Cuprins: 1.Date generale despre apa1.1 Structura moleculara a apei 1.2 Clasificarea surselor de apa potabila 1.3 Proprietatile apei potabile Proprietatile fizice ale apei Proprietatile organoleptice ale apei Proprietatile chimice ale apei 1.4 Continutul apei in natura

2. Apele uzate2.1 Surse de poluare a apelor 2.1 Poluantii apelor

3. Parametrii apei potabile si ai apei uzate 4. Legislatia de mediu 5. Epurarea apelor uzate5.1 Procese unitare pentru tratarea apelor uzate 5.1.1Procese fizice de tratare a apelor industriale Separare gravitationala Flotatia Centrifugarea Filtrarea Separarea prin membrane Procese unitare care utilizeaza transferul intre faze 5.1.2 Procese chimice Neutralizarea Oxidarea si reducerea Precipitarea Coagularea si flocularea Schimb ionic 5.1.3 Procese biologice Procese aerobe Procese anaerobe 5.1.4 Dezinfectia 5.2 Metode si scheme de statii de epurare 5.2.1 Epurarea mecanica 5.2.2 Epurarea mecano-chimica 5.2. 3 Epurarea mecano-biologica

Capitolul I. Date generale despre apa

1.1

Structura molecular a apei

Secole de-a randul apa a fost considerat ca fiind un element. In 1781, fizicianul englez H. Cavendish a artat c apa se formeaza prin explozia unui amestec de hidrogen i oxigen, cu ajutorul scanteii electrice. In 1783, Lavoisier a repetat experiena, realizand pentru prima oar sinteza cantitativ a apei. S-a stabilit atunci c 2g de hidrogen se combin cu 16g oxigen pentru a da 18g ap. In 1805, Humboldt i Gay-Lussac au artat c apa este format din dou volume de hidrogen i un volum de oxigen. Apa natural (fig.2) const din amestecul speciilor de izotopi ai oxigenului:18 16

O, 17O,

O, cu cei trei izotopi ai hidrogenului: 1H, 2H, 3H (fig. 1).

Fig. 1.Izotopii hidrogenului

Fig.2. Molecula de ap Combinarea acestora genereaz 18 specii de molecule de ap.

Apa pur este intotdeauna un amestec de ap uoar (H2O - formul infiinat de italianul Stanislau Cannizzarro) i de cantiti extrem de mici de ap grea (D2O) i ap hipergrea (T2O). Apa este substana aparent cea mai comun i totui ieit din comun, prin caracterele fizico-chimice de excepie, din care deriv proprieti unice. Apa se prezint in natur sub trei forme: solid (zpada i gheaa), lichid (apa chimic pur sau in soluie), gazoas (la diferite grade de presiune i saturaie). Schimbarea de faz a apei depinde esenial de temperatur i de presiune, dar i de gradul de poluare a atmosferei. Figura 3 prezint diferitele condiii de temperatur i presiune pentru cele trei stri de agregare ale apei, precum i transformarea de faz.

Figura 3. Diagrama de faz a apei Tabelul 1. Proprietile fizice ale apei lichideStare de agregare lichid Incolor(in straturi groase este albastru) Inodor Insipid 00C 1000C Culoare Miros Gust Pt Pf Densitatea la 40C 1g/cm3 Conductibilitatea electric izolator

Apa curat este transparent, inodora i nu are gust. In strat subire este incolora, iar in strat mai gros albastr. Reeaua molecular a apei in stare solid (gheaa) prezint un numar aproape dublu de legturi de hidrogen decat a apei in stare lichid. Acest lucru este explicat de faptul ca cei doi atomi de hidrogen legai covalent de oxigen formeaz dou legturi de hidrogen cu moleculele vecine. Deoarece cele doua covalene din ap au o anumit orientare (un unghi de 105), moleculele de ap sunt orientate in cristalul de ghea dupa o schema tetraedric.

Fig. 4. Structura gheii

Din cauza acestei aezri a moleculelor, cristalul de ghea are o structur afanat (cu goluri). Structura intern a gheii explic unele anomalii ale apei: - densitatea gheii mai mic decat a apei lichide, - creterea volumului prin solidificarea (inghearea) apei. Anomalia densitii apei are o mare influen asupra climei planetei i a vieii animalelor i plantelor. Cand apa raurilor, a lacurilor i a mrilor scade sub 4 grade, stratul de la suprafa, fiind mai uor ramane la suprafa i inghea aici. Fiind protejate de stratul de ghea, apele mai adanci nu inghea pan la fund, ci au, sub stratul de ghea, temperatura de 4 grade la care via plantelor i animalelor poate continua.

1.2

Clasificarea surselor de apa potabila

Apa joaca un rol important in activitatea social-economica, constituind un element indispensabil pentru inceperea si dezvoltarea oricarei activitati. Rezervele de apa dulce, destul de reduse si limitate, se micsoreaza an de an datorita poluarii apelor naturale, prin deversarea in ele a unor ape reziduale neepurate

sau insuficient epurate. A crescut simtitor numarul poluantilor, ceea ce impune metode de epurare mai avansate, mai scumpe decat cele clasice, devenite nesatisfacatoare. Protectia calitatii apelor a devenit nu numai o masura de salubritate, ci si un mijloc de crestere a gradului de reutilizare a apelor, deoarece cresterea cotei de utilizare a apelor depinde calitatile fizico-chimice si bacteriologice ale acestora. Din punct de vedere al raspandirii apei in natura, putem stabili urmatoarele categorii de ape: apa meteorica, ape subterane si ape de suprafata. Apa meteorica provine prin evaporarea apelor de la suprafata pamantului si condensarea lor in paturile superioare ale atmosferei, sub forma de ploi si zapada. Cu toate ca apa meteorica este cea mai pura, in drum spre pamant ea absoarbe, pe langa oxigen, dioxid de carbon, hidrogen sulfurat, oxizi de azot si de sulf si compusi organici din atmosfera oraselor industriale. De asemenea, apa meteorica mai poate contine si o serie de suspensii antrenate de atmosfera, ca: polen de plante, bacterii, argila, silice etc. Apa subterana provine din infiltrarea apelor meteorice prin straturile permeabile ale pamantului, acumulandu-se in bazine sau rauri subterane. Compozitia apei subterane este foarte variata, fiind legata de compozitia rocilor minerale prin care a trecut. Apele subterane se clasifica dupa mai multe criterii: a) dupa gradul de mineralizare; b) dupa compozitia chimica; c) dupa pozitia stratului de apa; Apele de izvor se incadreaza in categoria apelor subterane, intrucat iesirea lor la suprafata se datoreaza unor conditii geologice locale. Aceste ape de izvor prezinta calitati pe deplin satisfacatoare pentru o apa potabila, dar sunt in cantitati insuficiente pentru alimentarea centrelor urbane. Apa de izvor contine dizolvate saruri minerale pana la 1 g/L, compozitia ei variind in functie de natura straturilor subterane strabatute. Apele de izvor cu un continut mai mare de saruri dizolvate, din care nu lipsesc nici acidul carbonic, se numesc ape minerale. Apele minerale constituie un mijloc de tratament pentru diverse afectiuni interne. Apele de suprafata sunt alcatuite din apele raurilor, fluviilor, lacurilor, marilor si oceanelor. Compozitia apelor de suprafata se caracterizeaza printr-o mare diversitate, depinzand de anotimp, de natura solului, conditiile climatice etc. O categorie distincta de ape de suprafata sunt cele in stare solida. Mari suprafete de pe pamant sunt acoperite sezonier sau permanent de zapada sau gheata [2,3s. Gheata acopera temporar suprafata multor rauri si lacurisi mari in zone de coasta, dar si in mod

permanent suprafete din muntii inalti (ghetari alpini) sau din zone polare, formand ghetari continentali (de exemplu calota de gheata antarctica sau groenlandiana) sau banchize la suprafata marilor polare (banchiza arctica, cele din jurul continentului antarctic) [4,5s din care se desprind aisberguri ce se topesc lent si uneori sunt duse in deriva de curentii marini pana in zone calde. Din multitudinea de ape naturale, omul a intervenit asupra unora care le denumim modificate antropic (de obicei rauri care au fost regularizate) si chiar a creat el ape statatoare sau curgatoare artificiale, cum sunt lacurile numite curent de acumulare sau respectiv canalele.

1.3

Proprietile apei

Proprietatile fizice ale apeiPrincipalele proprieti fizice ale apei sunt: temperatura, transparena, luminozitatea, turbiditatea, culoarea, densitatea, conductibilitatea electric, cldura specific, radioactivitatea .a.. Cele organoleptice (la a cror determinare se utilizeaz simurile) sunt reprezentate prin gust i miros. a. Temperatura este o mrime fizic scalar prin care se apreciaz starea de inclzire a unui sistem fizic. Valoarea sa este exprimat prin diferite scri termometrice. Puse in contact, mai multe corpuri au, dup un timp, aceeai temperatur. Temperatura unui corp este cu atat mai mare cu cat energia cinetic a particulelor sale este mai mare. Termometria este tiina care se ocup cu metodele de determinare a temperaturii corpurilor. Aceste metode se bazeaz fie pe variaia cu temperatura a unei mrimi caracteristice corpului respectiv (de exemplu strlucire), fie pe cea a unei mrimi caracteristice a unui alt corp aflat in contact cu primul (termometru de dilatatie, termometru cu rezisten). Termometrul este un instrument pentru msurarea temperaturii corpurilor cu care este pus in contact, bazat pe variaia unei marimi caracteristice unei anumite substane numit corp termometric. Dup natura variaiei exist termometre cu dilataie (cu lichid (mercur) sau cu gaz (aer, hidrogen, heliu) ) i termometre cu rezisten ce conin un conductor sau semiconductor a crui rezisten variaz cu temperatura. Temperatura apelor naturale variaz in spaiu i timp, in funcie de tipul apei (de suprafa sau subteran). Ea este influenat de regimul termic al aerului, dependent la randul su de latitudine i altitudine. In cazul apelor de suprafa temperatura depinde

i de adancimea i dinamica lor, in timp ce la apele subterane, un rol important revine adancimii la care acestea sunt situate. Astfel, la latitudini medii, temperatura apelor aflate la 10-30 m sub nivelul terestru este relativ constant, de 8-10C. S-a constatat c influena oscilaiilor termice ale aerului se resimte in interiorul scoarei pan la nivelul zonei neutre (izotermice), unde temperatura este constant, fiind egal cu temperatura medie a aerului din regiunea respectiv. Adancimile acestei zone sunt variabile, de la 5-6 m in regiunea ecuatorial, la 20-30 m in Europa Central i la cca. 100 m in Siberia. Sub zona neutr temperatura crete in medie cu 1C la 33 m (treapta geotermic normal). Apele curgtoare au temperaturi ce oscileaz intre 0C iarna i 25-26C vara (la latitudini medii). In cazul lacurilor, in afar de variaiile termice lunare se remarc i oscilaii pe vertical, indeosebi la cele cu adancimi mari. Temperatura apei are o mare importan in dezvoltarea biocenozelor, fiind un factor determinant. b. Transparena depinde de cantitatea i dimensiunile substanelor minerale i organice n suspensie, de natura substratului, de prezena vegetaiei acvatice etc. Gradul de transparen este indicat de grosimea stratului de ap (n m sau cm) prin care se pot distinge contururile unui obiect. n cazul apelor superficiale, pentru determinarea transparenei se utilizeaz discul lui Secchi, iar n cel al apelor subterane, firul de platin cu diametrul de 1 mm i 25 mm lungime, fixat la captul unui cablu de 1,20 m. Dac acest fir nu mai poate fi observat pn la adncimea de 1,20 m, apa este considerat tulbure.

Un alt instrument ce poate permite stabilirea transparenei este fluoroscopul. c). Luminozitatea este cantitatea de radiaie solar, ce cade pe o anumit suprafa terestr n decursul unei perioade de timp. Unitatea de msur a luminozitii este luxul.

