OSNOVE ZDRAVSTVENE HIDROTEHNIKE –TEORIJA

OSNOVE ZDRAVSTVENE HIDROTEHNIKE –TEORIJA 1. Pomen čiščenja odpadnih voda za ekosistem in za pripravo pitne vode. … 2. Suspendirane snovi, koloidi (neprave raztopine) in prave raztopine -­‐ kako jih lahko odstranjujemo -­‐ glejte sliko filtracijski spekter s prvega predavanja. Naravne vode se razlikujejo med seboj po vrsti in količini snovi, ki jih vsebujejo. Poleg vodnih organizmov, večjih ali manjših količin usedljivih in lebdečih snovi, so v vodi še suspendirane, koloidne in raztopljene snovi v molekularni ali ionski obliki. Velikostna klasifikacija delcev snovi, ki se nahajajo v vodi v navedenih oblikah, je razvidna iz tabele. delec < nm Raztopljene snovi anioni(-­‐) kationi(+) Cl Na SO4 K HCO3 Ca NO2 NH4 NO3 Fe PO4 Mn SiO3 Organske spojine prisotne kot ioni ali molekule 1nm < delec < 1µm Koloidi Anorganski materiali: ilovica SiO2 Organski materiali: proteini kisline -­‐ barva Se odstranijo z: reverzno osmozo elektrokinetično Se odstranijo s pomočjo koagulacije + flokulacije + sedimentacije + filtracije na hitrih filtrih. Se odstranijo s pomočjo: počasnih bioloških filtrov = biološka koagulacija Se ne odstranijo: -­‐ s sedimentacijo -­‐ s filtracijo delec > 1 µm (0,45 µm) Suspendirane snovi Anorganske snovi: glina pesek Organske snovi: ostanki organskih snovi Lastnost suspenzij: -­‐sedimentirajo ali -­‐ flotirajo ali -­‐ lebdijo Se odstranijo s sedimentacijo ali flotacijo in/ali filtracijo 3. Diagram pH vs. Redox (oz. Eh), oz. pomen za kemijsko (valenčno) obliko snovi v raztopinah Fe3+
FeOH2+
+20
pε
d
1
pO2 > 1 atm
c
8
+10
3
am. Fe(OH)3 (s)
Fe3+
e
4
b
FeCO3 (s)
pH2 > 1 atm
-10
a
2
5
6
9
H)
2
6
Fe (s)
3
7
Fe(O
Fe(OH)4-
0
(s)
12
pH Če voda korodira kovine ali druge materiale, govorimo o nestabilnosti vode z ozirom na prizadete snovi. Svinec: raztaplja se v večini vod, je močan strup, zaradi topnosti svinca v vodi je iz praktičnih in iz varnostnih razlogov sprejeto, da se v napeljavah s pitno vodo svinčenih cevi ne uporablja, za pogoje nevtralnega do rahlo bazičnega pH in trde vode (večinoma v Sloveniji), je svinec obstojen, močno pa se topi v mehkih vodah (kapnice) in kislih vodah (kapnice, površinska voda) Baker: topljivost odvisna predvsem od pH vrednosti, pri nižjih vrednostih pH od 7 se intenzivno topi v vodi, zato velika nevarnost korozije oziroma obstojnosti samih cevi, pri nevtralnem pH je topnost bakra majhna Azbestno-­‐cementne cevi in beton: v vodi, ki vsebuje CO2 se lahko topi kalcijev karbonat, ki je bistvena sestavina azbestnega cementa in betona, CO2 reagira s kalcijevim karbonatom Jeklo in železo: V tem primeru razlikujemo dva primera: (1) voda nima kisika: železo se topi v vodi zaradi ogljikove kisline: (2) voda vsebuje kisik: se Fe(HCO3)2 oksidira v Fe2O3·∙ n H2O CaCO3 in Fe2O3·∙ n H2O skupaj kristalizirata in se izločita na stene cevovoda. Tako nastane zaščitna plast, ki prepreči nadaljno korozijo sten cevovoda. 4. Diagram stroški -­‐ koristi. 5. Graf problemov kvalitete površinskih voda v času in zavedanja o problemih Danes lahko na področju čiščenja pitnih voda naredimo še ogromno, predvsem z zavedanjem, da voda nenehno kroži. Prav zaradi kroženja vode, naše onesnaževanje ni več lokalno, ampak globalno. Spodnja slika prikazuje kako se čez leta spreminjajo problemi v zvezi s čiščenjem pitne vode. S širjenjem in napredovanjem družbe pa so ti problemi vedno novi. Danes nam pri čiščenju pitnih voda ne predstavljajo več preglavic mikroorganizmi, kot je bilo to leta 1990, ampak so to zdravila, hormoni in encimi. 6. Viri pitne vode -­‐ geografska razprostranjenost, količine, kakovost ... način zajema • padavine: po vsej Sloveniji, nalivi so omejeni lokalno, letnem povprečju največ padavin na zahodu države (preko 3000 mm v Alpah), v Ljubljani cca 1600 mm, na vzhodu pa le še 850 mm, problemi z dimom, smogom, sajami, mikroorganizmi, prahom, NOX, CO2, SO4, KAPNICE • podzemne vode: o
