Sadraj

Inenjering zatite voda

Sadraj1. BIOHEMIJSKA POTRONJA KISEONIKA (BPK5)........................................................21.1 Pokazatelji sastava zagaenih sanitarnih voda5

1.2 Ekvivalentni broj stanovnika .51.3 Metode za odreivanje BPK5...............................................................................71.3.1 Metoda razblaenja..71.3.2 Manometrijska metoda.71.3.3 Kulometrijska metoda..8

2. ODREIVANJE SULFATA2.1 Opte karakteristike..82.2 Porijeklo u void..82.3 Pozitivna dejstva i negativna dejstva.82.4 Maksimalno dozvoljene koncentracije.82.5 Priprema vode za pie.92.6 Zdravstveni aspect92.7 Gravimetrijsko odreivanje sulfata.......................................................................9LITERATURA.....................................................................................................................101. BIOHEMIJSKA POTRONJA KISEONIKA (BPK5)BPK karakterie bioloku aktivnost otpadnih voda i predstavlja glavni pokazatelj zagaenosti otpadnih voda.

Bioloka potronja kiseonika (BPK) je koliina kiseonika koja potrebna da se izvri bioloka oksidacija prisutnih, bioloki razgradljivih, sastojaka vode. Stepen zagaenosti vode organskim jedinjenjima definisan je pored HPK i ovim parametrom (BPK).Temperatura i vrijeme razgradnje utiu na veliinu BPK, tj. sa poveanjem temperature raste i brzina potronje kiseonika (biohemijska oksidacija). Smatra se da je potrebno 5 dana kako bi se razgradio vei dio (70%) prisutnih organskih materija, i to na stalnoj temperaturi vode od 20C, to se i uzima za jedinicu (BPK5). Prvo se odredi koliina rastvorenog kiseonika na poetku inkubacionog perioda, odnosno prvog dana, a zatim se izmjeri koliina rastvorenog kiseonika u uzorku nakon 5 dana inkubacije na 20 C. Razlika izmeu ove dvije vrijednosti koliine rastvorenog kiseonika u uzorku predstavlja vrijednost BPK5.

BPK5 vrijednosti ne prikazuju stvarnu vrijednost ukupnog BPK, jer bioloka oksidacija organskih materija zahtjeva dosta due vrijeme od 5 dana. Oko 95 99 % reakcija se zavrava poslije 20 dana. Meutim, kako je ovo isuvie dugo vrijeme da bi se dolo do rezultata, obino se uzima period od 5 dana za odreivanje. Za veinu otpadnih voda vrednost BPK5 se kree u granicama izmeu 60 80 % ukupnog BPK.Odreivanje BPK vrijednosti se sastoji u pripremanju smjee otpadne vode, mikroorganizama i rastvorenog kiseonika i njenog stavljanja u specijalnu zatvorenu posudu tano poznate zapremine BPK-bocu i mjerenju utroene koliine kiseonika u funkciji vremena.Kada promjena koncentracije rastvorenog kiseonika sa vremenom postane jednaka nuli kao rezultat se dobija potpuna ili ukupna BPK (BPKP).

Glavne komponente mikrobioloke populacije pri odreivanju BPK su bakterije i protozoe, pri emu se ove druge prvenstveno hrane bakterijama, odnosno imaju ulogu sekundarnih potroaa.Pri odredjivanju BPK neophodno je znati potronju kiseonika za transformaciju ugljenika i azota. Obino u otpadnim vodama postoje organizmi koji troe O2 za transformaciju NH3 u NO3 (reakcija nitrifikacije). Uticaj ovih organizama je neznatan prvih nekoliko dana (Slika 1.1) ako broj organizama nije veliki i ako im je rast usporen.

Prva faza u kojoj dolazi do oksidacije ugljenika do CO2 i vodonika do vode traje relativno kratko vrijeme 7 - 10 dana.Druga faza u kojoj azot oksidira do nitrita, a zatim do nitrata - nitrifikacija, traje znatno due vrijeme..