Altfel spus. luxul este unitatea de msur a efectului de iluminare a suprafeelor. Un lux reprezint iluminarea unei suprafee cu aria de un metru ptrat, care primete un flux luminos uniform repartizat de un lumen. 1lx =lm m2

In natur luminozitatea variaz in jurul a 0,01 lx pentru o noapte cu lun plin i in jurul a 100000 lx in mijlocul unei zile insorite de var. Pentru msurarea intensitii luminoase a apei se va folosi luxmetrul de laborator. Luxmetrul este un instrument pentru msurarea iluminrii, cu o construcie asemantoare fotometrului, care efectueaz determinri fotoelectrice.

Figura 5. Luxmetru de laborator Luxmetrele pentru msurtori in aer i ap sunt prevzute cu un cap de msurare montat prin intermediul unui cablu lung de 10 m. d)Turbiditatea se dovedete a fi un parametru hotrator in multiple aplicaii, cum ar fi: tratarea apelor potabile, a apelor reziduale sau a lichidelor in diverse faze ale proceselor de fabricaie. Msurarea turbiditii este un mod rapid de a ti cand, cum i de ce trebuie tratat o ap in conformitate cu specificaiile cerute. In cazul apei potabile, turbiditatea este relevant din trei motive: -Estetice: orice ap potabil turbid produce consumatorului reacie imediat. -De filtrabilitate: o dat cu creterea turbiditii crete dificultatea fitrrii i costurile acesteia.

-De dezinfecie: O valoare mare a turbiditii este un indicator al prezenei materiei organice i a microorganismelor in ap, care duce la creterea cantitii de clor sau de ozon necesar dezinfeciei surselor de ap potabil studiate. Suspensiile solide din lichide, cum ar fi algele, nmolul, microbii sau alte particule, absorb i difuzeaz lumina incident. Cu cat particulele sunt mai numeroase cu atat turbiditatea crete. Forma, talia i compoziia particulelor influeneaz, de asemenea turbiditatea apei. Pentru a msura turbiditatea este necesar s msurm lumina care traverseaz lichidul. Din punct de vedere tiintific, turbiditatea este un parametru sumant, care indic existena unui numr necunoscut de substane diferite, coninute in lichidul msurat. In cazul parametrului turbiditate acestea sunt substanele sau elementele chimice sub form nedizolvat. Putem defini turbiditatea, ca fiind proprietatea fizic ce se manifest prin reducerea transparenei apei i este cauzat de prezena in ap a substanelor minerale i organice in suspensie, precum i a gazelor. Uniti de msur ale turbiditii Turbiditatea se exprim in mg/l sau grade de turbiditate. Ca unitate de msur, incepand cu anul 1975, a fost introdus suspensia-formazin, preluat din standardul american de msurare a turbiditii. Unitatea de msur a fost denumit TE/F. Urmtoarele uniti de msur sunt identice: FTU=NTU=TE/F; 1 (NTU) = 7.5 ppm SiO2; unde: FTU (formazine turbidity units - uniti de turbiditate - formazin), uniti cunoscute i sub denumirea de NTU - uniti de turbiditate nefelometrice. La apele curgtoare turbiditatea reprezint cantitatea de aluviuni in susupensie, existent intr-un volum de ap ( g / m3 , sau mg / l ) i se determin prin analiza apei. Msurarea turbiditii Aprecierea turbiditii se poate realiza prin comparaii cu soluii etalon in scara silicei. Astfel de determinri pot fi fcute cu ajutorul dispozitivelor automate (turbidimetre) i al celulelor fotoelectrice. Turbidimetria este procedeul fizic de msurare a turbiditii. Turbidimetria si nefelometria reprezint aplicaii analitice ale fenomenelor asociate difuziei luminii fig.1- (difuzia luminii reprezint fenomenul de imprtiere a luminii datorat neomogenitilor mediului, indiferent dac acesta este gazos, lichid sau solid).

Figura 6 - Reprezentarea schematic a principiului de msurare a tubiditii Astfel, la trecerea luminii printr-un mediu dispers, heterogen (sistem coloidal), dac neglijm lumina reflectat, putem scrie, inand cont de difuzia i absorbia luminii: Io = Ia + Id + I (1) unde s-a notat cu Io - intensitatea luminii incidente, Ia - intensitatea luminii absorbite, Id -intensitatea luminii difuzate i I - intensitatea luminii transmise. Tubidimetria este o tehnic nefelometric in care unghiul de observaie , este zero adic msurarea se face in lumin transmis. Pentru aceste determinri pot fi folosite spectrofotometrele din domeniul vizibil sau instrumente specializate denumite turbidimetre. Se pot utiliza ca surse luminoase lmpi cu filament din wolfram, dar acestea consum o cantitate mare de energie. Aceste surse luminoase au fost inlocuite cu fotodiodele, care au o durat de via mai mare, consum mai redus de energie i sunt mai stabile. Unele aparate utilizeaz tuburi bazate pe descrcri in gaze, cu xenon. Prin utilizarea unui chopper aceste surse pot fi intermitente reducand energia consumat. Exist modele de aparate care combin sistemul de difuzie lateral (90) cu transmiterea direct a luminii. Aceste instrumente permit s se fac o distincie intre lumina absorbit de materialele dizolvate in ap i particulele in suspensie. Dei ambele categorii de materiale contribuie la atenuarea intensitii razei incidente, numai particulele in suspensie provoac difuzia luminii. Locul msurrii turbiditii: Msurarea turbiditii se face in funcie de situaia real.

Turbiditatea apei potabile se poate msura: - In cadrul barajelor lacurilor de acumulare a apei. In aceste locuri, prin ploi puternice sau inundaii pot fi aduse nisipuri, nmoluri i componente de argil in rezervorul de ap, care la randul lor, vor perturba in mod considerabil procesul de preparare a apei. - In cadrul instalaiilor de folosire a apelor din fantani. In aceste cazuri, anumite valori limit nu ar trebui depite, pentru ca procesul ulterior de filtrare s nu fie ingreunat. - In cadrul reglrii i supravegherii proceselor de sedimentare sau filtrare in cazul instalaiilor de purificare a apelor. Prin msurarea turbiditii se poate descoperi nemijlocit i urgent un proces perturbat de sedimentare, sau de blocare prematur a filtrelor. - In cadrul filtrelor. Prin instalarea unui turbidimetru la ieirea unei camere de filtrare, se poate controla, foarte simplu, prin observarea procesului de demarare a filtrului, efectul procesului de resplare a filtrelor. In practic s-a dovedit c o aceasta se poate economisi o cantitate apreciabil de ap de resplare, dac procesul de resplare se oprete la o turbiditate de 20 FNU. Prin aceasta se formeaza o turt de filtrare nou, prin care se imbuntete filtrarea iniial. - In laboratorul uzinei de ap. O msurare precis a turbiditii este inevitabil dac se urmrete livrarea unei ape de calitate ridicat. Msurarea turbiditii apei la staiile de epurare In cadrul pre-epurrii, msurarea turbiditii nu este de folos. In faza regimului nmolului activat, prin msurarea turbiditii se poate concluziona asupra coninutului de materii solide. In acest regim de msurare este necesar utilizarea unui turbidimetru cu un dispozitiv de autocurare a ferestrei de msur. Nivelul nmolului poate fi determinat cu ajutorul msurrii turbiditii prin introducerea unei sonde speciale de turbiditate in apa de nmol, pan cand valoarea turbiditii se schimb brusc. Valoarea adancimii de introducere a sondei se poate citi pe cablul de msurare a sondei. Evitarea deversrii nmolului la gura de scurgere a decantorului este pe deplin asigurat prin folosirea unei sonde ieftine (fr pomp) de turbiditate cu autocurarea ferestrei de msur. Se msoar turbiditatea in punctele de control a staiilor de decantare a apelor reziduale cat i in fluvii.

Msurarea turbiditii in industrie In industrie sunt necesare controlul i supravegherea diverselor procese de filtrare. Aparate de msurare a turbiditii pot fi instalate la controlul filtrrii la urmtoarele tipuri de filtre: filtru cu camer, filtru cu membran, filtru cu rame, filtru sub presiune, filtru cu vid si filtru de band. In diverse procese tehnologice specifice unor industrii: industria berii, industria zahrului (de exemplu in timpul procesului de preparare a sucului subire i gros), industria galvanic, producerea vinului i a alcoolului. Alte domenii de aplicaie a msurrii turbiditii ar fi la: alimentarea cu ap a cazanelor, circuitele de rcire cu ap, bazine de inot, etc. e. Densitatea apei exprim raportul dintre mas i volum i este direct influenat de temperatura pe care o are apa. Variaia neliniar a densitii. Densitatea maxim a apei este de 1 g/cm3. Ea se atinge la temperatura de 4C i presiunea de o atmosfer. Intre 0C i 4C, densitatea crete de la 0,99987 g/cm3 la 1g/cm3, dup care scade, ajungand la temperatura de 25C la 0,99707 g/cm3. Prezena punilor de hidrogen produce in apa lichid asociaii moleculare de tip polimeric (H2O)n, in funcie de temperatur. Exemplu: La presiunea de 1 atm (101325 Pa) i temperatura de 4 oC (277,15 K), apa este din punct de vedere statistic un amestec de 30% trimer (avand =9080 kg/m3) 70% dimer (avand =10500 kg/m3), rezultand o densitate de =104 kg/m3 - densitatea maxim a apei. In schimb, gheaa are o densitate inferioar ( =9100 kg/m3), motiv pentru care ea se formeaz i plutete la suprafaa apei, realizand un strat protector sub care viaa poate continua. De asemenea, scderea densitii la inghe produce fisurarea stancii in care s-a infiltrat apa, deschizand calea pentru rdcinile plantelor, in schimb congelarea esuturilor vii produce lezarea lor prin expansiune. Producerea densitii maxime la 4C face ca pe fundul celor mai adanci uniti acvatice, aceast temperatur s permit existena vieii bentonice. f. Conductivitatea electric exprim capacitatea apei de a conduce curentul electric. Ea are valoarea invers rezistenei electrice i se exprim in mho (ortografia invers a unitii de msur a rezistenei - ohm) sau xmho. Se mai poate exprima in Siemens (S), echivalent unui mho sau in micro-Siemens pe cm (0,5/cm), echivalent unui xmho.

