Apa este un element absolut esențial vieții și nu numai pentru viața umană, dar pentru toate formele de viață, animală sau vegetală. [304013]

INTRODUCERE

Apele reprezintă o [anonimizat], [anonimizat], sursă de energie și agent de transport.

[anonimizat], impunându-se crearea unor instrumente legislative care să contribuie la asigurarea resurselor de apă pentru generațiile viitoare.

[anonimizat], [anonimizat] a creșterii economice și a producției alimentare în următoarele decenii. [anonimizat].

[anonimizat], animală sau vegetală.

Se poate spune că apa reprezintă o parte a [anonimizat], [anonimizat] 80% apă și orice reducere a acestui procent poate avea consecințe dezastruoase pentru viață[1].

Și totuși în mod paradoxal aprecierea valorică a apei de către om se face încă la un nivel foarte scăzut. Desigur că există o explicație obiectivă pentru această optică. Mai mult de 2/3 din suprafața globului este acoperită cu apă. Toate marile civilizații s-au putut dezvolta până acum 10-20 [anonimizat]. Aceasta, [anonimizat]: menajere, îmbăiere, spălare, încălzire, [anonimizat], [anonimizat], [anonimizat], [anonimizat], pentru navigație[2].

Factorii care au dus la apariția problemelor privind apa sunt:

–      [anonimizat] a [anonimizat] a puternicei dezvoltări industriale, a exploziei demografice și a apariției marilor aglomerări urbane;

–      [anonimizat] a [anonimizat], tipuri noi de impurificatori cu stabilitate ridicată;

–      accesul la sistemul informațional și creșterea gradului de cunoaștere a [anonimizat], iar accesul la o apă potabilă lipsită de risc este unul dintre primii indicatori.

Se acceptă unanim faptul că o apă absolut pură nu există în natură. [anonimizat], [anonimizat]. La suprafața pământului apa se îmbogățește cu săruri și alte substanțe anorganice. [anonimizat].  Desigur că din acest contact apa se va îmbogăți și cu o anumită cantitate de produși de descompunere a [anonimizat], azotaților, amoniac, etc. Multe din aceste impurități pe care le conțin apele de suprafață sunt reținute în sol în procesul de infiltrare a apei, astfel că apele subterane vor prezenta cu totul alte caracteristici, care în general le fac să fie mai adecvate aliemntărilor cu apă potabilă.

Scopul lucrării de dizertație ste …………*** aici completăm la final !

Tocmai din aceste motive, am considerat a fi un subiect foarte interesant și captivant în același timp, îndeosebi de important și din pricina facultății pe care am urmat-o (Facultatea de Resurse Minerale și Mediu), dar și ca urmare a problematicii calității apei din Baia Mare, în special tratarea acesteia în vederea potabilizării destinată consumatorilor. – deocamdata o lasi

CAPITOLUL 1

RESURSELE DE APĂ DIN MARAMUREȘ

Activitatea de gospodărire unitară, rațională și integrată a apelor se organizează și se desfășoară pe bazine hidrografice, ca entități geografice indivizibile de gospodărire cantitativă și calitativă a resurselor de apă, în scopul dezvoltării durabile.

Utilizarea rațională a resurselor de apă reprezintă un obiectiv major al strategiei de mediu din România (2015-2030). O bună gospodărire a apei prezintă o importanță deosebită în condițiile în care resursele de apă ale României sunt relativ reduse, cifrându-se doar la aproximativ 1.700 m3 de apă/an/locuitor, în timp ce în alte țări din Europa aceste rezerve sunt, în medie, de 2,5 ori mai mari[1].

Gestionarea cantitativă și calitativă a resurselor de apă, administrarea lucrărilor de gospodărire a apelor, precum și aplicarea strategiei și a politicii naționale, cu respectarea reglementărilor naționale în domeniu, se realizează de Administrația Națională "Apele Române", prin administrațiile bazinale de apă din subordinea acesteia.

1.1.Resurse de apă potențiale și tehnic utilizabile

Resursele naturale de apă reprezintă rezervele de apă de suprafață și subterane ale unui teritoriu care pot fi folosite pentru diverse scopuri.

Resursa naturală este cantitatea de apă exprimată în unități de volum acumulată în corpurile de apă într-un interval de timp dat, în cazul de față în cursul anului 2018.

Resursa teoretică este dată de stocul mediu anual reprezentând totalitatea resurselor naturale de apă atât de suprafață cât și subterane.

Resursa tehnic utilizabilă este cota parte din resursa teoretică care poate fi prelevată pentru a servi la satisfacerea cerințelor de apă ale economiei[2].

Raportul județean privind starea mediului pentru anul 2018.

Tabel 1. Evoluția resurselor de apă teoretică și utilizabilă

* Resursa utilizabilă, potrivit gradului de amenajare a bazinelor hidrografice, cuprinde și resursa aferentă lacurilor litorale, precum și resursa asigurată prin refolosire externă indirectă în lungul râului.

Fig.1. Evoluția resursei de apă (teoretică și utilizabilă) în mii  m3

În alcătuirea resurselor de apă ale județului Maramureș intră, pe de o parte apele de suprafață, reprezentate de rețeaua de râuri care străbate teritoriul județului, de lacurile naturale și artificiale, iar pe de altă parte, apele subterane freatice și de adâncime.

Resurse de apă de suprafață

În județul Maramureș se urmăresc 329 km cursuri de apă în B.H. Tisa și 278 km cursuri de apă în B.H. Someș.

Resursa naturală de apă a anului 2018 provenită din râurile interioare a reprezentat un volum scurs de 40722×106 m3 care îl situează aproape de nivelul volumului mediu multianual calculat pentru o perioadă îndelungată (1950 – 2018), respectiv 40054×106 m3 [26].

Creșterea față de media multianuală a ultimilor 5 ani se explică prin faptul că anul 2018, comparativ cu ceilalți, a fost un an oarecum ploios care l-a plasat în grupa anilor considerați normali din punct de vedere hidrologic.

Resursa medie la nivelul României este de circa 0,170 mil. m3/km2. În anul 2018 cea mai bogată resursă de apă a revenit bazinelor Vedea, Prut, Tisa, Crișuri, Mureș, Siret, bazinelor hidrografice ale afluenților mici au Dunării în timp ce unitățile cele mai deficitare din acest punct de vedere sunt bazinele râurilor Someș, Bega – Timiș – Caraș,Nera – Cerna, Jiu, Argeș, Ialomița și Dobrogea[2].

De asemenea, România a avut la nivelul anului 2018 o resursă specifică din râurile interioare de 2074,47 m3/loc./an raportat la 19.63 mil loc. (populația României la 1 ianuarie 2017).

Resurse de apă subterană

Resursele de apă subterană reprezintă volumul de apă care poate fi extras dintr-un strat acvifer, deci volumul de apă exploatabilă. Această noțiune este complexă, deoarece cantitatea de apă ce poate fi furnizată de un strat acvifer depinde de volumul rezervelor și este limitată de posibilitățile tehnice și economice, de conservare și protecție a resurselor[5].

Rezervele de apă subterană reprezintă volumul de apă gravitațională înmagazinată ȋntr-o anumită perioadă sau ȋntr-un anumit moment dat, ȋntr-un acvifer sau rocă magazin. Rezervele sunt condiționate astfel, de structura geologică, adică de geometria acviferului și de porozitatea eficace sau coeficientul de înmagazinare, factor care exprimă volumul de apă liberă ȋn roca magazine[25]. Rezervele depind exclusiv de datele volumetrice și se exprimă ȋn unități de volum (de regulă, ȋn m3).

Resursele totale de apă subterană din România au fost estimate la 9,68 mld. m3/an, din care 4,74 mld. m3/an apele freatice și 4,94 mld. m3/an de apă subterană de adâncime, reprezentând circa 25% din apa de suprafață.

În general, apa subterană din primul orizont acvifer întâlnit în adâncime, este utilizată pentru irigații și industrie, pentru alimentarea populației fiind utilizată apa captată prin izvoare și foraje de adâncime. Calitatea apei este determinată de alcătuirea mineralogică și chimică a rocii în care este localizată apa subterană, dar și de evoluția tectonică regională și/sau locală.

1.2. Prelevări de apă

La nivelul județului Maramureș sunt inventariate un număr de 131 de prelevări de apă (captări) mai semnificative, după cum urmează:

B.H. SOMEȘ

Surse de apă de suprafață

– pentru industrie – 23 captări

– pentru populație – 9 captări

Surse de apă subterane

– pentru industrie – 42 captări

– pentru populație – 21 captări

B.H. TISA

Surse de apă de suprafață

– pentru industrie – 4 captări

– pentru populație – 3 captări

Surse de apă subterane

– pentru industrie – 17 captări

– pentru populație – 12 captări

În anul 2018 s-au prelevat următoarele volume de apă:

B.H. SOMEȘ

Surse de apă de suprafață

– pentru industrie = 8199,85 mii mc

– pentru populație = 9474,35 mii mc

Surse de apă subterane

– pentru industrie = 481,75 mii mc

– pentru populație = 795,05 mii mc

B.H. TISA

Surse de apă de suprafață

– pentru industrie = 118,05 mii mc

– pentru populație = 250,28 mii mc

Surse de apă subterane

– pentru industrie = 790,35 mii mc

– pentru populație = 2508,23 mii mc

Precizăm că volumele de mai sus nu includ și volumele de apă captate de cetățeni prin sisteme locale de alimentare cu apă sau din surse individuale[3].

1.3 Starea râurilor interioare

Rețeaua hidrologică a județului Maramureș face parte din două bazine hidrografice: SOMEȘ și TISA.

În județul Maramureș se urmăresc 1220 km cursuri de apă în B.H. Tisa și 1076 km cursuri de apă în B.H. Someș.

