Sursele de ap potabil

Sursele de ap potabil ce pot fi folosite n aprovizionarea populaiei se regsesc, n mare , n cele trei faze ale circuitului apei n natur; apele de suprafa, apele meteorice i apele subterane. Sursele cele mai importante, la care se recurge n majoritatea cazurilor, sunt cele subterane i cele de suprafa.

Apele subteraneApele subterane se formeaz n principal, prin nfiltrarea apelor de precipitaii prin starurile solului. De asemenea la acumularea lor mai particip i o parte din apa rurilor si a lacurilor infiltrat n profunzime, ca i vaporii de ap din aerul teluric sau cei degajai din magmele aflate n straturile adnci ale pmntului si condensa n contact cu straturile reci de roc. n raport cu profunzimea la care se gsesc, apele subterane se clasific n : ape freatice ; ape de adncime ; Apele freatice se acumuleaz, ca urmare a procesului de infiltrare, deasupra primului strat impermeabil de roca. Ele sunt lipsite de presiune i se gasesc n special n preajma raurilor, la adncimi variabile. n regiunile declive apele freatice ies la suprafaa solului sub forma de izvoare.n mediul rural populaia se alimenteaz, de regula, cu ap din pnzele, pe care o obin prin fntni de adncimi variabile, de la 2- 3m pn la 10-15m sau direct de la izvoare. Cnd se afla la adncimi, apele freatice prezint variatii ale debitului, ca si ale unor proprietai organoleptice, fizice i chimice. De asemenea, apele freatice sunt uor de contaminat de la suprafaa solului. De aceea, folosirea lor impune numeroase precauii, cele mai impotante fiind alegerea locului de captare, amenajarea corespunzatoare a fntanii sau izvorului asigurarea zonei de protectie sanitara. Apele de adncime(captive) se gsesc ntre dou straturi impermeabile de roc, cel inferior permiand acumularea apei deasupra sa, iar cel superior asigurndu-i protecia. Fiind astfel

1

protejate, apele de profunzime au o puritate deosebit si constant, iar n unele locuri se afl sub presiune. De asemenea, debitul lor este constant, neinfluenat de variaiile precipitatiilor atmosferice, iar cantitatea de oxigen dizolvat este mic sau chiar absent. De regul, apele subterane adnci sunt mai mineralizate, coninnd compui ai calciului, fierului i unele gaze ca: bioxidul de carbon, amoniacul sau hidrogenul sulfurat. Dac gradul de mineralizare al acestor ape este foarte mare, ele nu pot fi folosite ca ape de but, la fel ca si cele termale, dar pot fi utilizate pentru alimentarea bilor terapeutice sau chiar pentru ncalzit.

Apele de suprafa Apa de suprafa provin din precipitaiile atmosferice, din topirea zpezii i a gheii, precum i din izvoare. n funcie de nclinarea solului ele curg sau staioneaza, iar compoziia lor variaza n limite foarte largi, fiind dependent de natura rocilor de pe terenul pe care il traverseaz sau pe care se acumuleaz. Daca apele de suprafa au debit constant, ele pot fi folosite ca surse de aprovizionare pentru diferite colectivitai, dar numai cu condiia unei prealabile tratri si dezinfectri. Apele curgatoare reprezint adevarate canale naturale, ale regiunilor pe care le traverseaz i pe care le aprovizioneaz cu ap i le dreneaz n acelai timp. Posibilatatea folosirii lor ca surse de ap pentru diferite centre populate depinde de debit, de compoziia chimic a apei i de gradul de impurificare i de contaminare, acestea din urm fiind, de regul mult amplificate de ploile abundente i de topirea zpezii, urmate de cresteri rapide ale debitului care spal toate gunoaile i impuritaile de pe sol. De aceea, obiceiul existent pe alocuri de a folosi direct apa unor ruri pentru but i pentru nevoi casnice este deosebit de periculos, putnd favoriza izbucnirea unor mbolnaviri izolate sau chiar a unor focare epidemice de febr tifoid, dizenterie, holer sau hepatit viral. Apele stttoare, adunate n decursul timpului n depresiuni ale suprafeei pamntului, formeaz bli, lacuri, mri si oceane. Dintre acestea, lacurile naturale care dispun de debite mari pot fi folosite n aprovizionarea cu ap a populaiei. Toate lacurile si rurile au bazine proprii de alimentare care, n fiecare caz, reprezint regiunea nvecinat din care lacul sau rul respective este alimentat cu ap de suprafa sau de profunzime. n cazul lacurilor, aceste bazine sunt mai limitate i mai uor de protejat mpotriva polurii. Lacurile de acumulare, pe lang alte scopuri care determin realizarea lor , au si destinaia de a aproviziona cu ap unele localiti. Din aceast cauz, att terenul din jur , ct si apele

2

curgtoare afluente trebuiesc atent supravegheate si asanate. n rndul rezervoarelor naturale de ap dulce aflate la suprafaa pamntului putem include i marile acumulri de ghea din calotele polare i din ghearii rspndii n numeroase massive muntoase.

Apele meteoriceApele meteorice provin din precipitaiile atmosferice. n aceast categorie sunt incluse apele de ploaie i cele rezultate din topirea zpezilor. Iniial, vaporii de ap din atmosfer sunt puri, dar n momentul condensrii lor n jurul unor particule de praf, fum, ei ncep s se impurifice. Acest fenomen se accentueaz n momentul cderii spre sol sub form de ploaie sau zpad, picturile antrennd impuritile din atmosfer i absorbind diferite gaze. De aceea, primele cantiti de precipitaii, mai ales dup perioade lungi de secet i din anumite zone industriale, sunt puternic impurificate n momentul n care ajung la nivelul solului. Odat czute pe sol, apele meteorice se impurific i mai mult cu substane anorganice i organice, germeni microbieni, pe care le antreneaz o dat cu splarea suprafeelor pe care se scurg. Prin urmare, compoziia i gradul de impurificare al apelor meteorice depind de numeroi factori, cum sunt momentul cderii precipitaiilor, zona geografic, prezena unor obiective industriale, unele caracteristici ale terenului pe care au czut, precum i modul de colectare a lor.

Apa mrilor si oceanelor

Apa coninut n oceanul planetar depaete 1 300 000 000 km, cuprinznd marea majoritate a volumului ntregii hidrosfere. Bogaiile sale sunt imense. Se stie c n straturile de roc de sub ocean sunt foarte multe cantiti de zcminte importante precum : petrol, uraniu, gaze naturale, mangan i cobalt. Dar cel mai mare i important zcmnt al oceanelor este, bineneles, apa. Compoziia chimic foarte complex a apei de mare, coninnd cantiti mari de sruri(3,5%) dintre care predomin clorura de sodiu(78%), clorura de magneziu, sulfatul de magneziu, carbonatul de calciu, i confer un gust caracteristic, neplcut, care o face impropie consumului. Din acest motiv, pentru a putea fi folosit ca ap de but, apa de mare necesit tratamente speciale, n instalaii complexe i extrem de costisitoare, cu rini schimbtoare de ioni, electroliz, distilare. n prezent, astfel de instalaii nu sunt la ndemna tuturor. Se sper ns ca in viitor oceanul planetar s poat deveni sursa cea mai important de ap pentru cei ce vor popula atunci globul terestru. Privind n viitor, se poate afirma cu 3

optimism c sursele de aprovizionare cu ap a populatiei i economiei se vor multiplica o dat cu progresul tehnic. nc de pe acum au fost puse la punct procedee eficiente de desalinizare a apei de mare, s-au ntocmit proiecte viznd transportarea aisbergurilor din regiunile polare spre cele aride, de folosire mai intens a ghearilor, de forri la marea adncime n regiunile deertice, unde pnzele de ap se afl foarte profound (50-1 500m). De asemenea, au fost proiectate apeducte pentru transportul apei potabile de la distane mari i se are n vedere i utilizarea unor nave maritime gigantice, asemanatoare tancurilor petroliere. Toate acestea ndreptaesc sperana c, prin unirea cuceririlor stiinei cu un larg effort internaional uman, material i financiar, asigurarea deplin a aprovizionrii cu ap potabil va putea fi soluionat ct mai curnd, impreun cu toate celelalte probleme vitale ale dezvoltrii societii omeneti.

Modaliti de aprovizionare cu apn general, aprovizionarea cu ap potabil a centrelor populate se face prin dou categorii de instalaii: instalaii centale sau uzine de ap, a cror capacitate este mai mare sau mai mic, n raport cu mrimea localitii pe care o aprovizioneaz i instalaii locale, reprezentate prin fntni i izvoare, specific localitilor. Aprovizionarea cental cu ap. Aprovizionarea cental cu ap utilizeaz un ansamblu de construcii, instalaii i amenajri a cror destinaie este captarea, transportul, tratarea i corectarea calitii apei, precum i nmagazinarea i distribuirea apei potabile n centrele populate. n cadrul unei instalaii central se disting patru component importante: sectorul de captare ; sectorul de purificare ; sectorul de nmagazinare ; sectorul de distribuie ; Captarea apei. Sursele de ap potabil cele mai des exploatate de instalaiile central sunt sursele subterane i cele de suprafa , separate sau mpreun.

