Procedee de tratare a apei Procedee de tratare a apei potabile- 2potabile- 2

Decantarea, filtrarea si Decantarea, filtrarea si dezinfectarea apeidezinfectarea apei

Prof.ing. Popa MarianaProf.ing. Popa Mariana

2. Decantarea sau limpezirea 2. Decantarea sau limpezirea apeiapei

Această operație are drept scop reducerea Această operație are drept scop reducerea turbidității apei, lucru ce se realizează prin turbidității apei, lucru ce se realizează prin sedimentarea suspensiilor din apă. Operația sedimentarea suspensiilor din apă. Operația depinde în mare măsură de destinația apei, depinde în mare măsură de destinația apei, funcție de care se urmăreste procentul de funcție de care se urmăreste procentul de depuneri din totalul suspensiilor. Dacă în cazul depuneri din totalul suspensiilor. Dacă în cazul apei potabile se urmăreste reținerea pe cât apei potabile se urmăreste reținerea pe cât posibil a tuturor suspensiilor, în cazul apei ce are posibil a tuturor suspensiilor, în cazul apei ce are scopuri industriale reducerile sunt dictate de scopuri industriale reducerile sunt dictate de scopul în care va fi folosită apa.scopul în care va fi folosită apa.

Pentru apa potabilă este necesară o reducere a Pentru apa potabilă este necesară o reducere a suspensiilor prin decantare de până la 15 – 80 suspensiilor prin decantare de până la 15 – 80 mg/l, pentru a se putea asigura o desfăsurare mg/l, pentru a se putea asigura o desfăsurare normală a operației de filtrare finală a apei. Altfel normală a operației de filtrare finală a apei. Altfel filtrele se pot colmata mult prea repede.filtrele se pot colmata mult prea repede.

În prezent există în exploatare foarte multe tipuri de decantoare:În prezent există în exploatare foarte multe tipuri de decantoare: cu funcționare continuă;cu funcționare continuă; cu funcționare discontinuă;cu funcționare discontinuă; cu funcționare pulsatoare;cu funcționare pulsatoare; cu nivel liber a apei;cu nivel liber a apei; cu apa sub presiune;cu apa sub presiune; cu circulația apei pe orizontală;cu circulația apei pe orizontală; cu circulația apei pe verticală;cu circulația apei pe verticală; cu circulația apei radială;cu circulația apei radială; suspensionale.suspensionale. In prezent decantoarele cu apa în repaus, precum si cele cu In prezent decantoarele cu apa în repaus, precum si cele cu

funcționare discontinuăfuncționare discontinuă au fost abandonate, datorită faptului au fost abandonate, datorită faptului că costuri de exploatare ridicate si depind foarte mult de că costuri de exploatare ridicate si depind foarte mult de condițiile inițiale ale apei. Cele mai moderne decantoare sunt condițiile inițiale ale apei. Cele mai moderne decantoare sunt în prezent cele suspensionale, care prezintă următoarele în prezent cele suspensionale, care prezintă următoarele avantaje :avantaje :

volume reduse;volume reduse; reducerea suspensiilor din apă până la 10 – 30 mg / l , fapt ce reducerea suspensiilor din apă până la 10 – 30 mg / l , fapt ce

usurează filtrarea ;usurează filtrarea ; eliminarea camerelor de reacție pentru substanțele floculante;eliminarea camerelor de reacție pentru substanțele floculante; reducerea consumului de coagulant.reducerea consumului de coagulant.

Decantoarele clasiceDecantoarele clasice funcționează pe principiul funcționează pe principiul reținerii particulelor prin cădere liberă, după ce în reținerii particulelor prin cădere liberă, după ce în prealabil particulele coloidale au fost aglomerate prealabil particulele coloidale au fost aglomerate (coagulate) în urma acțiunii unor substanțe (coagulate) în urma acțiunii unor substanțe numite floculanți.numite floculanți.

