Sisteme de Producere a Apei Potabile

Universitatea Tehnic din Cluj- Napoca Facultatea Stiina i Ingineria Materialelor Catedra Ingineria Mediului

Tratarea i Epurarea Apelor suport curs

II. SISTEME DE PRODUCERE A APELOR POTABILE Sisteme de captare i alimentare cu ap Procedee de potabilizare o Sitarea apei, o Coagularea suspensiilor din ap, o Decantarea sau limpezirea apei, o Filtrarea apei, o Dezinfectarea apei, o Tratamente speciale aplicate apelor

1. Sisteme de captare i alimentare cu apUn sistem de alimentare cu ap este un complex de instalaii, construcii i conducte care asigur aducerea apei la beneficiar la parametri i calitatea cerut de acetia i de legislaia n vigoare. Un sistem complex de alimentare cu ap potabil cuprinde n principal urmtoarele elemente: construcii de captare a apei dintr-o surs natural; staia de pompare a apei spre staia de tratare (sau apa poate curge prin cdere liber); conducte magistrale; staii de tratare a apei (pentru potabilizarea apei); rezervoare pentru nmagazinarea apei potabilizate; staii de pompare a apelor potabile spre consumatori (sau apa poate curge prin cdere liber); rezervoare zonale (sau de cartier) de ap potabil; reea de distribuie exterioar a apei potabile (reeaua stradal). Apele utilizate pentru a fi transformate n ape potabile pot proveni n principal din trei surse : Ruri, prin intermediul unor prize speciale pe ruri de unde sunt transportate prin cdere liber sau pompare spre staia de tratare ; Lacuri (naturale sau artificiale), prin intermediul unor prize realizate de regul la nivelul unor baraje sau amenajri speciale; Ape subterane, captarea apelor se face prin drenuri, galerii i puuri. Drenurile por fi realizate din tuburi speciale sau din arocamente cu o mic nclinaie, au scopul de a colecta apele subterane i de a le transporta spre bazine de unde pot fi pompate. Se utilizeaz n cazul unor debite foarte mici. Galeriile sunt construcii mai ample, vizitabile, destinate captrii unor debite mai mari i au o anumit nclinaie pentru scurgerea apei spre bazinul de colectare, de unde sunt pompate spre staia de tratare. Puurile sunt construcii cilindrice verticale pentru captarea apelor subterane aflate la adncimi de 8 10 metri de unde extragerea apei se face prin intermediul pompelor submersibile.

Staiile de pompare a apelor au rolul de asigura transportul apelor de la sursa principal la staiile de tratarea apelor. Dac exist o diferen de nivel favorabil ntre sursa de ap i staia de pompare, atunci apa poate curge prin cdere liber i n acest caz diametrele conductelor trebuiesc majorate substanial pentru a asigura debitul dorit. Conductele magistrale sunt de regul conducte de mari dimensiuni i au rolul de a transporta apa de la-1-



surs la staia de tratare a apei. Lungimea acestor conducte magistrale depinde de poziia sursei de ap i de zona n care este amplasat staia de tratare a apei. Staiile pentru tratarea apelor sau pentru potabilizare sunt construcii speciale de mari dimensiuni, construcia lor depinznd de debitul ce trebuie s-l asigure, de calitatea apei de la surs, precum i tehnologia adoptat pentru tratarea apei. Rezervoarele de stocare pot fi centrale, pentru staii, respectiv orae mici sau dispuse n cartiere, de regul n zonele nalte, astfel ca prin cdere liber prin conducte s asigure pe ct posibil o presiune suficient i dac se poate constant n toat reeaua de distribuie. In cazul unor localiti de mici dimensiuni, respectiv mici comuniti rurale, staiile pentru potabilizarea apelor sunt mult mai simple i de mici dimensiuni. De regul sursele de ape pentru micile comuniti sunt izvoarele sau sursele subterane, care n general sunt de debite mici, dar de o mai bun calitate, fapt ce implic un tratament relativ minor pentru potabilizare. Acest fapt nu exclude controlul periodic al sursei de apa pentru a avea sigurana c sursa nu a fost infestat accidental. Intruct exist diferene semnificative n procesul de potabilizare a apelor pentru localiti mici (debite mici i surse de ap de o bun calitate) n raport cu procesele de potabilizare pentru localiti mari (ceea ce nseamn debite mari), unde sursele de ap sunt de regul apele curgtoare sau lacurile de o anumit calitate a apei, acestea se vor trata difereniat pentru c i procesele i instalaiile sunt diferite.

2. Procedee de potabilizareProprietile apei n stare natural nu satisfac de cele mai multe ori (mai ales n cazul apelor de suprafa) condiiile de calitate cerute de consumatori i de aceea este necesar tratarea apei pentru a aduce apa la parametri necesari. Corectarea calitii apei se realizeaz prin procedeul de potabilizare, ce se realizeaz n staiile de tratare a apelor. n general o staie de tratare a apelor potabile utilizeaz urmtoarele procedee pentru obinerea apelor potabile conform normativelor Ministerului Sntii: Sitarea, respectiv reinerea corpurilor plutitoare sau antrenate de ap de mai mari dimensiuni; Deznisiparea, este operaia de reinere a particulelor grosiere i a particulelor de nisip, de regul prin staionarea pe o anumit perioad a apei n bazine speciale; Coagularea i flocularea, este de fapt procesul de aglomerare a suspensiilor fine, coloidale din ap, nedetectabile, prin utilizarea unor reactivi numii floculani, care aglomereaz aceste particule permind sedimentarea acestora; Decantarea apei, este operaia de reducere a turbiditii apei, respectiv reinerea majoriti suspensiilor (circa 95%) prin staionare a apei pe o perioad de timp relativ mai mare n bazine speciale. Procedeul de decantare se aplic dup faza de coagulare-floculare; Filtrarea, este operaia de finisare a apei, respectiv de limpezire a apei, printr-o filtrare intens, cnd se rein cele mai fine particule, inclusiv unele microorganisme. Operaie de regul se realizeaz prin trecerea apei printr-un strat foarte gros de nisip cu o anumit granulaie, n anumite condiii; Dezinfecia, este operaia de distrugere a tuturor microorganismelor (operaie numit i clorurare sau clorinare ntruct se utilizeaz cel mai frecvent clorul). Alegerea schemei tehnologice ce se va aplica, dimensionarea fiecrei operaii depinde de condiiile specifice, respectiv dimensiunea sursei de ap, dac este surs de suprafa sau pnz freatic, de zona n care este captat apa, zon de munte sau de deal, de diferena de nivel dintre captare i staia de tratare, de proprietile fizice, chimice i bacteriologice ale apei la sursa de captare, de condiiile de calitate cerute de consumator sau standardul privind cerinele de calitate pentru apa potabil sau tehnologic. Trebuie adoptat soluia cea mai economic, dar i cea mai uor de aplicat. Literatura de specialitate recomand adoptarea unui flux n cascad, folosind diferena de nivel a apei, astfel nct apa s treac gravitaional prin toate treptele de tratare a apei. Din schemele posibile de ales pentru o staie de tratare a apelor potabile, se alege schema care din punct de vedere tehnico-economic i al siguranei n funcionare este optim.-2-



