PROČIŠĆAVANJE PITKIH I OTPADNIH VODA - UVODNO

Temeljni međuodnosi: - Uz kvantitet, vode u prirodi karakterizira i kakvoća.

Kakvoća voda za piće koja se zahvaća u prirodi uvjetovana kakvoćom ispuštenih

voda. - Dispozicija i kakvoća ispuštenih voda utječe na kakvoću nizvodnijih prijemnika te

kakvoću mora kao konačnog recipijenta u priobalnim područjima. - Prirodni prijemnici onečišćenih voda imaju ograničene mogućnosti prihvata i

samopročišćavanja otpadnih voda, te je stoga nužno pročišćavanje osiguravati i strukturalnim objektima. S druge strane potrebni stupanj pročišćavanja (a time dijelom i tehnologiju) uvjetuje prihvatni kapacitet prijemnika, tako da u nekim slučajevima nisu potrebne skupe tehnologije pročišćavanja koje su često produkt nekritičkog prihvaćanja komercijalno nametnutih potreba.

Povijesni razvoj koncepta zaštite voda: – 50-tih godina krilatica: Razrjeđenje je rješenje za zagađenje (????).

- sadašnji pristup: Održivi razvoj –definira se kao zadovoljavanje sadašnjih potreba

bez ugrožavanja mogućnosti budućih generacija u zadovoljavanju njihovih

budućih potreba.

U konceptu zaštite voda nastoji se primjenjivati načelo «zagađivač plaća» kako bi

se destimuliralo ispuštanje voda neodgovarajuće kakvoće u prijemnik – posredna stimulacija izgradnje uređaja za pročišćavanje i povećanja njihova učinka. Zakonska regulativa - mjere stimulacije i prisile onečišćivača.

2. KAKVOĆA VODA

Prema Tedeskom (1997), u prirodnim vodama nalaze se raspršene i otopljenih tvari - posljedica sukcesija ekosustava, a naročito antropogenih sukcesija.

Upotrebljivost voda za pojedine namjene ovisi o sastavu, svojstvima i koncentraciji pojedinih tvari u vodi. Zbog toga se kad je riječ o gospodarenju vodama uvodi pojam "kakvoće vode" - određuje se brojčanim vrijednostima - veličinom pojedinih pokazatelja određenih tvari i/ili energije što ih voda sadrži.

Kakvoća vode ocjenjuje se prema sljedećim skupinama pokazatelja:

- fizikalnim - kemijskim - biološkim - mikrobiološkim.

Sva otopljena i raspršena tvar u vodi koja je posljedica onečišćenja može biti organskog ili anorganskog porijekla.

Otopljena tvar nalazi se u vodi u obliku iona ili molekula koje su po dimenzijama istog reda veličine ili manje od molekula vode (manje od IO-6 mm).

Koloidi su sitne čestice u vodi koje po svojim svojstvima čine prijelaz između otopljenih i raspršenih tvari. Veličine čestica su u granicama od 10-6 do 10-3 mm.

Poznavanje pojedinih pokazatelja kakvoće vode bitno je za nadzor i upravljanje vodnim bogatstvima.

KAKVOĆA VODA ZA PIĆE Voda za piće ne smije biti štetna za zdravlje čovjeka. Ona mora da posjeduje dobre organoleptičke značajke (temperatura, boja, miris, mutnoća okus) i primjeren sastav. Sastav vode ovisi o prirodnom okruženju u kojemu se nalazi analizirani izvor, vodotok, nalazište podzemne vode, kao i o antropogenim utjecajima.

Pred cca 2000.g. Plinije je ustvrdio: Vode su takve kakva je zemlja kojom teku.

– time je sintetiziran odnos između kemijsko sastava vode i kemijskog sastava stijena i tla kao posljedicu sposobnosti vode da otapa tvari s kojima dolazi u doticaj ovisno o stupnju njihove topivosti, temperaturi, trajanju kontakta… Provjera kakvoće vode – ispitivanjem koje se provodi u skladu s preporukama i smjernicama WHO, EC i Propisima RH. Ispitivanje vode uključuje:

- utvrđivanje uvjeta pod kojima voda opstaje u prirodi, - opažanja i ispitivanja određenih svojstava voda na terenu, - laboratorijske pretrage kakvoće vode i njenih specifičnih svojstava.

U laboratoriju se ispituju uzorci vode prikupljeni na terenu, na uređajima za kondicioniranje vode, kao i uzorci voda uzeti na istaknutim mjestima u vodoopskrbnom sustavu. Postupci uzimanja uzoraka i analiza vode provode se prema posebnim propisima određenih zdravstvenih ustanova, a provode ih ovlašteni laboratoriji. Prema Pravilniku o zdravstvenoj ispravnosti vode za piće (NN 46/94), mjesta uzorkovanja obuhvaćaju:

- vode na izvorištu, - vode nakon postupka prerade, dezinfekcije, - vodu u vodospremi, - vodu u razvodnom sustavu.

Osnovna je svrha analiza vode da se utvrde njezine pogodnosti za određene namjene u životu čovjeka, za potrebe industrije, navodnjavanja i drugo, a što uključuje osnovne grupe pokazatelja:

- fizikalne - kemijske - biološke - bakteriološke pretrage vode

Fizikalni pokazatelji voda za piće:

Temperatura – bitan kriterij u ocjeni pogodnosti voda za piće – najpovoljnija temperatura 8-12 0C, a maksimalna dozvoljena 250C. Temperatura vode ukazuje na porijeklo. Boja – prema porijeklu – razlikuje se prava (posljedica tvari rastvorenih u vodi) i prividna boja (posljedica suspendiranih tvari). Najčešće joj je porijeklo od huminskih materija, ali indicira i na prisutnost željeza i mangana u vodi – nije poželjna iz estetskih razloga.Mjeri se fotometrijski.

Mutnoća vode – uzrokuju je suspendirane i koloidne čestice gline, mulja, usitnjene organske tvari, mikroskopski organizmi… Najčešće se izražava se u jedinicama «mg/l silikatne zemlje» ili NTU jedinicam. Miris i okus – Čista voda je bez mirisa i okusa (njihova prisutnost nije poželjna sa sanitarnog stajališta). Kemijski pokazatelji vode za piće

Otopljeni ugljični dioksid – dolazi u vodu upijanjem iz atmosfere (0-5 mg/l), kao proizvod raspadanja organskih tvari, te vulkanskim djelovanjem. Kad ga ima više od 10 mg/l- pokazatelj zagađenosti voda. Otopljeni kisik – dolazi u vodu otapanjem iz atmosfere ili pak fotosintezom. Pri određenoj temperaturi i uz određeni barometarski tlak, voda može otopiti iz atmosfere samo određenu količinu kisika – takva se otopina smatra 100%-tno zasićenom. Male količine

kisika u vodi – znak da je proces raspadanja organske tvari u tijeku.

Potrošnja kisika O2 Mjeri se potrošnjom kisela kalijeva permanganata dodanog vodi ili kisika koji se oduzme od permanganata pri oksidaciji organske tvari – ispravna voda ne više od 5 mg/l. Pokazuje koliko kisika voda može potrošiti na oksidaciju prisutnih organskih tvari.

Dušik . Spojevi dušika pretežno potječu od organske tvari ili dospijevaju u vodu ispiranjem poljoprivrednog zemljišta ili na drugi način. U vodi opstoje u tri oblika:

- kao živa tvar - kao proizvod žive tvari - kao proizvod raspada mrtve organske tvari.

Isparni ostatak – osušeni talog koji ostaje nakon isparenja vode na 105 0C

Fiksirani ostatak - osušeni talog koji ostaje nakon isparenja vode na 600 0C – uglavnom

sadrži soli koje čine tvrdoću i alkalitet vode. Razlika između ova dva ostatka predstavlja

pretežno organsku tvar.

Željezo – dolazi u vodu:

- redukcijom ferispojeva u ferospojeve koja se zbiva pod utjecajem organske tvari u raspadanju,

- iz mineralnih naslaga neposrednim rastvaranjem pod utjecajem ugljičnog dioksida i drugih kiselina u vodi,

- iz organske tvari, - iz željeznih cijevi i željeznih građevina uslijed korozivnog djelovanja kiselina u vodi.

Željezo nije štetno, ali uzrokuje gorak ukus. Kolajući vodovodnim cijevima dolazi do izdvajanja i taloženja željeza u sustavu raspodjele što omogućava razvoj željezovitih bakterija i razvoj neugodnih mirisa – Dopušteno 0,3 mg/l (WHO). Mangan – Štetan po zdravlje u vodi - dopuštena koncentracija do 0,05 mg/l. Klor – Najučestaliji NaCl, CaCl2, MgCl2. Dolaze u vodu:

- iz mineralnih naslaga - difuzijom iz mora ili miješanjem slatke i slane vode u podzemlju - spirinama otpadnih voda - ljudskim i životinjskim fekalijama.

Dozvoljeno 200 mg/l klorida u pitkoj vodi – već dijelom slankast okus. Koncentacija vodikovih iona – pH. ph < 7 – kiselo ph = 7 - neutralno

ph 8 – 11 – slabo lužnato ph 12 – 14 – jako lužnato

Tvrdoća vode – Otopljene soli kalcija i magnezija u vodi, i to kao hidrogenkarbonati, kloridi, nitrati, nitriti, sulfati, karbonati. Dolaze u vodu otapanjem – prisutnost ugljičnog monoksida pridonosi procesu otapanja. Izražava se onom količinom kalcijevog karbonata (mg/l) koja je ekvivalentna svim kalcijevim i magnezijevim solima u vodi. Razlikuju se njemački, francuski i engleski 0 tvrdoće.

BIOLOGIJA VODE Biološke prosudbe o stanju vodnih sustava temelje se na međusobnim utjecajima životnih zajednica i staništa. Sa zdravstvenog stanovišta, za vode za piće najvažnije skupine organizama su:

- Vodene biljke - sudjeluju u procesima fotosinteze: - trave vezane za dno i priobalje (bentos) a poneke i slobodno plivaju. U

pogodnim uvjetima gusto vodeno raslinje može ugroziti jezera, lagune, potoke…,

- alge – jednostavne građe bez korijenj, stablike i lišća – više tipova od nanoplanktonskih do vrlo velikih morskih algi. Sudjeluju u procesima.

- Vodene životinje

- Vodena plijesan, virusi i bakterije – sadrže patogene organizme. Virusi izazivaju infektivne bolesti. Bakteriofagi – infektivni agensi bakterija. Bakterije – bitna uloga u razgradnji organske tvari u prirodi, kao i kad treba održati

njezinu nepromjenjivost u uređajima za pročišćavanje. Gotovo sve bakterije u vodi potječu iz crijevnog sustava čovjeka i toplokrvnih životinja, a obilježava ih bakterija Eschericia coli (E.coli) – indicira na prisutnost fekalnog zagađenja pa postoji mogućnost da će biti i patogenih bakterija. Izražava se pokazateljem najvjerojatnijeg broja bakterija (NBB) – dopušteno 10 NBB u 100 ml sirove vode. Prate se uglavnom i željezovite i sumporne bakterije.

Pravilnik o zdravstvenoj ispravnosti vode za piće propisuje: - zdravstvenu ispravnost vode koja služi za javnu vodoopskrbu stanovništva - vrstu i opseg uzimanja uzoraka - učestalost uzimanja uzoraka Slijedi tablični prikazi nekih od odabranih fizikalno-kemijskih i mikrobioloških pokazatelja kakvoće vode za piće.

