Најважније из лекције
Отпад: Класификује се на комунални, рударски, индустријски, грађевински и електронски. Хијерархија управљања: смањење настанка \(\rightarrow\) рециклажа \(\rightarrow\) прерада/спаљивање \(\rightarrow\) депоновање.
Ремедијација (санација): Скуп мера за смањење концентрације загађујућих материја до безопасних вредности.
Методе:
Ремедијација (санација): Скуп мера за смањење концентрације загађујућих материја до безопасних вредности.
Методе:
- Физичке: седиментација, филтрација, реверзна осмоза, адсорпција, замена/изолација земљишта.
- Хемијске: неутрализација (\(\text{pH}\)), оксидо-редукција токсина, коагулација/флокулација (\(\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3\), \(\text{FeCl}_3\)), јонска измена.
- Биолошке: биоремедијација, фиторемедијација, биоакумулација путем микроорганизама и биљака.
Отпад представља материјале или предмете настале људском активношћу који се одлажу или је потребно да се уклоне како не би угрозили животну средину.
Врсте отпада према пореклу:
- Рударски отпад: отпадне стене, флотацијска јаловишта.
- Грађевински отпад: материјали са градилишта и рушевина.
- Комунални отпад: отпад из домаћинстава и јавних површина.
- Индустријски и комерцијални отпад: индустријски муљеви, хемијски остаци.
- Електронски отпад: одбачени електрични и електронски уређаји.
Опасан отпад одликује се високом отпорношћу на природно микробиолошко и хемијско разлагање, због чега захтева посебне методе обраде и трајног збрињавања.
- Минимизација количине отпада на извору (смањење настанка отпада)
- Поновна употреба и рециклажа отпада
- Прерада отпада (термички третмани: спаљивање, пиролиза, гасификација, сагоревање у плазми)
- Одлагање / депоновање (најмање пожељна опција)
Ремедијација (санација) представља скуп мера и поступака који се предузимају ради санирања постојећег загађења у животној средини, са циљем да се концентрација загађујућих материја спусти до нивоа који више не представља опасност.
Ремедијација се може вршити на самом месту загађења (in situ) или на другој локацији након транспорта контаминираног материјала (ex situ). То је углавном дуготрајан и скуп процес коме обавезно претходи детаљно хемијско и физичко испитивање терена.
| Врста поступка | Опис и главне методе |
|---|---|
| Биолошки поступци (биотехнологије) | Примена живих организама (микроорганизама и биљака) за разградњу или везивање загађивача:
• биоремедијација • биовентилација • фиторемедијација |
| Физички поступци | Раздвајање и уклањање загађивача без хемијске промене:
• Механички: седиментација, цеђење (филтрација), центрифугирање, флотација • Термички и сепарациони: апсорпција, адсорпција, дестилација, екстракција, реверзна (обрнута) осмоза, испаравање • Електрични: електролиза, електроосмоза |
| Хемијски поступци | Хемијска трансформација загађивача:
• неутрализација киселина и база (подешавање \(\text{pH}\) вредности) • оксидо-редукција токсичних једињења у безопасне облике • флокулација и коагулација (таложење) • јонска измена |
За пречишћавање и опоравак контаминираног земљишта користе се три основне групе технологија:
1. Физичка ремедијација земљишта:
- Изолација: физичко спречавање ширења загађења у околину.
- Метода замене земљишта: уклањање контаминираног слоја и довожење чистог земљишта.
- Механичка и термичка сепарација: одвајање загађивача на основу величине честица или загревањем (испаравањем испарљивих загађивача).
2. Хемијска ремедијација земљишта:
- Оксидо-редукција: промена оксидационог стања токсичних метала у циљу њихове детоксификације, таложења или контролисаног растварања.
- Хемијска неутрализација: довођење земљишта на оптималну \(\text{pH}\) вредност.
- Испирање (прање) земљишта: екстракција загађивача помоћу водених раствора хемијских агенаса.
- Имобилизација: хемијско везивање токсина како не би прелазили у подземне воде.
- Електроремедијација: кретање јона загађивача под дејством једносмерног електричног поља ка електродама.
3. Биолошки третман земљишта:
- Фиторемедијација: коришћење биљака за усвајање, акумулацију или разградњу загађујућих материја.
- Биоакумулација: преузимање тешких метала и других токсина из земљишта путем живих микроорганизама или преко мртве биомасе.
Сваком поступку пречишћавања воде обавезно претходи детаљна квалитативна и квантитативна хемијска анализа.
- Примарно (механичко) пречишћавање: уклањање крупног чврстог отпада решеткама, седиментацијом и уклањањем муља.
- Биолошко пречишћавање: разградња растворених органских материја помоћу микроорганизама.
- Хемијско пречишћавање: коагулација, флокулација, неутрализација и таложење растворених загађивача.