2.1. Sitarea apei Apa captat dintr-o surs natural, fie de suprafa fie chiar i de adncime trebuie s treac printr-un sistem de grtare fine sau printr-o sita cu ochiuri mari, pentru a se reine particulele mari plutitoare sau aflate n suspensie. Reinerea acestor particule nc de la intrarea n staia de potabilizare este important pentru c aceste particule deranjeaz procesul de potabilizare i pot bloca micrositele i conductele. 2.2. Deznisiparea apei Operaia de reinere n bazine speciale a nisipului sau a altor particule de mici dimensiuni (de regul particule peste 0,2 mm) i care plutesc n suspensie n ap se numete deznisipare. Utilizarea deznisipatoarelor este recomandat n cazul n care n urma cercetrilor de laborator pentru determinarea curbei de sedimentare, a rezultat faptul c ntr-un interval de timp mic (120 180 secunde) se depun cel puin 20% din greutatea suspensiilor prezente n ap. Utilizarea acestor deznisipatoare este recomandat i pentru faptul c uureaz mult tratamentele ulterioare aplicate apei. Deznisipatoarele sunt de multe tipuri, nu sunt standardizate, construcia lor depinde de debitul de ap, de media multianual a compoziiei apei n particule sedimentabile. Ele se clasific dup direcia de curgerea apei i dup modul de evacuare a sedimentelor reinute. Dup direcia de curentului de ap distingem deznisipatoare orizontale i verticale. Deznisipatoarele orizontale sunt cele mai des utilizate ca urmare a faptului c sunt cele mai simple i mai uor de ntreinut. Ele sunt de fapt o succesiune de bazine sau de camere, fiecare cu un rol bine definit. Prima camer este numit camer de acces, a doua camer de linitire, a treia camer de sedimentare i a patra camer de colectare a apei deznisipate. De cele mai multe ori primele dou camere sunt comune. Camera de acces dispune de un grtar metalic pentru reinerea corpurilor plutitoare. Grtarele sunt construcii sudate cu mrimea ochiului de 10-50 mm, confecionate din bare metalice laminate. Grtarele au o poziie nclinat fa de vertical de 15 30 grade. Dimensiunea zonei de intrare a apei prin grtar trebuie astfel stabilit nct s asigure o vitez maxim de curgere a apei de 0,4 0,5 m/sec. Deasupra grtarului exist o pasarel care asigur accesul personalului muncitor pentru a putea extrage corpurile plutitoare reinute de ctre grtar. Camera de linitire a apei este mult mai larg, trecerea de la camera de intrare la camera de linitire se face printr-un racord cu deschidere mare. Mrindu-se mult seciunea de curgere, scade foarte mult viteya de curgere a apei. Nisipul o dat colectat este evacuat i poate fi folosit n construcii sau ca material de umplutur. Datorit faptului c deznisipatoarele orizontale sunt construcii orizontale de mari dimensiuni i ca urmare ocup mult teren, nu se recomand a fi folosite dect n cazul existenei unor terenuri ntinse i care nu pot avea alt destinaie. In figura1 este prezentat n mod schematic un astfel de deznisipator.

Fig.1. Deznisipator orizontal cu curire manual 1.-grtar pentru reinerea corpurilor plutitoare; 2.- pasarel; 3-bare pentru linitirea apei ; 4.-stvilar pentru reglarea debitului; 5.-stvilar pentru golirea complet;.6.-stvilar pentru reglarea evacurii apei deznisipate; 7.galerie de golire a depunerilor. Camera de linitire a apei este mult mai larg, trecerea de la camera de intrare la camera de linitire se-3-



face printr-un racord cu deschidere mare. Camera de linitire dispune de o serie de bare de oel cu diametre de 30 50 mm aezate vertical i dispuse n ah la o distan de 25 35 mm, iar fundul bazinului are o mic nclinare. Rolul acestei camere este de a asigura o curgere laminar linitit cu vitez mic, fr cureni transversali. n figura 1 este prezentat o schi a unui deznisipator orizontal cu curire manual a depunerilor. Camera sau bazinul de sedimentare are rolul de a asigura o linitire complet a apei, care trebuie s permit depunerea sedimentelor n zona final a camerei. De aceea cea mai important dimensiune a acestei camere este lungimea pe care o parcurge apa i pentru care corespunde unui anumit timp de staionare a apei n bazin. Acest durat de timp n care apa parcurge orizontal bazinul, trebuie s asigure timpul necesar pentru depunerea pe fundul bazinului a sedimentului aflat n suspensie n ap. Calculul lungimii bazinului de sedimentare se face cu relaia:

L=

.H .v

In aceast formul avem notaiile: un coeficient de neuniformitate (cuprins ntre 1,5 2,0; cifra maxima corespunde debitelor mici); H - nlimea util a bazinului de deznisipare, n [ m ] ; v - viteza de curgere orizontal a apei n bazin, n [ m / s ]; - viteza de sedimentare a particulelor n suspensie, care se determin experimental [m / s]; nlimea total a bazinului se stabilete prin nsumarea nlimii util, plus nlimea stratului de depuneri (se stabilete experimental, innd seama de periodicitatea golirii bazinului de depuneri: 1 5 zile), grosimea stratului posibil de ghea (0,3 0,5 m), precum i o nlime de siguran de 0,10,25m. n general nlimea zonei utile a bazinului trebuie s fie cuprins ntre 1 m i 2,5 m, dar se prefer nlimile mici, care asigur condiii mai uoare de curire a bazinului. Dup se s-a stabilit nlimea H a deznisipatorului, se determin limea bazinului (B) care se stabilete n funcie de debitul apei i nlimea bazinului, conform formulei :B= Q [ m] ; n.H .v

In formula de mai sus avem urmtoarele notaii: B - limea bazinului, (care nu trebuie s depeasc 2 m); Q este debitul de ap ce trebuie procesat; n - numrul bazinelor de deznisipare care lucreaz n paralel. De regul raportul ntre lungimea i nlimea bazinului trebuie s fie cuprins ntre 10 i 15 m. Viteza de curgere a apei n deznisipator trebuie s fie cuprins ntre 0,1 i 0,50 m/sec. In urma experimentrilor pe diverse probe de ap, s-a stabilit c timpul pentru sedimentarea particulelor depinde de natura, densitatea i dimensiune particulelor i n general este cuprins ntre 30 i 120 sec., pentru o nlime de 1 m a stratului de ap. n cazul n care nu se cunoate cu precizie parametri particulelor aflate n suspensie n ap, se recomand mrirea lungimii i a limii bazinului, chiar dac acest lucru ar duce la creterea costurilor construciei, dar asigur o calitate superioar apei. Camera de sedimentare are o pant de 3 5 grade n sensul de curgere al apei i o nclinare a pereilor laterali la partea superioar de 10 30 grade pentru a se evita mpingerea pereilor iarna de ctre ghea. O problem important legat de construciei deznisipatoarelor este problema curirii bazinului de materialele decantate. Sistemele de curire a bazinelor pot fi manuale sau mecanizate. Cele mecanizate pot fi hidraulice sau mecanice. Sisteme de curire manuale se preteaz pentru instalaiile mici sub 100 litri / sec. n cazul acestui sistem se impune oprirea instalaiei pe perioada curirii. La desnisipatoarele mari este nevoie de o curire mecanizat. Sistemul des folosit este cel cu raclei, respectiv se dragheaz continuu fundul bazinului cu un sistem de rzuire prevzut cu roi de rulare. La-4-



marginea bazinului exis un hidroelevator sau o pomp pentru noroi care evacueaz depunerile. Acestea pot fi fixe sau se pot deplasa pe lungimea bazinului. Hidroelevatorul aspir printr-un ajutaj apa de pe fundul bazinului cu depuneri i o refuleaz n exterior. Deznisipatoarele verticale. Se utilizeaz n mod special, atunci cnd spaiul aflat la dispoziie este puin i nu permite amplasarea deznisipatorului orizontal. Acest tip de deznisipator funcioneaz pe alt principiu i anume: schimbarea direciei de curgere a apei, care face ca particulele de nisip datorit densitii diferite i a forelor de inerie s se desprind de curentul de ap. Astfel apa strbate deznisipatorul n mod ascendent, evacuarea apei fcndu-se la partea superioar, iar n partea inferioar se depune nisipul. In figura 2 sunt prezentate dou variante constructive de deznisipatoare verticale. n cazul acestor deznisipatoare evacuarea depunerilor se face prin sifonare pe la partea inferioar a instalaiei. Volumul util al instalaiei se calculeaz cu formula :V = Q.T

In formula de mai sus avem urmtoarele notaii: Q este debitul apei brute, n m3 / sec. T este timpul de staionare a apei n bazin, n secunde.

