UniverzitetuNovomSaduPrirodno‐matematičkifakultet

h b h š ž dDepartmanzahemiju,biohemijuizaštituživotnesredineUdruženjezaunapređenjezaštiteživotnesredine„NoviSad“Fondacija"DocentdrMilenaDalmacija"

RAZVOJ PLANA ZA BEZBEDNO SNABDEVANJERAZVOJPLANAZABEZBEDNOSNABDEVANJEVODOMZAPIĆE –

KONVENCIONALNITRETMANVODE

Prof dr Jasmina AgbabaProf. dr Jasmina Agbaba

NoviSad,23‐25.septembar,2015. 1

IMPLEMENTACIJA PLANA ZA SIGURNO SNABDEVANJE VODOMSNABDEVANJE VODOM

Tipovi rizika koje treba proceniti kao deo sigurnosnog plana obrade vode

2

• U cilju implementacije PSV za tretman vode,neophodno je jasno definisati ciljeve kvaliteta obrađenevode, uključujući njenu prihvatljivost za potrošača.

• Moraju se uzeti u obzir i zahtevi za kvalitetom finalno obrađene vode, kako bi mogliupravljati rizikom od pogoršanja kvaliteta vode tokom njene distribucije i u okviruvodovodnog sistema potrošača.

• Adekvatno upravljanje postrojenjem za tretman vode za piće zahteva kvalifikovanoosoblje:

dobro obučeni i upoznati sa planom za aktivno upoznati sa

obučeni da odgovore i na

negativne dobro obučeni i kompetentni

operateri

planom za sigurno

snabdevanje vodom za piće

doprinoseimplementaciji

PSV

procedurama za slučaj opasnosti

uticaje koji su van domena

njihove redovne kontrole

3

kontrole

MULTIBARIJERNI PRISTUP U PRIPREMI ĆVODE ZA PIĆE - podupire uspešno sprovođenje

plana za sigurno snabdevanje vodom

„integrisani sistem koji se sastoji od niza procedura, sastoji od niza procedura, procesa i postupaka koji zajedno omogućavaju

prevenciju ili smanjenje p j j jkontaminacije vode za piće od izvorišta do slavine, sa ciljem smanjenja rizika po

zdravlje ljudi“

4

Komponente multibarijernog pristupa

Različite vrste tretmana se mogu primenjivati pojedinačno ili ukombinaciji, kako bi se određeni štetni uticaj sveo na prihvatljivi

Postoji stroga zavisnost između količine

kombinaciji, kako bi se određeni štetni uticaj sveo na prihvatljivinivo.

štetne materije prisutne u vodi, efikasnostisvake faze u tretmanu, uticaja na narednefaze tretmana, i mogućnosti da dođe dopromena u kvalitetu vode tokom prolaskapromena u kvalitetu vode tokom prolaskakroz distribucionu mrežu i vodovodni sistempotrošača.

Neophodno je utvrditi adekvatne radnep jlimite (maks. ili min. kontrolni limit) zasvaku fazu procesa pripreme vode za piće,kako bi se održala efikasnost određene fazeu tretmanu i sprečilo ugrožavanje narednihfaza.

Primeri multibarijernog i jednobarijernog pristupa u pripremi vode za piće

5

SEPARACIJA ČVRSTO/TEČNO I PROCESI UKLANJANJA najčešće su prvi deo tehnološke UKLANJANJA - najčešće su prvi deo tehnološke linije obrade voda u sklopu multibarijernog pristupa

Vode u prirodi uvek sadrže različite rastvorene materije i/ili čestice → nepoželjne su jer:Vode u prirodi uvek sadrže različite rastvorene materije i/ili čestice → nepoželjne su jer:

ć ti t ć i b j d k mogu povećati mutnoću i boju vode preko prihvatljive granice

mogu ometati obradu vodemogu ometati obradu vode

mogu biti infektivni agens (mikroorganizmi)

na česticama mogu biti adsorbovane toksične materije

k č ti biti k i t k ič ih

6

neke čestice mogu biti prekursori toksičnih nusprodukata dezinfekcije itd.

KOAGULACIJA I FLOKULACIJAKOAGULACIJA I FLOKULACIJA

• Koagulacijom se destabilizuju koloidne čestice dodatkom soli koagulanataKoagulacijom se destabilizuju koloidne čestice dodatkom soli koagulanata,koje neutrališu njihovo naelektrisanje, smanjuju repulzivne sile između česticai omogućavaju njihovo približavanje i spajanje.

f č č• U procesu flokulacije destabilizovane čestice ili, pak, čestice nastalekoagulacijom međusobno se povezuju i tom prilikom obrazuju većeaglomerate. Ovim procesom se uklanjaju fine submikronske suspendovanečestice koje su povezane sa mutnoćom vode, bojom vode ili sa koloidima uvodi.