4

Captarea apei din surse subterane. Alegerea surselor subterane de ap nu se face la ntmplare, ci pe baza unor studii hidrologice aprofundate, care implica forri exploratoare, analiz chimic i bacteriologic a unor eantioane de ap, determinarea ntinderii bazinului de alimentare, marimea stratului de ap, caracteristicile straturilor de roc, influena precipitaiilor i a apelor de suprafa asupra nivelului apelor subterane, stabilirea dimensiunilor zonelor de protecie sanitar a sursei i a instalaiilor de captare. Captarea apelor subterane se face prin puuri forate. Aceste puuri constau din tuburi de oel lungi de 46 pn la 812 m, avnd un diametru interior de 150600 mm. Aceste tuburi se introduc unul deasupra celuilalt i se asambleaz etan ntre ele prin nurubare. Numrul lor depinde de adncimea la care se gsete stratul acvifer. Puul trebuie protejat i consolidate pentru a nu fi degradat de eventuale surpri ale terenului sau inundat prin afluxul apei provenite din straturile acvifere aflate, eventual, mai aproape de suprafa. Apele freatice, mai ales cnd sunt poluate cu reziduuri menajere sau industrial, au o aciune corosiv deosebit de puternic asupra pereilor puurilor. De aceea, trebuie avut mult grij n alegerea locului de amplasare a acestora : n amonte de localiti sau de ntreprinderi industrial, n teren salubru i fr denivelri sau ape stagnante. Ulterior, trebuie urmrit permanent consolidarea i ntreinerea ntregii instalaii de captare. Captarea apei din surse de suprafa. Utilizarea apei de suprafa prin instalaii centrale se ntalnete curent n aprovizionarea a numeroase aglomerri urbane. n prealabil, sursa prezumtiv este supus unor studii hidrologice i topografice menite a stabili dac apa poate fi dat spre utilizare sau nu. Aceste studii vizeaz, printre altele : debitele minime de iarn i de var, estimate prin calcul statistic rezultat n urma msurtorilor zilnice efectuate timp de cel puin 16 ani ; debitul impuritilor aflate n suspensie ; sursele de poluare i debitul lor ; caracteristicile fizice, chimice, biologice i bacteriologice ale apei la debite mici, mijlocii i mari. Amplasarea propriu-zis a instalaiilor de captare trebuie s aib n vedere asigurarea unui debit minim necesar, n condiiile meninerii unei caliti optime a apei i a unei funcionri nentrerupte. De aceea, priza de ap trebuie amplasat n amonte de localiti sau de orice alt

5

surs potenial de poluare. De asemenea, se aleg poriuni stabile ale albiei, acolo unde ea face coturi concave i unde firul apei este cel mai apropiat de mal. Se evit coturile convexe deoarece aici se depun, de regul, aluviuni, care pot mpotmoli conductele de aduciune. Priza se amplaseaz la minimum 0,5 m sub nivelul apei i la maximum 0,70 m deasupra fundului apei. Captarea apei din rurile mari i adnci se poate face simplu, fr a fi necesar ridicarea unui baraj. n schimb, n rurile mici este deseori necesar ridicarea unor praguri sau baraje. n cazul folosirii lacurilor, sorbul de captare trebuie introdus ct mai larg. Priza de ap trebuie protejat printr-un grtar care s mpiedice colmatarea sau ptrunderea unor vieuitoare acvatice. n jurul instalaiilor de captare se instituie o zon de protecie sanitar n care se respect msurile stricte de salubritate i securitate.

Tratarea apeiDe la surs, apa este preluat de instalaiile destinate tratrii, prin cdere natural sau cu ajutorul unor pompe. Sursele de ap conin impuriti n concentraii ce depesc de zeci de ori i uneori chiar de sute de ori limitele potabile. Sarcina de a ndeprta aceste impuriti revine staiei de tratare, care prin diverse construii i instalaii realizeaz un lan de procese un flux tehnologic continuu prin care n final, apa trimis la consumator se nscrie n normele de potabilitate. Modul de alctuire a staiei de tratare este strns legat de surs de ap avut n vedere, precum i de natura i concentraia impuritilor ce urmeaz a fi nlturate. Fr a avea pretenia de a epuiza toate procesele sau procedeele de tratare utilizate n alimentri cu ap, se poate spune c, n general, n staiile de tratare se folosesc, ntr-o combinaie sau alta, urmtoarele procese de tratare : sitarea: acest proces de tratare este folosit pentru reinerea corpurilor i materialelor plutitoare antrenate n ap; presedimentarea : prin simpla staionarea relativ a apei se urmrete reinerea x sedimentarea : care se realizeaz prin dou metode, i cu formare de coagulani sub form flocoane ; decantarea : reinerea marii majoriti a suspensiilor din ap, prin acelai procedeu de staionare relativ, de dup faza de coagulare- floculare; filtrarea : pentru finisarea limpezirii, pentru reinerea particulelor i flocoanelor fine i a microorganismelor;

6

dezinfecia : distrugerea tuturor microorganismelor; aerarea : mbogairea apei cu oxigen pentru stimularea reaciilor oxidare; adsorbia : reinerea gustului i mirosului neplcut al apei, prin contact cu materiale cu proprieti de suprafa adsorbant; precipitarea chimic : eliminarea din ap a unor substane dizolvate, ca fierul, manganul i reducerea duritii apei; schimbul ionic : eliminarea din ap a unor elemente, n vederea preparrii unor ape pure, n special pentru scopuri industriale; Mai pot interveni i alte procedee de tratare ca : flotarea, degazare, transfer ionic, ultrafiltrare, dar numai n cazuri speciale de surse de ap sau de caliti necesare ale apei de alimentare. Metodele menionate se aplic n staiile de tratare cu suprafee i volume relativ reduse, o parte din instalaiile i construciile realizate reproducnd n mod intensiv procese ce au loc n natur. n cadrul metodelor intensive de tratare a apei, accentul se pune pe folosirea larg a reactivilor chimici i pe procedeele mecanice cu randament ridicat. Timpul de retenie a apei n aceste instalaii este scurt n comparaie cu evoluia natural a fenomenelor similare. Metodele de tratare menionate pot fi clasificate, din punct de vedere al naturii proceselor la care apeleaz, n : procedee fizice care nu apeleaz la reactivi; procedee chimice care apeleaz la reactivi; procedee biologice se bazeaz pe activitatea microorganismelor; Din punct de vedere al naturii efectelor, metodele de tratare se pot clasifica n : procedee cu efect fizic; procedee cu efect chimic; procedee cu efect biologic; Desigur c aceste clasificri nu au un caracter absolut riguros, deoarece, de exemplu, efectul unui anume procedeu poate fi, n acelai timp, de natur fizic sau chimic. Ele se folosesc n

7

scopul unor prezentri mai clare a tehnologiilor, construciilor i instalaiilor de tratare a apelor de alimentare. Avnd n vedere scopul lucrrii, de a pune la dispoziie elemente care s permit o exploatare eficient a diferitelor instalaii ce urmresc corectarea calitii apei, se consider util a face o prezentare a specificului fiecrui procedeu de tratare. Sitarea. Aceast operaie se realizeaz prin prevederea la priza staiei de tratare a unor grtare, site sau microsite. Diferena acestor instalaii se face, n special, prin mrirea spaiilor sau ochiurilor prin care este lsat apa s treac. Astfel, se diferniaz: sitare grosier grtare cu spaii ntre bare de 30100 mm; sitare medie site cu spaii de 1025 mm; sitare fin site cu spaii de 310 mm; sitare foarte fin microsite cu spaii de 23123; Pentru eliminarea materiilor sau corpurilor plutitoare de la suprafa sau din masa apei se folosesc grtare compuse din bare fixe, cu diferite sisteme de curire, manuale sau mecanice( cu raclor sau jet de ap). Pentru reinerea impuritilor de dimensiuni mai mici din masa apei resturi de frunze, ml, suspensii de dimensiuni mai mari se folosesc sitele care pot fi fixe. Cnd sursa de ap o constituie un lac de acumulare, prezena n ap a unor cantiti mari de plancton microorganisme acvatice impune folosirea instalaiilor de microsite. Presedimentarea. Scopul presedimentrii este acela de a reine din ap pietriul, nisipul sau alte particule materiale care se pot depune ulterior pe canale i conducte, pentru a proteja pompele i restul aparaturii de aciunea abraziv a acestora. De asemenea, presedimentarea este deosebit de util n perioadele de viitur, cnd sursa de ap este ncrcat cu materii n suspensie, de concentraii care depsesc capacitatea de reinere a celorlalte instalaii din staia de tratare. Aceast faz se realizeaz n deznisipatoare i predecantoare. Att deznisipatoarele ct i predecantoarele au, n principiu, o alctuire similar bazinelor decantoare propriu-zise. Diferenele de esen constau n viteza de circulaie a apei prin aceste bazine i, implicit n timpul de staionare a apei n acestea. Astfel deznisipatoarele sunt destinate reinerii particulelor de nisip din ap particule solide cu dimensiunea mai mare de 0,2 mm, avnd o vitez natural de depunere n ap destul de mare. Aceasta permite ca timpul de staionare a apei n deznisipator sa fie de ordinul a ctorva minute i viteza de trecere a apei de 0,1 8