naplavinska podtalnica: nahaja se v peščenih naplavinskih vodonosnikih pod rodovitnimi polji v rečnih dolinah, količinsko so podtalnice večinoma dokaj zanesljiv vodni vir, še posebej v naplavinah, ki imajo visoko poroznost (do 40 %), v preteklosti so bile podzemne vode v naplavinah vedno najboljše kakovosti, saj naravni peščeni filtri učinkovito čistijo klasično onesnaženje, danes so zaradi kemizacije okolja podzemne vode lahko celo slabše kakovosti kot površinske vode, saj imajo daljše zadrževalne čase in manjše faktorje razredčenja, ČRPALNI VODNJAKI o
•
razpoklinska podtalnica: nahajajo se v razpokanih oz. preperelih karbonatnih hribinah (dolomiti, apnenci), količinsko večinoma manj izdatna od naplavinskih podtalnic, prav tako bolj izrazita dinamika, vezana na padavine, kljub slabšemu filtrskemu učinku razpoklinskega medija glede naplavin pa so te vode običajo boljše kakovosti od naplavinskih, ker so v povirnih delih povodij in zatorej (načeloma) manj onesnažene o kraška podtalnica: nahaja se v kraškem podzemlju, v SLO to predstavlja cca 44% vse države, kraški vodotoki so večinoma ponikalnice, ki potem kot neka podzemna reka tečejo v kraškem podzemlju, njihove količine so močno vezane na padavine, zaradi same narave kraških ponikalnic štejemo kraške podzemne vode v kakovostnem pogledu med površinske vodeà samočistilne sposobnosti kraških podzemnih vod, ki je praktično enaka površinskim vodam izviri: o dolinski izviri: nastanejo na mestih, kjer naplavinska podtalnica pogleda na površje. (Zelenci),so precej stalne narave, večinoma ne presahnejo v daljših sušnih obdobjih količinsko predstavljajo naravni višek vode v podzemnem jezeru naplavinske podtalnice, kakovost je enaka kot naplavinske podtalnice pobočni (gorski) izviri: nastanejo, kjer podzemna voda v razpoklinskih vodonosnikih pogleda na površino( Alpe, Karavanke), dinamika je bolj izrazita, glede na značilnosti razpoklinske podtalnice, kakovost enaka kot v sami hribini, kjer se nahaja razpoklinska podzemna voda, TIROLSKO ZAJETJE o kraški izviri: nastanejo, kjer prekraseli apnenci naležejo na manj preperele, oz. prepustne hribine( Krke, Kolpe, Ljubljanice, Rižane), dinamika kraških izvirov se ravna po dinamiki kraške podzemne vode, ker je poroznost majhna, so tudi majhne zaloge vode in kraški izviri radi presahnejo, predvsem pa se močno odzivajo na padavine , kakovost niha s pretokom, kraške vode že same po sebi nimajo velike samočistilne kapacitete, ob povečanju pretokov pa se iz podzemlja izplavijo snovi, ki so se v njem nabrale v času nizkih pretokov površinske vode: o tekoče vode, potoki: linijski viri vode, dinamika večine slovenskih potokov je hudourniška, količinsko so potoki običajno zadosten vodni vir za manjše kraje v njihovih povirjih, kakovost običajno dokaj visoka in bi se lahko z minimalno pripravo uporabljala za pitno vodo, ZAJETJE o reke in ponikalnice: dinamika večjih rek je večinoma pluvialno-­‐nivalnega tipa, tako da tudi poleti ni problemov s količinami, količinsko slovenske reke za več redov velikosti prekašajo trenutne potrebe s pitno vodo, zaradi velikih pretokov in kratkih časov pretoka se onesnaženja hitro razredčijo in odtečejo, ZAJETJA ob REKAH o
•
o
o
rečne akumulacije: večinoma grajene za HE in ne za vodopreskrbo, količinsko so enakovredne samim rekam, kakovostno gre isto vodo, kot v samih rekah, saj zaradi kratkih časov pretoka ne nastopajo bistvene spremembe kvalitete stoječe vode-­‐ jezera: dinamika večine slovenskih jezer (razen kraških) je majhna (nivoji, pretoki in kvaliteta so stalni), v kakovostnem pogledu je potrebno paziti, v kateri globini (sloju) jezera so optimalni pogoji za zajemàpotencialni problemi s toksičnimi algami! morska voda: na obali v izobilju, , v kvalitativnem pogledu (razen slanosti) so morske vode bistveno boljše kakovosti kot celinske vode, saj so vsi mikropolutanti, ki