- Дезинфекција: уништавање патогених микроорганизама (најчешће применом \(UV\) зрачења или хлорисањем).
Коагулација и флокулација:
За уклањање финих суспендованих и колоидних честица користе се коагуланти:
За уклањање финих суспендованих и колоидних честица користе се коагуланти:
- Алуминијум(III)-сулфат: \(\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3\)
- Гвожђе(III)-хлорид: \(\text{FeCl}_3\)
- Натријум-алуминат: \(\text{NaAlO}_2\)
У прехрамбеној индустрији отпадне воде садрже висок ниво органских материја (шећери, масти, протеини). За њихову санацију првенствено се користи биолошко пречишћавање помоћу активних микроорганизама који ове материје користе као храну и преводе их у безазлене производе (\(\text{CO}_2\) и \(\text{H}_2\text{O}\)).
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Разврстај следеће поступке пречишћавања отпадних вода на физичке, хемијске и биолошке:
а) Цеђење кроз филтере
б) Разградња органског отпада микроорганизмима
в) Неутрализација вишка киселине кречним млеком
г) Таложење честица помоћу \(\text{FeCl}_3\) (коагулација)
а) Цеђење кроз филтере
б) Разградња органског отпада микроорганизмима
в) Неутрализација вишка киселине кречним млеком
г) Таложење честица помоћу \(\text{FeCl}_3\) (коагулација)
- а) Физички поступак (механичка сепарација).
- б) Биолошки поступак (биоразградња).
- в) Хемијски поступак (кисело-базна неутрализација).
- г) Хемијски поступак (коагулација/флокулација).
Задатак 2 (средњи): Зашто се при пречишћавању воде уводи процес коагулације и које супстанце се најчешће користе за ту намену?
Одговор:
Фине колоидне и суспендоване честице у води су превише ситне да би се саме брзо сталожиле гравитацијом. Додавањем коагуланата (као што су \(\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3\), \(\text{FeCl}_3\) или натријум-алуминат) долази до хемијске реакције са водом или раствореним \(\text{Ca(HCO}_3)_2\), при чему настаје волуминозан пахуљаст талог (флокуле). Овај талог „заробљава“ и повлачи за собом ситне нечистоће на дно, чиме се вода бистри.
Фине колоидне и суспендоване честице у води су превише ситне да би се саме брзо сталожиле гравитацијом. Додавањем коагуланата (као што су \(\text{Al}_2(\text{SO}_4)_3\), \(\text{FeCl}_3\) или натријум-алуминат) долази до хемијске реакције са водом или раствореним \(\text{Ca(HCO}_3)_2\), при чему настаје волуминозан пахуљаст талог (флокуле). Овај талог „заробљава“ и повлачи за собом ситне нечистоће на дно, чиме се вода бистри.
Задатак 3 (средњи): Која је разлика између фиторемедијације и биоакумулације код чишћења контаминираног земљишта?
Одговор:
Фиторемедијација је шири појам који подразумева коришћење виших биљака за уклањање, пренос, стабилизацију или разградњу загађивача из земљишта и подземних вода.
Биоакумулација је специфичан процес везивања и концентрисања загађујућих материја (нпр. тешких метала) унутар ткива живих организама (биљака, микроорганизама) или на површини мртве биомасе.
Фиторемедијација је шири појам који подразумева коришћење виших биљака за уклањање, пренос, стабилизацију или разградњу загађивача из земљишта и подземних вода.
Биоакумулација је специфичан процес везивања и концентрисања загађујућих материја (нпр. тешких метала) унутар ткива живих организама (биљака, микроорганизама) или на површини мртве биомасе.
Задатак 4 (тежак): Земљиште у близини индустријског комплекса загађено је једињењима токсичног тешког метала и веома је кисело (\(\text{pH} = 3{,}5\)). Предложити редослед и врсте хемијских поступака ремедијације овог земљишта и објаснити циљ сваког од њих.
Предлог поступка:
- Хемијска оксидо-редукција: Промена оксидационог стања јона тешког метала (нпр. редукција или оксидација) како би се токсичнији облик превео у мање токсичан или у облик који је нерастворан и лак за уклањање/имобилизацију.
- Хемијска неутрализација: Додавање базних супстанци (нпр. кречњака \(\text{CaCO}_3\) или гашеног креча \(\text{Ca(OH)}_2\)) ради подизања \(\text{pH}\) вредности земљишта са \(3{,}5\) на неутралну (\(\approx 7\)), чиме се истовремено смањује растворљивост и покретљивост већине тешких метала (прелазе у талоге хидроксида).
- Имобилизација или испирање: Хемијско везивање преосталих јона метала за нерастворну матрицу (имобилизација) или њихово испирање одговарајућим растворима уз накнадно прикупљање и третман исцедне воде.
