Tehnologija vode u farmaceutksoj industriji PDF

Tehnologija vode u farmaceutksoj industriji ISPITNA PITANJA: 1. Sastojci prirodnih voda 2. Sistem za vodosnadbevanje 3. Mikrobiološki kvalitet vode za piće 4. Fizičko-hemijski i hemijski kvalitet vode za piće 5. Kvalitet i postupci dobijanja prečišćene...

Tehnologija vode u farmaceutksoj industriji ISPITNA PITANJA: 1. Sastojci prirodnih voda 2. Sistem za vodosnadbevanje 3. Mikrobiološki kvalitet vode za piće 4. Fizičko-hemijski i hemijski kvalitet vode za piće 5. Kvalitet i postupci dobijanja prečišćene vode 6. Kvalitet i postupci dobijanja vode za injekcije 7. Osnovne postavke dubinske filtracije 8. Zrnasti filtri pod pritiskom 9. Pranje zrnastih filtra 10. Slojni filtri 11. Deferizacija vode 12. Demanganizacija vode 13. Destilacija vode 14. Primena jonoizmenjivača u pripremi vode 15. Omekšavanje vode jonoizmenjivačima 16. Dekarbonizacija vode jonoizmenjivačima 17. Demineralizacija vode jonoizmenjivačima 18. Osnovne postavke membranske filtracije 19. Nanofiltracija i reversna osmoza 20. Elektrodijaliza i elektrodejonizacija 21. Adsorpcija aktivnim ugljem 22. Membranski postupci uklanjanja organskih materija 23. Uklanjanje ugljendioksida iz vode 24. Uklanjanje kiseonika iz vode 25. Dezodorizacija vode 26. Osnovne postavke dezinfekcije vode 27. Hlorisanje vode 28. Dezinfekcija hlordioksidom 29. Dezinfeksija ozonom 30. Nusproizvodi dezinfekcije 31. Dezinfekcija UV zračenjem 32. Ostali postupci dezinfekcije 33. Tehnološke šeme pripreme vode u farmaceutskoj industriji 1  UVOD Zbog čega je voda toliko značajna? 1. Zbog svoje rasprostranjenosti Voda je najrasprostranjenija materija na Zemlji. Ona pokriva oko 70 % Zemljine površine, odnosno na Zemlji se nalazi oko 1500 miliona km3 vode. Ta voda je uglavnom rasprostranjena u okeanima i morima, negde oko 83 % ukupne vode se nalazi u vidu slane vode. Zatim, u mineralima kao kristalna voda, vezana oko 15 %. Oko 1% vode se nalazi u večitom snegu i ledu – na polovima i visokim planinama, a ostatak se nalazi u rekama, jezerima, kao podzemna voda i kao voda koja se kreće u atmosferi. Najveći procenat vode se nalazi u obliku slane vode – ona za nas nije potpuno nekorisna, ali je mnogo manje korisna od slatke vode. Kada se radi o pripremi vode za piće i za druge potrebe čoveka, može se koristiti i slana voda, međutim dobijanje slatke od slane vode je veoma složen i skup postupak, to su uglavnom membranski postupci i to REVERSNA OSMOZA, kojom se može ukloniti NaCl iz vode. U onim delovima planete u kojima nije dostupna slatka voda, jedini način za njeno dobijanje od slane vode je upravo ovim postupkom. Ono što je pozitivna strana ove priče jeste što su to uglavnom zemlje koje su bogate – zemlje bliskog istoka koje su bogate naftnim resursima, kao i Japan, kome ovo takođe ne predstavlja problem. U svim drugim zemljama se koristi slatka voda. Najveći procenat slatke vode jeste voda koja je zarobljena na polovima u večitom snegu i ledu, kao i na visokim planinama, i ona je nama nedostupna. Slatka voda u površinskim i podzemnim vodama, odnosno, nama dostupna voda čini jako mali procenat na planeti Zemlji. 2. Zbog svojih specifičnih osobina Kada poredimo materije, to radimo na osnovu njihovih molekulskih masa, jer materije koje su sličnih molekulskih masa (ista perioda PSE) imaju slične osobine. Međutim, sa vodom to nije slučaj. Voda je hidrid kiseonika (6. grupa PSE) i kada se uporedi sa ostalim hidridima (6. grupa PSE), njene osobine se značajno razlikuju. Te specifične osobine vode su veoma bitne zbog korišćenja vode i zbog održanja života na čitavoj planeti Zemlji. Koje su to osobine? 1. Voda je tečna na uobičajenim ambijentalnim uslovima na našoj planeti 2. Ima veliku specifičnu toplotu i veliku toplotu isparavanja 3. Ima veliki površinski napon 4. U čvrstom stanju je manje gustine nego u tečnom stanju 5. Voda je veoma dobar rastvarač 2  Koji je značaj vode za čoveka? Osnovni i najvažniji značaj vode za čoveka jeste taj što voda predstavlja sredinu u kojoj se odvijaju sve reakcije metabolizma, odnosno reakcije na kojima se zasniva naš život. Organizam čoveka čini oko 70 % vode – u različitim tkivima i organima (mozak 75 %, krv 80 %, jetra 96 %). Kada uporedimo značaj hrane i značaj vode za održanje života, čovek neuporedivo duže može da izdrži bez hrane nego bez vode. Kada govorimo o korišćenju vode, generalno razlikujemo dva načina korišćenja vode, a to zavisi od toga da li postoji firma koja se bavi pripremom i distribucijom vode do potrošača ili ne postoji. Sa leve strane imamo šemu na kojoj je prikazana situacija gde je u pitanju preduzeće koje se bavi pripremom i distribucijom vode – u našoj zemlji su to vodovodi. Na desnoj strani slike je prikazana situacija gde imamo fabriku koja ima sopstveno postrojenje za pripremu vode, odnosno vodosnabdevanje. U oba slučaja se voda zahvata iz izvorišta vode, koje može biti podzemna voda ili neka površinska voda, kao što je recimo reka ili jezero. Ukoliko postoji preduzeće koje se bavi pripremom i distribucijom vode, odnosno vodovod ( na slici levo), ta voda iz izvorišta se odvodi u postrojenje za pripremu vode u vodovodu, nakon čega se iz postrojenja, kao voda određenog kvaliteta distribuira potrošačima, to mogu biti domaćinstva u nekom naselju i fabrike. Iz domaćinstava, kao i iz fabrika, nakon korišćenja vode nastaju određene količine otpadnih voda koje se mogu direktno ispuštati u okruženje, kao što je to slučaj u Novom Sadu. Iz domaćinstava i iz fabrika se vode sabiraju i zajedno se ispuštaju u neki recipijent – u Novom Sadu je to Dunav. U tom slučaju nema obrade otpadnih voda. Druga situacija nalaže da se ove dve vrste voda sabiraju i odvode na obradu komunalnih otpadnih voda. Nakon obrade, prečišćena voda se opet ispušta u neki recipijent. Šema sa desne strane predstavlja primer fabrike koja se nalazi udaljena od prvog naselja i nije povezana na gradski sistem za vodosnabdevanje – potrebno je da ona ima svoja izvorišta vode, iz kojih će zahvatati vodu, zatim da ima svoje postrojenje za pripremu vode do onog kvaliteta koji je potreban za procese u kojima se voda koristi u toj fabrici, nakon čega nastaju otpadne vode, pa fabrika može da te otpadne vode ispusti kao neprečišćene u recipijent, za šta će platiti naknadu, ili može imati sopstveno postrojenje za obradu svojih otpadnih voda, nakon čega one bivaju ispuštene u recipijent. 3  Šta sve vode u prirodi mogu da sadrže? Sastojci vode se dele u 4 osnovne grupe: Suspendovane čestice: aluminosilikati su čestice zemlje, peska, gline, koje se u vodi zapravo nalaze zbog njenog kontakta saokolnim zemljištem; delovi biljnih i životinjskih tkiva predstavljaju delove biljaka i životinja koje su uginule, odnosno došlo je doraspadanja njihovih organizama i do stvaranja suspendovanih čestica. Najčešće rastvoreni gasovi su kiseonik, ugljendioksid, azot i sumporvodonik. Rastvorene soli se uglavnom nalaze u vidu jona, i to katjoni – Ca, Mg, Na, K, Mn, NH4, i anjoni – HCO3 i CO3, SO4, Cl. Organske materije su najčešće humusne i tresetne materije koje potiču od kontakta vode sa zemljištem gde se nalaze velike količine ovih materija, zatim su tu organske kiseline, alkoholi, itd.. Poreklo pojedinih sastojaka vode Sastojci vode mogu biti prirodnog i antropogenog porekla. Materije koje su antropogenog porekla su u vodu dospele čovekovim uticajem. 4  Supstance prirodnog porekla rastvoreni kiseonik je svakako potreban za održavanje života u vodi, a voda koja ima veći sadržaj kiseonika ima i bolje organoleptičke osobine, kiseonik je neophodan u mnogim procesima, ali u nekim slučajevima on može predstavljati problem. U kotlovima visokog pritiska, za proizvodnju vodene pare, koja će se kasnije koristiti u različitim industrijskim postupcima. U takvim vodama on je nečistoća, jer može da dovede do korozije, kao i do havarije u vidu eksplozije. Huminske materije, pesak, zemlja, rastvorene neorganske soli u primenama za neke konkretne svhe, itd.. Supstance antropogenog porekla Ove različite nečistoće predstavljaju veći problem od nečistoća prirodnog porekla – koje su vekovima prisutne u vodi, kao posledica prirodnih procesa i odavno su uspostavljeni postupci kojima se prirodne materije uklanjaju iz vode, što znači da su ti postupci dobro razvijeni, jeftini i efikasni. Međutim, kada se radi o nečistoćama antropogenog porekla, one uglavnom predstavljaju problem, jer su posledica čovekovog delovanja, a nakon početka intenzivne industrijalizacije, koja se dogodila 60-ih godina prošlog veka, mi imamo stalni razvoj različitih hemijskih materija, koje ne postoje u okruženju i one na različite načine dospevaju u vode i predstavljaju nečistoće, odnosno zagađivače antropogenog porekla. S obzirom da su to nove materije, to je izazov, jer opšte poznatim postupcima za uklanjanje nečistoća iz vode , mi možemo da uklonimo samo neke od ovih materija, ali je pitanje koje su to materije i u kom procentu, dok za nove ne postoje postupci za uklanjanje, već je potrebno razvijati nove, koji su sofisticiraniji, a samim tim su i skuplji. Stoga, antropogene supstance predstavljaju veći problem, s obzirom na složenost postupka njihovog uklanjanja iz vode. Kruženje vode u prirodi – hidrološki ciklus Proces kruženja vode u prirodi je uslovljen sa dva osnovna procesa, a to su sunčeva toplota i sila gravitacije. Pod delovanjem sunčevih zraka, dolazi do različitih načina isparavanja vode sa površine zemlje i iz zemlje, iz mora i okeana, iz površinskih voda, a naročito jezera i reka, ali takođe dolazi do isparavanja vode iz zemljišta, i dolazi do odavanja vode iz živih organizama – transpiracijom i evaporacijom. Sva ta voda odlazi u atmosferu u vidu vodene pare, ona biva nošena vzdušnim strujama i dolazi do njenog hlađenja na nižim temperaturama, do obrazovanja oblaka i kondenzacije i prenošenja oblaka dalje, vazdušnim strujama. 