BUDUĆNOST JE STIGLA – PROIZVODNJA VODE ZA PIĆE IZ KANALIZACIJE U SINGAPURU

Pre nekoliko godina, objavljen je zanimljiv članak o maloj, ali gusto naseljenoj ostrvskoj zemlji Singapuru u jugoistočnoj Aziji (sa skoro šest miliona stanovnika), koji je otpočeo proizvodnju vode za piće iz otpadnih voda sopstvene kanalizacije [1]. Tada, pre više od pet godina, već je bila na putu izgradnja i pete fabrike vode za piće, koja kao sirovinu koristi otpadnu vodu iz gradske kanalizacije. To praktično znači, da Singapur u stvari reciklira upotrebljenu (otpadnu) vodu, prerađujući je u vodu za piće, čime daje izvanredan primer štednje vode i shvatanja da je svaka kap, svaki litar vode (čak i otpadne) – dragoceni resurs, koji se ne sme lako odbacivati.

Danas, Singapur svoj poduhvat naziva NEW(W)ATER (nova voda); on im omogućava da postepeno postaju manje zavisni od uvoza vode iz susednih država na kopnu, od kojih su do skora uvozili znatne količine vode po visokim cenama. Poznato je da je za potrebe javnog vodosnabdevanja, neophodno da izabrani tehnološki sistem, tj. odgovarajuće postrojenje za pripremu vode (fabrika vode), obezbedi dovoljne količine pijaće vode koja mora zadovoljiti tri osnovna uslova [2]:

1. da je higijenski ispravna i bezbedna (sa zdravstvenog stanovišta),

2. da je estetski prihvatljiva i pitka (zadovoljava standarde Svetske zdravstvene organizacije [3], odnosno pravna akta pojedinih zemalja o higijenskoj ispravnosti vode za piće) i 

3. da troškovi proizvodnje vode budu ekonomski opravdani sa aspekta buduće upotrebe.

IZVORI VODE I VODOSNABDEVANJE

Površina Singapura (na kopnenom delu) iznosi svega oko 700 km2, a broj stanovnika je oko šest miliona, što ovu zemlju svrstava među najgušće naseljene zemlje celog sveta (sa preko 8000 stanovnika na jednom kvadratnom kilometru), a svo stanovništvo je u gradovima.

Iako okružen morem i naizgled prebogat vodom, desalinizacija za potrebe dobijanja vode za piće je samo jedan od načina na koji ova zemlja snabdeva vodom svoje stanovništvo i privredu. Singapur ima limitirane mogućnosti za sakupljanje i čuvanje kišnice (zbog male površine kopna koje zauzima), a česte su pojave suša, poplava i zagađenja vode.

Ovi izazovi su primorali Singapur da se još sredinom prošlog veka pozabavi održivim vodosnabdevanjem, za rastuće potrebe za vodom budućih pokoljenja njegovih stanovnika. Bilo je potrebno sačiniti održivu strategiju vodosnabdevanja, pronaći i realizovati inovativne, efikasne i ekonomične metode prečišćavanja vode, uključujući i alternativne „izvore” vode - resurse sopstvene otpadne vode.

Danas Singapur poseduje stabilno vodosnabdevanje iz nekoliko različitih izvora snabdevanja vodom (kao što je prikazano na slici), nazvanih „četiri nacionalne slavine”, koje čine:

(1) voda iz lokalnih rezervoara sakupljene kišnice; 

(2) uvežena voda (iz susednih zemalja);

(3) reciklirana voda – otpadna voda iz kanalizacije prerađena do visokog kvaliteta, nazvana NEWATER (nova voda) i

(4) desalinizovana morska voda. 

Na ovaj način, Singapur zahvaljujući tome što ima nekoliko nezavisnih izvora snabdevanja sirovom vodom koju prerađuje u vodu za piće, bilo koji od njih ako “otkaže” ili postane nedostupan, preostali izvori će to nadoknaditi. Time je Singapur postigao stabilno i održivo vodosnabdevanje, čime je prevazišao problem koji ima zbog prirodne oskudice izvora vode na kopnu, a u cilju zadovoljenja potreba stanovništva koje postaje sve brojnije.