KONDICIONIRANJE PITKIH VODA

Voda je nezamjenjiva materija za egzistenciju čovjeka, a s obzirom na različite uplive onečišćenja i zagađenja, da bi se je koristilo za ljudske potrebe, treba joj kakvoću dovesti na primjereni stupanj zdravstvene ispravnosti.

Pored fiziološkog i higijenskog značenja voda ima i važnu epidemiološku, toksikološku i radiološku ulogu. Osim bioloških kontaminanata, voda može biti zagađena i različitim kemijskim agensima i drugim otrovnim spojevima kao npr. pesticidi, deterdženti, radioaktivne supstance…. Isto tako, voda i u svom prirodnom stanju može imati nepovoljan sastav (željezo, mangan, silicijeva kiselina…, a koji se mogu tehničkim mjerama korigirati i vodu privesti standardu voda za piće.

Da bi voda za piće odgovarala korisnicima (ponajviše za čovjekovu upotrebu) po svojim fizičkim, kemijskim i sanitarnim osobinama, ona se mora pripremiti – kondicionirati. Isto tako, za različite tehnološke namjere voda također mora imati specifični sastav. Elemeti u vodi koji primarno utječu na ljudsko zdravlje i estetski izgled vode su:

- patogeni organizmi - mutnoća i suspendirane materije - boja - ukus i miris - organske supstance - tvrdoća

PROCESI I OPERACIJE KONDICIONIRANJA Kako se u prirodi svako izvorište vode ima neke svoje specifičnosti – razlikuje se od drugih, i procesi kondicioniranja – pročišćavanja njegovih voda moraju se prilagođavati svakom konkretnom slučaju.

Priprema vode za piće vrši se putem korišćenja niza različitih procesa i operacija – pogoršanjem kakvoće sirove vode povećava se broj i složenost operacija i procesa koje treba primijeniti da bi se postigao propisana kakvoća vode za piće. Procesi kondicioniranja zasnovani su na fizičkim, kemijskim i biološkim učincima, kojim se postiže uklanjanje nepoželjnih sastojaka i supstanci iz sirove vode. U kondicioniranju voda za piće koriste se slijedeći osnovni procesi i operacije:

1. taloženje 2. koagulacija i flokulacija 3. filtriranje 4. dezinfekcija

Često se koristi i opercija zadržavanja na rešetkama i sitima plivajućih i lebdećih materija – obično izvan samog postrojenja za kondicioniranje – na početku vodozahvatnog uređaja. Pored njih, koriste se posebne (dopunske metode) kao:

1. miješanje i aeracija 2. flotacija 3. oksidacija 4. sorpcija 5. odstranjivanje (željeza, mangana…) 6. odstranjivanje amonijaka 7. desalinizacija 8. omekšavanje…

Vrlo česte i kombinacije kao (idući od jednostavijeg ka složenijem):

1. dezinsekcija 2. flokulacija, filtracija, dezinsekcija 3. flokulacija, taloženje, filtracija, dezinfekcija 4. flokulacija, flotacija, filtracija, dezinsekcija

Ako voda iznimno loše kakvoće još i:

1. aeracija 2. oksidacija 3. sorpcija 4. biološki postupci 5. radiološka dekontaminacija

Poseban zadatak predstavlja odstranjivanje mulja i njegova neutralizacija, u okviru koje ima više operacijskih faza (postupaka).

Shema postupka pročišćavanja određuje se nakon provedenih detaljnih analiza fizikalnih, kemijskih, bakterioloških i bioloških) osobina vode tijekom duljeg vremenskog razdoblja u svim hidrološkim prilikama. U tome sudjeluju:

- hidrogeolozi - hidrolozi - kemičari - biolozi - tehnolozi - hidrotehničari

Bistra voda – oduvijek sinonim za čistu vodu, mada često ne i pouzdan pokazatelj. No, bistra voda i dalje ostaje jedan od primarnih kriterija za čistu vodu.

Čovjek je vrlo rano zapazio koristan učinak poboljšanja kakvoće vode kada ona

neko vrijeme miruje ili se vrlo sporo kreće – obavlja se proces prirodne sedimentacije i bistrenja vode.

Isto tako, vrlo je rano zapaženo da se zamućene vode, kada prolaze kroz sloj šljunka ili pijeska, jako dobro bistre. Tim postupkom dolazi do zadržavanja suspendiranih čestica i zadržavanja brojnih bakterija. Sirova voda se oslobađa većeg dijela prisutnih onečišćenja i tako bistri.

Rano su uočeni i povoljni učinci prelijevanja vode preko kaskada i stepenica, te protječe kroz slojeve ugljena – reduciraju se mirisi, nestaju plinovi kao ugljični monoksid i sumporovodik…

Početkom 20. st dolazi i do primjene klora kao sredstva za dezinfekciju vode za piće, i to kao posljednja u shemi postupaka za pročišćavanje pitkih voda. Često je dezinfekcija vode ujedno i jedini postupak kondicioniranja vode – u slučajevima kad se koriste izvorišta vode s povoljnim parametrima kakvoće – npr. slučaj s vodama izvora Rječine, izvora Zvir u Rijeci...

Potreba pročišćavanja voda koje se koriste za piće istaknuta je još u najranijim medicinskim knjigama na sankrstu „Neghrund Bhusan“ iz Ayurveda, gdje u poglavlju o vodi stoji: „Prljavu vodu kuhaj, a zatim je izloži sunčevu svjetlu i uroni u nju sedam puta

komad vrućeg bakra, potom je pusti da se ohladi u zemljanim sudovima.“ No, generalno gledajući, primjena postupaka kondicioniranja voda napredovala je u praksi relativno sporo. Na osnovu stečenih iskustava može se zaključiti da „svaku vodu treba obrađivati u odnosu na njena specifična fizikalno-kemijska i bakteriološka svojstva“. Ti postupci kondicioniranja mogu biti i izuzetno kompleksni – kao što je prikazano na slijedećoj slici.

Shematski prikaz suvremenog sustava kondicioniranja vode

Primjer takvog kompleksnog uređaja je uređaj za kondicioniranje voda iz akumulacije Butoniga.

Upravljačka shema

Pogled na postrojenje za kondicioniranje pitke vode iz akumulacije Butoniga Osnovni postupci koji se koriste u tehnologiji kondicioniranja pitkih voda i njihove opće značajke su slijedeći:

TALOŽENJE – To je proces u kome se djelovanjem sile gravitacije u vodi izdvajaju disperzirane mineralne i organske tvari teže od vode. To taloženje ovisno je o nizu utjecajnih faktora, a ponajviše o veličini čestica, temperaturi vode, geometriji taložnice i slično. Kod relativno velikih čestica (10-3 mm < d /promjer čestice/< 1 mm), utjecaj mase čestice prevladava, te se taloženje odvija kao funkcija sile gravitacije. Kod manjih čestica, odnos njihove površine i mase je znatan, pa svojstva vezana uz površinu čestica (el. naboj) postaju dominantna, a brzina taloženja vrlo spora.

Kako bi se destabilizirao el. naboj tako sitnih koloidnih čestica, te tako pospješilo

njihovo povezivanje, sirovoj se vodi dodaju različiti koagulanti – najčešće soli alumunija i željeza. Uz takav proces koagulacije, usko je vezana i flokulacija – postupak sporog miješanja procesom koagulacije neutraliziranih čestica kojim se one dovode u međusobni dodir radi ubrzanja njihove aglomeracije. Među najčešćim flokulantima za spomenuti je mineralne flokulante kao aktivni silicij, nekoliko vrsta ilovača, aktivni ugljen; organske flokulante (neki ekstrakti alga, celuloze) kao i polimeričke flokulante (polielektrolite).

Često se provodi i usputna aeracija, tako da čestice nčistoće bivaju olakšane i isplivavaju na površinu, gdje se uklanjaju zgrtačem – prikazan primjer na uređaju Butoniga.

Nakon toga sirova voda obično se dalje pročišćava postupkom filtracije. To je proces kod kojeg se voda protjecanjem kroz neku poroznu sredinu oslobađa dijela suspendiranih tvari, te smanjuje broj bakterija i drugih mikroorganizama. U slučaju kad je veličina tvari suspendiran eu vodi veća od pora filtarske sredine, ona se zadržava na površini filtra i dolazi i do površinske filtracije.

Proces filtracije primejnjuje se u tehnologiji kondicioniranja slabo opterećenih

voda i kod relativno manjih protoka, a može se odvijati kao gravitacijski i tlačni. Prema kakvoći voda koju treba pročišćavati, izabire se i granulacija filterske ispune. Podržavanje učinkovitosti porozne sredine postiže se pranjem filtera.

Mehanizmi na kojima počiva djelovanje filtracije su: - mehaničko procijeđivanje (izdvajanje čestica većih od pora između zrnaca

pijeska), - taloženje - adsorpcija.

Postoje više konstrukcijski izvedbi filtera – najčešće kao brzi ili spori filteri. Spori filtri – najstariji način čišćenja vode.

Na površini filterskog sloja obrazuje se i tzv. biološka opna koja ima dodatni pozitivni efekt na pročišćavanje. Slijedi prikaz sporih filtra na akumulaciji Butoniga.

Da bi se povećala brzina filtracije i smanjili veliki volumeni koji zahtijevaju spori filtri, još je krajem 19. st. Uveden postupak brze filtracije koja se odvija u zatvorenim posudama pod tlakom, a gdje je i postupak filtriranja i pranja puno brži, ali i učinkovitost nešto slabija. Takvi su brzi filtri često višeslojni – od nekoliko slojeva različite granulacije. Postavljaju se u serijama – slijedi prikaz brzih filtera s uređaja za kondicioniranje voda izvora Sv.Ivan.

Najnoviji postupci filtriranja – membranska filtracija. Njima je omogućena filtracija još sitnijih čestica onečišćenja.

Postoji više vrsta membranskih procesa:

Postoje i posebni postupci kondicioniranja vode, a koji uključuju i mekšanje vode, uklanjanje željeza i mangana, aeracije, ukalnajnje nitrata, uklanjanje mikrozagađivača (pesticidi, trihalometani, polinuklearni aromatski ugljikovodici, uklanjanje boje i slično, a sve u cilju osiguranja zdravstveno ispravne vode. DEZINFEKCIJA VODE

Prolaskom vode kroz proces taloženja i filtracije znatno se smanjuje količina mikroorganizama u vodi, što ne znači da su oni potpuno uklonjeni. Za njihovo potpuno uklanjanje primjenjuje se dezinfekcija.

Dezinfekcijom se ne postiže potpuno uništenje svih živih mikroorganizama kao npr. sterilizacijom, ali se voda u bakteriološkom smislu dovede u stanje zdravstveno ispravne vode (sigurne). Cilj dezinfekcije je uklanjanje infektivnih mikroorganizama (intedestinalnih i fekalnih vrsta bakterija).

