APA • Ape potabile: pentru uz casnic, servicii publice si industrie alimentara. • Ape industriale. APA POTABILA • Consum > 1 m3/zi pe cap de locuitor.

• din care 200-300 L/zi pe cap de locuitor doar pentru uz casnic. => Pretul apei potabile trebuie sa fie scazut! Obtinerea apei potabile din ape de suprafata: • Limpezire prin sedimentare si filtrare. • Aerare. • Dezinfectare. � Sedimentarea particulelor cu ø > 0,1 mm se face in:

• deznisipatoare orizontale, • deznisipatoare verticale.

• cu functionare continua sau discontinua. Deznisipatorul orizontal

La intrarea apei există un grătar metalic care reţine corpurile plutitoare. Viteza orizontală a apei este 0,1-0,5 m/s. Printr-o staţionare a apei de 5-10 ore în astfel de bazine se pot depune până la 90 % din suspensii. Deznisipatorul vertical Deznisipatoarele verticale au formă cilindrică şi ocupă un spaţiu mai mic. Apa brută intră printr-o conductă în tubul central, apoi urcă în spaţiul inelar şi este colectată la partea superioară într-un jgheab de colectare.

� Filtrarea: retinerea celor mai fine suspensii din apa care nu s-au depus la decantare. • Pentru a îndepărta particulele coloidale din apă este necesară aglomerarea lor

înaintea filtrării. • Aglomerarea particulelor coloidale: ���� Coagulare – destabilizarea cu coagulanti a suspensiilor prin neutralizarea particulelor

incarcate cu sarcina electrica, urmata de: ���� Floculare – aglomerarea, naturala sau sub actiunea floculantilor, a particulelor

neutralizate cu formare de particule mari. � Coagulanti - floculanti: � Anorganici: saruri de Al si Fe – prin hidroliză, formeaza precipitate floconoase care

antreneaza particulele din suspensie prin adsorbţie. � Polimeri organici solubili in apa – polielectroliti. Filtrarea poate urma după decantare simplă sau după coagulare-floculare-decantare. � Materiale filtrante: nisip cuarţos, marmură, cărbune. � Functionarea unui filtru: • etapa iniţială - materialul filtrant, fiind curat, nu poate reţine decât particulele mai

mari. • etapa de regim - la suprafaţa stratului filtrant se formează o membrană filtrantă, care

permite reţinerea particulelor de dimensiuni mici => apă foarte limpede. • etapa de colmatare - ca urmare a impurităţilor reţinute pe filtru, apare o rezistenţă

mare la filtrare, iar debitul apei filtrate se reduce considerabil => regenerarea filtrului .

Filtrul lent Apa intră pe la partea superioară, străbate succesiv straturile de material granular şi este colectată la partea inferioară în conducte cu perforaţii, sau canale de scurgere cu dale. Apa circulă cu viteza de 10 cm/oră sub acţiunea gravitaţiei şi diferenţei de presiune create

de înălţimea stratului de apă. Filtrul nu reţine particulele coloidale, de aceea în cazul apelor cu particule coloidale înaintea filtrării se realizează coagularea. Întrucât viteza de filtrare este mică, se folosesc serii de astfel de filtre, cu suprafaţă mare. Deoarece apa rămâne un timp destul de mare în contact cu aerul şi lumina solară, se produce şi o sterilizare parţială. Organismele vii şi resturile organismelor distruse formează la suprafaţa nisipului o membrană gelatinoasă, numită membrană biologică. Aceasta se formează la câteva zile de la pornirea filtrului şi creşte eficacitatea filtrării, reţinând suspensiile cele mai fine şi microorganismele. Dacă viteza de filtrare este mai mare de 10 cm/oră, nu se mai formează membrana biologică. Regenerarea filtrului de realizează fie prin înlocuirea unui strat de nisip de 30 cm, fie prin spălare cu apă curată care circulă de jos în sus, timp de 10-20 minute. Aceste filtre au avantajul că sunt economice, necesită cheltuieli mici de exploatare şi întreţinere, dau apă sterilă. Au dezavantajul unor debite mici, suprafeţe mari, pericol de îngheţ iarna.

Filtre rapide: sunt recipiente metalice, în care apa străbate filtrul, de obicei din nisip, sub presiune, cu debite mari de 4-36 m3/h. Deoarece în acest caz nu se mai formează membrana biologică, apa nu mai este sterilă, ci trebuie dezinfectată după filtrare. Regenerarea filtrului se realizează după 24-48 ore de funcţionare, prin spălare cu apă limpede sau apă-aer comprimat.