0,5m/s. Deznisipatoarele pot fi orizontale in cel mai frecvent caz sau verticale, n funcie de direcia curentului de ap, iar nisipul depus n deznisipatoare poate fi eliminat manual pentru debite mici, mecanic sau hidraulic. Folosirea deznisipatoarelor este recomandabil pentru acele staii de tratare care au prizele situate direct pe cursurile de ap i la care procentul particulelor n suspensie mai mari de 0,2 mm este de circa 2030% din totalul suspensiilor din ap. Se uureaz, astfel, foarte mult funcionarea decantoarelor. Pentru captri situate pe ruri cu regim torenial sau viituri frecvente, se recomand folosirea decantoarelor, n afara deznisipatoarelor, i a predecantoarelor. Rolul lor poate fi multiplu: reducerea ncrcrii n suspensii a apei brute la circa 13 g/l, acestea putnd fi reinute fr probleme n decantoarele propriu-zise; bazin de stocare a apei de rezerv, pentru cazurile de avarii la priz sau polurii accidentale grave pe cursul de ap. n aceste condiii, precantoarele se dimensioneaz pentru un timp de staionare a apei de circa 15 zile. Folosite frecvent la nceputurile realizrii sistemelor centralizate de alimentare cu ap potabil, deznisipatoarele i precantoarele au fost uitate un timp. Folosirea, nc frecvent, a cursurilor de ap n regim neamenajat ca surse de alimentare cu ap, pe de o parte, iar pe de alt parte necesitatea mririi gradului de siguran n funcionarea staiilor de tratare impun, totui, revenirea n unele cazuri la aceste construcii. Ele mai pot ndeplini i alt rol, acela de recuperare a apelor folosite la splarea filtrelor sau a apei cu nmol n exces de la decantoare. n acest mod se reduce substanial consumul tehnologic de ap propriu al staiei de tratare. Se asigur, n aceste condiii, o posibil refolosire a coagulantului, precum i evitarea polurii receptorilor cu ape concentrate n suspensii rezultate din staia de tratare. Sedimentarea. Apa de suprafa are, n mod obinuit, un anumit grad de turbiditate care, dup topirea zpezilor sau dup cderea unor ploi abundente poate crete foarte mult, dar ele mai conin i o mare cantitate de substane coloidale. Aceste substane au greutate specific foarte apropiat de aceea a apei i, n mod practic, ele rmn n suspensie timp ndelungat. Pentru ca apa s capete un grad de limpezime, este supus unui proces de decantare n care depunerea suspensiilor s se fac fie prin gravitaie( decantare sau sedimentare simpl) fie prin folosirea unor substane chimice numite coagulani, menite a accelera procesul( decantare cu coagulare).

9

Decantarea simpl se face n bazinele de decantare de tip orizontal sau vertical, n care apa circul lent(5-9 mm/s) traversnd decantorul n 24 ore. n acest interval de timp suspensiile existente n ap se depun. Decantarea prin coagulare accelereaz procesul de sedimentare, mai ales al particulelor coloidale i al suspensiilor foarte fine ntalnite de regul n apele de suprafa. Substanele coagulante introduse n ap formeaz flocoane care absorb o mare parte a particulelor aflate n suspensie, apoi cad la fund antrend cu ele i suspensiilor mai mari ntlnite n cale. n practica tratrii apei, n vederea accelerrii procesului de decantare se folosesc anumii reactivi, care prin dizolvarea lor n ap produc ioni de semn contrar particulelor coloidale. Neutralizarea parial a acestor sarcini conduce la aglomerarea coloizilor n flocoane agregate mai mari i mai grele. n acest mod se reduce considerabil timpul de depunere a lor. Prin acest proces de coagulare- floculare are loc o reducere considerabil a turbiditii, precum i a culorii apei. De asemenea, n fazele de aglomerare i depunere a flocoanelor are loc i o antrenare parial a substanelor organice i a bacteriilor coninute de apa brut. Reactivii de coagulare cel mai des folosii n practic sunt: sulfatul de aluminiu, Al2(SO4)3 nH2O; clorura feric, FeCl3; sulfatul feros FeSO4 nH2O; sulfatul feric, Fe2(SO4)3. n anumite cazuri se mai apeleaz la : aluminatul de sodiu, NaAlO3 i var, CaO sau Ca(OH)2. De asemenea, pentru a desface structura unor substane complexe prezente n ap i a crea condiii favorabile coagulrii, se mai utilizeaz : ozon, O3; compui ai clorului, Cl3; permanganat de potasiu, KmnO4 nH2O. Procesul de coagulare floculare se desfsoar n trei faze; care vor fi descrise n mod schematic. n prima faz, prin adugarea de coagulant are loc aa-numita coagulare pericinetic. Aceast faz cuprinde hidroliza coagulantului dup reciile: Al2(SO4)3 2Al++++ 3(SO4)--; OH [(H2O)4 Al( OH ) Al (H2O)4]+++ ; Apoi, se petrece compensarea sarcinii negative a impuritilor coloidale din ap, i, n sfrit, coagularea mutual a particulelor coloidale destabilizate. Aceast faz se termin cu formarea de microflocoane. Faza este foarte scurt, de ordinul ctorva secunde. Pentru a se asigura o dispersie ct mai rapid a coagulantlui n ap, precum i un contact al tuturor particulelor coloidale cu coagulantul hidrolizat, din practica tratrii apei a rezultat c este necesar s se asigure o perioad foarte scurt (30s 1min) de amestec rapid (mecanic sau hidraulic), pentru

10

formarea de coloizi pozitivi de coagulant i de disperare uniform a coloizilor formai printre particulele coloidale din ap pentru destabilizarea acestora i formarea de microflocoane. Prima faz de coagulare, are loc, n camerele de amestec. Faza a doua de coagulare, cunoscut sub numele de coagulare ortocinetic, cuprinde aglomerarea microflocoanelor formate anterior, pn cnd se ajunge la formarea de flocoane cu proprieti bune de sedimentare. Este necesar o agitare lent de circa 1530 min pentru asigurarea aglomerrii particulelor coloidale. Se asigur, astfel formarea de flocoane mari, dense, uor sedimentale. Aceast faz se desfoar n camerele de reacie. Att camerelor de amestec ct i camerelor de reacie li se acord o mare importan, de modul cum s-au desfurat cele dou faze ale coagulrii depinznd eficiena ntregului proces de tratare a apei. Coagularea nu poate fi rupt de celelalte procese de tratare a apei, ele formnd un tot unitar, completndu-se reciproc. De asemenea, nu poate fi privit static, fiind un proces cu caracteristicile n continu schimbare. Pentru realizarea unei coagulri optime, pe lng variabilele fizice ca: durat i intensitatea amestecului, doza de coagulant, volumului flocoanelor formate, concentraia substanei solide n flocoane, distribuia dimensional a flocoanelor, un rol important l au i caracteristicile chimice ale apei; pH-ul, compoziia chimic a apei, tipul coloizilor. Dat fiind importana procesului de coagulare, s-au pus la punct numeroase metode de control al coagulrii: metoda jar-test modelarea la scar de laborator a procesului de coagulare. Prezint dezavantajul c floconul de coagulantul rmne la scar natural, n timp ce instalaia se modeleaz dup principii hidraulice. De asemenea, n instalaia industrial pot s apar numeroase posibilittii de scurtcircuitare, care reduc i timpul de reinere, pe cnd n pahar timpul este perfect respectat. Este metoda cea mai cunoscut i folosit. msurarea potenialului zeta prin msurarea mobilitii electroforetice, msurarea conductivitii aplicabil numai la cercetri de laborator. S-a constatat c doza de coagulant variaz invers proporial cu conductivitatea electric a apei; titrarea colidal servete la determinarea sarcinii negative a particulelor coloidale; determinarea indicelui de filtrabilitate, a crui valoare depinde de cea a potenialului zeta, astfel: la o valoare a indicelui egal cu 3, corespunde un potenial zeta eficien optim n staiile de tratare. 5 mV i asigur o