Fig.2. Scheme constructive ale deznisipatoarelor verticale a) cu intrare lateral a apei ; b) cu intrare central a apei. Timpul de staionare a apei n deznisipator se stabilete pe baza calcului seciunii orizontale a deznisipatorului vertical care depinde de viteza ascensional a apei va n m/sec. i care trebuie s fie mai mic dect viteza de depunere a particulelor pe fundul bazinului (vd n m / sec). Q S= [ m2 ] vd cu ndeplinirea condiiei ca , va s fie mai mic dect vd. De obicei viteza ascensional a apei variaz ntre 0,02 i 0,03 m/sec. Fundul deznisipatorului are o nclinare de 45 de grade pentru a uura evacuarea depunerilor. Spaiul de sedimentare se dimensioneaz pentru o golire periodic la 1 sau 2 zile. 2.3. Coagularea suspensiilor din ap Operaia de coagulare este necesar atunci cnd n apa brut sunt suspensii foarte fine, coloidale, ce nu pot fi reinute de ctre deznisipatoare. De regul o instalaie de tratare a apei trebuie prevzut cu o astfel de instalaie de floculare - coagulare. Procesul de coagulare const practic n aglomerarea substanelor coloidale i formarea de particule mai mari ce pot fi mai uor separate. Procesul fizico chimic care se desfoar n ap se bazeaz pe neutralizarea cmpului electric negativ al acestor particule i care practic le ine n-5-



suspensie n ap i nu le las s ce aglomereze. In figura 3. este prezentat o particul aflat n suspensie n apa, precum i structura stratului electric negativ al particulei, se observ faptul c este nconjurat de stratul ncrcat pozitiv al floculantului. Prin dispersarea n ap a unor particule numite substane coagulante, care au sarcini pozitive (ioni pozitivi), se produce aceast neutralizare a particulelor aflate n suspensie n ap i astfel particulele se pot aglomera. n urma introducerii de substane coagulante se formeaz un fel de precipitat, numit precipitat floconat, i care de regul este un hidratat metalic, care se aglomereaz n cdere sau n timpul agitrii lente n camerele de reacie. n acest mod se elimin i o parte din substanele organice i n multe cazuri i o serie de colorani din ap.

Fig.3. Structura unei particule coloidale nconjurat de stratul substanei floculante ncrcate pozitiv Alegerea tipului de coagulani, precum i a modului de dozare se face n funcie de apa ce trebuie tratat i se stabilete prin ncercri de laborator. Coagulanii cei mai utilizai sunt : sulfatul de aluminiu Al2 ( SO4 )3 .nH2O; clorura feric FeCl3; sulfatul feros FeSO4 . n H2 O; sulfatul feric Fe2 (SO4 )3 . In figura 4. este reprezentat schematic modul cum acioneaz elementul floculant ncrcat electric pozitiv asupra particulelor coloidale din apa i care sunt ncrcate electric negativ.

Fig. 4. Modul cum acioneaz elementele floculante ncrcate pozitiv asupra particulelor coloidale Aceti coagulani sunt sruri metalice ale unor acizi puternici (sulfuric sau clorhidric) i ca urmare exist pericolul ca n cazul unor dozri greite apa s i schimbe pH, i s devin acid. Ca urmare dup aceast operaie se impune determinarea pH-ului apei i dac este necesar se va face neutralizarea apei. Neutralizarea apei se face prin introducerea n ap de hidroxid de calciu [var stins - Ca(OH)2], carbonat de-6-



sodiu sau hidroxid de sodiu (sod caustic- NaOH). In figura 5. sunt prezentate fazele formrii punilor de legtur ntre particulele coloidale aflate n suspensie n ap.

Fig.5. Fazele floculrii particulelor solide prin puni de legtur Amorsarea operaiei de floculare este favorizat de introducerea n ap a unor cantiti mici de substane alcaline, dintre cele amintite mai sus i care se amestec lent cu apa brut, fapt ce accelereaz activitatea substanelor floculante din ap. Att coagulani ct i substanele utilizate pentru neutralizare pot fi introduse fie n stare uscat (pulbere), cnd se aplic dozarea uscat sau n soluie cnd avem de a face cu o dozare umed. Tot pentru accelerarea operaiei de coagulare a suspensiilor coloidale din ap se pot introduce i alii acceleratori de floculare, cum ar fi silicea activat, silicatul de sodiu, bentonita, praful de crbune activ etc. O operaie important pentru obinerea unei ape de nalt calitate este prepararea i dozarea acestor substane n apa brut. Aa cum am artat anterior aceste substane por fi introduse n stare solid sau sub form de soluii, respectiv dozare uscat sau umed. In afar de acest procedeu, n ultimul timp se utilizeaz aa numitul procedeu de coagulare electric. Principiul de baz al acestui procedeu este acela c, substanele chimice necesare pentru coagularea substanelor coloidale din ap sunt produse prin electroliz direct n interiorul apei brute, procedeu care prezint marele avantaj c nu se modific mineralizarea apei i nici aciditatea ei. Dozarea umed. Prepararea substanelor se face n dou trepte, n primul vas (cuv) se realizeaz prima treapt, respectiv dizolvarea coagulantul n ap pn la o concentraie de 20 25 %, urmat de o nou dizolvare n alt vas, pn la o concentrare de 5 7,5 %. Din acest al doilea vas se va face dozarea coagulantului n apa brut. Dozarea uscat. In acest caz dozarea coagulantului se face direct n apa brut, de preferin coagulantul trebuie s fie sub form de pulbere nehigroscopic. Aceast metod prezint avantajul simplitii instalaiilor. Dozarea se face cu ajutorul unui dozator cu disc rotitor, dozarea se face prin variaia turaiei discului dozator. Pentru a asigura o vitez bun de coagulare a substanelor coloidale din ap este necesar o amestecare intim dintre apa brut i substanele introduse. Acest lucru se realizeaz n bazinele de amestec. Aceste bazine sunt bazine speciale cu icane, cu perei perforai, sau exist perei n spiral. n multe cazuri pentru accelerarea reaciilor se prefer agitarea mecanic, cnd n aceste bazine se monteaz agitatoare mecanice clasice. Din bazinele de amestec apa trece n bazinele de decantare, unde are loc decantarea sedimentelor coagulate. Aceast operaie se mai numete i limpezirea apei. 2.4. Decantarea sau limpezirea apei Aceast operaie are drept scop reducerea turbiditii apei, lucru ce se realizeaz prin sedimentarea suspensiilor din ap. Operaia depinde n mare msur de destinaia apei, funcie de care se urmrete procentul de depuneri din totalul suspensiilor. Dac n cazul apei potabile se urmrete reinerea pe ct posibil a tuturor suspensiilor, n cazul apei ce are scopuri industriale reducerile sunt dictate de scopul n care va fi folosit apa. Astfel pentru apa folosit ca agent de rcire a agregatelor termice se admite existena-7-