Clasificarea apelor de suprafață se face în 5 clase de calitate, iar indicatorii sunt grupați după tipul determinărilor astfel:

A. Analize biologice

B. Determinări fizico – chimice la sedimente

C. Elemente și standarde de calitate chimice și fizico – chimice în apă

C1. Regimul termic și acidifierea

C2. Regimul oxigenului

C3. Nutrienți

C4. Salinitate

C5. Poluanți toxici și specifici de origine naturală

C6. Substanțe toxice organice

D. Elemente de calitate microbiologice

Caracterizarea calității râurilor în funcție de clasele de calitate, pe grupe de indicatori, conform ordinului 161/2006:

Tabel 2. Caracterizarea calității râurilor din județul Maramureș

Notă: Datele sunt preluate de la S.G.A. Maramureș

Se constată că în BH Tisa toate grupele de indicatori se clasifică în limitele claselor I-II de calitate, cu excepția râului Cisla (secțiunea aval Baia Borșa), care pentru regimul de metale este de clasa a II,III și IV-a de calitate datorită deversărilor de ape de mină de la E.M. Borșa[11].

În BH Someș situația este diferită, pentru regimul de metale pe toate râurile în secțiunile din amonte (de referință) clasa de calitate este I-II, dar pentru secțiunile din aval clasa de calitate este între III și V datorită evacuărilor de ape de mină, mai puțin Firiza amonte confluență Săsar și Ilba amonte confluență Someș care se încadrează în clasa a V-a de calitate. În clasa a IV-a de calitate se încadrează în special secțiunile Lăpuș-Bușag, Lăpuș-Lăpușul Românesc, Cavnic–Copalnic. Cele mai degradate râuri sunt: Săsar –aval Baia Mare, Ilba și Firiza (amonte confluență Săsar), care datorită aportului apelor de mine acide clasifică regimul de acidifiere tot în clasa IV-V de calitate[4].

1.4. Ape subterane

Calitatea apelor subterane se monitorizează de laboratorul S.G.A. Maramureș, semestrial, pentru 14 foraje din B.H. Someș și 8 foraje din B.H. Tisa.

Tabel 3. Bazinul hidrografic Someș

Notă: Datele sunt preluate de la S.G.A. Maramureș

Tabel 4. Bazinul hidrografic Tisa

Notă: Datele sunt preluate de la S.G.A. Maramureș

În cursul trimestrelor II și IV au fost prelevate și analizate toate cele 22 de secțiuni de ape subterane.

Caracterizarea calității apelor se face în conformitate cu Legea apei potabile nr. 458/2002 (republicată), cu completările și modificările ulterioare. S-au constatat depășiri față de limitele reglementate la următorii indicatori: amoniu, fier, mangan, pH, coli totali, coli fecali, streptococci fecali.

1.5. Apa potabilă din Maramureș

Dintre principalele localități ale județului, Baia Mare se alimentează din sursă de apă de suprafață (apă potabilă din acumularea Strâmtori – Firiza), Cavnic din sursă de suprafață și parțial din subteran, iar Sighetu Marmației, Vișeu de Sus, Tg. Lăpuș, Seini, Baia Sprie și Borșa din surse de apă subterană.

În B.H. Someș – Tisa există 22 stații de tratare a apelor în vederea potabilizării:

1.S.C. Vital S.A. Baia Mare – capacitate: 950 l/s

2.S.C. Vital S.A. Baia Mare – microuzina Ferneziu – capacitate: 10 l/s

3.S.C. Vital S.A. Agenția Cavnic – V. Alb: 20 l/s și V. Berbincioara+V.Șuior: 20 l/s

4.S.C. Vital S.A. Agenția Sighetu Marmației – capacitate:300 l/s

5.S.C.Vital S.A. Agenția Vișeu de Sus – capacitate: 70 l/s

6.Consiliul Local Ruscova – capacitate: 5 l/s

7.S.C. Vital S.A. Agenția Seini – capacitate: 10 l/s

8.S.C. Vital S.A. Agenția Târgu Lăpuș– capacitate: 70 l/s

9.Primăria Băiuț– capacitate: 26 l/s

10.S.C. Vital S.A. Agenția Baia Sprie – capacitate: 15 l/s

11.S.P.A.C. Borșa Repedea Rodundu– capacitate: 25 l/s

12.S.C. Vital S.A. Agenția Ulmeni – capacitate: 9,84 l/s

13.Consiliul Local Fărcașa – capacitate: 7,52 l/s

14.Consiliile Locale Sălsig și Gârdani – capacitate: 15,76 l/s

15.Consiliul Local Dragomirești – capacitate: 4,4 l/s

16.Consiliul Local Rozavlea – capacitate: 3,47 l/s

17.Consiliul Local Lăpuș- capacitate: 3,6 l/s

18.Consiliul Local Botiza – capacitate: 15,0 l/s

19.Consiliul Local Asuaju de Sus – capacitate: 0,41 l/s

20.Consiliul Local Rona de Jos – capacitate: 8,0 l/s

21.Consiliul local Șomcuta Mare–capacitate: 15,58 l/s

22.Asociația Consiliilor locale Suciu de Sus și Groșii Țibleșului– capacitate:13,04 l/s

Tabel 5. Rețele de alimentare cu apă

Notă: Datele sunt preluate de la S.G.A. Maramureș

1.6. Zone critice sub aspectul poluării apelor de suprafață și a celor subterane

Zonele problemă din punct de vedere al calității apelor de suprafață sunt cursurile de apă r. Cisla aval Baia Borșa, r. Cavnic – Copalnic, r. Lăpuș – Bușag, r. Săsar aval Baia Mare, r. Firiza – amonte confluență Săsar și r. Ilba – amonte confluență Someș. Amintim că pe aceste cursuri de apă nu sunt prize de apă sau folosințe de apă afectate.

Analizele efectuate din probele prelevate din forajele de observație, conform automonitoringului impus agenților economici prin actele de reglementare nu au scos în evidență o înrăutățire a calității apelor subterane[8].

Analizele fizico-chimice efectuate de laboratorul S.G.A. Maramureș la forajele de observație din Bazinul Hidrologic Someș și Bazinul Hidrologic Tisa, au scos în evidență unele depășiri ale concentrațiilor maxim admise la indicatorii amoniu, fier și mangan datorate în principal fondului natural, practicilor agricole, precum și specificului economic al județului.

1.7. Obiective și măsuri privind aspectul poluării apei

Obiectivul central al Directivei Cadru în domeniul apei este de a se realiza o “stare bună” pentru toate corpurile de apă, atât pentru cele de suprafață cât și pentru cele subterane, cu excepția corpurilor puternic modificate și artficiale, pentru care se definește “potențial ecologic bun”.

România, și implicit arealul Someș-Tisa trebuie să realizeze aceste obiective prin stabilirea și implementarea programelor de măsuri necesare, ținând seama de cerințele existente la nivelul Comunității Europene.

În acest context, strategia în domeniul gospodăririi apelor constă în luarea unor măsuri de reducere progresivă a poluării apei cu substanțe prioritare care reprezintă un important factor de risc pentru mediul acvatic și oprirea treptată a evacuărilor, emisiilor și pierderilor de substanțe prioritar periculoase. Referitor la prevenirea și controlul poluării, politica în domeniul apei trebuie să se bazeze pe o abordare combinată, folosind controlul poluării la sursă prin stabilirea limitelor la emisii precum și standarde de calitate a mediului.

Planul de management al bazinului hidrografic reprezintă instrumentul de implementare a Directivei Cadru și are drept scop gospodărirea echilibrată a resurselor de apă și protecția ecosistemelor acvatice[7].

Proiectul Planului de Management al Spațiului Hidrografic (PMSH) Someș-Tisa vizează îndeosebi următoarele domenii:

–      Măsuri pentru implementarea legislației europene pentru protecția apelor;

–      Măsurile și etapele pentru aplicarea principiilor recuperării costurilor la serviciile de apă;

–      Măsuri pentru protejarea corpurilor de apă utilizate sau care vor fi utilizate pentru captarea apei destinate consumului uman;

–      Măsuri pentru controlul prelevărilor din sursele de apă pentru folosințe;

–      Măsuri pentru diminuarea poluării din surse punctiforme și pentru alte activități cu impact asupra stării apelor;

–      Identificarea cazurilor în care evacuările directe în apele subterane au fost autorizate;

–      Măsuri pentru reducerea poluării cu substanțe prioritare;

–      Măsuri pentru prevenirea și reducerea impactului poluărilor accidentale;

–      Măsuri pentru corpurile de apă care riscă să nu atingă obiectivele de mediu;

–      Măsuri suplimentare pentru atingerea obiectivelor de mediu.

Programele de măsuri cuprind măsuri de bază care sunt obligatorii, deoarece implementează legislația comunitară privind protecția apelor și în plus, măsuri suplimentare, acolo unde va fi cazul. Prioritizarea măsurilor se va face pe baza analizei cost-eficiență și a consultării părților (publicului) interesate. Pentru susținerea acestei acțiuni, Direcția Apelor Someș-Tisa a demarat în perioada august-noiembrie seria dezbaterilor publice în vederea stabilirii programelor de măsuri având ca scop reducerea poluării apelor pentru toate categoriile de surse de poluare: industrie, agricultură, aglomerări umane și alterări hidromorfologice.

CAPITOLUL 2

CARACTERISTICILE APELOR. CONDIȚII DE CALITATE PENTRU APELE DE ALIMENTARE

2.1 . Proprietățile generale ale apelor naturale

Proprietățile apelor naturale sunt determinate în principal de substanțele solide, lichide și gazoase existente sub formă de materiale în suspensie sau dizolvate. Aceste substanțe, foarte numeroase, provin din interacțiile complexe hidrosferă – atmosferă – litosferă – organisme vii. Astfel, într-un studiu efectuat de echipa Cousteau (1991-1992) asupra calității apelor Dunării, s-au evidențiat peste 800 de compuși organici și anorganici, dintre care peste 50% se regăsesc în țesuturile vegetale și animale din mediul acvatic[3].

Există diferite criterii de clasificare a compușilor care definesc compoziția chimică a apelor naturale: după natura acestora, proveniență, efect toxic și metode de analiză, prezentate în tabelul 6.

Tabel 6. Criterii de clasificare a compoziției chimice a apelor naturale

Notă: Datele sunt preluate de pe www.hydrop.pub.ro/vion_cap15.pdf

Pornind de la această clasificare în continuare vor prezenta principalele proprietăți organoleptice, fizice și chimice ale apelor naturale aflate în concordanță cu compușii chimici care determină aceste proprietăți și cu indicatorii de calitate ai apei specifici acestora.