7

Za koagulaciju se najčešće primenjuju:g j j p j j

• soli aluminijuma (Al2(SO4)3, KAl(SO4)2, NaAlO2)

• soli gvožđa (FeCl3, Fe2(SO4)3, FeSO4).soli gvožđa (FeCl3, Fe2(SO4)3, FeSO4).

• Dodaju u reaktor sa brzim mešanjem uz korekciju pH vrednosti do tačke u kojojdolazi do precipitacije (formiranje flokula)dolazi do precipitacije (formiranje flokula).

– Kod podzemnih voda sa visokim sadržajem Fe, formiranje flokula se možepostići i samim snižavanjem pH vrednosti.

• Uspešno se mogu primeniti i polimerni koagulanti novijih generacija (polialuminijumhlorid - PACl) - snižavaju potrebu za rigoroznim smanjenjem pH vrednosti ipoboljšavaju performanse drugih separacionih procesa u tretmanu.

• U cilju poboljšanja dejstva koagulanata,kao pomoćna koagulaciona sredstva primenjuju seflokulanti.flokulanti.

8

Rizici tokom koagulacije i flokulacije vode i j j i ikmere smanjenja rizika

Osnovni rizici kvaliteta vode tokom koagulacije i flokulacije potiču od• loše projektovanog i/ili• loše kontrolisanog procesa.

pH vrednost

dKritični faktori koji se pri Mešanje

D

vodeprocesu koagulacije moraju strogo kontrolisati:

PROCES KOAGULACIJE

Doza koagulanta

9

pH vrednost Optimalna doza koagulanta pH vrednost• Utiče na:

• površinsko naelektrisanje koloida; naelektrisanje funkcionalnih grupa

Optimalna doza koagulanta • Zavisi od boje, sadržaja rastvorenih OM i

mutnoće, kao i od kvaliteta tretirane vode koji se želi postići • naelektrisanje funkcionalnih grupa

prirodnih organskih molekula; • naelektrisanje čestica koagulanta;

ši k l kt i j fl k l i

se želi postići. • Podešavanje doze i pH: manueno (za vode koje

imaju stabilan kvalitet) i automatskim sistemom kontrole (za vode iz promenljivih vodozahvata). • površinsko naelektrisanje flokula i

• rastvorljivost koagulanta

• Stabilnost hidroksida (Al: pH 5,5-7,7

kontrole (za vode iz promenljivih vodozahvata). • Nedovoljna doza koagulanta ili nemogućnost

održavanja pH vred. na nivou rastvorljivosti Me: • povećanje konc rastvorenog Fe ili Al ( p , ,

Fe: pH 5-8,5) - odstupanje od ovih pH vrednosti dovodi do rastvaranja hidroksida i pojave jona Me koji ostaju

• povećanje konc. rastvorenog Fe ili Al. – nepotpuno uklanjanje OM i/ili mutnoće -

negativno utiče na efikasnost narednih procesa u tretmanu rastvoreni u vodi nakon obrade.

• Pri hidrolizi soli Al i Fe nastaju kiseline koje upravo teže da snize pH vode,

procesa u tretmanu. • Prevelika doza koagulanta - velika rezidualna

koncentracija soli u vodi nakon bistrenja (može ugroziti fazu filtracije a na kraju i kvalitet j p p ,

usled čega može doći do rastvaranja hidroksida.

ugroziti fazu filtracije, a na kraju i kvalitet tretirane vode).

10

Primena polimernih flokulanata Mešanje• npr. poliakrilamida• Mora se voditi računa o dozi• Ovakva vrsta kontaminacije ne može

• Neefikasno mešanje (na mestu doziranja hem.) – ne postizanje željenih efekata. O s j

lako biti izmerena na samom postrojenju, pa je rizik od predoziranja obično kontrolisan poznavanjem

• U slučaju suviše intenzivnog mešanja tokom faze flokulacije, dolazi do kidanja nastalih flokula i njihovog usitnjavanja -

j j ć t jih fikspecifikacije proizvoda kojom se definiše maksimalna doza, što se definiše u radnim procedurama na

t j j

smanjuje se mogućnost njihovog efika-snog izdvajanja taloženjem i/ili filtracijom. N d i i ik ž ići postrojenju.

