EKOLOGIJA

Dr Vladica Božić

IUpravljanje otpadnim vodama

Na primer, Tokio

Tokio, jedan od najnaseljenijih i tehnološki najrazvijenijih gradova na svetu, danas koristi napredne sisteme za tretman i upravljanje otpadnim vodama. Krajem 19. veka nije postojao sistem za odvođenje otpadnih voda, što je dovodilo do čestih epidemija zaraznih bolesti. Posle epidemije kolere 1877. godine doneta je odluka da se počne izgradnja moderne kanalizacije koja je, pored zaštite od epidemije zaraznih bolesti, trebalo da štiti i od poplava. Radovi su počeli 1884. godine izgradnjom kolektora „Kanda“ (čiji su zidovi bili obloženi ciglom), koji je završen 1885. godine. Izgradnja je okončana 1994. godine, kada je cela teritorija grada pokrivena kanalizacionom mrežom.

Kanalizacionim sistemom Tokija danas upravlja Biro za kanalizaciju gradske vlade. Sistem se sastoji od kanalizacione mreže podzemnih cevi, pumpi i postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda. U cevima se sakupljaju otpadne vode iz domaćinstava, poslovnih i industrijskih objekata širom grada. Industrija mora da tretira otpadnu vodu pre ispuštanja u kanalizaciju, uz obavezno uklanjanje čestica teških metala. Uobičajno da se i voda iz porodičnih kuća, stambenih, javnih i poslovnih zgrada tretira odmah posle korišćenja pomoću uređaja za prečišćavanje, tj. pre nego što se ispusti u kanalizaciju.
Kanalizaciona mreža ukupne dužine 19.678 km transportuje otpadne vode do 20 velikih postrojenja za prečišćavanje, koja dnevno prerade 5,57 miliona m3 otpadnih voda. Sistem je projektovan da podnese ogromnu količinu tih voda. Mreža ima dovoljan kapacitet da prihvati fluktuacije u protoku tih voda, uključujući i one u vreme jakih kiša. Pored toga što ima delova grada koji imaju odvojene kanalizacione sisteme za odvođenje atmosferskih i komunalnih otpadnih voda, u većem delu Tokija su postavljeni kombinovani sistemi u kojima se atmosferske i komunalne vode odvode istim cevima do postrojenja. Pošto pesak i drugi talog kao i nagomilavanje masti i ulja često usporavaju protok otpadnih voda u cevima, zabranjeno je bacanje čvrstog otpada u kanalizaciju i prosipanje jestivnog ulja - zato što može da  prouzrokuje koroziju cevi. Kanalizacione cevi se periodično pregledaju i čiste iznutra, ručno ili pomoću čistača pod visokim pritiskom.
Kanalizacione cevi su postavljene pod nagibom zato da bi otpadne vode oticale prirodnim padom. Kada se kanalizacione cevi i kolektori nađu na velikoj dubini, otpadna voda se, pomoću pumpi, dovodi na površinu da bi ponovo mogla da teče prirodnim padom. Pumpe imaju i važnu ulogu u vreme velikih kiša kada ispumpavaju atmosferske vode iz kanalizacije u reke i more i tako sprečavaju plavljenje urbanih delova. Od ukupno 85 pumpnih stanica na teritoriji grada, 44 su potpuno automatizovane i njima se upravlja daljinski.