izvirajo od kemizacije okolja, v morju bistveno bolj razredčeni, kot pa v celinskih vodah 7. Umetno bogatenje podzemnih voda -­‐ zakaj? prednosti? pomanjkljivosti? zakaj: ko količina in/ali kakovost vode v črpališču ne zadošča, se zgradijo nalivalni vodnjaki ali bazeni nekaj sto metrov za črpalnimi vodnjaki, v nalivalne vodnjake nalivamo vodo iz bližnjega vodotoka prednosti: voda se preko prodnatih ali peščenih tal očisti tako, da po navadi ni potrebna nadaljnja obdelava vode (usedanje, ogljikovi filtri, kloriranje, ozoniranje, žarčenje z UV svetlobo…), z nalivanjem vode se zviša gladina podtalnice, razredči se morebitno onesnaženje, zviša se kakovost načrpane vode, zmanjšamo vodovarstvenih območij; pomanjkljivosti: nalivalni bazeni so izpostavljeni zunanjim vplivom à onesnažen zrak, kisel dež, veter, živali…, zaradi svetlobe se razvijejo alge, ki sčasoma propadejo •
8. Objekti na vodovodnih sistemih -­‐ opis, pomen ... • objekti za zajem vode: zajem površinskih voda – reke in jezera, zajem izvirov, zajem podzemne vode – vodnjaki, horizontalne drenaže • objekti za dosego zahtevane kvalitete vode: vodarne, čistilne naprave • objekti za dovod vode od zajema do naselja: spadajo cevovodi, kanali in vsi drugi objekti, ki so potrebni za dovod vode do naselja: črpalke • objekti za razdelitev vode med porabnike: vodovodne mreže v naselju, preko katerih pride voda do uporabnikov in vsi objekti ki spadajo zraven (zasuni, ventili) • izravnalni objekti oz. objekti za shranjevanje vode-­‐rezervoarji, vodohrani, hidroforji, akumulacije…, ki jih uporabljamo pri maksimalni potrošnji za izravnavo, kot tudi za regulacijo pritiska • zračniki, blatniki, hidranti, izpusti à hidravlična črta (hidravlično najneugodnejša točka na cevovodu, hidravlično najneugodnejša točka na omrežju): polnjenje in praznjenje vodovoda na najnižji točki=hidrant/iztok/blatnik; na najvišji točki vodovoda postavimo zračnik) • črpališča, prečrpališča, hidroforji • specialne armature, merilna oprema 9. Vodohrani -­‐ konstrukcijski principi Vodohrani so namenjeni za shranjevanje vode v nočnem času in za izravnavo vode pri največji dnevni porabi. V vodohranu moramo zagotoviti zadostno pretočnost, da ne nastajajo mrtve cone. Zagotavljati morajo 24/7/365 oskrbo, zato so zgrajeni iz vsaj dveh celic. Poznamo pretočni (zajem→rezervoar→ porabniki) in protiležni (zajem→ porabniki↔ rezervoar) rezervoar. 10. Vodovodni materiali -­‐ uporabnost, vpliv na kakovost vode ... • PVC cevi: cevi so gladke in toge, niso odporne na udarce, s staranjem so bolj krhkeànevarnost lomov • polietilenske cevi=alkaten cevi: so lahke, gladke, gibke, odporne proti kislinam, obrabam in udarcem, odporne na mraz, električno neprevodne, topne so v oljih in topilih, so lahko gorljive • cevi iz nodularne litine: jeklena litina ima dobre mehanske lastosti, visoka cena, znotraj so cevi zaščitene s cementno malto, na zunanji strani so zaščitene pred korozijo • jeklene cevi: velika nosilnost, primerne za tlačne in glavne vodovode, drage, pred rjavenjem so zaščitene po vgradnji (draga in zamudna zaščita) • pocinkane jeklene cevi: za hišne inštalacije • poliesterske cevi: izdelane iz poliestrske smole in steklenih vlaken, visoka kemična in korozijska odpornost, enostavna montaža, dobre hidravlične lastnosti • litoželezne cevi: zelo težke in drage, neodporne na udarce, neodporne na korozijo • svinčene cevi: nevarnost izločanje Pb v vodoà nevarnost zastrupitve • azbestnocementne cevi: poceni, nezahtevna montaža, nevarnost izločanje azbestnih vlaken, danes se te cevi zamenjujejo 11. Čiščenje pitne vode -­‐ osnovni postopki Zaradi industrije, kmetijstva, urbanizacije… so vode onesnažene do tem mere, da le osnovna priprava vode ne zadošča, zato moramo vodo (zajeto iz podtalnice ali vodotoka) dodatno očistiti. ENOTNI POSTOPKI ČIŠČENJA= (se nanaša na enoto, osnovni majhni delec) so najbolj