Principalele tratamente folosite ptr. aducerea apei in limitele de potabilitate

PRINCIPALELE TRATAMENTE FOLOSITE PTR. ADUCEREA APEI IN LIMITELE DE POTABILITATE

1. DEZINFECTIA

Este procesul de distrugere sau neutralizare a bacteriilor si virusilor prezenti in apa si care sunt daunatori ptr.sanatate.

Procesele de dezinfectie sunt diferite,functie de:

eficacitate

tipul bacteriilor si virusilor care trebuie eliminati

concentratia acestora

substantele care pot reactiona cu mediul dezinfectant

1.1. CLORURAREA

Sistemul cel mai simplu , eficace si des utilizat se bazeaza pe adaugarea de hipoclorit de sodiu sau ai altor compusi ai clorului care au proprietati dezinfectante si care au o actiune de durata.

Actiunea clorului necesita,in mod normal,un timp de reactie de 20-30 min,deci este necesar sa prevedem in sistem rezervoare de acumulare,ptr. a avea un timp de contact sufficient.

Volumul rezervorului de acumulare se obtine din :

V=Debit(l/min) x 30(min)

Daca se cunoaste debitul instalatiei (m³/h) ,volumul rezervorului de acumulare este:

V= Debit(m³/h) / 2

Pentru a avea siguranta ca procesul de dezinfectie se desfasoara correct,dupa timpul de contact din rezervorul de acumulare,in apa trebuie sa ramana clor residual liber in cantitate de 0.2-0.4 mg/l (ppm). Aceasta analiza se poate efectua cu KIT CLOR furnizat de GEL sau cu alte aparate.Valoarea prezentata de clor residual liber poate fi si mai mare,functie de dimensiunea instalatiei de distributie ,sau daca sunt pericole ulterioare de infectare.In acest caz se ia in calcul ca la ultimul robinet de distributie sa avem clor residual liber in cantitate de 0.1-0.2 mg/l.

Pentru adaugarea de produse dezinfectante se folosesc instalatii de dozare,compuse din pompe dozatoare cu comanda manuala sau automata,ptr.a garanta o proportie corecta intre dezinfectant si cantitatea de apa de tratat.

Acest sistem de dezinfectie este prezentat in Fig.2 , 3 si 4

1.2. RAZE ULTRAVIOLETE

Sunt eficace impotriva bacteriilor,virusilor si a sporilor.Capacitatea lor dezinfectanta este inferioara clorului si de aceea sunt folosite in instalatii mici,ptr. dezinfectarea locala sau ptr. ape cu caracteristici bune.

Domeniul de utilizare:ind.alimentara,farmaceutica,electronica,spitale-ptr.dializa,acvarii.

Nu necesita timp de contact si rezervoare de acumulare,deoarece reactia se produce instantaneu.

Pentru a ameliora eficienta razelor ultraviolete,instalatiile trebuie alimentate cu apa limpede,deoarece impuritatile din apa devin obstacole impotriva razelor.

Caracteristicile instalatiilor cu raze ultraviolete sunt:

-grosimea "firului" de apa care este supus tratarii cu raze

-lungimea de unda a razelor,care trebuie sa fie cuprinsa intre 200-280 nanometri

1.3. OZONUL

Este un gaz foarte instabil. Se formeaza datorita descarcarilor electrice de mare potential.

Ozonul este dezinfectantul si oxidantul cel mai energic cunoscut in instalatiile de tratare si epurare a apei,ptr.eliminarea bacteriilor,sporilor,virusilor.Este folosit ptr.oxidarea fierului,manganului si a substantelor organice fara a lasa reziduuri cu mirosuri sau gusturi neplacute.

Actiunea sa este rapida (1-5 min) dar nu este permaneta,asa incat sa garanteze o durata mare de functionare a instalatiilor.

2. FILTRAREA

Este procesul de separare a corpurilor solide din apa,continute atat in suspensie cat si in solutie,sub forma coloidala. Prezenta cantitatilor mici de corpuri solide sau de nisip in mod normal nu afecteaza potabilitatea apei.Acestea se indeparteaza cu filtre mecanice cu retea sau fire.

