SEMINARSKI RAD IZ PREDMETA HEMIJA VODATema:Tehnologije preiavanja pitkih voda

SAETAKVoda je jedna od najvanijih osnovnih materija u prirodi. Za razliite svrhe upotrebljavaju se sve tri vrste prirodne vode:atmosferska,povrinska,podzemna. Moe se slobodno rei da u prirodi nema potpuno iste vode. Pitka voda je voda visoke kakvoe prikladna za ljudske potrebe.U pitkoj vodi se ne smiju nalaziti mikroorganizmi, te bi trebala sadravati male koliine mineralnih tvari. Voda je tenost bez mirisa i ukusa koja je prisutna skoro svuda. Pitka voda prije svega mora odgovarati fizikim i biolokim standardima a u manjoj mjeri hemijskim. Ona treba da je bistra,bezbojna,bez mirisa,bez okusa i ne suvie tvrda i to je najvanije treba da je higijenski ispravna. Metode za pripremu vode za pie obuhvataju niz glavnih i dopunskih procesa i operacija koji se kombinuju u okviru tehnolokog postupka, esto i sa posebnim tretmanom, ija ema kondicioniranja moe biti veoma jednostavna (npr. samo dezinfekcija vode),ali i krajnje kompleksna. U praksi pripreme vode za pie najee se koristi taloenje, koagulacija i fokulacija, fiitriranje, dezinfekcija, te posebne metode i procesi.Kljune rijei: voda.preiavanje,koagulacija,filtracija,dezinfekcija.

1. UVODVoda je jedna od najvanijih osnovnih materija u prirodi. Osim to slui za odravanje biljnog, ivotinjskog, pa i ljudskog ivota na zemlji, ona je jedna od najvanijih industrijskih sirovina, bilo u tehnoIokom procesu, bilo kao pogonsko sredstvo u parnom pogonu. Za razliite svrhe upotrebljavaju se sve tri vrste prirodne vode:atmosferska,povrinska,podzemna. Od njih je najistija atmosferska jer postaje prirodnom destilacijom. Meutim ni ona nije potpuno ista. Moe se slobodno rei da u prirodi nema potpuno iste vode. Kao primjese u vodi se mogu nalaziti rastvoreni plinovi ili soli,koloidne supstance i suspendovani materijal a moe sadravati rastvorenih ili dispergovanih organskih supstanci i ivih organizama. Atmosferska voda moe da sadri neto rastvorenih plinova ( karbon-dioksid, oksigen, okside, nitrogen,ozon, sumpor dioksid), pa postaje kisela pa i nekih soli,organskih suptanci i najzad praine. Poslije due kie atmosferska voda je skoro sasvim ista. Pri poniranju voda nailazi na rastvorene soli(natrijum i kalijum hlorid). Sem toga zahvaljujui primjesama kao to je karbonatna kiselina a i organske kiseline voda hemijski djeluje na stijene i minerale u slojevima kroz koje prolazi rastvarajui ih i razlaui ih. Stoga je glavna karakteristika podzemnih voda veliki sadraj rastvorenih mineralnih soli. Povrinske vode sadre znatno manje rastvorenih soli jer se s jedne strane one razblauju atmosferskom vodom a s druge strane neke soli se taloe ( npr. bikarbonati pretvaranjem u karbonate). Jezerska voda zbog lakeg taloenja suspendovanog materijala i manjeg zagaivanja obino je istija od rijene. U vodi se najee nalaze rastvorene slijedee soli i plinovi:kalijumove soli,magnezijumove soli,Fe(III)hlorid,Fe(III)bikarbonat,aluminijumove soli i manganove soli, karbon dioksid, oksigen, spojevi nitrogena,a i mnogi sastojci kao karbonati,silikati,fosfati i humati. Voda koja sadri veu koliinu rastvorenih zemnoalkalnih soli naziva se tvrdom vodom za razliku od mehke kod koje je sadrzaj ovih soli manji.