11

utilizarea filtrului pilot pentru intervenia rapid n cazul schimbrilor brute ale caracteristicilor apei, cnd se impune modificarea dozei de coagulant i adjuvant. Pentru ca reactivul s nu subziste nehidrolizat, pH-ul apei de tratat trebuie inclus n zona de pH n care hidroliza este complet. Pentru accelerarea procesului de coagulare n condiii nefavorabile se introduc n ap adjuvani de coagulare. Adjuvanii sunt substane cu greutate molecular mare, solubili n ap, care n anumite condiii sunt capabili de a crea legturi cu particule n suspensie i cu particule coloidale de ap, formnd agregate sau flocoane. Ei se pot clasifica dup mai multe criterii: dup natura lor, dup originea lor, dup semnul sarcinii ce o poart, dup starea fizic, dup rolul avut n tratarea apelor. Dup natura lor, adjuvanii pot fi: organici: sunt numeroi, cu denumiri comerciale ca: Decapol, Prosedim, Separan, VA-2, Medasol, Q, S. minerali: mult mai puini, silicea activat fiind cea mai cunoscut i cea mai folosit. Dup originea lor, adjuvanii pot fi: naturali un exemplu este betonita care este o roc. sintetici aceti adjuvani sunt obinui prin polimerizare; pot fi hipolimeri sau copolimeri, n funcie de natura unitilor chimice ce formeaz polimerul. Dup semnul sarcinii purtate: aceti adjuvani posed de-a lungul lanului ce formeaz polimerul grupuri funcionale ionizabile, numite polielectrolii. Polielectroliii pot fi: anionici macromolecule cu masa ridicat(5 000 000 u.m.), cu grupri active ncrcate negativ( carboxilice sau sulfonice). Cei mai frecveni: copolimeri acrilat- acrilamid, poliacrilamide, ionizate sub aciunea unor baze i acizii polivinilsulfonici i polistirensulfonici; cationici macromolecule cu greutate molecular mic(250 000 1 000 000 u.m.), cu grupri de active(un ionde amoniu cuaternar), cu sarcin electric pozitiv. Cele mai cunoscute sunt polietilendiamidele i clorhidraii de plivinil amoniu; Polimerii cationici si manifest activitatea n special n mediu acid, cei anionici mai ales n mediu bazic, iar cei neionici au o activitate independent de pH. 12

Dup starea fizic pot fi: sub form de pulbere; sub form de soluie concentrat; Dup rolul avut n tratarea apei pot fi. coagulant; adjuvant de coagulare; Aciunea SiO2 activat ca adjuvant se poate explica n felul urmtor: cnd se folosesc coagulani ca sulfat de aluminiu sau sruri de fier, acetia hidrolizeaz n ap formnd hidroxizi, care n anumite limite de pH poart sarcini pozitive. Floconul astfel format adun impuritile din ap, datorit atraciei dintre sarcinile opuse ale impuritilor din ap i ale coagulantului. n acest punct, SiO2 activat ca adjuvant si arat efectele. Cnd coagulantul hidrolizeaz i adun impuritile, exist o ncrctur rezidual pozitiv pe suprfaa complexelor de coagulantul. Aceast ncrctur pozitiv are tendina de a da natere la flocoane fine, care rmn izolate i mpiedic sedimentarea complet. Adugnd soluie de SiO2 activat, cu ncrctur negativ, se nltur aceast tendin obinundu-se o coagulare rapid i complet. n ceea ce privete aciunea polimerilor organici, ntre adjuvani i particulele dispersate n ap au loc interaciuni complexe determinate de greutate molecular mare a adjuvanilor, de structura i proprietile electrice ale moleculelor lor. n anumite condiii, plomerii pot adsorbi particulele n suspensie, legndu-se mai departe n agregate care cresc grele i rezistente. Procesul este n realitate mai complex, presupunnd dou faze: apropierea particulelor la distane care s permit o interaciune ntre ele i adeziunea particulelor adiacente.

Decantarea apei este un proces de separare a particulelor solide din suspensie, prin aciunea forelor de gravitaie astfel c amestecul lichid- solid este separat n lichidul limpezit, pe de o parte, i suspensiile concentrate, pe de alt parte. Se mai utilizeaz i termeni ca sedimentarea apei sau limpezirea ei. Acest proces se realizeaz n construcii speciale, numite decantoare. n decursului timpului s-au elaborat numeroase tipuri de decantoare. Indiferent de tipul decantorului, acesta trebuie s asigure:

13

introducerea i distribuia apei brute, amestecat n prealabil cu rectivii de coagulare. spaii de decantare, n care apa are o vitez de circulaie foarte redus, asigurndu-se o staionare relativ de 12 h; aici are loc depunerea suspensiilor. colectarea apei limpezite; spaiul pentru suspensiile depuse precum i pentru concentrarea lor. n spaiul de decantare se rezerv un anumit volum, n zona sa inferioar, pentru acumularea i concentrarea suspensiilor depuse. Forma, mrimea i chiar dispunerea acestui spaiu sunt foarte diferite i depind de tipul decantorului; sistemul de curire i evacuare a nmolului din decantor este funcia de tipul decantorului. Se pot folosi procedee manuale, hidraulice sau mecanice. A existat o evoluie n timp a practicii decantrii apei.Decantoarele clasice pleac de la pricipiul reinerii prin cdere gravitaional a tuturor particulelor, supuse n prealabil, de cele mai multe ori, procesului de coagulare-floculare. n funcie de sensul de circulaie a apei n decantor, decantoarele clasice pot fi: orizontale longitudinale; orizontale radiale; verticale. Schema de circulaie a apei n astfel de instalaii este prezentat mai sus. n drumul su, datorit vitezelor foarte mici de circulaie a apei, de ordinul a 3 15 mm/s, aproximativ 98% din suspensii se depun, urmnd ca prin intermediul dispozitivelor de colectare i evacuare a nmolului s fie ndeprtate din instalaie. n timp, s-a ncercat mrirea randamentului acestor instalaii, prin diferite amenajri: decantoare etajate, decantoare lamelare. Totui, datorit vitezelor mici i a debitelor din ce n ce mai mari: decantoarele radiale au atins diametre de 60 m, iar decantoarele longitudinale au atins diametre de 100 m i chiar mai mari. Astfel de instalaii sunt costisitoare li greu de exploatat. Aceasta a impus un nou tip de decantoare aa-numitele decantoare suspensionale. n afara principiului decantrii gravitaionale, n aceste decantoare se mai aplic i principiul filtrrii suspensiei printr-un strat de suspensii reinute anterior, aflat intr-un echilibru dinamic n 14

curentul ascendent de ap(figurile de alturi). n afara unei eficiene tehnologice foarte ridicate, s-a creat posibilitatea folosirii unei viteze de circulaie a apei mai mari, deci reducerea suprafeelor sau volumelor construite. n funcie de modul de funcionare, decantoarele suspensionale pot fi: statice, cu recircularea stratului suspensional, pulsatoare i superpulsatoare. n cadrul decantoarelor suspensionale statice, curentul ascendent de ap trece printr-un strat suspensional delimitat intr-un anumit spaiu. La decantoarele cu recircularea stratului suspensional, un anumit procent din acesta este recirculat, asigurnd un contact mult mai bun intre apa ce urmeaz a fi tratat i suspensiile retinue anterior. La decantoarele suspensionale pulsatoare i superpulsatoare, stratului suspensional i este imprimat o micare pulsatoare, de comprimare i destindere, fapt care conduce la mrirea efectului de reinere a suspensiilor. Exploatarea corect a acestor tipuri de construcii ridic probleme deosebite i este determinat n obinerea eficienelor scontate. Filtrarea este un procedeu de separare a solidelor de lichide, prin care materiile n suspensie sunt separate de lichid prin trecerea amestecului printr-un material poros filtrant care reine materiile solide i las s treac lichidul, denumit i filtrant. Acest procedeu vine n completarea procedeului de decantare a apei pentru un rezultat mai bun i mai sigur. n domeniul tratrii apelor, filtrarea are ca scop separarea materialelor solide din ap, n vederea limpezirii apelor pentru folosirea lor,precum i pentru hidratarea nmolurilor rezulatate din instalaiile de tratare. n cazul filtrrii clasice prin medii poroase se acioneaz asupra lichidului, supunndu-l la un gradient de presiune care-l oblig s treac prin materialul poros. Aceast for poate aciona pe o parte sau alta a mediului filtrant, aplicnd fie o presiune asupra lichidului de filtrat, fie o depresiune asupra filtratului(figura). Materialul cel mai folosit ca filtru este nisipul, care este aezat n straturi de grosimi diferite pe fundul unor bazine de beton, iar n timpul trecerii prin straturile de nisip, apa se purific. Exist mai multe tipuri de filtrare, care depind de mrimea i concentraia particulelor solide, de natura i caracteristicile mediului filtrant i ale modului de funcionare. Filtrarea prin strate granulare cu grosimea de ordinul metrilor se utilizeaz la debite mari cu puine suspensii, splarea fcndu-se, n general, n contracurent. Filtrarea prin site sau microsite se utilizeaz la separarea particulelor grosiere n cantiti mici i care se ndeprteaz, de obicei, prin splare.