Dezinfekcija je zadnji korak pri kondicioniranju vode, ponekad i jedini, ali uvijek

obavezan. Od postupaka dezinfekcije najčešće se koriste: - dezinfekcija klorom i njegovim derivatima - dezinfekcija ozonom - dezinfekcija ultraljubičastim zrakama DEZINFEKCIJA KLOROM I NJEGOVIM DERIVATIMA Korištenje klora i njegovih derivata za dezinfekciju izaziva uništenje bakterija, određenih vrsta virusa i parazita, oksidaciju organske i anorganske tvari, te suzbijanje okusa i stranih mirisa vode. Baktericidno svojstvo klora je u razaranju enzima koji pretvaraju škrob u šećer i koji su prijeko potrebni za život mikroorganizama. Klor je pogodan kao dezinfekcijsko sredstvo zbog učinka koji se postiže u relativno kratkom vremenu uz prihvatljive troškove, ali mu je loša strana što može uzrokovati neugodan miris vode. Potrebna doza klora ovisi o ukupnoj organskoj i anorganskoj tvari u vodi koja oksidira.

Pokazatelj klorne doze je količina neutrošenog, tzv. rezidualnog klora koja ostaje u vode nakon izvršene oksidacije organske i anorganske tvari. Dodavanje klora u vodu se provodi dok se u kloriranoj vodi ne pojavi slobodni rezidualni klor. Orijentacijska doza klora kod pitkih voda iznosi 0,5-1,0 mg/l.

Danas se sve više koristi klor dioksid (manje opasan i duže zadržava baktericidna svojstva).

Dezinfekcija klor-dioksidom

DEZINFEKCIJA OZONOM Zasniva se na propuštanju kroz vodu ozona (zraka u kojemu je kisik uslijed električnog pražnjenja proveden u triatomski oblik O3). Ozon se dobiva tako da se struja čistog i suhog zraka propušta između dviju elektroda s razlikom potencijala od 10 000 do 20 000 V. Ozon je nepostojan i brzo prelazi u kisik O2, a atom kisika koji se pri tome oslobađa djeluje kao jaki oksidant na protoplazmu organizama koji se nalaze u vodi i uništava ih.

Dobra strana ozona kao dezinfekcijskog sredstva je u tome što tako dezinficirana voda nema neugodnog mirisa niti otrovnog djelovanja, a loša u značajnim troškovima uređaja s ozonom i korištenja uređaja.

DEZINFEKCIJA ULTRALJUBIČASTIM ZRAKAMA

Ultraljubičaste zrake imaju baktericidno djelovanje kod valnih duljina 200-300 nm, a maksimalno 250 nm. Ultraljubičaste zrake proizvode se žaruljama sa živinim parama pod malim tlakom. Voda koja se dezinficira ovim postupkom mora biti savršeno čista i kružiti oko žarulje u tankom sloju. Dobra strana ovog postupka je relativno

jednostavan pogon i nepromijenjen okus vode, a loša strana je potreba da voda bude savršeno čista što podrazumijeva visok stupanj prethodnog kondicioniranja vode.

EVAKUACIJA I DISPOZICIJA MULJA POSLIJE KONDICIONIRANJA

Vrsta mulja ovisi o postupku kondicioniranja. Nekemijski mulj nije škodljiv i može se bez posebnog tretmana odlagati. No, mulj iz uređaja za kondicioniranje kod kojega se upotrebljavaju metalni koagulanti treba posebno zbrinjavati.

POKAZATELJI KAKVOĆE VODA U PRIRODI I OTPADNIH VODA Slično kao i kod pitkih voda, s time da su, zbog specifičnosti otpadnih voda, neki pokazatelji puno važniji

Organske tvari – nalaze se u prirodnim vodama i u raspršenom i u otopljenom obliku. Prema porijeklu, organska tvar u vodi je proizvod biokemijskih procesa u vodi, posljedica spiranja zemljišta oborinskom vodom te kao sastojak ispuštenih gradskih i industrijskih otpadnih voda. Ukupna se organska tvar dijeli na biološki razgradivu i nerazgradivu tvar. Najčešće skupine organskih tvari u vodi su bjelančevine (40-60%), ugljikohidrati (25-50%) te masnoće (oko 10%). Osim njih, u vodi se nalaze i manje količine brojnih sintetičkih organskih molekula (npr. deterdženti, pesticidi). Pokazatelj količine razgradive organske tvari u vodi je „biokemijska potreba kisika“ (BPK). Ona označava količinu kisika koja je potrebna da se razgradi organska tvar pomoću mikroorganizama. S obzirom da potpuna razgradnja organske tvari traje vrlo dugo, za praktične je svrhe uveden pokazatelj „petodnevna biološka potreba kisika“ (BPK-5). Odvija se u kontroliranim laboratorijskim uvjetima pri 20 0C. Biokemiskom se oksidacijom razgrađuju ugljikovi i dušikovi spojevi. Nakon 20 dana razgradi se oko 95-99 ugljikovih spojeva, a tijekom 5-dnevnog razdoblja oko 60-70%. Za razvoj bakterija koje razgrađuju dušikove spojeve potrebno je 6-10 dana, a ako ih u vodi već ima – onda razgradnja započinje ranije, što je vidljivo na danoj slici koja slijedi.

Industrijske otpadne vode obično su opterećene fenolima i ugljikovodicima koji su derivati nafte.

Pokazatelj količine organske nerazgradive tvari u vodi je „kemijska potrošnja kisika“ (KPK). Određuje se iz potrošnje oksidacijskog sredstva (kalijevog permanganata KMnO4) ili kalijevog bikromata (K2Cr2 O 7). Izražava se u mg/l. Hranjive tvari Pod hranjivim se tvarima podrazumijevaju tvari potrebne za proizvodnju primarne organske tvari (alge, zelene biljke). Najčešće su to dušik i fosfor. Izražavaju se u mg/l N ili mg/p P.

Dušik se kao plin (N2) nalazi u atmosferi, a pri posebnim se uvjetima (el. Pražnjenja) oksidira u dušik-dioksid te ispiranjem iz atmosfere dospijeva u vodne sustave. Određene vrste algi, bakterija i biljaka mogu uzimati dušik iz atmosfere, no najveći dio dušikovih spojeva u vodi je posljedica razgradnje organske tvari. Dodatne se količine unose i ispiranjem poljoprivrednog zemljišta. U vodnim sustavima gdje postoji dovoljne količine otopljenog kisika zbivaju se postupci razgradnja organske tvari na relaciji amonijak – nitriti – nitrati, a kojom se prilikom smanjuje sadržaj kisika u vodi.

Fosfor se u vodi nalazi u obliku ortofosfata, polifosfata i organski vezanog fosfora. Dospijevaju u vodu razgradnjom organske tvari, ispiranjem zemljišta (naročito poljoprivrednog, kao i otpadnim vodama. Nisu otrovni ali povećavaju proizvodnju primarne organske tvari te tako povećavaju eutrofikaciju vodnih sustava. Biološki pokazatelji:

- stupanj saprobnosti - stupanj biološke proizvodnje - mikrobiološki pokazatelji - stupanj otrovnosti - indeks razlike.

Stupanj saprobnosti – Liebman 1942.g. predložio kao pokazatelje određene vrste bentoskih organizama, te uveo slijedeće stupnjeve saprobnosti:

- oligosaprobni (najpovoljnije stanje – I stupanj razgradnje) - beta-mezosaprobni (II stupanj) - alfa-mezosaprobni (III stupanj) - polisaprobni (IV stupanj – jako onečišćene vode)

Stupanj biološke proizvodnje – ovisi o trofikaciji, odnosno raspoloživoj hrani. Predložio Naumann 1919.g.

Može se primjenjivati i na more.

IZVORI ONEČIŠĆENJA (ZAGAĐENJA) VODA

Prema Margeti (2006) zagađenje voda je bilo koja fizikalna, biološka ili kemijska promjena u kakvoći voda koja štetno djeluje na žive organizme ili čini vodu neupotrebljivom za željena i planirana korištenja. Uobičajeno je da se u praksi vrši i terminološko stupnjevanje zagađenja pa se tako manje negativne promjene u kakvoći voda nazivaju onečišćenjima, a veće zagađenjima. Poseban slučaj zagađenja voda su akcidentna zagađenja koja nastaju kao posljedica iznimnih događaja. Izvori onečišćenja su brojni, a najznačajniji su: - naselja i njihove komunalne ili kućanske otpadne i oborinske vode, - industrijska područja i njihove tehnološke otpadne vode, sanitarne otpadne vode kao i oborinske vode - stoka i stočarske farme, odnosno Životinjski otpad - poljoprivredne površine, odnosno poljoprivredne aktivnosti.

Najčešća zagađenje komunalnih otpadnih voda uzrokuju: - Veliki predmeti: karakter ovog zagađenja je estetski, to jest promjene estetskih značajki voda, izgleda vode. - Pijesak i šljunak: Također spadaju u takozvano estetsko zagađenje vode. - Ulja i masnoće: koje plivaju na površini vode stvarajući neuglednu sliku vode, odnosno

estetsko zagađenje. Uz to masnoće na površini vode sprječavaju otapanje kisika iz zraka u vodu i na taj način osiromašuju vodu kisikom ugrožavajući život u vodi. Ulja i masnoće zamašćuju organizme i tako ih ugrožavaju i ubijaju.

- Suspendirane tvari: koje uzrokuju za mu ljenje vode i lako kvare njen izgled, odnosno uzrokuju estetsko zagađenje voda. Suspendirane tvari sprječavaju prodiranje svjetla u vodu i tako ograničavaju procese fotosinteze i

razvoj algi, te antibakterijsko djelovanje svijetla na patogene organizme. - Organske tvari: koje se u vodnim resursima razgrađuju trošeći kisik iz vode i tako

ugrožavaju život/žive organizme u vodi koji za život trebaju kisik. U slučaju potrošnje kisika razvija se anaerobno stanje u kojem se organske tvari razgrađuju bez prisutnosti kisika uzrokujući septičko stanje koje stvara neugodne mirise i izgled vode.

- Hranjive tvari (N, P>: koje se razgrađuju i troše kisik iz vode. Uz to hranjive tvari procesima fotosinteze uzrokuju bujanje algi i biljaka u vodi i tako uzrokuju eutrofikaciju, odnosno proces pretvaranja vodne cjeline u

močvaru. - Patogeni organizmi: koji uzrokuju oboljenje ljudi koji dolaze u dodir s njima i tako ugrožavaju njihovo zdravlje. - Otrovne tvari: koje otrovno djeluju na žive organizme i čovjeka.

Otpadna tvar i otpadna energija nastaju u postupcima čovjekove djelatnosti, a za samog korisnika predstavljaju nekoristan i nepoželjan otpad. Otpadne tvari pojavljuju se u tekućem (otpadne vode), krutom i plinovitom obliku.

Prema načinu unošenja u vodne sustave, izvore onečišćenja dijelimo na: - točkasti izvori (koncentrirani – uglavnom lokalizirani kanalski ispusti) - raspršeni izvori.

U otpadnim vodama kućanstva, industrije a dijelom i oborinskih voda koje se prikupljaju odvodnim sustavima, moguće je kontrolirati otpadnu tvar pomoću uređaja za pročišćavanje.

Kod raspršenih izvora takva kontrola nije moguća, već se strategija smanjenja unosa onečišćenja od raspršenih izvora svodi na kontrolu izvora takvih onečišćenja.

KUĆANSKE OTPADNE VODE

Nastaju u gradskim i seoskim naseljima. Radi se o vodama koje su iskorištene u kućanstvu, ugostiteljstvu, zdravstvu, školstvu, uslužnim i drugim neproizvodnim djelatnostima. Nazivaju se još i «komunalne», «gradske» te «fekalne» otpadne vode.

