Pojam zagaenjeU ovom seminarskom radu je obraena tema zagaenja otpadnih voda kao I njihov dalji tretman, u cilju njihove karakterizacije I preiavanja. Uzimajui u obzir mnoge probleme, potrebno je razmotriti svaki aspekt, ukljuujui I nain na koji ljudi utiu na sastav I procese u okolini. Poto je prilikom obrade ove teme esto koriena re zagaenjepotrebno je najpre obrazloiti ta ona ustvari znai.U kontekstu hemije vode, postoji adekvatno mesto da se razmotri ovaj koncept.Zagaenje se moe definisati na mnogo naina. to se hidrosfere tie, jedna ekstremna definicija bi bila da osim ako voda nije 100% H2O, ona je, ustvari, zagaena.Oigledno je takva definicija nerealna I ima ogranienu primenu. Svaki uzorak vode, koji je u kontaktu sa atmosferom, sadri rastvorene gasove koji ukljuuju O2 I CO2, I svaki uzorak vode koji je u kontaktu sa sedimetima I stenama sadri druge rastvorene sastojke, kao to su vrste silikata ili kalcijum. U veini sluajeva, ova voda se ne smatra zagaenom.Kao indikator stepena zagaenosti, a u cilju odreivanja ukupne koncentacije rastvorenih vrsta u istoj, prirodnoj vodi, moe se izvriti analiza, navodno, nepromenjenih voda.Npr, u brojnoj literaturi hemije mornarice moemo nai podatke o sastavu vode sa otvorenog mora (open ocean). Termin open ocean znai da voda nije bila predmet znaajnog dodatka ljuckih derivate, I predstavlja pravi sastav prirodne, morske vode. Narvno, u sutini, ne postoji takva voda.Tabela 1.prikazuje analitike rezultate za tragove elemenata u jednom uzorku sa otvorenog mora:

Tabela 1. Koncentracije tragova elemenata sa dubine od 1300m Severno Atlanskog okeanaElementKoncentracija (gl-1)

Arsen1.65

Kadmijum0.029

Hrom0.175

Kobalt0.004

Bakar0.109

Gvoe0.224

Olovo0.039

Mangan0.022

Molibden11.5

Nikal0.257

Selen0.024

Uran3.00

Cink0.178

Kao i za morsku vodu, postoje podaci za sveu vodu sa razliitih lokacija, esto mesta daleko severnije ili junije geografske irine, udaljenih od ljudskih habitata i aktivnosti. Tabela 2. pokazuje podatke za neke katjone i anjone u uzorcima snega. Tabela 2. Koncentrcije nekih katjona i anjona u snegu AntarktikaKoncentracija (gl-1)

