Desalinizacija i obrada morske i bočate vode
Opis postupka
Krajevi uz more i otoci često imaju velike poteškoće sa opskrbom pitke i tehnološke vode, te zbog toga se sve češće javljaju stalne ili povremene nestašice vode i sve posljedice koje iz toga proizlaze. Dragocjene mjere za rješavanje ove problematike proizlaze iz obrade morske vode za zadovoljavanje potrebe opskrbom pitke i tehnološke vode na ovim područjima.
Obrada morske vode ima svoju funkciju, jer Uredba o klasifikaciji vode (NN br. 77/98) odnosi se na sve površinske vode, podzemne vode i mora u svezi zaštite od onečišćenja s kopna i otoka.
Ukupno otopljene krute tvari – (TDS) je izraz, koji se koristi kako bi se opisale anorganske soli i male količine organskih tvari, koje su prisutne i otopljene u vodi. Glavni sastojci su u glavnom kationi i to: kalcij, magnezij, natrij i kalij, te anioni: karbonati, bikarbonati, kloridi, sulfati i nitrati. Na okus vode utječu otopljene čestice krutih tvari. Prihvatljivost određene vode za piće određuje se prema razini ukupno otopljenih krutih tvari u vodi.
Tablica 1. Kakvoća vode u ovisnosti od TDS
| odlična voda | TDS 300 mg/l |
| dobra voda | TDS 300 – 600 mg/l |
| zadovoljavajuća voda | između 600 i 900 mg/l |
| neprihvatljiva voda | sadrži više od 1200 mg/l |
Voda sa izuzeto niskim koncentracijama TDS može biti također neprihvatljiva, zbog svog neukusnog, bljutavog okusa.
TDS u zalihama vode potječe iz prirodnih izvora, kanalizacije, gradskih i poljoprivrednih otjecanja vode, te industrijskih otpadnih voda. Sol koja se koristi za odleđivanje cesta u zimskim mjesecima, također doprinosi povećanju ukupne koncentracije TDS u različitim vodama.
Utvrđeno je, da koncentracija TDS u zalihama voda koja potječe iz prirodnih izvora, može varirati od 30 mg/l do gotovo 6000 mg/l, što ovisi o topljivosti minerala u različitim geološkim razdobljima. Nemamo nikakvih novih podataka o utjecaju TDS u vodi za piće odnosno ima li unos takove vode utjecaj na zdravlje. U ranijim studijima i istraživanjima koja su se provodila, primijećeno je, da povećana koncentracija TDS u vodi za piće povećava oboljenja od raka, koronarnog oboljenja srca, arterioskleroze i kardiovaskularnih poremećaja. Ukupna stopa smrtnosti također je povećana u odnosu s razinom koncentracije TDS u vodi za piće. U sažetku studije koja je provedena u Australiji navedeno je, da je smrtnost kod svih kategorija srčanih oboljenja povećana u zajednicama sa visokim razinama topljivih krutih čestica, kalcija, magnezija, sulfata, klorida, fluorida, alkaličnosti, ukupne tvrdoće i pH vrijednosti, kada se usporede sa onim vodama, gdje je razina bila niska. Pri tome se u odnosu na smrtnost od kardiovaskularnih bolesti nisu uzimali u obzir drugi potencijalni faktori, koji bi mogli dovesti do zabune.
Rezultati ograničene epidemiološke studije u bivšem Sovjetskom Savezu pokazuju, da je prosječan broj slučajeva upale žučne vrećice i žučnog kamenca tijekom petogodišnjeg perioda rastao sa prosječnom razinom suhog ostatka u podzemnim vodama. Mora se ipak navesti, da se broj slučajeva mijenja od godine do godine u jednom području, kao što se mijenjala razina suhog ostatka u svakom području, no nisu poduzeti nikakvi koraci, da se svi ovi faktori međusobno uzmu u obzir.
Određeni sastojci TDS, kao kloridi, sulfati, magnezij, kalcij i karbonati utječu na koroziju odnosno na oblaganje cijevi u sustavima za dovod vode. Visoke razine TDS (>500 mg/l) dovode do pojačanog oblaganja u vodovodnim cijevima, bojlerima, grijačima vode i ostalim kućnim pomagalima, kao što su kotlići i glačala na paru, te u industrijskim postrojenjima i uređajima. Takvo taloženje može dovesti do skraćenja životnog vijeka gore navedenih uređaja i značajne gubitke energije.
NAMJENA DESALINIZACIJE MORSKE VODE
Glavna zadaća desalinizacije morske vode je u tome, da se određeni sastojci TDS-a, kao kloridi, sulfati, magnezij, kalcij i karbonati svedu u granice, koje su određene za kvalitetu pitke i tehnološke vode, potrebne za korištenje stanovništvu i industriji, osobito u onim područjima, gdje je glavni izvor obrade – morska voda.
Kloridi su uvelike rašireni u prirodi kao soli natrija (NaCl), kalija (KCl) i kalcija (CaCl2).