Kućanske otpadne vode (Margeta, 2006)

- Temeljno svojstvo tih voda je njihova biološka razgradljivost. Organske se tvari

počinju razgrađivati čim dospiju u vodu.

Kemijski sastav otpadnih voda razlikuje se kod pojedinih naselja i gradova. No, cca 2/3 od ukupne raspršene i otopljene tvari su organskog porijekla, i to kao bjelančevine (40-60%), te ugljikohidrati (25-50%).

Otpadne se tvari u vodi nalaze u raspršenom koloidnom (cca 1/3 ukupnih krutina) i

otopljenom obliku. Dobivanje pouzdanih veličina koncentracije tvari u otpadnim vodama često je teško i nepouzdano, iako svakako korisno ukoliko se temelji na pozdanom monitoringu kakvoća i količina otpadnih voda. Zbog čega se mjerodavne veličine za dimenzioniranje uglavnom određuju indirektno – preko prosječnog opterećenja kojeg generira ekvivalentni prosječni stanovnik (ES). To posebno vrijedi za manja naselja.

Veličina koja se koristi za procjenu veličine organskih biološki razgradivih tvari je

BPK5. U direktivama EU se uzima s vrijednošću 60 g/ES/dan. U slučaju turista računa se s 20% većim organskim zagađenjem (1 turist = 1,2 ES).

Tipičan sastav nepročišćenih otpadnih voda iz domaćinstava i septičkih jama dat je u

slijedećim tablicama:

Opći podaci potrebni za proračun količina i opterećenja uređaja Opći podaci za proračun uređaja ovise o značajkama kanalizacijskog sustava i okoliša, a isti su i normirani europskim normama (EN 12255-11:2001). Osnovni podaci koje treba uzeti u obzir su: A) Kanalizacijski sustav - veličina područja koje je obuhvaćeno mješovitim ili razdjelnim sustavom kanalizacije; - odnos protoke i opterećenja oborinskih i otpadnih voda u sušnom periodu; - veličinu retencijskog prostora u kanalizacijskom sustavu za oborinske vode; - mogućnost kontrole protoke i opterećenja unutar kanalizacijskog sustava; - veličinu infiltracije u sušnom periodu (gdje je nužno); - septičnost i korodivnost otpadnih voda.

B) Stanovništvo - postojeći broj stanovnika priključen na uređaj; - stanovništvo koje će biti priključeno u trenutku početka rada uređaja; - stanovništvo koje će biti priključeno na uređaj na kraju životnog vijeka uređaja; - sezonske varijacije stanovništva; - tjedne varijacije stanovništva.

Na temelju ovih podataka, specifične količine otpadnih voda i opterećenja (koncentracija) te koeficijenata varijacije treba izračunati protoke otpadnih voda i količine otpadnih tvari koje generiraju stanovnici priključeni na kanalizacijski sustav. C) Industrija i drugi korisnici uređaja (kanalizacijskog sustava) - protoke i opterećenje: KPK, BPK5, KN, NH4N, N03N, UP, US, organske suspendirane tvari, salinitet i alkalitet, na početku rada uređaja kao i procjenu za budućnost; - satno vršno otjecanje (m3/sat) i opterećenje (kg/sat); - tjedno vršno dnevno otjecanje (m3/dan) i opterećenje (kg/dan); - maksimalno srednje tjedno otjecanje (m3/tjedan) i opterećenje (kg/tjedan); - srednje godišnje količine, otjecanje (m3/godinu) i opterećenje (kg/godinu);

U slučaju značajnijih sezonskih varijacija potrebno je navesti i podatke za pojedine sezone, odnosno potrebno je izraditi godišnji dijagram protoke i opterećenja. D) Podaci s postojećih uređaja Podaci s postojećih uređaja, tamo gdje ih ima, su od velikog značaja jer uvelike mogu pomoći u procjeni količina i opterećenja kao i sastava otpadnih voda i učinkovitosti uređaja. Podaci od interesa su: - godišnji protoci i podaci koliko se pročišćava na pojedinim vrstama uređaja (mehanički, kemijski, biološki); - srednje količine (m3/dan) i sastav mulja; - godišnje količine koje se izdvajaju na rešetkama; - srednji volumeni mulja koji se obrađuju (m3/dan) kao i sastav (organski i nutrijenti); - srednje količine pline iz digestora (m3/dan).

Velik broj razlagača omogućava biološku razgradnju organskih tvari. Kako je temp.

otpadne vode povišena u odnosu na vodovodnu, ubrzavaju se biološki postupci razgradnje uslijed čega se brže troši otopljeni kisik pa postoji opasnost od truljenja vode u kanalizacijskoj mreži.

Količina otpadnih voda – cca 70-80% od vodoopskrbnih količina. Poseban problem su koncentracije otpadnih tvari iz septičkih jama gdje su prisutni

anaerobni procesi razgradnje. Stoga ih je prilikom njihova dovoda na zajednički uređaj za čišćenje nužno prethodno pročistiti i razrijeđivati s kanalizacijskim vodama u relativno malom udjelu – do cca 1%. Za njihovo upuštanje – doziranje i miješanje s drugim otpadnim vodama su na početku uređaja obično postavljeni egalizacijski bazeni.

INDUSTRIJSKE OTPADNE VODE

Nastaju upotrebom vode u tehnološkim postupcima i u proizvodnji energije. Upotrijebljene vode u sanitranim uređajima u industriji istih su svojstava kao i kućanske otpadne vode. Sastav i koncentracija industrijskih otpadnih voda ovisi o tehnološkom postupku. U odnosu na kućanske otpadne vode mogu se podijeliti u dvije temeljne skupine:

- biološke razgradive ili spojive koje se smiju miješati s kućanskim otpadnim vodama (npr. otpadne vode prehrambene industrije). - biološki nerazgradive – ne smiju se miješati s kućanskim bez prethodne obrade (npr. otpadne vode metalne industrije).

Većina industrijskih otpadnih voda sadrži tvari koje ometaju biokemijske procese

razgradnje, pa se količina organskih tvari točnije izražava KPK-om (kemijska potrošnja kisika). Ako je odnos KPK/BPK-5 > 2.5 – prisutan veći utjecaj industrijskih otpadnih voda u gradskim (komunalnim) otp. vodama. Otpadne vode onih industrija koje se mogu pročišćavati na zajedničkom uređaju često su jako opterećene org. tvari.

POSTUPCI SAMOPROČIŠĆENJA (AUTOPURIFIKACIJE) VODA

Samopročišćenje (autopurifikacija) voda označava sve fizikalne, kemijske i biokemijske postupke koji utječu na količinu, sastav i svojstva otpadnih voda u vodnim sustavima.

Uslijed prirodnih postupaka koji se zbivaju u vodnim sustavima nastaje samopročišćenje voda te se u vodama koje nisu dodatno opterećene čovjekovom djelatnošću održava stanje kakvoće vode koja omogućava njezinu višestruku uporabu.

Ti se isti prirodni postupci zbivaju i pri dodatnom opterećenju otpadnim tvarima iz naselja, gradova, industrije i poljoprivrede. Stanje kakvoće vode ovisi o odnosu opterećenja otpadnom tvari i sposobnosti samopročišćenja voda, ako se hidrološke i druge prilike ne mijenjaju.

Kad se primjenjuju određene strukturne mjere i postupci vezani uz problematiku zaštite voda putem uređaja za pročišćavanje otpadnih voda, nužno je poznavati i respektirati i prirodne postupke pročišćavanja, kao i njihova ograničenja. Dijele se na:

- Fizikalni postupci (razrijeđenje, taloženje, cijeđenje, izmjena plinova) - Kemijski postupci - Biokemijski postupci – uz pomoć organizama

Razrijeđenje – temelji se zakonu o održavanju masa – ne smanjuje se ukupna masa otpadnih tvari koja dospijeva u vodni sustav, nego samo ubrzavaju drugi postupci samopročišćenja u prijemniku. Taloženje je prirodni postupak uklanjanja krutina iz tekućina gravitacijom. Na raspršene tvari u vodi u vodnom sustavu djeluju istovremeno i vučne sile vode, ali i gravitacija. Ovisno o brzini kretanja te gustoći i veličini raspršenih čestica nastat će taloženje ili pokretanje krutina vode, a pri povećanoj brzini i protoku i do dizanja s dna već ranije istaloženih čestica.

Cijeđenje – kada voda koja sadržava krutine prolazi kroz pjeskovito-šljunačane slojeve tla, krute se čestice mehanički zadržavaju u porama. Efekat zavisi o veličini pora. Ovisno o sastavu zemljišta i raspršenim česticama, javljaju se i dodatni efekti uklanjanja dijela krutina i adsorpcijom te adhezijom. Izmjena plinova – posebno važno za odvijanje kemijskih i biokemijskih postupaka u vodnim sustavima. Otopivost pojedinih plinova u vodi ovisi o nizu faktora – koncentraciji otopljenih tvari, temperaturi i slično. Kemijski postupci – Voda otapa mnoge plinove i krutine koji međusobno djeluju tako da nastaju vrlo složeni spojevi. Od kemijskih postupaka koji utječu na samočišćenje vode od posebne su važnosti oksidacija – redukcija te obaranje (precipitacija). Za mnoge je kemijske, a i biokemijske postupke bitna količina otopljenog kisika u vodi ka o i vrijednost pH. Biokemijski postupci – zbivaju se uz pomoć mikrorganizama. U ovisnosti o količini kisika – aerobni ili anerobni procesi.

ČIŠĆENJE VODA

Čišćenjem voda poboljšava se stanje kakvoće vode za njenu daljnju uporabu. Otpadne se vode čiste kako bi se ponovno mogle upotrebljavati ili ispuštati u vodne sustave. Čišćenjem se iz prirodnih ili otpadnih voda:

- odvajaju krutine od tekućina izravno ili neizravno nakon pretvorbe otopljenih tvari u krutine; - odvajaju kapljevine od vode; - odvajaju plinovi iz vode; - pretvaraju otopljene ili raspršene tvari u kapljevine ili plinove, koji nemaju svojstva onečišćivača; - smanjuje broj mikroorganizama koji izazivaju bolesti.

Cilj pročišćavanja je izdvojiti iz vode neželjene tvari, odnosno postići željene značajke vode prijemnika - dobro stanje prijemnika (estetske, sanitarne, ekološke, kemijske).

Da bi se ovi ciljevi ostvarili koriste se različiti tipovi uređaja kao i razine pročišćavanja.

Tipovi koji se koriste ovise i o veličini naselja, raspoloživom terenu za gradnju uređaja i kadrovima. Kod manjih naselja u pravilu se koriste jednostavnije i za upravljanje lakše tehnologije i tipovi uređaja.

Ciljevi pročišćavanja su određeni u planovima zaštite voda kojima se vode kategoriziraju, temeljem kategorizacije voda određene su značajke prijemnika i s tim u svezi osjetljivost prijemnika. S druge strane izvor onečišćenja je određen brojem ekvivalentnih stanovnika pa su tako stvoreni svi preduvjeti za određivanje potrebnog stupnja pročišćavanja komunalnih otpadnih voda (EU Direktiva o pročišćavanju voda 91/271/EEC; Pravilnik o graničnim vrijednostima pokazatelja, opasnih i drugih tvari u otpadnim vodama , NN 40/99).