� Aerarea apei • Îndepărtează gustul şi mirosul neplăcute, • Oxidează materiile organice care ar putea intra în putrefacţie. • Indeparteaza fierul continut: 2Fe(HCO3)2 + H2O + ½O2 → 2Fe(OH)3 + 4CO2 - daca apa contine FeSO4, apa se alcalinizeaza cu var: FeSO4 + Ca(OH)2 → Fe(OH)2 + CaSO4 2Fe(OH)2 + H2O + ½O2 → 2Fe(OH)3 Pentru o deferizare înaintată (sub 0,1 mg/l Fe) se aplică procedeul prin schimb ionic, când se folosesc răşini schimbătoare de ioni puternic acide, de forma NaR sau HR. • Produce o demanganizare partiala - precipitarea Mn(II) se face la pH > 8,5 =>

alcalinizarea apei cu var. O demanganizarea avansata se obtine utilizand agenti oxidanti puternici: KMnO4. � Procedee de aerare • Dispersia apei in aer

Apabruta

Apabruta

Randament redus datorită timpului de contact de numai câteva secunde. • Difuzia aerului comprimat in apa

Are avantajul că solubilitatea oxigenului, fiind direct proporţională cu presiunea, este cu 40-60% mai mare decât la presiune atmosferică.

� Dezinfectarea apei = distrugerea organismelor patogene. • Procedee ���� Biologice: retinerea micro-organismelor pe membranele biologice formate in filtrele

lente. ���� Fizice ���� Chimice • Procedee fizice de dezinfectare ���� Prin fierbere

o Procedeu costisitor o Aplicat unor cantitati mici de apa

���� Cu ultrasunete o Se creaza in celula microbiana conditii de inhibare a metabolismului

���� Cu radiatii UV o Procedeu costisitor o Aplicat unor cantitati mici de apa o Apa circula prin conducte in care sunt montate lampi UV. o Efectul bactericid al lampilor UV: 20-25 cm.

• Procedee chimice de dezinfectare −−−− Avantaje:

o instalatii relativ simple, o cost scazut de investitie si exploatare.

− Dezavantaj: o unii reactivi modifica proprietatile organoleptice ale apei.

� Procedee chimice de dezinfectare: • Cu microelemente, • Cu ozon, • Cu KMnO4, • Cu Cl2 si substante clorigene. � Dezinfectarea cu microelemente • Ag si Cu au un efect bactericid chiar la concentratii foarte mici. • Efectul bactericid creste cu:

• Cresterea concentratiei • Cresterea temperaturii • Cresterea timpului de contact apa-metal.

• Tehnici: � filtrarea apei printr-un strat de nisip argintat, � dizolvarea anodica a argintului, � contactul direct al apei cu suprafete metalice argintate, � dizolvarea în apa a unor saruri solubile de argint (AgF). � Dezinfectarea cu clor • Metoda simpla, ieftina, eficienta => larg utilizata.

• Reactii: Cl2 + 2H2O ↔ H3O

+ + Cl- + HOCl HOCl + H2O → H3O

+ + Cl- + O HOCl din solutie se descompune incet cu formare de O, dezinfectant foarte puternic. Formele bactericide active sunt, deci, Cl2 si HOCl. Efectul bactericid depinde de pH: la cresterea pH-ului scade concentratia de HOCl din solutie, echilibrul de disociere: HOCl + H2O ↔ H3O

+ + OCl- fiind deplasat spre dreapta. [HOCl] si [OCl-] versus pH:

Pentru a asigura dezinfectarea, in apa trebuie sa ramana clor liber, deci cantitatea de clor adaugata trebuie sa depaseasca necesarul de clor al apei. • Factori de care depinde eficienta dezinfectarii: � Concentratia Cl2, � pH-ul, � Temperatura, � Concentratia substantelor organice, � Cantitatea si tipul de microorganisme. � Dezinfectarea cu substante clorigene:

� Clorura de var 2CaOCl2 + 2H2O → CaCl2 + Ca(OH)2 + 2HOCl

� Hipocloritii de Na si Ca NaClO + H2O → NaOH + HOCl Ca(OCl)2 + H2O → Ca(OH)2 + 2HOCl Sunt foarte eficienti dar dificil de obtinut (de ex., NaClO se obtine introducand clor intr-o solutie rece de NaOH). Se aplica unor cantitati mici de apa.