Indicatori organoleptici

Culoarea reală a apelor se datorează substanțelor dizolvate în apă și se determină în comparație cu modele preparate în laborator. Culoarea apelor naturale și a celor poluate poate fi o culoare aparentă care se datorează suspensiilor solide ușor de filtrat prin depunere și filtrare.

Mirosul apelor se clasifică în șase categorii, după intensitate: fără miros; cu miros insesizabil; cu miros sesizabil unui specialist; cu miros sesizabil unui consumator; cu miros puternic și cu miros foarte puternic.

Gustul se clasifică utilizindu-se denumiri speciale, cum ar fi: Mb – ape cu gust mineral bicarbonato-sodic; Mg – ape cu gust mineral magnezic; Mm – ape cu gust mineral metalic; Ms – ape cu gust mineral sărat; Oh – ape cu gust organic hidrocarbonat; Om – ape cu gust organic medical farmaceutic; Op – ape cu gust organic pământos; Ov – ape cu gust organic vazos.

Indicatori fizici

Turbiditatea se datorează particulelor solide sub formă de suspensii sau în stare coloidală. Într-o definiție generală se consideră că suspensiile totale reprezintă ansamblul componentelor solide insolubile prezente într-o cantitate determinată de apă și care se pot separa prin metode de laborator (filtrare, centrifugare, sedimentare). Se exprimă gravimetric în mg/l sau volumetric în ml/l. Valoarea suspensiilor totale este foarte importantă pentru caracterizarea apelor naturale. În funcție de dimensiuni și greutate specifică, particulele se separă sub formă de depuneri (sedimentabile) sau plutesc pe suprafața apei (plutitoare)[10]. Suspensiile gravimetrice reprezintă totalitatea materiilor solide insolubile, care pot sedimenta, în mod natural într-o anumită perioadă limitată de timp. Procentul pe care îl reprezintă suspensiile gravimetrice din suspensiile totale este un reper care conduce la dimensionarea și exploatarea desnisipatoarelor sau predecantoarelor, instalații destinate reținerii acestora. Suspensiile și substanțele coloidale din ape reprezintă totalitatea substanțelor dispersate în apă, având diametrul particulelor între 1 și 10 μm. Caracterizate prin proprietăți electrice de suprafață, prezintă un grad mare de stabilitate, care le face practic nesedimentabile în mod natural.

Eliminarea substanțelor coloidale din apă a necesită tratarea chimică cu reactivi de destabilizare în vederea coagulării și precipitării acestora.

Legătura dintre substanțele în suspensie (proprietate gravimetrică) și turbiditate (proprietate optică) determină așa-numitul “coeficient de finețe” al suspensiilor. Pentru aceeași sursă de apă, coeficientul de finețe variază în limite bine determinate în cadrul unui ciclu hidrologic anual.

Indicele de colmatare reprezintă puterea colmatantă a unei ape și are drept cauză toate elementele din apă a căror dimensiuni permit reținerea lor pe filtre.

Temperatura apei diferă în funcție de proveniență și de anotimp.   Radioactivitatea este proprietatea apei de a transmite radiații permanente alfa, beta sau gama.

Conductivitatea apelor constituie unul dintre indicatorii cei mai utilizați în aprecierea gradului de mineralizare a apelor cel puțin din următoarele considerente:

-măsurătorile de conductivitate (rezistivitate) a apei permit determinarea conținutului total de săruri dizolvate în apă;

-au avantajul diferențierii dintre săruri anorganice și organice (ponderal) pe baza mobilităților ionice specifice;

-elimină greșelile datorate transformării speciilor de carbonați/bicarbonați prin evaporare la 105°C (conform metodologiei de determinare gravitațională a reziduului fix, în cazul bicarbonaților pierderile sunt de circa 30%).

Concentrația ionilor de hidrogen

PH-ul apelor naturale este cuprins între 6,5 – 8, abaterea de la aceste valori dând indicații asupra poluării cu compuși anorganici.

PH-ul și capacitatea de tamponare a acestuia constituie una din proprietățile importante ale apelor de suprafață și subterane, pe această cale asigurându-se un grad de suportabilitate natural față de impactul cu acizi sau baze, sărurile de Na+, K+, Ca2+ și Mg2+ jucând un rol fundamental în acest sens[14].

Concentrația ionilor de hidrogen din apă, reprezintă un factor important care determină capacitatea de reactivitate a apei, agresivitatea acesteia, capacitatea apei de a constitui medii pentru dezvoltarea diferitelor organisme.

Indicatori chimici

A. Indicatori ai regimului de oxigen

Oxigenul este un gaz solubil și se află dizolvat în apă sub formă de molecule O2, prezența oxigenului în apă condiționând existența marii majorități a organismelor acvatice. Toate apele care se află în contact cu aerul atmosferic conțin oxigen dizolvat în timp ce apele subterane conțin foarte puțin oxigen. Solubilitatea oxigenului în apă depinde de presiunea atmosferică, temperatura aerului, temperatura și salinitatea apei.

B. Săruri dizolvate

În apele naturale se află, în mod obișnuit, cationii și anionii, ioni de care depind cele mai importante calități ale apei. În majoritatea cazurilor, sărurile aflate în apele naturale sunt formate din următorii cationi  Na+, K+, Ca2+ și Mg2+ și anioni, Cl-. Ceilalți ioni se află, în mod obișnuit, în cantități nesemnificative, deși câteodată influențează esențial asupra proprietăților apei. Clorurile pot fi prezente în apă într-o concentrație mare, datorită solubilității lor ridicate; astfel, solubilitatea clorurii de sodiu sau a celei de calciu la temperatura de 25°C este în jur de 26%, respectiv de 46%.

În esență, se poate spune că apele naturale conțin elemente fundamentale și elemente caracteristice, dintre care 6 elemente fundamentale sunt cele care aparțin tuturor apelor naturale, respectiv molecula de H2CO3 și ionii de , CO32-, H+, OH-, Ca2+, iar dintre elementele caracteristice se pot cita ionii de , Cl-, Mg2+, Na+, K+, etc. Aceste elemente pot fi prezente sau nu în apele naturale, într-o concentrație mai mare sau mai mică, conferind apei un anumit caracter.

C. Reziduul fix reprezintă totalitatea substanțelor dizolvate în apă, stabile după evaporare la 105°C, marea majoritate a acestora fiind de natură anorganică. Valoarea reziduului fix în diferite ape naturale variază în funcție de caracteristicile rocilor cu care apele vin în contact. Informativ se dau în continuare, câteva valori ale reziduului fix al diferitelor categorii de ape:

Ape de suprafață 100 – 250 mg/l;

Ape din pânza freatică 200 – 350 mg/l;

Ape din pânza de mare adâncime 100 – 300 mg/l;

Ape de mare 20000 – 22000 mg/l;

Ape din regiuni sărăturoase 1100 – 5000 mg/l;

Ape de ploaie 10 – 20 mg/l;

Ape minerale potabile 1000 – 3000 mg/l.

D. Indicatori biogeni

Compuși ai azotului. Amoniacul, nitriții și nitrații constituie etape importante ale prezenței azotului în ciclul său biogeochimic din natură și implicit din apă. Azotul este unul dintre elementele principale pentru susținerea vieții, intervenind în diferite faze de existență a plantelor și animalelor. Formele sub care apar compușii azotului în apă sunt azot molecular (N2), azot legat în diferite combinații organice (azot organic), amoniac (NH3), azotiți ( ) și azotați ( ). Amoniacul constituie o fază intermediară în ciclul biogeochimic al azotului. Azotul amoniacal decelat în cursurile de apă poate proveni dintr-un mare număr de surse:

din ploaie și zapadă;

în apele de profunzime;

în apele de suprafață ;

un număr mare de industrii;

Prezența amoniacului în apele de alimentare este limitată de normele recomandate de Organizația Mondială a Sănătății, la cantități foarte mici (sub 0,05mg/l) datorită efectelor nocive pe care le poate avea asupra consumatorilor.

Nitriții constituie o etapă importantă în metabolismul compușilor azotului, ei intervenind în ciclul biogeochimic al azotului ca fază intermediară între amoniac și nitrați. Prezența lor se datorește fie oxidării bacteriene a amoniacului, fie reducerii nitraților.

Nitrații constituie stadiul final de oxidare a azotului organic. Azotul din nitrați, la fel ca și cel din nitriți sau amoniac, constituie un element nutritiv pentru plante și, alături de fosfor, este folosit la cultura intensivă în agricultură. Prezența nitraților în apele naturale se poate explica prin contactul apei cu solul bazinului hidrografic.

Compuși ai fosforului. Conținutul de fosfați în apele naturale este relativ redus (0,5-5 mg/l). Dacă apele străbat terenuri bogate în humus în care fosfatul este legat în compuși organici, acestea se îmbogățesc în fosfați.

E. Indicatori ai capacității de tamponare ai apei

Aciditatea apei se datorește prezenței în ape a dioxidului de carbon liber, a acizilor minerali și a sărurilor de acizi tari sau baze slabe, sărurile de fier și de aluminiu, provenite de la exploatările miniere sau din apele uzate industriale intrând în această din urmă categorie.

Aciditatea totală a unei ape exprimă atât aciditatea datorată acizilor minerali, cât și cea datorată dioxidului de carbon liber, în timp ce aciditatea minerală exprimă numai aciditatea datorată acizilor minerali.

Diferențierea acidității totale de aciditatea minerală se poate face, fie prin utilizarea schimbătorilor de ioni, fie prin titrarea cu NaOH 0,1 N până la puncte de echivalență diferite și anume până la pH = 4,5 pentru titrarea acidului mineral și pH = 8,3 pentru titrarea acidității totale.

Alcalinitatea apei este condiționată de prezența ionilor dicarbonat, carbonat, hidroxid și, mai rar, borat, silicat și fosfat. Din punct de vedere valoric, alcalinitatea este concentrația echivalentă a bazei titrabile și se măsoară la anumite puncte de echivalență date de soluții indicator. Utilizarea fenolftaleinei duce la determinarea alcalinității (p) a apei datorată hidroxidului și carbonatului, iar utilizarea indicatorului metiloranj duce la determinarea alcalinității (m), datorată dicarbonatului.