• Ukoliko se voda iz procesa separacije jednim delom vraća u proces, to se

ti b i ilik

• Navedeni rizik se može prevazići primenom odgovarajućih mešalica.

mora uzeti u obzir prilikom izračunavanja koncentracije polielektrolita.

11

Mere smanjenja rizika pri koagulaciji i flokulacijiMere smanjenja rizikaMere smanjenja rizika

• odgovarajući izbor hemikalija za koagulaciju;

• efikasno održavanje sistema za doziranje i praćenje rada pumpi;redovno vizelno praćenje radnih

• kontrola pH vrednosti tokom koagulacije, kao i doze koagulanta, i povezivanje sa alarmom, koji upozorava na moguće nedostatke procesa;

• redovno vizelno praćenje radnih performansi i/ili laboratorijskih rezultata doziranja koagulanta i flokulanta, kako bi se izbeglo nedovoljno ili preveliko nedostatke procesa; doziranje hemikalija;

• on-line merenje primarnih faktora koji utiču na koagulaciju (mutnoća, boja, DOC, UV254apsorbancija) sa ciljem da se odredi i

• odabir odgovarajućeg dizajna flokulatora koji bi omogućio maksimalno mešanje na apsorbancija), sa ciljem da se odredi i

održi optimalna doza koagulanta i flokulanta;

mestu doziranja hemikalija i sprečio razaranje flokula formiranih tokom flokulacije.

UCL 3

Kontrolna karta za pH vrednost

UCL = μ + 3·σ

CL = μ

12

UCL i LCL - limiti statističke kontrole procesa i odražavaju prirodnu varijabilnost procesa: μ - srednja vrednost, σ - standardna devijacija merenja

LCL = μ - 3·σ

BISTRENJEBISTRENJE

• Taloženje omogućava bistrenje vode uklanjanjem većine flokula koje su prethodnimi k l ij i fl k l ij f i fik t i i d k lit tprocesima koagulacije i flokulacije formirane – efikasnost procesa zavisi od kvaliteta

vode nakon flokulacije.

• Izbor taložnika se mora proceniti za svaku • Izbor taložnika se mora proceniti za svaku pojedinačnu situaciju, ali neke generalne smernice su da se moraju obezbediti : • stabilni uslovi protoka vode • stabilni uslovi protoka vode, • efikasno uklanjanje mulja bez mrtvih

zona, • odgovarajuća ravnoteža između

protoka vode i uklanjanja mulja kako bi se obezbedili optimalni hidraulički uslovi a sedimentacij

13

za sedimentaciju.

Rizici tokom bistrenja vode i mere za j j i ksmanjenje rizka

Osnovni rizici kvaliteta vode tokom bistrenja potiču od loše projektovanog i/ili lošek t li di t ij /bi t jkontrolisanog procesa sedimentacije/bistrenja:

Rizici tokom bistrenja vode• neadekvatna distribucija protoka između

delova procesa, ili brze promene protoka, što može dovesti do potencijalnog hidrauličkog preopterećenje;

• dugo vreme zadržavanja mulja, što vodi razvoju mikrobiološke aktivnosti i narušavanju sloja mulja, kao i formiranju septičkih muljeva;hidrauličkog preopterećenje; septičkih muljeva;

• poklapanje perioda maksimalne proizvodnje na postrojenju sa najlošijim kvalitetom sirove vode što može ugroziti performanse

• neefikasno uklanjanje mulja;

razvoj algi usled sunčevog zračenja u sirove vode, što može ugroziti performanse procesa bistrenja;

• razvoj algi usled sunčevog zračenja u taložnicima koji su otvoreni i izloženi atmosferskim uticajima, kao i negativni uticaj vetra i kiše koji mogu izazvati • proticanje ili premošćavanje sloja mulja, što

povećava mogućnost prodora flokula dalje u

14

smanjenu efikasnost procesa bistrenja.povećava mogućnost prodora flokula dalje u proces filtracije;

• Najbolje mere za smanjenje navedenih uticajana proces bistrenja jesu pažljivo praćenjena proces bistrenja jesu pažljivo praćenjeprotoka i redovno uklanjanje formiranogmulja, čime se obezbeđuju optimalni hidrauličkiusloviuslovi.

• Ukoliko je taložnik otvoren, trebalo bi ga na nekinačin pokriti, da bi se smanjila mogućnostrazvoja algi ili uticaj vremenskih prilikarazvoja algi ili uticaj vremenskih prilika.

• Redovno praćenje i adekvatan rad procesa koagulacije i flokulacije omogućava dap j p g j j gflokule odgovarajućeg kvaliteta prelaze u fazu bistrenja.