Conductivitatea electric este direct dependent de temperatura apei i gradul de mineralizare, depinde de concentraia in ioni, de natura ionilor i de viscozitatea soluiei. Apa pur este slab conductoare de electricitate, spre deosebire de cea cu un coninut ridicat in sruri. Astfel, apa pur are o conductivitate de 0,055 - 25 mho, apa freatic potabil, intre 30 i 200 mho, in timp ce apele oceanice au conductiviti electrice de 45000 - 55000 mho. Conductivitatea, in cazul soluiilor apoase, este puternic influenat de concentraia substanelor, fiind folosit astfel ca indicator al gradului de mineralizare a apei. Datorit variaiei importante a conductivitii cu temperatura, pentru a decide asupra calitii apei, toate rezultatele trebuie aduse la aceeai temperatur de referin. Conductivitatea electric se msoar cu ajutorul conductivimetrelor. Msurarea conductivitii apei este reglementat de STAS 7722-84, precum i de ISO 7888-1983. Pentru determinarea conductivitii echipamentul este format in principiudintr-un montaj de tipul unei puni echilibrate sau neechilibrate, o celul de msurare i un traductor de temperatur. Ansamblul se etaloneaz direct in uniti de rezisten sau de conductivitate la temperatura de referin. Celula de msurare este compus dintr-un cilindru deschis, coninand electrozi de platin lucioi i platinai. Pentru determinarea conductivitii exist dou procedee: primul pe baza msurrii directe a conductanei G i pe baza folosirii constantei celulei de msurare i al doilea pe baza etalonrii lanului direct in uniti de conductan cu soluii etalon. In primul procedeu, cunoscand constanta celulei de msurare K [m -1s sau [cm-1 s, i msurand conductanei G cu ajutorul punii, din relaia k = GK se obine conductivitatea k. In procedeul bazat pe etalonarea lanului de msurare este necesar s dispunem de un set de soluii etalon cu conductiviti k cunoscute i de posibilitatea unor reglaje de zero i de pant la punte la afiaj. Prin aceste reglaje, pe baza valorilor soluiilor etalon, aparatul este pus s afieze direct valori ale conductivitii. Pe baza valorilor conductivitii se apreciaz gradul de mineralizare cu relaia Gradul de mineralizare [mg/ls= C x Conductivitatea [S/cms unde coeficientul C are valorile orientative. g).Cldura latent specific de vaporizare a apei are o valoare ridicat (1940 kcal/ mol). De aceea, transpiraia este un mecanism foarte eficient de termoreglare, prin disiparea cldurii.

h) Cldura specific (c) are o valoare ridicat (1 cal / g x grd). De aceea, apa din esuturi amortizeaz ocurile termice, preluand sau cedand cldur cu modificri relativ reduse ale temperaturii, prevenind astfel degerturile i arsurile. Din punct de vedere al habitatului, intinderile de ap au caracter moderator pentru temperatura ambiant: Rcirea cu 1oC a 1 m3 de ap poate inclzi cu 1oC 3222,4 m3 de aer. i)Conductibilitatea termic a apei este ridicat in comparaie cu a altor lichide, ceea ce permite uniformizarea temperaturii i disiparea cldurii excesive de provenien exo- sau endogen dintr-o anume regiune a organismului. j)Tensiunea superficial a apei este foarte mare comparativ cu masa ei molecular, coeficientul de tensiune superficial fiind s =72,7x 10-3 N/m. Aceasta ii confer proprieti capilare bune, importante in circulaia in organismele vii, dar i biochimic, pentru fixarea substratului la suprafaa moleculelor enzimatice. k)Rezistivitatea electric ridicat (permitivitatea = constanta dielectric este e = 80 la 20 oC) face ca apa s fie un dielectric perfect. In stare impur (sruri solvite), apa devine ins un bun cunductor electric. l)Momentul de dipol al moleculei de ap este m =1,87 D la 20oC. Astfel, polaritatea inalt a moleculei ii permite legarea de ioni (iar punile de hidrogen de substanel nepolare), explicand caracterul de emulsionant i excelent solvent. m). Radioactivitatea apelor este determinat de contactul pe care il are apa in scurgerea sa peste roci radioactive. Radioactivitatea se exprim in uniti Mache (UM) sau emane. O unitate Mache reprezint concentraia de radium la 1l de ap care genereaz un curent de saturaie egal cu 0,001 uniti electrostatice: 1UM=3,6 emane=10-3uniti electrostatice. De obicei sunt considerate radioactive i folosite ca ape curative cele a cror radioactivitate depete 3,5UM/l.

Proprietile organoleptice ale apeiCuloarea apei. In strat subire apa este incolor. Cand stratul de ap depete 6cm grosime are un aspect albstrui. Existena unei culori se datorete unor substane dizolvate (oxizi fenici, compui ai manganului, clorofil din frunze, acizi humici). Ca termini de definire a culorii se folosesc: incolor, slab glbuie, glbuie, cafenie, albastr, lptoas. Substanele humice dau apei culoarea glbuie pan la cafenie, prezena unor cantiti mari de sruri acide de fier, o culoare verde glbuie, a clorurilor o culoare

albstruie. Stabilirea culorii se face prin comparaie cu o scar calorimetric etalon alctuit din clorur de platin i cobalt intr-o anumit proporie. Gustul apei este datorat substanelor dizolvate in ap i se definete ca: - plcut( cand apa conine cantiti reduse de Ca, Mg, CO2), - neplcut (concentraii mari de substane dizolvate ), - dulceag (determinat de prezena unor mari cantiti de substane organice), - srat (datorat unei mari concentraii de NaCl), - amar (in prezena MgSO4), - acru (datorat alaunilor / alaun = sulfat dublu al unui metal trivalent i al unui metal monovalent. Ex: piatra acr- sulfat dublu de aluminium i potasiu), - slciu (ape srace in sruri minerale ), - cu gust nedefinit. Mirosul apei se determin pentru ap nefiart. Se apreciaz prin caracteristicile: lipsete, sttut, de putrefacie i se poate datora unor substane organice in descompunere sau microorganismelor vii(alge, protozoare..) sau prezenei unor substane chimice provenite din ape uzate, industriale (fenoli, crezoli, etc).

Proprietile chimice ale apeiExperimental s-a demonstrat c apa este o combinaie chimic foarte stabil. Ea poate fi descompus la peste 10000C sau cu ajutorul curentului electric: 2H2O = 2H2+ O2 Din punct de vedere chimic apa este foarte reactiv. Ea reacioneaz in anumite condiii cu metalele, nemetalele, oxizii bazici, oxizii acizi, cu unele sruri. Aciunea apei asupra metalelor Metalele: potasiu, calciu, sodiu reacioneaz violent cu apa, la rece, cu formare de hidroxid i degajare de hidrogen. Na + H2O = NaOH + 1/2H2 Magneziul reacioneaz cu apa la cald sau in stare de vapori: Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + H2 Aluminiul este atacat de ap numai dac este curat de stratul protector de oxid: 2Al + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2 Fierul inroit reacioneaz cu apa in stare de vapori i formeaz oxid feroferic (oxid al Fe II i Fe III): 3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2

Plumbul, cuprul, mercurul, aurul, argintul nu sunt atacate de ap sau de vaporii acestuia. Unele metale se corodeaz in prezena apei. Atacul este mai puternic in prezena oxigenului i a dioxidului de carbon. Aciunea apei asupra nemetalelor Clorul in reacie cu apa formeaz apa de clor: Cl2 + H2O = HCl + HClO HClO = HCl + [Os Trecand un curent de vapori de ap peste cocs(carbon) la temperatura de cel puin 10000C se formeaz un amestec de monoxid de carbon i hidrogen, denumit gaz de ap. Reacia are importan industrial: C + H2O = CO + H2 Aciunea apei asupra oxizilor Apa reacioneaz cu oxizii metalici solubili cu formare de hidroxizi. Una dintre reaciile cu importan practic o constituie stingerea varului, reacie puternic exoterm. CaO + H2O = Ca(OH)2 + Q Hidroxidul de calciu obinut este relativ puin solubil in ap i de aceea la stingerea varului se obine aa-zisul lapte de var, care reprezint o suspensie finde Ca(OH)2 intro soluie saturat de hidroxid de calciu. La dizolvarea dioxidului de sulf in ap are loc i o reacie chimic din care rezult o soluie acid, acid sulfuros. SO2 + H2O = H2SO3 Reacia cu carbidul sau carbura de calciu la CaC2 duce la formarea acetilenei, substan organic utilizat la sudarea i tierea metalelor in sufltorul oxiacetilenic: CaC2 + 2H2O = C2H2 + Ca(OH)2 + Q Neutralitatea electrochimic. Apa disociaz spontan, dar in procent foarte redus, simetric, in ioni H+ i OH-, fiind pe ansamblu neutr. Ea este chiar element de referin, baza sistemului pH. Astfel, ea este un bun mediu de reacie i, prin caracterul amfoter, amortizeaz tendinele de modificare a pH-ului. Proprieti ale apei de importan practic sunt i duritatea, alcalinitatea, culoarea, turbiditatea, gustul, mirosul, radioactivitatea etc. Aciditatea este capacitatea unor substane din compoziia apei de a lega o cantitate echivalent de baz tare. Aciditatea este condiionat de prezena in ap a anionilor

care sunt echilibrai cu ioni de hidrogen, cu cationii bazelor slabe, indeosebi ai metalelor grele. Aciditatea se exprim prin pH, care reprezint inversul ionilor de hidrogen. Noiunea de pH a fost introdus de Sorensen in anul 1909 sub denumirea de exponent de hidrogen. Datorit unor inconveniente de ordin experimental al metodelor de determinare al pH-ului, s-a czut de acord ca noiunea de pH s fie definit pur experimental, in funcie de metoda de msurare. In multe procese de producie se folosesc soluii de ap din diferite substane care au o reacie neutr, acid sau alcalin. Gradul de aciditate sau alcalinitate a acestor soluii se caracterizeaz prin mrimea curentului numit indicator de concentraie activ a ionilor de hidrogen, notat pH. Gradul de aciditate sau alcalinitate reprezint unul dintre indicii cei mai importani ai soluiilor ce intervin in procesele de fabricaie cu caracter chimic, msura sa fiind dat de concentraia ionilor de hidrogen. Prin definitie, potenialul de hidrogen sau pH-ul este logaritmul cu semn schimbat al concentraiei sau activitii ionilor de hidrogen intr-o soluie: pH= -log CH+ unde CH+ este activitatea ionilor de hidrogen: CH+= H+ fH H+ fiind concentratia ionilor de hidrogen exprimat in moli/litru, iar fH este coeficientul lor de activitate. Pentru apa pur i pentru soluiile neutre la temperatura de 25oC, pH= 7. Gama uzual de valori pentru pH este 1-14, valorile 1-7 corespund soluiilor acide, iar valorile 7-14 corespund solutiilor bazice. O soluie acid sau bazic se poate recunoate cu ajutorul indicatorilor. Indicatorii sunt substane care ii schimb culoarea dup valoarea pH-ului soluiei cu care vin in contact. In afara de indicatorii obinuii, care se folosesc individual, in funcie de domenuil pH-ului urmrit, in industrie se mai folosesc soluii sau hartii indicatoare de pH universale. O metod mai puin precis, dar la indemana tuturor, este determinarea cu ajutorul hartiilor indicatoare. Hartiile indicatoare sunt nite faii de hartie de filtru imbibate cu un indicator oarecare, o substan care la o anumit valoare de pH este capabil s-i schimbe culoarea.

Cand se dorete s se neutralizeze un acid se adaug turnesol, soluia capata culoarea roie (devine baz), iar mai apoi culoarea se va transforma in violet (soluia devine neutr). Hartia indicatoare este folosit i in laboratoare pentru a determina acizii i bazele. Acizii transform hartia albastr in rou, iar bazele pe cea roie in albastru (soluiile neutre nu ii schimb culoarea).Vopseaua care coloreaza aceste hartii se numeste litmus i provine de la plantele numite licheni. Pentru a se face acordul intre electrozi si pH-metru este necesara o calibrare. In acest scop trebuie folosita o solutie cu un pH cunoscut exact. Astfel de solutii se numesc solutii tampon. Reactivii folositi la prepararea solutiilor tampon trebuie sa fie foarte puri si stabili, valorile pH-ului sa fie bine stabile, iar potentialul jonciunii lichide trebuie sa fie de acelai ordin de mrime cu cel al soluiei de determinat. O alt metod const in determinarea pH-ului cu ajutorul pH-metrului. Un pHmetru masoara diferenta de potential intre doi electrozi (in mV) si apoi converteste in unitati de pH. Pentru a obtine o masurare corecta, semnalul de intrare al amplificatorului si circuitul convertorului trebuie sa indeplineasca anumite cerinte. Principiul constructiv al unui pH-metru este redat in urmatoarea schema. Determinarea valorii pH-ului se realizeaz cu ajutorul unor indicatori de pH, a cror culoare se schimb in funcie de concentraia ionilor de hidrogen. Indicatorii se introduc in soluia al crei pH trebuie determinat sau se imbib o hartie de filtru care se pune in contact cu apa de analizat. Valoarea pH-ului unei ape servete la: aprecierea insuirilor sale corosive, stabilirea dozelor de neutralizani, reglarea condiiilor optime de desfurare a proceselor de epurare biologic, supravegherea calitii apelor naturale impotriva murdriri, etc. Aciditatea sau alcalinitatea apei considerat in funcie de valoarea pH-ului se prezint astfel: pH7 apa alcalin. Duritatea apei este o caracteristic determinat de coninutul de sruri de Ca i Mg aflate in soluie. Aceste sruri pot fi: carbonai, cloruri, sulfai.