2. VODA ZA PIEPitka voda je voda visoke kakvoe prikladna za ljudske potrebe. Pitka voda je prikladna za pie te za pripremu hrane. U posljednjih par desetljea poelo se veoma intezivno osmiljavati i sprovoditi u djelo programi kojima se dolazi do pitke vode. Prema prognozi neki naunika u skorijoj budunosti nas eka deficiti pitke vode zbog uveanja svjetske populacije, a prognoze kau da e se zbog toga vrlo vjerovatno poeti voditi lokalni i svjetski ratovi. Na Zemlji postoje veoma male koliine pitke vode, te stoga pojedine drave imaju trajni nedostatak pitke vode. Ako se one nalaze uz more, slanu vodu mogue je preraditi u pitku. Svake godine zbog nedostatka pitke vode umre 3 milijona djece mlae od 5 godina. U pitkoj vodi se ne smiju nalaziti mikroorganizmi, te bi trebala sadravati male koliine mineralnih tvari. Voda je tenost bez mirisa i ukusa koja je prisutna skoro svuda: u okeanima, morima, rijekama, jezerima, gasovita u oblacima, zamrznuta u gleerima ili u velikim podzemnim bazenima ispod krenjakih stjena. Ovu vodu neprestano koristi ivi svijet koji bez nje ne moe da ivi.2.1. Osobine pitke vodePitka voda prije svega mora odgovarati fizikim i biolokim standardima a u manjoj mjeri hemijskim. Ona treba da je bistra,bezbojna,bez mirisa,bez okusa i ne suvie tvrda i to je najvanije treba da je higijenski ispravna i zdrava jer kao to je poznato vodom se moe prenijeti niz crijevnih i drugih zaraznih bolesti.Skoro sve prirodne vode sadre veliku koliinu bakterija. Meutim voda koja se upotrebljava za pripremu pitke vode ne bi trebala da sadri vie od 100 klica/ml. Poslije dezinfekcije taj sadraj ne bi smio da bude vei od 10 klica /mla najee je znatno ispod toga. Kao dobra pitka voda smatra se voda kod koje se u 100 ml ne mogu dokazati E-coli bakterije. Mutnoa i obojenost vode indikacija su njene higijenske neispravnosti i nepogodnosti za pie. Mutna voda se ne smije koristiti za pie. Takvu vodu treba prije upotrebe izbistriti, a potom dezinfikovati. Po pravilu ista voda je bistra.2.2. Znaaj pitke vode za ljudski organizamLjudsko tijelo ini 72 % vode, pri emu ono stalno unosi i izbacuje nove koliine. Voda je presudna za metabolizam u organizmu, poto omoguuje varenje i kasnije rastvaranje hrane u stanicama, ali i ienje stanica od odpada. ivot je nezamisliv bez vode. Za odravanje ivota bitno je koliinu vode odravati u odredjenim granicama. Ljudsko tijelo se sastoji od 55-75% vode i taj procenat se mora odravati kako bi organizam normalno funkcionisao. Prosjeno, odrasla osoba treba da popije oko dva litra vode na dan kako bi nadoknadila prirodan gubitak tenosti (znojenje, disanje).Voda u organizmu predstavlja univerzalnu sredinu preko koje se odrava funkcija svih elija, transport hranljivih materija do izluivanja produkata metabolizma i tetnih sastojaka putem mokrae.Glavni je regulator tjelesne temparature znojenjem.Voda moe da sadri imaterije koje mogu djelovati zatitno. Voda sa fluorom utie na sprjeavanje pojave karijesa na zubima. Iz tog razloga se u pijau vodu dodaje ovaj element. Organizam se snadbjeva vodom i iz hrane (skoro sva hrana sadri vodu) Najbitniji nain obezbeivanja vode jeste unos tenosti (voda i napici). Voda je nutrijens koji je ukljuen u najvie procesa u ljudskom organizmu. Organizam odrasle osobe moe sadrati i 50 kg vode. Pri manjem nedostatku vode javljaju se smetnje, a gubitak od 15% ukupnog sadraja vode ve izaziva smrt. Zanimljivo je da ovjek moe dosta vie izdrati bez hrane, ak i nekoliko nedelja zavisnosti od prethodne uhranjenosti, dok bez vode vrlo brzo umire. 2.2.1. Vanost vode za pojedine organeMozak : Oko 80 % mozga ini voda. Veoma je vana za normalno funkcionisanje mozga, jer uestvuje u prenoenju nervnih impulsa. Srce: Dobra hidratacija tijela omoguava dobro stanje srca, jer je krv tanja i srcu je lake da pumpa.