Slika 1.1 Krive BPK za azot (1) i ugljenik (2)Sa porastom temperature vode raste i brzina potronje kiseonika, odnosno biohemijska oksidacija (slika 1.2)

Slika1.2 : Biohemijska potronja kiseonika u zavisnosti od vremena za tri razliite

temperature, 1 - prva faza, 2 - druga faza.Koliina kiseonika koju mikroorganizmi troe za potpunu oksidaciju ugljenika I vodonika do ugljendioksida i vode zove se potpuna biohemijska potronja kiseonika (BPKpot). U optem sluaju vrijednost BPK proporcionalna je koliini ugljenika I vodonika u organskoj materiji, odnosno koncentraciji organske materije.BPK je osnovni pokazatelj koji slui i kao indikator pretpostavljenog uticaja

zagadjenih voda na vodu prijemnika u kome dolazi do snienja sadraja rastvorenog

kiseonika. Kao pravilo vai da se kod odredjivanja stepena preiavanja zagadjenih

voda na postrojenjima u efluentu postigne takva BPK vrijednost koja nee smanjiti

sadraj rastvorenog kiseonika nizvodno u vodotoku (recipijentu).BPK se izraava u mg/l, g/m3

Vrijednosti BPK za otpadne vode iz razliitih procesa su navedene u tabeli 1.1:

Tabela 1.1 Vrijednosti BPK za neke nepreiene otpadne vodeZa gradske kanalizacione vode vrijednost BPK5 izraena je po stanovniku i danu iznosi

oko 60 g/(stdan). Dio BPK5 od uea rastvorenih materija iznosi 40 g/(stdan), a od

uea suspendovanih iznosi 20 g/(stdan).Za specifinu potronju vode izraenu po stanovniku i danu qsp = 200 l/(stdan) dobija

se vrijednost za ukupno optereenje gradskih kanalizacionih voda koje izraeno preko

BPK5 iznosi 300 g/m3.1.1 Pokazatelji sastava zagadjenih sanitarnih vodaSastav sanitarnih voda prikazan je u tabeli 1.2

Tabela 1.2 Pokazatelji sastava zagaenih sanitarnih voda (g/stanovnik/dan)1.2 Ekvivalentni broj stanovnikaZagadjenje otpadnih voda neke industrije izraava se pored analize sastava i brojem

ekvivalentnih stanovnika (ES).

Kod zajednikog odvoenja i preiavanja komunalnih i industrijskih otpadnih voda

postavlja se problem raspodjele trokova preiavanja i procjene uticaja industrijskih

otpadnih voda na postrojenje za preiavanje ili na prirodne prijemnike otpadnih

voda.

Zbog toga se u praksi koristi pojam ekvivalentni broj stanovnika (ES). Optereenja

industrijskih otpadnih voda se izraavaju odgovarajuim ekvivalentnim brojem

stanovnika ime se pojednostavljuju tehnoekonomski i tehniki prorauni.Ekvivalentni broj stanovnika najee se definie tako to se svojstva neke otpadne

vode u pogledu sadraja BPK5 uporede sa uobiajenim vrijednostima za komunalne

otpadne vode.

Usvajajui da svaki stanovnik prikljuen na kanalizacionu mreu unosi za jedan dan

60 g BPK5 u otpadnu vodu, ekvivalentni broj stanovnika moe se definisati:

gdje su:

BPK5 ,g/dan, - ukupno optereenje zagadjenja neke industrijske otpadne vode, ili (BPK5)dBPK5 ,g/(stdan), - optereenje zagaenja kanalizacionih voda po stanovniku za jedan dan; kod odvojenog sistema kanalizacije je 60 g/(stdan), a kod mjeovitog 65 75 g/(stdan).