Osnovno je pravilo pročišćavanja: kakvoća pročišćene vode mora biti jednaka ili bolja od kakvoće vode prijemnika propisane kategorije.

Čišćenje voda obavlja se primjenom fizikalnih radnji (operacija), kemijskim postupcima i biološkim postupcima (procesima). Slaganje pojedinih «konvencionalnih» postupaka i radnji u jednu cjelinu obavlja se na uređajima za čišćenje otpadnih voda. To su vodne građevine kojima se pročišćavaju vode iz sustava javne odvodnje prije njihova upuštanja u prirodni prijemnik – recipijent. Pri čišćenju otpadnih voda radnje i postupci koji se primjenjuju na uređaju za čišćenje otpadne vode najčešće se svrstavaju kao:

- prethodni stupanj (preliminarno) - prvi stupanj (primarno ili I stupanj) - drugi stupanj (sekundarno ili II stupanj) - treći stupanj (tercijarno ili III stupanj) – nazivaju se i «napredne tehnologije»

Podjela radnji i postupaka prema redoslijedu na uređaju za čišćenje vidljiva je iz

slijedeće tablice:

Ponekad se određuju ciljevi pojedinih stupnjeva čišćenja kako bi se točnije označilo što se očekuje od pojedinog stupnja čišćenja. Prema uputama Savjeta EU: - prethodni stupanj čišćenja označava primjenu radnji i postupaka kojima se iz otpadnih voda uklanjaju krupne plutajuće otpadne tvari, pijesak i šljunak; - prvi stupanj čišćenja označava primjenu fizikalnih i/ili kemijskih postupaka čišćenja otpadnih voda kojima se iz vode uklanja najmanje 50% raspršenih tvari, a vrijednost BPK-5 smanjuje barem za 20% koncentracije ulazne otpadne vode; - drugi stupanj čišćenja označava primjenu bioloških i/ili drugih postupaka čišćenja, kojima se u otpadnim vodama smanjuje koncentracija raspršene tvari i BPK-5 ulazne vode za 70-90%, a koncentracija KPK za barem 75%; - treći stupanj čišćenja označava primjenu fizikalno-kemijskih, bioloških i drugih postupaka kojima se u otpadnim vodama smanjuju koncentracije hranjivih soli ulazne vode za 80%, odnosno uklanjaju i druge osebujne otpadne tvari, u koncentracijama koje nije moguće postići primjenom drugog stupnja čišćenja;

Odgovarajući ili primjereni stupanj čišćenja označava primjenu bilo kojeg postupka čišćenja i načina ispuštanja kojima se zadovoljava uvjetima prihvatne sposobnosti prijamnika.

Pored dosad uobičajenih postupaka čišćenja od kojih su neki i visokotehnološki, istražuju se i sve više primjenjuju i nekonvencionalni postupci, temeljeni na nižim tehnologijama, a po karakteru bliži postupcima samopročišćavanja voda. Od takvih se postupaka najviše koriste tzv. akvakulture - biljka-uređaji., te skupine postupaka čišćenja na/u tlu.

Uklanjanjem otpadnih tvari iz voda na uređaju ostaju krute i tekuće tvari u koncentriranom obliku, koje se ne mogu ispuštati u okoliš bez opasnosti za ljudsko zdravlje i neželjene promjene u ekosustavu.

Poseban postupak zahtijeva ostatak iz postupka taloženja – «mulj». Pri njegovoj

su obradi najčešće primjenjivani postupci dati u slijedećoj tablici. Izbor pojedinog postupka ili radnje čišćenja otpadne vode i obrade mulja ovisi naročito o porijeklu, sastavu i koncentraciji otpadne vode, kao i o načinu i mjestu ispuštanja otpadne vode te odlaganju mulja.

PRETHODNO PROČIŠĆAVANJE

Svako pročišćavanje započinje prethodnim pročišćavanjem koje se u praksi još naziva i mehaničkim pročišćavanjem. Prethodno pročišćavanja ima za cilj ostvariti kako dobre estetske značajke vode prijemnika izdvajajući iz otpadnih voda tvari koje djeluju na estetske značajke voda (veliki predmeti, pijesak, šljunak, masti i ulja), tako i zaštitu svih nizvodnih dijelova uređaja za pročišćavanje otpadnih voda kao i ispusta. Ova razina pročišćavanja se sastoji od: • Rešetki: grubih, srednjih i finih • Pjeskolova: gdje se izdvajaju čestice pijeska i druge anorganske lako taložive tvari. • Mastolova: na kojem se izdvajaju masnoće i ulja, odnosno tvari koje su lakše od vode. Slijede prikazi više konstruktivnih detalja:

PRVI STUPANJ PROČIŠĆAVANJA

Poslije prethodnog pročišćavanja slijedi prvi stupanj pročišćavanja čija je svrha izdvajanje suspendiranih tvari (lako taloživih). Glavni postupak koji se koristi za izdvajanje suspendiranih tvari je taloženje.

No, prije taloženja, kako otpadne vode koje dotječu na uređaj tijekom dana mijenjaju sastav, koncentracije i količine, važno je postići ujednačenje režima rada uređaja. Kako su uređaji dimenzionirani na mjerodavni dotok, pri većim promjenama pojedini dijelovi ili cijeli uređaj mogu biti preopterećeni, a posljedica je slabiji učinak čišćenja. Stoga je primjereno korištenje spremnika za izjednačivanje.

Kod taloženja koriste se razne vrste taložnika. Shodno značajkama opreme koja se

koristi, taložnici su uglavnom okrugli ili pravokutni. Postupak je jednostavan. Otpadna voda se zadržava u taložniku dovoljno dugo da se izdvoje željene količine suspendiranih tvari, obično 1,25 -2,5 sata. Izdvojene suspenzije se odvode na daljnju obradu zajedno s muljem drugog stupnja pročišćavanja. Izdvajanje suspendiranih tvari je oko 50-70 %, a BPK oko 25-40 % - ovisno o vremenu zadržavanja.

Učinkovitost taloženja može se značajno povećati dodavanjem kemikalija: aluminija, željeza, vapna. Izdvajanje suspendiranih tvari je uz kemikalije oko 80-90 % a BPK oko 50-70 % ovisno o količini i vrsti kemikalija. Osim povećane učinkovitosti rezultat korištenja kemikalija su i manje dimenzije taložnika ali znatno veće količine mulja, do 2 puta. Time se troškovi obrade mulja značajno povećavaju.

Umjesto taložnika danas se sve više koriste sita s vrlo malim otvorima 0,3 mm do 3

mm. Učinak sita je isti kao taložnika. Pravilo je, manji otvori veće izdvajanje i bolja kakvoća efluenta.

Mikrosita – radnja slična rešetanju. Uz uklanjanje krupnih plutajućih tvari, uklanjaju se i raspršene tv

ari manjih čestica. Na limenom plaštu probušene su rupe veličine 0,3 – 3 mm. Čišćenje automatsko – četkama s mlazom vruće vode ili zraka. Ovisno o konstrukciji, sitima se uklanja 10-80% suspendiranih tvari /kod otvora od 1,5 mm – smanjenje obično do 30%. Kruta se tvar (oko 25% sadržaja) mora cijediti automatskim cjediljkama i odvoziti u zatvorenim posudama.

Do izdvajanja dijela onečišćenih čestica dolazi i primjenom postupka flotacije. To je radnja kojom se odvajaju čestice krutina i kapljevina manje gustoće iz kapljevina veće gustoće. Razlikujemo prirodno i umjetno isplivavanje.

Prirodno isplivavanje nastaje kod svih taložnika. Čestice manje gustoće (npr. ulja, masti) isplivavaju na površinu. Odnošenje plutajućih čestica s površine sprečava se uronjenim pregradama pred preljevom. Posebna primjera kod separatora masti i ulja kod garaža, radionica, restorana, odvodnje autocesta u zaštitnim zonama i slično. Učinak uklanjanja masnoća 80 – 90%, pri 3 – 5 minuta i temp. do 350C.

Umjetno isplivavanje – uvođenjem u vodu čestica plina (zraka), te naglim promjenama tlaka radi boljeg raspršivanja zraka. Čestice plina uhvate se i na čestice veće gustoće od otpadne vode, te isplivavaju. Koriste se:

- postupci isplivavanja s uvođenjem mjehurića zraka pod atm. tlakom - zrakom otopljenim u vodi s tlakom od nekoliko bara te naglim sniženjem tlaka

- zasićenjem zrakom otpadne vode na atmosferskom tlaku te sniženjem tlaka u otpadnoj vodi.

DRUGI STUPANJ PROČIŠĆAVANJA Drugi stupanj koji se često naziva biološko pročišćavanje. Ima za cilj smanjenje organskih tvari, prije svega otopljenih (minimalno 70 %), kao i preostalih suspendiranih. Upotrebljavaju se za pretvorbu raspršene i otopljene organske tvari u stanično tkivo (biomasu), plinove i razgradljivi ostatak. U principu isti postupak kao i prilikom samopročišćenja u prirodnim vodotocima. Razlika samo i vođenju postupka (obavlja se u ograničenim prostorima), u kraćem vremenu, i uz stalan nadzor. Primjenom ovog stupnja čišćenja otpadnih voda umanjuje se rizik od smanjenja kisika u vodi prijemnika zbog razgradnje organskih tvari u prijemniku.

Koristi se radi izdvajanja pretežito otopljenih organskih tvari u vodi (BPK). Naime, komunalne otpadne vode su biološki razgradive vode zbog čega se uglavnom pročišćavaju na biološkim uređajima kao tradicionalnom i najprihvatljivijem postupku

čišćenja komunalnih otpadnih voda. Osnovni proces je biološka oksidacija organske tvari u vodi.

Glavna ideja kod biološkog pročišćavanja je otopljenu organsku tvar iz otpadnih voda transformirati u bakterije koje se u naknadnom/sekundarnom taložniku mogu izdvojiti iz vode. Na taj način otopljena organska tvar postaje kruta organska tvar koja je taloživa, a što je prikazano na slici u nastavku.

Sam proces ima velik broj varijacija. Mikroorganizmi (uglavnom bakterije) rabe organsku tvar kao hranu za izgradnju vlastitih stanica, a stanična se masa taloženjem odvaja od vode – aktivni mulj. Taj se mulj u sekundarnim taložnicama odvaja od pročišćene otpadne vode.

Mikroorganizmi mogu biti raspršeni u vodi ili pričvršćeni na kruta tijela u obliku biološke opne.

Biološki postupci primjenjuju se za čišćenje kućanskih otpadnih voda i za čišćenje industrijskih otpadnih voda, ako su otpadne vode biološki razgradljive i ako ne sadrže štetnih tvari u opasnim koncentracijama. Osjetljivi su na sastav otpadne vode te na prilike u staništu, a pogotovo na količinu hranjivih tvari, otopljeni kisik, temperaturu, koncentraciju vodikovih iona (pH optimalno između 6,5 i 8,5) i otrovnih tvari.

Drugom stupnju čišćenja uglavnom prethodi prvi stupanj čišćenja a njemu

prethodno pročišćavanje. Kod manjih uređaja kao i kod uređaja sa produženom aeracijom, moguće je prvi i drugi stupanj spojiti u jedan. Njemu uvijek treba prethoditi prethodno pročišćavanje.