5 U nekom momentu, kada voda koja se nalazi u oblacima dostigne određenu težinu, pod dejstvom gravitacione sile dolazi do obrazovanja padavina, koje mogu biti u vidu kiše, grada ili snega. Deo vode koja padne u ovim različitim formama se zadržava na polovima, u vidu večitog snega i leda, kao i na visokim planinama, a ostatak odlazi u površinske vode, dok se druga količina vode kreće kroz zemljište i dospeva u podzemne struje vode, koje su sve međusobno povezane, i kreću se ka morima i ka okeanima, a u nekom momentu se ulivaju u mora i okeane. Ovaj proces se ponovo nastavlja – dolazi opet do isparavanja i formira se ciklus kruženja vode u prirodi. Kroz ovaj hidrološki ciklus dolazi do izmena u kvalitetu vode, kao i do komunikacije različitih voda, pa će kvalitet površinskih voda zavisiti od padavina, kao i kvalitet podzemnih voda. A opet, sve ove vode su međusobno povezane u jedan sistem, tako da je hidrološki ciklus nešto od čega svakako zavisi kvalitet voda koje su nam dostupne u okruženju. Antropogeno zagađenje Antropogeno zagađenje se može podeliti u 3 osnovne grupe: 1. Komunalno zagađenje – zagađenje koje potiče iz domaćinstava, odnosno stambenih jedinica, procedne vode deponija komunalnog otpada koje predstavljaju deponije nekog naselja koje nisu izgrađene na tačno određen način, po tačno propisanim pravilima i nemaju sistem za drenažu ocednih voda. Ocedne vode deponije nastaju kada imamo atmosferske padavine, odnosno kišu, koja pada na deponiju i prolazi kroz otpad, odnosno filtrira se kroz materijal koji se nalazi na tom zemljištu, a zatim ulazi u dublje slojeve zemljišta i dospeva na neku dubinu. Kada bi deponija bila izgrađena na tačno odgovarajući način, ona bi imala sistem za prikupljanje voda, koje onda putem kanalizacionog sistema odlaze u postrojenje za obradu komunalnih otpadnih voda, odnosno spajaju se sa komunalnim otpadnim vodama iz domaćinstava i zajedno čine komunalne otpadne vode. Međutim, u našoj zemlji nema ovako uređenih deponija, već se ocedne vode deponija završavaju u podzemnim vodama – to su vode koje su veoma opterećene različitim zagađujućim materijama. Atmosferske otpadne vode su sve one otpadne vode koje nastaju atmosferskim padavinama, slivanjem vode koja je pala, sa gradskih površina odlaze u kanalizaciju i zapravo čine deo ovih antropogenih zagađenja. 2. Otpadne vode iz poljoprivrede – vode koje predstavljaju vode od spiranja sa poljoprivredni površina, koje dospevaju uglavom u površinske, ali mogu i u podzemne vode. U ovim vodama se nalaze sva ona ranije primenjena sredstva kao agrotehničke mere na toj poljoprivrednoj površini. Višak đubriva koje biljke nisu usvojile, sredstva za zaštitu biljaka, pesticidi, itd.. Ovde spadaju i otpadne vode stočarstva, odnosno one otpadne vode koje nastaju na farmama. 3. Otpadne vode industrije – otpadne vode iz procesa proizvodnje, zatim iz procednih voda deponija industrijskog otpada – kada fabrika ima sopstvenu deponiju svog otpada iz procesa proizvodnje. Otpadni gasovi koji odu u atmosferu, naći će se u atmosferskim padavinama, a te atmosferske padavine će završiti ili u površinskim ili u podzmemnim vodama, pa se onda za otpadne gasove može reći da predstavljaju potencijalno zagađenje i za vode u okruženju. 6  Kakav problem kod obrade vode predstavljaju različite materije? Suspendovane čestice su krupne i imaju tendenciju da se nakupljaju u različitim cevovodima i u postrojenju za obradu vode i stvaraju određene taloge i naslage i na taj način ometaju proticanje vode, obradu vode u postrojenjima za obradu vode, i u periodima jakih hidrauličkih udara – većih protoka vode, mogu ako su pre toga bile nataložene da se podignu, i ako govorimo o distributivnom sistemu, mogu da završe na slavinama potrošača. Ometaju postupak dezinfekcije tako što se mikroorganizmi mogu sakriti iza ovih čestica i tako zaštiti od delovanja dezinfekcionih sredstava Organske materije stvaraju neprijatan miris i ukus, kao i obojenost vode, što znatno utiče na senzorne karakteristike vode. Ono što predstavlja najveći problem je to što prilikom dezinfekcije vode oksidativnim sredstvima kao što je hlor, on kao jako oksidaciono sredstvo reaguje sa organskim materijama, oksiduje ih i nastaju veoma opasni nusproizvodi dezinfekcije koji su vrlo opasni. Za sve nji je utvrđeno da su veoma toksični, izuzetno kancerogeni, mutageni, deluju štetno na reproduktivni sistem i na različite organe. Zato je pre dezinfekcije potrebno da što više smanjimo sadržaj organskih materija. One same po sebi ne moraju biti štetne, ali u reakciji sa dezinfekcionim sredstvima će nagraditi veoma opasne nusproizvode. Predstavljaju podlogu za rast mikroorganizama, tačnije hranu za mikroorganizme i praktično ako su u distributivnom sistemu prisutne u većim količinama, mogu stvoriti biofilmove. Rastvoreni gasovi - CO2 – izaziva koroziju u distributivnom sistemu, kao i u samom postrojenju za obradu vode. - O2 – izaziva koroziju u toploj vodi, problem nastaje ako se voda koristi kao sirovina za proizvodnju proizvoda tipa prehrambenih ili kozmetičkih, gde ukoliko je u vodi prisutna veća količina rastvorenog kiseonika, on može da izazove oksidaciju samog proizvoda – što za nas, potrošače predstavlja kvarenje hrane. - H2S – toksičan i izaziva neprijatan miris voe – na pokvarena jaja. 7  Obrada vode Polaznu sirovinu u procesu obrade vode predstavlja voda iz nekog izvorišta ili otpadna voda koju obrađujemo kako bismo je zapravo prečistili i onda ispustili negde u okruženje. Dakle, bez obzira na to da li se radi o uzimanju vode iz izvorišta vode i pripremi te vode za određene namene, ili se radi o obradi otpadnih voda, mi imamo sistem, odnosno postrojenje za obradu vode, nakon čega dobijamo obrađenu vodu koju ćemo koristiti za određene potrebe, ili ćemo je ispuštati u okruženje. Sistem za obradu vode može biti koncipiran na različite načine, a to zavisi od više faktora. Faktori koji utiču na konstrukciju sistema za obradu vode: 1) kvalitet ulazne vode („sirovine“) – izgled sistema za obradu vode će zavisiti od kvaliteta naše ulazne vode, odnosno sirovine. Vode u okruženju su različitog kvaliteta i to zasigurno utiče na konstruisanje sistema za obradu. 2) kvalitet obrađene vode („proizvoda“) – u zavisnosti od toga za šta pripremamo vodu, odnosno kako ćemo je dalje koristiti, postavljaju se različiti uslovi za kvalitet te vode, pa oni predstavljaju bitan faktor. 3) kapacitet, odnosno količina vode koju je potrebno obraditi i isporučiti. 4) investicioni i eksploatacioni troškovi – mi kao tehnolozi uvek moramo voditi računa o ekonomiji samog postupka, jer to koji se postupci primenjuju direktno utiče na same troškove, a za svako preduzeće je bitno da troškovi budu što niži. 5) prostorne mogućnosti – nije svejedno da li imamo na raspolaganju dovoljnu količinu prostora ili imamo skučen prostor. 6) infrastrukturne mogućnosti. Faze u obradi vode Faze u obradi vode I faza: Uklanjanje suspendovanih i koloidno dispergovanih čestica II faza: Uklanjanje rastvorenih sastojaka: neorganske i organske rastvorene materije i rastvoreni gasovi. III faza: Dezinfekcija – poslednja faza u obradi vode. 8 Pregled postupaka obrade vode SASTOJAK VODE POSTUPAK OBRADE - koagulacija - filtracija Boja (organske materije) - obrada aktivnim ugljem - dezinfekcija hemijskim sredstvima - dodatak kreča, NaOH, tripolifosfata... Ca i Mg - primena jonoizmenjivača - aeracija i filtracija Fe i Mn - primena greensand-a - destilacija Male količine rastvorenih neorganskih - reversna osmoza soli - primena jonoizmenjivača - dezinfekcija Mikroorganizmi - ultrafiltracija - destilacija - sedimentacija (taloženje) Suspendovane čestice - koagulacija i flokulacija - filtracija - ultrafiltracija Koloidne rastvorene čestice - koagulacija i flokulacija - aeracija Miris - obrada aktivnim ugljem - obrada aktivnim ugljem Ukus - dezinfekcija hemijskim sredstvima 9  VODA U FARMACIJI Voda u farmaciji može biti: 1. polazni materijal - (sirovina) ili intermedijer u procesu proizvodnje, sastavni deo leka ili gotov proizvod. 2. pomoćni materijal – za pranje mašina i opreme, začišćenje radnih površina, za pripremu laboratorijskih reagenasa, itd.. Voda koja se koristi u farmaceutskoj industriji se može podeliti u tri glavne kategorije : 1. voda kvaliteta vode za piće / voda za piće – po svojim karakteristikama, voda za piće i voda kvaliteta vode za piće su istog kvaliteta, a razlika je u tome što vodom za piće nazivamo vodu koju zvanično distribuiraju preduzeća koja su određena za proizvodnju vode za piće. U našoj zemlji su to još uvek javna preduzeća, odnosno vodovodi, i voda koju vodovodi distribuiraju stanovništvu i privredi se naziva voda za piće. Neka fabrika može biti u sklopu naselja ili u blizini naselja i povezana na gradski vodovod i dobijati vodu za piće koju će onda koristiti za svoje potrebe. Međutim, fabrika se može nalaziti udaljena od naselja, i onda praktično nema mogućnost da dobija gradsku vodu za piće, već mora imati svoje izvorište i pripremati vodu do onog kvaliteta koji je potreban u samom procesu proizvodnje. Fabrika iz svog sopstvenog izvorišta priprema sirovu vodu do vode kvaliteta vode za piće. Tako pripremljena voda mora u svakom smislu biti istih karakteristika kao voda za piće. Sve zahteve koje mora da ispuni voda za piće, mora i voda kvaliteta vode za piće, samo što se u ovom slučaju radi o vodi koju neko postrojenje, odnosno neki subjekat sam priprema za svoje potrebe, do kvaliteta vode za piće. U smislu kvaliteta, ove dve kategorije voda su iste. 2. voda sa niskim sadržajem nečistoća a) prečišćena voda b) voda za injekcije 3. odgovarajuće procesne vode – predstavljaju vode koje su dodatno obrađene, kako bi se prilagodile zahtevima koje treba da ispune u procesu proizvodnje. U procesima proizvodnje nekih konkretnih preparata je potrebna recimo prečišćena voda (voda sa niskim sadržajem nečistoća). Međutim, u nekim segmentima proizvodnje, ova voda ne odgovara u potpunosti svojim kvalitetom, već je potrebno da je još dodatno obradimo, kako bismo je prilagodili zahtevima u procesu proizvodnje, odnosno na mestu gde se ta voda koristi. Takav zahtev može biti da je vodu za piće potrebno dodatno obraditi, kako bi se dobila voda sa smanjenim sadržajem neorganskih materija, prvenstveno soli Ca2+ i Mg2+ i sa smanjenom ukupnom tvrdoćom, ili je potrebno dobiti potpuno dejonizovanu vodu iz koje su u potpunosti uklonjene neorganske materije, itd.. Kvalitet voda koje se koriste u farmaceutskoj industriji je definisan u nacionalnim monografijama, odnosno u farmakopejama, pa tako i naša zemlja ima svoju farmakopeju, i u farmakopeji je, između ostalog, definisano i šta je to i kakva mora biti prečišćena voda. Prema Jugoslovenskoj farmakopeji V, prečišćena voda predstavlja bistru, bezbojnu tečnost, bez mirisa i ukusa, koja se dobija destilacijom ili demineralizacijom, i napominje se da se ne sme koristiti u izradi parenteralnih preparata. 