doc. dr.sc. Anita Štrkalj
ONEČIŠĆENJE I ZAŠTITA VODA
Sisak, 2014.
SADRŽAJ
1.
UVOD
1
2.
VODA KAO ESENCIJALNI IZVOR ŽIVOTA
2
3.
VODA KAO SASTAVNICA EKO SUSTAVA
5
4.
RAZLIČITI TIPOVI VODA U PRIRODI
6
4.1
Atmosferske vode
7
4.2
Površinske vode
7
4.3
Podzemne vode
7
5.
MJERE ZAŠTITE VODA
9
6.
METODE OBRADE PITKIH VODA
11
6.1 Dezinfekcija vode
13
6.2 Filtracija vode
16
6.3 Koagulacija i flokulacija
18
6.4 Uklanjanje željeza i mangana
20
6.5 Uklanjanje organskih tvari
21
7. PRIPREMA VODE ZA INDUSTRIJU
22
7.1 Metalurška industrija
25
7.2 Naftna industrija
29
7.3 Kemijska industrija
30
7.4 Prehrambena industrija
32
7.5 Tekstilna industrija
34
7.6 Industrija celuloze i papira
34
1
1.
UVOD
Ova skripta namijenjena je studentima Metalurškog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu
koji slušaju kolegij Onečišćenje i zaštita voda. Glavni cilj kolegija je upoznavanje
studenata s važnošću zaštite prirodnih voda kao i izvorima onečišćenja.
Voda predstavlja osnovu života. Odnosno čovjek, biljke, životinje, pa i
mikroorganizmi, trebaju vodu za normalno odvijanje i održavanje životnih funkcija. U
današnje doba, voda je sastavni dio svakog segmenta ljudskog djelovanja.
Nezamjenjiv je resurs jer se u domaćinstvima koristi za piće, pranje i pripremu hrane,
u poljoprivredi za navodnjavanje, a u industriji ima važnu ulogu u gotovo svim
industrijskim procesima.
Rastom čovječanstva, raste i potrošnja čiste vode te se stvaraju sve veće količine
otpadne vode zagađene različitim organskim i anorganskim zagađenjima. Sve do
nedavno vladala je višestoljetna iluzija o neiscrpnosti vodnih resursa, te se u takvim
uvjetima razvio nemaran odnos prema korištenju vodnih resursa, a nastao je i koncept
minimalnih ulaganja za pročišćavanje korištenih voda i općenito za zaštitu voda. Veći
dio korištenih voda se ne pročišćava prije upuštanja u vodotoke, te na taj način
onečišćuju vodne mase i smanjuju resurse pitke vode. Iz tog razloga je osiguravanje
dovoljne količine pitke vode postao jedan od važnijih svjetskih problema.
Raspoložive količine vode za piće u Hrvatskoj su statistički vrlo velike. Hrvatska
raspolaže s blizu 5.600 m
3
vode po stanovniku godišnje što bi trebalo biti dovoljno za
sve potrebe, svih stanovnika. Međutim, tako nije u svim zemljama zbog siromaštva,
slabe naseljenosti, zagađenosti i sl.
Iz tog razloga skripta daje opći pregled o rasprostranjenosti vode na Zemlji, tipovima
voda, upotrebi, zagađenju, ali i metodama kojima se može adekvatno pročistiti
otpadna voda.
2
2.
VODA KAO ESENCIJALNI IZVOR ŽIVOTA
Od najstarijih vremena pa sve do danas voda predstavlja najcjenjeniju tvar u prirodi. Kod
živih bića omogućava osnovne fiziološke potrebe poput probave hrane, reguliranja tjelesne
temperature, te izbacivanja štetnih tvari iz organizma. Upravo zbog ovih funkcija smatra se da
je voda izvor života. Kod odraslih osoba voda zauzima 60 % tjelesne mase dok kod djece ili
fetusa zauzima i znatno više. Na slici 1 je prikazan udio vode u organizmu fetusa različite
starosti, novorođenčeta i odrasle osobe.
Slika 1. Udio vode u organizmu fetusa različite starosti, novorođenčeta i odrasle osobe
Voda u organizmu odrasle osobe nije jednako raspoređena u svim tkivima. Najviše vode
nalazi se u krvi (85 %) i bubrezima (82 %), zatim u mišićima (75 %), mozgu (74 %) i jetri (79
%). Najmanje vode nalazi se u kostima (22 %).
Zbog različitih klimatskih okolnosti, zagađenja i nedovoljne zaštite pitkih voda, a u nekim
dijelovima i zbog prevelike gustoće stanovnika poseban je problem nedostatak pitke vode. U
tablici 1 prikazana je godišnja obnovljiva masa vode, te potrošnja po stanovniku i
kućanstvima razvrstano prema kontinentima.
Tablica 1. Godišnja obnovljiva masa vode, te potrošnja po stanovniku i kućanstvima
KONTINENT
OBNOVLJIVA
VODENA
MASA, km
3
/g
UKUPNA
POTROŠNJA,
km
3
POTROŠNJA PO
STANOVNIKU,
m
3
POTROŠNJA PO
KUĆANSTVU,
%
Europa
3110
455
625
14
Azija
13190
98
542
6
Afrika
4225
10
199
7
Sjeverna Amerika
5960
608
1451
9
Južna Amerika
10380
106
332
18
Australija
1965
17
586
19
4
leda. Na 4 °C voda je najgušća sa specifičnom težinom koja iznosi 1 kg/l. Zagrijavanjem ili
hlađenjem vodi se povećava volumen. Zagrijavanjem 100 ml vode od 4 °C na 100 °C
volumen vode će se povećati na 1043,4 ml, a hlađenjem 0 °C volumen će se povećati na 1090
ml. Pri atmosferskom tlaku točka vrenja vode je na 100 °C. Smanjivanjem tlaka snižava se i
temperatura vrenja vode. U tablici 2 prikazane su promjene u temperaturi vrenja vode ovisno
promjeni atmosferskog tlaka.
Tablica 2. Promjene u temperaturi vrenja vode ovisno promjeni atmosferskog tlaka
TLAK,
mm Hg
TEMPERATURA,
°C
760
100
637
95
92,5
50
23,8
25
4,6
0
0,5
25
Promjene svojstava vode posljedica su njenog kemijskog sastava. Po sastavu voda predstavlja
spoj vodika i kisika (slika 3).
Slika 3. Spajanje vodika i kisika u molekulu vode
S lijeve i desne strane atoma kisika smješten je po jedan atom vodika pod kutom od 105 °.
Ovako građena molekula vode je asimetrična. Osim toga, molekula vode se smatra
bipolarnom zbog toga što je pozitivno naelektrizirana na strani vodika te negativno
naelektrizirana na strani kisika. Molekule vode međusobno se spajaju na taj način da vodik
jedne molekule vode privlači kisik druge molekule vode. Povezivanje je vodikovom vezom.
Posljedica vezanja vodikovom vezom je ta što molekule vode ne mogu lako napustiti
površinu vode. Privlačne sile su znatno veće nego kod drugih sličnih kemijskih spojeva. Zbog
ove činjenice vodena para je dobar medij za prijenos energije (ima veliku količinu energije) u
industrijskim pogonima.