� Cloraminele C2H5NCl2 + 2H2O → C2H5NH2 + 2HOCl Au un efect mai slab decât clorul, ca urmare a modificării pH-ului apei. În mediu acid, HClO este nedisociat, deci are o putere mult mai mare de distrugere decât în mediu alcalin, unde se găseşte disociat ca ClO-.

� Dioxidul de clor, ClO2 ���� NU clorineaza apa. � Actioneaza prin efectul oxidant puternic. � Este eficient si la pH ridicat. APE INDUSTRIALE � Destinatia apelor industriale determina tipul de tratament aplicat. � In plus fata de apa potabila, se aplica urmatoarele tratamente: ���� Degazare ���� Dedurizare ���� Demineralizare � Degazarea apelor: reducerea sau eliminarea gazelor corozive – CO2, H2S, O2 –

prezente in apa. • Prin desorbtie, • Prin tratare cu reactivi chimici.

� Indepartarea CO2. Apele cu un continut ridicat de CO2 sunt supuse aerarii in coloane de desorbtie.

Apa

umplutura

Apa

umplutura

Pe cale chimica Filtrarea apei printr-un strat de dolomita calcinata la 600°C: MgO + 2CO2 + H2O → Mg(HCO3)2 CaCO3 + CO2 + H2O → Ca(HCO3)2 Se produc parţial şi o deferizare şi o demanganizare a apei. Tratarea cu var, aplicata apelor cu un continut mic de CO2: CaO + 2CO2 + H2O → Ca(HCO3)2 Ca(HCO3)2 + CaO → 2CaCO3 + H2O � Indepartarea O2 Degazare sub vid Eficace: CO2 < 10-6 g/L, dar costisitoare.

Degazarea cu abur epuizat de joasa presiune Se elimina 98 % din gazele prezente in apa. Metoda frecvent utilizata. � Indepartarea H2S • Prin aerare • Prin degazare in vid • Prin metode chimice:

• Clorinare, • Tratare cu FeSO4 in mediu bazic si aerare puternica.

• Indepartarea H2S prin metode chimice Clorinare, cand se elimina cantitati mici de H2S. Functie de pH si doza de Cl2 pot avea loc reactiile: H2S + Cl2 → S + 2HCl H2S + 4Cl2 + 4H2O → H2SO4 + 8HCl Tratare cu FeSO4 in mediu bazic si aerare puternica. 2Fe(OH)3 + 3H2S → Fe2S3 + 6H2O Suspensia se separa prin decantare. � Dedurizarea apelor: reducerea sau eliminarea sarurilor de Ca si Mg dizolvate in apa. • Cu reactivi chimici: var – soda, fosfat trisodic, NaOH (se aplica apelor cu duritate

mica). • Cu schimbatori de ioni. � Demineralizarea apelor: eliminarea tuturor anionilor si cationilor din apa. • Prin distilare. • Prin osmoza. • Prin schimb ionic. � Demineralizarea prin schimb ionic: trecerea apei, în etape succesive, prin coloane cu

cationit puternic acid si anionit puternic bazic, sau invers. Reactii la trecerea pe cationit HR: 2HR + Ca(HCO3)2 → CaR2 + 2CO2 + 2H2O 2HR + CaCl2 → CaR2 + 2HCl 2HR + MgSO4 → MgR2 + H2SO4 => apa acida. Reactii la trecerea pe anionit ROH: ROH + HCl → RCl + H2O 2ROH + H2SO4 → R2SO4 + H2O => apa demineralizata neutra. Regenerarea cationitului: CaR2 + H2SO4 → 2HR + CaSO4 Regenerarea anionitului: RCl + NaOH → ROH + NaCl

Schema procesului:

Datorită regenerării mai uşoare a răşinii slab bazice, în practică se îndepărtează acizii utilizând răşini slab bazice în coloana a doua. Dacă nu este necesară o demineralizare completă, se pot utiliza schimbători slab acid, respectiv slab bazic. Apele silicioase se trateaza dupa decationizare cu NaF: NaF + HCl → NaCl + HF H2SiO3 + 6HF → H2SiF6 + 3H2O => H2SiF6, puternic disociat, se retine usor pe anionit: 2ROH + H2SiF6 → R2SiF6 + 2H2O De notat ca o buna parte a silicei prezente in apa este eliminata in etapa de coagulare-floculare utilizandu-se coagulanti saruri de Fe sau Al.