Mašinski fakultet Sarajevo

Katedra za energetiku

Filtracija i taloženje Projektni zadatak

____________________________________

Mentor: V. ass. mr. Halima Hadžiahmetović , dipl.ing.

Sarajevo

1

Ime i prezime: Semir Tica

Broj indeksa: 14946

Table of Cotents1. Filtracija....................................................................................................................................................7

1.1 Opis filtracije.......................................................................................................................................7

1.2 Osnovne jednačine filtracije...............................................................................................................8

1.3 Strujna brzina filtera...........................................................................................................................9

1.4 Kriva filtracije....................................................................................................................................10

1.5 Pad pritiska.......................................................................................................................................11

1.6 Efikasnost filtera...............................................................................................................................12

1.7 Filterska sredstva..............................................................................................................................12

1.8 Uređaji i aparati za filtraciju..............................................................................................................15

1.8.1Klasifikacija.................................................................................................................................16

2. Taloženje................................................................................................................................................23

2.1 Opis taloženja...................................................................................................................................23

2.2 Otpori kod gravitacijskog taloženja kuglastih čestica.......................................................................23

2.3 Otpori kod gravitacijskog taloženja nekuglastih čestica...................................................................24

2.4 Brzine taloženja čestica....................................................................................................................26

2.5 Uticaj temperature tečnosti na brzinu taloženja..............................................................................27

2.6 Ometano taloženje čestica...............................................................................................................27

2.7 Taložnici............................................................................................................................................28

2.8 Koagulacija i flokulacija.....................................................................................................................30

2.9 Prikaz konstrukcijskih taložnika........................................................................................................31

3. Postrojenje za pripremu pitke vode u Brezi............................................................................................33

3.1 Opis postrojenja...............................................................................................................................33

3.2 Tehnološko rješenje sa dimenzioniranjem osnovnih objekata sistema............................................33

3.3 Dovod vode......................................................................................................................................35

3.4 Objekat za aeraciju i oksidaciju oksidabilnih materija......................................................................36

3.5 Bazen za reakciju koagulacije...........................................................................................................38

3.5.1 Doziranje kalijumperamanganata..............................................................................................41

3.6 Dinamički taložnik – koagulator........................................................................................................41

3.6.1. Flokulacija.................................................................................................................................41

3.6.2 Dinamički taložnik – koagulator.................................................................................................42

2

3.6.3 Kvalitet sirove vode...................................................................................................................43

3.6.4 Brzina vode u zoni bistrenja.......................................................................................................44

3.6.5 Proračun veličine čestica koje će biti u dinamičkom taložniku..................................................44

3.6.6 Brzina strujanja u zoni preljevnih kanala u zoni taložnika..........................................................46

3.7 Filtracija na brzim gravitacionim filterima........................................................................................46

3.7.1 Režim rada filtera......................................................................................................................48

3.7.2 Filterska armatura.....................................................................................................................51

3.7.3 Regulator filtriranja...................................................................................................................52

3.8 Dezinfekcija čiste vode.....................................................................................................................53

3.9 Laboratoriji.......................................................................................................................................53

3.10 Kontrolna soba...............................................................................................................................54

Zaključak:....................................................................................................................................................55

Literatura....................................................................................................................................................56

3

Spisak slika:

Slika 1 – Kriva filtracije ……………………………………………………………………………………………………………………...11Slika 1.1 – Filterska platna………………………………………………………………………………………………………………….13Slika 1.2 – Filterski papir …………………………………………………………………………………………………………………...13Slika 1.3 – Metalne mreže……………………………………………………………………………………………………………….…14Slika 1.4 – Raschigovi prstenovi …………………………………………………………………………………………………………14Slika 1.5 – Otvoreni pješčani filter ……………………………………………………………………………………………………..17Slika 1.6 – Nuče filteri ………………………………………………………………………………………………………………………..18Slika 1.7 – Sweetland-ov filter ……………………………………………………………………………………………………..……19Slika 1.8 – Filter prese ……………………………………………………………………………………………………………………….20Slika 1.9 – Oliverov filter ……………………………………………………………………………………………………………..…...20Slika 1.10 – Trakasti filter ……………………………………………………………………………………………………………..…..21Slika 1.11 – Elektrofilter ……………………………………………………………………………………………………………….…..22Slika 2 – Dijagram za utvrđivanje otpora trenja …………………………………………………………………………….….24Slika 2.1 – Vrijednost trenja za naelektrisane čestice …………………………………………………………………….…25Slika 2.2 – Dijagram taloženja ………………………………………………………………………………………………………..….26Slika 2.3 – Taložnik sa vertikalnim proticanjem ………………………………………………………………………………….29Slika 2.4 – Flokulacija …………………………………………………………………………………………………………………………30Slika 2.5 – Pregradni taložnik …………………………………………………………………………………………………………..…31Slika 2.6 – Dorrov ugušćivač …………………………………………………………………………………………………………….…32Slika 2.7 – Dreavauxov taložnik ………………………………………………………………………………………………………..…32Slika 3.1 - Cijevi za dovod sirove vode …………..……………………………………………………………………………..…….35Slika 3.2 – Kompjuterski program ………………………………………………………………………………………………..….….36Slika 3.3 – Bazeni za areaciju I koagulaciju ………………………………………………………………………………………..…38Slika 3.4 – Regulacija koagulacije I flokulacije program ………………………………………………………………………..39Slika 3.5 – Dinamički taložnik ……………………………………………………………………………………………………………….43Slika 3.6 – Rgulacija rada koagulatora ………………………………………………………………………………………………..…45Slika 3.7 – Gravitacioni filter …………………………………………………………………………………………………………………49Slika 3.8 – Regulacija rada filtera ……………………………………………………………………………………………………….…51Slika 3.9 – Rezervoar čiste vode …………………………………………………………………………………………………………...52Slika 3.10 – Laboratoriji …………………………….…………………………………………………………………………………………..54

4

Spisak tabela:

Tabela 2.1- vrijednosti koeficijenta trenje……………………………………………………………………………………………..25

5

UVOD:

Filtracija je operacija pri kojoj dolazi do razdvajanja čvrstih čestica od fluida, prolaskom fluida kroz filtracioni medijum na kome se zadržavaju čvrste čestice. Fluid u principu može da bude tečnost ili gas, međutim pod filtracijom u užem smislu podrazumjeva se

razdvajanje čvrstih čestica od tečnosti.

Taloženje ili sedimentacija je postupak stvaranja taloga. Talog nastaje kada umnožak koncentracija kationa i aniona bude veći od konstante umnoška topljivosti. Za vrijeme taloženja, uvjeti u otopinimoraju biti tako podešeni da talog bude što pogodnijeg oblika i što manje onečišćen. Kod taloženja moramo nastojati dobiti krupnozrnasti talog koji se lako filtrira i ispire. To se postiže taloženjem iz toplih razrijeđenih otopina polaganim dodatak reagensa uz stalno miješanje.

6

1. Filtracija

1.1 Opis filtracije

Filtracija je propuštanje gasa ili tečnosti kroz polupropusnu pregradu(filter) sa ciljem da se iz gasa ili tečnosti odstrane nepoželjne čvrste čestice. Gas ili tečnosti pročišćeni na ovaj način su filtrati dok se čvrste čestice zadržane u filtru nazivaju talog.

Zavisno od vrste suspenzije sama filtracija može da se odvija lakše ili teže. Da bi se u slučaju teže filtracije olakšalo filtriranje ponekad se suspenziji dodaje supstance za potpomaganje filtracije. U principu se razlikuju dva tipa filtracije.

Prvi tip se primjenjuje kod relativno koncentrovanih suspenzija ( 1 % vol. I više čvrstih supstanci ) kada je osnovni cilj da se iznad filtracionog medija obrazuje filtraciona pogača koja predstavlja medijum za filtraciju. Ovakav tip filtracije poznat je kao filtracija kroz pogaču.

Drugi tip filtracije je slučaj kada se filtraciji izlaže suspenzija veoma malih koncentracija ( koncentracije ispod 0,1 % vol. čvrste supstance ). U ovom slučaju za filtraciju služi isključivo filtracioni medijum pošto u takvom slučaju se pore filtracionog medijuma mnogo prije zapuše nego što ima mogućnosti uopšte da se obrazuje filtraciona pogača. Prema tome za ovaj tip filtracije koja je poznata kao filtracija kroz filtracioni medjium, potrebno je često mijenjati zaprljani medijum da bi se filtracija mogla izvoditi.

Ukoliko se radi o suspenzijama prosječne koncentracije ( između 0,1 – 1 % vol. čvrste supstance ) primjenjuju se oba tipa filtracije. U industrijskim razmjerama u hemijskoj industriji znatno češći slučaj je primjena filtracije kroz pogaču.

Prema djelovanju sile filtracija se dijeli na filtraciju u gravitacionom polju i filtracija u centrifugalnom polju.

Pitanje izbora uređaja i postupka filtracije zavisi kod svakog slučaja posebno. Analiza koja treba da prethodi odluci koji ćemo postupak odabrati, odnosno uređaj koji ćemo upotrebiti. Principi odabira postupaka, odnosno uređaja svodi se na odgovore na pitanja kao što su:

-pitanje filtrata, njegov viskozitet, gustina, hemijska reaktivnost, toksičnost i td.

-pitanje čvrstih čestica suspenzije, njihovih prečnika, oblika, tendencije ka flokulaciji, sklonosti ka deformaciji i td.

-pitanje koncentracije suspenzije

-pitanje ukupnog kapaciteta

7

-pitanje o vrijednosti filtrata ili fiterske pogače

-pitanje željenog stepena razdvajanja

-pitanje konačnog ekonomskog bilansa

1.2 Osnovne jednačine filtracije

Pošto je obrazovana filtraciona pogača nepokretni sloj isitnjene čvrste materije, onda se proticanjem filtrata kroz takav sloj može definisati Ergunovom jednačinom:

∆P/ H0=(150(1- Ψ0)2 µw/ Ψ03 dp

2) + 1,75(1- Ψ0) ρ w2/ Ψ0 3 dp

Ergunova jednačina predstavlja zavisnost modifikovanog koeficijenta trenja od Reynoldsovog broja pri strujanju fluida kroz porozan sloj kada se pad pritiska troši i na savladavanje gubitaka usljed površinskog trenja, kao i gubitaka kinetičke energije fluida.

S obzirom da filtarska pogača predstavlja obično sitnozrni porozni sloj to se kao što je poznato može očekivati da će proticanje kroz takav sloj biti laminarno, te umjesto Ergunove jednačine može se sa sigurnošću koristiti Carman-Kozenyeva jednačina:

∆P/ H0=180(1- Ψ0)2 µw/ Ψ03 dp

2

gdje su:

∆P (Pa) – pad pritiska fluida pri strujanju kroz filtersku pogaču

H0 (m) – debljina pogače,

Ψ0 –poroznost,

µ ( Pa s )- viskozitet filtrate,

w ( m/s )prividna brzina,

dp ( m ) prečnik ekvivalente sfere čestice,

Prividna brzina može se definisati jednačinom:

w=4V/D2 π

8

1.3 Strujna brzina filtera

Strujanje filtrata uglavnom je laminarno, kako je rečeno u gornjem tekstu, a može se posmatrati kao strujanje kroz poroznu sredinu. Takvo strujanje se definiše izrazom:

ws=Aε1∆pL/μt ψ

gdje su:

∆p [ Pa ] -pad pritiska,

L [ m ] -debljina filtarskog sredstva,

μt [ Pa∙ s ]-dinamička žilavost tekućine,

A ε1[ m2 ]-prostrujna površina,

ψ -poroznost.