suspensiilor n valoare maxim de 50 100 mg/litru, n timp ce pentru industria pielriei se admite numai 10 20 mg/litru. Decantoarele sunt de diverse tipuri. La proiectarea acestora se pornete de la alegerea timpului de decantare, respectiv a vitezei de decantare, care trebuie s asigure cerinele de calitate a apei, funcie de destinaia ei. Problema este destul de dificil pentru c n general, condiiile fizico chimice ale apelor sunt foarte diferite i variabile i nu se pot stabili parametri prealabili, doar dup o analiz amnunit a apei brute i condiiile de amplasare a bazinului decantor. De aceea se recomand stabilirea de 3 sau 4 soluii posibile i alegerea celei mai economice variante. Pentru apa potabil este necesar o reducere a suspensiilor prin decantare de pn la 15 80 mg/l, pentru a se putea asigura o desfurare normal a operaiei de filtrare final a apei. Altfel filtrele se pot colmata mult prea repede. n prezent exist n exploatare foarte multe tipuri de decantoare: cu funcionare continu; cu funcionare discontinu; cu funcionare pulsatoare; cu nivel liber a apei; cu apa sub presiune; cu circulaia apei pe orizontal; cu circulaia apei pe vertical; cu circulaia apei radial; suspensionale. In prezent decantoarele cu apa n repaus, precum i cele cu funcionare discontinu au fost abandonate, datorit faptului c costuri de exploatare ridicate i depind foarte mult de condiiile iniiale ale apei. Cele mai moderne decantoare sunt n prezent cele suspensionale, care prezint urmtoarele avantaje : volume reduse; reducerea suspensiilor din ap pn la 10 30 mg / l , fapt ce uureaz filtrarea ; eliminarea camerelor de reacie pentru substanele floculante; reducerea consumului de coagulant. Funcionarea acestor tipuri de decantoare ns, depinde de cantitatea de suspensii iniiale din ap, n sensul c nu funcioneaz la parametri normali, dac apa brut conine peste 2000 mg / l . Indiferent de tipul de decantor, acesta trebuie s conin urmtoarele elemente: un sistem de introducere i distribuire a apei ; incint n care s se poat realiza decantarea apei; un spaiu n care s se sedimenteze nmolul decantat; un sistem de colectare i evacuare a apei decantate; un sistem de curire i evacuare a nmolului decantat. Decantoarele clasice funcioneaz pe principiul reinerii particulelor prin cdere liber, dup ce n prealabil particulele coloidale au fost aglomerate (coagulate) n urma aciunii unor substane numite floculani. n funcie de sensul de circulaie al apei n decantor, decantoarele pot fi clasificate astfel: orizontale longitudinale; orizontale radiale; verticale. In decantoare apa circul cu viteze foarte mici de ordinul a 3 15 mm/sec. i ca urmare aproximativ 98 % din suspensii se depun pe fundul bazinului. Dispozitivele de colectare plasate pe fundul bazinului realizeaz colectarea nmolului depus n bazinul de colectare de unde acesta este ndeprtat continuu sau periodic. Pentru a asigura o decantare ct mai avansat a suspensiilor chiar i n cazul debilelor mari de ap, cerute de marile orae, a fost necesar reducerea foarte mult a vitezei de circulaie a apei n decantor pn la nivelul de-8-



3 15 mm/sec. Reducerea vitezei i asigurarea timpului necesar pentru decantare a dus la creterea dimensional a bazinelor. Astfel s-a ajuns la dimensiuni de 100 m lungime pentru decantoarele orizontale i 60 m diametrul, pentru cele radiale. Decantoarele orizontale Decantoarele orizontale sunt cele mai simple. Ele cuprind de regul urmtoarele elemente : camer de distribuie a apei; camer de decantare - sedimentare; camer de colectare a apei curate.

n ceea ce privete dimensionarea acestor tipuri de decantoare, trebuie de la bun nceput s facem precizarea c dimensionarea este foarte larg, n sensul c principala dimensiune este lungimea, dar i alte dimensiuni depind de calitatea apei brute, respectiv cantitatea i natura suspensiilor. Dimensiunea principal a unui decantor aa cum a fost precizat, este lungimea, care se stabilete cu relaia :

L=

.H .vu

n care avem urmtoarele notaii: este coeficient de neuniformitate (cuprins ntre: 1,2 1,5) i depinde de calitatea apei brute; v este viteza de curgere a apei n m/sec.; u este viteza de sedimentare a particulelor n suspensie (care se determin experimental); H este adncimea util a decantorului, n metri, de obicei variaz ntre 1,5 i 4 m; Durata procesului de decantare se calculeaz cu formula:

T=In care avem urmtoarele notaii: T este durata de decantare;

H u

La dimensionarea instalaiei trebuie s se respecte anumite proporii i ca urmare exist anumite relaii de corelare a principalelor dimensiunilor, astfel:Lungimea: Suprafaa

L = t.vQ v F B= H F=

Lime:

In care Q este debitul apei brute.

Construcia bazinului de decantare are anumite particulariti, cum ar fi: o pant invers la nceputul bazinului decantor n sensului de curgere a apei de circa 30 de grade, care asigur reducerea brusc a vitezei apei i accelereaz depunerea suspensiilor. Pentru c cea mai mare parte din suspensii se depun n prima treime a bazinului, acolo se plaseaz i bazinul cu nmol ce se ntinde pe o lungime de 1/4 pn la 1/8 din lungimea bazinului. La baza bazinului de nmol se plaseaz conductele pentru evacuarea nmolului. O problem important este cea referitoare la curirea fundului bazinului de depuneri, mai ales n partea cu nclinaie invers. Curirea se poate face manual, cu dispozitive de mecanice de rzuit fundul bazinului sau cu dispozitive hidraulice. n figura 6. este prezentat schematic un astfel de tip de decantor.

-9-



Fig. 6. Schema de principiu al unui decantor orizontal a. - intrare ap; b. - perete deversor; c. camer de colectare ap curat Un element important al decantorului orizontal l constituie camera de distribuie a apei brute. Camera are rolul de a reine particulele mari i de a asigura o intrare ct mai lina a apei n bazin. In funcie de zona de intrare, zona de ieie i direcia de curgere avem o distribuie a a zonei de depunere a sedimentelor (Fig.7)

Fig. 7. Zona de depunere i acumulare a sedimentelor Curbele 1 4 reprezint traectorii ale particulelor funcie de densitatea acestora. Legtura dintre camera de distribuie i camera de decantare se poate face printr-un perete cu orificii calibrate sau prin intermediul unui deflector, care are rolul de a asigura o curgere linitit a apei, fr turbioane, de regul se dorete obinerea unei curgeri laminare orizontale, care favorizeaz depunerea suspensiilor pe fundul bazinului mai ales n prima parte a bazinului. Decantoarele radiale Decantoarele radiale sunt construcii circulare cu diametre mari de pn la 60 m. Intrarea apei brute se face prin centrul bazinului, iar evacuarea apei radial pe la marginea bazinului. n aceste decantoare apa circul radial dinspre axa decantorului spre exterior. n figura 8. este prezentat schema constructiv a unui astfel de decantor. Aceste tipuri de decantoare sunt frecvent folosite ca urmare a faptului c sunt mai compacte i asigur o mai bun utilizare a terenului. Dimensionarea se face funcie de viteza de depunere a suspensiilor i care de regul se stabilete experimental. La dimensionare se pornete de la stabilirea timpului de sedimentare T:

h T = [sec] u n formula de mai sus avem urmtoarele notaii : h adncimea apei la ieirea din decantor (de obicei 1,5 3 m); u viteza de sedimentare a suspensiilor [m / sec].