In cazul in care in apa este prezenta o turbiditate mare sau gradul de opalescenta datorat namolului,argilei,substantelor organice,fierului,manganului este mare,sunt necesare atat filtre cu suprafete cat si filtre de volum,dotate cu mase filtrante care retin cantitati mari de impuritati fara sa sufere compactari rapide.Acestea se pot spala rapid si isi mentin capacitatea de functionare timp indelungat.

Acestea sunt formate dintr-un rezervor presurizat care contine masa filtranta,un corp de comanda automat sau un grup hidraulic de valve ptr.operatia de spalare in contracurent a masei filtrante ,care se efectueaza automat,permitand indepartarea impuritatilor si redand capacitatea de filtrare a masei filtrante.

2.1.LIMPEZIREA

Acest tratament este caracterizat de folosirea maselor filtrante de tip permanent care nu necesita inlocuirea.Acestea isi regenereaza proprietatile prin spalare in contracurent cu apa,si sunt constituite din diverse straturi de nisip de cuart cu granulatie diferita,de tip multistrat.Se foloseste si o substanta cu actiune catalitica -HIDROANTRACITUL-care favorizeza procesul de filtrare a apei ,asigurand conditii corecte de functionare in interiorul masei filtrante. Sunt utilizate ptr.eliminarea prin intermediul procesului de filtrare a turbiditatii ,namolului, argilei sau a problemelor cauzate de subst.organice.

Filtrele de limpezire GEL sunt automate si dimensionate ptr.un debit de pana la 7m3/h(dar nu continuu) ptr.uz casnic,civil si industrial. Dispun de un tablou de comanda care programeaza frecventa de spalare .

In cazul prezentei unei cantitati mari de nisip este necesara montarea unui filtru CYCLON in amonte de filtrul DESSAB -vezi Fig.5

Pentru instalatii in care este necesara o furnizare continua de apa,debite mari sau capacitati filtrante mari necesare ptr.apa cu caracteristici defavorabile,trebuie folosite filtre de limpezire de mari dimensiuni realizate cu rezervoare din otel inox,cu grupuri hidraulice dotate cu valve automate si programatoare in system "timp" ptr.faza de spalare in contracurent,automata.

In unele cazuri,poate fi necesar ca inainte de limpezire sa se efectueze o operatie de floculizare,care consta in transformarea substantelor coloidale mai dificil de filtrat in "fulgi" gelatinosi care sunt retinuti mai usor de catre masa filtranta ,( Fig.6)

Pentru a realiza procesul de floculizare este suficient sa se monteze in amonte de filtrul DESSAB o instalatie de dozare automata si proportionata fata de debitul de tratat ,ptr.adaugarea produsului floculant sau coagulant,ca de ex. Sulfatul de aluminiu.

2.2. DEFERIZAREA

Prezenta fierului confera apei o culoare galben-roscata si un gust metallic,provoaca depuneri care obtureaza tevile si este o cauza principala a procesului de coroziune. In cazul folosirii ptr.uz casnic a apei care contine fier se remarca probleme la instalatiile sanitare ,care creaza inconveniente estetice si de igiena.

FILTRELE DEFERIZATOARE GEL sunt realizate ptr. o concentratie de 5mg/l si ptr.debite maxime de 2.8m³/h,in regim discontinuu. Sunt dotate cu masa filtranta activa care retine fierul present in apa,apoi acesta este oxidat cu ajutorul hipocloritului de sodiu,dupa care se precipita sub forma de fulgi care sunt usor filtrabili.Fierul acumulat in masa filtranta este eliminat periodic printr-o spalare in contracurent a masei filtrante,efectuata automat,care reda capacitatea de filtrare initiala.Filtrul este compus dintr-un rezervor presurizat,un tablou de comanda dotat cu temporizator ptr.efectuarea spalarilor,de la una pe zi la una pe saptamana

In amonte de GEL DEFERR este obligatoriu sa se monteze un filtru cu cartus lavabil cu retea cu ochiuri mai mari de 50 nanometri.Este recomandabil sa se monteze si in aval de GEL DEFERR un filtru cu retea lavabila ptr.captarea "fulgilor"care nu au fost retinuti de echipament ,conf.Fig7.