Duritatea apei a fost inclusă la capacitatea de tamponare a apei datorită ponderii carbonaților de calciu și magneziu în apele naturale. Se deosebesc următoarele tipuri de duritate:

duritatea totală reprezintă totalitatea sărurilor de Ca2+ și Mg2+ prezente în apă;

duritatea temporară reprezintă conținutul ionilor de Ca2+ și Mg2+  legați de anionul , care prin fierberea apei se poate înlătura deoarece dicarbonații se descompun în CO2 și în carbonați care precipită;

duritatea permanentă reprezintă diferența dintre duritatea totală și duritatea temporară, fiind atribuită ionilor de Ca2+ și Mg2+ legați de anionii Cl-,  și . Acest tip de duritate rămâne în mod permanent în apă, chiar după fierbere.

În tabelul 7, este prezentată o clasificare a apelor după duritatea lor.

Tabel 7. Clasificarea apelor după duritate

Notă: Datele sunt preluate de pe www.hydrop.pub.ro/vion_cap15.pdf

F.Indicatori biologici și bacteriologici

Analiza hidrobiologică constă în inventarierea microscopică a fito și zooplanctonului, organisme din masa apei, precum și analiza organismelor bentonice (situate pe fundul apei) și a perifitonului (organisme fixate pe diferite suporturi), din probele de apă prelevate în secțiunea de control.

Analiza bacteriologică. Apa destinată utilizării de către om trebuie să fie cât mai puțin contaminată de bacterii sau viruși patogeni, această regulă fiind foarte strictă dacă apa este destinată consumului potabil sau este folosită în industria alimentară; în acest caz, ea trebuie să fie complet lipsită de germeni patogeni.

Fiecare tip de sursă prezintă caracteristici proprii, fizico-chimice și biologice, variind de la o regiune la alta în funcție de compoziția mineralogică a zonelor strabătute, de timpul de contact, de temperatură și de condițiile climatice. Pentru același tip de sursă se pot evidenția anumite caracteristici comune, după cum rezultă din cele de mai jos[15].

A. Apa de râu

Cursurile de apă, (râuri și afluenți), sunt caracterizate, în general, printr-o mineralizare mai scăzută, suma sărurilor minerale dizolvate fiind sub 400 mg/l. Aceasta este formată din dicarbonați, cloruri și sulfați de sodiu, potasiu, calciu și magneziu. Duritatea totală este, în general, sub 15 grade, fiind formată în cea mai mare parte din duritate dicarbonatată.

Concentrația ionilor de hidrogen (pH-ul) se situează în jurul valorii neutre, fiind cu un pH = 6,8 – 7,8. Dintre gazele dizolvate sunt prezente oxigenul dizolvat, cu saturație între 65 – 95% și bioxidul de carbon liber, în general sub 10 mg/l.

Caracteristica principală a cursurilor de apă o prezintă încărcarea variabilă cu materii în suspensie și substanțe organice, încărcare legată direct proporțional de condițiile meteorologice și climatice. Acestea cresc în perioada ploilor, ajungând la un maxim în perioada viiturilor mari de apă și la un minim în perioadele de îngheț.

Deversarea unor efluenți insuficient epurați a condus la alterarea calității cursurilor de apă și la apariția unei game largi de impurificatori: substanțe organice greu degradabile, compuși ai azotului, fosforului, sulfului, microelemente (cupru, zinc, plumb), pesticide, insecticide organo-clorurate, detergenți etc. De asemenea, în multe cazuri se remarcă impurificări accentuate de natură bacteriologică. O particularitate caracteristică a apei din râuri este capacitatea de autoepurare datorată unor serii de procese naturale biochimice, favorizate de contactul aer-apă.

B. Apa de lac

Lacurile, formate, în general, prin bararea naturală sau artificială a unui curs de apă, prezintă modificări ale indicatorilor de calitate comparativ cu efluentul principal, datorită stagnării apei un anumit timp în lac, insolației puternice și fenomenelor de stratificare (vara și iarna) și destratificare (primavara și toamna), termică și minerală. Stagnarea apei în lac conduce la o decantare naturală a materiilor în suspensie, apa lacurilor fiind mai limpede și mai puțin sensibilă la condițiile meteorologice. Stratificarea termică, combinată la lacurile adânci și cu o stratificare minerală, conduce, în perioada de vară și toamnă, la excluderea aproape completă a circulației apei pe verticală. Acest lucru atrage după sine scăderea concentrației oxigenului dizolvat în zona de fund și apariția proceselor de oxidare anaerobă, având drept efect creșterea conținutului în substanțe organice, în săruri de azot și fosfor și,uneori, apariția hidrogenului sulfurat la fundul lacului. În perioadele de destratificare termică și minerală (primavara și toamna), are loc o circulație a apei pe verticală și o uniformizare calitativă a apei lacului, conducând la îmbogățirea cu substanțe organice și nutrienți a apei din zona fotică. Conținutul de substanțe organice și nutrienți, combinat cu insolarea puternică, conduce la posibilitatea dezvoltării unei biomase fito și zooplanctonice apreciabile.

Din cele prezentate mai sus rezultă că apa lacurilor se caracterizează, în general, printr-un conținut mai ridicat în substanțe organice, nutrienți și biomasa planctonică, ce pot avea repercusiuni și asupra unor indicatori organoleptici și fizici cum ar fi gust, miros, culoare, turbiditate, pH.

Din punct de vedere al tratarii apei, acumulările au un efect favorabil asupra calității apei prin reducerea conținutului de suspensii, asigurarea unei temperaturi scăzute și relativ constante, eliminarea pericolului înghețului și formării zaiului. De multe ori apar și influențe defavorabile, dintre care se pot cita dezvoltări masive de biomasă, apariția colorației apei, îmbogățire în substanțe naturale[17].

Tratarea unei astfel de ape trebuie, pe de o parte, să folosească avantajele staționării îndelungate a apei, iar pe de alta parte să rezolve și problemele corectării indicatorilor menționați mai sus.

C. Apa subterană

Apele subterane sunt caracterizate, în general, printr-o mineralizare mai ridicată, conținutul în săruri minerale dizolvate fiind peste 400 mg/l și format, în principal, din dicarbonați, cloruri și sulfați de sodiu, potasiu, calciu și magneziu. Duritatea totală este cuprinsă între 10-20 grade germane și este formată, în cea mai mare parte, din duritate dicarbonatată.

Concentrația ionilor de hidrogen se situează în jurul valorii neutre, corespunzând unui pH = 6,5 – 7.

Dintre gazele dizolvate predomină dioxidul de carbon liber, conținutul în oxigen fiind foarte scăzut sub 3 mg O2/l.

În funcție de compoziția mineralogică a zonelor străbătute, unele surse subterane conțin cantități însemnate de fier, mangan, hidrogen sulfurat și sulfuri, compuși ai azotului etc.

S-a considerat a fi sugestivă prezentarea centralizată în tabelul 8, a indicatorilor de calitate pentru diferitele categorii de ape întâlnite curent, și anume apă distilată, apă de râu, apă de lac, apă subterană, apă din rețeaua de apă potabilă și apă minerală.

Compararea valorilor diferiților indici de calitate permite, chiar și unui nespecialist, evidențierea specificului diferitelor categorii de apă.

Tabel 8. Indicatori de calitate pentru diferite categorii de ape

Notă: Datele sunt preluate de pe www.hydrop.pub.ro/vion_cap15.pdf

2.2. Condiții de calitate pentru apele de alimentare

Calitatea apei necesară fiecărui tip de folosință este o problemă de mare actualitate și se poate spune că, în prezent, este factorul care decide orientarea alimentărilor cu apă. În afara faptului că această calitate trebuie să corespundă perfect cerințelor consumatorilor, ea este aceea care stabilește și categoria de sursă de apă ce poate fi folosită, precum și tehnologia de tratare necesară atingerii indicatorilor de calitate solicitați, factori determinanți în alcătuirea unui sistem de alimentare cu apă[13].

Calitatea apei se poate defini ca un ansamblu convențional de caracteristici fizice, chimice, biologice și bacteriologice, exprimate valoric, care permit încadrarea probei într-o anumită categorie, ea căpătând astfel însușirea de a servi unui anumit scop. Pentru stabilirea calității apei, din multitudinea caracteristicilor fizice, chimice și biologice care pot fi stabilite prin analize de laborator se utilizează practic un număr limitat, considerate mai semnificative. Sistemul mondial de supraveghere a mediului înconjurător prevede urmărirea calității apelor prin trei categorii de parametri:

Tabel 9. Substanțe întâlnite în apele naturale

Notă: Datele sunt preluate de pe www.hydrop.pub.ro/vion_cap15.pdf

– parametri de bază: temperatură, pH, conductivitate, oxigen dizolvat, colibacili;

– parametri indicatori ai poluării persistente: cadmiu, mercur, compuși organo – halogenați și uleiuri minerale;

– parametri opționali: carbon organic total (COT), consum biochimic de oxigen (CBO) detergenți anionici, metale grele, arsen, bor, sodiu, cianuri, uleiuri totale, streptococi.

Pentru precizarea caracteristicilor de calitate a apei se utilizează următoarea terminologie:

– criterii de calitate a apei – totalitatea indicatorilor de calitate a apei care se utilizează pentru aprecierea acesteia în raport cu măsura în care satisface un anumit domeniu de folosință sau pe baza cărora se poate elabora o decizie asupra gradului în care calitatea apei corespunde cu necesitățile de protecție a mediului înconjurator;

– indicatori de calitate ai apei – reprezentați de caracteristici nominalizate pentru o determinare precisă a calității apelor;

– parametri de calitate ai apei – sunt valori și exprimări numerice ale indicatorilor de calitate a unei ape;

– valori standardizate ale calității apei – reprezintă valori ale indicatorilor de calitate a apelor care limitează un domeniu convențional de valori acceptabile pentru o anumitã folosință a apei.