osnovni, najbolj smiselni • klasični ali konvencionalni postopki-­‐ običajna surova voda v pitno vodo • posebni ali nekonvencionalni postopki (novejši)-­‐ ko je surova voda bolj onesnažena ali s posebnimi onesnažili →Konvencionalno čiščenje pitne vode lahko izvedemo kot: 1. mehansko-­‐biološki postopek 2. mehansko-­‐kemični postopek 3. kombinacijo obeh postopkov Osnovne faze tega načina čiščenja so: 1. grobo precejanje 2. sedimentacija in/ali flotacija diskretnih delcev 3. ozračevanje, predhodna oksidacija 4. koagulacija in flokulacija 5. sedimentacija in/ali flotacija kosmičev 6. filtracija 7. odzračevanje, razplinjevanje 8. adsorbcija in absorbcija 9. razželezenje in razmanganjenje 10.mehčanje in karbonizacija 11.stabilizacija 12.dezinfekcija kvaliteta surove vode
dodajanje specifičnih
kemičnih snovi
predčiščenje
koagulant
pospeševalo koagulacije
koagulacija
pospeševalo
flokulacije
flokulacija
sedimentacija
odvisno od
kakovosti
surove vode
filtracija na hitrih filtrih
ozračevanje
filtracija na počasnih filtrih
dezinfekcija
kontrola pH
12. Opis postopkov priprave pitne vode, ki smo jih obdelali na predavanjih. Mehansko čiščenje vode • LOVLJENJE ali GROBO PRECEJANJE • USEDANJE ali SEDIMENTACIJA • PLAVLJENJE ali FLOTACIJA • PRECEJANJE ali FILTRACIJA Grobo precejanje Precejanje je najenostavnejši način filtracije, s katerim se izločajo iz vode plavajoče ali lebdeče snovi. Nameni: a.) preprečujemo mašenje in poškodbe cevovodov, črpalk in drugih naprav→ nemoteno delovanje vodovodnih naprav b.) zmanjšujemo obremenitev naslednjih faz čiščenja Precejamo (glede na potrebe) na tri načine: • grobe grablje-­‐ odprtina 5 cm (tudi do 15 cm), čiščenje lahko ročno ali polavtomatsko • fine grablje-­‐ odprtina 0.5 cm, zato se nabere več nesnage kot pri grobih-­‐ potrebno avtomatsko čiščenje; so jeklene • mikro sita-­‐ odptina med 0.02 do 0.05 mm; so iz tkanin iz nerjaveče jeklene žice; za pesek, suspendirane snovi, alge in plankton; slabost v primerjavi z filtri je ta, da mikrosilta izboljšajo le fizikalno kakovost vode, ne pa kemične Usedanje Z usedanjem (sedimentacijo) se iz vode odstranjujejo suspendirane snovi, ki so težje od vode. Proces usedanja je toliko hitrejši, kolikor težji in večji so delci, ki jih želimo odstraniti. Če se vrši proces usedanja po naravni poti, to je, na račun težnosti (gravitacije) in naravnega združevanja delcev (agregacije), govorimo o enostavni sedimentaciji ali usedanju. Če pa vodi dodajamo kemikalije (pospešimo), govorimo o kemični koagulaciji (skrknjevanje) in flokulaciji (kosmičenje). Procese sedimentacije je mogoče matematično definirati le za diskretne delce, ki v procesu usedanja ne menjajo svoje velikosti, oblike in teže. S takšnim usedanjem imamo opraviti, če ne prihaja do koagulacije delcev oz. je ta že končana. Pri flokulirani suspenziji se hitrost sedimentacije z globino veča, ker se proces flokulacije, to je večanje delcev, nadaljuje iz dveh razlogov: • Zaradi različnih hitrosti usedanja flokul različnih dimenzij hitreje padajoče flokule dohitevajo počasneje padajoče ter se z njimi združujejo v večje, ki se usedajo še hitreje od obeh prejšnjih kosmov. • Zaradi hitrostnih gradientov v vodi, ki omogočajo nadaljnjo aglomeracijo delcev. →Pravokotni (navadni) usedalniki Najugodneje je, da je usedalnik nizek, zato… →Lamelni usedalniki Z njimi zmanjšamo vertikalno pot, ki jo mora delec opraviti, preden se dotakne dna usedalnika in tako izloči iz vode. Lamele se samodejno čistijo-­‐ potrebno jih je nagniti za tak kot, ki omogoča samodejno polzenje usedlin z lamel. Flotacija ali plavljenje Je podoben proces, ki pa poteka v nasprotni smeri kot sedimentacija. Uporablja se predvsem v procesih čiščenja vseh vrst odpadnih voda, predvsem pa tam, kjer je voda onesnažena z velikimi količinami zelo majhnih plavajočih ali lebdečih snovi. Enostavna sedimentacija ali flotacija sami nikoli ne zadoščata za pripravo površinskih voda v pitne namene. Filtracija Filtracija je fizični in kemični proces odstranjevanja suspendiranih in koloidnih primesi iz vode, s pronicanjem skozi porozen medij. Pri tem se zmanjša število bakterij in spremenijo se fizikalno-­‐
