UDK: 628.357.4 (75.8) Letopis naučnih radova Godina 31 (27), broj 1, strana 98 15 Originalni naučni rad Original scientific paper PRIMENA SISTEMA MOKRIH POLJA ZA NASELJE GLOŽAN Jasmina Josimov-Dunđerski 1 i Anđelka Belić 2 REZIME U svetu, mokra polja se više od pet decenija koriste u prečišćavanju otpadnih voda različitog porekla. Posebnu primenu našla su u prečišćavanju upotrebljenih voda manijh naselja. U radu su dati rezultati praćenja efekati prečišćavanja komunalnih otpadnih voda na mokrim poljima naselja Gložan. Prezentovani su rezultati istraživanja iz februara 27. godne. Dati su i rezultati prethodnih sezonskih istraživanja, kao i uporedni rezultati iz literature, koji se odnose na lokalitete mokrih polja u SAD, Velikoj Britaniji i Austriji. Dosadašnji rezultati praćenja efekata u Gložanu, potvrđuju opravdanost izbora primenjene metode. Dostignuti efekti govore o primenjivosti ove metode u prirodnim uslovima naše zemlje. Ključne reči: mokra polja, otpadna voda, prečišćavanje UVOD Osnovni uzročnik narušavanja kvaliteta prirodnih voda su zagađene vode. Zato je i poseban naučni, stručni i praktični interes da se problemu evakuacije i prečišćavanja zagađenih voda posveti odgovarajuća pažnja. Ovi ciljevi mogu se postići, pre svega, poznavanjem vrsta i količina zagađenih voda na urbanom području i poznavanjem lokalnih prirodnih uslova biosfere. Na osnovu toga mogu se projektovati takva tehničko-tehnološka rešenja, koja će najbolje odgovarati datim uslovima za evakuaciju i prečišćavanje zagađenih voda i pri tome zaštititi životnu sredinu. Za manja naselja nisu prihvatljiva rešenja sa tradicionalnim, skupim uređajima za prečišćavanje. Zato se u svetu već više decenija koriste prirodne mogućnosti okoline, koje u proces prečišćavanja uključuju biljku. U Vojvodini, za naselje Gložan od novembra 24. godine u eksploataciji je objekat za prečišćavanje fekalnih voda sistemom mokrih polja, koji u svom tehnološkom procesu koristi biljku, barsku trsku. Objekat za prečišćavanje otpadnih voda u Gložanu je dimenzionisan na kanalizacionu mrežu naselja koja je projektovana za 28 stanovnika, sa maksimalnom dnevnom količinom otpadnih voda od 2 l/stanovniku na dan (Ivković i Ratković 22). Tehničko- 1 Mr Jasmina Josimov-Dunđerski, asistent, Poljoprivredni fakultet Novi Sad 2 Dr Anđelka Belić, vanr. prof., Poljoprivredni fakultet Novi Sad 98
tehnološki postupak prečišćavanja zasniva se na mokrim poljima sa barskom trskom. Ova metoda koristi biljku čije funkcije imaju ulogu prečistača. Za prečišćavanje otpadnih voda naselja Gložan koristi se obična barska trska (Phragmites communis), čije je i prirodno stanište na lokaciji izgrađenog uređaja (Ratković i Belić 24). Sistem ima prečišćavanje kroz tri uzastopna polja. Mokra polja imaju funkciju prečišćavanja i poboljšanja efekata prečišćavanja. U prvoj fazi otpadna voda dospeva, nakon prolaska kroz grubu rešetku, u taložno polje, prvo mokro polje. U drugoj fazi otpadna voda filtracijom prelazi u drugo mokro polje, u polje za prečišćavanje. U trećoj fazi voda stiže do polja za poboljšanje efekata prečišćavanja, a zatim se preko izliva upušta u recipijent kanal B12 melioracionog sistema za odvodnjavanje Begeč. Imajući u vidu da se za prečišćavanje otpadnih voda naselja Gložan koriste mokra polja (Constructed Wetland Systems), i da