15

Filtrarea prin membrane se utilizeaz n cazul unei cantiti reduse de suspensii pentru obinerea unei ape foarte limpezi, materialul filtrant fiind foarte subire, de ordinul centrimetrilor. Filtrarea cu turte se aplic, n principal, n cazul concentraiilor mari de suspensii ale nmolului rezultate din separarea prin alte procedee, n care se folosete un strat suport din pnz sau alte materiale pe care se formeaz turta. Filtrele lente reproduc fenomenul natural al trecerii apei prin grosimea solului, n urma creia aceasta se purific fizic, chimic i biologic. Eficiena lor este foarte mare (99,099,9%), dar viteza mic de filtrare a apei (0,1 m/or) conduce la o obinerea unui debit destul de modest (24 m3/m2 de filtru n 24 de ore). Din aceast cauz, pentru asigurarea unui debit de ap care s satisfac nevoile unei localiti mari, sunt necesare construcii numeroase, care ocup suprafee ntinse de teren. Filtrele rapide folosesc nisip care este cel mai folosit material pentru filtrare i trebuie precedat de sedimentare asociat cu coagulare. Debitul furnizat de filtrele rapide este mult mai mare dect cel al filtrelor lente, ajungnd pan la 120 m3 ap/m2 de suprafa filtrant n 24 de ore, dar eficiena lor este mai mic(doar 80 95%), la o vitez de filtrare de 4 6 m/or. n ultimul timp, n filtrele moderne foarte rapide s-au obinut viteze de filtrare de 1518 m/or. Filtrele nu au doar rolul de site pentru reinerea materiilor solide n suspensie ale cror dimensiuni sunt mai mari dect ale spaiilor sau porilor materialului filtrant. Filtrul trebuie astfel conceput, nct s rein i alte particule i substane, ca de exemplu particule de argil coloidal, substane colorante sau bacterii care au dimensiuni mult mai mici dect ale porilor, iar eliminarea lor compot procese complexe. De exemplu la filtrele lente din materiale granulare, stratul biologic gros care se formeaz la suprafa are o porozitate foarte fin, iar la filtrele rapide care funcioneaz dup coagulare i decantare, acesta reine materiile coloidale i bacteriile care sunt adsorbite de ctre flocoanele gelatinoase i eliminate odat cu ele. De asemenea, n cazul filtrrii prin membrane se pot reine particule submicronice, asigurndu-se n acelai timp i posibilitatea reinerii substanelor dizolvate. n domeniul tratrii apelor de alimentare, n general, filtrarea este utilizat n trei moduri principale: ca treapt unic de tratare;

16

ca treapt preliminar pentru a reduce ncrctura treptei urmtoare reinerea materiilor grosiere; ca treapt final pentru finisarea indicatorilor calitativi ai apei; Dezinfecia apei n timpul decantrii i al filtrrii, o dat cu impuritile depuse sau reinute, sunt antrenai i numeroi germeni microbieni prezeni n ap. Apa ce trebuie s fie distribuit pentru nevoile menajere i potabile ale populaiei nu trebuie s fie duntoare sntii oamenilor, deci nu trebuie s conin bacterii patogene. Decantarea i filtrarea apei, dei reduc mult cantitatea de microorganisme coninute n ea, nu dau totui o deplin garanie a ndeprtrii lor definitive i poate fi un risc pentru consumatori. Pentru ndeprtarea total a microorganismelor, se aplic dezinfecia apei. Aceasta se face n toate cazurile cnd sursa de alimentare cu ap nu prezint siguran din punct de vedere sanitar. Prin dezinfecia apei se nelege ndeprtarea complet a germenilor patogeni i reducerea numrului germenilor saprofii(nepatogeni) pn la limitele prevzute n STAS-ul de potabilitate a apei. n general, se supune dezinfeciei apa care a trecut prin celelalte stadii de corectare coagulare, decantare, filtrare deoarece n apa limpezit nu mai exist particule de material n suspensie n care s rmn bacterii neinfluenate de mijloacele de dezinfecie. n unele cazuri, dezinfecia apei se folosete ca o msur unic, independent, de corectare a calitilor apei( de cele mai multe ori n cazul folosirii apelor de adncime, precum i la instalaiile de ap provizorii). Dezinfecia apei de ru nelimpezite, dei nu garanteaz mbuntirea ei deplin, corecteaz, totui, n oarecare msur, proprietile ei sanitare. Dezinfecia apei se poate practica prin dou grupri mari de metode: cupru). metode fizice ultraviolete. Metodele chimice. Substanele dezinfectante trebuie s ndeplineasc mai multe condiii: s distrug microorganismele din ap(bacterii, virusuri) intr-un timp ct mai scurt; fierberea, cu ajutorul ultrasunetelor, radioionizante i radiaiilor metode chimice clor i substane clorigene, cu ajutorul

ozonului(ozonificare),permanganatul de potasiu, cu ajutorul srurilor metalelor grele(argint,

17

s nu fie nocive pentru om;. s nu modifice calitile organoleptice ale apei; s nu fie uor de folosit; s poat fi procurate cu uurin i la un pre convenabil; Dintre toate metodele de dezinfecie, cea care folosete clorul este cea mai frecvent ntrebuinat. Pentru dezinfecia apei se ntrebuineaz fie clorul gazos pur Cl2, fie clorura de var CaOCl2. Introdus n ap, clorul acioneaz asupra substanelor organice care se gsesc n ea, precum i asupra bacteriilor, distrugndu-le. n combinaie cu apa, clorul formeaz acidul hipocloros i acidul clorhidric: Cl2 + H2O HOCl + HCl

Acidul hipocloros(HOCl)este un compus nestabil i se descompune mai departe n acidul clorhidric i oxigen: HOCl = HCl + O n momentul formrii lui, oxigenul liber acioneaz ca un puternic oxidant asupra substanelor organice i a bacteriilor care se gsesc n ap. Cantitatea de oxigen i, prin urmare, i cantitatea clor necesar pentru dezinfecia apei, nu trebuie determinate dup cantitatea de bacterii patogene, ci dup cantitatea total de substane organice i de microorganisme, precum i de substane anorganice oxidabile care se gsesc n apa tratat cu clor. Clorul nu schimb proprietile chimice ale apei, dar excesul imprim apei un gust i un miros neplcute, iar din aceast cauz stabilirea corect a dozei de clor este foarte important. O doz insuficient de clor poate face ca acesta s nu-i manifeste aciunea bactericid; o doz excesiv de clor(de peste 0,3 mg/l) nrautete gustul apei. De aceea, doza de clor trebuie s fie stabilit de proprietile individuale ale apei care se corecteaz, pe baza experimentelor fcute pe ap. Dozele de clor se fixeaz n funcie de cantitatea de microorganismelor din ap. n general, pentru o dezinfecie eficient a apei de ru, filtrat n prealabil sunt necesare 0,3 1 mg Cl la 1 litru de ap, iar pentru apa nefiltrat 2 mg Cl/. Aciunea bactericid a clorului depinde de timpul de contact, dar i de rezistena diferit, specific fiecrui microorganism n parte, de exemplu colibacilul este mai rezistent dect bacilul febrei tifoide, virusurile sunt n general mai rezistente dect bacteriile.

18

Ozonul este un oxidant mult mai puternic dect clorul. Metoda se numete ozonizare i const n trecerea prin ap a aerului ozonizat, adic a unui curent de aer n care oxigenul a fost transformat, sub aciunea unei descrcri electrice, n forma triatomic ozon(O3). Din cauza formei lui nestabile, ozonul se transform repede din nou n O2 i atomul de oxigen care se elibereaz n acest caz, acionnd n momentul descompunerii ca un oxidant puternic asupra substanei bacteriilor coninute n ap, le distruge. Necesarul de ozon ca dezinfectant al apei este pentru ape limpezi, 0,5 1 mg/l; pentru ape de suprafa, tratate, 2 3 mg/l; pentru ape de suprafa poluate i tratate, 2,5 5 mg/l. Efectul bactericid al ozonului este nu numai foarte puternic, ci i foarte rapid(de 7 ori mai rapid dect al clorului), el fiind foarte eficient i mpotriva virusurilor. Concomitent ozonul decoloreaz unele ape, precipit srurile de fier i de mangan i ndeprteaz gustul i mirosul neplcut. Ozonizarea apei ns necesit instalaii speciale, ns dezavantajul acestui proces const n consumul relativ mare de energie electric. Permanganatul de potasiu este un oxidant bun, dar este puternic neutralizat de substanele organice prezente n ap. Tratarea apei cu 5 mg/litru de permanganat asigur ndeprtarea a peste 98% din germeni, dup un timp de contact de 4 6 ore. Utilitatea sa este limitat. Dezinfecia apei cu ioni de metale grele este bazat pe aciunea puternic bactericid a ionilor metalelor grele( argint, cupru), n cazul n care se gsesc n concentraie foarte mic n apa care se sterilizeaz. Aceast aciune se numete oloigodinamie. Pentru dezinfecia apei s-a folosit apa filtrat prin nisip argintat. Suprafaa mare de contact a argintului cu apa ajut la trecerea rapid a ionilor de argint n soluie. Aciunea oligodinamic a ionilor de argint difer dup felul bacteriilor. n special bacteriile n form de spori sunt puin atacate de acetia. Metodele fizice. Cele mai importante metode fizice de dezinfecie a apei sunt: Fierberea este metoda cea mai simpl i mai eficient de dezinfecie. Se practic mai ales n anumite situaii, n unele focare de boli contagioase. Folosirea razelor ultraviolete constituie o metod cu un randament general sczut. Dezinfecia prin raze ultraviolete se bazeaz pe aciunea bactericid a razelor ultraviolete, care au o lungime de und de la 0,15 0,30 m grosime. Sursa de raze ultraviolete este o lamp electric de cuar cu electrozi de mercur. Apa supus aciunii razelor ultraviolete trebuie, n prealabil, perfect limpezit. Aceast metod face parte din procedeele prin care nu se folosesc reactivi, deoarece nu este necesar introducerea n ap a vreunei substane, ceea ce constituie avantajul

19

acestei metode, dar n schimb sunt prezente i dezavantaje, acela este c din cauza consumului relativ mare de energie electric i este mpiedicat raspndirea ei din aceast cauz. Ultrasunetele au aciune distructiv asupra unor bacterii, mai ales asupra formelor asupra formelor vegetative. Utilizarea radiaiilor ionizate, n special a radiaiilor gamma, ca metod posibil de dezinfecie a apei se afl nc n faza experimental.