Sa skoro šest miliona stanovnika i modernom industrijom, dnevne potrebe Singapura za vodom su oko 430 miliona galona, što je skoro dva miliona kubika sveže vode svakoga dana, od čega domaćinstva (stanovništvo) koristi  45 %, a ostatak vode namenjen je javnim ustanovama, industriji i ostalim delatnostima. Procena je da će do 2060. godine stanovništvo Singapura trošiti svega 30% dopremljene vode, dok će ostatak biti namenjen industriji i drugim javnim korisnicama.

Do 2060. godine čak 85 % snabdevanja vodom u Singapuru poticaće samo iz dva „izvora“: NEWater vode i desalinizacije.

Pošto potrebe za vodom u Singapuru nastavljaju da rastu u korak sa porastom broja stanovnika i ekonomskim rastom, ova zemlja je prinuđena da planira vodosnabdevanje daleko unapred, kroz strategije razvoja, kako bi se osigurale dovoljne količine vode i pouzdani načini vodosnabdevanja za buduće generacije. Godinama i decenijama unazad, singapurska vlada je razvila i implementirala efikasan i ekonomski isplativ način na koji se podmiruju potrebe stanovništva i industrije za vodom. Singapur tako ulaže značajna sredstva u istraživanje i razvoj novih tehnologija za dopremanje i preradu vode, kao i za njeno recikliranje.

U Singapuru se svi odnose prema vodi vrlo odgovorno – kao prema dragocenom resursu bez koga nema opstanka, važnoj ekonomskoj kategoriji (voda je sirovina i pomoćno sredstvo u industriji), kao i kroz očuvanje vode kao važnog segmenta životne sredine. Zahvaljujući tome, Singapur je danas na globalnom nivou prepoznat kao grad – model za integrisano upravljanje vodom i potencijalni globalni centar za proizvodnju i prodaju vode, kao i za ekspertizu u oblasti tehnologije vode. Singapurski model upravljanja vodom baziran je na holističkom pristupu, a zasniva se na tri jednostavna principa: sakupiti svaku kap atmosferske vode, ponovo upotrebiti (reciklirati) otpadnu vodu i desalinizirati morsku vodu. 

Kvalitet vode koju obezbeđuje Singapurska nacionalna vodna agencija za potrebe krajnjih korisnika je u skladu sa njihovim pravnim normama iz 2019. godine (propisi vezani za zaštitu životne sredine, poglavlje Voda za piće) i u skladu sa smernicama Svetske zdravstvene organizacije (WHO) za zahtevani kvalitet vode za piće. Voda sa slavina je na taj način potpuno bezbedna za piće, bez potrebe bilo kakve prethodne filtracije u kućnim uslovima.

PROJEKAT NEWATER („NOVA VODA“)

Jedan od četiri nezavisna izvora dopremanja sirove vode za vodosnabdevanje Singapura predstavlja reciklirana otpadna voda iz kanalizacije, koja je prerađena do nivoa vode za piće - tzv. Nova voda (NEWater). U tom procesu prerade, prethodno tretirana otpadna voda iz kanalizacije prečišćava se do ultra-čiste vode visokog kvaliteta, čime se vrši recirkulacija upotrebljene vode, koja bi se inače nepovratno izgubila ispuštanjem u more. Danas na ovaj način u Singapuru funkcioniše pet NEWater postrojenja, obezbeđujući čak 40 % ukupnih potreba za vodom cele zemlje. Očekuje se da će do 2060. godine voda iz postrojenja NEWater obezbeđivati i do 55 % budućih potreba Singapura.

Kao inovativni koncept recikliranja otpadne vode u Singapuru, NEWater se prvi put pominje sedamdesetih godina prošlog veka, dakle pre skoro pola veka. Tada je prvi put vlada Singapura izradila i razmatrala studiju izvodljivosti i održivosti prerade već upotrebljene (otpadne) vode, koja se do tada nepovratno ispuštala u vodne resurse. Iako je ta studija pokazala da je tehnički izvodljiva ideja recikliranja otpadne vode, visoka cena same tehnologije prečišćavanja i upitna funkcionalnost i pouzdanost rada činili su kočnicu za dalji rad na razvoju tog poduhvata.