je to prvi objekat takve vrste izveden u našoj zemlji, bilo je neophodno pratiti rad ovog postrojenja u cilju ocene njegove efikasnosti za dalje precizno definisanje parametara za dimenzionisanje mokrih polja u našim uslovima (Belić i Josimov-Dunđerski 26a, 26b; Josimov-Dunđerski i Belić 26). Efikasnost sistema mokrih polja u prečišćavanju otpadnih voda određena je uporednom analizom ulaznih i izlaznih vrednosti karakterističnih parametara na objektu. U radu su prezentovani rezultati istraživanja iz februara 27. godne. U cilju egzaktnih zaključaka dati su i rezultati prethodnih sezonskih istraživanja, kao i uporedni rezultati iz literature, koji se odnose na lokalitete mokrih polja u SAD, Velikoj Britaniji i Austriji. IZVOR PODATAKA I METOD RADA Imajući u vidu sastav otpadnih voda iz domaćinstava, analizom su obuhvaćeni najvažniji parametri: BPK 5, suspendovane materije, ukupan fosfor, amonijum jon, i hloridi. Hemijske analize, primenom standardnih metoda, rađene su u Laboratoriji za životnu sredinu Republičkog hidrometeorološkog zavoda Srbije u Sremskoj Kamenici. Za analizu su uzeti jednovremeni pojedinačni uzorci otpadne vode na uređaju za prečišćavanje sa četiri merna mesta: na ulivu u mokro polje I - mesto uzorkovanja 1, na ulivu u mokro polje II - mesto uzorkovanja 2, na ulivu u mokro polje III - mesto uzorkovanja 3 i na izlivu iz mokrih polja neposredno pre uliva u kanal B12 - mesto uzorkovanja 4. Za potrebe sezonskih merenja odabranih parametara, prva serija uzeta je 28.3.25. godine, druga serija 12.7.25. godine, treća serija 14.11.25. godine i četvrta serija 1.3.26. godine. Za potrebe istraživanja u februaru 27. lista parametara je proširena i na elektroprovodljivost, ph, nitrite, nitrate i HPK. Prethodno je određeno prosečno hidrauličko opterećenje, koje iznosi 1,5l/s. Na osnovu karakteristika supstrata u mokrim poljima I, II i III, eksperimentalno, pomoću markera određeno je vreme tečenja otpadne vode kroz mokra polja. Ukupno vreme tečenja otpadne vode kroz mokra polja, od ulaza u sistem do izlaza iznosi 15h (24h kroz mokro polje I, 48h kroz mokro polje II i 33h kroz mokro polje III). Vodeći računa da su određeni hidraulički parametri, uzimanje obavljeno je u zavisnosti od vremena tečenja otpadne vode u poljima. Prva serija uzeta je 1.2., druga serija 2.2., nakon 24h, treća serija 4.2., nakon 48h i četvrta serija 5.2., nakon 33h. Takođe, 26.2. uzeta je i jedna slučajna nezavisna serija jednovremenih, peta serija. Rezultati istraživanja prečišćavanja otpadnih voda sistemom mokrih pola prikazani su grafički i tabelarno. 99
REZULTATI ISTRAŽIVANJA Rezultati istraživanja iz februara 27. godine predstavljeni su grafički. Vrednosti parametara po mernim mestima sistema mokrih polja date su na Slici 1. A promena kvaliteta otpadne vode kroz mokra polja u zavisnosti od vremena tečenja, odnosno zadržavanja po poljima data je na Slici 2. Rezultati efekata prečišćavanja otpadnih voda iz februara 27. godine dati su u Tabeli 1. U Tabeli 2 prikazani su prethodni rezultati efekata prečišćavanja otpadnih voda po sezonama (proleće, leto, jesen, zima). Suspendovane materije na ulazu u sistem mokrih polja iz pet serija su imale vrednosti od 21mg/l 414mg/l. Na izlazu je koncentracija bila od 7mg/l 48mg/l. Procentualno smanjenje iznosi od 96,2 98,%. Vrednosti suspendovanih