În funcție de sensul de circulație al apei în În funcție de sensul de circulație al apei în decantor, decantoarele pot fi clasificate astfel:decantor, decantoarele pot fi clasificate astfel:

orizontale longitudinale;orizontale longitudinale; orizontale radiale;orizontale radiale; verticale.verticale. In decantoare apa circulă cu viteze foarte mici de In decantoare apa circulă cu viteze foarte mici de

ordinul a 3 – 15 mm/sec. si ca urmare aproximativ ordinul a 3 – 15 mm/sec. si ca urmare aproximativ 98 % din suspensii se depun pe fundul bazinului. 98 % din suspensii se depun pe fundul bazinului.

Dispozitivele de colectare plasate pe fundul Dispozitivele de colectare plasate pe fundul bazinului realizează colectarea nămolului depus în bazinului realizează colectarea nămolului depus în bazinul de colectare de unde acesta este bazinul de colectare de unde acesta este îndepărtat continuu sau periodic.îndepărtat continuu sau periodic.

Decantoarele orizontaleDecantoarele orizontale

Decantoarele orizontale sunt cele Decantoarele orizontale sunt cele mai simple. Ele cuprind de regulă mai simple. Ele cuprind de regulă următoarele elemente :următoarele elemente :

cameră de distribuție a apei;cameră de distribuție a apei; cameră de decantare - sedimentare;cameră de decantare - sedimentare; cameră de colectare a apei curate.cameră de colectare a apei curate.

Construcția bazinului de decantare are anumite Construcția bazinului de decantare are anumite particularități, cum ar fi: o pantă inversă la particularități, cum ar fi: o pantă inversă la începutul bazinului decantor în sensului de începutul bazinului decantor în sensului de curgere a apei de circa 30 de grade, care asigură curgere a apei de circa 30 de grade, care asigură reducerea bruscă a vitezei apei si accelerează reducerea bruscă a vitezei apei si accelerează depunerea suspensiilor. Pentru că cea mai mare depunerea suspensiilor. Pentru că cea mai mare parte din suspensii se depun în prima treime a parte din suspensii se depun în prima treime a bazinului, acolo se plasează si “bazinul cu nămol“ bazinului, acolo se plasează si “bazinul cu nămol“ ce se întinde pe o lungime de 1/4 până la 1/8 din ce se întinde pe o lungime de 1/4 până la 1/8 din lungimea bazinului. lungimea bazinului.

La baza bazinului de nămol se plasează La baza bazinului de nămol se plasează conductele pentru evacuarea nămolului. O conductele pentru evacuarea nămolului. O problemă importantă este cea referitoare la problemă importantă este cea referitoare la curățirea fundului bazinului de depuneri, mai ales curățirea fundului bazinului de depuneri, mai ales în partea cu înclinație inversă. Curățirea se poate în partea cu înclinație inversă. Curățirea se poate face manual, cu dispozitive de mecanice de răzuit face manual, cu dispozitive de mecanice de răzuit fundul bazinului saucu dispozitive hidraulice.fundul bazinului saucu dispozitive hidraulice.

Schema de principiu al unui decantor orizontalSchema de principiu al unui decantor orizontala. - intrare apă; b. - perete deversor; c. – cameră de colectare apă a. - intrare apă; b. - perete deversor; c. – cameră de colectare apă

curatăcurată

Decantoarele radialeDecantoarele radiale Decantoarele radiale sunt construcții Decantoarele radiale sunt construcții

circulare cu diametre mari de până la 60 circulare cu diametre mari de până la 60 m. m.

Intrarea apei brute se face prin centrul Intrarea apei brute se face prin centrul bazinului, iar evacuarea apei radial pe la bazinului, iar evacuarea apei radial pe la marginea bazinului.marginea bazinului.

În aceste decantoare apa circulă radial În aceste decantoare apa circulă radial dinspre axa decantorului spre exterior. dinspre axa decantorului spre exterior.

Aceste tipuri de decantoare sunt frecvent Aceste tipuri de decantoare sunt frecvent folosite ca urmare a faptului că sunt mai folosite ca urmare a faptului că sunt mai compacte si asigură o mai bună utilizare a compacte si asigură o mai bună utilizare a terenului.terenului.