Krvni sudovi: Krvni sudovi su veoma elastini i u zavisnosti od koliine tenosti u njima, oni ire i skupljaju svoj obim. U sluaju manjeg protoka tenosti, krvni sudovi se prilagoavaju tako to se gre tj smanjuje se njihov obim. Krvni sudovi predstavljaju kapilarnu mreu koja snabdijeva tkiva i organe krvlju. Manji protok tenosti u krvotoku dovodi i do pada pritiska na njegovim krajevima i da ne bi dolo do oteenja tkiva usled manjka krvi, kardiovaskularni sistem reaguje tako to poveava pritisak. Na taj nain manji unos tenosti prouzrokuje povieni pritisak Koa:Voda ini da naa koa izgleda fantastino. Dovoljna koliina vode odrava vitalnost koe, odnosno njen stepen hidratacije i elastinosti i usporava njeno starenje. Dobra hidratacija tijela omoguava redovno oslobaanje od toksina koji se skupljaju u koi i sprijeava isuivanje koe. Ako ne unosimo dovoljno vode, koa zadrava one koliine koje su joj dostupne, inei kou suhom, perutavom. Kosti, zubi i zglobovi: Kako voda nosi u sebi izvesne koliine fluora i kalcijuma, tako je adekvatan unos vode odgovoran za vrstinu kostiju i zuba, ali i za podmazivanje zglobova.Bubrezi : Bubrezi su glavni u eliminaciju toksinih materija, ali slue i za odravanje balansa vode u organizmu i konstantnog sastava tjelesnih tenosti i njenog elektrolitnog sadraja. U sluaju smanjenog unosa tenosti, bubrezi tede vodu i urin postaje koncentrovaniji i tamnoute boje, pa se i manje vode izliuje iz tijela. Ovakvo stanje ne smije dugo da potraje, jer se remeti balans elektrolita, to dalje dovodi do dehidracije i pojave munine, povraanja, greva u miiima i poremeaja u sprovoenju nervnih impulsa tj oslabljene koncentracije.

Varenje hrane : Voda pospeuje varenje i rastvaranje hrane u elijama, ali ima i ulogu u ienju elija od otpada. Radi dobrog varenja, uzimanje vode za vrijeme i nakon obroka treba izbjegavati, kako ona ne bi razblaila sokove i usporila rad crijeva.