Apa natural folosit in industrie conine sruri provenite din rocile cu care apa vine in contact. In soluie, aceste sruri sunt dissociate electrolitic, existand cationi (Ca2+; Na+;Mg2+;K+;Fe3+;Al3+;H+,etc.) i anioni (Cl ; HCO3 ; CO32 ; SO42 , etc). Prezena unora din acetia (in special a Ca2+; Mg2+) constituie un neajuns deoarece, in anumite condiii de concentraie i temperatur, conduc la compui greu solubili care iau parte la formarea nmolurilor i a pietrei de cazan. Duritatea apei este dat de suma ionilor de calciu i magneziu prezeni in ap. Duritatea total (DT) se compune din duritatea temporal (Dt) i duritatea permanent (Dp). DT =Dt +Dp (1) Duritatea temporal este dat de carbonaii acizi de calciu i magneziudin ap. Ea dispare la fierberea apei, carbonaii acizi descompunandu-se in compui greu solubili, carbonai. Duritatea permanent este dat de srurile de calciu i magneziu stabile termic: sulfai, cloruri, etc.. Duritatea se exprim in grade de duritate (germane, franceze, engleze) care variaz in timp i spaiu in funcie de aciunea de dizolvare a apelor asupra rocilor. Un grad de duritate reprezint 10mg CaO sau 1,42mg MgO la un litru de ap. Un grad german corespunde la 10mgCaO/l de ap. 1grad german=17,9 grade franceze=1,25 grade engleze. Dup gradele de duritate apele se caracterizeaz astfel: - ape foarte moi 0o-4o; - ape moi 4-8o; - ape semidure 8o-12o; - ape destul de dure 12o-18o; - ape dure 18o-30o; - ape foarte dure peste 30o. Pentru alimentarea cu ap potabil duritatea nu trebuie s depeasc 12o. Salinitatea reprezint coninutul in sruri al unei ape (marine, oceanice, lacustre). Se exprim in grame la litru (g/l). O metod de determinare a salinitii unei probe de ap este determinarea conductivitii acesteia deoarece intre aceti 2 parametri exist o strans legtur. In practic se folosesc formule aproximative de determinare a salinitii. Dac notm S - salinitatea in [g/kgs , T - temperatura in [ 0C s, putem scrie: S ( kg/m3 ) = 0 + AS + BS3/2 + CS2

unde: S [ kg/m3 s densitatea soluiei, A = 8,2449310-1 - 4,0899 10-3 T + 7,643810-5 T2 - 8,246710-7T3 + 5,3675 10-9 T4 B = -5,724 10-3 + 1,0227 10-4 T - 1,6546 10-6 T2 C = 4,8314 10-4 . Reziduul fix fix (reziduu sec, reziduu uscat) exprim in [mg/1s cantitatea de substane solide organice i anorganice dizolvate intr-un litru de ap. El corespunde substanelor solide rmase dup evaporarea complet a apei (din care s-au inlturat suspensiile prin filtrare sau centrifugare) i uscarea la 105C (in etuv) timp de doua ore (fig. 7). Prin calcinarea reziduului sec la temperatura de 600 C se obine reziduul la calcinare care exprim coninutul de substane minerale dizolvate in ap. Diferena intre reziduul la evaporare i reziduul al calcinare reprezint coninutul in susbstane organice dizolvate, numit i pierderea la calcinare.

Fig. 7. Schema de obinere a rezidului fix

1.4. Coninutul apei in naturApa lichid din natur nu este niciodata pur, fiindc ea dizolv o parte din substanele solide i gazoase cu care vine in contact. Cea mai curat ap este apa de ploaie sau provenit din topirea zpezii. Astfel, in apa din natur putem gsi:

- cationi: calciu, magneziu, sodiu, potasiu, aluminiu, fier, mangan, titan, crom,nichel, cupru, staniu, plumb, zinc, cobalt, arsen, seleniu, cadmiu, sroniu, bariu, litiu, beriliu etc. ; - anioni : fluor, azotat, brom, fosfat, bor, iod, cian, sulfat, carbonat, bicarbonat, hidroxil, azotit etc.; - substane neionice / substanele biogene: silice, substane uleioase, petroliere, grase, fenoli, detergeni, gaze dizolvate (oxigen, dioxid de carbon, azot, in cantiti mai mici i metan, oxizi de azot, amoniac, hidrogen sulfurat, radon etc.) . Concentraiile substanelor biogene, in special compuii azotului i fosforului, variaz, in apele dulci de suprafa, in limite foarte mari: de la cantiti in urme pin la 10 mg/l. Cele mai importante surse de elemente biogene se dovedesc a fi procesele din interiorul bazinului i ptrunderile cu apele de iroire, cu precipitaiile atmosferice sau cu apele uzate industriale, comunale i agricole. Substanele biogene cuprind de asemenea compuii siliciului i compuii fierului, care se gsesc in apele naturale in special sub form de hidroxid microcoloidal sau sub form de compleci fulvici. - microflor - faun. Abundena relativ a solidelor dizolvate in ap este desigur dependent mult de natura geologic a zonei i de ali factori. Totui statistic unele elemente sunt prezente in cea mai mare parte a apelor i au concentraii semnificative, pe cand altele apar rar sau numai in cantiti extrem de reduse. O statistic asupra compoziiei apei potabile propune urmtoarea ordine a abundenei: Constitueni majori (de la 1 la 1000 mg/litru): sodiu, calciu, magneziu, bicarbonat, sulfat, clor, silice; Constitueni secundari ( de la 0,01 la 10 mg/ litru): fier, stroniu, potasiu, carbonat, azotat, fluor bor; Constitueni minori (de la 0,0001 la 0,1 mg/litru): stibiu, aluminiu, arsen, bariu, brom, cadmiu, crom, cobalt, cupru, germaniu, iod, plumb, litiu, mangan, molibden, nichel, fosfat, rubidiu, seleniu, titan, uraniu, vanadiu, zinc; Constitueni prezeni ca urme (de regul sub 0,001 mg/ litru): beriliu, bismut, ceriu, cesiu, galiu, aur, indiu, lantan, neobiu, platina, aur, ruteniu, scandiu, argint, thaliu, toriu, cositor, tungsten, yterbiu, itriu, zirconiu;

In funcie de ionii dominani, putem clasifica apa dulce in 24 de categorii. In practic aceast distincie este foarte util la apele minerale. Majoritatea apelor raurilor mari sunt calcice-hidrocarbonatate. Exemplu: Cantiti impresionante de diverse minerale solvite exist in medie intr-un volum cubic de ap de mare cu latura de o mil: - 120.000.000 tone de clorur de sodiu, - 18.000.000 tone de clorur de magneziu, - 8.000.000 tone de sulfat de magneziu, - 6.000.000 tone de sulfat de calciu, - 4.000.000 tone de sulfat de potasiu, - 550.000 tone de carbonat de calciu, - 350.000 de tone de bromur de magneziu, - 60.000 de tone de sroniu, - 21.000 tone de bor, - 6400 de tone de fluor, - 900 tone de bariu, - intre 100 i 12.000 de tone de iod, - 50 pan la 350 tone de arsenic, - 45 tone de argint, - 25 de tone de aur - 7 tone de uraniu.

Capitolul II. Apele uzateApa, aerul si solul, constituenti ai biosferei, sunt cunoscuti sub denumirea de factori de mediu. In fiecare din acestia se dezvolta o fauna si o flora specifica care, pentru a putea supravietui, trebuie sa i se asigure un mediu ambiant ct mai curat-sanatos. Cunoasterea conditiilor de viata, din cadrul fiecarui factor de mediu, conduce la o protectie eficienta a mediului. Pentru aceasta insa, este necesar sa se cunoasca sursele de poluare, respectiv poluantii, care ar putea prejudicia dezvoltarea vietii si apoi impactul lor asupra mediului vietii. Toate aceste cunostinte conduc, in final, la masuri de prevenire si combatere a poluarii factorilor de mediu si conditii propice vietii pe pamnt. Dintre cei trei factori de mediu apa, aer, sol apa este cea mai afectata de poluare, crend numeroase probleme pentru pastrarea si imbunatatirea calitatii ei. Dupa cum se stie, apa in natura exista sub urmatoarele forme: apa de suprafata (fluvii, ruri, lacuri, mari si oceane) si apa subterana (straturi acvifere si izvoare).

2.1 Surse de poluare a apelor Apa este un vector al agentilor poluanti, dar in acelasi timp, bazinele naturale de apa formeaza biotopuri specifice, in care salasluiesc numeroase comunitati ecologice acvatice. Poluarea apelor reprezinta alterarea calitatilor fizice, chimice si biologice ale apelor, produsa direct, sau indirect, in mod natural sau atropic. Apa poluata devine improprie utilizarii normale. Poluarea poate avea loc:

-

continuu (permanent), in cazul canalizarii dintr-un oras, sau rezidiile discontinuu, la intervale regulate, sau neregulate de timp; temporar (exemplu colonii provizorii); accidental, in cazuri de avarie.

provenite din industrie si deversate in ape;

Poluarea apelor poate fi naturala sau artificiala. Poluarea naturala se datoreaza surselor de poluare naturale si se produce in urma interactiei apei cu atmosfera, cnd are loc o dizolvare a gazelor existente in aceasta, cu litosfera, cnd se produce dizolvarea rocilor solubile si cu organismele vii din apa. Poluarea artificiala se datoreaza surselor de ape uzate de orice fel, apelor meteorice, namolurilor, reziduurilor, navigatiei etc. Se poate vorbi si despre poluare controlata si necontrolata. Poluarea controlata (organizata) se refera la poluarea datorata apelor uzate transportate prin reteaua de canalizare si evacuate in anumite puncte stabilite prin proiecte. Poluarea necontrolata (neorganizata) provine din surse de poluare care ajung in emisari pe cale naturala, de cele mai multe ori prin intermediul apelor de ploaie. Poluarea normala si accidentala reprezinta categorii de impurificare folosite pentru a defini grupuri de surse de ape uzate. Poluarea normala provine din surse de poluare cunoscute, colectate si transportate prin reteaua de canalizare la statia de epurare sau direct in receptor. Poluarea accidentala apare, de exemplu, ca urmare a dereglarii unor procese industriale, cnd cantitati mari (anormale) de substante nocive ajung in reteaua de canalizare sau, ca urmare a defectarii unor obiective din statia de preepurare sau epurare. Se mai poate vorbi si despre poluare primara si secundara. Poluarea primara apare, de exemplu, in urma depunerii substantelor in suspensie din apele uzate, evacuate intr-un receptor, pe patul acesteia. Poluarea secundara apare, de exemplu, imediat ce gazele rezultate in urma fermentarii materiilor organice depuse din substantele in suspensie antreneaza restul de suspensii si le aduce la suprafata apei, de unde sunt apoi transportate in aval de curentul de apa. Sursele de poluare ale apei se clasifica dupa urmatoarele criterii, dat fiind diversitatea lor: a) Dupa provenienta: - activitatile menajere (dejectii, detergenti, alte substante) ;