Međutim, dve decenije kasnije – devedesetih godina prošlog veka, značajno raste primena membranske tehnologije u prečišćavanju voda, ona postaje i ekonomski isplativa i dovoljno efikasna u prečišćavanju. I druge zemlje, a posebno SAD, počinju u tom periodu intenzivniju primenu membranskih tehnologija za prečišćavanje vode (najpre slane vode iz okeana) u svrhu dobijanja vode za piće zahtevanog kvaliteta. Godine 1998. Singapurska nacionalna vodna agencija osniva tim stručnjaka za potrebe testiranja najsavremenijih, a komercijalno dostupnih membranskih tehnologija za potrebe recikliranja otpadne vode i njenog prevođenja u vodu za piće. Dve godine kasnije, naručeno je potpuno opremljeno postrojenje sa membranskom tehnologijom prerade vode, koje je moglo da proizvede 10.000 kubika vode dnevno.

Ovako proizvedena voda imala je kvalitet vode za piće i nazvana je NEWater (Nova voda), s obzirom da je dobijena prečišćavanjem upotrebljene tj. otpadne vode. Serija testova kvaliteta dobijene vode, pokazala je da je NEWater voda bezbedna za piće i da predstavlja održiv vodni resurs, jer “izvor” otpadne vode nikada ne može da presuši, jer se ona stalno stvara nakon upotrebe vode. Međunarodni tim stručnjaka iz oblasti inženjerstva, biomedicinskih nauka, hemije i tehnologije vode, takođe je ustanovio da je kvalitet vode dobijen iz NEWater-a bio konstantno visok i potpuno u skladu sa zahtevima WHO i USEPA za kvalitet vode za piće, čak je sadržaj mineralnih materija (koje daju pitkost i osvežavajući ukus vodi), bio daleko ispod dozvoljenih granica. Stoga je voda dobijena NEWater procesom po svom kvalitetu praktično više odgovarala destilovanoj ili ultračistoj vodi, koje nisu namenjene za piće, jer nemaju nikakav ukus, tj. bljutave su. Naime, vrhunska tehnologija prečišćavanja vode procesom NEWater, koju čini niz membranskih procesa i UV dezinfekcija, iz vode uklanja gotovo sve primese, pa je dobijena voda “previše čista” za piće jer ne sadrži čak ni mineralne materije koje joj daju osvežavajući ukus.

To je glavni razlog zašto se NEWater voda, iako ultra-čista i potpuno bezbedna, ne doprema krajnjim korisnicima direktno kao voda za piće, već kao “indirektno pitka voda” koja se ubacuje (u udelu od oko 10-20 %, a posebno u sušnim periodima) u rezervoare sa kišnicom. Odatle se, tako pomešana sa kišnicom, ta voda dalje “naturalizuje”, tj. šalje na uobičajeni tretman dobijanja “prave” vode za piće [1]. Upravo ovaj vid mešanja reciklirane kanalizacione vode i kišnice preporučio je i prethodno pomenuti tim stručnjaka kao indirektni izvor pijaće vode.

Ostatak proizvedene NEWater vode, koja se ne koristi kao “indirektno pitka voda”, upotrebljava se kao tehnička voda i doprema se industriji i sistemima za klimatizaciju. Drugi razlog zbog koga se NEWater voda ne koristi direktno kao voda za piće je vezan za psihološko – socijalni momenat življenja i navika u potrošnji vode, koji impliciraju postojanje odbojnosti i nepoverenja stanovništva da za piće koristi prerađenu otpadnu vodu iz kanalizacije.

TEHNOLOGIJA PREČIŠĆAVANJA „NEWATER“

Svi tehnološki postupci, procesi i operacije koji omogućavaju prečišćavanje sirove vode (u ovom slučaju kanalizacione) do zahtevanog kvaliteta vode za piće, zajedno čine jednu celinu - sistem za pripremu (kondicioniranje) vode, tzv. fabriku vode.