Schema de principiu al unui decantor radial.Schema de principiu al unui decantor radial.1– admisia apei brute; 2. – deflector de distribuŃie a 1– admisia apei brute; 2. – deflector de distribuŃie a apei; 3.- evacuare apă decantată 4.– rigolă pentru apei; 3.- evacuare apă decantată 4.– rigolă pentru colectare corpuri, plutitoare; 5.- raclo cu lame; 6.- colectare corpuri, plutitoare; 5.- raclo cu lame; 6.-

conductă evacuare nămol.conductă evacuare nămol.

Decantoarele verticaleDecantoarele verticale Decantoarele verticale sunt construcții cilindrice Decantoarele verticale sunt construcții cilindrice

verticale în care apa circulă ascendent, verticale în care apa circulă ascendent, schimbându-sischimbându-si

Direția de deplasare, astfel că particulele sub Direția de deplasare, astfel că particulele sub acțiunea gravitației si a inerției se depun la acțiunea gravitației si a inerției se depun la partea inferioară. partea inferioară.

Evacuarea apei se face pe la partea superioară a Evacuarea apei se face pe la partea superioară a instalației. instalației.

Aceste tipuri de decantoare se utilizează acolo Aceste tipuri de decantoare se utilizează acolo unde nu este spațiu suficient pentru amplasarea unde nu este spațiu suficient pentru amplasarea decantoarelor orizontale sau radiale si de regulă decantoarelor orizontale sau radiale si de regulă sunt utilizate pentru debite relativ mici de apă, sunt utilizate pentru debite relativ mici de apă, până la maximum 15.000 m3/zi.până la maximum 15.000 m3/zi.

Apa intră în decantor printr-o conductă Apa intră în decantor printr-o conductă într-un tub cilindric central pe la partea într-un tub cilindric central pe la partea superioară, parcurge spațiul din tubul superioară, parcurge spațiul din tubul central de sus în jos si ajunge în bazinul de central de sus în jos si ajunge în bazinul de decantare, unde viteza apei scade foarte decantare, unde viteza apei scade foarte mult, sub nivelul vitezei de decantare a mult, sub nivelul vitezei de decantare a particulelor aflate în suspensie în apă. particulelor aflate în suspensie în apă.

Apa are apoi un traseu ascendent, iar apa Apa are apoi un traseu ascendent, iar apa limpezită este evacuată pe la partea limpezită este evacuată pe la partea superioară a bazinului, unde există un superioară a bazinului, unde există un jgheab circular periferic de colectare a jgheab circular periferic de colectare a apei limpezite.apei limpezite.

Decantoare suspensionaleDecantoare suspensionale Aceste decantoare sunt numite astfel pentru că, Aceste decantoare sunt numite astfel pentru că,

depunerile sunt menținute în stare de suspensie, depunerile sunt menținute în stare de suspensie, formând un “strat filtrant” prin care trece apa formând un “strat filtrant” prin care trece apa brută. brută.

Apa brută trecând cu viteză mică prin acest strat Apa brută trecând cu viteză mică prin acest strat filtrant reuseste să scape de particulele filtrant reuseste să scape de particulele însoțitoare, care sunt reținute în stratul filtrant.însoțitoare, care sunt reținute în stratul filtrant.

Problema cea mai delicată la aceste tipuri de Problema cea mai delicată la aceste tipuri de decantoare este stabilirea vitezei optime de decantoare este stabilirea vitezei optime de deplasare pe verticală a apei, astfel încât să se deplasare pe verticală a apei, astfel încât să se mențină particulele în suspensie la suprafața apei mențină particulele în suspensie la suprafața apei fără a fi antrenate spre evacuare o dată cu apa fără a fi antrenate spre evacuare o dată cu apa decantată.decantată.