Katjoni i anjoniMinimum Maksimum

Hloridi25 40100

Nitrati8.6 354

Sulfati10.6 4020

Bromidi0.8 49.4

Fosfati1.8 49

Fluoridi0.1 0.2

Natrijum15 17050

Kalijum3.1 740

Magnezijum2.7 1450

Kalcijum12.6 1010

Amonijum2.4 46.5

Jasno je da u prirodnom okruenju ne postoji neto kao ista voda po strogo hemijskoj definiciji. Zbog toga to je potpuna istoa vode nemogua, kao i potpuno uklanjanje svih potencijalnih zagaivaa u vodi, zero discharge je diskutabilni cilj i on je krajnje nedostian.Druga mogunost da se definie zagaenje vode je da je to bilo koja koncentracija hemikalija ili mikroorganizama u vodi preko prirodnog nivoa-drugim reima, koncentracije dodate zahvaljujui ljudskom faktoru. U poreenju sa prvom definicijom, ova je realnija, mada se i u ovom sluaju javljaju odreene potekoe. to se tie jedne stvari, uvek je mogue napraviti raziku izmeu ljudskog i drugih faktora sredine. ta vie, odreeni ljudski dodaci, dodati namerno ili nenamerno, mogu rezultirati promenjenim kvalitetom vode. Dodatak CaCO3 kiselom jezeru e verovatno poveati koncentraciju kalcijumovih jona preko njegovog predhodnog, prirodnog nivoa, ali e u isto vreme poboljati kvalitet vode po mnogim drugim kriterijumima sredine. Ovo nas dovodi do tree mogue definicije zagaenja vode koja je mnogo korisnija. Jedna verzija definicije je da je zagaiva svaka supstanca ili pojava koja negativno menja sredinu menjanjem nivoa rasta vrste, meajui se sa lancem ishrane, toksina je i utie na zdravlje, udobnost i ljudske vrednosti. Definicija zahteva potrebu da se postave standardi ili granice u cilju da se oznai ta voda ije hemijske osobine prelaze granice ovih standarda, moe izazvati posebnu promenu i uticaj na ivotnu sredinu.Poto emo koristiti zadnju definiciju, moramo naglasiti da i ona ima svoje granice. U cilju definisanja kriterijuma, neophodne su informacije u vezi sa toksinou i drugim faktorima. Eksperimentalni rad je voen uspostavljanjem standarda i granica, ali uvek postoje sumnje i nekompletni podaci, i zakljuci su delimino subjektivni i esto rizini. Na osnovu ovih kriterijuma, granice su postavljene na sledei nain:Fizike osobine-temperatura, boja, miris, mutnoa;Hemijske osobine-pH, potpuno rastvorljive materije, salinitet, tvrdoa, bioloka potronja kiseonika (BPK), detedenti, masti i ulja;Specifini elementi, kompleksni joni i organska jedinjenja, radioloke osobine (nivo radioaktivnosti);Mikrobioloke osobine-broj posebnih organizama i grupe organizama.Jasno, odluke koje se odnose na odreene kriterijume donose se na osnovu krajnje upotrebe vode. Za vodu za pie potrebno je da se ispune stroi zahtevi, ukljuujui zahteve koji se odnose na mnoge klasifikacije iznad, i ukljuuje osobine kao to su boja, miris i ukus. Za industriju i potrebe navodnjavanja kvalitet moe biti manji. Najvanija osobina vode koja se koristi za navodnjavanje je ukuna koncentracija rastvorenih soli, molarni odnos natrijuma preme kalcijumu i magnezijumu u vodi, koncentracija potencijalno toksinih elemenata, naroito bora, i koncentracija karbonatnih jedinjenja. Otpadne vode iz domainstava i industrijskih postrojenja, koje su vraene u prirodno okruenje, moraju ispunjavati i druge zahteve. U sutini, ako se voda isputa u hidrosferu, ne bi trebala da sadri opasne nivoe toksinih hemikalija ili organizama, ne bi trebala da sadri jedinjenja koja se lako oksiduju (najee organska) i ne bi trebala da bude izvor nutrienata koji pospeuju rast mikroba. Meutim, iz otpadne vode koja se koristi za navodnjavanje, nije neophodno da se uklone nutrienti i benigne, rastvorene i suspendovane organske materije. Postoji iroki rang vrsta industrijske otpadne vode i tretmanski protokoli koji se zasnivaju na tome, ako je neki zagaen.Hemijski tretman otpadnih voda iz kanalizacijeKanalizacija sakuplja otpadne vode iz domainstava i industrije. U mnogim sluajevima, preiena ili ne, otpadna voda se izliva u vodu iz prirode kao to su reke, jezera ili okeani. Industrijske otpadne vode su pod strogom kontrolom da bi se ograniilo ili spreilo poveanje poznatih zagaivaa u javnom sistemu. Glavni sastojci kanalizacijske vode potou iz domaih i komercijalnih izvora i sastoje se od otpadaka, vrstih i razloenih ostataka hrane, sapuna, deterdenata i zemlje. Tipine merne osobine otpadnih voda su:Tabela 3. Odreivani parametri u otpadnoj vodiBioloka potronja kiseonika (BPK)250mgl-1