materija u mokrim poljima sa mernog mesta 2 kreću se od 1mg/l 7mg/l, a sa mernog mesta 3 od 1mg/l 54mg/l. Najveća redukcija odvija se u I polju, dok se u II i III konstatuje umerenije smanjenje. Elektroprovodljivost je na ulazu imala vrednosti od 1485μS/cm - 17μS/cm, na izlazu su varijacije vrednosti veće i kretale su se od 1497μS/cm - 1888μS/cm. Povećanje elektroprovodljivosti na izlazu iz sistema mokrih polja konstatovano je u dve serije. Neznatno smanjenje od 3,5% 7,6% je iz uzorka ostalih serija. Najmanje varijacije elektroprovodljivosti su na ulazu u sistem. Na mernim mestima 2, 3 i na izlazu iz sistema varijacije su veće. Na osnovu analize pet serija, na izlazu iz polja II, na mernom mestu 3, izmerena je najmanja i najveća elektroprovodljivost, 133μS/cm i 1925μS/cm. Koncentracije amonijum jona na ulazu su se kretale od 82,8mg/l 135,4mg/l, a na izlazu iz sistema od 43,1mg/l 49,8mg/l. Smanjenje iznosi od 42,5% - 63,7%. Najveće smanjenje konstatovano je iz treće i četvrte serije, koje karakterišu najveće izmerene koncentracije iz na ulazu u sistem. U poljima na mernim mestima 2 i 3 varijacije izmerenih koncentracija amonijum jona su male, odstupanja su iz I serije gde su izmerene najniže vrednosti. Kroz polja II i III vrši se redukcija amonijum jona. Na sistemu mokrih polja, izmerena koncentracija nitrita iz svih serija je <,2mg/l.
Slika 1. Vrednosti parametara po mernim mestima sistema mokrih polja, za pet serija uzorkovanja, februar 27. Figure 1. Values of the analyzed parameters at the measuring localities of the treatment system for five series of sampling in February 27. Suspendovane materije (mg/l) 2 Elektroprov odljiv ost (c-ms/cm) 4 1 3 2 polje I polje II polje III 1 2 3 4 Amonijum jon (mg/l) 14 12 8 1,5 1,2,9 Nitrati (mg/l) 6,6 4 2,3 45 4 35 3 25 2 15 1 5 Ukupni f osf or (mg/l) 12 8 6 4 2 Hloridi (mg/l) polje I polje II polje III 1 2 3 4 9 8 7 6 4 3 2 BPK-5 (mg/l) 16 14 12 8 6 4 2 HPK (mg/l) Legenda: 1.2.27 2.2.27. 4.2.27. 5.2.27. 26.2.27. 11
Slika 2. Promena kvaliteta otpadne vode kroz mokra polja u zavisnosti od vremena tečenja (zadržavanja) u poljima Figure 2. Wastewater quality changes through constructed wetland fields according to retention time Suspendovane materije(mg/l) 45 4 35 3 25 2 15 5 24 48 72 96 12 vreme ( as) 14 12 8 6 4 2 Amonijum jon (mg/l) 24 48 72 96 12 Elektroprov odljiv ost (c-ms/cm) 2 1 24 48 72 96 12 Nitrati (mg/l) 1,5 1,2,9,6,3 24 48 72 96 12 45 4 35 3 25 2 15 1 5 Ukupni f osf or (mg/l) 24 48 72 96 12 Hloridi (mg/l) 12 8 6 4 2 24 48 72 96 12 9 8 7 6 4 3 2 BPK-5 (mg/l) 24 48 72 96 12 HPK (mg/l) 16 14 12 8 6 4 2 24 48 72 96 12 Legenda: februar 27. Koncentracije nitrata na ulazu u mokra polja su od,31 do,41mg/l, na izlazu od,13 do,17 mg/l. Procentualno smanjenje iznosi od 45,2 do 64,9%. Na mernom mestu 2 u uzorcima serija izmerene su niže koncentracije u odnosu na merno mesto 1, i kreću se od,16 do,22mg/l. Dalje smanjenje je i na mernom mestu 3, osim iz uzorka II serije. 12