Priprema vode za piće u fabrikama vode NEWATER predstavlja prevođenje otpadne vode u pijaću vodu, čiji kvalitet ispunjava standarde kvaliteta vode za piće [3].

Pri projektovanju sistema za pripremu vode za piće, moraju se uzeti u obzir dva osnovna pokazatelja koji praktično opisuju ulaz i izlaz iz sistema [2]:

1. kvalitet i karakteristike sirove vode koja se prerađuje (ulazni pokazatelj) i 

2. zahtevani kvalitet prečišćene vode (izlazni pokazatelj), što u konkretnom slučaju pripreme vode za piće predstavlja zakonski definisan kvalitet vode za piće, odnosno WHO standarde kvaliteta [3].

U procesu prečišćavanja otpadne vode u vodu za piće i dobijanje NEWater-a primenjuje se predtretman sirovih otpadnih komunalnih voda i tri faze prečišćavanja koje slede jedna drugu (slika): 

1. Mikrofiltracija/ultrafiltracija, kojom voda prolazi kroz membranu, a iz vode se uklanjaju mikročestice i bakterije, 

2. Reverzna osmoza, koja radi na principu polu-propustljive membrane, kroz koju prolaze samo molekuli vode, dok se krupniji molekuli primesa i nečistoća, kao i virusi zadržavaju na membrane i 

3. UV dezinfekcija, kojom se inaktiviraju preostali virusi i bakterije, čime voda postaje potpuno bezbedna za piće sa stanovišta pretnje od mikroorganizama. 

Za postizanje optimalnog stepena čistoće proizvedene NEWater vode, obično nije dovoljno primeniti jednu tehniku prečišćavanja, jedan proces ili uređaj, već gotovo uvek kombinaciju kompatibilnih tehnologija (sistem za prečišćavanje koji se sastoji od niza pojedinačnih procesa i operacija). Membranske separacione tehnologije prečišćavanja (u koje spadaju mikrofiltracija, ultrafiltracija, nanofiltracija i reverzna osmoza) spadaju u fizičko-hemijske procese tretmana vode, u kojima se kao pogonska sila koristi gradijent pritiska.

Glavna razlika između navedenih postupaka je vrsta i propustljivost membrane (odnosno veličina pora membrane), koje se za te namene koriste, kao i intenzitet pritiska koji je potrebno primeniti da bi došlo do uspešnog razdvajanja zagađujućih materija iz vode [5]. Od navedenih membranskih procesa, veličina pora membrana je najveća kod mikrofiltracije (tu je najniža vrednost radnog pritiska), a najmanje pore su kod membrana za reverznu osmozu, kod koje se primenjuju najviše vrednosti pritiska kao gradijenta za separaciju (jer je i najveći hidrodinamički otpor upravo kod reverzne osmoze) [5].

Sve membranske separacione tehnike karakteriše visok nivo efikasnosti prečišćavanja, ali i visoka ulaganja, neophodnost prethodnog tretmana ulazne voda, kao i problematika odlaganja otpadnog mulja nastalog u ovim procesima. 

KVALITET DOBIJENE „NEWATER“ VODE

Voda dobijena preradom otpadne vode u postrojenjima tipa NEWater, obezbeđuje dobijanje ultra-čiste vode, sa sadržajem zagađujućih materija daleko ispod graničnih vrednosti propisanih standardima kvaliteta vode za piće. U ovakvoj, ultra-čistoj vodi, i sadržaj mineralnih materija (koje daju vodi osvežavajući ukus) je izuzetno nizak, pa voda dobijena ovim putem nije pogodna za direktnu upotrebu kao voda za piće (jer ima bljutav ukus), iako je potpuno bezbedna za ljudsku upotrebu. Prikaz parametara kvaliteta dobijene NEWater vode u poređenju sa zahtevanim standardom vode za piće dat je u tabeli [4].

Parametri kvaliteta dobijene NEWater vode u poređenju sa standardima za vodu za piće Svetske zdravstvene organizacije (WHO) i američke USEPA-e (tabela), pokazuju da se skoro svi kontrolisani parametri kvaliteta NEWater vode nalaze ISPOD dozvoljenih vrednosti, odnosno unutar zadatih opsega vrednosti standarda kvaliteta vode za piće.