Prečišćavanje pomoću kiseonika

Otpadne vode se kanalizacijom dovode do 13 postrojenja za prečišćavanje, raspoređenih po centralnom delu, i 7 koji se nalaze u Regiji Tama. U njima se uklanjaju zagađujuće materije iz voda da bi se dobila voda koja je bezbedna za ispuštanje u životnu sredinu i ponovnu upotrebu. U ovim postrojenjima otpadna voda prvo dolazi na primarni tretman, gde se veliki komadi čvrste materije uklanjaju ceđenjem na rešetkama. Odatle voda ide u primarni taložnik gde se, zahvaljujući sporom toku čestice organskih materija i neorganskih materijala kao što su pesak i zemlja, zagađujući talog uklanja taloženjem, dok masne i uljaste materije isplivavaju na površinu odakle se uklanjaju sakupljanjem. Voda posle toga odlazi u reakcioni rezervoar na sekundarni tretman, gde se koriste biohemijski procesi koji se odvijaju pod uticajem mikroorganizama za dalje razbijanje organske materije i uklanjanje rastvorenih zagađivača.
Mikroorganizmi koji se unose aktivnim muljem u otpadne vode suspenduju organske materije i snižavaju biološku potrošnju kiseonika. Procesi mogu biti anaerobni (kada nije potreban kiseonik za razvoj bakterija) - oni podnose veće organsko opterećenje (odnosno veće koncentracije zagađenja) - ili aerobni. Za aerobno biološko prečišćavanje je potrebno dovođenje dovoljne količine kiseonika, što se vrši propuštanjem mehurića vazduha kroz vodu. U toku ovog procesa koji traje 6 do 8 sati, prljavština se lepi za mikroorganizme i formira grudve koji padaju na dno taložnika, odakle se zajedno sa vodom odvodi u sekundarni taložnik. Tamo se taloženjem posle 3 do 4 sata dobijaju mulj i prečišćena voda koja zadovoljava kvalitet potreban za ispuštanje u reke ili more.

Neka postrojenja imaju i tercijerni tretman koji obuhvata dodatne procese, kao što su denitrifikacija, koagulacija ili A2O, kojima se uklanjaju azot i fosfor, ultrafiltracija kojim se uklanjaju preostale nečistoće i dezinfekcija hlorom, čime se uklanjaju patogeni agensi. Ovo osigurava da prečišćena voda ispunjava standarde kvaliteta za ispuštanje ili ponovnu upotrebu za navodnjavanje, za ispiranje toaleta ili dopunjavanje podzemnih voda. Za poboljšanje efikasnosti prečišćavanja, koriste se i napredne tehnologije kao što su membranski bioreaktori, reversna osmoza i ultraljubičasta dezinfekcija.

Energija iz otpada, đubrivo i keramika

Posle primarnog i sekundarnog tretmana otpadnih voda od čvrstih čestica, nastaje mulj koji sadrži veliku količinu vode. Za uklanjanje vode koriste se centrifuge, prese i drugi uređaji, čime se smanjuje zapremina mulja i olakšavaju njegovo dalje rukovanje i transport. Dehidrirani mulj se može stabilizovati pomoću kreča, aerobnom ili anaerobnom digestijom, što ga čini sigurnijim za dalji tretman ili ponovnu upotrebu. Zbog ograničenog prostora u Tokiju, ovakav mulj se najčešće spaljuje i pretvara u pepeo (pri čemu se zapremina smanji oko dvadeset puta, uz dobijanje energije), koji se koristi za izradu cigli i keramičkih predmeta. Poslednjih godina se povećala upotreba ovog mulja kao đubriva u poljoprivredi, za uređenje zelenih površina ili projekte melioracije.
Iz biogasa proizvedenog tokom anaerobne digestije mulja dobija se topolotna i električna energija koja se koristi na samom postrojenju ili se distrubura do drugih potrošača. Pored toga, fosfor i azot koji su ekstrahovani iz ovog mulja mogu se ponovo koristiti u poljoprivredi ili industriji. U novije vreme, mulj se koristi i za dobijanje vodonika, pa je tako instalisano postrojenje koje može da preradi 1 t mulja sa postrojenja dnevno i proizvede 40-50 kg vodonika! Ova količina je dovoljna za pogon 10 putničkih vozila ili 25 e-bicikala sa gorivnim ćelijama.
„Očiai“ je jedno od 20 postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda koje je izgrađeno 1964. godine u Šindžuku, gusto naseljenom centralnom delu Tokija gde je okruženo poslovnim i stambenim zgradama. Celo postrojenje se nalazi ispod zemlje, a iznad su napravljeni sportski tereni, park i dečije igralište, što je urađeno prvi put u svetu. Deo otpadne vode tretirane u ovom postrojenju se koristi za ispiranje toaleta u 32 velike poslovne zgrade u okolini, navodnjavanje zelenih površina i dopunjavanje tokova obližnjih rečica, a ostatak se ispušta u reku Kanda koja se uliva u Tokijski zaliv.