Ukupni fosfor na ulazu u mokra polja iznosi od 9,4 do 14,7mg/l. Na izlazu su koncentracije od 6,32 do 7,64 mg/l. Redukcija ukupnog fosfora iznosi od 23,4 do 55,8%. Na mernom mestu 1 varijacije koncentracije ukupnog fosfora su najveće, dok su na mernom mestu 4 najmanje. Kroz polje II i III konstatuje se blagi trend redukcije ukupnog fosfora. Koncentracije hlorida na ulazu u sistem su od 69,2 do 113,6 mg/l. Na izlazu su koncentracije od 86,5 do 93, mg/l. Redukcija hlorida na sistemu mokrih polja ostvarila se u četiri serije, od 1,4 do 22,9%. Na ulazu u sistem i u poljima konstatuju se veće varijacije izmerenih vrednosti, nego na izlazu iz sistema. Vrednosti BPK-5 na ulazu u mokra polja su bile između 67,4 838,4 mg/l, na izlazu iz sistema od 13, do 253,9 mg/l. Procentualno smanjenje iznosi od 66,1 do 84,6%. U poljima vrednosti BPK-5 na mernim mestima 2 i 3 su niže u odnosu na opterećenje na ulazu u sistem polja. Najveće smanjenje je u I mokrom polju. HPK na ulazu se kretala od 11,5 do 153,7 mg/l, na izlazu iz sistema od 22,8 do 38,4 mg/l. Procentualno smanjenje iznosi od 65,2 do 82,8%. U uzorcima sa mernih mesta u poljimama HPK je niža u odnosu na ulazne vrednosti. Najveće smanjenje HPK je u polju I, dok je trend opadanja blaži u II i III polju. Uzorci I serije imali su ph vrednost od 7,4 do 8,5, II serije od 7,4 do 8,1, III serije od 7,4 do 7,9, IV serije od 7,4 do 7,9 i V serije od 7,3 do 7,7. Niže ph vrednosti su na izlazu iz sistema mokrih polja, od 7,3 do 7,4. U tri serije ph vrednost u poljima opada, izuzev I serije gde su na mernim mestima 2 i 3 vrednosti više nego na ulazu u mokra polja i u IV seriji na mernom mestu 2. Tabela 1. Efekti prečišćavanja otpadnih voda naselja Gložan na objektima mokrog polja (%), februar 27. godine Table 1. Effects of Glozan wastewater purification on constructed wetlands system (%), February, 27. year Parametar I serija 1.2. II serija 2.2. III serija 4.2. IV serija 5.2. V serija 26.2. Suspendovane materije 89,1 97,1 98, 88,4 96,2 Elektroprovodljivost 7,6 + + 3,5 7,5 Amonijum jon 56,2 42,5 63,2 63,7 44,6 Nitrati 52,8 45,2 63,8 48,4 64,9 Ukupni fosfor 39,5 23,4 35,2 37,6 55,8 Hloridi 2,9 + 22,9 11,5 1,4 BPK-5 66,1 73, 78, 84,6 81,7 HPK 82,5 76, 84,9 82,8 65,2 + povećanje parametra na izlazu iz sistema mokrih polja 13
Tabela 2. Efekti prečišćavanja otpadnih voda naselja Gložan na objektima mokrog polja po sezonama (%) Table 2. Seasonal effects of Glozan wastewater purification on constructed wetlands system (%) Parametar I merenje proleće 25 II merenje leto 25 III merenje jesen 25 IV merenje zima 26 Suspendovane materije 93 91.7 94 Amonijum jon 5 5 99.8 46 Ukupni fosfor 74 18 97.5 28 Hloridi 5 29 83.1 18 BPK-5 84 83 99.1 66 ZAKLJUČAK Dosadašnji rezultati praćenja efekata u Gložanu, potvrđuju opravdanost izbora primenjene metode. Dostignuti efekti govore o primenjivosti ove metode u prirodnim uslovima naše zemlje. Dobijeni rezultati pokazuju da primenjeni sistem prečišćavanja otpadnih voda sa hemijskog aspekta daje veoma dobre rezultate. Suspendovane materije i organsko opterećenje se na sistemu makrih polja redukuje u relativno visokim procentima. Takođe, redukcija nutrijenata azota, amonijum jona i nitrata je značajna. Kroz sistem mokrih polja ostvaruje se i uklanjanje ukupnog fosfora. Najmanji efekat prečišćavanja je kod hlorida. Rezultati praćenja promena kvaliteta otpadne vode kroz mokra polja u zavisnosti od vremena tečenja, odnosno zadržavanja po poljima, potvrdili su da se ne uočavaju značajne razlike između vrednosti pojedinih parametara iz jednovremenih uzorkovanja i uzorkovanja proporcionalnih vremenu tečenja (slike 1 i 2). Upoređujući dobijene rezultate sa