Ipak, uočava se nešto povećan sadržaj nitrata u NEWater vodi (do 15 mg/L, a po standardu je to do 10 tj. 11 mg/L) i neznatno veća baznost NEWater vode. Ono što je uočljivo iz tabele parametara kvaliteta vode, a vezano je za ukus vode, jeste dosta niska mineralizacija NEWater vode ( 150 mg/L ukupnih rastvorenih materija), odnosno mali sadržaj pojedinačnih minerala u rastvorenom obliku (sulfata, hlorida, natrijuma, gvožđa, bakra, cinka). Upravo taj deficit u sadržaju minerala u NEWater vodi, govori u prilog njenoj izuzetnoj čistoći, ali i nedostatku osvežavajućeg ukusa, koji upravo i potiče od rastvorenih minerala, a vodu čini pitkom.

Dva puta godišnje, NEWater postrojenja podležu eksternoj reviziji i proveri kvaliteta rada i efikasnosti prečišćavanja, a u ekspertizi i ocenjivanju učestvuju stručnjaci različitih profila – inženjeri, hemičari, toksikolozi i mikrobiolozi. Ovim eksternim proverama, koje se sprovode kontinualno od početka rada postrojenja, potvrđen je visok kvalitet dobijene NEWater vode i njena bezbednost po zdravlje ljudi.

KOLIKO „NEWATER“ VODA KOŠTA?

Određivanje cene vode predstavlja važan i efikasan mehanizam koji odražava stepen oskudice (ili raspoloživosti) vode, tj. troškove koji su potrebni da bi se do vode zahtevanog kvaliteta uopšte i došlo. Iako Singapur ima sklopljen ugovor sa Malezijom o „razmeni“ vode (do 2060. godine), tihi rat oko vode i napetost u odnosima između ove dve zemlje postoji već godinama, i to zbog cene vode. Naime, Singapur je 2014. godine dnevno uvozio iz Malezije 1,14 miliona kubika sirove vode, po ceni od 0,02 dolara za 1000 galona (4,5 m3), dok je Singapur prerađenu vodu, tj. tehnološki pripremljenu vodu za piće prodavao Maleziji po više nego desetostruko skuplje – po 0,3 dolara za 1000 galona (4,5 m3) [1].

U cenu vode za krajnjeg potrošača nisu uračunati samo puni troškovi njenog dopremanja i proizvodnje, već takođe i troškovi koji uključuju i eventualno povećane izdatke za proizvodnju vode iz nekonvencionalnih (alternativnih) izvora, npr. desalinizacije i recikliranja kanalizacione vode, kao što je to u Singapuru. Prvo ozbiljnije povećanje cene vode za krajnje korisnike u Singapuru, bilo je 2000. godine, pa zatim tek 01. Jula 2017. i 01. Jula 2018. godine (u dva navrata), nakon sprovedenih značajnih ulaganja u vodnu infrastrukturu, što je bilo praćeno povećanjem troškova održavanja.

Ovo povećanje cene vode za krajnje korisnike, ostavilo je mogućnost Singapurskoj nacionalnoj vodnoj agenciji da spremna izađe u susret budućim potrebama za vodom, jačajući vodnu bezbednost ove zemlje, a u isto vreme obezbeđujući stabilno i kvalitetno vodosnabdevanje. U cenu vode za krajnje korisnike (domaćinstva i privredu), uračunati su troškovi prerade vode, održavanja rezervoara, proizvodnja NEWater vode, desalinizacija, sakupljanje i tretman upotrebljene (otpadne) vode, kao i troškovi održavanja i širenja mreže vodosnabdevanja na udaljenije lokacije.