10 Prečišćena voda se koristi za: 1. proizvodnju vode za injekcije – prvo se pripremi prečišćena voda, pa od nje dalje dobijamo vodu za injekcije 2. proizvodnju lekovitih oralnih formi 3. proizvodnju krema i sprejova 4. finalna ispiranja opreme koja se koristi u proizvodnji svih onih preparata u farmaceutskoj industriji, koji nisu parenteralni. Voda za injekcije, prema Jugoslovenskoj farmakopeji V predstavlja bistru, bezbojnu tečnost, bez mirisa i ukusa, isto kao i prečišćena voda, a razlika je u tome što se za vodu za injekcije, irigacije i inhalacije traži još jedan, odnosno dva uslova, a to je da bude sterilna i apirogena. Ova voda se dobija destilacijom sveže prečišćene vode, a zatim njenom sterilizacijom. Prvo se uvek dobija prečišćena voda, a sledeća faza je sterilizacija. Dodatni zahtevi vode za injekcije u odnosu na prečišćenu vodu su da je sterilna i apirogena. Apirogena znači da ne dovodi do porasta temperature kada se daje pacijentima ili kada se koristi za pripremu drugih lekovitih formi. Pirogeni su supstance koje dovode do povišene temperature kod sisara, i to su obično različite organske materije koje izlučuju bakterije tokom svog rasta. Ove materije ukoliko izazovu jaku reakciju, mogu da dovedu do vrlo opanih stanja, čak i do smrti. Voda za injekcije se koristi za: 1) proizvodnju parenteralnih formi 2) za finalna ispiranja opreme u proizvodnji parenteralnih formi Pored propisanog hemijskog kvaliteta, kod ovih voda je primaran akcenat na mikrobiološkom kvalitetu. Kvalitet vode u farmaciji Monografije farmakopeja detaljno definišu : 1. metode prečišćavanja vode – metode obrade vode 2. polje primene vode – prečišćena voda i voda za injekcije 3. neophodni kvalitet vode 4. daju preporuku čuvanja vode sa intencijom očuvanja postignutog kvaliteta kroz njenu obradu 11 Standardi kvaliteta prečišćene vode i vode za injekcije su isti, jedino što je drugačije jeste da se za vodu za injekcije traži da bude sterilna i apirogena. I grupa – hemijski parametri 1) pH 2) elektroprovodljivost – predstavlja merilo neorganskih soli u vodi, s obzirom da one disosuju na jone, a joni su ti koji provode električnu struju 3) TOC – total organic carbon – ukupan organski uljenik 4) oksidabilne materije – sadržaj svih onih materija koje se nalaze u vodi,a mogu da se oksiduju. Prema testu – nije definisana jedna vrednost, već u zavisnosti od toga koja je metoda korišćena za određivanje zavisi i granična vrednost. 5) hloridi – prema testu 6) amonijak – 0,2 mg/l 7) sulfati – prema testu 8) amonijak – 0,2 mg/l 9) Ca/Mg – prema testu 10) teški metali – 0,1 mg/l 11) suvi ostatak – 10, 0 mg/l II grupa – biološki kvalitet - Biološki kvalitet predstavlja sadržaj mikroorganizama u vodi za injekcije i u prečišćenoj vodi. Merna jedinica je CFU/ml (colony forming units). III grupa - sadržaj endotoksina – toksini koje luče različite bakterije. 12 Da bi se postigao i održao zahtevani kvalitet vode u farmaceutskoj industriji postavljeni su posebno strogi kriterijumi u njenoj proizvodnji u skaldu sa regulativama Dobre proizvođačke prakse (GMP). Ovi propisi se odnose na: 1) objekte i postrojenja 2) opremu 3) rukovanje materijalima i njihovo skladištenje Za objekte i postrojenja se zahteva : 1) da se lako čiste 2) da se lako obavlja sanitacija 3) da su radne zone odvojene u cilju sprečavanja unakrsne kontaminacije 4) da se obezbedi adekvatna ventilacija i sl. Kriterijumi koji se odnose na opremu – ovi kriterijumi se zapravo dele na ono na šta se konkretnije odnose: 1) materijale od kojih se izrađuje oprema koja se koristi u farmaceutskoj industriji kao i u proizvodnji vode u farmaceutskoj industriji treba da budu inertni – da ni na koji način ne reaguju sa proizvodom koji se proizvodi u farmaceutskoj industriji, niti sa vodom koja se priprema za korišćenje u farmaceutskoj industriji. Treba da budu glatkih površina, kako ne bi došlo do razvoja biofilmova mikroorganizama. Čim površine nisu glatke i postoje neke neravnine, to predstavlja pogodno mesto za razvoj mikroorganizama i za razvoj biofilmova i tako gubimo na kvalitetu krajnjeg proizvoda. Materijali treba da budu otporni na temperaturu i na sredstva za sterilizaciju. 2) konstrukciju i funkcionalnost opreme – kod ove kategorije je bitno da je oprema tako konstruisana da ne postoje mrtvi uglovi i T – spojevi. Ovim se isključuje mogućnost dužeg stajanja materija koje se nalaze u opremi – u ovom slučaju vode. Ako imamo mrtve uglove i T- spojeve, to su zgodna mesta na kojima se voda može duže zadržavati, može da stagnira i to onda pogoduje razvoju mikroorganizama. T – spojevi – voda koja se kreće ne može naglo da skrene, već gubi na svojoj kinetičkoj E i zapravo se tu dešava slična situacija kao i kod mrtvih uglova. Potrebno je da postoji turbulentni tok vode koji je kontinualan, konstantan, odnosno ne prekida se, jer u tom slučaju iako dođe do razvoja mikroorganizama, taj turbulentni tok će odmah da odnese te mikroorganizme. 3) održavanje i čišćenje – tu se postavljaju zahtevi da se oprema lako i efikasno dezinfikuje i da se brzo ispira višak dezinfekcionih sredstava. 4) montažu i testiranje – posvećuje se pažnja koraku pre same upotrebe opreme – montaži i testiranju – gde se postavlja zahtev da se obrati posebna pažnja pri rukovanju različitim prohromskim materijalima koji se najčešće koriste u farmaceutskoj industriji, a prvenstveno se misli na to da ne dođe do nekakvih oštećenja – jer će takva mesta opet biti pogodna za razvoj biofilmova i za kačenje mikroorganizama. Svi ovi zahtevi se uglavnom odnose na postizanje i očuvanje mikrobiološkog kvaliteta samih sirovina koje učestvuju u u proizvodnji ili samih materijala. 13 Za dobijanje visokoprečišćene vode u farmaceutskoj industriji (prečišćena voda i voda za injekcije), kao polazna sirovina se uvek koristi voda za piće ili voda kvaliteta vode za piće. Obrada vode u farmaceutskoj industriji se može podeliti u 3 faze: 1. priprema vode – obuhvata pripremu vode za dobijanje prečišćene vode, gde mi zapravo dobijamo vodu za piće ili vodu kvaliteta vode za piće koju dalje koristimo za dobijanje prečišćene vode 2. dobijanje prečišćene vode 3. dobijanje vode za injekcije Obrada vode obuhvata: uklanjanje suspendovanih čestica uklanjanje rezidualnog hlora – ukoliko smo krenuli od vode za piće, nju distribuira gradski vodovod, ona je dezinfikovana, a u našoj zemlji se za dezinfekciju vode za piće uglavnom koristi hlor. On se uklanja, jer je sledeća faza uklanjanje soli koje mogu stvoriti naslage, odnosno kamenac (omekšavanje vode) koje se uglavnom izvodi na jonoizmenjivačkim smolama koje su osetljive na hlor. uklanjanje soli koje mogu stvoriti naslage (kamenac) mikrobiološka kontrola – ponovo je potrebno da postignemo i očuvamo mikrobiološki kvalitet vode (dezinfekcija vode ozonom, hlorom ili UV zračenjem). 1. faza – priprema vode Blok šema pripreme vode *nakon omekšavanja vode ponovo sledi filtracija zbog toga što kada se voda provodi kroz jonizmenjivačku kolonu ispunjenu jonoizmenjivačkom smolom, voda koja izađe sa te kolone može da sadrži određene suspendovane čestice koje potiču sa same jonoizmenjivačke smole i zbog toga je potrebno uraditi filtraciju nakon jonske izmene. *degazacije predstavlja smanjenje ili uklanjanje sadržaja rastvorenih gasova, međutim ovaj korak nije nužan. *voda na dalju obradu – priprema drugih voda koje koristimo u farmaceutskoj industriji. 