Sprečavanje poplava odvođenjem atmosferskih voda

Tokio je izložen jakim padavinama i tajfunima koji su krajem 20 veka postali sve učestaliji zbog klimatskih promena. Sa druge strane, kao jedno od najnaseljenijih urbanih područja na svetu, zbog svog geografskog položaja Tokio je u prošlosti bio veoma podložan poplavama. Da bi se to ublažilo, u gradskom delu postoji široka mreža cevi, rezervoara i odvodnih kanala projektovanih da sakupljaju i kanališu atmosferske vode dalje od naseljenih delova. Ovi sistemi se redovno održavaju i unapređuju kako bi se obezbedio efikasan odvod atmosferske vode i smanjio rizik od poplava. Dodatno je, od 1992. do 2006, izgrađen najsavremeniji sistem za odbranu od poplava, zvanično poznat kao Spoljni podzemni kanal za ispuštanje u gradskoj oblasti (G-Cans). To je ogromni podzemni kanalizacioni sistem koji se nalazi u Kasukabeu, na 19 km od centra grada. Izgrađen je da bi se višak atmosferske vode koji nastaje tokom obilnih padavina i tajfuna preusmerio iz kanalizacije i na taj način sprečile poplave u gradu. Sistem se sastoji od pet betonskih silosa, svaki visine 65 m i prečnika 32 m koji su povezani sa 6,4 km tunela prečnika 10 m. Na kraju tunela, na dubini od 22 m, napravljen je podzemni rezervoar za vodu čija je betonska tavanica oslonjena na 59 stubova.

Tokom obilnih padavina ili tajfuna, atmosferske vode iz tokijske kanalizacije se preusmeravaju u ovaj podzemni sistem i time sprečava da se voda zadrži u gradu i izazove poplave. Voda se prvo privremeno skladišti u masivnim silosima koji služe kao regulatori protoka i koji, zajedno sa tunelima, mogu da zadrže do 200.000 t vode. Kada se oni napune, voda se upućuje u podzemni rezervoar koji, poput tampon zone, prima svu ovu veliku vodu koja se nakon toga može, pomoću 78 pumpi kapaciteta 200 t/sec, postepeno ispustiti u reku Edogava, koja se uliva u Tokijski zaliv. Ovaj rezervoar se koristi prosečno sedam puta godišnje i, kada nije u upotrebi, otvoren je za javnost i može se obići.
Da bi se poboljšala apsorpcija vode u urbanim delovima Tokija koji su pod visokim rizikom od poplava, dodatno se ulaže u projekte zelene infrastrukture, čime se istovremeno ublažava efekat urbanog toplotnog ostrva. Površine kao što su parkovi, bašte, zeleni krovovi i propusne površine pomažu u apsorpciji kišnice i smanjenju oticanja atmosferskih voda u kanalizaciju.
Upravljanje otpadnim vodama u celom Japanu pa i Tokiju je regulisano propisima i visokim standardima koje su postavile nacionalne i lokalne vlasti. Poštovanje ovih propisa se striktno kontroliše kako bi se osiguralo da ispuštanje otpadnih voda ne šteti životnoj sredini ili javnom zdravlju. Zbog toga je u Tokiju izgrađena napredna infrastruktura, pri čemu se posebna pažnja obraća na ponovnu upotrebu prečišćenih otpadnih voda i zaštitu od poplava.

Dr Vladica Božić

Kompletni tekstove sa slikama i prilozima potražite u magazinu
"PLANETA" - štampano izdanje ili u ON LINE prodaji Elektronskog izdanja
"Novinarnica"