4. Filtrarea apei4. Filtrarea apei Filtrarea apei este operația finală a procesului de Filtrarea apei este operația finală a procesului de

limpezire a apei. Tehnic vorbind filtrarea înseamnă limpezire a apei. Tehnic vorbind filtrarea înseamnă trecerea apei printr-un corp poros: nisip, roci trecerea apei printr-un corp poros: nisip, roci măcinate, antracit granulat, granule de cărbune măcinate, antracit granulat, granule de cărbune activ etc. de o anumită compoziție granulometrică, activ etc. de o anumită compoziție granulometrică, în scopul reținerii particulelor aflate în suspensie în scopul reținerii particulelor aflate în suspensie naturală sau particulele sunt în suspensie în urma naturală sau particulele sunt în suspensie în urma unui proces artificial de coagulare.unui proces artificial de coagulare.

Trebuie menționat faptul că, cu cât apa conține mai Trebuie menționat faptul că, cu cât apa conține mai multe substanțe în suspensie cu atât mai des multe substanțe în suspensie cu atât mai des trebuie să se procedeze la spălarea si curățirea trebuie să se procedeze la spălarea si curățirea stratului de filtrare, sau înlocuirea lui, fapt ce duce stratului de filtrare, sau înlocuirea lui, fapt ce duce la cresterea cheltuielilor de întreținere a instalațiilor la cresterea cheltuielilor de întreținere a instalațiilor si deci si a costurilor cu procesarea apei. si deci si a costurilor cu procesarea apei.

In general astăzi se admite un maxim de conținut In general astăzi se admite un maxim de conținut de substanțe în suspensie în apă de 30 mg/l.de substanțe în suspensie în apă de 30 mg/l.

Tipuri de instalații de filtrareTipuri de instalații de filtrare După viteza de filtrareDupă viteza de filtrare : filtre lente, rapide si ultrarapide ; : filtre lente, rapide si ultrarapide ; După compoziția granulometrică a stratului filtrant si a După compoziția granulometrică a stratului filtrant si a

numărului de sorturi de material granularnumărului de sorturi de material granular: filtre cu sort : filtre cu sort unic de granule (monogranular ), filtre cu straturi multiple unic de granule (monogranular ), filtre cu straturi multiple de material (din acelasi material, dar cu granulații de material (din acelasi material, dar cu granulații diferite), filtre cu două straturi de materiale diferite;diferite), filtre cu două straturi de materiale diferite;

După sensul filtrării apeiDupă sensul filtrării apei: filtre normale cu sens de : filtre normale cu sens de parcurgere descendent, filtre de contact cu filtrare cu parcurgere descendent, filtre de contact cu filtrare cu curent ascendent, filtru cu dublu sens de filtrare;curent ascendent, filtru cu dublu sens de filtrare;

După modul de spălareDupă modul de spălare: cu spălare cu apă, cu spălare cu : cu spălare cu apă, cu spălare cu apă si aer; cu spălare manuală, cu spălare automată, cu apă si aer; cu spălare manuală, cu spălare automată, cu spălare permanentă;spălare permanentă;

După presiunea de lucruDupă presiunea de lucru: filtre deschise ( fără presiune) : filtre deschise ( fără presiune) si filtre sub presiune;si filtre sub presiune;

După scopul tehnologic al filtruluiDupă scopul tehnologic al filtrului: pentru limpezirea apei, : pentru limpezirea apei, pentru deferitizarea apei, pentru demanganizarea apei, pentru deferitizarea apei, pentru demanganizarea apei, filtre cu cărbune activ pentru ape cu destinații speciale filtre cu cărbune activ pentru ape cu destinații speciale etc.etc.