- 10 -



Fig.8. Schema de principiu al unui decantor radial. 1 admisia apei brute; 2. deflector de distribuie a apei; 3.- evacuare ap decantat 4. rigol pentru colectare corpuri, plutitoare; 5.- raclor cu lame; 6.- conduct evacuare nmol. Dup stabilirea timpului de sedimentare, se determin volumul util al decantorului V cu relaia : V = Q.T [m3]n formula de mai sus avem urmtoarele notaii: Q debitul apei brute [m3 / sec] T timpul de sedimentare [sec].

n funcie de aceste elemente de baz se determin i celelalte elemente constructive ale decantorului, cu urmtoarele precizri: diametru maxim este de 60 m, iar raportul dintre diametru maxim i adncimea maxim (la centrul bazinului) nu trebuie s depeasc valoarea 6. Decantoarele verticale Decantoarele verticale sunt construcii cilindrice verticale n care apa circul ascendent, schimbndu-i direcia de deplasare, astfel c particulele sub aciunea gravitaiei i a ineriei se depun la partea inferioar. Evacuarea apei se face pe la partea superioar a instalaiei. Aceste tipuri de decantoare se utilizeaz acolo unde nu este spaiu suficient pentru amplasarea decantoarelor orizontale sau radiale i de regul sunt utilizate pentru debite relativ mici de ap, pn la maximum 15.000 m3/zi. Apa intr n decantor printr-o conduct ntr-un tub cilindric central pe la partea superioar, parcurge spaiul din tubul central de sus n jos i ajunge n bazinul de decantare, unde viteza apei scade foarte mult, sub nivelul vitezei de decantare a particulelor aflate n suspensie n ap. Apa are apoi un traseu ascendent, iar apa limpezit este evacuat pe la partea superioar a bazinului, unde exist un jgheab circular periferic de colectare a apei limpezite. n figura 9. este prezentat schema constructiv a unui bazin de decantare vertical.

Fig. 9. Schema de principiu al unui decantor vertical. 1. admisia apei; 2.- evacuare ap decantat; 3.- jgheab colector ap decantat; 4.- evacuarea- 11 -



nmolului decantat; 5.- cilindru central al decantorului; 6.- depuneri de nmol. Dimensionarea decantorului se face pornind de la seciunea, respectiv diametru decantorului :

S=

Q v

n formula de mai sus avem urmtoarele notaii: S - suprafaa orizontal a decantorului (respectiv a spaiului inelar); Q debitul apei pentru decantare; v viteza ascensional a apei; Se recomand ca diametrul decantorului s nu depeasc 8 m. Viteza ascensional a apei n decantor se stabilete n funcie de viteza de sedimentare a particulelor u, care se determin experimental. Viteza ascensional a apei v se stabilete n funcie de viteza de decantare a particulelor, cu ajutorul formulei :

v=

u a

n care a este un coeficient ce ine seama de neuniformitatea repartiiei vitezei ascensionale a apei i are valorile cuprinse ntre 1,5 i 3, funcie de raportul D/H a decantorului. Coeficientul crete o dat cu creterea raportului D/H. Raportul D/H se recomand s fie cuprins ntre 1,5 i 3. Pentru raportul D/H cuprins ntre 1,5 i 2 se recomand ca a s aib valoarea 1,5. In cazul lipsei datelor experimentale pentru dimensionri preliminare, la viteze ascensionale a apei sub 0,5mm/sec, seciunea cilindrului central S1 prin care apa este introdus n decantor se calculeaz cu relaia :

S1 =

Q v1

n formula de mai sus avem urmtoarele notaii: v1 viteza apei n cilindrul central, care de regul este de 0,2 m/sec. nlimea decantorului H se determin cu formula: H = T .v [m] n formula de mai sus avem urmtoarele notaii: T durata decantrii n ore ( se poate estima 2 3 ore ) Datele experimentale au artat ca nlimea maxim a unui decantor vertical (H) nu trebuie s depeasc 6 m, iar nlimea economic este de 4 m. Partea inferioar a decantorului are o nclinare de 40 45. Diametrul conductei pentru evacuarea depunerilor trebuie s fie de el puin 150 mm.

Fig.10. Construcia i dimensiunea unui decantor vertical- 12 -



Decantarea apei cu utilizarea de coagulani Pentru a avea loc o mai bun decantare a suspensiilor foarte fine este necesar utilizarea de diferite substane care s asigure o aglomerare a substanelor aflate n suspensie n ap. Pentru o cretere a eficacitii procesului de coagulare este necesar desfurarea unei reacii ntre soluia de coagulant i apa brut i pentru aceasta sunt necesare bazine de reacie n care apa s se amestece timp de 5 30 minute cu soluia de coagulant sau cu coagulantul praf. n aceste bazine de reacie, n urma proceselor ce se desfoar ntre coagulant i particulele aflate n suspensie n ap se formeaz flocoane (fulgi), care sunt aglomerri de particule fine i care au n general diametrele cuprinse ntre 0,3 0,6 mm. Viteza de circulaie a apei n bazinul de reacie trebuie s fie suficient de mare pentru a menine n suspensie fulgii formai, dar fr s-i distrug. Timpul de formare a acestor fulgi poate fi redus, dac se realizeaz o uoar agitare a apei. Cele mai utilizate tipuri de bazine de reacie sunt cele compartimentate, n care se mic paletele unor turbine care realizeaz dirijarea curentului de ap i creeaz o agitare medie a apei. n aceste bazine de reacie viteza apei este de 0,2 0,3 m/sec., iar durata procesului este de 15 30 minute. Decantoare suspensionale Aceste decantoare sunt numite astfel pentru c, depunerile sunt meninute n stare de suspensie, formnd un strat filtrant prin care trece apa brut. Apa brut trecnd cu vitez mic prin acest strat filtrant reuete s scape de particulele nsoitoare, care sunt reinute n stratul filtrant. Problema cea mai delicat la aceste tipuri de decantoare este stabilirea vitezei optime de deplasare pe vertical a apei, astfel nct s se menin particulele n suspensie la suprafaa apei fr a fi antrenate spre evacuare o dat cu apa decantat.. 2.5. Filtrarea apei Filtrarea apei este operaia final a procesului de limpezire a apei. Tehnic vorbind filtrarea nseamn trecerea apei printr-un corp poros: nisip, roci mcinate, antracit granulat, granule de crbune activ etc. de o anumit compoziie granulometric, n scopul reinerii particulelor aflate n suspensie natural sau particulele sunt n suspensie n urma unui proces artificial de coagulare. Mecanismul filtrrii este unul complex i este cumulul urmtoarelor efecte: efectul de sit; reactivitatea chimic a suprafeei granulei de nisip fat de suspensii; reactivitatea fizic a suprafaa granulei de nisip n raport cu suspensiile prezente n ap; sedimentarea suspensiilor sub efectul gravitaiei i a vitezei mici de deplasare a apei; adeziunea, lipirea particulelor noi de cele deja sedimentate Cel mai important fenomen ce contribuie preponderent la filtrarea apei este fenomenul fizic ce are la baz pe aciunea forelor electrostatice. Elementele de baz de care depinde calitatea procesului de filtrare sunt urmtoarele: caracteristicile apei de filtrat; caracteristicile stratului filtrant; viteza de filtrare; presiunea apei la nivelul stratului filtrant. Trebuie menionat faptul c pe msur ce suspensiile sunt reinute de ctre filtru, acestuia i scade permeabilitatea, respectiv se colmateaz, astfel c n timp caracteristicile de filtrare scad. Aceast colmatare se exprim prin pierderea de sarcin a filtrului, care reprezint diferena de presiune dintre punctele de intrare i de ieire a apei din filtru. Caracteristicile apei ce trebuie filtrat este elementul primordial pentru calitatea apei filtrate. Este cunoscut faptul c o ap brut nu poate fi caracterizat din punct de al filtrabilitii, deocamdat, numai prin caracterizarea turbiditii sale, sau a transparenei. Exist i ali factori care influeneaz n mare msur- 13 -