rezultatima koje navodi Kadlec (24), a koji se odnose na lokalitete u SAD, Velikoj Britaniji i Austriji, uočavaju se, takođe, vrlo široki rasponi efekata prečišćavanja po pojedinim parametrima. Tako se, efekat redukcije suspendovanih materija kreće između 83% i 89% na tri analizirana mokra polja u SAD i između 75% i 87% na dva analizirana mokra polja u Velikoj Britaniji. Amonijum jon je na lokalitetima mokrih polja u Austriji bio redukovan za 5 78%, dok je njegova redukcija u Velikoj Britaniji iznosila 25 29%. Isti parametar je, prema podacima koji se odnose na SAD, bio smanjen za 36 79%. Interesantni su podaci iz američke države Mičigen koji prikazuju procentualne redukcije za amonijum jon po sezonama, a koje iznose: za leto 32%, za jesen 36%, za zimu 13% i za proleće 24%. Rezultati uklanjanje fosfora, koji se odnose na sedam lokaliteta u SAD, kreću se između 26% i 61%. Navedeni rezultati istraživanja iz dostupne literature potvrđuju i ukazuju na kompleksnost analizirane problematike i na mnoštvo karakterističnih uticaja na svakom lokalitetu koji doprinose krajnjem efektu prečišćavanja. 14
1. 2. 3. 4. 5. 6. LITERATURA Belić, A., J. Josimov-Dunđerski, (26a): Izveštaj o stepenu prečišćavanja otpadnih voda naselja Gložan, Poljoprivredni fakultet Novi Sad, Departman za uređenje voda. Belić, A., J. Josimov-Dunđerski, (26b): Značaj i uloga mokrih polja u prečišćavanju otpadnih voda, Tematski zbornik Prečišćavanje otpadnih voda sistemom mokrih polja, str. 27 33, Poljoprivredni fakultet Novi Sad, Departman za uređenje voda. Josimov-Dunđerski, J., A. Belić, (26): Stepen prečišćavanja otpadnih voda naselja Gložan, Tematski zbornik Prečišćavanje otpadnih voda sistemom mokrih polja, str. 46 52, Poljoprivredni fakultet Novi Sad, Departman za uređenje voda. Ivković, P., V. Ratković, (22): Kanalizacija naselja Gložan, Projekat, Biro NEPTUN, Novi Sad. Ratković, V., A. Belić, (24): Conditions for the application of constructed wetlands for treatment of municipal wastewaters in Vojvodina, PC5DCO6 on Compact Disc, 9 th International Conference on Wetland Systems for Water Pollution Control, Avignon, France. Kadlec R., (24): Constructed Wetlands: State of the Art, Introductory Paper on 9 th International Conference on Wetland Systems for Water Pollution Control, Avignon, France. APPLAING OF CONSTRUCTED WETLANDS SYSTEM FOR GLOZAN SETTLEMENT by Jasmina Josimov-Dunđerski and Anđelka Belić SUMMARY More than five decades, wastewater is treatable in a number of different types of constructed wetlands all over the world. Constructed wetlands are applied specially in case of purification small settlements wastewater. This paper deals with details of the first constructed wetlands in Glozan. Investigation results from February 27 are presented in this paper. Also, the results of previous seasonal investigations are shown, parallel with data from literature, according to some localities of constructed wetlands in USA, Great Britain and Austria. The results obtained by monitoring the effects in Glozan, show that the choice of the applied treatment method was justified. The achieved effects demonstrate the applicability of the method in the natural conditions of our country. Key words: Constructed wetlands, municipal wastewaters, purification Primljeno: 24.9.27. Prihvaćeno: 27.9.27. 15