Filtrele lenteFiltrele lente sunt cele mai simple construcții si sunt cele mai simple construcții si au în componență următoarele:au în componență următoarele:

Un rezervor de apă, de regulă plasat mai sus Un rezervor de apă, de regulă plasat mai sus decât elementul filtrant, având rolul de a decât elementul filtrant, având rolul de a asigura o presiune constantă a apei deasupra asigura o presiune constantă a apei deasupra materialului filtrant. Înălțime de plasare a materialului filtrant. Înălțime de plasare a rezervorului trebuie să fie suficient de mare rezervorului trebuie să fie suficient de mare pentru a asigura astfel presiunea necesară pentru a asigura astfel presiunea necesară pătrunderii apei prin filtru;pătrunderii apei prin filtru;

Un strat filtrant de obicei constituit din nisip Un strat filtrant de obicei constituit din nisip cuarțos;cuarțos;

Un sistem de vane pentru reglarea debitului Un sistem de vane pentru reglarea debitului apei. Se poate regla nivelul apei în filtru, dar apei. Se poate regla nivelul apei în filtru, dar se si închide apa atunci când se curăță filtrul.se si închide apa atunci când se curăță filtrul.

5. 5. Dezinfectarea apeiDezinfectarea apei

DezinfectareaDezinfectarea se poate face prin următoarele procedee : se poate face prin următoarele procedee : Fizice ( căldură, electricitate, ultraviolete );Fizice ( căldură, electricitate, ultraviolete ); Chimice ( oxidare cu clor, oxidare cu ozon );Chimice ( oxidare cu clor, oxidare cu ozon ); Oligodinamice ( cu ioni metalici, argint, cupru ).Oligodinamice ( cu ioni metalici, argint, cupru ). Cea mai utilizată metodă pentru dezinfectarea apei este Cea mai utilizată metodă pentru dezinfectarea apei este

cea ce utilizează clorul, procedeul numindu-se cea ce utilizează clorul, procedeul numindu-se clorinarea clorinarea sau clorurarea apeisau clorurarea apei. Este de altfel si cea mai economică . Este de altfel si cea mai economică metodă.metodă.

Dezinfectarea apei potabile este obligatorie atunci când apa Dezinfectarea apei potabile este obligatorie atunci când apa provine din surse subterane de mică adâncime (puțuri si provine din surse subterane de mică adâncime (puțuri si izvoare) sau din apele de suprafață, fie că sunt râuri sau izvoare) sau din apele de suprafață, fie că sunt râuri sau lacuri.lacuri.

Dezinfectarea cu clorDezinfectarea cu clor este cel mai utilizat procedeu în este cel mai utilizat procedeu în prezent. Procesul de clorurarea a apei se poate realizează prezent. Procesul de clorurarea a apei se poate realizează cu clor gazos la presiune atmosferică si la o temperatură de cu clor gazos la presiune atmosferică si la o temperatură de 33 °C, folosindu-se butelii cu clor lichefiat pentru debite 33 °C, folosindu-se butelii cu clor lichefiat pentru debite mari de ape potabile sau se pot utiliza instalații la care mari de ape potabile sau se pot utiliza instalații la care obținerea clorului se face prin descompunerea unei soluții obținerea clorului se face prin descompunerea unei soluții de NaCl prin electroliză.de NaCl prin electroliză.

Clorul dezinfectează apa prin Clorul dezinfectează apa prin oxidarea substanțelor organice si a oxidarea substanțelor organice si a bacteriilor de către oxigenul aflat în bacteriilor de către oxigenul aflat în stare atomică care rezultă în urma stare atomică care rezultă în urma reacției dintre clor si apă, când se reacției dintre clor si apă, când se formează acidul hipocloros, care este formează acidul hipocloros, care este un compus instabil si care se un compus instabil si care se descompune mai departe în acid descompune mai departe în acid clorhidric si oxigen :clorhidric si oxigen :

Cl2 + H2 O→ HOCl + HClCl2 + H2 O→ HOCl + HCl HOCl→ HCl + OHOCl→ HCl + O

Dezinfectarea cu ozonDezinfectarea cu ozon

Ozonarea apei constă în trecerea prin apă a unui curent de Ozonarea apei constă în trecerea prin apă a unui curent de aer ozonat, respectiv un aer în care oxigenul a fost aer ozonat, respectiv un aer în care oxigenul a fost transformat sub acțiunea unei descărcări electrice din transformat sub acțiunea unei descărcări electrice din oxigen biatomic în oxigen triatomic.oxigen biatomic în oxigen triatomic.

