1
PRE
Č
IŠ
Ć
AVANJE VODA
Karakteristike zagadjenih (otpadnih) voda
Zagadjiva
č
i vode
Zagadjiva
č
i vode mogu biti:
(1) hemijski (kiseline, alkalije, razne soli, pesticidi, deterdženti, fenoli i dr.),
(2) biološki (bakterije, virusi, alge, fekalije, lignini i dr.) i
(3) fizi
č
ki (toplota, boja, miris, radioaktivnost, suspendovane
č
vrste materije, pesak,
mulj i sl.).
Zagadjenje vode može biti mineralnog, organskog ili mešovitog porekla. U mineralna
zagadjenja spadaju pesak, glina, rastvorene mineralne soli, kiseline, baze i dr.
Organska zagadjenja mogu biti biljnog, ljudskog ili životinjskog porekla.
Zagadjenja u vodi se javljaju u obliku rastvora, koloida i suspenzija.
Sadržaj pojedinih materija u zagadjenoj vodi naj
č
eš
ć
e se izražava u mg/l.
Rastvoreni gasovi
Zagadjena voda sadrži razli
č
ite gasove: kiseonik, ugljen-dioksid, azot, sumpor-
vodonik i dr.
Kiseonik koji se nalazi rastvoren u vodi za pi
ć
e tako dospeva u kanalizaciju, a jedan
deo kiseonika se dobija kontaktom vazduha i površine zagadjene vode kao i procesom
fotosinteze. Zagadjena voda
č
esto sadrži i ugljendioksid koji nastaje u procesu
dekompozicije organskih materija, zatim azot iz atmosfere, sumpordioksid koji
nastaje dekompozicijom organskih i nekih neorganskih sumpornih jedinjenja.
Ovi gasovi, mada se nalaze u malim koli
č
inama, imaju važnu ulogu u dekompoziciji i
tretiranju
č
vrstih materija.
2
Pokazatelji koncentracije organskih komponenata u otpadnim vodama
Otpadne vode obi
č
no predstavljaju složenu mešavinu organskih i neorganskih
kompnenata. Elementarnu analizu komponenata i stehiometrijsku potrošnju O
2
je
teško odrediti. Zbog toga se potrošnja O
2
odredjuje laboratorijskim putem.
Koncentracija komponenata može biti merena jedinicama specifi
č
nih jedinjenja,
jedinicama klase jedinjenja ili jedinicama potencijala. U slu
č
aju organskih
komponenata može se meriti ukupan sadržaj organskog ugljenika koji u
č
estvuje u
ciklusima ugljenika i kiseonika i uzrokuje trošenje kiseonika. Mogu se neposredno
meriti potencijalne mogu
ć
nosti organskih komponenata da apsorbuju kiseonik putem
aerobne razgradnje.
Hemijski potrebna koli
č
ina kiseonika (
HPK
)
Hemijski potrebna koli
č
ina kiseonika (
HPK
) i ukupno potrebna koli
č
ina kiseonika
(
UPK
) su takodje pokazatelji koncentracije organskih komponenata (slika 7.7).
HPK
je hemijski potrebna koli
č
ina kiseonika za oksidaciju organskih komponenata i
neorganskih soli, i predstavlja pokazatelj zagadjenosti otpadnih voda.
HPK
se naj
č
eš
ć
e izražava potrošnjom O
2
u mg/l.
Najbolji pokazatelj koncentracije organskih komponenata je teorijska vrednost
HPK
,
koja odgovara koli
č
ini kiseonika potrebnoj za oksidaciju organskog ugljenika.
Odredjuje se na osnovu stehiometrijskih jedna
č
ina reakcija oksidacije.
HPK
karakteriše oksidacija komponenata samo u CO
2
, H
2
O i NH
3
.
Laboratorijsko odredjivanje
HPK
vrši se bihromatnom oksidacijom u jako kiselom
rastvoru. Izmerene vrednosti su obi
č
no manje od teorijskih.
Ako je poznat hemijski sastav organskih komponenata teorijska potrebna koli
č
ina
kiseonika može se odrediti na osnovu stehiometrijskih jedna
č
ina.
Sva organska jedinjenja koja se nalaze u komunalnim otpadnim vodama mogu se
zbirno reprezentovati hemijskom formulom C
10
H
19
O
3
N [2, 6],
Hemijski potrebna koli
č
ina kiseonika (HPK) može se odrediti na osnovu reakcije
potpune oksidacije C
10
H
19
O
3
N:
2 C
10
H
19
O
3
N + 25 O
2
= 20 CO
2
+ 2 NH
3
+ 16 H
2
O
Masa O
2
potrebna za oksidaciju 1 kg C
10
H
19
O
3
N je:
4
Biohemijska potrošnja kiseonika (
BPK
)
BPK
karakteriše biološku aktivnost otpadnih voda i predstavlja glavni pokazatelj
zagadjenosti otpadnih voda.
Pojedine komponente ne oksidišu do CO
2
pri biološkoj reakciji, pa je potrebna manja
masa kiseonika u odnosu na vrednost odredjenu stehiometrijskim prora
č
unima
veli
č
ine
HPK.