2.3. Indicatori de calitate ai apei

Așa cum am prezentat deja, pentru caracterizarea calității și gradului de poluare a unei ape se utilizează indicatorii de calitate. Aceștia se pot clasifica după natura lor și după natura și efectele pe care le au asupra apei, după cum urmează:

A. Clasificare după natura indicatorilor de calitate:

indicatori organoleptici (gust, miros)

indicatori fizici (pH, conductivitate electrică, culoare, turbiditate)

indicatori chimici

indicatori chimici toxici

indicatori radioactivi

indicatori bacteriologici

indicatori biologici

B. Clasificare după natura și efectul pe care îl au asupra apei:

indicatori fizico-chimici generali:

–      temperatura;

–      pH;

–      indicatorii regimului de oxigen:

– oxigen dizolvat (OD);

– consumul biochimic de oxigen (CBO5);

– consumul chimic de oxigen (CCOCr și CCOMn).

indicatorii gradului de mineralizare:

–      reziduul fix;

–      cloruri, sulfați;

–      calciu, magneziu, sodiu, etc.

indicatori fizico – chimici selectivi:

–      carbon organic total (COT);

–      azot Kjeldhal și azot total, fosfați;

–      duritate, alcalinitate.

indicatori fizico – chimici specifici (toxici):

–      cianuri;

–      fenoli;

–      hidrocarburi aromatice mono și polinucleare;

–      detergenți;

–      metale grele (mercur, cadmiu, plumb, zinc, cobalt, fier, etc.);

–      pesticide;

–      arsen;

–      uraniu natural;

–      trihalometani.

indicatori radioactivi:

–      activitate globală α și β;

–      activitate specifică admisă a fiecărui radionuclid.

indicatori biologici care reflectă gradul de saprobitate a apei, prin analiza speciilor de organisme care populează mediul acvatic;

indicatori bacteriologici care măsoară nivelul de poluare bacteriană, în principal prin determinarea numărului de bacterii coliforme totale și de bacterii coliforme fecale.

Ierarhizarea indicatorilor de calitate ai apei, concentrațiile maxime admisibile pentru aceștia precum și metodele standardizate pentru determinarea lor sunt prezentate în tabelele următoare:

Tabel 10. Indicatori organoleptici

Notă: Datele sunt preluate din Legea nr. 458/2002(republicată 2011)

Tabel 11. Indicatori fizici

Notă: Datele sunt preluate din Legea nr. 458/2002(republicată 2011)

Tabel 12. Indicatori chimici generali

Notă: Datele sunt preluate din Legea nr. 458/2002(republicată 2011)

Tabel 13. Indicatori chimici toxici

Notă: Datele sunt preluate din Legea nr. 458/2002(republicată 2011)

Tabel 14. Indicatori radioactivi

Notă: Datele sunt preluate din Legea nr. 458/2002(republicată 2011)

Tabel 15. Indicatori biologici

Notă: Datele sunt preluate din Legea nr. 458/2002(republicată 2011)

2.4. Cadru legislativ

Activitatea de gospodărire a apelor se desfășoară în principal în următorul cadru legislativ:

Legea nr. 458 din 8 iulie 2002 privind calitatea apei potabile (republicată 2011) cu completările și modificările ulterioare.

Ordonanța de Urgență a Guvernului nr. 107/2002 privind înființarea Administrației Naționale “Apele Române”.

Legea nr. 404/2003 pentru aprobarea Ordonanței de urgență a Guvernului nr. 107/2002 privind înființarea Administrației Naționale “Apele Române”.

Directiva Cadru 2000/60/EEC a UE în domeniul apelor – transpusă în legislația românească prin Legea nr. 107/1996 a apelor, modificată și completată prin Legea nr. 310/2004.

Directiva nr. 75/440/EEC privind calitatea cerută apelor de suprafață destinate prelevării de apă potabilă – transpusă în legislația românească prin Hotărârea de Guvern nr. 100/2002 pentru aprobarea Normelor de calitate pe care trebuie să le îndeplinească apele de suprafață utilizate pentru potabilizare și a Normativului privind metodele de măsurare și frecvența de prelevare și analiză a probelor din apele de suprafață destinate producerii de apă potabilă.

Directiva 79/869/EEC privind metodele de măsurare și frecvențele de prelevare și analiză a apelor de suprafață destinată prelevării apei potabile – transpusă în legislația românească prin Hotărârea de Guvern nr. 100/2002 pentru aprobarea Normelor de calitate pe care trebuie să le îndeplinească apele de suprafață utilizate pentru potabilizare și a Normativului privind metodele de măsurare și frecvențele de prelevare și analiză a probelor din apele de suprafață destinate producerii de apă potabilă.

Directiva 98/83/EEC privind calitatea apei destinate consumului uman – transpusă în legislația românească prin Legea 458/2002 (republicată) privind calitatea apei potabile.

Ordinul MAPM nr. 278/1997 aprobă Metodologia – cadru de elaborare a planurilor de prevenire și combatere a poluărilor accidentale la folosințele de apă potențial poluatoare.

Hotărârea de Guvern nr. 930/2005 pentru aprobarea Normelor speciale privind caracterul și mărimea zonelor de protecție sanitară și hidrogeologică.

Legea nr. 311/2004 pentru modificarea și completarea Legii nr. 458/2002 privind calitatea apei potabile.

Hotărârea de Guvern nr. 974/2004 privind inspecția sanitară și monitorizarea calității apei potabile și a Procedurii de autorizare sanitară a producției și distribuției apei potabile.

CAPITOLUL 3

TEHNOLOGII DE TRATARE A APELOR ÎN VEDEREA POTABILIZĂRII

Sursele de apă conțin impurități în concentrații ce depășesc de zeci de ori și uneori chiar de sute de ori limitele potabile.

Sarcina de a îndepărta aceste impurități revine stației de tratare, care prin diverse construcții și instalații realizează un lanț de procese – un flux tehnologic continuu – prin care, în final, apa trimisă la consumator se înscrie în normele de potabilitate[20].

Fără a avea pretenția de a termina toate procesele sau procedeele de tratare utilizate în alimentări cu apă, se poate spune că, în general, în stațiile de tratare se folosesc, într-o combinație sau alta, următoarele procese de tratare:

-sitarea:pentru păstrarea corpurilor și materialelor plutitoare antrenate în apă

-presedimentarea: prin staționarea relativă a apei se urmărește oprirea suspensiilor grosiere și a particulelor de nisip din apă;

-coagularea și flocularea: aglomerarea suspensiilor fine, nedecantabile, în flocoane care să fie ușor sedimentabile;

-decantarea: reținerea marii majorități (90-95%) a suspensiilor din apă, prin același procedeu de staționare relativă, dar după faza de coagulare-floculare;

-filtrarea: pentru limpezirea, pentru reținerea particulelor și flocoanelor fine și a microorganismelor;

-dezinfecția: descompunerea tuturor microorganismelor;

-aerarea: îmbogățirea apei cu oxigen pentru stimularea reacțiilor de oxidare;

-adsorbția: reținerea gustului și mirosului neplăcute ale apei, prin contact cu materiale cu proprietăți de suprafață adsorbant;

-precipitarea chimică: înlăturarea din apă a unor substanțe dizolvate, ca fierul, manganul (reducerea durității apei);

-schimbul ionic: înlăturarea din apă a unor elemente, cu scopul preparării unor ape pure, în special pentru scopuri industriale.

Mai pot interveni și alte procedee de tratare ca: flotare, degazare, transfer ionic, ultrafiltrare, dar numai în cazuri speciale de surse de apă sau de calități necesare ale apei de alimentare.

Metodele amintite se aplică în stațiile de tratare cu suprafețe și volume relativ reduse, o parte din instalațiile și construcțiile realizate, sporind în mod intensiv procese ce au loc în natură.

În cadrul metodelor intensive de tratare a apei, accentul se pune pe utilizarea reactivilor chimici și pe procedeele mecanice cu randament ridicat. Timpul de retenție a apei în aceste instalații este scurt în comparație cu evoluția naturală a fenomenelor similare[22].

În tabelul 16, sunt prezentate efectele a șase metode de tratare asupra a șapte indicatori de calitate. S-a convenit a se nota cu: „+ la + + + +” pentru indicarea unei eficacități din ce în ce mai mari, iar cu: „- la – – – -„ pentru dovedirea unei eficacități din ce în ce mai mici.

Tabel 16. Eficiența diferitelor procedee de tratare

Notă: Datele sunt preluate din Rojanschi V., Ognean T, Cartea operatorului din stații de tratare și epurare a apelor, Editura Tehnică, București, 1989, p. 82.

Tabelul nu epuizează tehnicile de tratare și nici indicatorii de calitate ce se impun a fi corectați. S-au prezentat, spre exemplificare, câteva cazuri, pentru a ușura sesizarea aspectului complexității stabilirii fluxului tehnologic de tratare a apei.

3.1. Tehnici curente de tratare a apelor

3.1.1. Sitarea

Această operație se realizează prin prevederea la priza stației de tratare a unor grătare, site sau microsite.

Diferențierea acestor instalații se face, în special, prin mărimea spațiilor sau ochiurilor prin care este lăsată apa să treacă. Astfel, se diferențiază: sitare grosieră – grătare – cu spații între bare de 30-100 mm; sitare medie – site – cu spații de 10-25 mm; sitare fină – site cu spații de 3-10 mm; sitare foarte fină – microsite-cu spații de 23-120 μ[22].

Pentru eliminarea materiilor sau corpurilor plutitoare de la suprafață sau din masa apei se folosesc grătare compuse din bare fixe, cu diferite sisteme de curățire (fig.2.1), manuale sau mecanice (cu raclor sau jet de apă).

Fig. 2. Grătar fix

Pentru reținerea impurităților de dimensiuni mai mici din masa apei – resturi de frunze, mâl, suspensii de dimensiuni mai mari – se folosesc sitele care pot fi fixe – de tipul celor din fig. 2, sau mobile – de tipul celor din fig.3.

Fig. 3. Unitate tip de microsită

Când sursa de apă o constituie un lac de acumulare, prezența în apă a unor cantități mari de plancton – microorganisme acvatice – impune folosirea instalațiilor de microsite. Instalația respectivă este de tipul celei din fig. 3, dar suportul filtrant este asigurat de o microsită cu ochiuri de 23-100 μ.