U tabeli 1.3 dat je prikaz svoenja nekih industrijskih otpadnih voda na ES na bazi

BPK5 od 60 g/(stdan).Tabela 1.3 Neke industrijske otpadne vode svedene na broj ES

na bazi BPK5 od 60 g/(stdan)1.3 Metode za odreivanje BPK5Postoje tri metode koje se koriste za odreivanje BPK5:

metoda razblaenja,

manometrijska metoda,

kulometrijska metoda.1.3.1 Metoda razblaenjaUzorcima vode se dodaje tolika koliina iste vode zasiene sa O2 i sa hranljivim solima da se i nakon 5 dana u njima moe sa sigurnou dokazati kiseonik Winkler metodom.Kod ove metode se prethodno vri priprema vode kako slijedi:

- otpadne vode koje sadre kiseline ili baze prethodno se neutraliu na pH 7;

- ako je otpadna voda obraivana hlorom, potrebno je viak hlora ukloniti npr. Na-sulfitom;

- ako voda sadri suspendovane estice potrebno ju je prethodno homogenizovati;

- ako voda sadri nitrite nakon tretmana, razaraju se sulfaminskom kiselinom.Razblaivanje se orjentaciono odreuje na osnovu utroka KMnO4 (permanganatnog broja).Poeljno je postaviti vie razblaenja za istu otpadnu vodu.1.3.2 Manometrijska metodaRezultati odreivanja BPK metodom razblaivanja i manometrijskom metodom za prirodne i otpadne vode, koje sadre lako bioloki razgradljiva zagaenja su prilino podudarni. Meutim, kod analiza industrijskih otpadnih voda mogu se dobiti odstupanja, jer metodom razblaenja se razblauju toksine komponente ili inhibitori mikrobiolokog rasta, usljed ega se dobije BPK vrijednost, koja je via od stvarne.

Osnovne prednosti manometrijske metode su:

jednostavnost analize, smanjenje trokova analize,

mogunost praenja brzine potronje kiseonika,

lake je detektovanje prisustva toksinih komponenata (jer nema razblaenja),

eliminie se ometanje odreivanja O2, kao to je formiranje mulja na elektrodi,

lake upravljanje biolokim procesima preiavanja otpadnih voda.1.3.3 Kulometrijska metoda

Kiseonik koji se utroi na oksidaciju organske materije u uzorku vode, nadoknauje se elektrolizom.

Koliina potroenog kiseonika je proporcionalna koliini kiseonika proizvedenog elektrolizom, tj. koliini utroene struje.

Ocjena kvaliteta povrinske vode na osnovu BPK5

I klasa < 2 mg/L

II klasa < 4 mg/L

III klasa < 7 mg/L

IV klasa < 20 mg/L.2. ODREIVANJE SULFATA2.1 Opte karakteristike

Sulfati se prirodno pojavljuju u brojnim mineralima i komercijalno se koriste u hemijskoj industriji. Sulfatni joni se, takoe, javljaju frekventno u kinici u gradskim zonama. Deterdenti su izvor sulfata u otpadnim vodama naselja. Industrijski zagaivai su tavionice, topionice elika i tekstilna postrojenja. Dospijevaju u vodu industrijskim otpadnim vodama i preko atmosferskih padavina gdje sulfati dospjevaju sagorijevanjem fosilnih goriva. Ipak najvei dio u podzemnoj vodi potie iz prirodnih izvora.

2.2 Porijeklo u vodi

iroko je rasprostranjen u podzemnim vodama, posebno u malomineralizovanim Ovaj jon se esto javlja u sastavu atmosferilija kao produkt zagaenja vazduha. U podzemnim vodama se javlja kao posljedica raspadanja gipsa i anhidridita, takoe i sulfata solnih leita. Vaan izvor sulfatnog jona u vodama moe biti i oksidacija sulfidnih minerala u zoni hipergeneze.Podzemne vode koje ne zadiru dublje mogu sadravati sulfate organskog porijekla koji je nastao kao produkt biljnog i ivotinjskog svijeta. Sulfati mogu nastati i vulkanskom aktivnou, pri emu se stvara H2S koji je nepostojan i brzo oksidie u SO42-.

2.3 Pozitivna i negativna dejstva

U vodi sulfati imaju ulogu u odravanju acido-bazne ravnotee. Pomae jetri u luenju ui. Sa vitaminima B-kompleksa deluju na bazalni metabolizam.Negativno dejstvo

Visok nivo sulfata prouzrokuje dijareju i dehidrataciju.