Hemijska potronja kiseonika (HPK)500 mgl-1

Ukupne materije720 mgl-1

Suspendovane materije220 mgl-1

Ukupni fosfor8 mgl-1

Ukupni azot40 mgl-1

pH6.8

Takoe su primeene i promene koncentracije u toku dana, s tim to su poveane vrednosti karakterstine za jutro i vee, dok su najnie vrednosti u toku noi. Osobine navedene u tabeli 3. su od velike vanosti zbog toga to mogu da, na razliite naine, poremete normalni balans ivota u vodi. Prirodan nivo rastvorenog kiseonika u vodi je dovoljan da se oksiduju male koliine biljnog i ivotinjskog otpada kroz aerobne, mikrobioloke reakcije. Naime, organski otpad se prevodi u jednostavnija organska i neorganska jednjenja, a kisenik u CO2 . CO2zatim, pod dejstvom svetlosti, uestvuje u procesima fotosinteze, a tako dodijeni kiseonik se vraa nazad u vodu. Ovaj ciklus samopreiavanja je prekinut prisustvom preterane koliine organske materje (visoka vrednost BPK) koji proizvodi uslove bez kiseonika, visokom mutnoom (visoki nivo suspendovanih materija), kao i poveanom koncentracijom nutrienata koji stimuliu rast algi. Iz ovog razloga, vlast zahteva da se definie njihov nivo i to: BPK 15 mgl, suspendovane materije 15 mgl i ukupni fosfor 1 mgl. Da bi se ovo ispunilo, dnevno se procesima preiavanja podvrgne vie od 10000 m3 vode. Postoje fiziki, hemijski i bioloki procesi preiavanja i mogu se odvijati sukcesivno ili simultano.Fabrike za tretman otpadnih voda najee nude primarne, sekundarne i tercijarne tretmane. Primarni procesi su uglavnom fiziki. Otpadne vode se najpre podvrgavaju procesima mlevenja da bi se krupni i vrsti materijal usitnio. Zatim prolazi kroz sito i voda koja sadri manje koliine protie kroz filter gde se odigrava separacija odvajanjem ulja, masnoe i pene i simultana sedimentacija teeg peska, mulja i drugih vrstih materija. Proces taloenja moe biti potpomognut dodatkom hemijskih koagulanata (alumina).Sekundarni procesi su bioloki procesi gde se uslovi prilagodjavaju napretku mikroorganizama. Najee koriena metoda sekundarne obrade je poznata kao preiavanje pomou aktivnog mulja. Da bi se stvorili aerobni uslovi kiseonik se dovodi pumpanjem finih mehuria vazduha kroz rezervoar ili lagunu, ili intenzivnim mukanjem povrine otpadne vode u cilju poveanja dodirne povrine sa atmosferom. Dalji zahtev je da se povea broj mikroorganizama recikliranjem neke od prethodno aktiviranih biolokih materija poznatih kao kanalizacijski mulj. Pod ovim uslovima, heterotropne aerobne bakterije i protoaze rastu i diu; u toku ovog procesa, organska materija iz kanalizacije slui kao izvor ugljenika. Ugljenik je delimino ugraen u mikrobnu biomasu, a drugi deo se oksiduje i prevodi u CO2. U isto vreme, deo nutrienta azota i fosfora je uklonjen iz rastvora tako to je takoe uklonjen i od strane mikroba. Metali prisutni u otpadnim vodama reaguju sa elijskim materijama adsorbujui se kroz komplekse sa ekstraelijskim funkcionalnim grupama. Dalje uklanjanje svih ovih elemenata i drugih zagaivaa postie se korienjem koagulanata. Posle odgovarajueg perioda mirovanja (od 4 do 12 sati) meana tenost iz rezervoara za aeraciju utie u sekundarni preiiva gde se bioloke mase taloe. Kada su hemijski koagulanti, kao to su alumina ili FeCl3, dodati u sekundarni preiiva, hemijski talog se taloi zajedno sa biolokim materijama.Veliki broj drugih procesa, korienih individualno, ili u serijama, ine tercijarni sistem. Oni ukljuuju filtriranje kroz mikromembrane, zatim precipitaciju drugih hemijskih dodataka, adsorbciju na aktiviranom ugljeniku, jonsku izmenu, reversnu osmozu i dezinfekciju hlorisanjem ili ozonizacijom. Neke od ovih tehnologija su posebno vane za tretman specifinih vrsta industrijskih otpadnih voda. Procesi se biraju u zavisnosti od hemijske prirode otpadnih voda, kao i njihove namene nakon preiavanja.Tipine vrednosti koje pokazuju efikasnost navedenih tretmana su prikazane u tabeli 4. Najpoznatiji parametri korieni za obraivanje i regulaciju su: BPK, suspendovane materije i ukupan fosfor.Tabela 4. Tipine koncentracije zagaivaa otpadnih voda u toku tretmana preiavanjaUzorakPrimarniSekundarni (bioloki)Sekundarni (hemijski)

BPK

2501751510

SM

220601510

UP

8760.1-1