Učin (brzina) filtracije

Za kapacitet filtera je bitan učin filtracije,koji je identičan količini filtrata koji u jedinici vremena prođe kroz 1 m2 površine filtera. Pošto se debljina taloga,a time I otpor mjenjaju, brzina filtracije izražavamo jednačinom:

Vf=dV’f/dθ=wA=(ψws)A

gdje su:

Vf [ m3

s]- protočni volumen filtrata kroz filtersko sredstvo,

Vf’ [ m3 ] -volument filtrata,

θ [ s ] -vrijeme filtracije,

A [ m2 ] -površina filtarskog sredstva,

w [ ms ] -brzina filtracije.

Ako su se u gornju jednačinu uvrsti jednačina stujne brzine filtera dobijemo sljedeću jednačinu transformiranog oblika:

Vf= dV’f/dθ= Aε1∆pLA/ μtL

koja se naziva osnovna jednačina učina filtracije.

9

U vremenu filtracije raste debljina L(m) filtarskog sredstva, uz povećanje njegove gustoće, a opada propusnost filtarskog sredstva, pa dolazi do povećanja pada pritiska ∆ pL ili do smanjenja učina filtracije Vf .Iz navedenog slijedi da se filtracija može primjenjivati kod konstantnog pada pritiska ∆ pL uz opadanje učina filtracije Vf ili kod konstantnog učina filtracije Vf uz porast pada pritiska ∆ pL.

Ukupni otpor filtracije

Brzina filtracije se može izraziti opštim zakonom:

Brzina=pogonska sila/otpor

Pogonska sila je razlika pritisaka ∆p, dok je otpor dosad predstavljen samo kao otpor filterske pogače.Pošto filtrat ne protiče samo kroz filtersku pogaču već i kroz filterski medijum, kao i sam filterski uređaj, također se ovi otpori moraju uzeti u obzir pri određivanju brzine filtracije.Pošto su otpori na red vezani sa otporom filteracione pogače, osnovna jednačina filtracije bi imala oblik:

V’=∆pA/Rmμ+μR

gdje su:

∆p – totalna razlika pritisaka uređaja pri filtraciji,

Rm – otpor filterskog medijuma i samog filterskog uređaja,

R – ukupan otpor,

µ - viskozitet filtrate,

A – površina filtracije,

V' – zapremina filtrata u jedinici vremena,

1.4 Kriva filtracije

Strogo gledano, svaka filtracija je diskontinuirani proces, jer nakon nekog vremena treba odstraniti stvoreni talog ili zamijeniti filtersko sredstvo. Ipak se može smatrati da proces teče kontinuirano kad tijekom procesa na svakom mjestu filtarskog sredstva postoji uvijek isto stanje.To se postiže odstranjivanjem taloga, čišćenjem pregrade ili zamjenom pregrade za vrijeme procesa.

Kod procesa, koji se provodi kod konstantnog pritiska ili kod konstantnog protočnog volumena, u literaturi se mogu naći analitički izrazi za utvrđivanje optimalnog vremena filtracije.

10

Na slici prikazana je kriva filtracije.Ako se filtracija ne provodi ni pri ∆p= konst., a ni kod V f= konst. optimalno vrijeme filtracije se određuje grafički, prema slici.

Slika 1 Kriva filtracije

Iz tačke 1. Koja definira vrijeme θr regeneracije ili zamjene filtraskog sredstva, povuče se tangenta na

krivu filtracije dV 'dθ . Projekcija te tangente za osu apcise daje optimalno vrijeme θopt filtracije.

1.5 Pad pritiska

Potrebnu razliku pritiska ∆p [ Pa ] kod filtracije se postiže visinom stupca suspenzije [1], predpritiskom kompresora, pumpe ili ventilatora ili podpritiskom vakuum-pumpe.

Kad filtarsko sredstvo leži na pregradi, bit će ukupan pad pritiska jednak sumi pada pritiska ∆pL [ Pa ] uslijed otpora protoka kroz to sredstvo ili pada pritiska ∆ppr [ Pa ] uslijed otpora pregrade.

∆p=∆pL + ∆ppr

Ako je filtersko sredstvo sama pregrada, npr. žična mreža,bit će pad pritiska jednak otporu pregrada.

∆p=∆pL = ∆ppr

Pad pritiska se može definirati jednačinom:

∆p= Vf (rL + rpr)

gdje je otpor pregrade: rpr=K µt/A, a otpor filterskog sredstva rL=( µtL)/(A1A).

11

Ukupan pad pritiska ∆p kod filtera za zrak, prije zamjene ili čišćenje filterskog sredstva, najčešće se kreće u granicama od 100 do 250 Pa ( Delbag filteri,Kamfil filteri ) i od 1500 do 2000 Pa ( vrećasti filteri ), a kod elektrofiltera je također pad pritiska relativno malen jer su male i brzine strujanje zraka.

Kod filtera za suspenziju u pravilu je pad pritiska znatno veći u odnosu na filtere za vazduh. Npr.kod zatvorene nuče pad pritiska iznosi do 6 bara,a kod filter-preše i do 15 bara.

1.6 Efikasnost filtera

Efikasnost filtera definiše se frakcijskim stepenom odvajanja µ (x), tj.oštrinom odvajanja čestica do neke veličine xf ≤ x. Pri tome se jednačina primjenjuje u obliku :

E=1-M2/M1

Gdje su:

M1 [ kg/m3 ] - količina čestica ( nečistoća ), određene veličine x f ≤ x, u jedinici zapremine tečnosti ispred filtera

M2 [ kg/m3 ] – količina čestica ( nečistoća ), veličine x f ≤ x, u jedinici zapremine tečnosti iza filtera ( nakon filtracija ).

Efikasnost se utvrđuje testiranjem. Na našim prostorima se koristi najčešće postupak ASHRAE 52-68.

1.7 Filterska sredstva

To mogu biti platna,filter papiri, metalne mreže, porozne ploče, plastične folije, standardizirani umeci, ultra filteri i slično.

Filter platno

12

Platna za filtraciju se često upotrebljavaju, a razlikuju se po načinu tkanja ( keper, lajnen ) i vrsti materijala.Najčešće se upotrebljava pamuk, lan, jute, a od sintetičkih materijala (poliamid, poliester, polipropilen, polivinilklorid i slično). Od vještačkih materijala upotrebljavaju se celulozna vuna, acetatna svila, PC vlakna, najlon, azbest i staklena vlakna.Poznato je da celulozna vuna u tečnosti nabubri i gubi čvrstoću.

Filter papir

Filter papir je potrošni laboratorijski pribor koji služi filtraciji, odjeljivanju tečne od čvrste faze. Predstavljaju spletene spojeve pamuka i celuloze. Koriste se za jednokratnu upotrebu. Filter papiri s su svakodnevnoj upotrebi kao npr. koriste se kod aparata za proizvodnju kafe,usisivača itd.

Slika 1.2 Filterski papir

13

Slika 1.1Filterska platna

Metalne mreže

Metalne mreže ( žičana metalna sita ) služe za pročišćavanje suspenzija s grubim česticama i za čiščenje vazduha u ventilacijskim i klimatizacijskih sistemima.Proizvode se od različitih materijala ( čelik, nehrđajući čelik, aluminij i njegove legure, nikl, mjed, bronza ), a oblik im je prilagođen mjestu ugradnje.

Često se upotrebljavaju kao samostalna filtarska sredstva, a koriste se i kao nosači drugih filterskih sredstava ( npr. slojeva zrnastih čestica ).

Slika 1.3Metalne mreže

Porozne ploče

Porozne ploče se prave od različitih materijala i upotrebljavaju se kao i metalne mreže, tj. kao samostalna filterska sredstva i kao nosači drugih filterskih sredstava.

Razni umeci(Raschigovi prstenovi)

To su umeci koji su često predhodno navlaženi uljem i koriste se za čišćenje plinova. Ako ulje ima svojstva uništavanja raznih bakterija, onda se takvi umetci koriste u ventilacijskim i klimatizacijskim sistemima bolnica.

14

Ultra filteri

Ultrafiltracija je odvajanje sitnih čestica pomoću membrane čija je veličina otvora između 2 µm i 10 µm.Ultra filteri ( koža, membrane ) imaju strukturu pora kože i djeluju kao sita. Ovdje spada parafinisani ili u vještačkim smolama namočeno papir, platno ili pergament. On zadržava bakterija i viruse.

1.8 Uređaji i aparati za filtraciju

Predhodnom analizom filtracije je pokazano da je razlika pritisaka pogonska sila neophodna za filtraciju, odnosno za proticanje filtrata kroz filterski uređaj.Načini na koje se raznovrsno filtreski uređaji I aparati mogu svrstati su raznovrsni, kao npr. prema načinu izvođenja filtracije, prema konoentracijama suspenzije koje se izlažu filtraciji, prema kapacitetu ili brzini filtracije ili prema razlici pritisaka koja je primjenjena za filtraciju. Prema mišljenu, najpogodnije je izvršiti klasificiranje filterskih uređaja na diskontinuirane I kontinualne.

Moguće je uočiti tri karakteristične oblasti razlike pritisaka koje se primjenjuju pri filtraciji.

Prvu oblast predstavljaju slučajevi kada je razlika pritisaka manja od jedne atmosfere. Ovo se obično ostvaruje kod filterskih uređaja kod kojih se koristi neposredno visina hidrostatičnog stuba suspenzije iznad pogače, kao pogonska sila filtracije.

Drugu oblast predstavljaju slučajevi filtracije kada je razlika pritiska približno jednaka jednoj atmosferi, što se postiže vakuumom primjenjivanim ispod filterske pogače.

15

Slika 1.4 Raschigovi prstenovi

Treću oblast predstavljaju slučajevi filtracije kada je razlika pritisaka za filtraciju iznad jedne atmosfere. Ova povišena razlika pritisaka obično je između 3 – 10 atmosfera, premda razlika pritisaka u nekim slučajevima može da dosegne do nekoliko desetina atmosfera.

Filtracija pod pritiskom je pogodna kada se radi o viskoznim filtratima ili ukoliko je mala propustljivost filterske pogače, tako da je potrebna veća pogonska sila da se dobije ekonomična filtracija.