2.4 Maksimalno dozvoljene koncentracije

Po preporuci EU (Directive 98/83/EC) sulfati su ogranieni na 250 mg/1 (bez izuzetaka za prekoraenja geogenog porijekla), uz napomenu da voda ne smije biti korozivna.

Direktivom Evropske ekonomske zajednice 80/777/EEC, propisano je da u sluaju ako u flairanim Prirodnim Mineralnim Vodama koncetracija sulfata prelazi 200 mg/l, onda se ta voda na etiketi deklarie kao sulfatna. Dodatna ogranienja u sadraju sulfata u flairanim vodama nisu posebno naznaena.2.5 Priprema vode za pie

Koncentracija sulfata mijenja se kod pripreme vode zbog dodavanja sredstava

koja sadre sulfate.Kod koagulacije i flokulacije dodaju se: aluminijum sulfat i gvoe (III) sulfat;

Za regulaciju pH koriste se H2SO4, NaHSO4;

Za podeavanje sadraja kalcijuma dodaju se: kalcijum sulfat;

Za oksidaciju: natrijum peroksidsulfat, kalijum monopersulfat;

Za redukciju: sumpor dioksid, natrijum sulfit, kalcijum sulfit.Metode odreivanja

Metode se uglavnom baziraju na slaboj rastvorljivosti barijum sulfata;

Instrumentalna, savremena metoda za odreivanje sulfata je jonska hromatografija.2.6 Zdravstveni aspekt

Sumpor je esencijalni element za sve organizme.

Ljudsko telo sadri 2,5 kg sumpora (koji je ugraen u aminokiseline)

U krvi se nalazi 16 mg/L sulfata, sa urinom se izlui oko 1,6 g/L sulfata

Sulfati u veoj koncentraciji daju opor ukus vodi (pri konc. od 500 mg/L).

Sumpor dioksid (SO2) ima otar kiseo miris i sa vodom gradi H2SO3 i ubraja se u slabo redukujua dezinfekciona sredstva;

H2S ima miris na pokvarena jaja; koncentracije od 100 ppm izazivaju tegobe, a od 1000 ppm su letalne;

2.7 Gravimetrijsko odreivanje sulfataOvom metodom odreuje se sadraj sulfat-jona u H2SO4 i njenim solima. Sadraj sumpora, sulfida, tiosulfata u raznim mineralima takoe se moe odrediti nakon prevoenja sumpora u sulfat, odgovarajuom oksidacijom. Sadraj sulfat-jona se odreuje taloenjem rastvorom BaCl2,kao talonim reagensom iz kiselih rastvora, u obliku teko rastvorljivog taloga BaSO4:Ba2+ + SO42- BaSO4(s)Proizvod rastvorljivosti BaSO4 na 25 oC je:Ks = 1,1 10 -10 mol2/dm6Talog se : Filtrira; Ispira; Sui; ari do konstantne mase i mjeri kao BaSO4.Istaloeni BaSO4 je sitnozrnast kristalan talog, koji se teko filtrira.Kako bi se uticalo na stvaranje krupnijih kristala, taloenje treba vriti na temperaturi bliskoj temperaturi kljuanja rastvora uz prisustvo HCl.HCl spreava eventualno taloenje drugih barijumovih soli, koje se taloe u neutralnoj sredini.Rastvor iz kojeg se taloi sulfat-jon treba da je razblaen. Ako se ispotuju navedeni uslovi oneienja taloga e biti minimalni.LITERATURA

[1] INTERNET: bib.irb.hr/datoteka/535594.Peruina_Mateja_zavrni_rad.doc dostupno 20.10.2013[2] INTERNET: http://www.nmw.co.rs/nmw/index.php?page=71 dostupno 20.10.2013[3] INTERNET: http://www.grf.bg.ac.rs/~vladana/files/Sulfati.pdf dostupno 20.10.2013[4] INTERNET: www.mfkv.kg.ac.rs/index.../221-predavanja-1 dostupno 20.10.2013 [5]INTERNET: http://tf.unibl.org dostupno 20.10.2013

Odreivanje BPK5 i sulfata sumpora 10