Tablica 2. Fizikalno- kemijska svojstva
| Sol | Topljivost u hladnoj vodi | Topljivost u toploj vodi |
|---|---|---|
| natrijev klorid | 357 g/l | 391 g/l |
| kalijev klorid | 344 g/l | 567 g/l |
| kalcijev klorid | 745 g/l | 1590 g/l |
Prag osjeta za NaCl i CaCl2 u vodi je 200-300 mg/litru. Već okus kave se pojačava, ako se radi s vodom koja sadrži klorid u koncentraciji većoj od 400 mg/litri za natrijev klorid i 530 mg/litri za kalcijev klorid. Oborine ispiru kloride sa različitih stijena u zemlju i vodu. Kloridni ion je jako pokretan i prenosi se u zatvorene bazene, oceane i mora. Morska voda bogata je pored ostalog i natrijevim kloridom tako da pod njezinim utjecajem i vodna područja imaju povišenu koncentraciju klorida u rasponu od 5 – 460 mg/litri. Razine klorida u nezagađenim vodama često su ispod 10 mg/litri, a ponekad i 1 mg/litri.
Kloridi povisuju električnu vodljivost vode i tako povećavaju koroziju. Kod metalnih cijevi klorid reagira sa metalnim ionima stvarajući topljive soli, te povećavaju razinu metala u pitkoj vodi. Povećane koncentracije natrijevog klorida u vodi dovode vodu do neprihvatljivog okusa.
Sve su ovo razlozi, koji nas navode, da se učini prva analiza vode, a onda odredi postupak odsoljavanja, koji obuhvaća nekoliko faza:
- Predtretman: flokulacija, filtracija, doziranje
- Desalinizacija: reverzna osmoza, čišćenje naprave reverzne osmoze
- Posttretman: kloriranje, korekcija pH
Taj se postupak pokazao uspješnim na više sredozemnih otoka. U radu je prikazana desalinizacija morske vode na osnovi jednog od već funkcionirajućih postrojenja. Analiza uzorka morske vode (Sredozemno more, Španjolska) pokazala je salinitet od 63000 -66000 miS/cm. Postupkom reverzne osmoze postiže se efekt desalinizacije cca. 98 – 99%, a na što utječe i sama temperatura.
1. faza – predtretman
Ova faza obuhvaća dezinfekciju sa natrijevim hipokloritom (0,3mg/litra vode) uz pomoć dozirnih pumpi.
Okvirni tehnički podaci:
| max. kapacitet | 1,6 l/h |
| max. pritisak | 10 bar |
| volumen spremnika | 100 l |
| max. radna temperatura | 40 °C |
| el. priključak | 230V, 50Hz |
| tip zaštite | IP 65 |
Iza dezinfekcije vrši se flokulacija sa određenim kemikalijama uz pomoć dozirnih pumpi, nakon čega se obavlja filtracija.
2. faza – desalinizacija
Desalinizacija putem reverzne osmoze u praksi je već duže vrijeme primjenjiv postupak, a njezini rezultati su poznati. Proces prirodne osmoze poznat je već 200 godina. Kada razdvajamo dvije tekućine različitih koncentracija (npr. čistu vodu bez soli i solnu otopinu) kroz polupropusnu membranu koja propušta otapalo (npr. vodu), a ne propušta otopljene minerale, tada prolazi kroz tu membranu samo čista voda u otopinu soli. Otopina soli se razrijedi, a volumen solne otopine poveća i njezina se razina digne iznad razine čiste vode, te zbog toga dolazi do razlike u pritiscima, što nazivamo osmotski pritisak. Ovaj proces može se izvesti u obrnutom pravcu, kada na solnu otopinu djelujemo s pritiskom višim od osmotskog te iz otopine soli kroz membranu prolazi čista voda. To je princip reverzne osmoze.
Reverzna osmoza je znači postupak odvajanja otopljenih tvari (minerala) od otapala vode). Njome smo se koristili kod dobivanja pitke vode iz morske vode. Ovaj postupak izveo se uz pomoć posebnih vrsta polupropusnih membrana sastavljenih od tankih vlakana. Takve membrane ugrađene su u čvrste i na visoke pritiske otporne cijevi od poliestera, koje u praksi nazivamo modulima. Na skup ovakvih modula pod povišenim pritiskom usmjerena je morska voda.
Ilustracija 2: prikaz naprave RO s kapacitetom 576 m3/dan i postotkom iskorištenja 30%
Ovakav uređaj primijenjen je na odsoljavanju morske vode karakteristika: 80 m3/h morske vode kod 25°C i saliniteta 46000 ppm. Dobiveni rezultati su: 24 m3/h permeata sa 279 ppm, a ostatak vode je kao koncentrat od 56m3/h (povrat u more) sa 66.000 ppm.
Ilustracija 3: primjer postrojenja u Mas Palomas, Španjolska, sa kapacitetom 1.300 m3/dan
3. faza – posttretman
Ovaj tretman se provodio postupkom kloriranja i korekcije pH vrijednosti, kao i za sve pitke vode.
Zaključak
Desalinizacija se provodi odgovarajućom opremom i u potpunosti zadovoljava sve tehničke i tehnološke norme, kao i norme za zaštitu okoliša. Ima veliku primjenu u proizvodnji pitke vode, tehnološke vode, napojne vode za kotlovska postrojenja, te općenito u prehrambenoj industriji a osobito za mogućnost pripreme pitke vode iz morske vode za naše otoke, gdje se osjeća nestašica vode iz drugih izvora.