Veoma važan postupak pri filtraciji je da se poslije formiranja filtracijske pogače, obično vrši njeno ispiranje. Ispiranje same pogače ima za cilj da se filtrat iz pora pogače ostrani, a da njegovo mjesto prikazano kao šupljina zauzme čista tečnost za ispiranje. Prema tome za idealne uslove potrebna bi bila količina sredstva za ispiranje adekvatna količina filtrata u porama. Praktično je uvijek potrebna veća količina tečnosti za ispiranje pošto je izvjesna količina filtrata površinskim silama vezana za čestice te je nju moguće odstraniti samo difuzijom. S toga se pri ispiranju razlikuju dvije faze, odnosno dva tipa ispiranja:

-ispiranje koje obično se događa na početku pri kome tečnost istiskuje filtrat iz pora I zauzima njegovo mjesto

-druga faza kada dolazi do difuzionog ispiranja, zbog toga što je izvjesna količina filtrata površinskim silama vezana za čestice pa je nju moguće odstraniti samo difuzijom.

1.8.1Klasifikacija

Aparati i uređaji za filtraciju se klasifikuju na razne načine.Prva podjela je na diskontinuirane I kontinualne filtere.Diskontinualni uređaji se koriste za filtraciju koncentrovanih suspenzija koji zahtjevaju više vremena za uklanjanje taloga I ponovnu pripremu filtera za rad. Kontinualni filteri imaju prednost zbog toga što se svi periodi filtracijskih ciklusa automatski odvijaju bez ljudskog rada.

Diskontinualni uređaji o kojima će se pisati su sljedeći:

- pješcani filter,

- Nuče filteri,

- filter s poroznim cijevima,

- filteri s pločama,

- filter prese,

Kontinualni uređaji su sljedećI:

-Oliver filter,

-trakasti filter,

16

-elektrofilter

Pješčani filteri

Služe za odstranjivanje malih količina bezvrijednog taloga te je stoga pogodan naročito za prečišćavanje vode.Mogu da rade pri niskom pritisku ukoliko su otvoreni i pri visokom pritisku koji se ostvaruje pumpama ukoliko su zatvoreni.Oni se grade u vidu zatvorenih metalnih cilindričnih sudova ili otvorenih bazena.Kod bazena se iznad lažnog dna postavlja sloj šljunka visine 10 cm,a iznad njega sloj pijeska visine od 0,6 do 1,3 m.

Nuče filteri

Nuč je naziv za filtere jednostavne konstrukcije, koje često koriste u laboratorijskim procesima. Nuč filteri se koriste kod gustih suspenzija. Talog zaostaje na filterskoj pregradi, a pročišćena suspenzije se ispušta u posudi i po potrebi recirkulacijom ponovo filtrira. Otvoreni Nuče radi na podpritisku najčešće do 0,35 bara u prostoru ispod filterske pregrade.Zatvoreni rade na podpritisku do 6 bara iznad filterske pregrade.

17

Slika 1.5 Otvoreni pješčani filter

Slika 1.6 Zatvoreni Nuče filter

Filteri s poroznim cijevima

Ovi filteri se prave u različitim veličinama u zavisnosti od kapaciteta i željene filtracione površine. Princip ovog filtera je da se porozne cijevi u obliku epruvete izrađuju od porozne keramike, sinermetala ili perforiranih cijevi prevučenih filterskom tkaninom, te se zarone u suspenziju. Filtrat protiče kroz porozni zid cijevi dok se filtraciona pogača obrazuje sa spoljne strane cijevi. Sama filtracija koja je i u ovome slučaju diskontinualna, ostvaruje se ili vakuumom primjenjenim unutar cijevi ili pritiskom suspenzije.

Filteri sa poroznim cijevima pogodni su zbog toga što se može ostvariti dosta dosta veliki pritisak filtracije bez opasnosti od pucanja površine kroz koji se vrši filtracija. Da bi se dobila što veća površina moguće je ugraditi veliki broj cijevi, a da se pri tome održi velika otpornost prema povišenom pritisku. Ovi filteri su pogodni za bistrenjem suspenzije sa malom sadržajem nečistoća, kao npr. kod otpadnih voda ili pitkih voda. Pored toga su pogodni za filtraciju suspenzija sa relativno niskim koncentracijama čvrste faze, a u nekim slučajevima koriste se kao zgušnjivači.

Filteri s pločom

U ovoj grupi filtera imamo 3. tipa filtera koja su karakteristična, Murov ( Moor ) filter, Keliev ( Kelly ) filter i Svitlandov ( Sweetland ) filter. Zajedničke karakteristike ove grupe filtera je da se filtracija ostvaruje kroz porozne zidove filtracijskih ploča koje su u principu rada analogne filterima sa poroznim cijevima. Same

18

ploče su izgrađene tako da predstavljaju ramove unutar kojih se nalaze razapete metalne mreže, čija je namjena da onemoguće ljepljenje filterske tkanine koja je zategnuta sa obje strane rama. Unutrašnjost rama je preko cijevi povezana sa cijevnim vodom za odvod filtrata ili tečnosti za ispiranje. Sa spoljne strane filtracione tkanine se formirala filterska pogača čija debljina može iznositi od 1 do 60 milimetara. Filtracijski uređaj se sastoji od večeg broja na red povezanih ramova na kojima se istovremeno odigrava prvo filtracija zatim ispiranje i sušenje filtracijske pogače i konačno odljepljivanje, odnosno skidanje sa filterskih ploča.

Slika 1.7 Sweetland-ov filter

Filter prese

Uređaji ove vrste imaju široku primjenu u hemijskom industriji u obliku dva osnovna tipa i to: komorne filter prese i ramske filter prese. U zavisnosti od načina odvajanja filtrata postoje dva riješenja i to: odvođenje filtrata zajedničkom sabirnom cijevi ili neporednim ispuštanjem filtrata sa odgovarajućih ploča u sabirni kanal. Obje vrste filter prese odlikuju time što je njihova konstrukcija izvedena tako da se u srazmjerno malom prostoru postižu velike filracione površine, čak i do 200 m2. Osnovni elementi filter prese su ploče i ramovi koji se izgrađuju u različitim veličinama kvadratnog ili krućnog poprečnog presjeka. Njihove veličine u slučaju kvadratnog poprečnog presjeka je na stranom od 300 do 1400 milimetara, a za kružni presjek sa prečnikom od 500 do 1200 milimetara. Filter prese se obično koriste za

19

suspenziju koje se relativno lako filtriraju i to sa srednjim ili visokih koncetracijama čvrste materije u suspenziji.

Oliver filteri

Filteri ove grupe poznati su kao dobošasti filteri. Koriste se najčešće kao vakuum filteri sa pritiskom filtracije od 0,5 – 0,9 MPa, koji se ostvaruje obično vakuum pumpom sa vodenim pritiskom. Ovi fitleri najčešće nalaze primjenu u hemijskim i srodnim industrijskim oblastima. Da bi se povećala efikasnost ovih filtera obično se suspenzija predhodno zgušnjava. Prečnici ovih filtera su između 1 – 3 metra, a širina ( dužina) doboša se kreče od 20 centimentara do 5 metara i više.Površina filtracije se krece od 0,5 – 60 m2 dok broj obrtaja doboša iznosi 0,2 –3 min-1. Debljina filterske pogače se kreće između 5 – 40 milimetara što zavisi od stišljivosti pogače, odnosno njenog otpora.

Slika 1.9 Oliver filteri

20

Slika 1.8 Filter prese

Trakasti filter

Na postolju koje se sastoji od komora (1) koje u svom donjem djelu imaju odvode za filtrat (2) ili odvode za tečnost za ispiranje (3) kreće se pomoću obrtnih doboša (4) i (5) noseća traka (6) preko koje je zategnuta filtraciona traka (7). Noseća traka se izrađuje od gume ili plastične mase i perforirana je. Broj komora može da bude različit, ali obično se radi o većem broju manjih elemenata, kako bi se filtracija i ispiranje pravilnije izvodili. Filtraciona traka se kreće sa nosećom trakom u periodu filtracije i ispiranja. Filterska traka se zateže pomoću valjka (8) i u svom donjem dijelu se može nezavisno da ispira. Suspenzija se izlijeva na traku pomoću lijevka (9), a po završenoj filtraciji i ispiranju pogače se odljepljuje na pregibnom valjku (11) i pada u prihvatni bunker (12).

Filtri ove grupe rade kao vakuum filteri.Primjena je novijeg datuma i u posljednje vrijeme se pojavljuju u različitim konstrukcionim varijantama.

21

Slika 1.10 Trakasti filter

Elektrofilteri

Elektostatički filteri su uređaji koji služe za prečišćavanje industrijskih otpadnih gasova izdvajanjem sitne prašine raspršene u gasu. Tipični pogoni u kojima se primjenjuju elektrofilteri su termoelektrane, toplane na ugalj, industrija cementa, metalurgija itd. Negativno naelektrisane elektrode zbog jakog električnog polja odašilju velikom brzinom ogroman broj negativnih elektrona prema pozitivnoj taložnoj elektrodi. U svom letu elektroni udaraju o čestice na koje naiđu, zahvataju se, i naelektrišu ih svojim negativnim elekticitetom. Zbog privlačenja negativno naelektrisane čestice kretaće se sve brže prema pozitivnoj taložnoj elektrodi. Kada udare o nju, djelom se razelektrišu, ali se ipak zadrže na njoj. Posle određenog vremena kada se nakupi dovoljno prašine na taložnoj elektrodi, prestaje provođenje zaprašenog gasa i napajanje strujom, i počinje trešenje ovih elektroda da bi izdvojene čestice otpale u sabirne sudove. Nakon ovoga, proces otprašivanja se nastavlja.

Slika 1.11 Elektrofilter

22

2. Taloženje

2.1 Opis taloženja

Poznavanje zakonitosti taloženja čestica bitno je za konsturisanje uređaja u kojima se provode procesi odvajanja čestica iz tečnosti i za konstruisanje postrojenja pomoću kojih se čestice transportiraju tečnosti.

U prikazanim teoretskim osnovama taloženja primjenjene su ove predpostavke:

-čestice su čvrste i glatke površine

-čestice se talože u njutnovskoj tečnosti

-kretanje čestica se promatra kao da one miruju u tečnosti koja se kreće

2.2 Otpori kod gravitacijskog taloženja kuglastih čestica

Taloženje čestica ovisi o nametnutim vanjskim silama.Kod gravitacijskog taloženja čestice uronjene u mirnoj tečnosti počinju se nejednoliko ubrzano gibati pod djelovanjem sile teže.Kad se djelovanje te sile izjednači sa silom otpora, čestice se nastavljaju gibati jednoliko.Brzina tog jednolikog gibanja naziva se brzina taloženja.

U tom slučaju sila otpora Fo (N) ovisi o ovim veličinama:

-brzini taloženja wtč i promjeru dč čestice, te o dinamičkoj žilavosti µt i gustoći ρt tečnosti.

Dimenzijska analiza pokazuje da se s tim veličinama mogu formirati dvije neovisne bedimenzijske značajke:

Neč=Fo/(0,5Akw2tč ρt), Newtonova značajka i

Reč=(dčwtč ρt)/ µt, Reynoldsova značajka

Uvođenje koeficijenta otpora trenja λč čestica omogućuje da se s tom veličinom usporede jednačine iznad pa slijedi.