3.1.2. Presedimentarea

Scopul presedimentării este acela de a reține din apă pietrișul, nisipul sau alte particule materiale care se pot depune ulterior pe canale și conducte, pentru a proteja pompele și restul aparaturii de acțiunea abrazivă a acestora.   De asemenea, presedimentarea este deosebit de utilă în perioadele de viitură, când sursa de apă este încărcată cu materii în suspensie, de concentrații care depășesc capacitatea de reținere a celorlalte instalații din stația de tratare. Această fază se realizează în deznisipatoare și predecantoare.

Atât deznisipatoarele cât și predecantoarele au, în principiu, o alcătuire similară bazinelor decantoare propriu-zise. Diferențele de esență constau în viteza de circulație a apei prin aceste bazine și, implicit, în timpul de staționare a apei în acestea.

Astfel, deznisipatoarele sunt destinate reținerii particulelor de nisip din apă – particule solide cu dimensiunea mai mare de 0,2 mm, având o viteză naturală de depunere în apă destul de mare. Aceasta permite ca timpul de staționare a apei în deznisipator să fie de ordinul a câtorva minute și viteza de trecere a apei de 0,1-0,5 m/s.

Deznisipatoarele pot fi orizontale (cel mai frecvent caz) sau verticale, în funcție de direcția curentului de apă.

Nisipul depus în deznisipatoare poate fi eliminat manual (pentru debite foarte mici), mecanic sau hidraulic.

Folosirea deznisipatoarelor este recomandabilă pentru acele stații de tratare care au prizele situate direct pe cursurile de apă și la care procentul particulelor în suspensie mai mari de 0,2 mm este de circa 20-30% din totalul suspensiilor din apă. Se ușurează, astfel, foarte mult funcționarea decantoarelor.

Pentru captări situate pe râuri cu regim torențial sau viituri frecvente, se recomandă folosirea, în afara deznisipatoarelor, și a predecantoarelor.

Rolul lor poate fi multiplu:

– reducerea încărcării în suspensii a apei brute la circa 1-3 g/l, acestea putând fi reținute fără probleme în decantoarele propriu-zise;

– bazin de stocare a apei de rezervă, pentru cazurile de avarii la priză sau poluării accidentale grave pe cursul de apă.

În aceste condiții, predecantoarele se dimensionează pentru un timp de staționare a apei de circa 1-5 zile.

a

b c

Fig. 4. Decantor orizontal – curgere longitudinal:

a – decantor fără curățire mecanică; b – decantor cu curățire mecanică;

c – decantor compartimentat de mică adâncime

Folosite frecvent la începuturile realizării sistemelor centralizate de alimentare cu apă potabilă, deznisipatoarele și predecantoarele au fost uitate un timp.

Folosirea, încă frecventă, a cursurilor de apă în regim neamenajat ca surse de alimentare cu apă, pe de o parte, iar pe de altă parte necesitatea măririi gradului de siguranță în funcționarea stațiilor de tratare, impun, totuși, revenirea în unele cazuri la aceste construcții.

3.1.3. Coagularea – flocularea

Prin acest proces de coagulare – floculare are loc o reducere considerabilă a turbidității, precum și a culorii apei. De asemenea, în fazele de aglomerare și depunere a flocoanelor are loc și o antrenare parțială a substanțelor organice și a bacteriilor conținute de apa brută.

Reactivii de coagulare cel mai des folosiți în practică sunt: sulfatul de aluminiu, Al2(SO4)3·nH2O; clorura ferică, FeCl3; sulfatul feros, FeSO4·nH2O; sulfatul feric, Fe2(SO4)3. În anumite cazuri se mai apelează la: aluminatul de sodiu, NaAlO3 și var, CaO sau Ca(OH)2.

De asemenea, pentru a desface structura unor substanțe complexe prezente în apă și a crea condiții favorabile coagulării, se mai utilizează ozon, O3; compuși ai clorului, Cl3; ClO2; permanganat de potasiu, KMnO4·nH2O[16].

Procesul de coagulare – floculare se desfășoară în trei faze, care vor fi descrise în mod schematic.

În prima fază, prin adăugarea de coagulant are loc așa-numita coagulare pericinetică. Această fază cuprinde hidroliza coagulantului după reacțiile:

Apoi, se petrece compensarea sarcinii negative a impurităților coloidale din apă și, în sfârșit, coagularea mutuală a particulelor coloidale destabilizate. Această fază se termină cu formarea de microflocoane. Faza este foarte scurtă, de ordinul a câtorva secunde. Pentru a se asigura o dispersie cât mai rapidă a coagulantului în apă, precum și un contact intim al tuturor particulelor coloidale cu coagulantul hidrolizat, din practica tratării apei a rezultat că este necesar să se asigure o perioadă foarte scurtă (30 s – 1 min) de amestec rapid (mecanic sau hidraulic), pentru formarea de coloizi pozitivi de coagulant și de dispersare uniformă a coloizilor formați printre particulele coloidale din apă pentru destabilizarea acestora și formarea de microflocoane. Prima fază a coagulării are loc, deci, în camerele de amestec.

Faza a doua de coagulare, cunoscută sub numele de coagulare ortocinetică, cuprinde aglomerarea microflocoanelor formate anterior, până când se ajunge la formarea de flocoane cu proprietăți bune de sedimentare.   Este necesară o agitare lentă de circa 15-30 min pentru asigurarea aglomerării particulelor coloidale. Se asigură, astfel, formarea de flocoane mari, dense, ușor sedimentabile. Această fază se desfășoară în camerele de reacție.

Adjuvanții sunt substanțe cu greutate moleculară mare, solubili în apă, care în anumite condiții sunt capabili de a crea legături cu particulele în suspensie și cu particulele coloidale de apă, formând agregate sau flocoane.

Ei se pot clasifica după mai multe criterii: după natura lor, după originea lor, după semnul sarcinii ce o poartă, după starea fizică, după rolul avut în tratarea apelor.

După natura lor, adjuvanții pot fi:

–      organici: sunt foarte numeroși, cu denumiri comerciale ca: Decapol, Prosedim, Separan, VA-2, Medasol, Q, S, etc.

–      minerali: mult mai puțini, silicea activată fiind cea mai cunoscută și cea mai folosită.

După originea lor, adjuvanții pot fi:

–      naturali – de exemplu bentonita (o rocă)

–      sintetici – obținuți prin polimerizare, pot fi hipolimeri sau copolimeri, în funcție de natura unităților chimice ce formează polimerul.

Polielectroliții pot fi:

–      anionici – macromolecule cu masa ridicată (5 000 000 u.m.), cu grupări active încărcate negativ (carboxilice sau sulfonice). Cei mai frecvenți: copolimeri acrilat – acrilamidă, poliacrilamide, ionizate sub acțiunea unor baze și acizii polivinilsulfonici și polistirensulfonici;

–      cationici – macromolecule cu greutate moleculară mică (250 000-1 000 000 u.m.), cu grupări active (un ion de amoniu cuaternar), cu sarcină electrică pozitivă. Cele mai cunoscute sunt polietilendiamidele și clorhidrații de polivinil amoniu;

–      neionici – poliacrilamide cu masă moleculară mare (ating și 15 000 000 u.m.), obținute prin polimerizarea acrilamidei sub acțiunea inițiatorilor de lanțuri radicalice.

Procesul este în realitate mai complex, presupunând două faze: apropierea particulelor la distanțe care să permită o interacțiune între ele și adeziunea particulelor adiacente.

3.1.4. Decantarea apei

Decantarea apei este un proces de separare a particulelor solide din suspensie, prin acțiunea forțelor de gravitație, asttel că amestecul lichid-solid este separat în lichidul limpezit, pe de o parte, și suspensiile concentrate, pe de altă parte. Se mai utilizează și termeni ca sedimentarea apei sau limpezirea apei.

Acest proces se realizează în construcții speciale, numite decantoare. În decursul timpului s-au elaborat numeroase tipuri de decantoare. Indiferent de tipul decantorului, acesta trebuie să asigure:

– introducerea și distribuția apei brute, amestecată în prealabil cu reactivii de coagulare;

– spații de decantare, în care apa are o viteză de circulație foarte redusă, asigurându-se o staționare relativă de 1-2  ½ h; aici are loc depunerea suspensiilor;

– colectarea apei limpezite;

– spațiul pentru suspensiile depuse precum și pentru concentrarea lor. În spațiul de decantare se rezervă un anumit volum, în zona sa inferioară, pentru acumularea și concentrarea suspensiilor depuse. Forma, mărimea și chiar dispunerea acestui spațiu sunt foarte diferite și depind de tipul decantorului;

– sistemul de curățire și evacuare a nămolului din decantor este funcție de tipu decantorului. Se pot folosi procedee manuale, hidraulice sau mecanice.

În afara principiului decantării gravitaționale, în aceste decantoare se mai aplică și principiul filtrării suspensiei printr-un strat de suspensii reținute anterior aflat într-un echilibru dinamic în curentul ascendent de apă (fig. 5 și 6). În afara unei eficiențe tehnologice foarte ridicate, s-a creat posibilitatea folosirii unei viteze de circulație a apei mai mari, deci reducerea suprafețelor sau volumelor construite.

Fig. 5. Decantor suspensional de tip accelerator

1 – apa brută; 2 – introducere reactivi de coagulare; 3 – agitator mecanic; 4 – motor de acționare; 5 – cameră de reacție inferioară; 6 – cameră de reacție superioară;7 – strat de apă limpezită; 8 – jgheaburi de colectare a apei limpezite; 9 – plecare conductă apă limpezită; 10 – concentrator de nămol; 11 – plecare conductă evacuare nămol; 12 – plecare conductă golire de fund

Fig. 6. Decantor suspensional tip I.C.B.

În funcție de modul de funcționare, decantoarele suspensionale pot fi: statice, cu recircularea stratului suspensional, pulsatoare și superpulsatoare.

În cadrul decantoarelor suspensionale statice, curentul ascendent de apă trece printr-un strat suspensional delimitat într-un anumit spațiu.

La decantoarele cu recircularea stratului suspensional, un anumit procent din acesta este recirculat, asigurând un contact mult mai bun între apa ce urmează a fi tratată și suspensiile reținute anterior.