procesul de filtrare, aceti factori sunt : potenialul sarcinilor electrostatice ale coloizilor din ap (potenial denumit zeta) starea de coeziune a substanelor ce formeaz flocoanele din ap i puterea de fixare a acestor substane i a flocoanelor pe particulele stratului filtrant; temperatura apei; natura substanelor prezente n ap. Trebuie menionat faptul c, cu ct apa conine mai multe substane n suspensie cu att mai des trebuie s se procedeze la splarea i curirea stratului de filtrare, sau nlocuirea lui, fapt ce duce la creterea cheltuielilor de ntreinere a instalaiilor i deci i a costurilor cu procesarea apei. In general astzi se admite un maxim de coninut de substane n suspensie n ap de 30 mg/l. Datele practice au artat c o influen major asupra procesului de filtrare o are procesul de coagulare i de decantare, chiar mai mare dect cea a compoziiei granulometrice a filtrului. Orice strat filtrant este caracterizat prin : materialul filtrului; compoziia granulometric a filtrului; grosimea stratului filtrant. Cel mai utilizat material pentru stratul filtrant este nisipul cuaros, ce conine peste 98 % cristale de nisip cuaros i maximum 0,5 % substane organice. Pentru cazuri deosebite se pot folosi i alte materiale, cum sunt: antracit granule, dolomita granulat, marmura granulat, cocsul concasat, precum i kiselgurul mcinat (roc sedimentar silicioas). n ceea ce privete compoziia granulometric i grosimea stratului filtrant, acestea sunt n direct corelaie, n sensul c folosirea unui nisip cuaros mai fin impune un strat mai subire filtrant, dar pierderea de sarcin este mai accentuat dup o perioad mai scurt de folosire i ca urmare trebuie s creasc frecvena de splare a elementului filtrant. In schimb folosirea unui nisip cu o granulaie mai mare impune un strat mult mai gros al stratului filtrant, acest lucru impune un spaiu mai mare al instalaiei de filtrare, deci o investiie mai scump i o cantitate mai mare de ap pentru splarea filtrului. Elementul principal ce caracterizeaz un element filtrant este filtrabilitatea, notat cu I, ce reprezint uurina cu care apa trece prin elementul filtrant i este inversul coeficientului de filtrabilitate, respectiv:

I=Fk =

1 Fk

Coeficient de filtrabilitate este definit de urmtoarea expresie :

p 1 .10.h. 1 V p0

n formula de mai sus avem urmtoarele notaii: V este volumul de ap ce a trecut prin elementul filtrant; p1 este pierderea de presiune dup trecerea volumului V de ap prin elementul filtrant ca urmare a colmatrii filtrului cu suspensiile reinute de filtru; p 0 este pierderea iniial de presiune a filtrului. Cu ct coeficientul de filtrabilitate este mai mare cu att procesul de filtrare a apei va fi mai dificil de realizat. Acest indice este utilizat frecvent n toate staiile destinate tratrii apelor, pentru c ne poate da indicaii n ceea ce privete starea de colmatare a filtrului i astfel se pot planifica din timp momentul la care trebuiesc splate filtrele. Un alt element de baz ce caracterizeaz un element filtrant este viteza de filtrare ce se definete ca fiind raportul dintre debitul filtrant i seciunea de scurgere total (aparent) a filtrului, pe direcia normal de deplasare a apei. Este de fapt o vitez aparent, pentru c practic nu se ine seama de spaiul ocupat de granulele de nisip din seciunea de filtrare. Viteza de filtrare este un element ce influeneaz durata de funcionare a unui filtru pn la curire,- 14 -



respectiv aa numitul ciclu de funcionare a filtrului notat T i care are urmtoarea expresie :

T = C .U 1, 65n formula de mai sus avem urmtoarele notaii: C este un parametru caracteristic apei i elementului filtrant ; U este viteza de filtrare. Viteza de filtrare este diferit funcie de tipul sistemului de filtrare i constituie un mod de clasificare a filtrelor, astfel avem urmtoarele tipuri de filtre: Filtre lente cu viteza de filtrare cuprins ntre 3 10 m/zi; cu viteze de: 10 20 m/zi la prefiltre i cu viteze de 20 30 m/zi n cazul filtrelor degrosisoare; Filtre rapide deschise se admite viteza de filtrare cuprins ntre 5 25 m/h; Filtre rapide sub presiune se admite viteza de filtrare cuprins ntre 4 12 m/h. 2.6. Tipuri de instalaii de filtrare

Filtrele sunt de o mare diversitate, dar se pot clasifica dup mai multe criterii, dintre care amintim: Dup viteza de filtrare : filtre lente, rapide i ultrarapide ; Dup compoziia granulometric a stratului filtrant i a numrului de sorturi de material granular: filtre cu sort unic de granule (monogranular ), filtre cu straturi multiple de material (din acelai material, dar cu granulaii diferite), filtre cu dou straturi de materiale diferite; Dup sensul filtrrii apei: filtre normale cu sens de parcurgere descendent, filtre de contact cu filtrare cu curent ascendent, filtru cu dublu sens de filtrare; Dup modul de splare: cu splare cu ap, cu splare cu ap i aer; cu splare manual, cu splare automat, cu splare permanent; Dup presiunea de lucru: filtre deschise ( fr presiune) i filtre sub presiune; Dup scopul tehnologic al filtrului: pentru limpezirea apei, pentru deferitizarea apei, pentru demanganizarea apei, filtre cu crbune activ pentru ape cu destinaii speciale etc. Filtrele lente sunt cele mai simple construcii i au n componen urmtoarele: Un rezervor de ap, de regul plasat mai sus dect elementul filtrant, avnd rolul de a asigura o presiune constant a apei deasupra materialului filtrant. nlime de plasare a rezervorului trebuie s fie suficient de mare pentru a asigura astfel presiunea necesar ptrunderii apei prin filtru; Un strat filtrant de obicei constituit din nisip cuaros; Un sistem de vane pentru reglarea debitului apei. Se poate regla nivelul apei n filtru, dar se i nchide apa atunci cnd se cur filtrul.

Elementele componente ale unui filtru sunt de regul reunite n aceeai construcie, care poate fi acoperit sau nu. Bazinul de lucru este o construcie din beton armat, de form dreptunghiular, cu o adncime de 2,54 m, de regul sub nivelul solului. Pe fundul bazinului se gsete sistemul de drenaj, care poate fi constituit dintr-un beton poros, sau un altfel de dren, respectiv conducte cu diuze speciale, pe care se aeaz pietri de diferite granulaii, peste care se aeaz stratul de nisip cuaros de o nlime de 0,6 1,2 m, care de altfel este elementul filtrant. Stratul de ap aflat deasupra filtrului are o nlime de 1,0 1,5 m. Mecanismul procesului de filtrare este mai complex dect se pare la prima vedere. Apa staioneaz deasupra filtrului lent ntre 3 i 12 ore. Cele mai grele particule aflate n suspensie ncep s se sedimenteze, iar cele mai mici i mai uoare se aglomereaz. Prezena oxigenului n ap faciliteaz oxigenarea substanelor organice. Cu timpul pe suprafaa nisipului din stratul filtrant, se formeaz o pelicul subire de origine organic numit membran biologic sau membran filtrant, pe care apa trebuie s o traverseze pentru a ajunge la stratul filtrant de nisip. Aceast membran biologic este compus din alge microscopice i numeroase forme de organisme vii. Este un strat foarte activ care diger i dezagreg materiile organice aflate n ap, contribuind astfel la distrugerea substanelor organice din ap. n continuare apa strbate foarte lent, pe- 15 -