kemične lastnosti vode. -­‐ zrnavi filtri -­‐ membranski filtri Poteka istočasno več procesov čiščenja vode: (1) mehansko precejanje: iz vode se odstranijo suspendirani delci, ki so večji od vmesnih prostorov med peščenimi zrni (2) sedimentacija: suspendirana snov se useda med zrni filtra (3) adsorpcija: s.s. se prilepi na zrno (4) kemijsko-­‐elektrolitski vpliv: tvorba kosmičev (5) biološka aktivnost: omogočajo mikroorganizmi, živeči v filterski masi = biofiltri Koagulacija Koagulacija s flokulacijo je proces združevanja koloidnih delcev, bakterij in alg v kosme, ki jih je mogoče iz vode odstraniti s filtracijo. Tako topne snovi spremenimo v netopne. Koagulacija poteka v 4 fazah: 1. priprava koagulanta; 2. koagulacija: doziranje koagulanta (ta deluje na koloide), mešanje da pride do kontakta, izguba naboja, tvorba delcev 3. kosmičenje/ flokulacija: počasno mešanje, lepljenje delcev v kosme (flokulacija) 4. bistrilnik 5. filtracija Koagulanti so: -­‐ FeCl3 železov triklorid -­‐ Al2(SO4)3 aluminijev sulfat -­‐ polielektroliti Absorbcija in adsorbcija absorbcija-­‐ gre v notranjost, v strukturo; so zelo porozni (na sliki rdeče) adsorbcija-­‐ se prilepi na površino (na sliki črno) Aktivno oglje je danes ena najučinkovitejših snovi za izboljšanje kvalitete pitne vode (vonj, okus, barva) in odlično adsorpcijsko sredstvo, s katerim iz vode odstranjujemo škodljive produkte kemijske polucije. Posebno uspešno odstranjuje hlapne snovi, fluor, fenole, detergente in pesticide. Ozračevanje in razplinjevanje Pogoj za izvedbo procesov biološkega in bakteriološkega čiščenja je, da voda vsebuje zadostno količino kisika. V primeru, če infiltrirana voda ni zasičena s kisikom (cca 10 mg O2/l) ali če količina kisika ne zadošča za oksidacijo onesnaženja, pride pri pretvorbi do anaerobnih procesov in do nedopustnega poslabšanja kakovosti infiltrirane vode. Aerobna presnova: CH2O + O2 → CO2 + H2O Anaerobna presnova: 2 CH2O → CO2 + CH4 →Načini ozračevanja vode: -­‐ z mešanjem z mešali -­‐ s kaskadnim aeratorjem Kaskadni aeratorji so običajno prelivnega tipa ali v obliki posod, v katerih so razporejene plošče. Voda se v tankih curki preliva z višjega na nižji nivo. ventilacija
dotok vode
ventilacijske
odprtine
kaskade
iztok
ozračene vode
ali -­‐ z vpihovanjem zraka -­‐ z razprševanjem vode: z razpršilnimi šobami dotok vode
za ozračevanje
razpršila
ventilacijske
odprtine
ozračena voda
Razželezenje in razmanganjenje: gre za spreminjanje pH ali redoks potenciala, Fe in Mn se lahko nahajata v vodi v topni obliki, če je voda anoksična = brez kisika, če je v vodi več železa in mangana, pride ob stiku vode z zrakom do oksidacije železa iz dvovalentnega (v raztopljeni obliki) v trovalentno, ki ni topno v vodi in se izloča iz nje, podobno je pri manganu, kjer gre proces oksidacije od Mn2+ do MnO2 à izločena železo in mangan postopoma mašita vodovodne cevi, zaradi kalnosti, motnosti in obarvanosti voda izgubi zaželjene organoleptične lastnosti in je neprimerna za pranje, uporabo v živilski ali tekstilni industriji in podobno. Odstranjevanje mangana iz vode je težje kot odstranjevanje železa, ker je mogoče zagotoviti procese oksidacije mangana v netopno obliko šele pri višjih pH vrednostih vode in pri višjih -­‐ adsorpcijsko-­‐avtokatalitični postopek: -­‐ oksidacija mangana z oksidacijskimi sredstvi Stabilizacija Ø Fizikalna: proti abraziji, usedlinam Ø Kemijska: proti koroziji, oblaganju: Če voda korodira kovine ali druge materiale, govorimo o nestabilnosti vode z ozirom na prizadete snovi • svinec -­‐ se topi v večini vod • baker-­‐ topnost odvisna od pH, nižje od 7 kritično! • jeklo