Tehnici speciale de tratare a apelorn aceste categorii de procedee de tratare se includ tehnici, procedee, instalaii sau utilaje care s fie reuesc s corecteze indicatorii de calitate ai apei cu grad sporit de dificultate de corectat, fie apeleaz la anumite mecanisme de tratare, altele dect cele clasice: decantare, filtrare, dezinfecie. Printre acestea pot fi citate: aerarea apei; ameliorarea gustului i mirosului apei; ndeprtarea unor gaze dizolvate n ap; schimbtorii de ioni; tratarea cu crbune activ; osmoza; electrocoagularea; Aerarea apei. Aerarea apei se practic pentru: eliminarea mirosului i gustului neplcut al apei; mrirea capacitii de oxidare a unor substane ca fier, mangan, diferite substane organice. Realizarea acestei operaii se face, n principal, prin dou metode: prin injectare de aer n masa apei; prin mrirea suprafeei de contact ap aer. Injectarea de aer n masa apei se face fie prin injectarea propriu-zis de aer sub presiune(tuburi sau plci poroase; diferite dispozitive punctiforme), fie prin dispozitive de agiatare mecanic la suprafaa apei(turbine,perii,agitatoare). Mrirea suprafeei de contact dintre ap i aer const, n principiu, n pulverizarea apei la nivel de picturi, mrindu-se astfel suprafaa de contact dintre ap i aer, care s permit mbogirea coninutului n oxigen al apei. Aceast pulverizare se face prin sprinclere, tunuri cu grtare, filtre cu inele sau materiale de umplutur. Ameliorarea gustului si mirosului apei. Apa poate avea un miros particular sau gust neplcut,in cazul unor concentraii excesive ale unor compui de fier, manganul, zinc, cupru, precum i ale unor sruri. Metodele de mbunatire a acestor caracteristici organoleptice sunt coagularea, filtrarea, clorinarea, ozonizarea, folosirea unor materiale absorbante in procesul filtrrii.

20

ndeprtarea unor gaze dizolvate in ap. Gazele dizolvate in ap pot fi ndepartate prin folosirea unor metode fizice care constau, n principiu, dintr-o serie de operatiuni ce favorizeaz degajarea lor.Dintre acestea cele mai importante sunt pulverizarea n instalaiile speciale, n timpul creia aerarea particulelor fine de ap favorizeaz ndeprtarea unor gaze dizolvate i barbotarea aerului comprimat n ap, efectul fiind acelai. ndepartarea unor gaze dizolvate n apa se poate face i prin utilizarea unor metode chimice combinate cu procedee fizice, cum ar fii ndepartarea hidrogenului sulfurat prin aerare, la care se adaug oxidarea biochimic sau clorarea. Schimbtorii de ioni. Schimbul ionic a devenit unul dintre procesele fizico-chimice care s-a impus n ultimul timp n practica tratrii apei. Aceast metod poate fi folosit i la tratarea apei potabile, din surse cu un coninut ridicat de sruri. Prin acest proces, ionii din ap vin n contact cu schimbtorii de ioni, fiind preluai de acetia, n locul lor fiind cedai ali ioni. Schimbtorii de ioni sunt, n esen, plielectrolii macromoleculari, la care un tip de ioni(cationul sau anionul) este fixat de polimerul insolubil, iar ionul contrar se poate mica liber, putnd fi schimbat. La baza schimbtorilor de ioni folosii n prezent stau rini sintetice de policondensare sau polimerizare. n tratarea apei(dedurizarea, eliminarea bicarbonailor, deionizare, adsorbia substanelor organice), schimbtorii de ioni pot fi folosii la : alimentarea cu ap a cazanelor; circuitele primare ale reactorilor nucleari; apa tehnologic pentru industria chimic, textil, a hrtiei i celulozei; apa ultrapur, necesar la fabricarea unor piese electronice; Tratarea cu crbune activ Crbunele activ este un material solid, pe baz de carbon amorf, cu porozitate i suprafa specific mari, cu o bun activitate ca adsorbant, adic reine relative repede proporii mari de substane impurificatoare din apa cu care vine n contact, chiar la concentraii mici ale acesteia. Diveri crbuni au n unele cazuri o oarecare activitate, putnd fi numii carbuni activi; aa sunt mangalul, semicocsurile, turba. Totui, deoarece aceast activitate nu este suficient, se procedeaz la o activare suplimentar, n care se creeaz noi pori, se deschid porii nchii preexisteni sau se lrgesc porii deschiii i n general, se mrete mult suprafaa porilor, 21

rezultnd astfel carbuni activi. Crbunele active se poate utilize fie sub form de pulbere, fie sub form de granulare. n primul caz, crbunele praf se introduce n ap, mpreun cu reactivi de coagulare. n cadrul proceselor de coagulare-floculare are loc i o adsorbie pe particulele de crbune ale unor substane de natur organic aflate n ap i care nu ar fi fost eliminate doar prin simpla coagulare-floculare. Pulberea de crbune se depune n decantor o dat cu celelalte suspensii, ambele fiind apoi evacuate din decantor cu dispositive special prevzute. Crbunele active granulat se folosete ca ncrctura filtrant a unor construcii de filtrare situate n schema tehnologic de tratare a apei dup filtrele de nisip. Filtrele de crbune active granulat i aduc aportul la reducerea substanial a coninutului de substane organice din apa de but. Cu toate c atrage o cretere a costului apei potabile, folosirea crbunelui active n practica tratrii apei se impune datorit apariiei n sursele de alimentare cu ap a unor impurificatori ca : pesticide, fenoli, dtergeni, care nu pot fi eliminai din ap prin tehnicile clasice de tratare. Osmoza. Fenomenul osmozei este cunoscut de peste 200 de ani. Primele rezultate asupra difuziunii prin membrane animale au fost publicate de Abbe Nollet n anul 1748, dar au trecut peste 100 ani pn cnd, n anul 1867, Traube a putut realiza cu success experienele sale cu membrane artificial. Osmoza se definete ca fiind trecerea spontan a unui lichid dintr-o soluie diluat n alta mai concentrat, printr-o membran semipermeabil, care nu permite trecerea solvenilor nu ns i a substanelor dizolvate. n cazul soluiilor apoase, apa va trece dintr-o parte a membrane n cealalt parte, pn cnd se constituie o diferen de presiune care mpiedic trecerea n continuare a apei. n acest fel se creeaz un anumit echilibru. Presiunea atins este egal cu presiunea osmotic a soluiei, corespunztoare unei anumite concentraii a substanelor dizolvate. Cu ajutorul osmozei inverse se poate extrage, n mod mecanic, apa curat dintr-o soluie apoas de sare. Osmoza invers este asemntoare cu filtrarea, ambele presupunnd nlturarea unui lichid dintr-un amestec, prin trecerea acestuia printr-un dispozitiv care reine celelalte componente. Osmoza invers funcioneaz pe urmtorul principiu: apa trece foarte uor prin membrane care este semipermeabil asemntoare cu membrane celular sau intestinal are capacitatea selectiv. Apa este prezent pe ambele laturi ale membranei diferena constnd n concentraia de substane dizolvate. n natur apa va tinde s traverseze membrane de la soluia mai puin concentrat ctre soluia mai concentrat pn cnd se egalizeaz concentraiile celor dou soluii. Presiunea astfel creat se numete presiune osmotic. Procesul osmozei inverse foreaz apa din soluia cu o concentraie mai mare de contaminai s traverse membrane semi-permeabil ctre soluia slab concentrat. Presiunea nalt de la surs este 22