Neč= λč(Reč) i Fo=(π/8)d2čw2

tčρtλč(Reč)

23

-koeficijent trenja λč utvrđuje se iskustveno u ovisnosti o Reynoldsovoj značajci Reč.

Ovisnost se može podijeliti u pet karakterističnih područja:

a)Stokesovo područje Reč≤1, λč =24/Reč

b)Prelazno područje 1<Reč<103 , λč=k/Rečn

c)Newtonovo područje 103<Reč<3x105, λč=0,5 do 0,4

d)Kritično područje Reč=3x105, λč=0,4 do 0,09

e)Nadkritično područje Reč>3x105, λč=24/Reč + 4/Reč0,5+0,4

2.3 Otpori kod gravitacijskog taloženja nekuglastih čestica

Za nekuglaste čestice Reč, značajka se utvrđuje njihovim ekvivalentim promjerom, koji se definira promjerom kugle čiji je volumen jednak volumenu promatrane čestice.

-R. Vollheim predlaže postupak kojim se relativno jednostavno može procijeniti vrijednost sile otpora Fo

(N) pri taloženju nekuglastih čestica, korištenjem jednadžbe:

Fo=(π/8)d2čw2

tčρtλč(Reč) u transformiranom obliku

24

Slika 2 Dijagram za utvrđivanje koeficijenta otpora trenja

Fo=(π/8)d2ekw2

tčρtλč(Reč)ζč

Koef. trenja se računa prikazanim izrazima za kuglaste čestice, a zatim se njegova stvarna vrijednost utvrđuje množenjem sa korekcionim faktorom ζč otpora oblika čestice koji je prikazan u tabeli.

Tabela 2.1

Slika 2.1 Vrijednost ζč za nekuglaste čestice

25

2.4 Brzine taloženja čestica

Jedan od prikladnijih postupaka za procjenu brzine taloženja zasnivan je na primjeni Arhimedove značajke

Ar=(ρt/ρč -1)gdč3/νt

2

νt je kinematska žilavost tečnosti. Dolazi se do jednačine:

λčReč2=4/3Ar

a) Za Stokesovo područje λč=24/Reč

wtč= (wtč)St=1/18(ρč/ρt - 1) gdč2/νt

b)Za prelazno područje kad se uvrste n=0,6 i k=18,5

wtč=(wtč)Prel.= [0,072(ρč/ρt - 1) gdč1,6/νt

0,6 ]0,714

c)Za Newtonovo područje uvrstimo λč=0,44

wtč=(wtč)New..= [3,03(ρč/ρt - 1) gdč]0,5

Na dijagramu su prikazane brzine taloženja kuglastih čestica različitih promjera i različitih gustoća.Čestice se talože neometano u mirnoj vodi temperature 20oC.

26

Slika 2.2 Dijagram taloženja

2.5 Uticaj temperature tečnosti na brzinu taloženja

-Brzina taloženja čestica raste sa porastom temperature tečnosti.

-Porast brzine taloženja naročito je izražen u Stokesovom području npr. kad temperatura poraste od 20 oC na 40oC može se očekivati porast brzine taloženja čestica do 1,6 puta.

-U prelaznom području utjecaj porasta temperature tečnosti na brzinu taloženja je manje izražen i opada s porastom veličine čestica.

-U Newtonovom području porast temperature tečnosti veoma malo utiče na povećanje brzine taloženja i taj uticaj postaje sve manji sto su čestice veće.

-Na promjene brzina taloženja kod promjene temperature tečnosti osim veličine čestica utiče i njihova gustina.

Načelno se može zaključiti da porastom veličine čestica i njihove gustine opada uticaj porasta temperature tečnosti na brzinu taloženja.

2.6 Ometano taloženje čestica

U različitim procesima taloženje čestica u pravilu je ometano. Razlog tome je sudaranje čestica međusobno i sa stijenkama posude, rotacija čestica i nametnuto strujanje, kao posljedica taloženja čestica. Ometanje čestica na putu taloženja najčešće znatno smanjuje brzinu wtč.

Za procjenu brzine ometanog taloženja se koriste jednačine kojima je zajedničko da se prethodno mora odrediti brzina wtč neometanog taloženja za promatrane čestice, te da je potrebno poznavati porozonost mješavine čestica sa tečnosti.

-Za jednoliki raspored kuglastih čestica istih promjera dč brzina taloženja će biti umanjena za iznos w'tč / wtč =1/1+1,61r1/3

-U praktičnoj primjeni za orijentacionu procjenu brzine w'tč može se koristiti jednostavan izraz: w'tč = w'tčε

-Uticaj stijenke posude na brzinu taloženja wtč čestica u Stokesovom području istraživao je Lorentz. Povećanje trenja u blizini stijenke posude uzrokuje rotaciju čestica krutom brzinom:

ωč =3/2(wtč/dč)(dč /L)4 (1- 3dč/4L) što uvjetuje povećanje iznosa koeficijenta trenja:

λč =24/Reč (1+9dč/16L) gdje je L udaljenost čestica od stijenke.

-Uticaj relativne hrapavosti ε' =k/dč površine kuglastih čestica na njihovu brzinu taloženja istraživao je Sawatzki.

27

Iz tablice može se uočiti da relativna hrapavost površine kuglastih čestica utiče na iznos Re č -značajke u kritičnom području, što se može očekivati i u ostalim područjima taloženja.

2.7 Taložnici

Taložnici ili sedimentatori su uređaji u kojima se odvajaju čestice čvrstih tvari usljed razlike u gustoći između njih i tečnosti. Aktivnu silu za provedbu procesa odvajanja, tj. taloženja čestica uvjetuje gravitacija.Taloženje se još naziva i sedimentacija.

Odvajanje čestica provodi se iz određene količine suspenzije(šaržni postupak) ili kontinuiranim polaganim protokom suspenzije(kontinuirani postupak) u posudama, komorama ili bazenima.Neovisno da li se provodi šaržni postupak ili kontinuirani, konstrukcija taložnika obuhvaća uređaj za dovod suspenzije, uređaj za odvod izbistrene kapljevine i uređaj za ispust taloga.

Taložnik s vertikalnim proticanjem

Kroz taložnik protiče masa Ms dovedene suspenzije. Izbistrena kapljevina mase Mb preljeva se iz taložnika, a masa Mta taloga se odvodi s dna taložnika. Ako označimo:

sa mo=Mč/Ms- maseni udio čestica u dotočnoj suspenziji i

sa mn=Mč/Mta- maseni udio čestica u talogu

protočnu masu izbistrene kapljevine utvrđuje jednačina:

Mb=Ms-Mta=Msmo(1/mo-1/mn)

i uz Mb=Vbρb dolazi se do jednačine koja utvrđuje protočni volumen izbistrene kapljevine

Vb=(Msmo/ρb)(1/mo-1/mn)

-površina A se računa iz izraza:

A=1,33(1/mo-1/mn)Msmo/ρbw'tč(x)

-kvaliteta procesa taloženja zavisi o ukupnoj efikasnosti odvajanja čestica. Obično se smatra da je efekat bistrenja dobar ako sadržaj čestica u preljevu ne prelazi preko cca 100 g/m3

-formula za površinu ne sadrži visinu h taložnika, što znači da kapacitet taložnika ne zavisi od njegove visine.

28

Slika 2.3 Taložnik sa vertikalnim proticanjem

Taložnik sa horizontalnim proticanjem

Vrijeme potrebno za protok suspenzije prosječnom brzinom ws kroz taložnik dužine L, širine B i visine h s prostrujnim presjekom Ap=Bh i površinom taložnika A=LB

θs=Ah/wsAp=LBh/wsBh=L/ws ne smije biti kraće od vremena potrebnog za taloženje čestica

θč=h/w'tč(x)

pa slijedi da dužinu L taložnika utvrđuje θs= θč odosno

L=hws/ w'tč(x)

-površina taložnika dimenzionira se relacijom A=LB, gdje je B konstruktivna ili projektna veličina i što je veća to je h manji.

-brzine taloženja w'tč (x) sadržane su u ranijim formulama i one se određuju iskustveno, ali je najpouzdaniji postupak njihovog određivanja pomoću odgovarajućih testova.

29

2.8 Koagulacija i flokulacija

Procesom taloženja je moguće iz suspenzije odvojiti tvari organskog ili anorganskog porijekla čiji je ekvivalentni promjer čestica veči od 100nm. S obzirom da taloženje sitnijih čestica dugo traje potrebno je proces taloženja ubrzati određenim postupcima.

Proces taloženja može se neovisno o tipu taložnika ubrzati zagrijavanjem suspenzije ili ukrupnjivanjem sitnih čestica.

Čestice se mogu ukrupniti različitim postupcima aglomeriranja, a najsitnije čestice, čije taloženje ometa Braunovo kretanje ili njihov električni potencijal, ukrupnjuju se postupkom koagulacije ili flokulacije.

-Koagulacijom se čestice ukrupnjuju u flokule(pahuljice) pomoću različitih hemikalija koje nazivamo koagulanti. Najčešće se koriste: aluminijev sulfat, željezni sulfat, željezni klorid.

Ukrupnjenje,tj.alomerirane čestice imaju znatno veće brzine taloženja u odnosu na veoma sitne koloidne čestice. Proces koagulacije se ubrzava blagim mješanjem suspenzije, pri tome se brzina mješanja mora držati pod kontrolom. Prevelika brzina miješanja može dovesti do ponovnog razdvajanja već udruženh čestica.

-Flokulacija je postupak kojim se koaguliranim česticama u suspenziji dodaju određeni spojevi-flokulanti. Ti spojevi povezuju aglomerirane čestice u dugačke lance što ubrzava taloženje. Flokulanti se dijele na anionske, kationske i neutralne. Koji se upotrebljava zavisi od sastava vode i o česticama. Također pri tome bitnu ulogu ima i električni naboj čestica.

30

Slika 2.4 Flokulacija

Postupkom koagulacije i flokulacije uklanja se prvenstveno mutnoća pa je u slučaju kada je potrebno ukloniti boju vode primjena tih postupaka nedovoljna. Ukoliko je potrebno eliminirati boju, voda se dodatno filtrira.

2.9 Prikaz konstrukcijskih taložnika

Osim taložnika sa vertikalnim i horizontalnim proticanjem, konstruiraju se i taložnici drukčije izvedbe. Konstrukcija taložnika različitih oblika i veličina ovisi prvenstveno o njihovoj namjeni, pri čemu se nastoje postići rješenja koja ubrzavaju taloženje čestica.

Pregradni taložnik

Često se koristi za čišćenje kotlovske vode. U taložniku se nalaze pregrade kroz koje struji suspenzija. Svaka pregrada ima funkciju taložnika u kojem je put taloženja kratak što s klizanjem istaloženih čestica po kosini pregrade ubrzava taloženje.