parcursul a cteva ore, stratul de nisip ce formeaz filtru, trecnd foarte greu prin spaiile intergranulare. Dispunnd de proprietatea de adsorie fizic, bazat pe forele electrostatice, fore de natur chimic i de atracie de mas. Pentru a putea aprecia mrimea mare a suprafeei de adsorie, precizm faptul c un metru cub de nisip folosit n filtre are o suprafa de contact cu apa de 15.000 m2 (1,5ha). ntre granulele de nisip se formeaz microspaii, care constituie bazine de decantare a impuritilor, respectiv zone de decantare a sedimentelor. Filtrele rapide au viteze mai mari de deplasare a apei, ntre 5 i 25 m/h. Datorit vitezei mari a apei particulele aflate n suspensie n apa brut, ptrund n profunzime n stratul filtrant i ca urmare stratul biologic nu se mai poate forma, iar filtrul se poate colmata ntr-o perioad de timp relativ scurt de circa 50 ore, fapt ce impune splarea filtrului foarte frecvent. De asemenea la aceste tipuri de filtre nu se mai produce acea distrugere a substanelor organice de ctre pelicula biologic i ca urmare apa rezultat din aceste filtre trebuie dezinfectat prin procese chimice sau fizice. Splarea filtrelor este necesar pentru refacerea capacitii de filtrare. Aceast operaie se efectueaz atunci cnd avem o valoare minim a vitezei de filtrare, respectiv a debitului apei sau cnd se constat o cretere a turbiditii apei filtrate. n cazul exploatrii staiilor de filtrare, se folosete ca i criteriu pentru aprecierea momentului necesar pentru a se trece la splarea filtrului de nisip nivelul pierderii de sarcin pe stratul de nisip. Cea mai utilizat metod pentru splarea filtrelor colmatate, este cea care utilizeaz splarea filtrului n contracurent cu ap i aer sub presiune, mai ales n cazul filtrelor rapide. 2.7. Dezinfectarea apei Procesul de filtrare reduce numrului de bacterii coninute n ap, fr ns a duce apa n limitele de potabilitate din punct de vedere bacteriologic, mai ales n cazul filtrelor rapide. Pentru a aduce apa la un grad de puritate cerut de normele igienicosanitare, este necesar dezinfectarea acesteia. Dezinfectarea se poate face prin urmtoarele procedee : Fizice ( cldur, electricitate, ultraviolete ); Chimice ( oxidare cu clor, oxidare cu ozon ); Oligodinamice ( cu ioni metalici, argint, cupru ). Cea mai utilizat metod pentru dezinfectarea apei este cea ce utilizeaz clorul, procedeul numindu-se clorinarea sau clorurarea apei. Este de altfel i cea mai economic metod. Dezinfectarea apei potabile este obligatorie atunci cnd apa provine din surse subterane de mic adncime (puuri i izvoare) sau din apele de suprafa, fie c sunt ruri sau lacuri. Dezinfectarea cu clor Dezinfectarea cu clor este cel mai utilizat procedeu n prezent. In figura 11. este prezentat o instalaie de dozare a clorului n vederea formrii amestecului concentrat de apa cu clor. Fig. 11. Schema de funcionare unei instalaii de clorurare cu sistem de reglare cu vacuum Procesul de clorurarea a apei se poate realizeaz cu clor gazos la presiune atmosferic i la o temperatur de 33 C, folosindu-se butelii cu clor lichefiat pentru debite mari de ape potabile sau se pot utiliza instalaii la care obinerea clorului se face prin descompunerea unei soluii de NaCl prin electroliz.- 16 -



In general tehnologia de clorurare a apei se face n dou etape. In prima etap se face un amestec concentrat de apa i clor, iar acest amestec este introdus ntr-o camera de amestec cu restul apei ce trebuie dezinfectat Clorul dezinfecteaz apa prin oxidarea substanelor organice i a bacteriilor de ctre oxigenul aflat n stare atomic care rezult n urma reaciei dintre clor i ap, cnd se formeaz acidul hipocloros, care este un compus instabil i care se descompune mai departe n acid clorhidric i oxigen : Cl2 + H2 O. HOCl + HCl HOCl HCl + O Oxigenul atomic este foarte activ i realizeaz oxidarea tuturor substanelor organice din ap inclusiv a microorganismelor din apa pe care le distruge. Necesarului de clor se stabilete pe baza cantitii totale de substane organice, microorganisme i alte substane anorganice oxidabile. Dezinfectarea cu ozon Ozonarea apei const n trecerea prin ap a unui curent de aer ozonat, respectiv un aer n care oxigenul a fost transformat sub aciunea unei descrcri electrice din oxigen biatomic n oxigen triatomic. O2 + energie O + O2 O3 2O

Ozonul este un agent oxidant puternic care oxideaz substanele care n mod normal nu reacioneaz cu oxigenul molecular. Puterea de oxidare a ozonului se datoreaz reaciei de descompunere a ozonului cu eliberarea oxigenului atomic : O3 O2 + O Trebuie remarcat faptul c ozonul este un puternic oxidant i dezinfectant i mbuntete gustul i mirosul apei. Instalaii de ozonizare a apei. Ozonul se obine trecnd un curent de aer curat i uscat printre doi electrozi legai la nalt tensiune (10.000 20.000 Voli), ntre care se produc descrcri electrice. Energia consumat pentru producerea a un gram de O3 este de circa 25 30 Wh, iar pentru a dezinfecta 1 m3 de ap filtrat este necesar o cantitate de 0,52 grame de ozon. Apa astfel dezinfectat conine ozon n exces timp mai ndelungat, circa 5 minute la temperaturi de 25 20 C i pn la 10 minute la temperaturi mai sczute. La dimensionarea instalaiei ozonare se pornete de la faptul c doar 70 % din ozonul produs se solubilizeaz n ap restul se pierde n atmosfer. Instalaiile de producere a aerului ozonat sunt construcii relativ simple, elementele de baz sunt electrozii speciali i transformatorul de nalt tensiune. n rile puternic dezvoltate astfel de instalaii de tratare a apelor potabile cu ozon sunt frecvente, ele avnd avantajul c elimin total mirosul neplcut al apelor stttoare i mbuntete gustul apei Dezinfectarea cu raze ultraviolete Razele ultraviolete au o aciune antibacterian. Ultravioletele acioneaz numai pe o adncime a apei de 15 20 cm, n condiiile n care apa este perfect clar. Consumul de energie este de 0,03 0,08 kWh pe metru cub de ap. Producerea razelor ultraviolete se realizeaz de ctre lmpi cu cuar i vapori de mercur aezate n serie. Acest sistem de dezinfectare a apei este costisitor i nesigur i ca urmare foarte puin folosit. 2.8. Tratamente speciale aplicate apelor n cazuri deosebite cnd apa are un anumit gust sau miros neplcut, cnd apa conine sruri n cantitate mare sau gaze dizolvate i domeniul de utilizare a apei nu accept o astfel de ap, se pot aplica tehnologii speciale pentru ndeprtarea acestora.- 17 -