14  2. faza – dobijanje prečišćene vode Prečišćena voda je voda iz koje su maksimalno uklonjene neorganske soli – u ovoj fazi se koriste tehnike za njihovo uklanjanje. Dobijanje prečišćene vode je proces koji se deli u dva stepena: I stepen : predstavlja uklanjanje jona iz vode. U ovom stepenu se ukloni najveći broj jona iz vode. II stepen : uklanjanje preostalih jona iz vode – sekundarni (polirajući) stepen. U oba ova stepena uklanjamo neorganske soli (jone) iz vode, s tim što kod I stepena uklanjamo najveći deo, dok II stepen predstavlja poliranje, odnosno dodatno smanjivanje jona u vodi. Kombinacije postupaka kod dobijanja prečišćene vode mogu biti : U postupku dobijanja prečišćene vode , gde kao I stepen koristimo reversnu osmozu, a kao II stepen (polirajući) takođe koristimo reversnu osmozu, se postavlja pitanje na koji način mi postižemo da dodatno smanjimo neorganske soli ? Reversna osmoza ima svoju efikasnost u uklanjanju jona i naravno, što su joni manji, to je i efikasnost manja. Generalno, efikasnost reversne osmoze u uklanjanju jona je oko 98 %. To bi značilo da, kada u I stepenu propustimo vodu kroz jedinicu za reversnu osmozu, ako je voda imala 100 g/l neorganskih soli, a efikasnost u zadržavanju neorganskih soli u jedinici za reversnu osmozu je 98 %, to znači da će u obrađenoj vodi ostati 2 g/l. Kada tu vodu ponovo propustimo kroz jedinicu za reversnu osmozu, ona opet ima efikasnost u zadržavanju neorganskih soli od 98 %, ali je sada to 98 % od 2 g/l, što znači da će sada u obrađenoj vodi ostati 0,04 g/l neorganskih soli. To je način na koji se kombinacijom reversne osmoze u reversne osmoze i u II stepenu smanji količina soli, kao i u prvom. Kada imamo postupak u kom kombinujemo u I stepenu jonsku izmenu, i u drugom stepenu takođe jonsku izmenu, tada u I stepenu primenjujemo standardne jonoizmenjivačke smole koje uklanjaju katjone, takozvane katjonite i smole koje uklanjaju anjone, takozvane anjonite, uvek se dejonizacija vode na jonoizmenjivačkim smolama izvodi tako da se voda prvo provede kroz katjonite, gde se uklanjaju katjoni, a zatim kroz anjonite, gde se uklanjaju anjoni. Nikada jonoizmenjivačke smole ne mogu da uklone sve prisutne jone u vodi, određene smole imaju određenu efikasnost uklanjanja, i kada mi propustimo vodu kroz standardne katjonite i standardne anjonite, postići ćemo neko uklanjanje neorganskih soli. Međutim, mi želimo da ih uklonimo joše, i onda u II ( polirajućem ) stepenu opet koristimo jonsku izmenu, međutim, nećemo koristiti iste jonoizmenjivače (misli se na istu vrstu, a ne fizički iste) kao u I stepenu. Zašto? Ako je smola u I stepenu vezala to što je mogla da veže, propuštanjem vode, ponovo kroz istu vrstu jonoizmenjivačke smole, nećemo ništa postići, prosto se tu neće ništa više vezati nego što već jeste u I stepenu, i zbog toga u II stepenu koristimo takozvane mešane menjače jona. 15 Mešani menjači jona su jonoizmenjivačke kolone gde se u jednoj jonoizmenjivačkoj koloni nalaze pomešani jako kiseli katjoniti i jako bazni anjoniti. Jonoizmenjivači se izrađuju u obliku kuglica, i onda su kuglice jako kiselog katjonita i jako baznog anjonita izmešane u tom mešanom menjaču jona i ovakvi jonoizmenjivači mogu na određeni način, po dodatnom mehanizmu da smanje sadržaj soli u vodi u odnosu na standardne jonoizmenjivače koje smo koristili u I stepenu. Poređenje različitih postupaka dobijanja prečišćene vode Različiti su parametri na kojima se zasniva poređenje ovih postupaka, odnosno to koju ćemo kombinaciju izabrati zavisi od uslova koje imamo i koji nam najviše odgovaraju. Ne postoji postupak koji je najbolji, već to zavisi od toga šta je nama u datom trenutku najbitnije. Primer upoređivanja postupaka : kao primer ćemo uzeti postupak u kom se u I stepenu koristi jonska izmena, i u II stepenu koristi jonska izmena i primer u kom se u I stepenu koristi destilacija i u II stepenu koristi destilacija. 1. investicioni troškovi: jonska izmena/jonska izmena predstavlja kombinaciju postupaka kod kojih su investicioni troškovi srednji, dok destilacija/destilacija predstavlja kombinaciju postupaka kod kojih su investicioni troškovi veliki. Ukoliko naša firma raspolaže visokim novčanim sredstvima i ona joj ne predstavljaju problem, mi ćemo se odlučiti za postupak destilacija/destilacija, dok ukoliko naša firma ne raspolaže dovoljno velikim novčanim sredstvima, odlučićemo se za postupak jonska izmena/jonska izmena. 2. potrošnja hemikalija: kod kombinacije postupaka jonska izmena/jonska izmena, potrošnja hemikalija je velika, dok je kod kombinacije postupaka destilacija/destilacija ona mala. Ukoliko naša firma nema dovoljno sredstava kako bi obezbedila potrebne hemikalije, izabraćemo kombinaciju postupaka destilacija/destilacija, dok ako joj nabavka hemikalija ne predstavlja problem izabraćemo kombinaciju postupaka jonska izmena/jonska izmena. 16 3. utrošak energija: kod kombinacije postupaka jonska izmena/jonska izmena potrošnja el. energije je mala, dok je kod kombinacije postupaka destilacija/destilacija ona velika. Ukoliko se naša firma nalazi u zemlji u kojoj je el. energija jeftina onda nama to što je visoka cena ne igra bitnu ulogu, pa ćemo se opredeliti za kombinaciju postupaka destilacija/destilacija, dok ako je el. energija u zemlji u kojoj se naša firma nalazi skupa, onda ćemo se opredeliti za kombinaciju postupaka jonska izmena/jonska izmena. 4. utrošak vode: kod obe kombinacije postupaka je srednji, tako da nam ovo ne igra bitnu ulogu. 5. troškovi održavanja: kod kombinacije postupaka jonska izmena/jonska izmena oni su srednji, dok su kod kombinacije postupka destilacija/destilacija oni mali. Ukoliko naša firma ima velike finansijske mogućnosti i novac nam ne igra ključnu ulogu, opredelićemo se za kombinaciju postupaka jonska izmena/jonska izmena, dok ako su finansije ograničene, opredelićemo se za kombinaciju postupaka destilacija/destilacija. 6. elektroprovodljivost 7. uklanjanje mikroorganizama: kod kombinacije postupaka jonska izmena/jonska izmena je uklanjanje mikroorganizama malo, dok je kod kombinacije postupaka destilacija/destilacija veliko, pa ukoliko je mikrobiološka ispravnost vode loša i nama je bitno da se ukloni velika količina mikroorganizama, opredelićemo se za postupak destilacija/destilacija, dok ukoliko je mikrobiološka ispravnost vode dobra i nije nam bitno da se ona mnogo poboljša, izabraćemo kombinaciju postupaka jonska izmena/jonska izmena. VODA ZA INJEKCIJE Voda za injekcije se prema našoj farmakopeji dobija isključivo destilacijom, ne mogu se koristiti drugi postupci. Ako smo prečišćenu vodu dobijali kombinacijom postupaka destilacija/destilacija, a želimo da dobijemo vodu za injekcije, to znači da bismo u ovom slučaju tri puta izveli destilaciju. U Americi (USP) dozvoljeni postupci za dobijanje vode za injekcije su destilacija ili dvostruka reversna osmoza, dok su u Japanu (Japanska farmakopeja) dozvoljene destilacija, dvostruka reversna osmoza ili ultrafiltracija. Ako imamo Hemofarm, koji u ovom slučaju posmatramo kao fabriku koja proizvodi vodu za injekcije i ona je proizvodi za naše tržište, onda je postupak koji je dozvoljeno da ona koristi samo i jedino destilacija, jer je tako propisano našom farmakopejom. Ako će Hemofarm izvoziti vodu za injekcije u SAD, onda su dozvoljeni postupci za njeno dobijanje destilacija i dvostruka reversna osmoza. Dakle, iako je fabrika fizički u Srbiji, dozvoljeno je da koristi postupke koji su dozvoljeni za primenjivanje u državi u kojoj će se ti proizvodi izvoziti. 17 Poređenje različitih postupaka dobijanja vode za inejkcije Poređenje: dvostruka reversna osmoza i destilacija sa 2 ili više isparivača: 1. investicioni troškovi: ukoliko su investicioni troškovi veliki, a naša firma ne raspolaže velikom količinom novca, i on igra bitnu ulogu, odabraćemo postupak dvostruke reversne osmoze, jer on uključuje male investicione troškove. 2. potrošnja hemikalija: ukoliko naša firma ne raspolaže velikom količinom novca, odabraćemo postupak destilacije sa dva ili više isparivača, jer u tom slučaju hemikalije nisu potrebne. 3. utrošak energije: ukoliko se firma nalazi u zemlji u kojoj je el energija jeftina, onda ćemo odabrati dvostruku reversnu osmozu jer je za nju utrošak el energije srednji, dok je kod destilacije sa dva ili više uparivača on veliki. 4. utrošak vode: srednji je u oba slučaja, pa nam ovo ne igra bitnu ulogu. 5. troškovi održavanja: u oba ova slučaja su mali, pa ne igraju bitnu ulogu u odabiru postupka. 6. može se iskorisitit za dobijanje čiste pare: kada u proizvodnji imamo neki proces koji se, pored toga što se primenjuje za dobijanje vode za injekcije može koristiti i za dobijanje čiste pare, koja će se koristiti u nekoj drugoj fazi procesa dobijanja farmaceutskih proizvoda. Tako da je u ovom slučaju u prednosti destilacija sa dva ili više isparivača u odnosu na dvostruku reversnu osmozu jer se ona može koristiti za dobijanje čiste pare. Kada smo dobili vodu za injekcije odgovarajućeg, zahtevanog kvaliteta, potrebno je da taj dobijeni kvalitet iočuvamo tokom njenog skladištenja i distribucije. Da bismo očuvali postignuti kvalitet vode za injekcije tokomskladištenja i distribucije, moramo primeniti odgovarajuće postupke, a oni uglavnom podrazumevaju čuvanje vode na povišenoj ili sniženoj T. Čuvanje vode za injekcije se vrši na povišenoj T u opsegu od 65°C do 80°C, dok se na sniženoj T voda čuva u opsegu od 4°C do 10°C. 18  Distribucija i pakovanje vode za injekcije Postoje dva osnovna koncepta distribucije, pri čemu se u okviru ovih koncepata primenjuju načini držanja vode na povišenoj ili sniženoj T. 1. šaržni – imamo dva tanka u kojima se može nalaziti voda za injekcije. Prvi tank, koji je prethodno očišćen i izvršena je njegova sanitacija, se napuni vodom za injekcije, zatim se on izoluje, uzima se uzorak koji se testira, proveri joj se kvalitet i ukoliko je on odgovarajuć, ta voda se troši i to najčešće u roku od jednog dana, a nekad može trajati i duže. Dok se troši voda iz ovog tanka, za to vreme se priprema drugi tank. Kada se potroši voda iz prvog tanka, sada se obavlja njegovo čišćenje i sanitacija, a za to vreme, pošto je prethodno pripremljen drugi tank, i uzet je uzorak i kontrolisan kvalitet te vode, pa ukoliko je on odgovarajuć, troši se voda iz tog drugog tanka. U prevodi : dok se jedan tank trosi, drugi se čisti i priprema za ponovno punjenje. 