La decantoarele suspensionale pulsatoare și superpulsatoare, stratului suspensional îi este imprimată o mișcare pulsatoare, de comprimare și destindere, fapt care conduce la mărirea efectului de reținere a suspensiilor.

Exploatarea corectă a acestor tipuri de construcții ridică probleme deosebite și este determinantă în obținerea eficiențelor scontate.

3.1.5. Filtrarea apei

Filtrarea este un procedeu de separare a solidelor de lichide, prin care materiile în suspensie sunt separate de lichid prin trecerea amestecului printr-un material poros – filtrant – care reține materiile solide și lasă să treacă lichidul, denumit și filtrat.

În domeniul tratării și epurării apelor, filtrarea are ca scop separarea materiilor solide din apă, în vederea limpezirii apelor pentru folosirea sau refolosirea lor, precum și pentru hidratarea nămolurilor rezultate din instalațiile de tratare și epurare.

În cazul filtrării clasice prin medii poroase se acționează asupra lichidului, supunându-l la un gradient de presiune care-l obligă să treacă prin materialul poros. Această forță poate acționa pe o parte sau alta a mediului filtrant, aplicând fie o presiune asupra lichidului de filtrat, fie o depresiune (vacuum) asupra filtratului (fig.7).

Există mai multe tipuri de filtrare, care depind de mărimea și concentrația particulelor solide, de natura și caracteristicile mediului filtrant și ale modului de funcționare.

Filtrarea prin strate granulare cu grosimea de ordinul metrilor se utilizează la debite mari cu puține suspensii, spălarea făcându-se, în general, în contracurent.

Filtrarea prin site sau microsite se utilizează la separarea particulelor grosiere în cantități mici și care se îndepărtează, de obicei, prin spălare.

Filtrarea prin membrane se utilizează în cazul unei cantități reduse de suspensii – pentru obținerea unei ape foarte limpezi, materialul filtrant fiind foarte subțire, de ordinul centrimetrilor.

Fig. 7. Tehnici noi de filtrare

A – antracit granulat; G – granit concasat; M – magnetită granulată;

N – nisip de cuarț; PF – pânză filtrantă; P – plastic sub formă de granule

Filtrarea cu turte se aplică, în principal, în cazul concentrațiilor mari de suspensii ale nămolurilor rezultate din separarea prin alte procedee, în care se folosește un strat – suport din pânză sau alte materiale pe care se formează turta.

Filtrele nu au doar rolul de site pentru reținerea materiilor solide în suspensie ale căror dimensiuni sunt mai mari decât ale spațiilor sau porilor materialului filtrant. Filtrul trebuie astfel conceput, încât să rețină și alte particule și substanțe, ca de exemplu particule de argilă coloidală, substanțe colorante sau bacterii care au dimensiuni mult mai mici decât ale porilor, iar eliminarea lor comportă procese complexe.

3.1.6. Dezinfecția apei

Apa distribuită pentru nevoile menajere și potabile ale populației nu trebuie să fie dăunătoare sănătății oamenilor, deci nu trebuie să conțină bacterii patogene.

Decantarea și filtrarea apei, deși reduc mult cantitatea de microorganisme conținute în ea, nu dau totuși o deplină garanție a îndepărtării lor definitive. Pentru îndepărtarea totală a microorganismelor, se aplică dezinfecția apei. La lucrările moderne, aceasta se face în toate cazurile când sursa de alimentare cu apă nu prezintă siguranță din punct de vedere sanitar.

În general, se supune dezinfecției apa care a trecut prin celelalte stadii de corectare – coagulare, decantare, filtrare – deoarece în apa limpezită nu mai există particule de material în suspensie în care să rămână bacterii neinfluențate de mijloacele de dezinfecție.

În unele cazuri, dezinfecția apei se folosește ca o măsură unică, independentă, de corectare a calităților apei (de cele mai multe ori în cazul folosirii apelor de adâncime, precum și la instalațiile de apă provizorii).           Dezinfecția apei de râu nelimpezite, deși nu garantează îmbunătățirea ei deplină, corectează, totuși, în oarecare măsură, proprietățile ei sanitare.

Dezinfecția se poate realiza prin diferite procedee, în cadrul cărora apa poate fi supusă acțiunii: clorului (clorare), ozonului (ozonificare), razelor ultraviolete, sărurilor metalelor grele (argint, cupru, etc).

Pentru dezinfecția apei se întrebuințează fie clorul gazos pur Cl2, fie clorura de var (CaOCl2).

Introdus în apă, clorul acționează asupra substanțelor organice care se găsesc în ea, precum și asupra bacteriilor, distrugându-le. În combinație cu apa, clorul formează acidul hipocloros și acidul clorhidric:

Cl2 + H2O = HOCl + HCl

Acidul hipocloros (HOCl) este compus nestabil și se descompune mai departe în acid clorhidric și oxigen:

HOCl = HCl + O

În momentul formării lui, oxigenul liber acționează ca un puternic oxidant asupra substanțelor organice și a bacteriilor care se găsesc în apă.     Cantitatea de oxigen și, prin urmare, și cantitatea de clor necesară pentru dezinfecția apei, nu trebuie determinate după cantitatea de bacterii patogene, ci după cantitatea totală de substanțe organice și de microorganism, precum și de substanțe anorganice oxidabile care se găsesc în apa tratată cu clor.

Stabilirea corectă a dozei de clor este foarte importantă. O doză insuficientă de clor poate face ca el să nu-și manifeste acțiunea bactericidă; o doză excesivă de clor (de peste 0,3 mg/l) înrăutățește gustul apei. De aceea, doza de clor trebuie să fie stabilă de proprietățile individuale ale apei care se corectează, pe baza experiențelor făcute cu această apă.

Doza de calcul de clor pentru proiectarea instalațiilor de corectare trebuie să se ia pornind de la necesitatea corectării apei în perioada impurificării ei maxime (de exemplu în perioada apelor mari).

Ca dovadă că s-a introdus o doză suficient de mare de clor, este existența în apă a așa-numitului clor în exces (care rămâne în apă după oxidarea substanțelor de natură organică).

În afară de tratarea cu clor, folosită pe scara cea mai largă, în practica tratării apei se utilizează și alte metode de dezinfecție a apei.

Dintre acestea se pot indica: ozonizarea apei, supunerea apei la raze ultraviolete, dezinfectarea apei cu săruri (ioni) de metale grele.

Ozonizarea constă în trecerea prin apă a aerului ozonizat, adică a unui curent de aer în care oxigenul a fost transformat, sub acțiunea unei descărcări electrice, în forma triatomică – ozon (O3). Din cauza formei lui nestabile, ozonul se transformă repede din nou în O2 și atomul de oxigen care se eliberează în acest caz, acționând în momentul descompunerii ca un oxidant puternic asupra substanței bacteriilor conținute în apă, le distruge. Ozonizarea îmbunătățește gustul apei[12]. Dezavantajul procesului de ozonizare constă în consumul relativ mare de energie electrică.

Dezinfecția prin raze ultraviolete se bazează pe acțiunea bactericidă a razelor ultraviolete, care au o lungime de undă de la 0,1 la 0,3 μ. Razele sunt trimise prin straturi de apă de 0,15-0,30 m grosime. Sursa de raze ultraviolete este o lampă electrică de cuarț cu electrozi de mercur. Apa supusă acțiunii razelor ultraviolete trebuie, în prealabil, perfect limpezită. Această metodă face parte din procedeele prin care nu se folosesc reactivi, deoarece nu este necesară introducerea în apă a vreunei substanțe, ceea ce constituie avantajul acestei metode. Dezavantajul metodei, care împiedică deocamdată răspândirea ei, este consumul relativ mare de energie electrică.

Dezinfecția apei cu ioni cu metale grele este bazată pe acțiunea puternică bactericidă a ionilor metalelor grele (argint, cupru), în cazul în care se găsesc în concentrație foarte mică în apa care se sterilizează. Această acțiune se numește oligodinamie. Pentru dezinfecția apei s-a folosit apa filtrată prin nisip argintat. Suprafața mare de contact a argintului cu apa ajută la trecerea rapidă a ionilor de argint în soluție. Acțiunea oligodinamică a ionilor de argint diferă după felul bacteriilor. În special bacteriile în formă de spori sunt puțin atacate de aceștia.

3.2. Tehnici speciale de tratare a apelor

În aceste categorii de metode de tratare se includ tehnici, procedee, instalații sau utilaje care fie reușesc să corecteze indicatorii de calitate ai apei cu grad sporit de dificultate de corectat, fie apelează la anumite mecanisme de tratare, altele decât cele clasice: decantare, filtrare, dezinfecție.

Printre acestea pot fi citate: aerarea; schimbătorii de ioni; tratarea cu cărbune activ; osmoza; electrocoagularea, etc.

3.2.1. Aerarea apei

Aerarea apei se practică pentru: înlăturarea mirosului și gustului neplăcut al apei; mărirea capacității de oxidare a unor substanțe ca fier, mangan, diferite substanțe organice.

Realizarea acestei operații se face, în principal, prin două metode:

–      prin injectare de aer în masa apei;

–      prin mărirea suprafeței de contact apă-aer.

Injectarea de aer în masa apei se face fie prin injectarea propriu-zisă de aer sub presiune (tuburi sau plăci poroase; diferite dispozitive punctiforme), fie prin dispozitive de agitare mecanică la suprafața apei (turbine, perii, agitatoare).

Mărirea suprafeței de contact dintre apă și aer constă, în principiu, în pulverizarea apei la nivel de picături, mărindu-se suprafața de contact dintre apă și aer, care să tolereze îmbogățirea conținutului în oxigen al apei (fig. 8). Această pulverizare se face prin sprinclere, turnuri cu grătare, filtre cu inele sau materiale de umplutură, etc.

3.2.2. Schimbătorii de ioni

Schimbul ionic a devenit unul dintre procesele fizico-chimice care s-a impus în ultimul timp în practica tratării apei, mai ales pentru diferite tratări industriale. Această metodă poate fi folosită și la tratarea apei potabile, din surse cu un conținut ridicat de săruri.