31

Slika 2.5 Pregradni taložnik

Dorrov ugušćivač

Konstruira se s promjerom od 2 m do 120 m sa zakošenjem dna 8 o do 15o .Mješalica s lopaticama ima broj okretaja od 0,025 o/min do 0,5 o/min, ovisno o promjeru ugušćivača. Rade se i s grijačima suspenzije, a lopatice služe za potiskivanje taloga prema ispusnom otvoru.

Dervauxov taložnik

Dervauxov taložnik se koristi za dekarbonizaciju vode. U spremniku se miješaju voda, soda i vapno. Svaka od konusnih komora u vertikalnom nizu ima funkciju taložnika objašnjenu kod prikaza pregradnog taložnika.

Slika 2.7 Deravauxov taložnik

32

Slika 2.6 Dorrov ugušćivač

3. Postrojenje za pripremu pitke vode u Brezi

3.1 Opis postrojenja

Nakon analiza i dobijene saglasnosti “ JKP Breza“ je odlučilo izraditi postrojenje koje će vršiti pripremu pitke vode zbog nedostatka na izvorima u toku ljetnih dana. Odlučeno je da će to izgraditi se na rijeci „Mala rijeka“ u mjestu Dabravinama iznad Breze koje za cilj će imati da pobojšaju dotok svježe vode u sušnim danima zbog nedostaka u postojećim izvorima. Kapacitet na ulazu u postrojenje će biti 40 L/s , i svi proračuni će biti na osnovu ove vrijednosti. Obzirom na činjenicu da dio vode mora koristiti za vlastite potrebe ( Pranje filtera, odmuljivanje taložnika i bazena, pripreme hemikalija, razna pranja) to je izlazni kapacitet na postrojenju umanjen i iznosi 37,6 L/s prerađene vode.

3.2 Tehnološko rješenje sa dimenzioniranjem osnovnih objekata sistema

Imajući u vidu kvalitet sirove vode i sadržaj organskih materija, amonijaka, željeza, suspendovanih čvrstih čestica i koloidnih čestica te mutnoće bilo je neophodno predvidjeti takvu tehnologiju kojom će se omogućiti uslovi za redukciju naprijed navedenih parametara zagađenja do Pravilnikom propisanih koncentracija. U tok smislu predviđeni su sljedeći procesi koji će omogućiti izvršenje postavljenog zadatka:

- Aeracija i oksidacija- Koagulacija- Flokulacija i taloženje- Filtracija- Dezinfekcija

Navedene tehnološke operacije su uslovljene vrstom i porijekom zagađenja koje se pojavljuje u sirovoj vodi kao i zahtjevom za kvalitet vode za piće koja je propisana već pomenutim Pravilnikom. Na osnovu analize vode Male rijeke aeracija je prevashodno potrebna radi povecanja sadržaja kisika u vodi do granice zasićenja.Svi se procesi odvijaju u odgovarajućim objektima koji su tako dimenzionirani da mogu fazno preraditi 40L/s sirove vode.Voda dolazi iz postojećeg vodozahvata dolazi do postrojenja na lokalitetu Dabravine gdje će se izvršiti njen tehnološki tretman koji je potreban za obezbjeđenje kvalitetne vode za piće. Voda na ulazu u

33

postrojenje ulazi u šaht gdje se nalaze mjerač protoka vode sa ručnim ventilima potrebnim za servirisanje i skretanje vode izvan postrojenja, u slučaju pojave bujučnih voda što će se definistati kasnije. Tu se još nalaze priključci za odvod vode u labaratoriju za uzimanje uzoraka, mjerenja turbbiditeta (NTU) i pH vrijednosti. Voda nakon toga dolazi u bazen za aeraciju gdje se uvodi zrak pomoću duvaljke u svrhu obogaćivanja bode kiseonikom pošto je voda u nekim periodima siromašna kiseonikom. Prilikom uvođenja zraka u vodu vrši se i djelimična oksidacija eventualno pristnih rastvorenih dvovalentnih jona željeza i mangana. Povećanje sadržaja rastvorenog kiseonika u vodi ujedno doprinosi spriječavanju anaerobnih procesa i djelimično uklanjanje organiskih materija u vodi. Nakon toga voda se dovodi u bazen za brzo miješanje flokulanta. U taj bazen dozira se rastvor (10%) aluminijum sulfata pomoću dozirne pumpe uz intenzivno miješanje miješalicom sa promijenjljivim brojem obrataja. Voda zatim odlazi u dinamički koagulator. Hemijske reakcije pri koagluaciji imaju za cilj poremećaja ravnoteže, tj. redukciju zeta potencijala što izaziva povećanje privlačnih sila između koloidnih čestica i formiranje flokula koje taloženjem odstranjuju suspendovane čestice i mutnoće vode. Pošto su koloidne čestice najvećim dijelom negativno naelektirisane to se za koagulaciju najčešće koriste soli trovalentnih metala, u ovom slučaju soli aluminijuma. Kao pomoćno sredstvo u koagulator se dozira polie,ektrolit PAA kako bi se stvorile sile teže flokule koje znatno ubrzavaju taloženje. Naručito ovo sedstvo je korisno pri obradi vode u nižim temperaturama ( 2 – 8 °C).

U taložniku se odvijaju sljedeće hemijske reakcije:

Al2(SO4)3 + 6 H20 2 Al(OH)3 + 3 H2SO4

3 Ca(HCO3)2 + 3 H2SO4 3 CaSO4 + 6 CO2 + 6 CO2 + 6 H20

Al2(SO4)3 + 3 Ca(HCO3)2 2 AI(OH)3 + 3 CaSO4 + 6 H20

AI2(SO4) x 18 H20 + 3Ca(HCO3)2 2 AI(OH)3 + 3 CaSO4 + 18 H20 + 6CO2

Prisutne flokule Al(OH)3 , suspendovane materije talože se na dnu koagulatora i odatle se povremeno automatikom odmuljenja izbacuju u kanalizaciju na daljni tretman ili u recipijent. Izbistrena voda se odvodi do brzih gravicionih filtera koji imaju filtersku ispunu do hidroantracita i kvarcnog pijeska. Predviđena su 3 brza gravitaciona filtera, svaki kapaciteta po 48 m³ / h tako da su normalno u pogonu za vrijeme pranja jednog od filtera, drugi su normalnom pogonu sa većim kapacitetom.

Pranje filtera se vrši filtriranom vodom, rastresanje filterske ispune se vrši komprimiranim zrakom. Pranje se izvodi pomoću filtrirane vode i zraka za što su predviđene pumpe za pranje, duvaljka za zrak i bazen filtrirane vode zapremina cca 100m³.

Za pripremu i doziranje otopine aluminijum sulfata i PPA predviđene su kompaktne dozirane stanice sa upravljačkom opremom. Istim postrojenjem se mogu dozirait i tečne hemikalije. Voda na izlazu iz pješčanih filtera može imati nižu vrijednost pH od 6,8 te je predviđena i dozirna stanica za korekciju pH vrijednosti pomoću NaOH automatskih na osnovu izmjerene pH vrijednosti pitke vode.

34

Dezinfekcija vode bi se vršila doziranjem gasovitog hlora u filtriranu vodu, automatski na osnovu sadržaja rezidualnog hlora. Voda nakon filtera se odvodi u bazen filtrirane vode odakle se preko šahta gravitaciono odvodi do postojećeg rezervaora pitke vode V=2000m³.

Očekivani kvalitet na izlazu :

- Mikrobiološki parametri ispod MDK- Temperatura nepromijenjena u odnosu na ulaznu vodu- pH vrijednost 6,8 – 8,5- mutnoća vode ≤ 1,2 NTU- željezo, Fe ≤ 0,3 mg/l- amonijačni azot NH4-N ≤ 0,1 mg/l- KmnO4 – potrošnja ≤ 8,0 mg/l

Svi ostali parametri vode nalaze se u dozvoljenim granicama prema pravilniku o higijenskoj ispravnosti vode za piće ( od maja 1987) .

3.3 Dovod vode

Kako na postrojenju dolazi voda sa vodozahvata smještenog na visokim kotama – kota na pjeskolovu 770,90 mnm , prva prekidna komora na koti 673,00 mnm , te je na ovom lokalitetu ranije bila prekidna komora. Na ulazu u cijevovodu u postrojenju je potrebno predvidjeti ventil za regulaciju pritiska. Dovodni cijevovod je DN 200mm. Voda se dalje odvodi na prvu tehnološku jedinicu – areator. Na dovodnom cjevovodu predviđena je elektromagnetni mjerač protoka, te prikljčci za mjerenje mutnoće i pH vrijednosti, kao i priključak za dovod sirove vode do laboratorije radi analize. Kota objekta poda postrojenja je 577,00 mnm, dok je dovodni cjevovod smješten u kanal unutar objekta.

35Slika 3.1 Cijevi za dovod sirove vode

3.4 Objekat za aeraciju i oksidaciju oksidabilnih materija

Na osnovu predočenih analiza areacija je prevashodno potrebna radi povećanja sadržaja kiseonika u vodi do granice zasićenja obzirom da je prisutno željezo, mangan i amonijačna jedinjena nalaze u obliku nerastvorenih oksida.

Proces oksidacije se može vršiti pomoću raznih sredstava, ali poznavajući osobine površinskih voda ovog područja, predviđa se unos kisika postupkom areacije. Areacija vode je proces razmjena materija iz vode i gasa (vazduha ili čistog kisika) preko granice dodira. Areacijom se unosi kisik u vodu u količini granice njegovog zasićenja, a ujedno se iz vode izdvajaju nepoželjni gasovi. Ovim procesom djelimično se iz vode uklanjaju i organske materije, rastvoreno željezo i mangan prisutni kao dvovalentni joni kao i amonijak.

Topivost kisika u vodi ovisi od temperature i parcijalnog pritiska. Sadržaj kisika u zraku pri atmosferskom pritisku iznosi 21% težinski. Topivost kisika pri raznim temperaturama i atmosferskom pritisku iznosi:

°C mgl/L O2

36

Slika 3.2 Kompjterski program u kontrolnoj sobi

3 13,424 13,065 12,736 12,417 12,118 11,819 11,5210 11,2511 10,9912 10,7518 9,4520 9,09

Ubacivanjem zraka voda se zasićuje kisikom u količini koja je određena temperaturom i vremenom kontakta vode i zraka. Višak zraka odlazi u atmosferu. Na osnovu analiza vode može se zaključiti da će potrebe za kisikom u najnepovoljnijem slučaju iznositi :

- Dodatak kisika do zasićenja na 12°C 5,27 g/m³ O2

- Potrošnja kisika za oksidaciju Fe 0,143x2,41x0,18=0,062 g/m³ O2

- Potrošnja kisika za oksidaciju Mn 0,291x0,0097x0,176=0,005 g/m³ O2

- Potrošnja kisika za oksidaciju amonijaka 3,8x0,29x0,77=1,095 g/m³ O2

- Potrošnja kisika za oksidaciju org.materija 21,49/4x1=5,37 g/m³ O2

Ukupno 11,80 g/m³ O2

Ukupna potreba za kisikom na osnovu predhodnog proračuna gdje su korišteni i eksperimentalni rezultati efikasnosti oksidacije iznosi 11,80 g/m³ O2 .