In primul rnd aceste tehnologii se aplica unor ape minerale (spre exemplu deferitizarea), dar se poate aplica i chiar se recomand atunci cnd apa conine cantiti mari de substane minerale, substane radioactive, uleiuri, fenoli, materii organice, resturi vegetale etc, sau cnd apa are destinaii speciale cum ar fi industria alimentara, a berii etc. Operaia de corectare a proprietilor fizice, chimice i organoleptice ale apei ape rolul de a mbuntii calitatea apei. Operaiile sunt diferite funcie de scopul n care este tratat apa. Dac avem de a face cu potabilizare a apei, atunci avem urmtoarele tratamente posibile: eliminarea gustului, a mirosului neplcut i schimbarea culorii apei; ndeprtarea substanelor organice; deferitizarea i demineralizarea; corectarea duritii apei; fluorizarea; reducerea elementelor radioactive. Dac avem nevoie de o ap industrial, atunci se aplic urmtoarele tratamente : reducerea duritii apei; eliminarea uleiurilor i fenolilor din apele recirculate; ndeprtarea algelor i a materiilor organice; reducerea temperaturii apei recirculate. Eliminarea gustului i mirosului apei i decolorarea ei Gustul i mirosul neplcut al apei se datoreaz de cele mai multe ori anumitor substane produse de algele ce se dezvolt n ap sau este rezultatul descompunerii unor substane organice. De asemenea gustul apei poate fi deteriorat i de prezena unor compui chimici ai zincului, cuprului, fierului dau manganului. n alte cazuri i lipsa srurilor din ap poate duce prin duritatea mic (0 4 grade) a apei la un gust neplcut, n care caz duritatea apei poate fi mrit prin adaos de sulfat de sodiu (NaSO4) sau carbonat de sodiu (NaCO3). Tratamentele ce se aplic n acest caz sunt urmtoarele: aerarea apei ; supraclorinarea ; tratament cu permanganat de potasiu ; filtrarea prin filtre de crbune activ. Eliminarea gazelor din ap. Sunt destul de rare cazurile cnd apa conine anumite gaze dizolvate, care nrutesc calitatea apei i n acelai timp imprim un caracter acid apei, astfel c apa devine agresiv sub aspect chimic. Aceste gaze sunt n principal CO2, H2S, sau oxigen. Eliminarea acestor gaze se realizeaz prin procedee fizice, respectiv aerare sau vidare, sau prin tratare chimic. Operaia de aerare se realizeaz n special prin dou procedee: prin insuflarea de aer n interiorul apei; prin mrirea suprafeei de contact aer ap. Injectarea de aer n masa apei se poate realiza prin conducte introduse n ap avnd la capete injectoare sau plci poroase, sau se poate introduce aer n ap printr-o agitare puternic a apei cu ajutorul unor turbine sau agitatoare. Mrirea suprafeei de contact apaer se realizeaz printr-o pulverizare fin a apei, care se realizeaz prin intermediul unor instalaii speciale, cum sunt pulverizatoare tip Sprinkler, instalaii de barbotare prin mas de contact, prin instalaii de picurare prin cascad, sau insuflare de aer comprimat. Reducerea cantitii de CO2 din ap se poate realiza fie printr-o pulverizare fin a apei, fie printr-o filtrare a apei printr-un strat de marmor mcinat (carbonat de calciu) cnd dioxidul de carbon reacioneaz cu carbonatul de calciu, rezultnd bicarbonat de calciu. Procedeul de filtrare se poate aplica n condiiile n care apa nu conine sruri ale fierului sau manganului, care ar reaciona cu materialul filtrului.- 18 -



Deferitizarea i demanganizarea apei Apa potabil conine n multe cazuri fier. Aceasta n cantitate mic nu duneaz sntii, dar imprim apei un gust metalic i d o culoare galben rocat apei. Prezena fierului n ap este de nedorit i n cazul cnd apa se folosete la fabricarea celulozei i hrtiei sau a berii. Metoda utilizat la reinerea fierului din ap const n principiu n aerarea intens a apei, ce asigur oxidarea compuilor de tipul bicarbonailor i sulfailor de fier solubili n ap pn la nivelul unor compui insolubili, care vor fi reinui uor prin decantare i filtrare. n ceea ce privete demanganizarea apei, se poate afirma c o parte din compuii manganului se pot elimina o dat cu eliminarea compuilor fierului, dar unii compui ai manganului sunt greu de eliminat i implic un tratament special de natur chimic: tratare cu var, ozonare, tratare chimic, urmat de o filtrare, utiliznd un filtru impregnat cu dioxid de mangan. Eliminarea oxigenului din ap Oxigenul n apele de suprafa este de dorit s fie dizolvat n cantitate ct mai mare, dar la utilizare n diverse instalaii i conducte metalice prezint o aciune coroziv asupra instalaiilor prin care circul apa, n special cnd se lucreaz la temperaturi i presiuni ridicate. O parte din oxigen se elimin prin metode fizice, prin nclzirea apei la presiuni sczute sau chiar la presiunea atmosferic, cnd scade solubilitatea oxigenului n ap i astfel oxigenul este eliminat din ap. Cnd apa este utilizat n cazane sub presiune este nevoie ca oxigenul s fie eliminat n totalitate, pentru c n caz contrar corodeaz rapid tabla cazanului. Din aceste considerent se aplic un tratament chimic apei prin utilizarea de sulfit de sodiu, care reacioneaz cu oxigenul din ap, formnd sulfat de sodiu, conform reaciei: 2 Na2 SO3 + O2 2 Na2 SO4

Reducerea duritii apei Dedurizarea apei este un proces specific tratrii apei, atunci cnd apa se utilizeaz ca ap tehnologic n unele instalaii industriale sau ca agent termic. Exist dou tipuri de duritate i anume: Duritate temporar Dt; Duritate permanent Dp. Duritatea temporar este dat de bicarbonaii de calciu i magneziu, solubili n ap i care prin nclzire peste 100 C se descompun n carbonai insolubili n ap i se degaj CO2. Duritatea permanent a apei este dat de suma srurilor de calciu i magneziu ale acizilor tari din categoria CaCl2, CaSO4, MgCl2, MgSO4. Suma duritii temporare i a duritii permanente constituie duritatea total: D = Dt + Dp Pentru exprimarea cantitativ a duritii apei se folosete gradul de duritate. Convenional se consider c un grad de duritate corespunde la un coninut de sruri de calciu i magneziu echivalent de 10 mg/l ap (STAS 3026 62). Conform acestui principiu, apele sub aspectul duritii se clasific astfel: duritate foarte mic D sub 5 grade; duritate mic D cuprins ntre 5 i 10 grade; duritate medie D cuprins ntre 10 i 20 grade; duritate mare D cuprins ntre 20 i 30 grade; duritate foarte mare D are valoare peste 30 grade. Pentru dedurizarea apei se pot folosi reactivi chimici, filtre cu mase cationice, se poate fierbe apa sau se aplic metode combinate. Prin dedurizare cu reactivi chimici se poate cobor nivelul duritii apei pn la 4 5 grade. Se utilizeaz ca reactivi varul sau soda, respectiv Ca(OH) i Na2 CO3. Aceti compui reacioneaz cu srurile din ap. n urma acestor reacii rezult compui insolubili. n cazul cnd se dorete o dedurizare mult mai naintat a apei se procedeaz la dedurizarea prin schimb- 19 -



ionic. Schimbtorii de ioni sunt substane solide, insolubile care au capacitatea de a reine din soluii anumii ioni i de a ceda alii. Dup felul ionilor de schimb avem dou grupe de schimbtori: cationii, adic schimbtori de cationi; anionii, adic schimbtori de anioni . In prezent se folosesc tot mai mult pentru dedurizarea apei schimbtori de ioni organici, care sunt rini sintetice. Menionm faptul c, nainte de distribuirea apei n reea sau n rezervorul central se impune n mod obligatoriu un control al calitii apei potabile n conformitate cu standardele i normativele aprobate i numai n cazul n care apa corespunde sub aspectul tuturor caracteristicilor, atunci apa poate fi distribuit consumatorilor.

- 20 -

Documents

Sisteme de Producere a Apei Potabile