- industrie (substante chimice, resturi vegetate si animale, solventi, hidrocarburi, apa calda etc.); - agricultura si transporturi (pesticide, fertilizanti, detergenti, produse petroliere). Activitatile menajere polueaza chimic si biologic apele naturale. Apele uzate orasenesti, provenite din gospodarii, restaurante, hoteluri si in buna parte din mica industrie, reprezinta una din principalele surse de poluare. Apele uzate de la campinguri, zone de agrement, terenuri de sport sunt practic asemanatoare apelor uzate orasenesti. Industria deverseaza in apele naturale substante chimice, organice si anorganice, resturi vegetale si animale, solventi, hidrocarburi, caldura. Materialele pot fi in stare solida, lichida, miscibile sau nemiscibile cu apa, usor sau greu volatile, mai mult sau mai putin toxice. Sunt situatii in care incarcatura radioactiva a deversarilor nu este deloc de neglijat, depasind fondul natural de radioactivitate. Apele uzate industriale provin din apele folosite in procesul tehnologic industrial. Epurate sau nu, ele constituie o sursa de poluare. O apa industriala uzata are, in principiu, caracteristici asemanatoare substanelor chimice sau fizice utilizate in procesul tehnologic. Astfel, de exemplu, apele uzate provenite de la minele de carbuni au drept caracteristica principala continutul in substante in suspensie sterilul; apele uzate rezultate de la fabricile de zahar contin att substante in suspensie ct si organice. Apele uzate de la crescatoriile de animale si pasari au, in mare masura, caracteristici oarecum asemanatoare cu ale apelor uzate orasenesti, poluantii fiind substante organice si suspensiile. Agricultura deverseaza in apele naturale ape cu incarcatura mare de substante chimice (pesticide, fertilizanti, detergenti), ce pot depasi continutul apelor menajere de 5 ori la consumul de oxigen, de 7 ori la azotul total si de peste 10 ori la materialele solide, conform datelor publicate de OMS. Apele uzate rezultate in urma irigarii terenurilor agricole sunt poluate cu fertilizatori organici, pesticide si cu substante nocive ce se gasesc in atmosfera. Transporturile deverseaza produse petroliere, detergenti. Apele uzate provenite de la navele maritime sau fluviale. Navele pot evacua impuritati deosebit de nocive, att din punct de vedere calitativ ct si cantitativ. Navele pot impurifica apele prin: evacuarea reziduurilor lichide si solide provenite din activitatea personalului navigant, a pasagerilor sau animalelor transportate; pierderile de combustibil, lubrifianti, substante nocive transportate, asa zisele ape de balast etc. b) Dupa aria de raspndire a poluantilor

- surse locale (conducte de canalizare, rampe de descarcare); - difuze cand poluantii se raspndesc pe o arie mare. Uneori este dificil de localizat sursa sau sursele poluante. c) Dupa pozitie: - surse fixe: activitati industriale, zootehnice etc. - surse mobile: autovehicule, locuinte si instalatii care se deplaseaza etc. 2.2 Poluantii apelor Poluantii apelor sunt foarte diversi si de aceea clasificarea adopta mai multe criterii: a) Dupa natura lor exista poluanti: organici, anorganici, biologici, radioactivi, termici. Substantele organice, de origine naturala sau artificiala, reprezinta si pentru apa poluantul principal. Organismele animale si vegetale contin substante organice care, dupa moartea lor, incep sa se descompuna, devenind nocive si periculoase. Industria chimica, petrochimia, fabricile de celuloza si hartie, industria alimentara elimina poluanti de origine organica, din care unii sunt foarte toxici (fenolul, ierbicidele) si cu persistenta ridicata in mediu. Substantele organice de origine naturala, mai importante, sunt: titeiul, taninii, lignina, hidratii de carbon, terpentinele, biotoxinele marine. Titeiul, ca de altfel si produsele petroliere (poluanti de origine organica artificiala, despre care se va vorbi ulterior) sunt poluanti deosebit de puternici si prezenti uneori in cantitati mari, att in apele de suprafata ct si subterane, de mare si, rareori, in apa potabila. Poluantii mai pot ajunge in emisari prin intermediul pierderilor din timpul transportului titeiului sau produselor petroliere, pe uscat sau pe mare, in urma unor accidente ale mijloacelor de transport, degradarii rezervoarelor de inmagazinare a titeiului sau produselor petroliere, functionarii necorespunzatoare a schelelor marine. Titeiul este un amestec complex de hidrocarburi solide (parafine, cicloparafine aromatice) si gazoase in hidrocarburi lichide, alaturi de care se gasesc, in cantitati reduse, compusi cu sulful, azotul si oxigenul. Compozitia elementara a titeiului este in medie: 85% carbon, 12% hidrogen si 3% sulf, azot si oxigen. La extractia titeiului apar ape uzate de zacamnt de la decantarea noroiului de foraj si de la purjarea instalatiilor de reciclare a apelor. Titeiul, nefiind miscibil cu apa, se ridica la suprafata acesteia si incepe sa se deplaseze in directiile dominante. Compusii volatili se evapora repede, daca ramn expusi in atmosfera. Titeiul poate pierde prin evaporare pna la 30% din greutate in timp de 30 ore. Titeiul ramas la suprafata marii continua sa se oxideze si ca urmare compozitia

acestuia este in continua schimbare. Titeiul depus pe plaje se oxideaza in continuare formnd reziduuri gudrunoase care necesita timp indelungat pentru oxidarea lor totala. O alta grupa de substante organice naturale este cea a biotoxinelor marine. Aceste substante sunt produsi naturali insa, numeroase cercetari demonstreaza ca inmultirea lor in mediu marin se datoreaza schimbarilor antropogene, deci, ar fi vorba de produsi artificiali. Aceste toxine au, in mod curent, originea in oflagelatii din familia fitoplanctonului care pot deveni att de abundenti inct coloreaza apa; de exemplu, asa-numitele "maree rosii". In privinta poluantilor organici artificiali, acestia provin din prelucrarea diferitor substante in cadrul rafinariilor, industriei chimice organice, industriei petrochimice. In rafinarii, poluantii artificiali apartin produse petroliere, care cuprind ca poluanti principali: benzina, motorina, uleiurile, solventii organici, bitumul, produsele medicinale si gaze. Poluantii organici artificiali din industria chimica organica si industria petrochimica sunt: hidrocarburile (benzen, eter de petrol, acetona, cloroform, esteri, sulfura de carbon, benzina); hidrocarburile halogenate, a caror folosire s-a raspndit foarte mult in industrie si agricultura; hidrocarburile clorurate, care stau la baza hidrocarburilor halogenate si care poarta si denumirea generica de pesticide (insecticide pentru distrugerea insectelor, rodenticide pentru soareci, ierbicide pentru ierburi); detergentii, acizii naftenici, hidrogenul sulfurat, substantele aromatice, vopsele de anilina, alchil-arilsulfonatii. Substantele anorganice, in suspensie sau dizolvate, ca si substantele organice sunt poate mai putin poluante ca cele organice. Poluarea anorganica rezulta din industria produselor clorosodice, chimie, extractia titeiului, prepararea minereurilor, hidrometalurgie. Substantele anorganice sunt frecvente in apele uzate industriale; dintre acestea se mentioneaza, in primul rnd, metalele grele (Pb, Cu, Zn, Cr), clorurile, sulfatul de magneziu, fierul. Apele poluante contin saruri, acizi, baze, modifica pH-ul apelor naturale, corodeaza conductele, instalatiile, aduc prejudicii agriculturii, au efecte stresante pentru organismele acvatice. Poluarea biologica este produsa de activitatile menajere, abatoare, zootehnie. {n apa apar microorganisme patogene care genereaza uneori imbolnaviri in masa. Prin apa se transmit boli: - bacteriene (febra tifoida, dizenteria, holera); - virotice (poliomielita, hepatita epidemica); - parazitare (ambioza, giardioza).

Apele poluante biologic favorizeaza inmultirea unor paraziti, ca: tantarii, transmitatori de paludism, musca tze-tze, transmitatoarea bolii somnului. Poluarea radioactiva apare la apa rezultata din industria extractiva a minereurilor de uraniu, thoriu la instalatiile de preparare a minereurilor radioactive, din zonele de depozitare necorespunzatoare a deseurilor radioactive, in urma unor avarii la reactoarele nucleare, naufragii de vapoare cu incarcatura nucleara. Poluarea termica apare prin deversarea de apa calda in efluentii naturali. {n aceste conditii scade continutul de oxigen din apa, creste sensibilitatea organismelor acvatice la poluanti, unele vietuitoare dispar, se inmultesc algele albastre. Acest tip de poluare apare pe langa unele instalatii industriale si din energetica nucleara. Apele naturale pot degrada poluantii organici, sub actiunea microorganismelor existente, a radiatiilor solare si a oxigenului. Din degradare rezulta compusi mai simpli, pana la moleculele cele mai mici: CO2, CH4, NH3, H2O, H2S. {n primele zile se degradeaza compusii cu carbon, apoi in etapa a doua se oxideaza biologic compusii cu azot. b) Dupa starea de agregare se diferentiaza: suspensii (substante insolubile in apa), poluanti solubili in apa, dispersii coloidale. Substantele in suspensie, organice si anorganice, se gasesc att in apele uzate orasenesti ct si in cele industriale, ele ajungnd in masura mai mica sau mai mare in emisari. Materialele in suspensie, organice sau anorganice, se depun pe patul emisarului formnd bancuri care pot impiedica navigatia, consum oxigenul din apa daca materiile sunt de origine organica, determina formarea unor gaze urt mirositoare. Substantele in suspensie plutitoare, cum ar fi titeiul, produsele petrolifere, uleiul, spuma datorata detergentilor, produc prejudicii emisarului. Astfel, ele dau apei un gust si miros neplacut, impiedica absorbtia oxigenului la suprafata apei si deci autoepurarea, se depun pe diferite instalatii, colmateaza filtrele, sunt toxice pentru fauna si flora acvatica, fac inutilizabila apa pentru alimentarea instalatiilor de racire, irigatii, agrement. c) Dupa durata degradarii naturale in apa se deosebesc: - poluanti usor biodegradabili; - poluanti greu biodegradabili (degradarea naturala dureaza sub 30 de zile); - nebiodegradabili (degradarea in 30-60 de zile); - refractari (cu degradare si peste 2 ani).

De exemplu, caprolactama se biodegradeaza la substante mai simple in decurs de 3 saptamani, pe cand clorbenzenul in 2 ani, deci are timp sa se acumuleze in apa, marind efectele toxice.

Capitolul III Parametrii apei potabile si ai apei uzateParametrii de calitate ai apei potabile Legea numarul 311 din 28 iunie 2004 pentru modificarea si completarea Legii nr. 458/2002 privind calitatea apei potabile. Parametrii de calitate ai apei potabile sunt: microbiologici, chimici si indicatori. Tabelul 1A. Parametrii microbiologici. Parametru Escherichia coli (E. Coli) Enterococi Valoarea admisa (numar / 100 ml) 0 0

Tabelul 1B. Parametrii microbiologici pentru apa comercializata in sticle sau alte recipiente. Parametru Valoarea admisa Escherichia coli (E.coli) 0/250 ml Enterococi 0/250 ml Pseudomonas aeruginosa 0/250 ml Numar de colonii la 220C 100/ml 0 Numar de colonii la 37 C 20/ml Tabelul 2. Parametrii chimici. Parametru Acrilamida Arsen Benzen Benz(a)piren Bor Bromati Cadmiu Clorura de vinil Cianuri totale Cianuri libere Crom total Valoare CMA 0,10 10 1,0 0,01 1,0 10 5,0 0,50 50 10 50 Unitate de masura g/l g/l g/l g/l mg/l g/l g/l g/l g/l g/l g/l

Cupru Dicloretan Epiclorhidrina Fluor Hidrocarburi policiclice aromatice Mercur Nichel Nitrati Nitriti Pesticide Pesticide total Plumb Seleniu Stibiu Tetracloretan si Tricloretena (suma concentratiilor compusilor specificati) Trihalometani total (suma concentratiilor compusilor specificati)

0,1 3,0 0,10 1.2 0,10

mg/l g/l g/l mg/l g/l g/l g/l mg/l mg/l g/l g/l g/l g/l g/l g/l g/l

Tabelul 3. Parametrii indicatori. Parametru Valoare CMA Aluminiu 200 Amoniu 0,50 Bacterii coliforme 0 Carbon organic total Nicio modificare (COT) anormala Cloruri 250 Clostridium perfrigens 0 (inclusiv spori) Clor rezidual liber 0,50 Conductivitate 2.500 Culoare Acceptabila consumatorilor si nicio modificare anormala Duritate totala, minim 5 Fier 200 Gust Acceptabil consumatorilor si nicio modificare anormala Mangan 50 Miros Acceptabil consumatorilor si nicio modificare anormala 0 Numar de colonii la 22 C Nicio modificare anormala Numar colonii la 370C Nicio modificare anormala Oxidabilitate 5,0 pH 6,5; 9,5