2. dinamički / kontinualni koncept: kod njega možemo imati jedan tank ili može biti bez tanka – nije obavezno njegovo prisustvo. Princip kod ovog koncepta jeste kao što mu sam naziv kaže, da voda stalno cirkuliše u zatvorenom sistemu, tokom njenog korišćenja i pakovanja. Bitno je da nema zaustavljanja, već da voda stalno cirkuliše. Šeme koncepta distribucije dinamičkog / kontinualnog koncepta : 1. Dobijanje vode za injekcije destilacijom – hladno pakovanje Polazimo od prečišćene vode, nakon destilacije se voda prebacuje u tank koji se greje. Zašto ne u tank koji se hladi? Destilacija je postupak kod kog vodu zagrevamo, i kada se ona kondenzuje – ohladi se donekle, ali ne skroz, manji su troškovi da se ona dogreje nego da taj tank hladimo. U zavisnosti od toga kakvo je dalje pakovanje – hladno ili toplo, zavisi šta ćemo mi dalje raditi. Ako imamo hladno pakovanje, znači da ćemo, kada vodu izvodimo iz tanka koji se greje i želimo da je upakujemo po hladnom postupku, prvo nju ohladiti, zatim ona ide na pakovanje, a višak koji je neiskorišćen se vraća u tank – na dva načina, može se zagrevati pre uvođenja u tank, ili se hladna voda uvodi direktno u tank, a on se svakako zagreva. 19 2. Dobijanje vode za injekcije destilacijom – toplo pakovanje Polazimo od prečišćene vode, vršimo njenu destilaciju, zatim u tanku koji se greje čuvamo vodu, ona dalje ide na pakovanje, a višak vode se recirkuliše i vraća u tank koji se greje. 3. Dobijanje vode za injekcije reversnom osmozom – toplo pakovanje Polazimo od prečišćene vode, ona prolazi kroz jedinicu za reversnu osmozu, pošto nigde nema grejanja, sve se izvodi na hladno, logično je da vodu čuvamo u tanku koji se hladi – kako bi bili mnogo manji troškovi. Ako imamo toplo pakovanje, potrebno je da vodu koja izlazi iz tanka prvo zagrejemo, a zatim ona odlazi na toplo pakovanje, a višak vode koji nije upakovan se vraća nazad u tank koji se hladi. 4. Dobijanje vode za injekcije reversnom osmozom –hladno pakovanje Polazimo od prečišćene vode, ona prolazi kroz jedinicu za reversnu osmozu, i zatim odlazi u tank koji se hladi. U tank koji se hladi se uvodi ozon. Zašto? Ozon služi kao dezinfekciono sredstvo koje održava mikrobiološki kvalitet vode, a uvek kada imamo stajanje vode u tankovima imamo povećanu opasnost od razvoja mikroorganizama, to nije tank u kome voda bukvalno stoji, jer je u pitanju zatvoreni sistem u kome voda non stop cirkuliše, ali je kretanje vode sporije, pa zbog sigurnosti uvodimo ozon, jer tada nema pogoršanja mikrobiološkog kvaliteta, potom voza iz tanka prolazi kroz UV lampe koje imaju zadatak da unište višak ozona koji nije utrošen za dezinfekciju, i to pre pakovanja. Voda dalje ide na pakovanje – ako je hladno voda se direktno pakuje, ako je toplo zagreva se pre pakovanja, a višak vode se vraća u tank. 20  VODA ZA PIĆE Za pripremu visokoprečišćenih voda uvek polazimo od vode za piće ili vode kvaliteta vode za piće i dalje ih pripremamo kako bismo dobili prečišćenu vodu ili vodu za injekcije, ili pak odgovarajuće procesne vode, a njihov način pripreme, odnosno do kog će se kvaliteta pripremati, zavisi od toga u kom se mestu u datom procesu koriste. Koja je razlika između vode za piće i vode kvaliteta vode za piće ? Po svojim karakteristikama, voda za piće i voda kvaliteta vode za piće su istog kvaliteta, a razlika je u tome što vodom za piće nazivamo vodu koju zvanično distribuiraju preduzeća koja su određena za proizvodnju vode za piće. U našoj zemlji su to još uvek javna preduzeća, odnosno vodovodi, i voda koju vodovodi distribuiraju stanovništvu i privredi se naziva voda za piće. Neka fabrika može biti u sklopu naselja ili u blizini naselja i povezana na gradski vodovod i dobijati vodu za piće koju će onda koristiti za svoje potrebe. Međutim, fabrika se može nalaziti udaljena od naselja, i onda praktično nema mogućnost da dobija gradsku vodu za piće, već mora imati svoje izvorište i pripremati vodu do onog kvaliteta koji je potreban u samom procesu proizvodnje. Fabrika iz svog sopstvenog izvorišta priprema sirovu vodu do vode kvaliteta vode za piće. Tako pripremljena voda mora u svakom smislu biti istih karakteristika kao voda za piće. Sve zahteve koje mora da ispuni voda za piće, mora i voda kvaliteta vode za piće, samo što se u ovom slučaju radi o vodi koju neko postrojenje, odnosno neki subjekat sam priprema za svoje potrebe, do kvaliteta vode za piće. U smislu kvaliteta, ove dve kategorije voda su iste. Za šta se sve koristi voda za piće? 1. za održavanje života 2. za javno snabdevanje stanovništva vodom (za piće, za pripremu hrane, za održavanje lične higijene..) 3. za proizvodnju namirnica namenjenih prodaju (prehrambena, farmaceutska, kozmetička industrija) Praktično ne postoji proces u bilo kojoj industriji u kom se voda ne koristi na bar jednom mestu. Ona može biti sirovina u procesu proizvodnje, može biti pomoćni proizvod za održavanje higijene postrojenja, pranje uređaja ili kao energent. U prehrambenoj, kozmetičkoj i farmaceutskoj industriji je voda bitan faktor i ona se koristi za proizvodnju različitih proizvoda, koji su dalje namenjeni prodaju. Kako se voda, odnosno na kojim se sve mestima voda koristi u prehrambenoj, kozmetičkoj i farmaceutskoj industriji? 1. sanitarna voda – voda koja se koristi za održavanje higijenskih potreba zaposlenih (u toaletima, kupatilima, u kuhinji, itd..). Kao sanitarna voda se koristi voda kvaliteta vode za piće. To može biti i voda za piće, ako je fabričko postrojenje priključeno na gradski vodovod. 2. procesna voda – voda koja se koristi u samom procesu na različite načine, na različitim mestima i u zavisnosti od toga se zahteva njen različiti kvalitet. 21 Procesna voda može biti : sirovina u procesu proizvodnje – što znači da ona ili ulazi u sastav proizvoda ili služi za pripremu drugih sirovina, koje onda ulaze u sastav drugih proizvoda. Ova voda mora biti najmanje kvaliteta vode za piće. Mora biti minimum ovog kvaliteta, ali može zahtevati i neki viši kvalitet, a to zavisi od krajnjeg proizvoda – ovi zahtevi su poznati u samom opisu tehnološkog postupka dobijanja proizvoda. voda za pranje – uređaja, postrojenja, fabričkog kruga, vozila, itd.. Ova voda mora biti kvaliteta vode za piće. voda za hlađenje – postoje zahtevi koji se odnose tačno na to kakvog kvaliteta ona treba da bude. voda za proizvodnju pare – u kotlovima niskog ili visokog pritiska, ovde takođe postoje standardi koji su tačno određeni i koji propisuju kog kvaliteta mora da bude voda koja se koristi u kotlovima za proizvodnju pare. MIKROBIOLOŠKE OSOBINE Vrlo značajna kategorija osobina, i Pravilnik o higijenskoj ispravnosti vode za piće najveći fokus stavlja na ovu osobinu. Ako imamo vodu za piće koja nije mikrobiološki ispravna, u smislu da sadrži patogene organizme, vrlo brzo će doći do oboljevanja velikog broja potrošača i do pojave epidemija. S druge strane, ako voda nije ispravna recimo u smislu hemijskih osobina, posledice neće biti tako jasno izražene (sem ako nisu u pitanju jako velika odstupanja, pa onda može doći do akutnog trovanja), i neće odmah biti izražene, već je potrebno da se ove materije akumuliraju u organizmu, da bi došlo do negativnog uticaja na zdravlje potrošača. One predstavljaju različite kategorije mikroorganizama koje je potrebno kontrolisati – kako u vodi za piće tako i u prirodnoj vodi u zatvorenim i u otvorenim izvorištima. To znači da kod pripreme vode za piće, mi ne možemo koristiti sirovu vodu bilo kakvog mikrobiološkog kvaliteta, već je potrebno da i ta sirova voda zadovolji određene zaheve. Mi na ovaj način, kontrolom kvaliteta, već u izvorištu zahvatamo vodu određenog kvaliteta i to nam olakšava proces dalje pripreme vode i omogućava nam da dobijemo vodu za piće odgovarajućeg kvaliteta. Voda u otvorenom izvorištu je izloženija dejstvu spoljnih uticaja i naravno da je zahtev za mikrobiološki kvalitet blaži nego za zatvorena izvorišta. 22  SADRŽAJ HEMIJSKIH SUPSTANCI U Pravilniku o higijenskoj ispravnosti vode za piće se, osim MDK neorganskih supstanci nalazi i posebna lista u kojoj se nalaze MDK organskih supstanci: 1. aromatični ugljovodonici 2. hlorovani alkani, benzoli, eteni 3. mineralna ulja, ulja i masti 4. deterdženti, ortofosfati 5. fenol 6. PAH, PCB PAH – policiklični aromatični ugljovodonici , PCB – polihlorovani bifenili Kada govorimo o MDK različitih materija u vodi za piće i uporedimo vrednosti koje su definisane našim Pravilnikom o higijenskoj ispravnosti vode za piće sa vrednostima koje su date u Evropskoj Agenciji za zaštitu životne sredine u okviru standarda za zaštitu zdravlja koji se odnose na vodu za piće, ono što možemo videti upoređivanjem vrednosti, je da u velikom broju slučajeva naš Pravilnik strožiji, odnosno kriterijumi su strožiji u odnosu na zahteve koji su dati u standardima Agencije za zaštitu životne sredine u EU. Ovo nas dovodi do zaključka da je zakonska regulativa koja se odnosi na vodu za piće u našoj zemlji veoma dobra. SADRŽAJ OSTATAKA KOAGULACIONIH I FLOKULACIONIH SREDSTAVA Tokom procesa pripreme vode za piće, postoji jedna faza koja se naziva bistrenje vode, koje se može izvoditi postupkom koagulacije i flokulacije, i tokom ovog postupka se u vodu dodaju sredstva koja se nazivaju koagulanti i flokulanti, i ona ostaju u određenoj količini u obrađenoj vodi – deo se istaloži u vodi u vidu taloga/mulja i izdvoji se, međutim, određeni deo ostaje u vodi za piće. Pošto su ta sredstva opasna po zdravlje, Pravilnik o higijenskoj ispravnosti vode za piće propisuje koliko sme u vodi da zaostane ovih materija. Kao koagulaciona sredstva se najčešće koriste soli aluminijuma i gvožđa, a kao flokulaciona sredstva se koriste različita sintetska organska jedinjenja kao što je akrilamid i epihlorhidrin. Kada pričamo o maksimalnoj dozvoljenoj koncentraciji gvožđa, kao koagulacionog sredstva, treba znati da se ova MDK odnosi na gvožđe koje se nalazi na slavinama potrošača. Zato što se u distributivnom sistemu svakako dešava korozija u nekoj meri, ona je kod dobro održavanih sistema svedena na najmanju moguću meru, međutim svakako je prisutna. 