Obzirom na kapacitet postrojenja potrebe za zrakom su sljedeće:

- Za kapacitet protoka : Q=144m³/h

pO2 = Q*11,80 gO2/m³ = 144*11,80 = 1699,2 gO2/h*24= 40,78 kgO2/dan

Predviđena je difuzna areacija sa kontaknim trajanjem od 11 min. u aeracionom bazenu dimenzija:

- Dužina bazena 4,0 m- Širina bazena 2,5m- Dubina vode 2,7m

Ukupna zapremina V A = 4,0 * 2,5 * 2,7 = 27 m³

37

3.5 Bazen za reakciju koagulacije

U periodu velikih padavina ili topljenja snijega dolazi do zamućenja sirovih voda tako da je kvalitet vode pogoršan i voda se kao takva ne može distribuirati u mrežu. Isto tako u tom momentu, njen kvalitet se ne može poboljšati direktnom filtracijom tako da je neophodno izvršiti njenu prethodno obradu doziranjem rastvora koagulacionog sredstva. Ovo sredstvo veoma efikasno pomaže porces destabilizacije koloidnih čestica koje se nalaze u lebdećem stanju.

Koloidne čestice su naelektrisane čestice istoimenim negativnim nalektrisanjem i međusobno se odbijaju tako da ih je nemoguće okrupniti bez procesa neutralizacije njihovog Z-potencijala nakon čega tek slijedi proces flokulacije, tj. okrupnjavanja. Da bi se izvršio proces neutralizacije Z-potencijala, tj. koagulacije potrebno jeobezbjediti uslove za brzo miješanje sirove vode i koagulacionog sredstva, 10,0% - nog rastvora aluminijum sulfata, koji se u laboratorijskim uslovima pokazsao kao najefikasnijim u poređenju sa drugim koagulacionim sredstvima. Za proces koagulacije predviđen je bazen kvadratnog oblika opremljen brzogodnom propeler mješalicom slijedećih karaktersitika :

- Dužina/širina L x B = 1,7 m- Dubina H uk = 1,7 m- Zapremina V uk = 4,9 m³

38

Slika 3.3 Bazeni za aeraciju i koagulaciju

Do usvojenih dimenzija se došlo dimenzioniranjem na osnovu vremena zadržavanja. Destabilizacija sirove vode vrši se u bazenu za brzo miješanje u trajanju od 1-2 min. U bazenu se dozira koagulat 10% rastvor Aluminijum sulfata uz intenzivno mješanje mikserom sa frekventnog promjenom obrtaja u području gradijenta brzine : G = 400 – 800sec−1 za kapacitet Q = 40 l/sec, usvojeno je vrijeme zadržavanja 120 sec.

- Neto zapremina bazena : 120*40=4800 l = 4,8 m³- Dimenzije neto zapremine vode u bazenu : a = 3√V ; a = 3√4,8 = 1,687 m- Usvojene dimenzije neto zapremine bazena a = 1,7 m, a = b = h = 1,7 m- Neto zapremina vode u bazenu iznosi V = 4,913 m³

Da bi se ubrzao proces koagulacije, a tim i kontakt koagulacionog sredstva sa vodom u koagulacioni bazen se ugrađuje brzohodno propelerna mješalica sa motorom i regulacijom broja obrtaja pomoću frekventnog regulatora.

Karakteristike mješalice su slijedeće :

39

Slika 3.4 Regulacija koagulacije i aeracije programom

- Tip mješalice propelerna- Gradijent brzine G = 400 – 800sec−1

- Gt karakterstika Gt = 240000-480000- Broj obrtaja mješalice n = 250 – 750 °/min

Potrebni unos energije za brzo miješanje : P(W)

P = f | G, V , µ | = 3581 W

µ - dinamički viskozitet sirove vode pri temperaturi 15°C

µ = 1,139 * 10−3 Nsec/m²

V – neto zapremina vode u bazenu V = 4,913 m³

Maksimalan utrošak elektor – energije : P = 3581 W

Uključenjem i radom mješalice ostvaruju se uslovi da se oba medija u turbulentnoj struji potpuno izmješaju i izvrši proces koagulacije, tj. neutralizacije Z-potencijala koloidnih čestica koje tada postaju neaktivne i pogodne za dalji tretman flokulacije.

Količina koagulacionog sredstva koja se dozira u vodu zavisi od mutnoće sirove vode i količine koloidnih čestica u njoj. Na osnovu pognoskih iskustava koja će steći u toku rada postrojenja kao i Jaar testova u pogonskoj laboratoriji utvrdit će se tačne količine rastvora koje će se dozirati u sirovu vodu zavisno od stepena zamućenja iste. Na bazi iskustvenih podataka, kao i u toku probnog puštanja postrojenja u pogon dobit će se krive zavisnosti između mutnoće i količine koagulacionog sredstva tako da će se u svakom momentu moći odrediti količina navedenog sredstva. U ovom momentu, radi dimenzionisanja opreme i doziranja koagulacinog sredstva formira se na bazi laboratorijskih rezultata, količina koagulacinog sredstva od :

Utrošak kristalnog aluminijum sulfata , Al2(SO4)3 x 18 H2O kreće se u granicama 0 – 40 g/m³ sirove vode.

Računato na kapacitet postrojenja utrošak će iznositi :

144 m³ / h x 40 g / m³ = 5760 g / h x 0,001 = 5,67 kg / h

Hemikalija se dodaje u obliku 10 % otopine pa će kapacitet dozirne pumpe iznositi :

Q = 5760 g/h : 110 g/l = 52,36 l / h (max)

Ova količina može biti po potrebi manja ili veća, ali o tome će odlučivati glavni tehnolog na licu mjesta koji prati proces i daje osnovna uputstva osoblju na postrojenju. Na osnovu navedenog usvojena je oprema za pripremu i doziranje aluminijum sulfata 0,5 m³. Postrojenje se sastoji od skladišnog koša za praškasti materijal, dozator praškastog materijala posuda sa mješalicom za pripremu otopine za

40

doziranje seta od dvije dozirne pumpe potrebnog broja ventila, opremom za dovod vode za preipremu otopine, mjernom i regulacionom opremom za automatski rad.

3.5.1 Doziranje kalijumperamanganata

U slučaju potrebe u vodu će se dozirati rastvor kalijumperamanganata koje kao jako oksidaciono i dezinfekscisko sredstvo dobro reagira sa rastvorenim jonima željeza Fe2+ , mangana Mn2+, iznose 0,5-2,5 mg/L , ovisno od potreba vode i raspoloživog vremena za reakciju. Ovo sredstvo se upotrebljava u slučaju kada se predviđenom aeracijom, koagulacijom, flokulacijom, taloženjem i filtracijom ne može postići potreban kvalitet vode za piće.

Pošto oksidacija dvovalentnog željeza i mangana koje bi se eventualno našli u rastvorenom obliku iznad dozvoljenih vrijednosti onda se mora upotrijebiti jači oksidans KMnO4. U vodi je prisutno željezo Fe3+¿¿ i

Mn4+¿ ¿ u obliku nerastvorenih oksida i uspješno se izdvajaju koagulacijom i filtriranjem. Upotreba KMnO4 za izdvanje rastvorenog dvovalentnog željeza i mangana je uobičajna metoda pošto se reakcija odvija kompletno, brzo uz mali utrošak hemikalije.

Proces reakcije je sljedeći :

3 Fe++¿ ¿ + MnO4−¿ ¿ + 4 H+¿¿ = MnO2 + 3 Fe+++¿ ¿ + 2 H 2O

3 Mn++¿ ¿ + 2 MnO4−¿ ¿ + 2 H 2O = 5 MnO2 + 4 H+¿¿

Ovaj dio se odvija u dinamičkom taložniku gdje se izdvaja glavni dio u obliku taloga, a preostali MnO2 i Fe(OH)3 se izdvajaju u gravitacionim filterima.

3.6 Dinamički taložnik – koagulator

3.6.1. Flokulacija

Nakon prolaska vode sirove kroz koagulacioni bazen i završetka procesa koagulacije voda se dovodi u sentralni silindar koagulatora za flokulaciju gdje se vrši okrupnjavanje suspendovanih i neutralisanih koloidnih čestica kako bi se stvrili uslovi za njihovo potpuno izdvajanje iz vode. Pošto su čestice veoma malih,mikorskopskih dimenzija, koje upravo čine mutnoću vode i ne mogu se ukloniti dikretnom filtracijom nepohnodno ih je povećati do te mjere veličine da se mogu dijelom istaložiti, a zatim u potpunosti zadržati na filterskoj ispuni. Pomoćno sredstvo koje se koristi u procesu flokulacije je najčešće neko od visokomolekularnih organiskih jedinjenja poznato pod nazivom polielektroliti i ima certifikat za upotrebu pro tretmanu plitkih voda.

41

Količina flokulacionog sredstva koja će se dozirati u sirovu vodu, nakon procesa koagulacije, se kreće u širokom raspoonu od 0,1 – 0,5 mg/l i zavisi od stepena mutnoće sirove vode kao i od upotrebljenog sredstva.

U našem slučaju vrsta i količina polielektrolita je usvojena u količini od 0,5 mg/l. Koncentracija rastvora koji se dozira iznosi od 0,01 – 0,1 % zavisno od viskoziteta rastvora. Projektant u ovom momentu usvaja koncentraciju rastvora od 0,1% i količinu koja će se dozirati od: 0,5 mg/lit. tretirane vode. Na bazi ovih podataka dobija se potrebna količina rastvora koja se mora dozirati u vodu i ona iznosi:

144 m³ / h x 0,5 g / m³ = 72 g / h

Optimalna koncentracija otopine iznosi 0,1 % pa će dozirna pumpa imati max. kapacitet :

Q = 72 g / h : 1 g / l = 72 l / h

Dnevna potreba otopine za doziranje :

72 l / h x 24 = 1728 l / dan

Prvo se pripremi 0,5 %-na otopina u posudi sam mješalicom malog broja obrtaja i to za potrebe dva dana, a zatim se pumpom prebaci u dvije druge posude po 1000 l koje imaju ugrađene miješalice za pripremu 0,1 % -tne otopine koja se dozirnom pumpama ubacuje u bazen za koagulaciju.

- Volumen posude za pripremu 0,5%-ne otopine PPA:V posude = 1728 g / dan : 5 g / l = 345 lV posude = 345 l x 2 dana = 690 l

Opremna za pripremu i doziranje rastvora PPA je sljedećih karakteristika:

Kompaktno postrojenje za pripremu i doziranje polielektorlita 1 m³. Postojenje se sastoji od skladišnog koša za praškasti materijal, dozatora praškastog materijala, posude sa mješalicama za pripremu matične otopine,sazrijevanje otopine i dozirne otopine, seta od dvije dozirne pumpe velikog broja ventila, opremom za dovod vode za pripremu otopine, mjernom i regulacionom opremom za automatski rad.