In cazul prezentei fierului in cantitate mare sau in instalatii in care se solicita debite mari instantanee,trebuie folosite filtrele DEFERR INDUSTRIALE realizate din armaturi metalice si dotate cu grupuri hidraulice cu valve automate ptr.programarea frecventei operatiunii de spalare in contracurent.

Aceste filtre au masa filtranta de tip permanent multistrat identice cu ale filtrelor de limpezire,dar ptr.a retine fierul este necesara in prealabil o oxidare a acestuia ,care se obtine prin folosirea unui produs oxidant(clor sau permanganat de potasiu) cu dozare automatica proportionata,functie de debit.,conf.Fig.13

2.3.DEMANGANIZARE

Manganul are caracteristici si un comportament similare cu fierul.De aceea filtrele demanganizatoare sunt identice cu cele DEFERIZATOARE.

Pentru filtrarea eficace a manganului sunt necesare mase de filtrare foarte lente,cu consecinta in majorarea diametrelor rezervoarelor ce contin masa filtranta.

2.4. NEUTRALIZAREA

Un exces de bioxid de carbon ,sesizat de o valoare scazuta a PH-ului (mai mica de 7),sta la originea fenomenelor de coroziune a tevilor,cu efect de colorare in galben-roscat a apei ,evidentiata atunci cand deschidem un robinet dupa o pauza mai mare.Inconvenientele sunt identice ca cele provocate de prezenta fierului.

Aciditatea poate fi cauzata si de excesul de acid carbonic (H₂CO₃) concomitent cu prezenta CO₂,mai ales in cazul apelor de suprafata din zonele granitice.

Utilizarea filtrelor neutralizatoare are scopul de a retine oxizii de fier din apa si de a reduce excesul de CO₂ prin intermediul reactiilor cu o masa filtranta speciala numita DOLOMITA SEMICALCINATA.

Filtrele sunt alcatuite dintr-un rezervor presurizat si dintr-o valva automata dotata cu temporizator ptr.programarea spalarii in contracurent.

O data pe an este obligatoriu sa se verifice nivelul masei filtrante si sa se completeze cantitatea consumata in timpul reactiilor de neutralizare.

Pentru protectia instalatiilor impotriva efectelor coroziunii este necesar sa se monteze si un sistem de dozare ptr. adaugarea automata si proportionata a unui produs care creaza o pelicula protectoare.

Daca apa tratata nu este sigura din punct de vedere bacteriologic,este recomandabil sa se monteze imediat dupa filtrul neutralizator un sistem de siguranta de dezinfectie,ptr.a elimina efectele de eventuala proliferare a bacteriilor care pot apare in interiorul masei filtrante neutralizatoare.In acest scop se poate folosi o instalatie de dozare a clorului,sau o instalatie cu raze ultraviolete.

3.DECLORURAREA

In tratamentele descrise anterior,se elimina toate cauzele care au la origine impuritati microbiologice si organoleptice,dar aceste tratamente pot lasa in apa reziduuri nedorite,cu mirosuri si gusturi neplacute,sau o dozare de clor in exces folosita in dezinfectie ,care pot avea efecte negative la utilizator.

Excesul de clor se poate elimina folosind filtre cu carbon activ,care elimina clorul rezidual de la procesul de clorurare ptr.dezinfectie.

Filtrele cu carbon activ au numeroase domenii de aplicare si se clasifica functie de dimensiunile lor si de tipul de carbon activ folosit.

Filtrele GEL DECLOR sunt proiectate ptr.tratamentul de reducere a clorului rezidual in exces care rezulta in urma procesului de dezinfectie.Se elimina gustul si mirosul neplacut al apei.

Sunt alcatuite dintr-un rezervor presurizat care contine o masa speciala de carbon activ de origine vegetala cu un efect adsorbant ,ptr.retinerea substantelor pe baza unui proces mixt fizico-chimic.Periodic,la circa un an,aceste mase filtrante trebuie inlocuite in totalitate.Filtrele sunt dotate cu un tablou de comanda ptr.a putea efectua o spalare semiautomata a masei in caz de necesitate.