23  SADRŽAJ OSTATAKA DEZINFEKCIONIH SREDSTAVA I SPOREDNIH PROIZVODA DEZINFEKCIJE Za dezinfekciju se najčešće koriste hlor i hlordioksid – Pravilnik propisuje koliko sme maksimalni da se doda ovih sredstava. Glavni i sporedni proizvodi dezinfekcije nastaju u reakciji hlora kao dezinfekcionog sredstva, sa organskim materijama koje su prisutne u vodi. Glavni sporedni proizvodi dezinfekcije su trihalometani i halosirćetne kiseline (dihlorsirćetna i trihlorsirćetna kiselina). FIZIČKE, FIZIČKO – HEMIJSKE I HEMIJSKE OSOBINE VODE ZA PIĆE Oksidabilnost – pokazuje nam uglavnom sadržaj onih materija u vodi za piće, koje se mogu oksidovati, i to su uglavnom organske materije. Oksidabilnost se određuje tako što se u vodu za piće doda neko jako oksidaciono sredstvo, koje će da oksiduje materije koje mogu da se oksiduju, a onda se meri potrošnja tog sredstva – ono će se potrošiti onoliko koliko u vodi ima materija koje mogu da se oksiduju. U vodu se dodaje KMnO4 i iz njegove potrošnje se određuje koliko ima materija koje su se oksidovale, a uglavnom su to organske materije, pa se zato izražava u mg KMnO4/L vode koju analiziramo. Provodljivost – to je parametar koji nam pokazuje sadržaj neorganskih materija u vodi, jer su joni ti koji nečemu daju provodljivost, a joni su konstituenti neorganskih materija, tako da provodljivost pokazuje sadržaj neorganskih materija, tako da provodljivost pokazuje sadržaj neorganskih materija u vodi za piće – do 2500 µS/cm. 24  Sadržaj rastvorenog kiseonika se izražava u % saturacije i sme da bude do 50 % saturacije. Šta je saturacija? Sadržaj rastvorenog kiseonika u vodi zavisi od pritiska i temperature, za svaki pritisak i temperaturu se zna koja je maksimalna koncentracija kiseonika koja se može rastvoriti u vodi. Saturacija se dešava kada imamo maksimalnu količinu kiseonika koja se može rastvoriti na datom pritisku i temperaturi, tada kažemo da je voda saturirana kiseonikom. Imamo vodu na nekom pritisku i temperaturi, izmerimo koliko imamo rastvorenog kiseonika da tom pritisku i toj temperaturi npr 2 mg/l, a znamo da je na tom pritisku i temperaturi maksimalna koncentracija rastvorenog kiseonika koja se može rastvoriti 8 mg/l. U tom slučaju je 25 % kiseonika rastvorena u odnosu na maksimalnu količinu kiseonika koja može biti rastvorena na tom pritisku i temperaturi. TOC – total organic carbon – ukupan organski ugljenik – nije definisana njegova maksimalna dozvoljena koncentracija. RADIOLOŠKE OSOBINE VODE ZA PIĆE Bq – bekerel Ako u našem uzorku vode ove vrednosti pređu graničnu vrednost, u tom slučaju je neophodno izvršiti detaljnu analizu ovih α i β radionuklida, veće vrednosti od ovih specifičnih aktivnosti definisanih pravilnikom ne znači automatski da ta voda nije pogodna za ljudsku upotrebu – već se tom, detaljnom analizom zaključuje da li je ona pogodna ili nije. Voda za piće treba da zadovolji neophodan kvantitet – vodovodi (preduzeća koja se bave pripremom i distribucijom vode za piće) moraju da zadovolje i potrebe stanovništva i privrede – kvantitativno, odnosno da isporučuju određene količine vode za piće za zadovoljenje svih potreba, za prevazilaženje dnevnih kolebanja u potrošnji i za prevazilaženje sezonskih kolebanja u potrošnji. Voda za piće treba da zadovolji i zahtevani kvalitet – odnosno dodatnu obradu u slučajevima kada je to potrebno, odnosno kada je Pravilnikom tako propisano i kada su zahtevi industrije specifični. 25 Na grafiku je prikazana potrošnja vode u toku jendog dana, gde možemo videti da je srednji dnevni protok, odnosno potrošnja vode 7050 l/min – međutim nisu uvek potrebe za ovim protokom iste, nekada su one veće a nekada su manje. Veće su potrebe u periodu od 7h do 21h, tada je veća potrošnja od ove srednje – 7050 l/min za neko naselje, zato što je to period dana kada je stanovništvo aktivnije, tada smo budni, na poslu, kod kuće, zadovoljavamo svoje potrebe, i u tom periodu dana je potrošnja, odnosno zahtev za količinama pove povećan. Kako vodovod postiže da obezbedi ove količine vode? Tako što nakon postrojenja za obradu vode mi imamo postavljene rezervoare, i to postrojenje za obradu vode radi nekim svojim kapacitetom i u onom periodu dana kada nema potrebe za tom količinom vode koju vodovod proizvodi, u tom periodu dana, odnosno u periodu od 21h do 7h ujutru, nama se rezervoar puni, jer je potreba stanovništva za vodom manja od kapaciteta koji vodovod nudi. U onom periodu dana kada stanovništvo ima veće potrebe za vodom, odnosno od 7h do 21h, taj rezervoar koji se prethodno napunio, preko noći, se sada prazni. Postavljanjem rezervoara mi postižemo da nam postrojenje radi zadatim kapacitetom, a tim postavljanjem rezervoara postižemo prebazilaženje kolebanja potrošnje u toku dana. Sezonsko variranje potrošnje vode za piće – postrojenje i rezervoari moraju biti tako projektovani da prevaziđu i ova kolebanja, odnosno varijacije. Veća je potrošnja vode u letnjem nego u zimskom periodu, jer se tada češće kupamo, više se znojimo, češće održavamo ličnu higijenu, koristimo vodu za rashlađivanje, za navodnjavanje, itd.. Voda za piće se može pripremiti od: 1. podzemne vode 2. „slatke“, površinske vode – reke, jezera, akumulacije. Kod nas je uobičajeno da se prirodna jezera nazivaju jezera, a veštačka jezera se nazivaju akumulacije, mada se sreću i termini „prirodno jezero“, „veštačko jezero“, „prirodna akumulacija“, „veštačka akumulacija“. 3. morske vode - kada se radi o pripremi vode za piće i za druge potrebe čoveka, može se koristiti i slana voda, međutim dobijanje slatke od slane vode je veoma složen i skup postupak, to su uglavnom membranski postupci i to REVERSNA OSMOZA, kojom se može ukloniti NaCl iz vode. 4. ostalo ( snega, kišnice..) – generalno se voda za piće u vodovodima ne priprema od atmosferskih padavina – to se izvodi u pojedinim domaćinstvima, tamo gde ta domaćinstva nemaju drugu mogućnost za izvorište vode, pa koriste atmosferske vode za pripremu vode za piće. 26  SISTEM ZA VODOSNABDEVANJE Osnovni delovi sistema za vodosnabdevanje: 1. Vodozahvat – mesto gde mi na izvorištu vode zahvatamo, na odgovarajući, higijenski način vodu, koju ćemo zatim da transportujemo preko sistema za transport vode do postrojenja za obradu vode. 2. Sistem za transport sirove vode od vodozahvata do postrojenja za obradu vode 3. Postrojenje za obradu vode 4. Rezervoari za skladištenje obrađene vode 5. Distributivni sistem za transposrt obrađene vode od rezervoara do krajnjih potrošača Vodozahvati – prvi činilac sistema za vodosnabdevanje i delimo ih na: a) vodozahvate podzemne vode kopani bunari – iskopaju se u zemlju do akvifera – to je izvorište podzemne vode. To su oni bunari koje možemo videti u domaćinstvima, oni se ne koriste za pripremu vode za piće u vodovodima. bušeni (vertikalni bunar) – se gradi tako što se kroz sloj zemlje buši rupa kroz koju se postavlja bunarska cev koja mora da ide do sloja zemlje u kome se nalazi voda. Sloj zemlje u kome se nalazi voda se naziva akvifer ili izdan. Akviferi nisu nikakve rupe u zemlji u kojima se nalazi voda, već je to sloj zemlje, najčešće pesak i šljunak, gde se voda zapravo nalazi između tih čestica peska i šljunka. Tako najčešće izgledaju akviferi. Međutim, ako se radi o nekom stenovitom terenu, na primer u nekim kraškim područjima, tada akviferi mogu biti i rupe – prostori (veći) između stena. reni (Renney) bunar b) vodozahvate površinske vode kaptirani izvor – kaptirani znači da je izvor, odnosno mesto gde voda iz podzemlja izvire na površinu na higijenski način zatvoreno odgovarajućim građevinskim objektom, koji se naziva kaptaža i na taj način se omogućava da voda sa izvora bude na higijenski način zahvaćena. Oni se ne koriste ni u vodovodima ni u fabrikama. toranj (kula) potopljeni otvor na dnu obalski vodozahvat 27  VODOZAHVATI PODZEMNE VODE Bušeni bunar se gradi tako što se kroz sloj zemlje buši rupa kroz koju se postavlja bunarska cev koja mora da ide do sloja zemlje u kome se nalazi voda. Sloj zemlje u kome se nalazi voda se naziva akvifer ili izdan. Akviferi nisu nikakve rupe u zemlji u kojima se nalazi voda, već je to sloj zemlje, najčešće pesak i šljunak, gde se voda zapravo nalazi između tih čestica peska i šljunka. Odakle pesak i šljunak? Oko bunarske cevi se postavlja drenažni sloj koji se izrađuje od šljunka, eventualno od peska. Taj sloj se postavlja tako što se iskoristi materijal koji već postoji u samom zemljištu, tu gde se buši bunar, ili ono što je češće jeste da se on umeće spolja, prilikom postavljanja bunarske cevi. Spolja se unosi odgovarajući sloj šljunka i peska i postavlja se uz samu bunrsku cev. Drenažni sloj je sloj koji ravnomerno raspodeljuje vodu koja treba da uđe ubunarsku cev. Njegova uloga je i da spreči ulazak nekih nečistoća, nekih sitnijih čestica u samu bunarsku cev, on služi kao neka vrsta filtracionog materijala. Tako najčešće izgledaju akviferi. Međutim, ako se radi o nekom stenovitom terenu, na primer u nekim kraškim područjima, tada akviferi mogu biti i rupe – prostori (veći) između stena. Mi bušimo rupu i postavljamo bunarsku cev, tako da nam donjim krajem bunarska cev bude uronjena u taj sloj zemljišta u kom se nalazi akvifer. Bušeni bunar se u našoj zemlji najčešće buši na dubinu od 50 do 100 m. Koriste se za manje kapacitete, u suštini vodovodi velikog kapaciteta ne koriste vertikalne bušene bunare, već se za te potrebe koriste Renney bunari. Vetikalni bušeni bunari se korise u nekim fabrikama koje imaju sopstveno postrojenje za obradu vode. 6 – uvodna kolona služi za uvođenje same bunarske cevi u sloj zemljišta. 