O2 + energie →2 OO2 + energie →2 O O + O2→ O3O + O2→ O3 Ozonul este un agent oxidant puternic care oxidează Ozonul este un agent oxidant puternic care oxidează

substanțele care în mod normal nu reacționează cu substanțele care în mod normal nu reacționează cu oxigenul molecular. Puterea de oxidare a ozonului se oxigenul molecular. Puterea de oxidare a ozonului se datorează reacției de descompunere a ozonului cu datorează reacției de descompunere a ozonului cu eliberarea oxigenului atomic :eliberarea oxigenului atomic :

O3 →O2 + OO3 →O2 + O Trebuie remarcat faptul că ozonul este un puternic oxidant Trebuie remarcat faptul că ozonul este un puternic oxidant

si dezinfectant si îmbunătățeste gustul si mirosul apei.si dezinfectant si îmbunătățeste gustul si mirosul apei.

Dezinfectarea cu raze ultravioleteDezinfectarea cu raze ultraviolete

Razele ultraviolete au o acțiune antibacteriană. Razele ultraviolete au o acțiune antibacteriană. Ultravioletele acționează numai pe o adâncime a Ultravioletele acționează numai pe o adâncime a apei de 15 – 20 cm, în condițiile în care apa este apei de 15 – 20 cm, în condițiile în care apa este perfect clară.perfect clară.

Consumul de energie este de 0,03 – 0,08 kWh Consumul de energie este de 0,03 – 0,08 kWh pemetru cub de apă.pemetru cub de apă.

Producerea razelor ultraviolete se realizează de Producerea razelor ultraviolete se realizează de către lămpi cu cuarț si vapori de mercur asezate către lămpi cu cuarț si vapori de mercur asezate în serie.în serie.

Acest sistem de dezinfectare a apei este Acest sistem de dezinfectare a apei este costisitor si nesigur si ca urmare foarte puțin costisitor si nesigur si ca urmare foarte puțin folosit.folosit.

Tratamente speciale aplicate Tratamente speciale aplicate apelorapelor

În cazuri deosebite când apa are un În cazuri deosebite când apa are un anumit gust sau miros neplăcut, când apa anumit gust sau miros neplăcut, când apa conține săruri în cantitate mare sau gaze conține săruri în cantitate mare sau gaze dizolvate si domeniul de utilizare a apei nu dizolvate si domeniul de utilizare a apei nu acceptă o astfel de apă, se pot aplica acceptă o astfel de apă, se pot aplica tehnologii speciale pentru îndepărtarea tehnologii speciale pentru îndepărtarea acestora.acestora.

Operația de corectare a proprietăților Operația de corectare a proprietăților fizice, chimice si organoleptice ale apei fizice, chimice si organoleptice ale apei ape rolul de a îmbunătății calitatea apei.ape rolul de a îmbunătății calitatea apei.

Dacă avem de a face cu potabilizare a apeiDacă avem de a face cu potabilizare a apei, , atunci avem următoarele tratamente posibile:atunci avem următoarele tratamente posibile:

eliminarea gustului, a mirosului neplăcut si eliminarea gustului, a mirosului neplăcut si schimbarea culorii apei;schimbarea culorii apei;

îndepărtarea substanțelor organice;îndepărtarea substanțelor organice; deferitizarea si demineralizarea;deferitizarea si demineralizarea; corectarea durității apei;corectarea durității apei; fluorizarea;fluorizarea; reducerea elementelor radioactive.reducerea elementelor radioactive.Dacă avem nevoie de o apă industrialăDacă avem nevoie de o apă industrială, atunci se , atunci se

aplică următoarele tratamente :aplică următoarele tratamente : reducerea durității apei;reducerea durității apei; eliminarea uleiurilor si fenolilor din apele eliminarea uleiurilor si fenolilor din apele

recirculate;recirculate; îndepărtarea algelor si a materiilor organice;îndepărtarea algelor si a materiilor organice; reducerea temperaturii apei recirculate.reducerea temperaturii apei recirculate.