Unitate de masura g/l mg/l numar/100ml mg/l numar/100ml mg/l S cm-1 la 200C

grade germane g/l

g/l

mg O (2)/l unitati de pH

Sodiu Sulfat Sulfuri si hidrogen sulfurat Turbiditate Zinc Tritiu Doza efectiva totala de referinta Activitatea alfa globala Activitatea beta globala

200 250 100 5 5.000 100 0,10 0,1 1

mg/l mg/l g/l UNT g/l Bq/l mSv/an Bq/l Bq/l

Parametrii apelor uzate Apele uzate sunt apele provenite din diferite sectoare industriale si din reteaua de canalizare a asezarilor urbane. Ele reprezinta ape cu un continut mai mare sau mai mic de substante cu actiune nociva asupra animalelor si plantelor acvatice din rurile sau lacurile n care acestea sunt deversate. Uneori, bacteriile existente n apa pot descompune substante de natura organica, transformndu-le n dioxid de carbon, proces numit autopurificarea apei. Alteori, nsa, continutul si compozitia apelor reziduale provenite din diferite activitati industriale, n special din industria chimica si petrochimica, polueaza n asa masura apa rurilor, nct viata plantelor si a animalelor este n pericol. Epurarea apelor reziduale industriale este una din cele mai importante probleme ale vietii contemporane. Normele de tratare a apelor uzate menajere si industriale sunt reglementate prin NTPA-001/1997. Se specifica norme pentru o serie de parametri fizici, chimici si microbiologici, care sunt n legatura cu capacitatea de diluare a efluentului primitor si nu de calitatea rului. Parametrii apei uzate Indicator de calitate A.Indicatori fizici Temperatura B. Indicatori chimici Concentratia ionilor de hidrogen Pentru fluviul Dunarea Materii totale in suspensie (MTS) Consum biochimie de oxigen la 5 zile (CBOs) Consum chimic de oxigen mp (CCO-Mn) Consum chimic de oxigen mcbp(CCO-Cr) Azot amoniacal (NH4+) Azot total (N) Azotati (NO3-) Azotiti (NO2-) Sulfuri si hidrogen sulfurat UM0

Limite maxime Metode de analiza admisibile 30grade C 6,5 8,5 6,5 9,0 60,0 20,0 40,0 70,0 2,0 10,0 25,0 1,0 0,1 STAS 8619/3-90 STAS 6953-81 STAS 6560-82 STAS 9887-74 STAS 6954-82 STAS 8683-70 STAS 7312-83 STAS 8900/1-71 STAS 8900/2-71 STAS 7510-66

C

Unit.pH mg/dm3

mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3

(H2S) Sulfiti (SO32-) Fenoli antrenabili cu vapori de apa (C6H5OH) Substante extractibile cu eter de petrol Produse petroliere Fosfati (PO43-) Fosfor total (P) Detergenti sintetici anion activi, biodegradabili Arsen Aluminiu (Al3+) Calciu (Ca2+) Plumb (Pb2+) Cadmiu (Cd2+) Crom trivalent (Cr3+) Crom hexavalent (Cr6+) Fier total ionic (Fe2+Fe3+) Cupru (Cu2+) Nichel (Ni2+) Zinc (Zn2+) Mercur (Hg2+) Argint (Ag plus) Fluoruri (F) Molibden (Mo2+) Seleniu (Se2+) Mangan (Mn2+) Magneziu (Mg2+) Cobalt (Co2+) Cianuri (CN-) Clor liber (Cl2) Cloruri (Cl-) Reziduu filtrat la 105 grade C C. Indicatori bacteriologici Bacterii coliforme totale Bacterii coliforme fecale Streptococi fecali Salmonella

mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 mg/dm3 nr./100 cm3 nr./100 cm3 nr./100 cm3 nr./100 cm3

1,0 0,05 5,0 1,0 4,0 1,0 0,5 0,05 8,0 300 0,2 0,1 1,0 0,1 5,0 0,1 0,1 0,5 5 0,1 0,5 0,1 0,1 1,0 100,0 1,0 0,05 0,05 500,0 2000,0 1 mil. 10 5 absent

STAS 7661-89 STAS 7167-92 STAS 7587-66 STAS 7877-87 STAS 10064-75 STAS 10064-75 STAS 7576-e66 STAS 7885-67 STAS 9411-83 STAS 3662-90 STAS 8637-79 STAS 7852-80 STAS 7884-91 STAS 7884-91 STAS 8634-70 STAS 7795-80 STAS 7987-67 STAS 8314-87 STAS 8014-79 STAS 8190-68 STAS 8910-71 STAS 11422-84 STAS 12663-88 STAS 8662-70 STAS 6674-77 STAS 8288-69 STAS 7685-79 STAS 6364-78 STAS 8663-70 STAS 9187-84 STAS 3001-91 STAS 3001-91 STAS 3001-91 STAS 3001-91

Capitolul IV Legislatia de mediuLa nivel mondial, activitatea n domeniul proteciei mediului se desfasoara sub ndrumarea Forumului Mondial United Nation Environment Programme (UNEP) nfiinat n anul 1972 la Stockholm, cu ocazia Conferinei asupra Mediului cnd a luat fiinta Sistemul Global de Monitoring al Mediului nconjurator. n acelasi an s-a constituit n Romnia Sistemul Naional de Monitorizare a Calitatii Mediului nconjurator pentru apa, aer, sol, iar un an mai trziu, n 1973, a luat fiin Consiliul National pentru Protecia Mediului i a intrat n vigoare Legea numarul 9 privind Protecia Mediului nconjurator. Primul institut de cercetari din ara pe probleme de mediu a fost infiintat n anul 1953 Institutul de Studii i Cercetari Hidrotehnice care la nceput a avut preocupari doar n domeniul apei, iar pe parcurs a trecut la abordarea complexa a problemei tinnd cont si de ceilali factori de mediu (aer si sol). Problema mediului nconjurator este o problema de actualitate, care preocupa specialisti din ntreaga lume, dovada fiind si realizarea pe plan internaional a proiectului Lupta contra poluarii apei si aerului n colaborare cu Programul Naiunilor Unite i Organizaia Mondiala a Sanatatii, la care a participat si Romnia. n Europa de Est, datorita industrializarii rapide din ultimile decenii, care a degradat mediul nconjurator pna n pragul unui dezastru ecologic, n prezent guvernele duc o politica de nchidere a ntreprinderilor neperformante si poluante si iau masuri de reducere a poluarii prin demararea unor programe autohtone de investitii n probleme de mediu (de exemplu, Polonia si-a propus sa construiasca 3.000 de staii de epurare i 80 de ntreprinderi foarte poluante vor fi nchise pentru ca nu pot respecta normele de mediu).

Preocuparile oamenilor de stiinta pentru protejarea mediului, n vederea obinerii unui mediu ct mai curat si sanatos, sunt tot mai evidente att la nivel national, ct si internaional. Un exemplu n acest sens l constituie Protocolul de la Montreal (1987) referitor la substantele chimice care distrug stratul de ozon. Aceasta premiera juridica internationala n materie de protecie a mediului impune natiunilor care au aderat la ea, masuri severe de productie si manipulare a compusilor de tip clorofluorocarbon. Este de asteptat ca n viitorul apropiat, la nivel international, sa apara reglementari referitoare i la ali poluani regionali si globali, foarte periculosi pentru mediu, cum ar fi: NOx, SOx, CO2 etc. Impactul pe care l au poluantii asupra mediului nconjurator si implicit asupra omului, poate fi masurat cantitativ prin determinari de concentratii reziduale, a caror limite denumite limite admisibile sau nivel de toleranta nu au voie sa fie depasite. De exemplu, n SUA, limitele de tolerana ale poluantilor sunt stabilite prin Lege federala, care aplica pedepse drastice pentru cei care o ncalca. Pe plan naional, limitele admise pentru poluani sunt reglementate prin Directiva 76/464, care impune controlul tuturor emisiilor de substane periculoase stabilite prin Clear Water Act din 1997, iar normativele care reglementeaz limitele de ncrcare cu poluani sunt: - NTPA 001/1997 pentru resursele de apa; - OMS 645/1997 pentru deversarea apelor uzate n reelele de canalizare. Numeroase state s-au vzut nevoite s acioneze n vederea stoprii fenomenului de poluare prin iniiativele legislative drastice. Legislatia romneasca si aranjamente institutionale Dup 1989, Romnia a aderat la unele tratate internaionale de protecie a mediului, care impun msuri serioase de realizare a unor instalaii de tratare a emisiilor poluante, de monitorizare a noxelor, a calitii factorilor de mediu i de integrare a reelelor naionale n cele europene de monitorizare a proteciei mediului. Sunt necesare cooperri n fabricaia de echipamente, aparatur, reactivi chimici, la serviciile de consultan care s contribuie la reducerea polurii i obinerea unui mediu curat, sanatos. Legea proteciei mediului numrul 137/29, decembrie 1995, Ministerul Apelor, Padurilor si Proteciei Mediului.

Obiectivul acestei legi este reglementerea proteciei mediului. Recunoscnd interesul public major al acesteia, legea stabilete mai multe principii fundamentale, inclusiv: prevenirea pagubelor i a riscului ecologic; conservarea biodiversitii i a ecosistemelor ; poluatorul pltete; eliminarea poluanilor periculoi pentru sntate; ntreinerea i ameliorarea calitii mediului; dezvoltarea colaborrii internaionale n vederea mbuntirii calitii mediului. Legea apelor numrul 107/25, Septembrie 1996 Aceast lege stabilete procedeele pentru protecia cursurilor de ap pe ntreg cuprinsul rii i include conceptele de posesie public a cursurilor de ap i a resurselor de ap n general. Legea stabilete faptul c domeniul public va fi administrat de Apele Romne, sub conducerea Ministerului Apelor, Pdurilor i Proteciei Mediului. Sunt incluse si prevederi pentru controlul poluarii si penalitati pentru provocarea poluarii mediului. Legislaia de calitate a apei Calitatea cursurilor de apa transfrontaliere este negociata cu Serbia, conform acordului din anul 1996. Normele actuale se bazeaza pe apa de categoria a II-a din Normele Romneti NTPA-001/1997, STAS 4706-88. Normele de tratare a apelor uzate menajere si industriale sunt reglementate prin NTPA-001/1997. Se specifica norme pentru o serie de parametri fizici, chimici si microbiologici, care sunt n legtur cu capacitatea de diluare a efluentului primitor i nu de calitatea rului. Acolo unde diluia este mai mic de 1:3, se negociaz anual normele de deversare ntre Apele Romne i beneficiar (n calitate de operator). Nivelele de deversare sunt fixate ntre standardele naionale (NTPA-001/1997) i normale de calitate a rurilor, n funcie de gradul de diluare, capacitatea tehnic a staiilor de epurare i alte obiective de calitate pentru ruri. STAS 4706-88 definete standardele de calitate a rurilor. Legislaia europeana si acorduri internaionale relevante11

Directivele europene relevante coninute n Acquis-ul Communitaire includ: * 91/271/EEC Directiva tratarii apelor uzate urbane; * 86/278/EEC Directiva cu privire la utilizarea namolurilor n agricultura; * 91/676/EEC Directiva cu privire la azotati; * 75/442/EEC, modificata prin 91/156/EEC i 91/692/EEC, cadru pentru Directiva deseurilor; * 75/440/EE Directiva asupra calitaii necesare a apelor de suprafaa n scopul captarii de ap potabila; * 80/778 EEC i amendamentele 98/83/EC: Directiva apei potabile. Romnia a ratificat o serie de tratate internaionale cu privire la protecia calitii apei: 4.1.1. 4.1.2. 4.1.3. 4.1.4. Acordul de la Szeged cu privire la protecia rului Tisa si a afluenilor Convenia de la Helsinki cu privire la protecia i folosirea cursurilor Acordul de cooperare de la Sofia cu privire la protecia Dunarii; Convenia de la Bucuresti cu privire la Planul Strategic de Aciune cu acestuia mpotriva poluarii; transfrontaliere de ap i a lacurilor internaionale, 1992;

privire la Marea Neagra, 1996.