in železo-­‐ se topi s kisikom ali brez • azbestno-­‐cementne cevi in beton-­‐ kalcijev karbonat se topi v vodi, ki vsebuje C02 Ø Mikrobiološka: ni rasti in mikroorganizmov-­‐ Voda lahko vsebuje organske in/ali anorganske snovi, ki služijo kot hrana bakterijam, zato lahko pride do razvoja mikroorganizmov ali celo višjih organizmov. Postopki: višja stopnja čiščenja, kloriranje Dezinfekcija V pripravi pitne vode z dezinfekcijo kontroliramo mikrobiološko kakovost pitne vode. Z njo onesposobimo ali celo odstranimo iz vode škodljive mikroorganizme (bakterije, viruse, praživali, mikroskopske zajedalce itd.) in delno (ne pa popolno) odstranimo tudi njihove razvojne oblike. Ločiti moramo pojma dezinfekcija in sterilizacija. Pri sterilizaciji popolnoma onesposobimo ali odstranimo vse vrste mikroorganizmov, vključujoč njihove razvojne oblike. Pri dezinfekciji pa onesposobimo le virulentne oblike mikroorganizmov, ne pa nujno tudi vse njihove razvojne oblike (spore so npr. mnogo bolj vzdržljive). V sanitarni inženiriki obsega dezinfekcija dodatno tudi naprave za distribucijo pitne vode, oz. za vzdrževanje klime v objektih. Gre predvsem za razmeroma mlad problem v medicini, ki je nastala zaradi stalne prisotnosti tople vode v objektih. Vzrok je bakterija Legionella sp., ki se razvija v topli vodi v aerobnih pogojih, torej na izlivnih mestih tople vode – tuši, pipe v sanitarijah, kuhinje, itd. in v napravah za vzdrževanje klime (filtri, pršilniki). Običajni načini dezinfekcije vode so: * s segrevanjem, * z osvetljevanjem z UV * s kemično obdelavo * s filtracijo na membranskih filtrih Mehčanje Mehčanje (ali dekarbonizacija) vode je pomembno predvsem v industriji, saj voda ne sme presegati določene trdote, da se prepreči odlaganje apnenca na stene cevi in kotlov. Mehka voda je potrebna za niz proizvodnih procesov v tekstilni industriji in ostalih industrijskih panogah. Tudi za gospodinjsko uporabo (pranje, ne pa pitje!) je mehkejša voda primernejša od trde. Zaradi stroškov se mehčanje vode v vodovodih za pitno vodo le redko uporablja. 13. Skica čistilne naprave za pitno vodo -­‐ opis postopkov oz. faz čiščenja. 14. Vrste odpadne vode. • padavinska voda: voda, ki po padavinah odteče z vseh nepropustnih (ceste, dvorišča ipd.) in propustnih površin (vrtovi, zelenice). Njena onesnaženost je različna, predvsem pa z mineralnimi snovmi ter organskimi primesmi. • sušna (odpadna voda)-­‐ sušni odtok: vsa voda, ki je bila uporabljena v gospodinjstvu, obrti ali onesnažena v industrijskih procesih. Če odvajamo v kanalski mreži skupaj padavinsko in odpadno vodo = mešani kanalizacijski sistem • hišna odpadna voda: voda iz gospodinjstev in manjših obrtnih delavnic. Značilnost: vsebuje znaten del onesnaženja z organskimi in raztopljenimi snovmi. • komunalna odpadna voda (ali mestna o.v.): odtok, ki nastaja zaradi komunalnih dejavnosti, npr. čiščenje ulic in trgov, ter drugih javnih objektov in komunalnih naprav. • industrijska odpadna voda (ali proizvodna voda): odtok iz industrijske in obrtne proizvodnje, pa tudi odtok iz sanitarij v teh zgradbah in odtok zaradi čiščenja ind. in obrt. prostorov. Onesnažena je z organskimi in mineralnimi snovmi, barvami ter tudi s toploto. Kadar ind. odpadna voda ne izpolnjuje kriterijev za priključitev na kanalizacijski sistem, jo je potrebno predhodno očistiti, nevtralizirati in obarjati nečistoče. •
•
