Физичко-хемијска карактеризација и симулациони модела за појаву мутноће вода у циљу оптимизације процеса прераде вода

Abstract

Водни ресурси у карстним теренима, као воде доброг квалитета, постају све значајнији извори снабдевања становништва питком водом. Режим истицања, али и квалитет карстних изданских вода, у највећој мери зависе од плувиографског режима, као и од режима површинских водотокова који пониру. Из тих разлога се врши мониторинг квалитета карстних вода. Располагање подацима о параметарима квалитета воде, добијених мониторингом који се спроводи у континуитету, омогућава примену симулационих модела ради успостављања зависности количина падавина, топљења снега и карактеристичних параметара квалитета воде. Циљ ове докторке дисертације је одређивање концентрације тешких метала у води и креирање симулационог модела зависности падавине (киша и снег)-водостај-мутноћа воде карстних изворишта Злот и Сурдуп, која се користе за потребе водоснабдевања на територији града Бора. На овај начин управљање водосистемом ће постати сигурније. На основу података временске прогнозе, моћи ће да се одреди највероватније време појаве мутне воде на изворишту, што ће омогућити правовремено реаговање и искључивање изворишта из система водоснабдевања пре његовог замућења. Представљени резултати показали су да концентрације тешких метала у води на изворишту Злот нису веће од дозвољених вредности према националним стандардима Републике Србије за пијаћу воду. Такође, концентрација тешких метала се није мењала са повећањем замућености. Међутим, пораст концентрације молибдена у води детектован је на изворишту Сурдуп, у време замућења. Само извориште Сурдуп се налази у близини два рудника: „SERBIA ZIJIN COPPER DOO“ и „Jugo-Kaolin“, тако да рударско-металуршке активности највероватније имају утицаја на квалитет воде изворишта Сурдуп. Процена утицаја падавина на ниво воде у рекама и на замућеност воде у извориштима, показује веома добру повезаност падавина са разматраним варијаблама. Реакција ових параметара је скоро истовремена када су обилне кише (током истог дана или временског корака од једног дана), док утицај снежних падавина зависи од температурног режима са временским кораком од два дана за Злотско извориште и водостај Бељевинске реке. На основу података са метеоролошке станице “Црни Врх” зависност отапања снега и мутноће на изворишту Сурдуп, није се могла утврдити. Утицај падавина на оба изворишта је са временским кораком од 0-1 дана. Такође, резултати су показали значајну позитивну повезаност између замућености и количине природних органских материја, изражених потрошњом калијум-перманганата у киселој средини. Успостављени симулациони модели за оба изворишта, су са високим степеном корелације између измерене и израчунате мутноће (r=0,73-0,978), што омогућава њихово коришћење за краткороичне предикције појаве мутноће на изворишту, у зависности од параметара који имају утицаја на мутноћу.

Water resources from karst aquifers are becoming more and more important sources of fresh and quality drinking water. Regime discharge and the quality of karst aquifers depend mostly of the pluviographic regime, as well as on the regime of surface water that sink. For these reasons, monitoring is carried out quality of karst water. Long-term monitoring of water quality parameters enableсthe the application of simulation models through the dependence between quantity precipitation, snow melting and characteristic parameters of water quality. The aim of this doctoral thesis is the determination of heavy metal concentration in the waterand create the simulation model for dependence precipitation (rain and snow)-water levelturbidity of karst sources Zlot and Surdup, which are used for water supply in the city of Bor. In this way, the management of the water system will become safer. Based on the weather forecast, the occurrence time of turbidity on the source will be known, which will allow timely response and disconnection of the source from the water supply system. The presented results showed that heavy metal concentrations in water are not higher than allowable values according to the Serbian National drinking water standards in the Zlot source. Also, the heavy metal concentration did not change with the turbidity increased. But, the increase of Molybdenum concentrations in water was detected in the Surdup source with increasing turbidity. It should be said that the Surdup source is located near two mines: “SERBIA ZIJIN COPPER DOO” and “Jugo-Kaolin”, so mining and smеlting activities may be do have an impact on the water quality in the Surdup Source. The assessment of the effect of precipitation on the water level in the rivers, and on the water turbidity in the sources, shows a very good correlation between precipitation and the considered variables. The reaction of these parameters is almost concurrent when there is heavy rainfall (during the same day or time lag of one day), while the influence of snowfall depends on the temperature regime (the moment when the snow started melting) with a time lag of two days for the Zlot source and water level in the Beljevina river. Based on the data from the meteorological station "Crni Vrh", the dependence of snow melting and turbidity in the Surdup source could not be determined.Also, the results showed a significant positive correlation between turbidity and amount in natural organic matter expressed by the potassium permanganate consumption in the acidic environment. Finally, the established simulation models for both sources have a high degree of correlation between the measured and calculated turbidity r = 0,73-0,978, which allows their use for short-term predictions of turbidity in the source depending on the parameters that affect the turbidity.