• Efikasnost većine procesa bistrenja zavisi od stabilnosti protoka, pa je jedna odvažnih meravažnih mera– predviđanje potreba narednih procesa u tretmanu, i– primena rezervoara za čuvanje izbistrene vode, jedan od načina da se spreči

hidra lički šok

15

hidraulički šok.

FILTRACIJAFILTRACIJAFILTRACIJAFILTRACIJA

• Filtracija je proces koji se primenjuje za uklanjanje sitnih čestica iz vode, njenimprovođenjem kroz porozne medijume.

• Različiti vidovi filtracije - po sastavu filtarske ispune, smeru kretanja vode krozfiltarski sloj, brzini filtracije i načinu ostvarivanja pogonske sile za filtraciju.filtarski sloj, brzini filtracije i načinu ostvarivanja pogonske sile za filtraciju.

• konvencionalna filtracija – predtretman koagulacija,flokulacija i taloženje;j j

• direktna filtracija – predtretman koagulacija i flokulacijabez taloženja; vode sa <15 NTU;

• in-line filtracija – dodatak koagulanta pre filtra;in line filtracija dodatak koagulanta pre filtra;• dvostepena filtracija – predtretman koagulacija, filtracija

kroz grubi filtar (odvija se flokulacija i zadržavanjenekih čestica) filtracija kroz finiji filtar; vode sa ≤100

16

nekih čestica), filtracija kroz finiji filtar; vode sa ≤100NTU i za manja postrojenja.

Izbor filterske ispunep

Filtarska ispuna treba da zadovolji sledeće htzahteve:

• da su čestice filtracionog materijala odgovarajuće veličine;

MonomedijumskiDvomedijumski

• da je dovoljne dubine;• da je homogena;• da je hemijski inertna i čvrsta kako se ne bi

Višemedijumski

j joštetila prilikom filtracije i prilikom pranja filtra.

Smatra se da je filtracija dovoljno efikasna kada je mutnoća profiltrirane vode <0 1 NTU

17

mutnoća profiltrirane vode <0,1 NTU.

Rizici tokom filtracije vode i mere j j i iksmanjenja rizika

Iako su se filteri pokazali kao izuzetno efikasni za uklanjanje niza kontaminanata, njihovd i d k t d ž j ć j i i ik k ji iti jih fik trad i adekvatno održavanje praćen je nizom rizika, koji mogu ugroziti njihovu efikasnost:

1. Hidrauličko preopterećenje2. Oštećenje ili gubitak filterske ispune2. Oštećenje ili gubitak filterske ispune3. Neefikasno ispiranje4. Izbor vode za ispiranje5. Filtrat slabog kvaliteta6. Smanjenje kvaliteta vode koja dospeva na filter7. Nemogućnost odvodnjavanjag j j8. Kvar na kontrolnim ventilima9. Dospevanje neželjenih materija

18

Hidrauličko preopterećenje Oštećenje ili gubitak filterske ispuneHidrauličko preopterećenje • Pratiti da li filter radi prema

projektovanom opterećenju.

Oštećenje ili gubitak filterske ispune• Periodično proveriti visinu i izgled

filterske ispune

• Omogućiti adekvatan rad filtera i u slučajevima kada jedan od njih ne radi zbog pranja.

• Proveriti putanje pri ispiranju tj. da li postoje mrtve zone ili dolazi do formiranja blatnih lopti.

• Poseban rizik predstavlja povećanje proizvodnje na postrojenju (povećana potrošnja).

• Ozbiljno narušen filterski sloj zameniti novim materijalom.

• Ukoliko filter služi i za zadržavanje Mn iz p j j (p p j )

• Ravnomerno rasporediti opterećenje između više filtera.

Ukoliko filter služi i za zadržavanje Mn iz vode, poželjno je ostaviti deo stare ispune - autokatalitički deluje na dalje izdvajanje Mn.

• Ako je moguće, stepen promene protoka u toku filtracije treba smanjiti na najmanju moguću meru.

j j• Ukoliko to nije moguće - neophodno je

„uhodavanje“ filtera uvođenjem rastvora KMnO4 u cilju prevlačenja zrnaca nove KMnO4 u cilju prevlačenja zrnaca nove filtarske ispune slojem MnO2.

19

Neefikasno ispiranje• Učestalost pranja zavisi od uslova na

Izbor vode za ispiranje• Veoma važan posebno kada se na krajuUčestalost pranja zavisi od uslova na

postrojenju - redovno pranje filterapre nego što dođe do smanjenjapritiska ili povećanja mutnoće.