melioracijska odpadna voda: odtok zaradi dovoda drenažne vode, vode iz izvirov in potokov ter padavinske vode v sistem za sušni odtok. Pogosto je močno organsko onesnažena. Gnojevko in vodo iz silosov peljemo po vzporednem kanalu, ne uvrščamo pa ju med odpadne vode in jih tudi ne smemo priključiti na kanalizacijo. tuja voda: vsa vodo, ki ni nastala pri porabi vode v naselju, vendar pride na čistilno napravo. Ta voda pride v kanale zaradi slabih tesnil oz. stikov, iz podtalnice, drenaž, globokih kleti, pa tudi kot melioracijska voda (izviri, potoki…). Običajno je malo onesnažena, vendar jo je potrebno v manjših naseljih z meš. kanalizacijo upoštevati. Potrebna je dobra presoja redčenja (zaradi tuje vode pri dotoku na čistilno napravo) glede na srednji nočni dotok. 15. Vrste kanalizacije. Mešani kanalizacijski sistem: hkrati odvaja odpadno in padavinsko vodo, odtok se v času padavin v primerjavi s sušnim odtokom poveča tudi od 50 do 100-­‐krat dobre lastnosti: preprosta izvedba; nižja cena v primerjavi z ločenim sistemom slabe lastnosti: zaradi padavinskega odtoka prihaja do preobremenitev in zajezitev kanalizacijskega omrežja, s tem pa tudi povratnega toka v nižje ležeče prostore; delovanje ČN je manj zanesljivo in bolj obremenjujoče za črpališča; zaradi razbremenilnikov, kjer se odvajajo viški voda, je slabša tudi zaščita odvodnika Ločeni kanalizacijski sistem: odvaja odpadno vodo po posebnem kanalskem omrežju ločeno od padavinske vode, ki jo odvajamo na več načinov (padavinska oz. meteorna kanalizacija, ponikanje ali odtok, ureditev sistema odprtih in zaprtih kanalov dobre lastnosti: močnejši nalivi ne povzročajo preobremenitve in zajezitve kanalov in s tem poplavljanje nižje ležečih predelov; delovanje ČN je zaradi sorazmerno stalnega dotoka bolj zanesljivo in učinkovito; zaradi ponikanja padavinske vode se zmanjša končni odtok vode; na ČN ni potrebno zgraditi nekaterih objektov (peskolov, deževni zadrževalniki…), kar poceni gradnjo slabe lastnosti: podvojeni investicijski stroški; zapletenost sistema; manjša preglednost sistema; dražje vzdrževanje zaradi slabšega samodejnega izpiranja Delno ločeni sistemi: grajeni s ciljem, da se zmanjša in zakasni padavinski odtok ter upošteva kakovost onesnažene vode, to dosežemo s naslednjimi ukrepi: razpršeno zadrževanje na površini (ravne strehe, vrtovi, zelenice, parkirišča…) koncentrirano zadrževanje na površini (suhi ali mokri zadrževalniki, parki) koncentrirano zadrževanje pod površino (deževni zadrževalniki ali čistilni bazeni) ponikanje na površini (vrtovi, zelenice, parkirišča s prepustnim tlakom…) ponikanje pod površino (drenaže, drenažne galerije) 16. Star vs. moderni pristop k snovanju kanalizacije in čiščenja odpadnih voda. Deževnice ne odvajamo v kanalizacijo, ampak jo zadržujemo in ponikamo na samem mestu nastanka 17. Čistilni val v kanalizaciji. Čistilni val je mešanica izpranih organsko onesnaženih suspendiranih delcev v kanalizacijskem omrežju javne kanalizacije in padavinske odpadne vode, ki kot posledica prvega naliva padavinske odpadne vode odteka v smeri komunalne ali skupne čistilne naprave. 18. Princip čiščenja na koncu cevi vs. na vtoku v sistem. • na koncu cevi: vsa odpadna voda iz naselja se zbere v razbremenilniku, od tu gre v zadrževalni bazen, nato pa na ČN • na vtoku: industrijska odpadna voda se očisti v industrijski ČN, nato gre v kanalizacijsko omrežje v naselju… 19. Opis I., II. in III. stopnje čiščenja odpadnih voda. Primarno čiščenje: predstavlja prečiščevanje v mirujočem bazenu, kjer se trdne snovi posedejo, medtem ko olje, maščobe in lažji delci plavajo na površju, usedlino in plavajočo materijo odstranimo, preostala voda gre v sekundarno čiščenje Sekundarno čiščenje: odstranjevanje biološko razgradljivih snovi, zahteva proces ločevanja mikroorganizmov iz prečiščene vode, preden se le-­‐ta zavrže ali gre v terciarno čiščenje Terciarno čiščenje: najvišja stopnja čiščenja z namenom, da se omogoči vrnitev vode nazaj v ekosistem, voda je kemično in fizično prečiščena pred izpustom v potok, reko, zaliv, laguno ali v mokrišča (z lagunami in mikrofiltri), voda se lahko uporablja tudi za bogatenje podtalnice ali v kmetijske namene 20. Sestava odpadne vode. KPK, BPK5 ... KPK=kemijska potreba po kisiku biokemijska potreba po kisiku – BPK5 BPK5 je biokemijska poraba kisika v 5 dneh. Je mera za ugotavljanje količine biokemijsko razgradljivih organskih snovi prisotnih v vodnem vzorcu in je enaka količini kisika, potrebnega za aerobno razgradnjo organskih snovi v anorganske. 