Pentru a respecta exigentele impuse de folosirea apei potabile,este recomandabil totusi sa se mentina un usor continut de clor residual in apa,ptr. siguranta.Pentru instalatiile simple ,in care apa nu este foarte pura,este sufficient sa se efectueze un by-pass,regland debitul la valoarea dorita.In instalatiile complexe,sau in care apa impune anumite limite datorita caracteristicilor variabile in timp,sau in prezenta amoniacului, se va efectua o declorurare totala,dupa care se va efectua o noua clorurare moderata (vezi.Fig.9)

4.ALCALINIZAREA

Se foloseste in cazul in care apa are o aciditate foarte mare,deci PH-ul este mult inferior valorii neutre de 7. Consta in adaugarea in apa a produselor alkaline (namol,pe baza de soda)ptr.a adduce PH-ul in domeniul neutru.

Adaugarea substantelor se face cu instalatii de dozare automata,in raport cu debitul de apa.Se masoara valoarea PH-ului si se calculeaza cantitatea produs care trebuie adaugat.Echipamentele si principiile de functionare sunt similare cu cele de la clorurare.

In cazul in care excesul de aciditate este cauzat de prezenta acidului carbonic si a bioxidului de carbon,dupa alcalinizare se va efectua neutralizarea.(vezi 2.4.)

5.DESALINIZAREA - OSMOZA

O prezenta excesiva si generalizata de saruri in apa se intalneste de obicei in apele de mare adincime,sau in cele situate in zonele de coasta,datorita infiltratiilor de apa marina.Apa are un gust sarat sau amar.Salinitatea excesiva face ca aceste ape sa nu poata fi folosite in nici un domeniu,casnic sau industrial,datorita agresivitatii chimice care provoaca coroziune in contact cu metalul.

Functie de provenienta apei,sarurile pot fi:sulfati,fosfati,nitrati.

Pentru reducerea salinitatii se foloseste o instalatie cu osmoza inversa, compusa din membrane semipermeabile care pot reduce cantitatea de saruri intr-un procent cuprins intre 70-58%, in timp ce apa cu concentratie salina reziduala se arunca la canal.

Aceste instalatii sunt in general alcatuite dintr-un ansamblu compus din una sau mai multe membrane legate in serie sau/si in parallel,alimentate de o pompa.In amonte se afla montate o serie de aparate de pretratare care protejeaza membranele de impuritati ,asigurand astfel o eficienta mai mare instalatiei.

Functie de presiunea de lucru si caracteristicile apei,avem trei tipuri de instalatii cu osmoza inversa:

a-presiune inalta(50-70 bar),ptr.apa de mare sau sarata,cu o salinitate de 35.000-45.000mg/l

b-presiune medie(25-28 bar),ptr.apa cu o salinitate de2.000-000 mg/l

c-presiune joasa(12-14 bar),ptr.apa dulce cu o salinitate de 1.500-2.000mg/l

Definitia osmozei inverse contine si explicatia principiului de functionare a instalatiei. Astfel, introducand intr-un rezervor aceeasi cantitate din 2 lichide cu concentratii saline diferite,despartite de o membrana semipermeabila,va avea loc o deplasare naturala a lichidului(fara componenta salina) dinspre lichidul mai putin concentrat spre lichidul concentrat,pana cand cele doua lichide vor avea aceeasi concentratie.La sfarsitul procesului, aceasta deplasare de lichid va genera o diferenta de nivel care va produce o diferenta de presiune pe membrana.Aceasta diferenta se defineste ca presiune osmotica - Fig.10.

Aplicand solutiei concentrate o presiune superioara presiunii sale osmotice,se obtine procesul invers osmozei,adica apa continuta in solutia mai concentrata va trece fara sarurile continute prin membrana semipermeabila in solutia mai putin concentrata,pierzandu-sisalinitatea si devenind pura -Fig.16

Procesul de osmoza inversa precedat de tratamente specifice poate elimina impuritatile de natura microbiologica,dar nu si compusii de natura organica, ca amoniacul si nitratii

6 DENITRIFICAREA

Prezenta nitratilor in apa este cauzata de descompunerea substantelor azotate prezente in reziduurile din domeniul civil ,industrial, si in mai mare masura datorita ingrasamintelor(pe baza de azot)folosite in agricultura.