Veoma važan posebno kada se na krajuprocesa zahteva korekcija pH vrednosti.

• Ispiranje i dopunjavanje vodom čija je pHvrednost izvan opsega pogodnog zap p j

• Protok vode za pranje treba da jetoliki da ekspanduje ili fluidizujefiltarsku ispunu (za 20-25%) ali da je

vrednost izvan opsega pogodnog zakoagulant koji se koristi, može negativnouticati na kvalitet vode sa filtra.U bič j j t ši 3 6%filtarsku ispunu (za 20 25%), ali da je

ne iznosi sa sobom.• Ukoliko dolazi do značajnih sezonskih

promena T i ρ vode prilagoditi brzine

• Uobičajeno se za pranje troši 3-6%profiltrirane vode. Ako nema dovoljnovode, otpadna voda od pranja se možerecirkulisati u proces obrade vodepromena T i ρ vode - prilagoditi brzine

ispiranja.• Nakupljeni materijal na površini filtra

d b d t d bi

recirkulisati u proces obrade vode(koag/flok: voda od pranja se meša sasirovom vodom).V ć j d d j filtdobro da se rastrese, da bi se mogao

isprati iz filtra - pored vode, zaispiranje se primenjuje i vazduh.

• Vraćanje vode od pranja filtra u procesobrade vode može dovesti do ozbiljnihproblema u vođenju procesa, tako daovaj način rada zahteva dodatnoovaj način rada zahteva dodatnoangažovanje u cilju postizanja željenogkvaliteta obrađene vode. 20

Filtrat slabog kvaliteta Smanjenje kvaliteta vode koja dospeva na filter

• Nastavak rada filtera nakon pranja i sleganja filtracionog sloja kritičan je momenat za kvalitet obrađene vode -

dospeva na filter• Filteri se projektuju tako da mogu da

podnesu određeni opseg opterećenja koji nosi voda koja se momenat za kvalitet obrađene vode -

značajno veći broj mikroorganizama u odnosu na broj pri stabilnoj filtraciji. P bl j ć ići

opterećenja koji nosi voda koja se filtrira - obično to nije više od 3 NTU, ali u nekim slučajevima se može filtirati i voda veće mutnoće. • Problem je moguće prevazići

primenom tzv. „sporog starta“ - prve količine isfiltrirane vode se odbacuju.

• Ukoliko dođe do smanjenja kvaliteta vode koja se filtrira, to može uticati na skraćivanje radnog veka filtera, i

• Ukoliko je i nakon "sporog starta"mikrobiološki kvalitet profiltrirane vode loš, u filtru postoje žarišta infekcije potrebno je oba iti

j g ,zahteva, kao minimalnu meru, češće ispiranje filtera.

infekcije - potrebno je obaviti pojačano pranje i dezinfekciju filtra (npr. hipohloritom).

21

Kvar na kontrolnim ventilimaVentili u kvaru mogu propuštati nefiltriranu vodu ili prljavštinu u sistemVentili u kvaru mogu propuštati nefiltriranu vodu ili prljavštinu u sistemodvođenja vode iz filtera, posebno tokom ciklusa pranja filtera. Kakobi se ovaj rizik smanjio, potrebno je instalirati određene blokade, da bise sprečio neodgovarajući rad ventila ili nastavak rada iako ventilise sprečio neodgovarajući rad ventila ili nastavak rada iako ventilinisu u mogućnosti da se otvore ili zatvore.

Dospevanje neželjenih materijaFilteri su ponekad instalirani u unutrašnjosti postrojenja, ali mogu biti i na otvorenom prostoru. Ukoliko se nalaze napolju, moguće je da se vrh filtera zaprlja neželjenim materijalima (lišće, ptičji izmet, insekti, i dr) - negativno utiče na kvalitet vode. U takvim situacijama je najbolje instalirati trajni ili privremeni pokrivač za filter.

Kontrolni parametri koji najbolje odgovaraju za praćenje performansi procesa filtracije treba da budu određeni za svaki specifičan slučaj.

Parametar koji se uobičajeno prati kao dobar indikator efikasnosti rada filtera je na

22

Parametar koji se uobičajeno prati kao dobar indikator efikasnosti rada filtera je na primer mutnoća - filterom koji dobro radi mutnoća vode se može svesti na 0,1 NTU ili

nižu vrednost.

HEMIKALIJE KOJE SE PRIMENJUJU U TRETMANU VODATRETMANU VODA

23

HVALA NA PAŽNJI!HVALA NA PAŽNJI!

24