Capitolul V Epurarea apelor uzate5.1

Procese unitare pentru tratarea apelorOrice tehnologie de transformare este constituita dintr-o serie de operatii succesive,

continue sau ciclice, de natura mecanica, fizica, chimica sau mixta. Oricat de complicata ar fi o tehnologie, ea consta dintr-un numar limitat de operatii simple, distincte care se realizeaza in instalatii si aparate corespunzatoare, comune pentru diverse variante de tehnologii. Pentru fiecare operatie sau proces unitar sunt importante urmatoarele aspecte: - studiul principiilor stiintifice de baza - experimentarea la scara de laborator sau pilot urmata de prelucarea datelor experimentale pentru stabilirea de relatii care sa permita dimensionarea instalatiilor (stabilirea parametrilor optimi) - alegerea instalatiilor si utilajelor adecvate pentru realizarea in conditii optime a transformarilor dorite. Intre procesele unitare prin care se realizeaza tratarea apei naturale pentru obtinerea apei potabile si cele de epurare a apelor uzate nu exista deosebiri esentiale, diferenta constand in natura apei brute supuse tratarii si in calitatea efluentului final care trebuie obtinuta. In ambele cazuri, substantele nedorite sunt indepartate din apa si transformate in substante acceptabile. Exista totusi unele procese unitare care din considerente economice sau tehnologice, isi gasesc aplicare curenta numai in tratarea apei sau numai in epurarea apei. In cele ce urmeaza se adopta termenul de proces unitar pentru toate transformarile care intervin intr-o schema tehnologica de tratare a apelor, indiferent daca sunt de natura fizica, chimica sau biologica.

Produsul unei statii de tratare este o apa de calitate superioara care corespunde cerintelor unei folosinte, iar acela al unei statii de epurare un efluent acceptabil care nu inrautateste calitatea resurselor naturale de apa. Cele mai multe procese de tratare si de epurare a apelor aduc schimbari ale concentratiilor unor substante care sunt fie scoase, fie introduse in apa, intervenind astfel un transfer de faza intre cele trei faze existente : gazoasa, lichida, solida. Apele uzate, indiferent de sursa, prezinta variatii in timp ale debitelor si compozitiei, datorita lipsei de uniformitate a consumurilor de apa, a cantitatilor de apa eliminata din proces si a continutului acestora in substante poluante. Sunt relativ rare cazurile in care debitul si compozitia sunt constante, cum ar fi procesele industriale cu caracter continuu, ce functioneaza in regim stationar si in care nu intervin operatii ciclice, cum sunt industria de sinteza a amoniacului, acidului azotic, metanolului, prepararea minereurilor, unele procese metalurgice, etc. In majoritatea industriilor intervin operatii discontinue care, pe ansamblu, conduc la evacuarea de ape uzate cu caracter aleator. Prezenta mai multor surse de evacuare discontinue, cu periodicitate diferita, determina variatii dezordonate ale debitului si compozitiei apelor uzate. Variabilitatea compozitiei apelor uzate poate fi o consecinta si a modificarii in timp a profilului si a capacitatii de productie. De exemplu, in fabricile de zahar si conserve, debitele de ape uzate sunt sezoniere, iar in industria chimica de sinteza, de obtinere a medicamentelor si colorantilor, unde se obtin cantitati mici de produse pe perioade variabile de timp, se produc ape uzate numai in aceste perioade. In aceste conditii, pe platformele industriale complexe, compozitia apelor uzate este aleatoare, iar debitele prezinta fluctuatii, pana la limita maxima determinata de capacitatea sistemului din care se face alimentarea cu apa. Aceste debite sunt influentate si de gradul de recirculare a apelor din industria respectiva, iar in cazul sistemelor de canalizare mixte si de regimul precipitatiilor. Variatiile de debit sunt intotdeauna insotite si de variatii de concentratii ale substantelor poluante. Concentratiile poluantilor sunt determinate de evacuarile specifice de apa pe unitatea de produs, precum si de evacuarea materialelor nedorite. In instalatiile de tratare a apelor uzate, rezultatele depind de stabilitatea, respectiv uniformitatea regimului de intrare a apelor uzate in sistemul de tratare. Variatiile de debit in statiile de tratare au ca rezultat salturi de viteza ce perturba regimul de curgere. Instabilitatea vitezelor de curgere este daunatoare mai ales in bazinele de decantare, in care vitezele mari de curgere antreneaza in efluent materiale in suspensie sau chiar materiale deja sedimentate.

Uniformizarea debitelor si a compozitiei apelor uzate se face in bazine de uniformizare amplasate in serie sau in derivatie cu colectorul de canalizare si permite dimensionarea statiei de tratare la nivelul debitelor medii. In instalatiile de uniformizare a apelor uzate, respectiv in bazinele de uniformizare, cu forme si dimensiuni adaptate fiecarui caz in parte, pot avea loc si transformari chimice intre diferitii poluanti din aceste ape, cum ar fi reactii de neutralizare, de oxigenare, redox, de precipitare sau procese biochimice, toate conducand la o degrevare a etapei de epurare. Principalele grupe de procese fizice au la baza separarea gravitationala, filtrarea si transferarea poluantilor din faza apoasa in alta faza. In aceste procese substantele poluante nu sufera, in cursul separarii lor din apa, transformari in alte substante.

5.1.1 Procese fizice de tratare a apelor industriale Separare gravitationala Se bazeaza pe faptul ca asupra unui corp aflat intr-un camp gravitational actioneaza o forta, ce determina deplasarea corpului spre fundul bazinului de separare. Separarea particulelor relativ grosiere, nedizolvate in apa, sub influenta campului gravitational, are loc prin sedimentare sau flotatie. Daca sedimentarea gravitationala nu este eficienta se utilizeaza o separare sub actiunea unui camp de rotatie creat artificial, in care iau nastere forte gravitationale, aceasta separare fiind denumita centrifugare. Flotatia Flotatia este procesul unitar de separare din apa, sub actiunea fortelor gravitationale, a particulelor cu densitate medie mai mica decat a apei. Astfel de particule pot fi constituite din materiale omogene sau din asocieri de materiale cu densitati diferite. In procesul de flotatie naturala, particulele materiale mai usoare decat apa (uleiuri, grasimi, hidrocarburi) formeaza asociatii cu bule de aer sau gaz din procesele microbiologice ridicandu-se la suprafata apei care stationeaza sau care se afla In curgere libera. Stratul de material plutitor, ridicat prin flotatie, este indepartat prin raclare. Flotatia este procesul prin care particulele mai grele decat apa sunt antrenate la suprafata, datorita asocierii lor cu bulele de aer, ce sunt suflate in apa prin partea inferioara a bazinului. Aceasta asociere cu bule de aer are consecinte pozitive

deoarece particulele mai grele decat apa capata o viteza ascensionala datorita particulelor de aer. In flotatia cu aer, aerul este introdus fie sub forma de bule, obtinute prin trecerea aerului prin difuzoare poroase, fie prin degazarea aerului dizolvat in apa, ca urmare a unei detente, cand se produce scaderea brusca a presiunii gazului, aflata in echilibru in apa. Flotatia cu aer dispersat se utilizeaza la prepararea minereurilor si la indepartarea materiilor grase din apele uzate. Diametrul bulelor de aer este de 1-2 mm. La aceste dimensiuni bulele de aer au o viteza ascensionala foarte mare si pot provoca distrugerea suspensiei coagulate din apa. Bulele mai fine (cu diametrul mai mic decat 0,1 mm) se pot obtine prin destinderea apei sau prin suprasaturarea apei cu aer. Ridicarea particulelor insolubile in apa, de catre bulele de aer, este rezultatul asocierilor reciproce, ce are loc in doua moduri: - incorporarea de bule de aer in interiorul particulei floculate cu structura afanata; - aderarea particulelor insolubile la suprafata bulei de aer (gaz). Marimea fortelor care retin particule insolubile pe interfata apa-aer sau apa-gaz depind de marimea suprafetei particulelor si de prezenta unei substante tensioactive, ce are tendinta de acumulare si orientare a moleculelor pe interfete. In practica, in cazul separarii prin flotatie cu aer nu este suficient doar ridicarea particulelor la suprafata ci este necesara si formarea unei spume uilizand substante spumante. Astfel de substante pot fi chiar unii constituenti din apele uzate, iar cand acestia nu exista in apa trebuiesc adaugati. Capacitate de spumare mare au apele uzate din industria celulozei, textila, industria de prelucrare a proteinelor si in industriile fermentative. Pentru a se obtine o buna separare prin flotatie trebuie luate masuri pentru a reduce la minimum turbulenta din zona de separatie. Datorita vitezelor mari de urcare a particulelor in procesul de flotatie, timpul de retentie a apelor uzate in bazinul de flotatie este mai mic decat in bazinul de decantare. Necesarul de aer variaza functie de natura si concentratia suspensiilor si depind de conditiile care trebuie indeplinite de apa tratata. Intr-o instalatie de flotatie cu aer difuzat, consumul de aer este de cca 0,2-1 m3 aer/m3 apa uzata. Pentru stabilirea parametrilor optimi ai procesului de flotatie, pentru o apa uzata data, se recomanda efectuarea de teste la scara de laborator, pe un model fizic.

Centrifugarea Centrifugarea este un proces de separare gravitationala a suspensiilor din apa in care intervin acceleratii superioare celei gravitationale. In cazul centrifugarii se obtin viteze mari de sedimentare, ceea ce duce la o separare a unei mase mari de suspensii in unitatea de timp. Prin centrifugare se obtin concentrate mai compacte, cu un continut mai mare de solid. Datorita costurilor mari ale instalatiilor si a consumului de energie, acest procedeu se aplica de preferinta apelor uzate cu continut mare de suspensii sau pentru concentrarea namolurilor. In epurarea apelor se utilizeaza, de regula, centrifugele decantoare cu ax orizontal, cu functionare continua. Acestea sunt constituite dintr-un corp cilindro-conic rotativ in care se roteste, la randul sau, - cu o viteza ceva mai mica un ax melcat. Apa cu suspensii este introdusa prin axul corpului melcat si este proiectata spre fata interioara a peretelui corpului centrifugei. Solidele depuse pe acest perete datorita fortelor centrifuge sunt raclate si impinse de catre corpul melcat spre zona conica a corpului centrifugei. Lichidul limpezit, numit centrat, este evacuat pe la capatul opus al centrifugei. Adancimea stratului de lichid deasupra peretelui centrifugei este stabilita cu ajutorul unor deversoare circulare reglabile, peste care se evacueaza lichidul limpezit. Transportul materialului concentrat pe zona conica este o sarcina delicata, datorita fortelor mari de forfecare care intervin, precum si datorita posibilitatilor de stropire cu lichid limpezit, ceea ce poate readuce materialul solid in corpul centrifugei. Astfel, prin centrifugare se obtin concentrate de namol cu un continut mai mare de 50% de substanta uscata, comparativ cu namolurile obtinute prin alte metode de separare la care concentratia in substante uscate este intre 4% si 10%. Filtrarea Filtrarea este procedeul de trecere a apelor printr-un mediu poros, pe care are loc retinerea prin fenomene predominant fizice a unora din constituentii apelor. Functie de spatiile libere ale mediului poros, in instalatiile de filtrare se pot retine din apa impuritati de dimensiuni variabile, de la dimensiuni foarte mari cum ar fi poluantii grosieri, pana la poluanti foarte fini. La mediile poroase cu pori mari, mecanismele de retinere pe filtre este simplu, fiind oprite toate particulele cu dimensiuni mai mari decat porii filtrelor. Se vorbeste astfel de un fenomen de sitare. Pe masura ce dimensiunile porilor se micsoreaza, mai intervin si alte fenomene.