Učinkovitost drugog stupnja je obično 70 - 95 % u odnosu na BPK5, 80 - 90 % u odnosu na raspršene tvari i 80 - 98 % u odnosu na koliformne bakterije. Značajke uređaja drugog stupnja pročišćavanje prema EU Direktivi za pročišćavanje otpadnih vode naselja su (91/271/EEC):

Tijekom vremena razvijeno je više tehnika drugog stupnja pročišćavanja otpadnih

voda. Najvažnije grupe tehnologija su: • Sustavi s aktivnim muljem • Sustavi sa stabilizacijskim bazenima • Aerobni sustavi s biološkom opnom • Hibridni sustavi - membranski bioreaktori • Sustavi sa pročišćavanjem na tlu i u tlu • Anaerobni reaktori

Važno je znati da u svim ovim tehnikama koristi isti biološki postupak čišćenja, samo su tehnike primjene različite.

TREĆI STUPANJ PROČIŠĆAVANJA

Treći stupanj pročišćavanja ima za cilj da iz vode izdvoji neželjene količine hranjivih soli dušika i fosfora, a sve u cilju umanjenja rizika od eutrofikacije voda. Rezultat uređaja drugog stupnja čišćenja, odnosno biološkog postupka, su hranjive soli koje se moraju izdvojiti izvode ako se pročišćene otpadne vode ispuštaju u vode vodnih resursa koje su osjetljive na eutrofikaciju (vode sa slabom izmjenom voda kao što su jezera).

Tu se prije svega radi o izdvajanju dušika (N) i fosfora (P) iz efluenta biološkog uređaja. Dva su osnovna tipa procesa koja se koriste za te namjene: • biološki; i • kemijski ili fizikalno-kemijski.

DEZINFEKCIJA PROČIŠĆENE VODE Dezinfekcija vode se provodi sa ciljem eliminiranja patogenih organizama iz

pročišćene otpadne vode. Dezinfekcija je uglavnom obavezna kod ispuštanja pročišćenih voda u površinske vode. Često se svrstava u treći stupanj čišćenja iako ju je

zbog svog specifičnog cilja bolje tretirati odvojeno. Važno je znati da je dezinfekcija učinkovita jedino ako je voda prethodno pročišćena najmanje na uređaju drugog stupnja pročišćavanja. Dezinfekcija pročišćene otpadne vode se uglavnom provodi: - klorom i klornim spojevima uz odgovarajuće naknadno izdvajanje klora; - UV zračenjem; - Primjenom ozona; - Membranama. UČINKOVITOST PROČIŠĆAVANJA

Učinkovitost pojedinog stupnja pročišćavanja u odnosu na pojedine tvari prikazana je u slijedećoj tablici.

Pročišćavanje se mora odvijali odgovarajućim redoslijedom. To znači da se razine

pročišćavanja moraju poštivati shodno svojoj hijerarhijskoj razini. Svako pročišćavanje komunalnih otpadnih voda mora početi sa prethodnim stupnjem iza kojeg treba slijediti prvi stupanj, pa zatim drugi i na kraju treći.

Ovaj redoslijed se donekle može promijeniti ako se koriste određene tehnologije pročišćavanja koje istovremeno kombiniraju više stupnjeva, najčešće drugi i treći stupanj kod većih uređaja. U slučaju manjih uređaja često se kombinira prvi i drugi stupanj čišćenja kao jedinstvena tehnološka cjelina. Prethodno pročišćavanje uvijek se mora primijeniti (u cjelini ili djelomično) jer bitno poboljšava sigurnost rada uređaja.

Rezultat pročišćavanja je mulj i druge izdvojene tvari iz otpadnih voda. Svaka razina pročišćavanja rezultira i izdvajanjem određenih tvari koje je potrebno zbrinuti na ekološki i sanitarno ispravan način. To znači da paralelno s pročišćavanjem otpadnih voda treba provodili i zbrinjavanje izdvojenih tvari, odnosno njihovu obradu. Obrada i zbrinjavanje izdvojenog olpada i mulja je jednako važna kao i obrada otpadnih voda, ali skoro i jednako skupa i zahtjevna.

PROČIŠĆAVANJE MULJA IZDVOJENOG NA UREĐAJIMA ZA PROČIŠĆAVANJE OTPADNIH VODA

Produkt pročišćavanja je pročišćena voda i izdvojeni mulj. Dvije vrste mulja su najznačajnije:

- primarni mulj koji se izdvaja na prvom stupnju pročišćavanja - sekundarni mulj koji se izdvaja na drugom i trećem stupnju pročišćavanja voda.

Obrada mulja je nužna jer je mulj otpadna tvar koja je izdvojena iz vode i samo dijelom stabilizirana. Da bi se mogao odložiti ili koristili mulj se mora preraditi/obraditi i učiniti neškodljiv za okoliš i čovjeka. Glavni postupci obrade mulja su: • Zgušnjavanje; • Stabilizacija; • Uklanjanje vode.

Zgušnjavanje se koristi da bi se volumen mulja smanjio jer je sadržaj krute tvari u sirovom mulju drugog stupnja oko 1 %, a primarnog mulja oko 4 %. Zato se mulj zgušnjava i iz njega izdvaja voda koja se vraća na uređaj za pročišćavanje a ugušćeni mulj odvodi na daljnju obradu. Ovim postupkom se zapravo racionalizira daljnji postupak obrade jer su količine mulja manje, a lime i svi objekti za stabilizaciju mulja. Sadržaj krute tvari u mulju poslije zgušnjavanja je oko 4-8 %. Koriste se razni postupci: taloženje,

isplivavanje te mehanički uguščivači: centrifuge, gravitacione trake, rotacioni valjci, ild. Stabilizacija mulja se provodi da bi se organska tvar u mulju stabilizirala, razgradila do anorganske tvari i lako spriječila razgradnja u okolišu. Koriste se različiti biološki postupci-biološka oksidacija ali i kemijska oksidacija. Biološki postupci su aerobna i anaerobna razgradnja. Anaerobna (metantankovi) uglavnom su kod većih uređaja, a aerobna stabilizacija kod manjih uređaja. Anaerobna stabilizacija je vrlo korisna jer rezultira proizvodnjom plina metana koji se može koristili u lokalnoj energani za proizvodnju energije.

Stabilizacija se provodi i uklanjanjem mikroorganizama iz mulja različitim kemijskim i termičkim postupcima. Najčešće se provodi stabilizacijom vapnom jer se pH mulja poveća na 12, ili toplinski grijanjem mulja na temperaturu veću od 260 0C. Nakon stabilizacije iz mulja se izdvaja voda kako bi se volumen istog smanjio. Izdvajanjem vode količina krute tvari u mulju se poveća preko 20 % čime se značajno smanjuju troškovi transporta i odlaganja mulja. Koriste se razni uglavnom mehanički postupci (cjedaljke, prese, centrifuge ild.), iako se koristi i fizikalni postupci- isparavanje i procjeđivanje na poljima za sušenje mulja (uglavnom za vrlo male uređaje).

Uz navedene glavne postupke kod obrade mulja koriste se i drugi postupci koji imaju istu ili drugačiju svrhu kao što su: • Homogenizacija: homogenizacija i smanjenje volumena; • Kondicioniranje: poboljšavanje svojstava mulja radi lakšeg uklanjanja vode; • Sušenje: Uklanjanje vlage iz vlažnog mulja; • Spaljivanje: stabilizacija, maksimalno umanjenje volumena, te uništavanje patogenih organizama i otrovnih tvari; • Dezinfekcija: uklanjanja patogenih organizama.

Obrada mulja je nužan proces bez kojeg postupak pročišćavanja otpadnih voda nije završen. Voda se pročišćava da ne bi ugrozila vodne resurse. Iz istih razloga se i mulj obrađuje jer je neobrađeni mulj odložen u okoliš novi izvor onečišćenja vodnih resursa i to dobiven skupim postupkom obrade vode.

Digestori zagrebačkog uređaja za pročišćavanje – u gradnji (12.2006.)

RASPOLOŽIVE TEHNOLOGIJE PROČIŠĆAVANJA OTPADNIH VODA Lista tehnologija koja se manje ili više koristi za pročišćavanje komunalnih

otpadnih voda je vrlo dugačka, a što je dano u tablici koja slijedi. To omogućava dobar izbor najprihvatljivije tehnologije za date uvjete i okvir za rješavanje problema ali samo pod uvjetom da se proces izbora obavi cjelovito i stručno.

OSNOVNE ZNAČAJKE UOBIČAJENIH TEHNOLOGIJA Aktivni mulj Metoda aktivnog mulja (AM) je najrasprostranjenija metoda koja se danas koristi u pročišćavanju komunalnih otpadnih voda. Uređaj se sastoji od tri osnovna elementa/građevine: • Biološki rektor; • Sekundarni ili naknadni taložnik (ST); i • Sustav za povrat mulja iz sekundarnog taložnika.

Slijedi prikaz nekoliko konstruktivnih rješenja za objekte prethodno spomenutih sustava rješavanja pročišćavanja voda II stupnja.

Aerirane/prozračne lagune (AL) Osnovne karakteristike su: • uglavnom nema povratnog toka • s povratnim tokom: aerirane lagune su kao i aktivni mulj

Aerirane/prozračne lagune (AL) se razlikuju od metode "aktivni mulj" jer uglavnom nemaju sustav za povrat mulja iz taložnika. Naime, ova metoda uglavnom ne zahtijeva primjenu prethodnog taložnika tako da se koristi samo naknadni - jedan taložnik poslije aeracije. U ovoj metodi otpadna voda dolazi u lagunu (plitki u zemlji iskopani spremnik) gdje se zadržava i ozračuje. Vrijeme zadržavanja u laguni je višestruko dulje nego u aeracijskom bazenu. Voda iz lagune otječe u taložnik koji također može bili zemljane izvedbe, gdje se bistri i gdje se iz pročišćene vode izdvaja organski mulj koji se odvodi na daljnju obradu.

Razlika između ovog postupka i aktivnog mulja (AM) je u načinu izgradnje uređaja

koji je u slučaju aerirane lagune (AL) vrlo jednostavan i sastoji se od spremnika iskopanih u zemlji dubine 2,5-4,0 m. Vrijeme zadržavanja vode na uređaju je oko 10-14 dana, zbog čega su volumeni i površine spremnika vrlo velike. Zbog velikih površina i dugog zadržavanja vode na uređaju javljaju se i drugi biološki postupci koji su prirodni plitkim vodnim bazenima, odnosno razvoj algi. Alge koriste hranjive soli iz vode i sunčevu energiju da bi se razvijale. Nastajanje algi povećava količinu suspendiranih tvari u vodi. Alge kao i aktivni mulj se trebaju izdvajati u taložniku.

Da bi se spriječilo intenzivnije stvaranje algi, vrijeme zadržavanja u plitkom taložniku mora biti kraće od 2 dana. Kraćim zadržavanjem vode u taložniku sprječava se razgradnja organske tvari (algi i bakterija) i pojava anaerobnog slanja koja može rezultirati pojavom smrada. Zbog toga dubina taložnika mora biti veća od 1 m, obično je 2-3 m, kako bi se smanjila vodena površina i intenzivniji razvoj algi. Vrijeme zadržavanja vode u ovom dubljem taložniku je oko 4 dana. Ako je količina algi u efluentu velika i ako se mora izdvajali (što je rijetkost), tada se poslije taloženja mogu koristili i drugi postupci za intenzivnije izdvajanje algi.