Ukupna cena vode takođe uključuje i taksu za očuvanje vode (Water Conservation Tax, WCT), što je nametnuto realnom cenom pijaće vode, kako bi korisnici shvatili da je voda koju dobijaju za korišćenje neprocenjivo vredna. Pored te takse, u krajnju cenu vode je uključena i naknada za “izvlačenje” tj. “sakupljanje” vode iz sistema otpadnih voda (tzv. WBF – waterborne fee), kako bi se pokrili troškovi tretmana otpadne vode i održavanje kanalizacione mreže. Iznos naknade WBF je određen zapreminom utrošene vode. Svaka kap upotrebljene (otpadne) vode se sakuplja putem odvojene kanalizacione mreže i usmerava na prečišćavanje ka postrojenjima za recikliranje otpadne vode, nakon čega se dalje prečišćava do nivoa vode za piće (kao NEWater), doprema u rezervoare i meša sa kišnicom ili se ispušta u more.

U tabeli su predstavljene trenutne cene vode u Singapuru, za različite kategorije korisnika, koje su na snazi od 01.jula 2018. godine (bez uračunate takse na robu i usluge – GST, što je u stvari PDV).

Iz podataka u tabeli cene vode uočava se da je ukupna cena vode za piće za potrošače u domaćinstvima koja troše manje od 40 m3 mesečno i poslovne korisnike (pravna lica) identična (2,74 $ po m3). Ta cena je značajno, skoro i duplo viša od cene vode koju plaća industrija (1,58 $ po kubiku vode). Takođe, uočava se da je cena NEWater vode za poslovne korisnike (2,33 $) nešto niža u odnosu na cenu vode za piće (2,74 $).

Uočava se da su cene vode u Singapuru višestruko veće nego u Srbiji, koja ima značajno niže cene vode i od zemalja u regionu. Tendencije su da će se cena vode u Srbiji postepeno povećavati, u skladu sa porastom životnog standarda i ulaganja u vodnu infrastrukturu.

UMESTO ZAKLJUČKA

Tehnološki projekat recikliranja otpadne vode „NEWATER“ već skoro 20 godina obezbeđuje Singapuru ne samo podmirivanje sopstvenih potreba za vodom (za stanovništvo i industriju), već i višak proizvedene vode koja se izvozi u okolne zemlje. Iako prirodne i geografske odlike Singapura nisu hidrološki povoljne (jer on oskudeva izvorima vode na kopnu), ova država je danas, zahvaljujući dobroj strategiji i ulaganjima u upravljanje vodnim resursima i u savremene tehnologije, uspela da postane regionalni centar za prodaju vode.

Voda je dragoceni i nezamenljiv prirodni resurs, pa je i njena upotreba na racionalan i promišljen način ključ za održivost vodnih resursa. U Singapuru su to itekako dobro shvatili i u skladu sa tim decenijama ulagali u vodnu infrastrukturu, koja je kontinuirano unapređivana da bi postala što nezavisnija od spoljnih faktora, a posebno i otpornija na klimatske promene. Zahvaljujući savremenoj tehnologiji, pravovremeno izrađenoj strategiji i odlučnosti da se upuste u tako ozbiljan poduhvat, Singapur je postao regionalni centar za distribuciju vode, a pouzdano vodosnabdevanje je ujedno i jedan od ključnih preduslova održivog razvoja. 

Za razliku od Singapura, Srbija je hidrogeološki vrlo izdašno područje, sa značajnim prirodnim i veštačkim vodnim resursima (akumulacijama za vodosnabdevanje). Međutim, ukoliko se vodni resursi u Srbiji ne budu racionalno koristili, možemo doći u situaciju da nam presuše izvori sveže vode, odnosno vode koja se može upotrebiti kao sirovina za dobijanje vode za piće po ekonomski prihvatljivim cenama. Iako Singapur ima najsavremenije tehnologije prečišćavanja (i sveže vode i otpadne vode i morske vode), oskudica u prirodnoj, izvorskoj vodi je više nego primetna: flaširanu izvorsku vodu Singapur nabavlja iz vodno bogatih zemalja, kao što je upravo Srbija.

Naime, jedna naša fabrika flaširane vode već tri godine izvozi svoju, odnosno našu vodu u Singapur. Ova srpska kompanija je, sa partnerom iz Singapura ugovorila dugoročan izvoz flaširane vode, na period pet godina i duže. Njihov plan je da u Singapur plasira više od 100.000 litara mesečno, koliko je pre dvanaest godina iznosio izvoz u ovu zemlju [6].