Mecanismele care contribuie la retinerea din apa a particulelor de impuritati pe un filtru sunt foarte complexe. Retinerea pe suprafata filtranta depinde de caracteristicile fizico-chimice ale particulelor, de caracteristicile mediului filtrant, de viteza de filtrare si de caracteristicile fizice ale apei. Curgerea prin medii filtrante poroase este mentinuta in mod normal in domeniul laminar atat initial (in filtru curat), cat si dupa colmatarea lui cu suspensii. In aceste conditii, curgerea are loc in conformitate cu legea lui Darcy. Varietatea mecanismelor de retinere a impuritatilor din apa prin filtare si gama larga de dimensiuni a particulelor care se retin a dus la o diferentiere intre procesele in care predomina efectul de sita si cele in care primeaza alte mecanisme. In cele ce urmeaza se prezinta pe scurt principalele procese de retinere prin filtrare, atat pentru corpuri grosiere, cat si pentru particule de dimensiunea ionilor si moleculelor. Retinerea pe gratare si site. Gratarele servesc pentru indepartarea din apa a impuritatilor grosiere care pot forma depuneri greu de evacuat si care ar bloca sistemele de raclare, pompele si vanele, gurile de evacuare si deversoarele. Gratarele sunt formate din bare cu grosimi de 0,8 1,2 cm asezate la o distanta de 1260 mm, inclinate cu 30-90fata de orizontala. Materialele retinute, cu dimensiuni mai mari decat interstitiile dintre bare, formeaza ele insele straturi filtrante care maresc treptat pierderea de sarcina a apei pe gratar si trebuiesc indepartate periodic. Viteza apei la intrarea apei in gratare trebuie sa fie de 0,3-1 m/s pentru evitarea depunerilor in camera gratarului. Pentru retinerea impuritatilor de dimensiuni mai mici se utilizeaza site statice sau mobile. Retinerea pe filtre Cele mai utilizate filtre pentru indepartarea suspensiilor sunt filtrele granulare si filtrele cu prestrat. Materialul granular folosit frecvent este nisipul cuartos. Filtrele cu nisip sunt formate din mai multe straturi cu densitati diferite care intr-un curent de apa ascendent se stratifica conform densitatii si la care, dupa spalare, se obtine spontan o aranjare a granulelor cu diametrul descrescand in sensul de curgere din timpul fazei de filtrare, fapt care permite o folosire mai eficienta a adancimii filtrului. Filtrele de nisip sunt impartite in: - filtre lente cu viteze de filtrare de 0,1 0,6 m/h; - filtre rapide cu viteze de filtrare de 3 6 m/h.

Aceste doua tipuri de filtre difera prin caracteristicile granulometrice ale nisipului si prin modul de regenerare. In epurarea apelor uzate filtrele cu nisip se utilizeaza in treapta secundara de epurare sau pentru finisarea efluentilor treptei biologice. In aceste filtre au loc, pe langa procesele fizice de retinere a particulelor insolubile si procese microbiologice de degradare a unor materiale organice dizolvate sau in suspensie. Filtrele cu prestrat sunt formate din suporturi poroase rigide asezate intr-o carcasa, pe care se depune un strat subtire de material filtrant granular, format din particule foarte fine de 5 100 m. Fazele unui ciclu de functionare cuprind formarea prestratului, filtarea si regenerarea. Pentru a prelungi durata fazei de filtare, uneori se adauga In apa supusa tratarii materialul granular chiar In timpul filtrarii.

Separarea prin membrane In procesele de epurare a apei, membrana este definita ca o faza ce actioneaza ca o bariera pentru speciile moleculare sau ionice din apa, prin membrana putand trece in general numai molecule de apa. Membranele pot fi constituite din materiale solide (membrane consistente), din geluri imbibate cu solventi sau din lichide imobilizate intr-o structura poroasa si rigida. Practic o membrana trebuie sa aiba o permeabilitate mai mare pentru unele specii decat pentru altele, deci sa fie permeoselectiva. Separarea prin membrane este utilizata in cea mai mare masura pentru obtinerea apei potabile, dar si pentru tratarea apelor uzate. Dintre metodele ce utilizeaza separarea prin membrane, cea mai mare utilizare o au osmoza, osmoza inversa, ultrafiltrarea si electrodializa. In solutie, ionii substantelor ionice sau ionii formati prin ruperea unei molecule polare sunt hidratati astfel incat volumul ionilor este mult mai mare decat volumul unei molecule de apa, sau chiar a moleculelor de apa asociate prin legaturi de hidrogen. Prin porii unei membrane semipermeabile (de dimensiuni moleculare) vor putea trece molecule de apa, dar nu vor putea trece ionii hidratati. Osmoza si osmoza inversa In cazul solutiilor apoase cand doua solutii de concentratii diferite sunt separate printr-o membrana semipermeabila, apa va trece prin membrana din solutia mai diluata spre cea mai concentrata.

Acest proces, cunoscut sub numele de osmoza inceteaza cand presiunea hidrostatica care se exercita asupra solutiei mai concentrate atinge o anumita valoare de echilibru numita presiune osmotica. Presiunea osmotica variaza proportional cu concentratia substantei dizolvate In apa si cu temperatura. Procesul normal de osmoza poate fi inversat daca asupra solutiei concentrate se va exercita o presiune mai mare decat presiunea osmotica. In acest caz, se va produce, datorita presiunii exterioare mari, o circulatie a apei in sens invers. Astfel, dintr-o apa bogata in saruri se va obtine in compartimentul 1 o apa curata. Acest proces este utilizat pentru obtinerea apei dulci din apa de mare. Primul material folosit la confectionarea membranelor semipermeabile a fost acetatul de celuloza, obtinut in conditii speciale (celofan cu calitati speciale). Ulterior s-au obtinut si membrane semipermeabile din materiale polimerizate stabile (poliamide, esteri micsti de acetat - butirat de celuloza, amestecuri de acetat si nitrat de celuloza, s.a.). In prezent se obtin membrane ce permit o eliminare a substantelor dizolvate, mai ales a speciilor ionice, in proportie de 95-99%. Membranele folosite in separarea prin osmoza sunt foarte subtiri (0,2 m) si au o fragilitate ridicata. Membranele utilizate in osmoza inversa sunt supuse la diferente mari de presiune de 20 100 bar, ceea ce determina dificultati deosebite la realizarea instalatiilor practice care trebuie sa aiba o buna etanseitate, o structura compacta, durabilitate mare si sa evite colmatarea si polarizarea de concentratie. Aplicatiile osmozei inverse pentru tratarea apelor uzate sunt satisfacatoare in urmatoarele conditii: - reducerea cantitatilor de ape uzate prin obtinerea unor solutii concentrate cu volum mai mic decat al celor de ape uzate; - daca exista posibilitatea recuperarii de materiale utile; - daca se impune recuperarea apei in zonele sarace in apa; - daca se poate realiza concentrarea poluantilor in volume mici de apa, reducandu-se cheltuielile de evacuare a poluantilor. Ultrafiltrarea Ultrafiltrarea este procesul de separare prin membrane sub influenta unei diferente de presiune. Membranele utilizate sunt caracterizate printr-o permeabilitate selectiva pentru anumiti componenti ai unei solutii lichide. Se aplica mai ales pentru a separa substantele dizolvate cu greutate moleculara peste500,care la concentratii mici au presiuni osmotice mici si nu pot fi separate prin osmoza.

Prin ultrafiltrare pot fi indepartate din apa bacterii, virusi, amidon, proteine, pigmenti din vopsele. Limita superioara a greutatii moleculare a substantelor care pot fi retinute prin ultrafiltrare este de circa 500 000, peste aceasta limita separarea avand loc prin filtrare obisnuita. In cazul ultrafiltrarii prin membrane, mecanismul principal este sitarea selectiva, in functie de diametrul particulelor de substante poluante si diametrul porilor. Capacitatea de retinere a unei membrane pentru o substanta data depinde de dimensiunea, forma si flexibilitatea moleculelor constituente ale membranei, precum si de conditiile de exploatare. Pentru scopuri practice, se cere ca membranele de ultrafiltrare sa manifeste retinere selectiva pe un domeniu relativ ingust de greutati moleculare si un flux mare de solvent la diferenta mica de presiune. Pentru epurarea apelor uzate separarea selectiva nu prezinta importanta decat in cazul in care concentratele separate pot fi valorificate. In acest caz, ultrafiltrarea are un efect echivalent cu cel realizat prin coagulare, floculare, decantare si ingrosare. Prin acest proces pot fi indepartate materii organice inerte si microorganisme. Electrodializa Electrodializa constituie un proces de separare prin membrane cu permeabilitate selectiva la anioni, respectiv la cationi, deplasarea acestora realizandu-se sub actiunea unui camp electric ca in procesul de electroliza. Utilizarea unei instalatii de electrodializa cu o singura celula este neeconomica, din cauza consumurilor mari de energie in compartimentele electrozilor (pentru deshidratarea ionilor). Daca numarul de compartimente dintre electrozi este marit, proportia de energie consumata pentru transportul ionilor creste in raport cu aceea pentru deshidratarea acelor ioni care ajung in compartimentele electrozilor. In practica se folosesc baterii de electrodializa cu 40-500 compartimente. In practica, prin electrodializa se obtine o apa demineralizata numai partial. Daca demineralizarea este impinsa peste anumite limite, consumurile de energie pe unitatea de apa produsa cresc foarte mult, iar produsul devine asemanator cu electroliza. Electroliza poate fi utilizata pentru indepartarea sarurilor din apele uzate (de exemplu a nitratilor din apele evacuate de pe terenurile agricole), cu conditia ca substantele organice, eventual prezente in acestea, sa fi fost indepartate in prealabil. Membranele pentru electroliza se realizeaza prin turnare de placi dintr-un amestec de rasini schimbatoare de ioni, sub forma de granule, lianti inerti si solventi. Ele pot fi obtinute din filme de polimeri poroase, in care se introduc prin reactie chimica, grupe functionale schimbatoare de ioni.

Prin electroliza se pot recupera din apele uzate o varietate de substante utile: acizi carboxilici (acetic, citric, lactic), lignite, cromati, etc. Procese unitare care utilizeaza transferul Intre faze In timp ce in cazul proceselor fizice descrise mai inainte, dupa izolarea din apa, impuritatile raman tot in faza apoasa sub forma unor concentrate, exista alte procese in care epurarea are la baza transferul poluantilor din apa intr-o alta faza nemiscibila cu apa lichida, solida sau gazoasa. Intre aceste procese se incadreaza extractia lichidlichid, antrenarea poluantilor volatili cu abur sau cu gaz (stripare), distilarea, spumarea si adsorbtia. Extractia lichid-lichid Extractia este o operatie de separare bazata pe diferenta de solubilitate a componentilor din apa in unul sau mai multi solventi nemiscibili cu apa. Notand apa cu A, poluantul cu P si solventul cu S , iar cantitatile mici ale acestora in diferite faze cu a, p, si respectiv s, principiul extractiei este redat prin schema: 1 2 (A+P) + S = (A-a) + a + p + s + (P-p) +(S-s). apa extrasa extrasul (5.1)

3 apa de epurat solventul 4

Apa de epurat este pusa in contact cu solventul S in care poluantul P este mult mai solubil decat apa. Dupa agitare ( pentru realizarea unei suprafete cat mai mari de contact intre cele doua lichide) si dupa sedimentare se formeaza conform schemei de mai sus doua straturi: apa extrasa si extractul. Dupa separarea acestora urmeaza recuperarea solventului (de obicei prin distilare), ceea ce in cazul ide