Jedna od značajki ovog postupka je manja količina mulja i bitno bolje kakvoće nego u slučaju AM čime se troškovi obrade mulja značajno smanjuju. Zbog toga su ovakvi uređaji povoljni u svim sredinama gdje postoji dosta raspoloživog i jeftinog prostora za gradnju uređaja.

Stabilizacijske bare (SB) Osnovne karakteristike ovog procesa pročišćavanja su:

• Simbioza aerobnih bakterija i algi; • Postupak uglavnom bez umjetne aeracije; • Važan utjecaj vjetra.

Stabilizacijske bare/lagune (SB) su biološki uređaj uglavnom bez umjetne aeracije. To su plitki zemljani bazeni u kojima se otpadna voda pročišćava prirodnim procesima koje karakterizira simbioza algi i bakterija. Procesom fotosinteze razvijaju se alge koje za svoj razvoj koriste CH4 i C02 koji u otpadnoj vodi nastaje kao produkt aktivnosti bakterija koje razgrađuju mrtvu organsku tvar u vodi kao i mulj. S druge sirane, proces fotosinteze generira 02 potreban hclcrolrofnim bakterijama za oksidaciju organskih tvari. Kisik se također otapa iz atmosfere putem površine vode. Hranjive soli se nalaze otopljene u vodi kao i organska tvar. Proces fotosinteze i rast algi se odvija uglavnom u površinskim slojevima lagune, dok se bakterije nalaze u dubljim slojevima. Na dnu lagune se taloži mulj koji se dalje razgrađuje anaerobnim procesima razgradnje islaložene organske tvari. Zbog toga su ovi uređaji vrlo veliki i zauzimaju velike površine, stoga se primjenjuju kod manjih naselja i na područjima gdje je cijena zemljišta mala.

Shodno odnosu organskog opterećenja i slanja koncentracije kisika takve lagune, odnosno stabilizacijske bare mogu biti: aerobne, anaerobne i fakultativne (aerobno-anaerobne). Aerobne lagune su vrlo plitke (1-1,5 m) i dobro izmiješane djelovanjem vjetra. Anaerobne su pak duboke (2-5 m) s vrlo velikim opterećenjem BPK (oko 100 g BPK/m3/dan).

Fakultativne karakteriziraju tri sloja vode: površinskome, koji je u cijelosti aerobni, srednjem koji je fakultativan - aeroban ili anaeroban i pridnenome koji je uvijek anaeroban. Srednji sloj je više ili manje areoban, ovisno o veličini opterećenja i koncentraciji kisika. I ove lagune su duboke 1-1,5 m.

U pravilu, uređaj tipa lagune se sastoji od tri vrste laguna u seriji u kojima se otpadna voda ukupno zadržava oko 20-25 dana, ovisno o temperaturi vode. U prvoj laguni koja je najdublja, voda se najkraće zadržava (1-5 dana) i stoga se u njoj odvijaju anaerobni procesi razgradnje. U drugoj fakultativnoj s vremenom zadržavanja od 8-12 dana, odvija se kombinacija procesa aerobnih (površinski i srednji sloj vode) i anaerobnih (pridneni sloj). Mulj se iz ovih laguna vadi jednom u 10-15 godina. Treća laguna je u cjelini aerobna (duboka 1-1,5 m) s vremenom zadržavanja vode od 8-12 dana. Kod većih uređaja koristi se više završnih laguna u seriji čime se dobiva efluent bez patogenih bakterija i virusa.

Prokapnici (P) Osnovne karakteristike ovog procesa pročišćavanja su: • Bakterije su vezane na ispunu (opna); • Biološka reakcija se odvija u biološkoj opni.

Prokapnici (P) su najstariji i vrlo jednostavni tipovi uređaja koji se još uvijek koriste. To su betonski bazeni uglavnom ukopani u teren i ispunjeni vodopropusnom ispunom. Kod prokapnika mikroorganizmi vezani uz čvrstu podlogu koja ispunjava prokapnik. Oko ispune prokapnika danas se najčešće rabi plastična ispuna s velikom specifičnom površinom po jedinici volumena, formira se biološka opna koju čine bakterije i drugi mikroorganizmi.

Biološka reakcija se odvija u biološkoj opni. Mikroorganizmi se hrane organskim

tvarima iz vode koja se cijedi preko opne od površine prema dnu, a kisik dobivaju iz zraka koji struji od dna prema površini. Otpadna voda se raspodjeljuje po površini prokapnika preko rotirajućeg distributora vode. Pročišćena voda se sakuplja na dnu prokapnika i odvodi u sekundarni taložnik. Opna se vremenom odvaja od podloge i taloži na dno prokapnika. Korištenje prokapnika zahtijeva primjenu prvog stupnja čišćenja, jer bi inače došlo do brzog začepljenja distributora i ispune.

Okretni biološki nosači (OBN)

Okretni biološki nosači (OBN), slično kao prokapnici sadrže mikroorganizme pričvršćene na čvrstoj podlozi. Kod ovog tipa uređaja, mikrorganizmi su pričvršćeni na šuplje/ mrežaste diskove (uglavnom plastične mreže) koji čine jedan cilindar koji rotira duž osovine uređaja. Otpadna voda teče od jednog prema drugom kraju spremnika, obično u smjeru osovine biološkog nosača. Prolaskom kroz bazen i diskove otopljena organska tvar dolazi u dodir s bakterijama vezanim na ispuni nosača, odnosno biološkom opnom koja se stvara na površini diskova postavljenih na malom razmaku jedan iza drugog. Rotacijom, mikroorganizmi pričvršćeni na diskovima povremeno su potopljeni u otpadnoj vodi iz koje uzimaju hranu, a potom su u zraku iz kojeg dobivaju kisik otopljen u vodi. Na taj način se voda pročišćava, a mulj taloži na dnu uređaja. Kod većih uređaja voda se odvodi na naknadno taloženje i izdvajanje mulja. Uređaj je vrlo jednostavan za pogon i održavanje i uglavnom se koristi kod manjih naselja ili pojedinačnih objekata.

Membranske tehnologije Razvoj membranskih reaktora sve više zamjenjuje klasične uređaje s aktivnim

muljem. Uz to sve više se koriste za poboljšanje kakvoće vode poslije drugog stupnja čišćenja a sve radi ponovnog korištenja. To je trenutno najisplativiji tip uređaja za postizanje dobre kakvoće efluenta koji se koristi za navodnjavanje, u industriji ili za obnavljanje podzemnih voda.

Membranski bioreaktor MBR je hibridni postupak koji se sastoji od biološkog reaktora i filtracije efluenta. Koriste se niskotlačne sintetičke membrane razine mikro ili ultrafiltracije. Proces je jednostavan. Voda se mora pročistiti na uređaju razine prethodnog pročišćavanja (rešetke, pjeskolov, mastolov). Potom se voda odvodi u biorekator sa membranama (MBR) gdje voda cirkulira i filtrira kroz membrane u kojoj je tlak manji tako da se voda uvlači u membranu. Membrana predstavlja fizičku barijeru koja sprječava prolaz mikroorganizama, patogenih organizama i suspendiranih tvari u efluent. Proces ne zahtjeva naknadni ni prethodni taložnik. Shodno potrebama, odnosno potrebnoj kakvoći efluenta može se odvijati u dva koraka sa dva tipa membrana. Cijeli proces je automatiziran, uključujući stvaranje potrebnog podlaka u membranama radi protoka efluenta, održavanje suspenzije kao i ispiranje filtera.

Membranska tehnologija osigurava visoku kakvoću efluenta: BPK manje od 3 mg/l, KPK manje od 20 mg/l, ukupne suspendirane tvari manje od 2 mg/l, mutnoća manja od 0,1 NTU.

Druga velika prednost ovih tehnologija je bitno manji prostor za uređaj, modularni koncept, veća koncentracija mulja te manji višak mulja iz biološkog reaktora. Najveća mana je cijena i nedostatak referenci za komunalne opadne vode.

Ovaj tip uređaja može se koristiti za izdvajanje organskih tvari (BPK), ali i hranjivih soli (N,P), mikroorganizama i virusa te suspendiranih tvari. To znači da može biti uređaj drugog ili trećeg stupnja čišćenje te može zamijeniti procese dezinfekcije vode.

Anaerobni postupci Za razliku od aerobnih anaerobni postupci se odvijaju bez prisustva kisika

najčešće u zatvorenim betonskim ili čeličnim tankovima, digestorima. Rijetko se koriste za pročišćavanje komunalnih otpadnih voda, a ako se koriste tada se radi uglavnom o vrlo malim naseljima. Međutim, ovo je glavni postupak koji se koristi u obradi mulja.

Nekonvencionalne tehnologije pročišćavanja komunalnih otpadnih voda

Kod pročišćavanja gradskih (urbanih) otpadnih voda razlikujemo rješenja upotrijebljena za srednje i velike gradove i ona koja se odnose na manje gradove. Mali gradovi/naselja imaju specifične značajke koje treba uzeli u obzir kod izbora rješenja. U donošenju odluka ograničeni budžeti i nedostatak stručnih kadrova su od vrlo velike važnosti i značajno utječu na izbor sistema kojim će se tretirati otpadna voda.

Današnji sustavi zaštite voda i potrebe održivosti voda zahtijevaju dobro pročišćavanje otpadnih voda i svih manjih naselja, odnosno svih točkastih izvora onečišćenja. Primjena klasičnih bioloških uređaja je u slučajevima manjih naselja skupo rješenje za izvedbu, a naročito u odnosu na održavanje. Nadalje, primjena klasičnih uređaja u velikom broju malih naselja zahtijevala bi i veći broj stručnog osoblja kojeg uglavnom nema, a čije je angažiranje skupo. Zbog toga se kod manjih naselja sve više primjenjuju jednostavniji uređaji čije je održavanje jednostavno i jeftino, a sama izgradnja nije skupa.

Kada se bira sistem pročišćavanja otpadnih voda za male gradove i naselja prioritet bi trebalo dati tehnologijama koje: - imaju minimalnu ili nikakvu potrošnju energije; - su jednostavne za rad i održavanje; - su efikasne i mogu da funkcioniraju kontinuirano kada su velike varijacije u protoku i opterećenju influenta koji se tretira (zajedničke okolnosti za male gradove); - imaju jednostavno obradu i rukovanje muljem nastalim u procesu čišćenja.

Tehnologije pročišćavanja urbanih otpadnih voda koje zadovoljavaju sve ove zahtjeve su općenito poznate kao "Ne-konvencionalne tehnologije" (NCT) ("Non-Conventional Technologies"). Ove tehnologije imaju mali utjecaj na okoliš, a redukciju zagađenja postižu s nižim troškovima u odnosu na konvencionalno pročišćavanje. One zahtijevaju relativno jednostavno održavanje, što omogućava rad uređaja s nespecijaliziranim osobljem.

Procesi koji su uključeni u NCT imaju mnogo toga što se koristi u konvencionalnom pročišćavanju (taloženje, filtracija, adsorpcija, kemijska sedimentacija, izmjena iona, biološka razgradnja, i dr.), skupa s procesima prirodnog pročišćavanja (fotosinteza, asimilacija putem biljaka, itd.), ali za razliku od konvencionalnih tehnologija u kojima su procesi uzastopni i događaju se u izgrađenim bazenima i reaktorima pri povećanim brzinama (zahvaljujući unosu energije), NCT-ov rad je na "prirodnoj" brzini (bez unosa energije) i događaju se na jednom širem pretežito prirodnom prostoru "reaktoru - sistemu".