4 – bunarska cev je na svoj donjem kraju perforirana. To znači da ima rešetku, rupice, filtar- 1, gde se kroz te reupice voda iz akvifera proceđuje i ulazi u samu bunarsku cev. U samoj bunarskoj cevi imamo potapajuću (uronjavajuću) pumpu – 3- to znači da ona stalno mora biti uronjena u vodu, ne sme nikada biti na suvom. Pumpa se sastoji iz dva dela – elektromotora i same potapajuće pumpe koji su zajedno integrisani. Elektromotor se nalazi u vodonepropusnom kućištu, jer je bitno da voda ne prodre do elektromotora. Pumpom (koja stalno mora biti potopljena u vodu) se voda pumpa kroz cev za vodu – 5- na površinu i dalje do sistema za obradu vode. 28 Kako treba ovaj bunar da radi? Kada bunar ne radi, mi u vodonosnom sloju, u kome se nalazi bunar imamo neki nivo vode koji je označen brojem 7- kao statički nivo vode. Ako bunar ne radi, nivo vode u samoj bunarskoj cevi će biti isti kao i statički nivo vode u okolnom vodonosnom sloju, do tog nivoa će se voda u okolnom bunarskoj cevi popeti. Kada uključimo pumpu i bunar počne sa radom, kako mi pumpom izvlačimo vodu iz vodonosne cevi, tako se nova voda iz vodonosnog sloja proceđuje kroz perforacije na bunarskoj cevi, ulazi u bunarsku cev i biva dalje izvlačena na površinu. S obzirom da se voda iz vodonosnog sloja izvlači, nivo vode u vodonosnom sloju kreće da opada, ali ta voda u vodonosnom sloju ne opada jednako na dole, nego će se stvarati konus depresije – 8. On se formira zato što će se najbrže uvlačiti oni slojevi vode koji se nalaze najbliže bunarskoj cevi – oko bunarske cevi, jer su to slojevi vode na koju će najviše delovati sila uvlačenja, koju postižemo radom pumpe. Dakle, ti slojevi se najbrže kreću, oni bivaju najbrže uvlačeni i onda kada pogledamo profil vode, pošto se ti slojevi najbrže kreću, a kako se odmičemo od bunarske cevi, sve sporije i sporije, onda se formira konus depresije. Površina vode u vodonosnom sloju neće biti horizontalna linija, već će biti kao konus, kao rupa, i naziva se konus depresije. Ovo se dešava u toku rada pumpe. U nekom momentu bi trebalo da se uspostavi dinamička ravnoteža, jer će konus depresije takođe da se spušta kroz vodonosni sloj. Kako mi izvlačimo vodu iz bunara, istovremeno, iz daljih delova vodonosnog sloja pritiče voda ka bunarskoj cevi i kada se uspostavi dinamička ravnoteža, to znači da mi izvlačimo vodu iz bunarske cevi istom brzinom kojom ona dopire do bunarske cevi iz daljih delova vodonosnog sloja, što znači da se nama konus depresije ustali na jednom mestu – tada nastupa dinamička ravnoteža. To ne znači da se u sistemu ništa ne dešava, mi vodu idalje izvlačimo na površinu i ona idalje pritiče iz okolnih, daljih delova vodonosnog sloja, međutim, pošto su ove dve brzine jednake, nama konus depresije više ne opada, već se zaustavlja na nekoj jednakoj poziciji. U trenutku kada postignemo dinamičku ravnotežu, nivo vode u bunarskoj cevi će se nalaziti na onom nivou gde nam se dno konusa depresije nalazi u kontaktu sa samom bunarskom cevi. Taj nivo se naziva dinamički nivo- ako je u sistemu uspostavljena dinamička ravnoteža, dinamički nivo će biti u tom nivou u bunarskoj cevi sve vreme. 29 Prilikom rada bunara, potrebno je da vodimo računa o nekoliko stvari: 1. potapajuća pumpa nikada ne sme ostati na suvom, ona uvek mora biti potopljena u vodu, što znači da dinamički nivo vode u bunarskoj cevi nikada ne sme daa padne ispod nivoa potapajuće pumpe. Ako se to desi, pumpa ostaje na suvom, ništa se ne crpi na površinu i može da dođe do oštećenja same pumpe i do prestanka rada bunara. 2. nikada ne eksploatišemo bunar na taj način da nam brzina izvlačenja vode na površinu bude veća od brzine kojom voda pritiče iz daljih delova vodonosnog sloja ka samoj bunarskoj cevi. Ako bi brzina izvlačenja vode na površinu bila veća, onda bi konus depresije stalno padao i u nekom moemntu bi stigao do perforacija na bunarskoj cevi i u bunarsku cev bi počele da se uvlače različite nečistoće. Takva eksploatacija bi takođedovela do toga da se vode koje se sa površine zemljišta proceđuju u samo zemljište i dospevaju u taj vodonosni sloj bivaju brže povučene, i ako mi ubrzamo to proceđivanje, od bunarske cevi ćemo dobiti vodu lošijeg kvaliteta, zaprljaniju. Takođe, došli bismo u opasnost da pumpa ostane na suvom, i ako bi se taj proces dalje nastavio, u nekom trenutku bismo iscrpeli taj vodonosni sloj. Kada se ravnoteža vodonosnog sloja jednom naruši, vrlo teško se vraća. Kada se akvifer iscrpi, potrebne su godine, pa i decenije da se on vrati u svoju ravnotežu. Sila uvlačenja se prostire radijalno, oko same bunarske cevi, do neke daljine u prostoru, odnosno u samom vodonosnom sloju, u smislu da ti slojevi koji su bliži bunarskoj cevi bivaju brže uvučeni. Taj prečnik do koga se oseća ta sila uvlačenja u samom vodonosnom sloju se naziva radijus dejstva bunara – R. To je ona dužina na koju nam se stvara konus depresije. Reni bunari se postavljaju na manju dubinu u odnosu na vertikalne bušene bunare, jer je sama postavka kompleksnija, s obzirom da su cevi postavljene horizontalno. a) uzdužni presek bunara b) horizontalni presek bunara 30 5 – sabirno okno, u kom se nalazi potapajuća pumpa kojom se crpi voda i šalje na površini. 2 – elektromotor pumpe, nalazi se u vodonepropusnom kućištu, integrisan sa pumpom, ili gore na površini. 4 – potisni cevovod, kada se voda izvede na površinu, dalje se potisnim cevovodom odvodi ka postrojenju za obradu vode. Od sabirnog okna se radijalno postavljaju horizontalni drenovi – 7 , oni su perforirani, i to su mesta na Reni bunaru u kojima voda iz vodonosnog sloja ulazi u sam bunar, pa u sabirno okno i onda se transportuje na površinu. Dužina horizontalnih drenova može dosta da varira od 5 do 80 metara, a to zavisi od oblika vodonosnog sloja. Na šemi su drenovi postavljeni simetrično oko sabirnog okna, ali to ne mora biti tako. Ne moraju svi drenovi biti iste dužine, a to zavisi od oblika vodonosnog sloja. Sam akvifer ne mora biti pravilan, to nije neka vodonosna lopta, sfera, već oni mogu biti raazličitog oblika u zavisnosti od sastava zemljišta u kom se akvifer nalazi, tako da u tom smislu imamo i različite dužine i različite postavke horizontalnih drenova. Tamo gde se akvifer prostire dublje (dalje) u zemljište, tu će nam drenovi biti duži, a tamo gde ide kraće u daljinu, drenovi će biti kraći. 1 – zatvarači – služe da otvorimo ili zatvorimo drenove po potrebi. Kada bunar radi, ne moraju svi drenovi biti otvoreni, već mi biramo koje drenove ćemo da otvorimo. Zašto? Akviferi mogu biti ogromnih dimenzija, pa je tako najveći na svetu u Južnoj Americi i prostire se ispod Brazila, Čilea i Argentine. Kvalitet vode u različitim delovima tako velikih akvifera će biti različit. Kada imamo ove zatvarače, mi biramo da uzmemo vodu iz onog dela akvifera gde nam trenutno najviše odgovara kvalitet vode, a tamo gde ne – zatvorimo dren i ne crpimo vodu iz tog dela akvifera. Eksploatacija Reni bunara je ista kao kod vertikalnog bušenog bunara. Kada bunar počne da radi, počinje da se formira konus depresije, sve dok se ne uspostavi dinamička ravnoteža. Brzina izvlačenja vode na površinu ne sme biti veća od brzine kojom voda pritiče iz daljih delova vodonosnog sloja ka samom bunaru. Reni bunar se koristi za velike vodovode – Novosadski vodovod koristi Reni bunare. 31  VODOZAHVATI POVRŠINSKE VODE Toranj (kula) Vodozahvat koji se koristi za zahvatanje površinskih voda, to uglavnom na akumulacijama – bilo prirodnim ili veštačkim. Oblika je kule, kao što mu sam naziv kaže, i nalazi se u površinskoj vodi, i u svojim bočnim zidovima ima otvore na različitim visinama. Ovi otvori imaju svoje zatvarače, i oni se mogu otvoriti ili zatvoriti – 4- uređaju za regulaciju zatvarača okna. Cevovod kojim se voda koja je ušla u toranj dalje odvodi do postrojenja za obradu vode – 1. Otvori na različitim dubinama postoje zato što se radi o površinskoj vodi, čiji kvalitet značajno varira sa dubinom, u zavisnosti od toga o kom se periodu godine radi. Tokom leta su gornji, površinski delovi vode dobro zagrejani, što znači da u njima ima manje rastvorenog kiseonika, a takođe, pošto se radi o akumulacijama, može doći do intenzivnog rasta algi na površini vode, takozvano „cvetanje vode“, koje dodatno troši kiseonik rastvoren u toj vodi, one sprečavaju prodiranje svetlosti i kiseonika u vodu i to dovodi do uginuća organizama kojima je potrebna sunčeva svetlost i kiseonik, do njihovog raspadanja i to sve rezultira time da je kvalitet vode u površinskim slojevima tokom letnjih meseci lošiji. U tom slučaju otvore koji su blizu površine nećemo koristiti. Takođe, tokom letnjih meseci, donji slojevi vode, koji se nalaze pri dnu su često lošijeg kvaliteta, s obzirom da ne dolazi do rastvaranja kiseonika iz vazduha u vodi, a dolazi do potrošnja kiseonika usled metaboličke aktivnosti organizama koji žive u toj vodi. Manje kiseonika će biti u dubljim slojevima vode. U tom slučaju nećemo koristiti ni otvore koji se nalaze na dnu, već ćemo koristiti slojeve koji su najboljeg kvaliteta, a tokom letnjih meseci su to srednji slojevi vode. Tokom zimskih meseci i tokom proleća: tokom zimskih meseci može da dođe do zamrzavanja površine vode i do fizičkog blokiranja otvora koji se nalaze na povtšini, tako da opet nećemo zahvatati vodu iz te zone, a kvalitet vode će biti najbolji u srednjim i donjim slojevima, pa ćemo odatle zhvatati vodu. Takođe, tokom prolaća mogu da se pojave bujične vode – njih prouzrokuju velike količine padavina, kiše i snega, pa možemo očekivati da se sa porastom T pojavljuju bujice na planinama, koje će u akumulacije uneti različite nečistoće, različite čvrste materijale poput otpada, grana, flašica, a doneće sa sobom i mulj, pesak, šljunak, itd.. To će se uglavnom nalaziti na površini vode i zato u prolećnom periodu ne uzimamo vodu iz površinskih slojeva, već onu koja se nalazi ispod. Sa