje da se primećuje kad u vodi, koja napušta masu, počinje da raste koncentracija jona, koji su trebali da se odstrane. Da bi set izbeglo smanjenje u izmenjivanju jona, uključuju se po dve jedinice, kroz koje jedno za drugom voda prostruji.

Po iscrpljenju mase jonskog izmenjivača, prestaje se sa propuštanjem vode, a pušta se voda za ispiranje u suprotnom pravcu kako bi rastresla masu, odvojila nataloženi mulj sa površine jonskog izmenjivača i otkonila ga. Ovo ispiranje ima i ulogu da istera mehuriće gasova iz kontaktne mase, kako bi pri ponovnom radu, što veće površine jonskog izmenjivača došle u dodir sa vodom.

Zatim se počinje sa utiskivanjem (propuštanjem) rastvora za regeneraciju. Po završenoj regeneraciji ispira se zaostali materijal od regeneracije i jedinica se uključuje u normalan rad na omekšavanju vode.

Dimenzije filtra sa jonskim izmenjivačem i sama debljina sloja izmenjivača u zavisnosti su od brzine filtracije, tvrdoće vode i kapaciteta mase,

Na izbor materijala u filtru od uticaja je i specifično opterećenje filtra, tj. odnos časovnog protoka vode (Vh) i zapremine izmenjivačke mase. (Vk).

Vh (voda) / Vk (izmenjivači) = specifično optrećenje filtra

Ako nam kapacitet jonske mase iznosi 50 gr/lit. a tvrdoća vode 20 nemačkih stepeni tj. 20/gr/m3, to jedan litar izmenjivača može omekšati:

50/200 = 0,250 mJ vode

Ovih izmenjivača ima za uklanjanje kationa, aniona pojedinačno ili i kationa i aniona zajedno.

Najčešći su jonski izmenjivači za uklanjanje tvrdoće vode.

Ako se kod ovakvog izmenjivača pusti da protiče voda ona dolazi u intiman dodir sa površinom izmenjivača i zamenjuje jone kalcijuma i magnezijuma iz vode sa natrijumovim jonima koji prelaze iz izmenjivača u vodu. Na ovaj način može voda da se omekša praktično na nula stepeni tvrdoće.

Ukoliko se upotrebi Na — izmenjivač to mekšana voda sadrži natrijumove soli. Prema tome, ako je voda sadržavala karbonatnu tvrdoću u pretežnim količinama, povećaće se istovremeno i alkalitet vode koji ponekad nije poželjan. Iz tog razloga se može Na — izmenjivač upotrebiti samo za vode sa malom karbonatnom tvrdoćom, pri čemu se stvaraju neutralne soli. Na2SO4 i NaCl a alkalitet se neprimetno povećava.

Kod voda velike karbonatne tvrdoće i ukoliko je potrebno smanjiti alkalitet, primenjuje se kiseli izmenjivač (H-izmenjivač). Kod ovog postupka magnezijum i kalcijum zamenjuju se vodonikovim jonima, koji sa karbonatima i bikarbonatima daju CO2 i H20.

U slučaju da su prisutni sulfati i hloridi, stvaraju se odgovarajuće kiseline, te se povećava kiselost. Iz tog razloga ne može se upotrebiti kiseli izmenjivač za vode sa velikim sadržajem stalne tvrdoće.

Kombinacijom Na — i H — izmenjivača može ‘se dobiti voda željenog sastava ukoliko se primeti:

• dodatak NaOH posle omekšavanja sa H-menjačima,
• prevođenje vode preko H-menjača a zatim preko Na — izmenjivača koji vezuje slobodne kiseline,
• delimično omekšavanje H-menjačem i Na-menjačem a zatim mešanje ovih voda,
• omekšavanje menjačima koji su delimično regenerisani kiselinom a delimično sa Na C1 u takvom odnosu da se karbonatna tvrdoća redukuje vodonikom a stalna tvrdoća natrijumom.

Prednosti omekšavanja izmenjivačima su u kontroli procesa, lakoj i prostoj konstrukciji uređaja, mogućnošću potpunog automatizovanja rada, a omekšavanja uspevaju da se ostvare do 0,01° d.

Na Sl. 16 — prikazan je dijagram utroška hemikalija za regeneraciju jonskih izmenjivača.

Deferizacija i demanganizacija

Pod deferizacijom odnosno demanganizacijom se podrazumeva čišćenje vode u svrhu uklanjanja gvožđa odnosno mangana.

Deferizacija se vrši onda ako voda sadrži Fe više od 0,1 mg/l. Za potrebe tekstilne industrije deferizacija je potrebna već i kod samo neznatnog sadržaja gvožđa (u tragovima).

Vetrenje (aeracija) tj. raspršivanje vode u sitne kapljice kako bi se što više povećao dodir sa vazduhom, prvi je stepen u postupku deferizacije. Pri tom u vodi otopljena jedinjenja Fe oksidišu i sa vodom stvaraju Fe-hidroksid koji se koaguliše u pahuljice i lako taloži iz vode. Tako vetrena voda pušta se da prolazi kroz filter od tučenca, šljunka i koksa. Posle toga pahuljice Fe-hidroksida prianjaju uz površinu filterskog materijala, a voda odozdo otiče čista i bez gvožđa. Kod dobrog uređaja za deferizacije preostali sadržaj gvožđa ne sme biti veći od 0,05 — 0,1 mg/I.

Uređaj za deferizaciju dejstvuje tako da se sa leve strane voda kroz sapunice ubrizgava u atmosferu i vetri, a izvetrena voda se skuplja u taložnik i odlazi u brzi filter na desnoj strani.

Ako voda sadrži više od 0,05 mg/l mangana, potrebno je izvršiti — demanganizaciju. Mangan u vodi se nalazi kao karbonat ili kao sulfat, a hemijski se — s obzirom na postupak čišćenje — ponaša slično kao i gvožđe. Zato se i demanganizacija obično vrši vetrenjem i filtriranjem.