21. Skica čistilne naprave za odpadne vode -­‐ opis postopkov, oz. faz čiščenja. Predčiščenje: odstrani se večje predmete (smeti, drevesne veje...), ki lahko poškodujejo ali zamašijo črpalke in zajemalke primarnega čistilnega postopka Grobo precejanje: odstrani se večje delce, ti se odstranijo na odlagališča ali pa se sežgejo Odstranitev peska: predčiščenje lahko vključuje tudi izločanje peska in proda, v peskolovu pretok prihajajoče odpadne vode prilagajamo tako, da se pesek, prod, kamenje in delci razbitega stekla lahko usedejo, te odstranimo, ker lahko poškodujejo črpalke in drugo opremo Maščoba in odstranjevanje maščob: nekaterih večjih obratih se maščobo odstranjuje tako, da se odpadne vode črpajo skozi manjši bazen, v katerem s strgali posnamejo maščobe, medtem ko plavajo na površini, pri tem zračni razpihovalci na dnu rezervoarja razpihujejo usedline, da se maščoba lažje loči Primarno čiščenje: v primarni fazi sedimentacije odplaka teče skozi večje bazene, ki se imenujejo primarni usedalniki oziroma primarni usedalni bazeni, opremljeni so z mehaničnimi čistilnimi grebljicami, ki potiskajo zbrano goščo proti zbirnemu lijaku na dnu rezervoarja, od tu se prečrpa v objekt za nadaljnjo obdelavo gošče, maščobe in olja se iz plavajočega materija predelajo s saponifikacijo Sekundarno čiščenje: vključuje razgradnjo bioloških organskih vsebin, ki izvirajo iz človeških odpadkov -­‐ hrane, mil in detergentov, v večini mestnih ČN obdeluje tekočino odplak z aerobnimi biološkimi procesi-­‐biološki organizmi potrebujejo za življenje kisik in hrano (bakterije in praživali skladiščijo bio-­‐razgradljivo, raztopljeno organsko onesnaženje (sladkor, maščobe, organsko kratko verižne ogljikove molekule) in povežejo bolj ali manj raztopljene delčke v skupke) 1. Sistemi s pritrjeno oziroma fiksirano biomaso vključujejo precejalnike in rotirajoče biološke kontaktorje, kjer biomasa raste na posredniku in preide čez površino. 2. Sistem z razpršeno biomaso je sistem, ki vključuje aktivirano blato. Bio-­‐masa se zmeša z blatom in se obdeluje v manjšem prostoru kot sistem fiksiranega filma. Sistemi s pritrjeno biomaso so se bolj sposobni spopasti z večjimi količinami biološkega materiala in odstrani večjo količino raztopljenih trdnih snovi in drugih nečistoč iz organskega materiala kot sistem z razpršeno biomaso. Sekundarno usedanje: končni korak pri sekundarni obdelavi odpadne vode je izpraznitev biološkega ostanka in filtrskega materiala skozi sekundarni bistrilnik, da se proizvede odpadna voda z nizkimi ravnmi organskega materiala in suspendiranih delcev. Tercialno čiščenje: namen tercialnega čiščenja je zagotoviti končno fazo obdelave in dvigniti kakovost odplak, preden se odvajajo nazaj v sprejemno okolje (morja, jezera, reke, tla), pri tem postopku se iz odpadne vode odstranijo nekatere dušikove in fosforjeve spojine (hranila!)àodstranitev dušika poteka s pomočjo biološke oksidacije iz amoniaka v nitrat (nitrifikacija), sledijo denitrifikacija in redukcija nitrata v plinasti dušik, ta se sprosti v ozračje in se na tak način odstrani iz vode àodstranitev fosforja je pomembno, saj omejujemo hranila za rast alg v sveži vodi velikih sistemov, mogoče ga je biološko odstraniti: posebne bakterije kopičijo organizme, ki kopičijo velike količine fosforja v svojih celicah, naravno se lahko fosfor odstrani s padavinami, kemično pa z železovimi solmi (npr. železov klorid), z aluminijem ali apnom, kemično odstranjevanje fosforja zahteva bistveno manj opreme kot biološko odstranjevanj àdezinfekcija: je čiščenje odpadne vode, zaradi česar se bistveno zmanjša število mikroorganizmov v vodi, ki se po čiščenju odvaja nazaj v okolje, metode razkuževanja so ozon, klor, UV svetloba ali natrijev hipoklorit