Tipični predstavnici ovih uređaja i tehnologija su: 1. Individualni sustavi: septičke jame sa različitim sustavima ispuštanja 2. Imhoff-ovi tankovi 3. Lagune i laguniranje 4. Vještačke močvare 5. Postupci sa čišćenjem u tlu 6. Zeleni filtri 7. Postupci sa biofilmom

Posebna pod grupa su takozvani prirodni postupci pročišćavanja. To su postupci kod kojih se proces pročišćavanja uglavnom odvija: • u "prirodi" (ekosustav); • s "prirodnim" kapacitetom.

Velika pogodnost ovih postupaka je činjenica da je njihova najskuplja komponenta - prostor (zemljište) - razmjerno jeftina u slučajevima izoliranih manjih naselja. Primjena ovih uređaja značajno ovisi o klimatskim karakteristikama prostora.

ODLAGANJE I PONOVNO KORIŠTENJE PROČIŠĆENE VODE I MULJA

Pročišćene otpadne vode se moraju ispustiti u okoliš na zadovoljavajući način kako bi utjecaj na okoliš bio što manji. Isto vrijedi i za odlaganje mulja koji se izdvaja na uređaju. Pravilnim ispuštanjem i odlaganjem mulja završava se proces kontrole i pročišćavanja komunalnih otpadnih voda.

Ispuštanje pročišćene vode

Pročišćena otpadna voda se mora ispustili u vodne resurse ili na teren. Ispuštanje u vodne resurse uključuje ispuštanje u:

- Tekućice: rijeke, potoke i područja ušća; - Stajaćice: jezera, rezervoari, akumulacije; - Obalno more.

Svako rješenje ispuštanja zahtjeva prethodnu analizu utjecaja na okoliš, te trajnu

kontrolu utjecaja na vodne resurse lijekom cijelog perioda rada uređaja. Ključni pokazatelji od interesa za kakvoću voda su: BPK, 02, N, P, otrovne tvari, patogeni organizmi i otrovne organske tvari.

Ispuštanje i kakvoća vode koja se ispušta određena je odgovarajućim zakonima i pravilnicima. Za nas će dugoročno minimalni zakonski standardi biti Direktive EU. Moderna regulativa kao i regulativa EU uglavnom koristi takozvani kombinirani pristup u kontroli slanja voda u kojem se regulira željeno slanje voda Standardima kakvoće vode, a kontrola utjecaja točkastih izvora, kao što je kanalizacija naselja, Standardima efuenta/isljecanja. Razrjeđenje

Razrjeđenje je jedan od procesa koji omogućava ublažavanje štetnih utjecaja pročišćenih otpadnih voda na vodne resurse i ekosustave. To je proces u kojem se otpadna voda miješa s vodom prijemnika i lako razrjeđuje, odnosno koncentracija otpadnih tvari se smanjuje. Na taj način se štetnost tvari na okoliš također smanjuje. Intenzivnije miješanje rezultira većim smanjenjem koncentracije i boljim učincima zaštite

okoliš. Da bi se postiglo dobro miješanje pročišćena olpadna voda se ispušta putem ispusta koji su na kraju opremljeni sa difuzorima/raspršivačima, kao što je prikazano na datoj slici.

Ispusti nam služe da se mjesto istjecanja pročišćenih voda postavi na mjesta na

kojima su učinci razrjeđenja intenzivniji; kao što je veća dubina, te mjesta gdje su negativni utjecaji na vodne resurse manji. Difuzor služi da se otpadna voda ispušta na što većem prostoru, širini prijemnika, sa što intenzivnijim miješanjem, procesima turbulencije. Šio veća masa vode prijemnika sudjeluje u miješanju to su učinci razrjeđenja veći.

Proces razrjeđenja se odvija u dvije etape. Prva etapa je početno razrjeđenje koje se odvija na samom mjestu istjecanja otpadnih voda iz difuzora. Druga etapa je naknadno razrjeđenje koje se odvija nizvodno od mjesta ispusta daljnjim razrjeđenjem mješavine otpadnih voda i prijemnika s vodom prijemnika i uzrokovano je prirodnim procesima tečenja i miješanja vode prijemnika (konvekcija i disperzija).

Ukoliko je ispust obalni, na samoj obali, tada su učinci razrjeđenja zanemarivi i ne uzimaju se u obzir u analizi učinka pročišćenih voda na okoliš. U mnogim državama razrijeđenje se tolerira samo na mjestu ispuštanja i to tako da se standard na lom mjestu ne određuje ili se smanjuje.

Ispuštanje otpadnih voda u more

Kontrola otpadne tvari postaje jedan od bitnih činilaca održavanja zdrave i čiste čovjekove okoline, pa tako i mora. Prilikom ispuštanja otpadnih voda u vode prijemnika potrebno je uočiti da:

- Tehnologija pročišćavanja otpadnih voda ne omogućuje uklanjanje ukupne otpadne tvari pod gospodarski prihvatljivim uvjetima, - Iz gospodarskih se razloga nastoje minimalizirati troškovi izgradnje i održavanja uređaja za pročišćavanje otpadne vode, - S porastom urbanizacije pojedinih područja – zemlje, progresivno se pooštravaju standardi kakvoće voda prijemnika.

Iz navedenih se razloga u sanitarnoj tehnici odavno teži da se dio otpadne tvari razgradi u vodi prijemnika (samopročišćavanje), pri čemu je bitan uvjet da je otpadna voda biološki razgradljiva.

Korištenje obalnog mora za postupak razgradnje organske tvari na našem dijelu Jadrana moguć je u svim onim slučajevima gdje postoje povoljni hidrodinamički uvjeti, a što je uglavnom ograničeno na područje «otvorenog mora», ili prostranih akvatorija.

Ispuštanje otpadnih voda u more putem podmorskog dubinskog ispusta podrazumijeva stvaranje hidrauličkog mlaza u trenutku kada otpadna voda izlazi iz podmorskog cjevovoda u morsku sredinu.

Od časa ispuštanja počinje djelovati mehanizam difuzije otpadne vode u moru, a radi njegova pospješivanja na kraju podmorskog cjevovoda nalazi se difuzor kroz koji izlazi otpadna voda uz određenu brzinu istjecanja.

Mlaz otpadne vode zbog manje gustoće i zbog redovito više temperature od okolne morske vode silom uzgona sukcesivno usmjerava svoj tok prema površini mora. Pri tome se otpadn avoda, uslijed turbulentnog vrtloženja na dodirnoj površini otpadn avoda-more miješa s okolnom morskom vodom stvarajući tzv. “uzlazni stup” mješavine otpadne i morske vode. Postignuto razrjeđenje u uzlaznom stupu naziva se inicijalna dilucija otpadne vode. Uslijed stratifikacije mora često se taj uzlazni stup zaustavi na određenoj dubini na kojoj dolazi do izjednačenja gustoće spomenutih medija.

Kad analiza – projektiranja podmorskih ispusta, provode se tri vrste proračuna: - 1) hidraulički proračun, - 2) ekološki proračun, - 3) proračun mehaničke otpornosti i stabilnosti.

Opteživači Difuzor

Teoretski, ako bi položili u more dovoljno dugu odvodnu cijev bilo bi moguće postići dovoljno razrjedjenje i prirodnu razgradnju za svaku pojedinu situaciju. Trebalo bi jedino duljinu cijevi odrediti na osnovu najnepovoljnijih strujanja, smjera vjetra te opterećenja i protoke otpadne vode da bi se u odredjenom slučaju zadržao željeni kvalitet mora. U praksi su takva rješenja rijetko ekonomična jer zahtjevaju postavljanje predugog odvoda.

Kao suprotna alternativa dugačkog ispusta postoji mogućnost kompletne obrade otpadne vode i ispuštanje kratkim cjevovodom . U praksi izbor leži negdje izmedju - uklanjanja grubih čestica pomoću rešetki te uklanjanja pijeska uz dugi ispust i kompletne obrade sa kratkim ispustom.

Da bi se procjenila ekonomičnost problema treba, osim osnovnih parametara koji se koriste u svim shemama obrade otpadnih vođa, poznavati i tehničke parametre vezane za disperziju i razgradnju na odredjenoj lokaciji.

Jednom kad se područje ispuštanja približno definira, treba ispitati sve mogućnosti i utjecaje potrebne za procjenu dužine ispusta. U osnovi su to:

- strujanja, - vjetar, - salinitet, - temperatura, - dubina potapanja difuzora na mjestu ispusta...

Najčešće postoji o tim čindbenicima vrlo malo podataka (osim možda za vjetar) pa je neophodno inicirati istraživanja mora da bi oni odredili. Takva ispitivanja mogu trajati između nekoliko mjeseci i godina - ovisno o promjenjivosti tih čindbenika tijekom godine te veličini područja. Troškovi ispitivanja naglo rastu ukoliko treba ispitati prirodu dna i podmorsku geologiju, a što predstavlja u današnjim uvjetima češći slučaj. Obim takvih ispitivanja je ovisan o vrsti planirane konstrukcije ispusta i njegovim predviđenim dimenzijama.

Odlaganje mulja Odlaganje mulja je završna aktivnost procesa pročišćavanja otpadnih voda.

Ispravno i sigurno odloženi mulj je garancija da je cjelokupni proces pročišćavanja otpadnih voda, a time i zaštite voda, uspješno proveden.

Međunarodnim konvencijama je zabranjeno odlaganje mulja u more i vodne resurse. Mulj se u pravilu odlaže na sanitarna odlagališta ili teren.

Odlaganje mulja na teren je zapravo korištenje mulja za razne namjene. Uobičajena korištenja mulja su: • U poljodjelstvu: ponovna uporaba kao gnojivo. • Na manje vrijednim zemljištima za obnavljanje zemljišta: formiranje humusnog sloja. • U šumarstvu: za nasipanje siromašnih zemljišta i time gnojenje šuma. • Na posebno određenim mjestima.

Jedan od uobičajenih načina odlaganja mulja za manja naselja/uređaje je odlaganje na sanitarnom odlagalištu. Odlagalište je objekt koji se mora pažljivo odabrati i izgraditi kako bi se svi mogući negativni utjecaji na okoliš eliminirali. Odlagalište mora biti vodonepropusno, a procijedne vode se moraju pročišćavati.

Ponovna uporaba mulja i pročišćene otpadne vode

Jedan od ekološki prihvatljivih načina zbrinjavanja mulja i pročišćene otpadne vode je ponovna uporaba. U područjima gdje nedostaje vode pročišćena otpadna voda je dopunski izvor vode za razne namjene a prvenstveno za navodnjavanje različitih kultura.

Mulj izdvojen s uređaja za pročišćavanje komunalnih otpadnih voda je dobre kakvoće i može poslužili kao dopunski izvor gnojiva. Takav mulj sadrži značajne količine hranjivih tvari za biljke N, P i K. Ponovno korištenje mulja se preporučuje jer je to u skladu s principima održivog korištenja prirodnih resursa.

Najveća potencijalna opasnost su teške kovine/metali i patogeni organizmi kao i druge opasne/otrovne tvari. Zato pročišćena voda i mulj mora bili bez ovih tvari i organizama da bi se sigurno po čovjeka i okoliš mogle koristiti.