3. METODE PREIAVANJA VODE ZA PIESirova voda, tj. voda koju preko vodozahvatnih objekata uzimamo za potrebe vodosnabdijevanja nikad nije apsolutno ista. Ona uvijek sadri, manje ili vie, razliite materije u rastvorenom i suspendovanom stanju, a koje su unesene iz okoline kroz koju prolazi (sa povrine litosfere, kroz hidrogeoloki medij, kroz atmosferu). U vodi takoe mogu da se nau, unesene razne vrste zagaenja. Da bismo utvrdili prisustvo pojedinih supstanci u sirovoj vodi, moramo na bazi propisano uzetih uzoraka izvriti odgovarajue analize ije rezultate uporeujemo sa vaeim standardima vode za pie. Rezultati poreenja govore da li i u kojoj mjeri treba vriti kondicioniranje vode. Kondicioniranje vode za pie podrazumijeva koritenje razliitih procesa i operacija kojima se uklanja neki nedostatak sirove vode, ponekad itav kompleks nedostataka, a ponekad se vjetaki popravlja odreena osobina koju zahtijevaju potroai, odnosno standardi kojima su propisani kriterijumi kvaliteta vode za pie. Metode za pripremu vode za pie obuhvataju niz glavnih i dopunskih procesa i operacija koji se kombinuju u okviru tehnolokog postupka, esto i sa posebnim tretmanom, ija ema kondicioniranja moe biti veoma jednostavna (npr. samo dezinfekcija vode),ali i krajnje kompleksna. U praksi pripreme vode za pie najee se koristi taloenje, koagulacija i fokulacija, fiitriranje, dezinfekcija, te posebne metode i procesi. Za razliite procese i operacije kondicioniranja vode za pie, da bi se u pogonu postigli zahtijevani efekti, treba isprojektovati u graevinskom pogledu veoma kompleksne objekte, koji moraju imati optimalne hidraulike i tehnoloke karakteristike. Skup svih objekata ini postrojenje za pripremu vode, koje jo sadri svrsishodnu opremu i mjemoupravljaku tehniku.3.1. Osnovni procesi preiavanjaIzbor metode preiavanja uslovljen je zahtjevnim kvalitetom vode,odnosno ukoliko kvalitet vode ne odgovara zahtjevima Pravilnika o higijenskoj ispravnosti vode za pie,vri se preiavanje i dezinfekcija vode. Navest emo fizike,fiziko hemijske,hemijske i bioloke metode koje se primjenjuju u praksi.1. Izdvajanje grubodispergiranih materija - taloenjem,filtriranjem uz prethodnu koagulaciju ili kombinovanjem tih metoda.2. Koagulacija- izdvajanje finih disperznih suspenzija.3. Stabilizacija vode -izdvajanje iz vode materija koje izazivaju koroziju metala i betona.4. Degazacija vode-izdvajanje iz vode rastvorenih gasova.5. Dezodoracija vode- odstranjivanje stranog ukusa i mirisa vode.6. Korekcija sadraja u vodi eljeza i mangana.7. Flourizacije i deflourizacija8. Omekavanje vode9. Dezinfekcija vode-oslobaanje vode od patogenih mikroorganizama.

3.2. Izdvajanje grubodisperznih materijaTaloenje vode u praksi se koristi kao samostalan proces a koristimo ga nakon obrade vode sa koagulantima. Ovim procesom izdvajaju se krupnije estice. Da bismo poveali efekat izbistrivanja mutnih i slabo obojenih voda poslije taloenja primjenjuje se postupak filtriranja vode kroz tkz. spore filtere

Slika 1. Pjeani filterPjeani filter predstavlja jedan rezervoar naizmjenino napunjen sa slojem pjeska i slojem ljunka. Gornji sloj naziva se filtracionim slojem i predstavlja filter koji zadrava suspendirane materije. On se sastoji od istog kvarcnog pijesk. Ispod ovog pjeanog sloja nalazi se sloj krupnijeg pijeska i ljunka. U toku rada na filtru se obrazuje opna od razliitih suspendiranih materija. Na stvorenoj gustoj opni zadravaju se estice raznih veliina pa i mikroorganizmi koji se nalaze u vodi. Stvorena gusta opna vremenom poinje da smanjuje brzinu filtracije zbog toga je s vremena na vrijeme skidamo sa filtera zajedno sa gornjim slojem pijeska,zatim se ponovo na njegovo mjesto dodaje svjei pjesak. Metod spore filtracije je primjenjljiv za vode ija boja ne prelazi vie od 35 O. Ovaj metod moe se koristiti za male vodovode.3.3. KoagulacijaProces koagulacije se koristi za izdvajanje fino dispergiranih materija iz vode. Koagulacija predstavlja obradu vode sa hemijskim reagensima koji dovode do poveanja estica i breg taloenja. U zavisnosti od karaktera estica dispergovanih u vodi razlikuju se mutne i obojene vode. estice primjesa prirodnih voda imaju negativno naelektrisanje. Izdvajanje tih primjesa vri se pomou koagulanata koji hidroliziraju npr. aluminijum sulfata. Ta so rastvaranjemu ovdi hidrolizira gradei alumunijum hidroksid koji sa vodom gradi koloidni sistem-pozitivno nabijeni sol. Uporedo sa koloidnim primjesama pri koagulaciji se iz vode uklanjaju grubo disperzne estice,planktoni,bakterije i virusi. Za preiavanje vode koriste se slijedei koagulanti: aluminijum sulfat,elejzo sulfat,hlorid eljeza i dr. Koagulanti postepeno hidroliziraju u vodi zbog formiranja slabe baze i jake kiseline. Hidroliza se zavrava vrlo brzo.