Flokulaciona miješalica je sastavni dio opreme dinamičkog taložnika – koagulatora.

3.6.2 Dinamički taložnik – koagulator

TEHNIČKO TEHNOLOŠKI PODACI

- Protočni kapacitet 144 m³ / h- Površinsko opterećenje 2,5 m³ / m² , h

42

- Turbiditet sirove vode ≤ 400 NTU- Vrijeme zadržavanja 70 – 120 min- Cirkulacija u zoni flokulacije 3- 5 struka količina protoka- Sadržaj preostalih čvrstih materija u prelivu ≤ 10 mg/l- Providnost u zoni bistrenja > 1,0 m- Odstranjivanje mulja : 0,2 – 1 % protoka vode- Koncentracija mulja : 96 – 98 % sadržaja vode

Usvojeno : - prečnik koagulatora Dt = 9,0 m - korisna visina taložnika H k = 4,2 m

3.6.3 Kvalitet sirove vode

Suspendovane materije u turbidnoj riječnoj vodi sadrže :

43

Slika 3.5 Dinamički taložnik

- Sitne dijelove : SiO2 , glina, mulj – blato, specifične težine r = 1,03 – 2,65 g / cm³- Čestice biološke materije specifične težine 1,0 – 1,59 g / cm³ - Sirova voda tretirana koagulantom Al2O3 sadrži čestice mulja sa koloidima specifične težine

r = 1,18 – 1,34 g/cm³

3.6.4 Brzina vode u zoni bistrenja

V s = f | Q ; Dt ; H k ; t z ; µ | (m/sec)

Q = 144 m³/h - kapacitet sirove vode

Dt = 9,0 m - diametar dinamičkog taložnika

Hk = 4,2 m -korisna visina u taložniku

µ = 1,0 - viskozitet vode

Vs = 6,28 * 10−4 m/s = 6,28 * 10−2 cm/sec

3.6.5 Proračun veličine čestica koje će biti u dinamičkom taložniku

dp = f |V s , r p , r v , µ , g , Re | [ cm/sec]

- r v = 1,0 g/cm³ , specifična težina vode- r p – specifična težina materije- µ = 0,01 poise- g = 981 cm/sec²- reynolds'ov broj Re = 0,1

Veličina čestice d

d(SiO2) ≥ 2,64 * 10−3 cm = 26,4 mikrona

d❑bio ≥ 6,79 * 10−3 cm = 67,9 mikorna

dm ≥ 8,0 * 10−3 cm = 80,0 mikrona

44

Sve veće čestice od proračunatih ostaju u zoni taloženja, a sirova voda sa sadržajem manjih čestica dolazi u flokulacionu zonu. U centralnoj flokulacionoj zoni dozira se flokulant i vrši miješanje promjenjljivim intenzitetom sa cirkulacijom 3 – 4 puta većom od kapaciteta dinamičkog taložnika (144 m³/h).

Dodavanjem flokulanata PAA u zoni flokulacije vrši se anglomeracija čestica mulja i gline od submikorskopske veeličine do veličine čestice od 1mm i više, povećavaju težinu i propadaju u zonu taloženja.

Da se ovaj proces ne bi poremetio mora se poštivati kriteriji brzine strujanja vode.

Kriteriji brzine strujanja vode u flokulacionoj zoni

- velike flokule ≤ 26 cm/min- srednje flokule ≤ 18 cm/min- disperzovane flokule ≤ 8 cm/min

45

Slika 3.6 Regulacija rada koagulatora

U toku eksplatacije postrojenja ove brzine strujanja postižu se frekventnom promjenom broja obrtaja mješalice u flokulacionoj zoni dinamičkog taložnika.

3.6.6 Brzina strujanja u zoni preljevnih kanala u zoni taložnika

- površina dinamičkog taložnika : FT = D²p/4 = 63,62 m²- površina bistrenja vode Fb = 52,9 m²

- V b = 14452,9 = 2,72 m/h = 4,53 cm/min

- V b = 4,53 < 8,0 cm/min (disperzovane flokule) što omogućuje zahtjevani kvalitet preljevne vode i daje mogućnost povećanja kapaciteta protoka vode.

3.7 Filtracija na brzim gravitacionim filterima

Nakon procesa flokulacije i taloženja, od kojeg značajno zavisi stepen redukicje i uklanjanja nepoželjnih parametara zagađenja, voda se preko preljevnog komada koagulatora prihvata cjevovodom F250mm i gravitaciono voda dolazi u zajednički, kolektorski raspodijelni kanal, koji se nalazi neposredno ispred filterskih polja. Iz ovog kanala se tretirana voda raspodjeljuje na svako filtersko polje posebno, a regulacija se vrši preko ventila sa elektromotornim pogonom. Predviđena su tri filterska polja koja se optpuno opremaju za nesmetan i kontinuiran rad. Sva tri polja imaju sljedeće dimenzije :

- Dužina, L = 4,8 m- Širina, B = 2,5 m- Površina jednog polja, P = 12 m²

Polja su otvorene armirano betonske građevine sa koritom koje služi za dovod sirove vode i odvod vode od pranja filterske ispune i istovremeno ga dijele na dvije identične polovine koje funkcionisu kao cjelina.

Usvojena je fina filtracija za produkciju pitke vode brzine filtriranja v f= 4 m/h i fina granulacija filterskog pijeska i hidroantracita.

Za protok vode od Q = 144 m³/h i brzinu filtriranja 4 m/h ukupna površina filtera iznosi :

A f = Q/v f = 144/4 = 36 m³

U momentu pranja jednog filterskog polja ne smanjuje se dotok vode za filtraciju i cjelokupnu dotičuću količinu vode preuzimaju ostala dva polja pa brzina filtracije iznosi :

qh' = 6,0 m / h

46

U oba slučaja primenjene brzine filtracije zadovoljavaju propisane standarde koji garantuju dobijanje, po kvalitetu dobre vode za piće.

Budući da je svako filtersko polje zasebna cjelina ono ima na specijalno izrađenom filterskom dnu ugrađene sapnice (dizne). Filterske dizne su uvrnute u dno filterski polja u koje su prethodno ugrađeni filterski ulošci sa navojem.

Površina jednog filtera je 12m² = 2,5x4,8Definisanje filterske ploče:

- Po dužini 4,8/0,6=8 kom- Po širini 2,5/1,25=2 kom

Ukupno filterski ploča: 2x8=16 komDimenzije jedne ploče: 0,6m x 1,25m = 0,75m²Ukupna površina filterske ploče: 0,75x16=12m²Ukupno dizni na jednoj ploči: 10x5=50 komPovršina jedne ploče: 1,25x0,6=0,75m²Ukupno dizni na 1m²: N=50x(1/0,75)=66,6 kom usvojeno 66 komUkupno dizni na filterskom polju: 792x3=2376 komUkupno za nabavku : 2460 kom

- Tip dizne: „D“, 36x0,3=2,05 cm², plastika.- Betonska filterska ploča 12cm- Dužina tijela dizne, L2= 220mm- Dužina uloška koji se ugrađuje u betnosko armiranu ploču L1= 120mm

Detalje ugradnje plastičnih uložaka u filtersko dno daje proizvođač dizni.

Ugradnjom filterskih dizni na dno svakog filtera obezbjeđuje se ravnomjerno filtriranje vode po cijeloj površini polja, kao i ravnomjerna raspodijela vode i vazduha prilikom pranja filtera.

Iznad filterskih dizni je postavljena određena debljina filterske ispune koja čini filtracioni sloj kroz koji se filtrira flokulisana voda. Usvojena je dvoslojna filterska ispuna antracit-pijesak postavljena sljedećim redoslijedom posmatrajući od filterskog dna prema gore:

- Noseći sloj (šljunak), h1= 5cm- Filtrirajući sloj (kvacrni pijesak), h2 = 60cm- Antracit, h3= 60cm

Granulacija finog pijeskaZa fino filtriranje i produkciju pitke vode prema DIN 4924 i EN 12904 odabrana je granulacija pijeska 0,4 do 0,8 mm sljedećih karakteristika

- Specifična težina np= 2,65 gr/cm³

47

- Nasipna težina 1,6- Efektivna veličina d10 = 0,602 mm- Koeficijent uniformnosti k n = 1,5- Koeficijent prozornosti ispune k p = 0,4

Granulacija hidro-antracita

Za izbor granulacije hidro-antracita mora se primjeniti kriteriji intermiksiga:

DA = f I d p ; r p ; r A ; r v I = (mm)

D p = 0,4

r p = 2,65 g/cm³

r A = 1,65 g/cm³ - spec. težina hidroantracita

r v=¿1,00 g/cm³

d A = 0,74 mm

Usvojena granulacija hidroantracita 0,6 do 1,6 mm

- Nasipna težina : 540 kg/m³- Koeficijent uniformnosti ku = 1,4- Koeficijent prozornosti ispune k pA = 0,485

Uloga nosećeg sloja je da zaštiti filterske dizne od prodora sitnih frakcija filterskog pijeska i njihovog začepljenja u prorezima dizni kroz koje prolazi profiltrirana voda.

Filtrirajući sloj kvacrnog pijeska ima ulogu da zadrži preostalu količinu finih suspendovanih čestica i da maksimalno redukuje mutnoću i boju flokulisane vode koja dolazi na filtere. Sloj antracita iznad kvarcnog pijeska ima ulogu da u procesu direktne, kontaktne, filtracije zadrži najveću količinu suspendovanih materija i na taj način produži vrijeme između dva pranja filtera. Apsorpcione osobine antracita su zanemarljive i od njega se ne očekuje značajniji efekti te vrste.

3.7.1 Režim rada filtera

Svako se polje sastoji od više funkcionalnih cijelina koje zajedno čine jedan složeni sistem za filtraciju fokulisane vode odozgo prema dolje poslije čega se dobija voda takvog kvaliteta da zadovoljava Pravilnikom propisane parametre dobre vode za piće. Svako polje ima potpuno autonomne veze i može u svakom momentu biti odvojeno iz sistema, a da ostala polja normalno rade. Svako polje se sastoji od sljedećih cijevnih veza:

48

- Dovod vode na filter- Odvod profilirane vode ispod filtera- Odovod vode od pranja filtera- Odvod prvog filtera- Dovod vode za pranje filtera- Dovod vazduha za pranje filtera

Dakle polja su autonomna u radu tako da se proces filtracije u svakom filterskom polju odvija neovisno

od rada ostalih polja po principu ravnomjerne podjele poticaja po svim filterima koji su u radu.

Regulacija rada svakog filtera se pojedinačno ostvaruje po principu održavanja konstantnog nivoa iznad filterske ispune. U svakom polju se posebno mjeri nivo vode iznad filterske ispune pomoću indikatora nivoa koji je u automatskoj sprezi sa elektromotornim ventilima na odvodu čiste vode iz filtera. Zavisno od stepena otvorenosti elektromotornih ventila na ispustu filitrirane vode iz filtera ima se podatak o stepenu zaprljanosti istih.