Na primer, biološka reakcija oksidacije glikoze završava se nakon
potrošnje 150 g O
2
po molu glikoze, dok
HPK
vrednost iznosi 192 g O
2
po molu
glikoze.
Prisutnost biološki nerazgradivih materija u otpadnoj vodi manifestuje se ve
ć
om
vrednoš
ć
u
HPK
u odnosu na
BPK.
U biološki nerazgradive organske materije
spadaju: celuloza, ugljena prašina, lignin, tanin i ve
ć
ina od niza sinteti
č
kih organskih
jedinjenja. Odnos HPK/BPK
5
karakteristika je pojedine otpadne vode, i u zavisnosti
od sastava može biti razli
č
it i utvrdjuje se laboratorijskim postupcima.
Stepen zagadjenosti vode organskim jedinjenjima definisan je koli
č
inom kiseonika
koji je potreban za oksidaciju koju vrše aerobni mikroorganizmi. Ta koli
č
ina
kiseonika naziva se biohemijska potrošnja kiseonika (
BPK
). Potrebna koli
č
ina
kiseonika proporcionalna je prisutnoj koli
č
ini organskih materija.
Laboratorijski postupak odredjivanja
BPK
sastoji se u definisanju biohemijske
potrošnje O
2
za razgradnju organskih komponenata u otpadnim vodama pomo
ć
u
heterotrofnih mikroorganizama, (u tami i na 20
o
C) u datom vremenskom periodu. Za
ispitivanja se nja
č
eš
ć
e koristi prilagodjena bakterijska osnova. Mešavina ne sme
sadržati toksi
č
ne komponente.
Naj
č
eš
ć
e se odredjuje
BPK
5
koji pokazuje potrošnju kiseonika u prvih pet dana.
Vrednost
BPK
5
iznosi približno 70 – 80 % od
BPK.
Pri odredjivanju
BPK
neophodno je znati potrošnju kiseonika za transformaciju
ugljenika i azota. Obi
č
no u otpadnim vodama postoje organizmi koji troše O
2
za
transformaciju NH
3
u NO
3
(reakcija nitrifikacije). Uticaj ovih organizama je neznatan
prvih nekoliko dana (Slika 7.8) ako broj organizama nije veliki i ako im je rast
usporen.
Prva faza u kojoj dolazi do oksidacije ugljenika do CO
2
i vodonika do vode traje
relativno kratko vreme 7 - 10 dana.
5
Druga faza u kojoj azot oksidira do nitrita, a zatim do nitrata - nitrifikacija, traje
znatno duže vreme.
50
200
150
100
2
0
4
6
8
10
12
14
16
BP
K (m
g/
l)
Vreme
τ
(dan)
2
1
Slika 7.8 Krive BPK za azot (1) i ugljenik (2)
Sa porastom temperature vode raste i brzina potrošnje kiseonika, odnosno
biohemijska oksidacija (slika ..).
Slika .. : Biohemijska potrošnja kiseonika u zavisnosti od vremena za tri razli
č
ite
temperature, 1 - prva faza, 2 - druga faza.
7
Pokazatelji sastava zagadjenih sanitarnih voda
Sastav sanitarnih voda prikazan je u tabeli 1.1.
Tabela 1.1 Pokazatelji sastava zagadjenih sanitarnih voda (g/stanovnik/dan)
Jedinica
Brojna
vrednost
BPK
5
neizbistrenih voda
(influent)
g/(st
⋅
dan)
60
BPK
5
izbistrenih voda
(efluent)
g/(st
⋅
dan)
35
Azot amonija
č
nih soli
g/(st
⋅
dan)
8
Fosfati (ukupno)
g/(st
⋅
dan)
3,3
Hloridi
g/(st
⋅
dan)
9
Ekvivalentni broj stanovnika
Zagadjenje otpadnih voda neke industrije izražava se pored analize sastava i brojem
ekvivalentnih stanovnika (
ES
).
Kod zajedni
č
kog odvodjenja i pre
č
iš
ć
avanja komunalnih i industrijskih otpadnih voda
postavlja se problem raspodele troškova pre
č
iš
ć
avanja i procene uticaja industrijskih
otpadnih voda na postrojenje za pre
č
iš
ć
avanje ili na prirodne prijemnike otpadnih
voda.
Zbog toga se u praksi koristi pojam ekvivalentni broj stanovnika (
ES
). Optere
ć
enja
industrijskih otpadnih voda se izražavaju odgovaraju
ć
im ekvivalentnim brojem
stanovnika
č
ime se pojednostavljuju tehnoekonomski i tehni
č
ki prora
č
uni.
Ekvivalentni broj stanovnika naj
č
eš
ć
e se definiše tako što se svojstva neke otpadne
vode u pogledu sadržaja
BPK
5
uporede sa uobi
č
ajenim vrednostima za komunalne
otpadne vode.
Usvajaju
ć
i da svaki stanovnik priklju
č
en na kanalizacionu mrežu unosi za jedan dan
60 g
BPK
5
u otpadnu vodu, ekvivalentni broj stanovnika može se definisati:
5
5
g/d
,
,
g/(st d)
=
⋅
∑
BPK
ES
BPK
gde su:
Σ
BPK
5
,g/dan,
- ukupno optere
ć
enje zagadjenja neke industrijske