folosit pentru a inversa procesul osmotic natural astfel nct membrane semi-permeabil admite circulaia apei n timp ce respinge majoritatea contaminailor. Fenomenul specific care apare se numete ion exclusion, adic la suprafaa membrane se formeaz o pelicul de ioni care permite trecerea moleculelor de ap dar nu i a altor substane. De obicei sistemele osmozei inverse necesit un pre-filtru cu carbon acxtiv pentru reinerea clorului care poate distruge membrane i un pre-filtru de sedimentare care s rein materiile suspendate fine. Dedurizarea prealabil a apei poate fi necesar n zonele unde apa este foarte dur. Osmoza invers este una dintre cele mai eficiente metode de tratare a apei n ceeca ce privete contaminaii primari foarte periculoi: arsenic, azbest, atrazin,fluoruri, plumb, mercur, nitrai, nitri i radiu. Electrocoagularea S-a indicat c pentru ndeprtarea poluanilor fin dispersai n ap, este utilizat current metoda coagulrii cu ajutorul cationilor unor metale adugai n ap sub forma unor sruri solubile. O alt posibilitate de introducere a unor astfel de cationic n ap const n solubilizarea electrochimic a unor electrozi din metale similare. Coagularea electrochimic, urmat de electroflotaie, este de fapt o variant a flotaiei clasice, folosindu-se bule de gaz generate electrochimic ca ageni de separare. n cazul electrocoagulrii, degajarea se microbule este provocat de electroliza efluentului nsui, cu ajutorul electrozilor metalici consumabili. Eficacitatea metodei este dat de valoarea mare a raportului suprafa/volum a bulelor de gaz generate electrochimic, care urc la suprafa prin dispersie coloidal destabilizat, realiznd un efect de separare rapid. Metoda electrocoagulrii a fost folosit pentru prima dat n U.R.S.S. n anul 1921, pentru tratarea apei la central Stanski, obinndu-se ap bun de but, iar la consumuri ceva mai ridicate de energie i electrozi apa a devenit adecvat pentru alimentarea cu ap a cazanelor. Transportul, stocarea i distribuia apei potabile De la surse la instalaia de tratare sau la rezervorul de nmagazinare, apa este transportat prin aa-zisele conducte de aduciune sau apeducte. Acestea au aprut nc din China i Roma antic, n evul mediu le-au utilizat arabii, dar n Europa s-a reluat uzul lor deabia n secolul XII, iar unele dintre ele aveau din timpul romanilor debite importante i lungimi de zeci de kilometri.

23

Conductele folosite la alimentarea cu ap sunt din font, oel, beton armat, iar mai rar din polietilen, sticl, ceramic, acestea sunt confecionate mai mult din substane care nu influeneaz compoziia apei. Materialul trebuie testat i autorizat, pentru asigurarea ca acesta nu reacioneaz cu apa sau nu cedeaz substan ctre aceasta. Nu se admit materialele plastice pentru confecionarea apeductelor deoarece s-au dovedit ca sunt foarte uor atacabile de enzyme bacteriene, devenind mediu de cultur pentru organism. Trebuie ca materialul s fie absolute inert din punct de vedere biologic. Principiul de construcie a reelei de ap potabil poate fi cel terminal, ca ramurile unui copac, sau cel inelar care are avantajul c o ntrerupere pe o conduct nu nseam automat privarea de ap a tuturor celor situai distal de acel punct. Reeaua trebuie protejat bine, s nu nghee, s nu fie avariat la alte lucrri, s nu treac parallel sau sub cea de canalizare, pentru a evita posibile exfiltraii i contaminri. Ca principiu de funcionare, o reea de distribuie a apei poate fi gravitaional sau presional bazat pe pompare. Totdeauna reeaua trebuie s fie sub presiune, pentru ca n caz de neetanieti apa s ias din ea i s nu se poat infiltra din exterior substane contaminate. Pe teea se intercaleaz i rezervoare, iar acestea trebuie atent protejate i curate periodic. Calitatea apei din reea trebuie supravegheat de ctre autoritile sanitare i de ctre furnizor. Se preleveaz probe periodic de la uzina de tratare, de pe parcursul reelei i de la robineii consumatorilor. Pentru a contracara eventualele impurificri trebuie ca n cele mai deprtate puncte s mai fie n ap urme de clor. Defeciunile la reeaua de ap trebuie reparate operativ i cu precauii pentru a reduce contaminarea. Dup ntreruperi sau nefolosire mai ndelungat a unui robinet, apa trebuie lsat s curg un timp pentru a se elimina impuritile din reeaua apropiat.

Condiiile de potabilitate a apei.Se tie c cea mai mare parte a apei de pe planeta noastr nu poate fi but n starea n care se afl n mod obinuit. Nenumrai marinari din toate timpurile, rtcii pe ntinderile nesfrite ale apelor, oceanelor au suferit i chiar au pierit de sete, dei n jurul lor se aflau caniti immense de ap. Chiar i apa dulce a rurilor, atunci cnd acestea sunt ncrcate cu aluviuni sau cnd sunt poluate artificial, nu se mai pot oferi ca atare, pentru consum, dect cu mari riscuri de mbolnvire pentru cei care se ncumet s-i astmpere setea din albia lor. Cu fiecare an care trece, sursele naturale de ap potabil, care nu necesit prelucrri, scad ca numr i ca debit, n timp ce numrul consumatorilor crete vertiginos. Apa provenit din cele mai multe surse necesit aplicarea unor msuri foarte stricte de tratare i de protejare pentru a devein cu

24

adevrat potabil. Prin ap potabil, sau bun de but se nelege apa care poate fi consumat cu plcere, care ofer senzaia de saietate i nu are efecte nocive asupra organismului consumatorilor. Pentru a rspunde pe deplin acestor cerine, apa potabil trebuie s ndeplineasc o serie de condiii, grupate pe criteria tiinifice n mai multe categorii de norme. n aceste sens, exist o serie de norme cu valabilitate internaional i n acelai timp, i unele norme specific fiecrei ri n parte. Aceste norme nu sunt rigide, ele putnd fi schimbate n timp n funcie de nivelul cunotiinelor medicale, de apariia unor noi categorii de noxe, de posibilitile tehnice de a purifica apa i de a efectua anumite determinri de laborator. n general caracteristicile sau condiiile pe care trebuie s le ndeplineasc apa pentru a putea fi considerat potabil pot fi: organoleptice, fizice, chimice, bacteriologice i biologice. Condiiile organoleptice. Acestea se refer la acele caliti ale apei care se pot aprecia exclusiv cu ajutorul organelor de sim. n prezent, ele se adreseaz doar gustului i mirosului, iar pentru alte caliti sesizabile de ctre simurile noastre cum sunt turbiditatea sau culoarea, se aplic metoda de determinare obiectiv i au fost ncadrate n categoria condiiilor fizice. Gustul apei. Apa nu este lipsit de gust, acesta fiind determinat de substanele minerale i de gazele dizolvate n ea. Apa distilat, lipsit de aceste substane are un gust fad i nu satisface senzaia de sete. Oxigenul dizolvat imprim apei un character de prospeime, excesul de bioxid de carbon produce un gust acrior, iar cel de hidrogen sulfurat un gust respingtor, greos. Mirosul apei. Mirosul apei este dependent de prezena unor substane poluante. Cele mai frecvente ntlnite sunt substanele organice n descompunere care degajeaz hidrogen sulfurat i ammoniac, precum i unele substane chimice poluante ca pesticidele, detergenii, hidrocarburile. Dei posibilitile de apreciere a acestor condiii sunt subiective, gustul i mirosul apei se exprim n grade dup anumite criteria. Pe baza acestora se consider c apa potabil nu trebuie s depeasc 2 grade, evaluarea fiind la ndemna oricui. Gradul Intensitatea Caracteristici ale gustului sau mirosului

25

0 1 2 3 4 5

Inodor-insipid Foarte slab Slab Perceptibil Pronunat Puternic

Fr gust i miros Nesesizabil de consumator Sesizabil de persoane avizate Sesizabil consummator Determin consumatorilor Face apa de neconsumat reacia de orice

Condiiile fizice. i aceast categorie de condiii se adreseaz, n mare msur, organelor noastre de sim. Totui pentru o apreciere ct mai obiectiv ele pot fi determinate prcis cu diferite aparate. Temperatura cea mai convenabil pentru consumul apei se ncadreaz ntre 7C i 15C. Apa rece sub 45C are influen nefavorabil asupra organismului, putnd favoriza producerea unor farigite, laringite, amigdalite, prin scderea rezistenei locale. La rndul su apa cald care depete 1718C, are un gust nelpcut i nu satisface senzaia de sete. Turbiditatea apei reprezint gradul de tulburare, este produs de prezena unor substane insolubile, minerale sau organice. Ele provin fie din sol, antrenate de micarea natural a apei, fie din surse artificial, care polueaz apa cu diferite reziduuri. Aceste particule, pe lng aspectul neplcut pe care l imprim se constituie n adevrate suporturi pentru numeroase microorganism patogene care, datorit lor, persist mult timp n ap. Calitativ, turbiditatea apei se poate aprecia prin simpla comparare cu apa distilat. Pentru determinarea cantitativ a turbiditii, compararea se va face cu scar etalon, format din suspensii de caolin. Apreciera se face n grade de turbiditate, un grad corespunznd la 1 mg SiO2/l de ap. Pentru ca o anumit ap s fie considerat potabil nu trebuie s aib o turbiditate mai mare de 5 grade cu limita execepional de 10 grade. Culoarea apei este dat de substanele dizolvate n ea. Determinarea obiectiv a culorii se poate face prin compararea cu o scar etalon. n funcie de aceasta, se apreciaz c apa, pentru a fi potabil nu trebuie s depeasc 15 grade(de culoare)/1l cu limita excepional de 30 grade/1l.