Onog momenta kada je postignuta maksimalna otvorenost elektromotornog ventila na ispustu čiste vode ispod filtera, a nivo vode u filteru ima tendenciju rasta, tada je znak da je to filtersko polje tako zaprljano da se mora prati, jer su orporni fitriranju toliko porasli da se više ne može održavati konstantnim nivo

49

Slika 3.7 Gravitacioni filter

tečnosti iznad filterske ispune. Takvo polje je spremno za pranje i ono se pere po već unaprijed predviđenom programu što se odvija automatski.

Prvi korak u tom procesu je zatvaranje elektromotornog ventila za dovod flokulisane vode i filter ostaje u radu do snižavanja nivoa u njemu do zadate vrijednosti nakon čega se zatvara odvod filtrirane vode.

Sljedeći korak je otvaranje ventila na odvodu vode od pranja i otvaranje ventila za dovod vazduha uz uključenja duvaljke – kompresora.

Specifični unos vazduha iznosi : qvazd = 20 I/sec/m²

Tako da je potrebni kapacitet duvaljke, računajći ukupnu površinu jednog polja za pranje od 12 m², sljedeći:

Kapacitet duvaljke, Qvazd = 720 – 1080 m³/h

Snaga motora, N = 18,5 kW

Broj obrtaja, n = 2200 - 3722 o

min

Usvojene su dvije duvaljke od kojih je jedna radna dok je druga aktivna rezerva. Nakon isteka zadatog vremena rada duvaljke od 3 – 5 min otvara se ventil na dovodu vode za pranje i uključuje se pumpa za pranje filtera.

Prljava voda od pranja filtera se skuplja u sabirnom koritu koje se nalazi u svakom filteru dijelići ga na dvije polovine i jednim cjevovodom odvodi dalje u šaht, a odatle dalje nizvodno od objekta na lokaciju lagune koja nije predmet ovog projekta.

Pranje filtera će se vršiti zasebnim pumpama, sa vodom iz rezeorvoara koji se nalazi na donjoj etaži postrojenja - ispod filtera.

Pritisak koji mora da savlada pumpa za pranje se sastoji od: geodetske visine između ivica korita i nivoa vode u rezervoaru, otpora trenja usisnom i potisnom cjevovodu, lokalnih otpora na cjevovodu, gubitka pritiska na drenažnom sistemu, nosivom i filterskom sloju.

Nakon završetka procesa pranja zatvara se ventil na odvodu vode od pranja, a otvara se ventil za dovod vode na filter i ventil za odvod prvog filtera ispod filtera. Na taj način se uspostavlja normalni režim rada filtera s tim što kvalitet filtrirane vode u prvom trenutku ima nešto povećanu mutnoću pa se ta voda mora odvoditi, kao i voda od pranja filtera u prihvatni šaht, a zatim u lagunu nizvodno od postrojenja.

50

Nakon određenog vremena kada filtrirana voda postane bistra, zatvara se ventil za odvod prvog filtera, a otvara ventil za dovod čiste vode u rezervoar koji se nalazi ispod filterskih polja i služi za prihvat vode za pranje filtera.

U početku rada filter stanice vrijeme ispuštanja prvog filtrata će se utvrditi laboratoriskim ispitivanjima mutnoće filtrirane vode u funkciji vremena, uzimanjem uzoraka vode prvog filtrata neposredno na cjevovodu za ispust prvog filtrata, a kasnije iskustveno. Procjenjeno vrijeme trajanja isticanja prvog filtrata iznosi cca 10 minuta.

3.7.2 Filterska armatura

Svaka filterska jedinica podešena je za paralelan ili pojedinačan radu zavisnosti od pogonskih potreba. Ovo je moguće pomoću sistema zatvarača koji imaju sljedeću namjenu:

- Zatvarači na dovodu sirove vode F150mm- Zatvarači na odvodu filtrirane vode F150mm- Zatvarači na dnu vode za pranje filtera F250mm- Zatvarači na odvodu prljave vode od pranja filtera F250mm

51

Slika 3.8 Regulisanje rada filtera računarom

- Zatvarači prvog filtrata F150mm- Zatvarači na dovodu zraka F125mm- Regulator protoka čiste vode F150mm

3.7.3 Regulator filtriranja

Otopri u nezamuljenom filterskom sloju (poslije pranja) su relativno mali, zato pri dotoku proračunske količine sirove vode na filter, voda lahko prolazi kroz filterski sloj.

Površina filterskoj sloja je čista i sirova voda koja dolazi na filter ne obrazuje predviđeni sloj iznad filtera. Da se to izbjegne, zatvarač na liniji odvoda filtrata se otvora toliko, da suma otpora filterskoj sloja,dizni i tog djelimicno otvorenog zatvarača osigura u početku filterskog ciklusa održavanja normalnog nivoa vode nad površinom filterskog sloja pri proračunskoj brzini filtriranja.

U svrhu ovog na liniji odvoda filtrata postavit će se automatski regulator protoka, koji radi na principu konstantnog nivoa vode iznad filterskog sloja.

Ovaj regulator treba da održava brzinu filtriranja konstantnom u toku čitavog filterskog ciklusa. Dozvoljava se tolerancija od ±3 do 5 % od proračunske vrijednosti.

3.8 Dezinfekcija čiste vode

52

Slika 3.9 Rezervoar čiste vode

Rezervoar za prihvat čiste vode, koji se nalazi ispod filtera funkiconiše kao protočni i služi za prihvat vode za pranje filtera. Njegova zapremina obezbjeđuje potrebnu količinu vode za pranje dva filtera i vrijeme kontakta klora i vode.

Predviđeno je da se dezinfekicja prečišćene vode vrši sa gasovitim klorom i to na spojnom cjevovodu filtrirane vode, a ispred rezervoara. Sam rezervoar je podjeljen tzv. šikanama da se produži vrijeme konkta klora i vode. Na izlaznom šahtu je postavljena usisna košara i čista voda se preko zatvaračnice uvodi u preljevno okono za regulaciju oticaja prema gradskom rezervoaru, kako bi se osigurala stalna rezerva za pranje filtera.

Uobičajni specifični utrošak dezinfekcione doze gasovitog klora iznosi 0,5-1,0 mg/l . Doziranje klornog rastvora je automatsko,zavisno od izmjerenog rezidualnog hlora koji se mjerni na izlazu iz rezervora. Priprema i doziranje klornog rastvora je smješteno u pogonskoj zgradi u posebnim po propisu opremljenim prostorijama, sa ulazom iz vana.

Na prostroijama za skladištenje i doziranje klora, kao i na krovu hale iznad filtera predviđena je ugradnja veniltatora radni neophodnog prozračivanja. U prostorijama je potrebno predvidjeti sve uobičajne mjere zaštite.

3.9 Laboratoriji

Laboratoriji za opsluživanje manjih postrojenja za pripremu pitke vode treba da obezbjedi racionalan rad i ispitivanje određenih parametara kvaliteta vode koji omogućuju laboratroisko i pogonsko praćenje tehnološkog procesa kondicioniranja sirovih površinskih voda. Ona mora biti snadbjevena takvim uređajima i aparaturama koji će davati stručni rad uz pouzdane i mjerodavne podatke za osoblje postojenja i pravovremeno ukazivati na eventualne promjene kvaliteta sirovih voda ili poremećaje procesa tretmana istih. Da bi se realizovao navedeni rad laboratiji mora imati više odvojenih odjeljenja koje će imati tačno definisan sadržaj i namjenu i kako to slijedi:

- Odjeljenje za fizičko hemijske analize- Odjeljenje za mikrobiološke analize- Vagaonu- Odjeljenje za pranje posuđa- Magacin hemikalija- Odjeljenje za osoblje laboratorije- Mokri čvor

53

3.10 Kontrolna soba

Radi lakšeg rada postrojenja svi procesi su do kranjih mogućnosti kompjuterizovani. Zbog toga nije potrebno mnogo radnika na održavanju rada čitavog postrojenja, ali jedan radnik u toku rada je konstantno u kontrolnoj sobi te nadgleda da li postoji nekih problema te usljed postojanja prekida rad radi popravke. Jedini nedostatak čitavog postrojenja je postojanje dodatnog rezerovara pitke vode, postoji samo jedan ali prilikom pranja filtera rad mora stati te se voda ne može slati u vodovodnu mrežu samim tim gubi se na vremenu i doticaju vode. Projektant je propustio to prilikom konstruisanja postrojenja te osoblje je izrazilo kao glavni nedosatak prilikom punog rada.

54

Slika 3.10 Laboratorija

Zaključak:

Filtracija i taloženje je čest i svakodnevan postupak oko nas. Bosna i Hercegovina je jedna od rijetkih zemalja u Evropi i u svijetu, koja ima značajne rezerve čiste vode za piće. Na području FBiH 73,2% stanovništva je priključeno na centralni sistem vodosnabdijevanja, koji je pod stalnim nadzorom i monitoringom javnozdravstvenih službi i sanitarne inspekcije. Kontrola zdravstvene ispravnosti vode za piće obavlja se prema Pravilniku o zdravstvenoj ispravnosti vode za piće u ovlaštenim laboratorijama.

Najveći broj neispravnih uzoraka vode za piće dolazi iz lokalnih vodovoda i individualnih vodoopskrbnih objekata (bunari, cisterne,čatrnje, nekaptirani izvori), u kojima se voda neredovno ili nikako ne kontroliše. U individualnim vodoopskrbnim objektima često se ne vrši ni hlorinacija vode. Najčešći uzroci hemijske neispravnosti su povišen sadržaj teških metala, amonijaka i nitrata, a mikrobiološke povišen broj ukupnih bakterija.

Obilaskom postrojenja u Brezi uvidio sam važnost filtracije i taloženja za snabijevanje vodom čitavog grada. Naglašeno je na greške prilikom konstrukcije postrojenja tog tipa, odnosno ukazali su da ja ne bih sutra pogrijesio u slučaju da konstruišem nešto tako. Oblast filtracije I taloženja je veoma slabo zastupljena I to je velika prilika za buduće inženjere, stvarat ce nova radna mjesta.

55

Literatura

[1] V.Koharić: Mehaničke operacije; Fakultet strojarstva i brodogradnje Zagreb; Zagreb, 1996.

[2] M.Krstić: Mehaničke operacije i uređaji u procesnim postrojenjima; Mašinski fakultet Sarajevo; Sarajevo, 1970.

[3] D. Simonović, D. Vuković, S. Cvijović, S.Končar-Đurđević; Tehnološke operacije I; Tehnološko-metalurški fakultet Beograd; Beograd, 1971.

[4] Internet:http://hr.wikipedia.org/wiki/Talo%C5%BEenje

[5]Internet: www. hr.wikipedia.org/wiki/Filtracija

[6]Internet: www.pbf.unizg.hr

[7] Sanitarni uslovi snadbevanja vodom i uklanjanja otpadnih materija; Dr Dragoljub Vučić; Medicinska knjiga Beograd – Zagreb, 1966.

[8] Priručnik za komunalnu higijenu ; Dr Ramzin Sergeje; Beograd, 1985.

56