ovakvom konstrukcijom tornja, imamo mogućnost da biramo na kojoj dubini ćemo uzimati vodu i samim tim, kakvog će kvaliteta voda biti. 32 Često se može desiti da nismo sigurni da li se radi o Reni bunaru ili o Tornju (kuli). Ova dva bunara su po izgledu slični, ali je razlika u tome da li zahvataju podzemnu (Reni bunari) ili površinsku (Tornjevi – Kule) vodu, ali to ne možemo da vidimo. Još jedna razlika je to što se Tornjevi (Kule) postavljaju na akumulacijama, tako da, pošto je u Novom Sadu reka, odnosno Dunav, možemo pretpostaviti da su to Reni bunari. Obalski vodozahvat Obalski vodozahvati se uglavnom postavljaju na vodotokovima (na rekama) za razliku od tornjeva, koji se postavljaju ma akumulacijama. Postavljaju se (ugrađuju) u obalu, na mestu gde se završava obala i potiče tok reke. Na šemi dole, imamo obalu u koju je postavljen ovaj obalski vodozahvat, a na desnom kraju šeme se nalazi sama voda iz vodotoka. Telo obalskog vodozahvata je jednim krajem ukopano u obalu, a drugim krajem se nalazi u vodotoku. Voda iz toka ulazi u telo obalskog vodozahvata – tako što se sa te strane obalskog vodozahvata, gde je vodotok nalaze rešetke. Postoje gruba i fina rešetka, koje praktično služe da materijal koji se nalazi u vodotoku, recimo tkanine, flaše, grane, različiti delovi biljnih tkiva, ribe, životinje itd, ne uđe u telo obalskog vodozahvata. Voda prvo nailazi na grubu rešetku u svom kretanju ka unutrašnjosti obalskog vodozahvata, a zatim u svom daljem kretanju voda nailazi na finiju rešetku. Ona ima manje otvore, tako da zadržava još neke nečistpće iz vode, a zatim voda dalje odlazi u usisni cevovod, odakle se njime i pumpom transportuje do postrojenja za obradu vode 2 – zatvarač – kada je iz nekih razloga, kao što je održavanje obalskog vodozahvata, njegovo čišćenje, potrebno da prekinemo dotok vode u obalski vodozahvat, treba nam zatvarač, da možemo potpuno da zatvorimo ulaz u obalski vodozahvat i tako prekinemo dovod vode. Merač protoka vode – 3, 6 – merdevine – obalski vodozahvati su dosta veliki i u nekim slučajevima kada je potrebno sprovesti neko održavanje ili popravku, čišćenje tela obalskog vodozahvata – ti ljudi moraju da se spuste u samo telo i za to nam služe merdevine. 8 – ograda. 33  Potopljeni otvor na dnu To je otvor koji se postavlja na dno nekog vodotoka ili neke akumulacije, kroz zemljište ide odvodni cevovod, kojim se voda odvodi do postrojenja za obradu vode. Retko se sreću, i postoji logičan problem koji se javlja kod potopljenih otvora na dnu, a to je da stalno postoji težnja za nakupljanjem različitih nečistoća na tom otvoru i njihovog ulaska dalje u cevovod, a potom u postrojenje za obradu vode. Sve ono što se kroz tu vodu kreće – poput čestica peska, mulja, gline, koje teže da se istalože, padaju upravo na taj otvor i teže da se istalože u taj cevovod i dalje dospeju u postrojenje za obradu vode. Iz tog razloga i potopljeni otvori na dnu imaju rešetke na svojoj gornjoj strani, kako bi se smanjila količina tih nečistoća koje dospeju u sam cevovod. Pošto čestice imaju tendenciju da padaju na dno, više će dolaziti do ulaska prljavština u cevovod, od recimo, obalskog vodozahvata, koji se nalazi bočno, pa sve one nečisoće koje se inače nalaze sa strane, padaju na dno i one neće ulaziti u cevovod, dok kod potopljenog otvora na dnu imamo težnju ulazaka materija i nečistoća u sam cevovod koji vodu vodi do postrojenja. Još jedan problem koji se javlja jeste taj što nakupljanje nečistoća na tim rešetkama koje se nalaze sa gornje strane potopljenih otvora na dnu, potrebno je s vremena na vreme njih očistiti, a njihovo čišćenje je nezgodno, jer su nepristupačni, nalaze se na dnu nekog vodotoka ili akumulacije, tako da je to dodatni problem. Sistem za transport sirove vode od vodozahvata do postrojenja za obradu vode obuhvata: 1. CRPKE- koriste se za crpljenje same vode iz vodozahvata (bunara) i transport vode do postrojenja za njenu obradu. crpke sa neprekidnim radom (mlazna, mamut crpka, rotacione crpke – najčešće centrifugalna, propelerska, turbinska, pužna) crpke sa prekidnim radom (klipna, membranska, sa komprimovanim vazduhom) Crpke mogu biti sa horizontalnom osovinom, postavljene na površini ili u bunaru na nekom nosaču, ili sa vertikalnom osovinom u bunaru. 2. CRPNE STANICE ZA PODIZANJE VODE NA POTREBNU VISINU – to se radi da bi dalje voda koja se pusti sa te visine imala odgovarajući pritisak. 3. CRPNE STANICE ZA POVEĆANJE PRITISKA – BUSTER STANICE 4. KOMORE ZA PREKID PRITISKA POSTROJENJE ZA OBRADU VODE 34  Primer: ako u vodi imamo povećanu koncentraciju NH3 koja ne zadovoljava koncentraciju koja je propisana u Pravilniku o higijenskoj ispravnosti vode, treba da je smanjimo, odnosno da odredimo koliko % NH3 treba da uklonimo iz vode, to radimo na sledeći način: ako je koncentracija (C1) NH3 u vodi pre obrade 0,3 mg/l, a koncentracija te materije koju je potrebno postići nekim postupkom obrade vode (C2), odnosno koncentracija propisana Pravilnikom o higijenskoj ispravnosti vode, mi dobijamo da treba da uklonimo 50% REZERVOARI ZA SKLADIŠTENJE OBRAĐENE VODE Kada vodu obradimo do odgovarajućeg nivoa, ona se prvo transportuje do rezervoara, a zatim od rezervoara distributivnim sistemom do krajnjih potrošača. Zašto postoje rezervoari, a ne transportuje se voda odmah do krajnjih potrošača? 1. Prvi razlog su kolebanja u potrošnji vode – kako dnevna tako i sezonska kolebanja u toku jedne godine. Ako ne bismo imali rezervoare, naše postrojenje koje je dimenzionisano za neki kapacitet vode, svejedno koji je, neka je to 75.000m3 vode /h i šta bi se dešavalo kada ne bismo imali rezervoare? U onim periodima dana, kada nam je smanjena potreba za vodom – tokom noći, tih 75.000 m3/h bi nam bilo previše i onda ne bismo imali šta da radimo sa tom vodom. Sa druge strane, ako imamo povećanu potrošnju vode, ne bismo imali dovoljnu količinu vode da isporučimo potrošačima, ako je tih 75.000 m3 srednja potrošnja. To je jedan od razloga postavljanja rezervoara, kako bi se izravnala kolebanja u potrošnji vode i ujednačio protok. 2. Održavanje ravnomernog pritiska u mreži – da bi pritisak na svimm delovima mreže, i onim najdaljim bio ravnomeran i odgovarajuć. 3. Snabdevanje vodom u slučaju kratkotrajnih zastoja u radu pojedinih elemenata vodovodnog sistema – može se desiti da postoji neki kvar na postrojenju koji treba da otklonimo, i zbog toga treba da zaustavimo rad postrojenja. Ako ne bismo imali rezervoar, svi potrošači bi bili odsečeni sa dovoda vode, tako da i kada se to desi, mi imamo rezervoar, gde imamo zalihe vode i onda potrošači bivaju snabdevani vodom u kontinuitetu. 4. Čuvanje obavezne rezerve vode za gašenje požara – ta količina se preračunava kada se dimenzioniše rezervoar. Uvek u rezervoaru moramo imati dovoljne količine vode za gašenje požara. Mana rezervoara: stoji velika količina vode, koja se tu slabo kreće i samim tim postoji opasnost od pogoršanja kvaliteta vode, prvenstveno se misli na mikrobiološki kvalitet vode. 35  Vrste rezervoara: 1. OTVORENI – oni su otvoreni prema spoljašnjoj sredini, dolazi do prljanja, kontaminacije, zimi dolazi do smrzavanja površine vode, ne koriste se za skladištenje vode za piće, već za skladištenje tehničke vode. 2. ZATVORENI – zatvoreni su prema spoljašnjoj sredini i bolje zaštićeni od negativnog dejstva različitih spoljnih uticaja. Podela rezervoara prema konstrukciji: 1. UZDIGNUTI REZERVOARI Ovi rezervoari su uzdignuti iznad zemlje na neku visinu, najčešće se izrađuju od betona ili od čelika i obično su zapremina od 200 do 5000 m3 vode. Oni su manji od onih koji su na nivou zemlje, što je logično jer je teže izvesti konstrukciju rezervoara na nekoj visini, a da on može da nosi tako veliku količinu vode, za razliku od onih koji su na zemji, pa nam zemlja služi kao potpora za nošenje velike količine vode. Njihova prednost je što se, kada se voda podigne na tu visinu, u takvim rezervoarima ne moramo u sistemu za distribuciju vode, nakon rezervoara da imamo nikakve pumpe i stanice za postizanje pritiska vode, jer voda ima određeni hidrostatički pritisak, i tada se postiže pritisak dalje u distributivnom sistemu. 2. NADZEMNI REZERVOARI Ovo su rezervoari u nivou zemlje. Njihovi kapaciteti (zapremine) su mnogo veće u odnosu na uzdignute rezervoare. Mogu da uskladište do 20.000 m3 vode. Oni se dele na vertiklane i horizntalne, u zavisnosti od toga kakav je odnos njihove visine i širine, odnosno prečnika. visina > prečnik – vertikalni visina < prečnik – horizontalni Oni mogu biti delimično ukopani u zemlu. Ukopavaju se zato što zemljište služi kao termoizolacija i T vode u rezervoaru je približno konstantna, manje se menja pod dejstvom spoljašnje temperature. 3. PODZEMNI REZERVOARI Ovi rezervoari su slične konstrukcije kao nadzemni, ali su potpuno ukopani u zemlju i najčešće se izrađuju od prednapregnutog (armiranog) betona. Da bi mogli da izdrže pritisak zemlje. 36  DISTRIBUTIVNI SISTEM ZA TRANSPORT OBRAĐENE VODE DO KRAJNJIH POTROŠAČA Za transport vode do naselja služi glavna dovodna cev i prateći objekti (crpne stanice, prekidne komore..). Distributivni sistem se dimenzioniše u zavisnosti od visinske razlike rezervoara od koga dopremamo vodu i samih potrošača. Što je ta visinska razlika veća, lakša je distribucija vode, jer onda imamo prirodni pad vode i manju potrebu za različitim crpnim stanicama, buster stanicama, itd.. Postoje dva tipa razvodnih mreža u naselju: 1. GRANATA MREŽA (DISTRIBUTIVNI SISTEM), 2. PRESTANASTA ILI CIRKULACIONA MREŽA GRANATA MREŽA Granata mreža ima glavnu granu i bočne grane koje se granaju od glavnog cevovoda. Mana je ta što postoje mrtvi krajevi – krajevi cevovoda (strelica) gde voda praktično stoji / sporo se kreće, što omogućava razvo