Koagulacija vode je sloen proces i sastoji se iz tri faze: Stvaranje koloidnog rastvora hidroksida meala u toku potpune hidrolize koagulanata. Koagulacija nastalog sola koagulanta pod uticajem aniona vode i njegova interakcija sa koloidnim i grubo disperznim primjesama vode. Proces stvaranja pahuljica koji se zavrava sedimentacijom.Poto se koagulacija odvija veoma brzo potrebno je energino mjeanje vode nakon dodavanja koagulanata. Na tok koagulacije imaju uticaj slijedei faktori: Temperatura pH rastvora intenzivnost mjeanja sastav soli u vodi 3.3.1. Osobine koagulanatakoagulanti koji se primjenjuju u praksi preiavanja vode moraju da ispunjavaju odreene zahtjeve. Kao reagens kaogulant mora da posjeduje visoku sposobnost bistrenja ili obezbojavanja vode Hidroliza koagulanta,koagulacija sola metalnih hidroksida,formiranje pahuljica i sedimentacija moraju se odvijati velikom brzinom. Pri dodavanju koagulanta pH tretirane vode ne smije se mjenjati. Kao hemijski proizvod koagulant mora da bude jeftin,dobro se uva,pogodan za doziranje,ne ispoljava koroziona dejstvo i brzo se rastvara.

3.3.2. Metode za koagulaciju bez primjene ragensaDanas u praksi za preiavanje vode se koriste sve vie metode uklanjanja koloidnih primjesa pod uticajem elektrinog polja. Prema mehanizmu djelovanja elektrinog polja na koloidne estice mogu se izdvojiti dva procesa: Elektrokoagulacija ElektroforezaElektrokoagulacija se ogleda u tome to se razgradnja koloidnih sistema vri pod uticajem elektroforetikog premjetanja estica prema odgovarajuoj elektrodi.Elektroforezu za razliku od elektrokoagulacije ne prati razgradnja koloidnih primjesa a svodi se na njihovo koncentrovanje uz prethodno uklanjanje iz zone uticaja elektrinog polja.

3.4. Stabilizacija vodeStabilizovanom vodom nazivamo onu vodu koja u duem kontaktu sa metalnim ili betonskim povrinama ne mijenja svoj sastav. Naruavanje stabilnosti vode moe biti izazvano sadrajem CO2, niskom vrijednotu pH,ako je prezasiena sa Ca(HCO3) ili Mg(HCO3)2 te ako ima povien sadraj sulfata i hlorida. Stabilnom vodom smatramo onu vodu koja ne izdvaja i ne rastvara kalcijum karbonat.Veliina kojom se ocjenjuje stabilnost (S) date je izrazom S=B/Bi. Gdje je B-alkalnost vode u prirodnom stanju, Bi-alkalnost vode poslije mjeanja sa kalcijum karbonatom. Ako je S < 1 voda je agresivna a ako je S>1 voda je sklona taloenju kalcijum karbonata.3.5. Degazacija vode Proces izdvajanje rastvorenih gasova iz vode naziva se degazacija. U vodi koja se koristi u razliitim tehnolokim procesima nepoeljno je prisustvo rastvorenih gasova (CO2,O2,H2S). Za ovaj proces koriste se fizike i hemijske metode. Gasovi kojih nema u atmosferi ili su pisutni u neznaznoj koliini kao to je H2S mogu se ukloniti pri kontaktu sa vazduhom tj. Pri procesu aeracije vode. Efikasnost procesa zavisi od pH odreivane vode. Pri pH