In timp, prezenta lor a crescut (ca si concentratie) si a patruns in raurile din zonele agricole unde se folosesc intensiv ingrasamintele.

Cei mai supusi la riscuri sunt copii pana la 6-7 ani datorita faptului ca nitratii actioneaza direct asupra sangelui,reducand hemoglobina si provocand cancerul.

Concentratia de nitrati se reduce prin intermediul unui process biologic complex si dificil de aplicat,aducand apa in domeniul potabil la nivel de retele de distributie centralizate.

La nivel casnic este recomandabil sa se reduca sa se reduca concentratia de nitrat din apa de retea folosind unul din cele doua procedee descries mai jos,care beneficiaza de o tehnologie verificata si eficienta.

1. DENITRIFICARE CU RASINI SCHIMBATOARE DE IONI

Principiul este acelasi cu cel folosit in instalatiile de dedurizarea apei.Se folosesc rasini schimbatoare atat de tip anionic cat si cationic.Rasinile schimba nitratii cu cloruri,crescand proportional concentratia acestora din urma,dar fara a afecta sanatatea.

Pentru regenerarea rasinilor se foloseste sarea de bucatarie grunjoasa.Asemanator cu dedurizatorul,denitrificatorul -desi foloseste pentru regenerare sarea de bucatarie--nu are nici o influenta asupra sarurilor care dau duritatea apei(carbonati si bicarbonati de calciu si magneziu)Pentru micsorarea duritatii apei trebuie folosit un dedurizator.

Aparatele denitrificatoare GEL DENITRAT sunt dotate cu sisteme de control ptr."volum" ptr.a stabili clar cantitatea de apa furnizata,evitand astfel furnizarea de apa netratata.Acestea sunt concepute sa trateze toata cantitatea de apa folosita in uz casnic.Pentru o dimensionare corecta este obligatoriu sa se efectueze o analiza completa a apei,sa cunoastem debitul de varf si consumul zilnic.In amonte de GEL DENITRAT este obligatoriu sa inseram un filtru cu cartus lavabil cu grad de filtrare mai mare de 50 nanometri.

2.DENITRIFICAREA PRIN OSMOZA

Se foloseste procesul de osmoza inversa care poate retine 90-91% din cantitatea de nitrati.Pentru o instalatie de distributie centralizata a apei,procedeul este foarte scump.Daca nu sunt alte exigente este convenabil sa se foloseasca un echipament destinat doar ptr.apa de baut si de gatit,descries in capitolul 17 al cursului.

7.DEZINFECTIA (NITRITI, AMONIAC)

Sunt folosite doua procedee:

- desinfectia (cu clor)

- osmoza inversa

Al doilea procedeu este scump si,daca nu necesare exigente speciale,se foloseste primul.

7.1.NITRITI

Acestia sunt rezultatul descompunerii substantelor azotate continute in reziduurile de uz casnic sau animale.Prezenta lor indica fatul ca acestea sunt in apropierea surselor de aprovizionare cu apa.

In concentratie mica,nitritii pot fi eliminati prin intrmediul unui process de oxidare care ii transforma in nitrati,folosind o instalatie ptr.dozarea clorului necesar dezinfectiei, ca cea prezentata la punctual 1.1

.

7.2.AMONIACUL

Poate proveni din surse de mare adancime si sa aiba origine vegetala. In aceste cazuri poate fi considerat nepericulos chiar si in concentratie peste limita. Prezenta amoniacului este asociata fierului si manganului ,iar in tratamentul de reducere al acestora ,scade efectul lor de oxidare.

Se poate elimina prin intermediul unui proces de clorurare energic,cu dozare mare de clor,urmat de un proces de declorurare. Trebuie folosit un rezervor unde se pot produce reactiile ,timpul de contact fiind mare (1-2 ore).In cazul in care amoniacul este prezent in compusi ai fierului sau manganului ,se vor monta filtre dimensionate corespunzator,in aval de rezervorul de reactie,si in amonte de filtrul DECLOR.

Un ultim stadiu al tratamentului ii reprezinta procesul de dezinfectie,ptr.a proteja toti utilizatorii conectati la instalatie.