26

Alte dou condiii care se iau n seam n apreciera potabilitii apei sunt conductibilitatea electric i radioactivitatea, aceasta din urm necesitnd aparatur i tehnici de laborator mai deosebite. Condiiile chimice n ap pot fi prezente foarte multe substane. Alterarea potabilitii ca urmare a prezenei lor depinde att de cantitatea ct i de calitatea acestor substane, simpla prezen a unora dintre ele, chiar i n concentraii mici, fcnd apa impropie consumului. De aceea substanele care pot fi ntalnite n ap sunt clasificate astfel: substane cu aciune nociv(toxic); substane indizerabil; sunstane indicatoare ale polurii; Substanele cu aciune nociv. De regul, aceste substane sunt rezultatul polurii mediului i au o limit maxim admis, stablilit cu exactitate. Cele mai importante substane aparinnd acestei grupe sunt urmtoarele: Nitraii pot proven din soluri bogate n azot dar, de regul sunt rezultatul fie al poluarii cu ngrminte pe baz de azot, fie cu substane organice care prin descompunere pun n libertate nitrai. Ei nu sunt toxici, ci numai dup transformarea lor n nitrii. Acetia dac ptrund n organism, se combin cu hemoglobin formnd methemoglobin. Concentraia maxim admis este de 45 mg/l de ap. Plumbul poate ajunge n ap n urma polurii industrial sau prin dizolvare, din pereii conductelor de plumb. Intoxicaia cronic cu plumb se traduce print-o simptomatologie necaracteristic(oboseal, lipsa poftei de mncare, constipaie, dureri articulare i musculare). Cu timpul simptomele se accentueaz i se diversific, aprnd insomnia, iritabilitatea, tremurturi, greuri, gust metallic, anemie. Concentraia maxim admis este de 0,05 mg plumb/1l de ap. Mercurul ajunge n ap mai ales ca urmare a polurii industriale i agricole. Semnele obinuite ale intoxicaiei cu mercur sunt cefaleea, ameelile, insomnia, oboseala, tulburrile de memorie, tulburrile vizuale i anemia. Concentraia maxim admis este de 0,001 mg/1l de ap.

27

Pesticidele pot ajunge n ap ca urmare a folosirii lor n agricultur sau accidental. Ele pot provoca intoxicaii acute sau cornice. Intoxicaia acut poate fi determinat mai ales de pesticidele organofosforice i se manifest prin cefalee, vrsturi, transpiraii, crampe abdominabile, lcrimare i salivare intens. Simptomele se pot agrava, putnd surveni contracii muscular, abolirea reflexelor, dificulti n respiraie, lipotimie i moarte. Intoxicaia cronic este produs de pesticidele organo-clorurate i se poate manifesta prin semne de afectare a ficatului, a sistemului nervos i a organelor genitale. Concentraia maxim admis pentru pesticidele organo-clorurate este de 0,0001 mg/1l de ap. Detergenii, n sine, nu au toxicitate mare, dar pot favoriza absorbia n ap a altor substane, cu adevrat toxice. De asemenea ei altereaz gustul, mirosul i culoarea apei, fcnd-o dezagreabil. Pentru cei mai muli dintre ei concentraia maxim admis este de 0,20,5 mg/1l de ap. Substane indizerabile. Aceste substane nu sunt toxice, dar modific proprietile organoleptice ale apei fcnd-o improprie consumului. Cele mai multe dintre ele i au originea natural n ap, putnd fi admise n apa potabil pn la o anumit concentraie fr nici un pericol. Totui concentraiile mari nu pot fi acceptate. Dintre substanele care aparin acestei categorii pot fi amintite: calciul, fierul, mangneziul, zincul, sulfaii, fosfaii, fenolii, sulfurile, hidrogenul sulfurat. Substane indicatoare ale polurii. Nici aceste substane nu au efecte toxice, dar prezena lor indic poluarea apei, fie cu alte substane chimice fie, mai ales o poluare bacteriologic. Acetse substane sunt: amoniacul i nitriii. Amoniacul constituie prima etap a descompunerii substanelor organice, iar prezena n ap indic o poluare recent. Nitriii rezult din ammoniac, n concentraii mari au un anumit grad de toxicitate, iar prezena lor n ap mercheaz o poluare mai veche. Prezena concomitent ntr-o surs de ap att a amoniacului ct i a nitriilor arat o poluare continu. Condiiile bacteriologice Cea mai important condiie bacteriologic de potabilitate este lipsa total din ap a germenilor patogeni. Deoarece determinarea direct a prezenei sau absenei acestora este dificil, se accept punerea n eviden a unor germeni care au rolul de indicatori.

28

Numrul total de germeni reprezint numrul de colonii microbiene care se dezvolt prin nsmnarea unui mililitru de ap pe suprafaa unui mediu de cultur solid, dup 24 de ore de incubare la 37C cu germeni mezofili. Alegerea ca indicator a acestui tip de germeni se justific prin faptul c temperature de 37C este optim i pentru dezvoltarea bacteriilor patogene proprii omului i animalelor cu snge cald, n timp ce diferii germeni saprofii care se pot afla n mod current n ap, se nmulesc la 20C. De aceea, dac numrul total al germenilor mezofili dintr-o prob de ap este crescut, se poate presupune c etse crescut i probabilitatea ca printer ei s se afle i germeni patogeni. Prin urmare, numrul total al germenilor care pot tri la temperatura de 37C reprezint un indicator util al puritii sau al polurii apei, care trebuie, ns corelat i cu ceilali indicatori bacteriologi, chimici. Germenii coliformi reprezint un grup eterogen de bacterii care triesc n mod obinuit n intestinal omului i al animalelor cu snge cald. Prezena lor n ap se poate evidenia cu mult uurin, ei fiind astfel un excelent indicator al polurii fecale. Cu ct numrul lor este mai mare n apa cercetat, cu att poluarea fecal este mai intens deci i prezena unor germeni patogeni intestinali este mai probabil. Att pentru bacilii coliformi cat i pentru numrul total al germenilor mezofili au fost stabilite anumite limite, n funcie de caracteristicile sursei de ap potabil.

Limitele admise ale numrului total de germeni mezofili i ale germenilor coliformi n funcie de sistemele de aprovizionare cu ap potabil. Sistemul de aprovizionare Nr. Total de germeni/ml ap Instalaii centrale mari(pentru localiti cu peste 50 00070 000 locuitori) Instalaii centrale mici(pentru localiti sub 50 000 locuitori sau Surse izvoare) pentru rezervoare de Sub 300 Sub 100 nmagazinare) induviduale(fntni, Sub 100 Sub 10 Sub 20 Nr. Total coliformi/l de ap Sub 3

29

Exist i ali indicatori bacteriologici ai potabilitii apei de exemplu: prezena enterococilor, a bacteriofagilor enteric, dar evidenierea acestora dei util, nu este la ndemna tuturor laboratoarelor de teren. Condiii biologice. Pentru aprecierea potabilitii apei pe baza indicatorilor biologici se utilizeaz aa-numitul sistem saprob, cu ajutorul cruia se apreciaz capacitatea diferitelor organisme animale i vegetale de a se dezvolta n ape cu un anumit coninut de substane organice i compui de degradare. n funcie de acest sistem se disting trei categorii de organism sau grupe de organism, cu rol de indicatori: Organisme polisaprobe care pot tri n ape intens poluate, cu cantiti mari de substane organice n descompunere i foarte srace n oxygen. n astfel de ape, n care i numrul total al germenilor este de ordinul miloanelor ntr-un mililitru de ap, se ntalnesc protozoare,ciliate, flagelate, ciuperci inferioare. Organisme mezosaprobe prezente n ape mai puin poluate i mai bine oxigenate. i n aceste ape numrul bacteriilor este mai mare zeci de mii sau sute de mii ntr-un mililitru de ap, fiind prezente i ciupercile inferioare, dar i alge verzui-albastre, diatomee, infuzori verzi, crustacee i unele specii mai rezistente de peti. Organisme oligosaprobe care triesc n apele curate i bine oxygenate, ce pot fi utilizate fr problem ca surse de alimentare a populaiei. Aceste organism sunt foarte variate, predominnd algele verzi, diatomeele, crustaceele, molutele, petii.

30