Prin acest proces, ionii din apă vin în contact cu schimbătorii de ioni, fiind preluați de aceștia, iar locul lor fiind cedați alți ioni.

Schimbătorii de ioni sunt, în esență, polielectroliți macromeleculari, la care un tip de ioni (cationul sau anionul) este fixat de polimerul insolubil, iar ionul contrar se poate mișca liber, putând fi schimbat. La baza schimbătorilor de ioni folosiți în prezent stau rășini sintetice de policondensare sau polimerizare.

În tratarea apei (dedurizarea, eliminarea bicarbonaților, deionizare, adsorbția substanțelor organice), schimbătorii de ioni pot fi folosiți la:

-alimentarea cu apă a cazanelor

-circuitele primare ale reactorilor nucleari

-apa tehnologică pentru industria chimică, textilă, a hârtiei și celulozei

-apa ultrapură, necesară la fabricarea unor piese electronice

-prepararea băuturilor

Fig. 8. Aerarea apei – sisteme deschise

3.2.3. Tratarea cu cărbune activ

Cărbunele activ este un material solid, pe bază de carbon amorf, cu porozitate și suprafață specifică (internă) mari, cu o bună „activitate” ca adsorbant (adică reține relativ repede proporții mari de substanțe impurificatoare din apa cu care vine în contact, chiar la concentrații mici ale acesteia).

Diverși cărbuni au în unele cazuri o oarecare activitate, putând fi numiți „cărbuni activi”; așa sunt mangalul, semicocsurile (de turbă, de lignit), turba, etc. Totuși, deoarece această „activitate” nu este suficientă, se procedează la o activitate suplimentară, în care se creează noi pori, se deschid porii închiși preexistenți sau se lărgesc porii deschiși și, în general, se mărește mult suprafața porilor, rezultând astfel „cărbuni activi”. Cărbunele activ se poate utiliza fie sub formă de pulbere, fie sub formă de granule. În primul caz, cărbunele praf se introduce în apă, împreună cu reactivi de coagulare[21].

În cadrul proceselor de coagulare – floculare are loc și o adsorbție pe particulele de cărbune ale unor substanțe de natură organică aflate în apă și care nu ar fi fost eliminate doar prin simpla coagulare – floculare. Pulberea de cărbune se depune în decantor o dată cu celelalte suspensii, ambele fiind apoi evacuate din decantor cu dispozitive special prevăzute.

Cărbunele activ granulat se folosește ca încărcătură filtrantă a unor construcții de filtrare situate în schema tehnologică de tratare a apei după filtrele de nisip. Filtrele de cărbune activ granulat își aduc aportul la reducerea substanțială a conținutului de substanțe organice din apa de băut.

Cu toate că atrage o creștere a costului apei potabile, folosirea cărbunelui activ în practica tratării apei se impune datorită apariției în sursele de alimentare cu apă a unor impurificatori ca: pesticide, fenoli, detergenți, etc., care nu pot fi eliminați din apă prin tehnicile clasice de tratare.

3.2.4. Osmoza

Fenomenul osmozei este cunoscut de peste 200 de ani. Primele rezultate asupra difuziunii prin membrane animale au fost publicate de Abbe Nollet în anul 1748, dar au trecut peste 100 ani până când, în anul 1867, Traube a putut realiza cu succes experiențele sale cu membrane artificiale.

Osmoza se definește ca fiind trecerea spontană a unui lichid dintr-o soluție diluată în alta mai concentrată, printr-o membrană semipermeabilă care permite trecerea solvenților – nu însă și a substanțelor dizolvate. În cazul soluțiilor apoase, apa va trece dintr-o parte a membranei în cealaltă parte, până când se constituie o diferență de presiune care împiedică trecerea în continuare a apei. În acest fel, se creează un anumit echilibru. Presiunea atinsă este egală cu presiunea osmotică a soluției, corespunzătoare unei anumite concentrații a substanțelor dizolvate.

Cu ajutorul osmozei inverse se poate extrage, în mod mecanic, apa curată dintr-o soluție apoasă de sare.

Osmoza inversă este asemănătoare cu filtrarea, ambele presupunând înlăturarea unui lichid dintr-un amestec, prin trecerea acestuia printr-un dispozitiv care reține celelalte componente. Procesul a mai fost numit și hiperfiltrare.

3.2.5. Electrocoagularea

S-a indicat că pentru îndepărtarea poluanților fin dispersați în apă, este utilizată curent metoda coagulării cu ajutorul cationilor unor metale (aluminiu, fier) adăugați în apă sub forma unor săruri solubile.

O altă posibilitate de introducere a unor astfel de cationi în apă constă în solubilizarea electrochimică a unor electrozi din metale similare.

Coagularea electrochimică, urmată de electroflotație, este de fapt o variantă a flotației clasice, folosindu-se bule de gaz generate electrochimic ca agenți de separare.

În cazul electrocoagulării, degajarea de microbule este provocată de electroliza efluentului însuși, cu ajutorul electrozilor metalici consumabili.

Eficacitatea metodei este dată de valoarea mare a raportului suprafață/volum a bulelor de gaz generate electrochimic, care urcă la suprafață prin dispersie coloidală destabilizată, realizând un efect de separare rapidă.

Metoda electrocoagulării a fost folosită pentru prima dată în U.R.S.S. în anul 1921, pentru tratarea apei la centrala Stanski, obținându-se apă bună de băut, iar la consumuri ceva mai ridicate de energie și electrozi apa a devenit adecvată pentru alimentarea cu apă a cazanelor[23]. În S.U.A. metoda a fost folosită pentru alimentarea cu apă a orașului Miami. În Olanda și Anglia, de asemenea, metoda electrocoagulării a fost folosită cu succes, obținându-se o apă de foarte bună calitate.

3.2.6. Procese de membrană

Cercetările efectuate în ultimii ani au demonstrat că procedeele fizice de separare cu ajutorul membranelor pot rezolva eficient problema potabilizării apei. Interesul manifestat în prezent pentru tehnicile membranare se datorează posibilităților multiple de utilizare în diverse domenii de activitate, ca tehnologii neconvenționale ecologice. Simplitatea acestor procese (separări fizice, fără utilizarea unor adjuvanți chimici, a diverșilor compuși, pe bază diferențelor dintre dimensiunile acestora) determină alegerea lor în locul altor procese mai sofisticate și costisitoare.

Caracteristicile membranelor (diametrul porilor de dimensiuni submicronice, porozitate, inerție chimică, rezistență mecanică, etc.) permit să se rețină atât suspensiile coloidale, cât și substanțele dizolvate. Separarea este realizată datorită capacității membranelor de a favoriza transportul unei anumite componente din amestec. Performanțele obținute prin utilizarea tehnicilor membranare la tratarea surselor de ape poluate au demonstrat viabilitatea acestora, datorită avantajelor oferite față de procedeul clasic: compactizarea instalației, rapiditate la punerea în funcțiune, calitate constantă a apei, eliminarea reactivilor chimici folosiți la coagulare, micșorarea cantităților de reactivi folosiți la dezinfectare.

Tehnologiile cu membrane de microfiltrare (MF), ultrafiltrare (UF) și osmoză inversă (OI) au fost studiate pentru obținerea apei potabile atât din surse de suprafața, cât și din ape subterane.

În Franța funcționează din 1988 la Amoncourt o instalație cu membrane polimerice de UF, echipată cu module având o suprafața de filtrare de 7 m2. Din 1990 funcționează o altă instalație, de 100 m3/h în localitatea Saint Maurice de Chateauneuf, cu o populație de 10 000 locuitori, echipată cu  module de MF, elementul filtrant fiind membrana ceramică tip KERASEP™, fabricată de firma TECH-SEP. Pe bază cercetărilor efectuate de Universitatea de Știință și Tehnică din Montpellier, Regiunea Languedoc-Rousillon, s-au realizat, începând cu 1989, alte 10 instalații cu capacități variind între 7-120 m3/h, echipate în special cu membrane anorganice tip MEMBRALOX[18].

Alte sisteme de tratare a apei pentru potabilizare, utilizând procese membranare, funcționează în Anglia, lângă Mianus River, Greenwich, prelucrând circa 15 m3/zi; în SUA, ajungând la debite cuprinse între 160 – 10000 m3/zi, utilizând membrane de nanofiltrare; în Japonia, la nivel pilot, utilizând membrane NEOSEPTA, produse de TOKUYAMA SODA Ltd, membrane de electrodializă care reduc conținutul de nitrați din apă până la 30-40 ppm.

CAPITOLUL 4

UZINA DE TRATARE A APEI BAIA MARE

Uzina de Apă din Baia Mare reprezintă punctul principal de tratare a apei din Baia Mare. Activitatea principală o reprezintă obtinerea apei potabile în vederea alimentării cu apă pentru consumatorii din municipiul Baia Mare și localitățile limitrofe (localități aparținătoare comunelor: Groși, Dumbrăvița, Copalnic Mănăștur, Coltău, Săcălășeni, Coaș, Recea, Satulung și Tăuții Măgherăuș). Sursa de alimentare cu apă a stației de tratare este sistemul hidrotehnic Strâmtori-Firiza, prin priza din lacul Berdu, galeria hidrotehnică de aducțiune.

O altă stație de tratare cunoscută sub denumirea de Microuzina de Apă, asigură necesarul de apă potabilă pentru cartierul Ferneziu-Limpedea, din municipiul Baia Mare. Captarea apei este realizată din priza de rezervă a barajului Strâmtori-Firiza (cota 340,00m), din conducta de Dn 500.

Uzina are capacitatea totală de 1230l/s și a fost construită în 3 etape, după cum urmează:

Etapa           Anul de construcție         Capacitatea (l/s)

Etapa 1                 1967                               330

Etapa 2                 1975                               450

Etapa 3                 1988                               450

Procesul tehnologic cuprinde:

– Tratarea chimică (sulfat de aluminiu) și corecția ph-ului (var);

– Contactarea/amestecarea în două turnuri de amestec distincte;

– Îndepărtarea solidelor coagulate în filtre de nisip în flux ascendent (filtre  de contact);

– Filtrarea prin filtre de nisip în flux descendent (rapide/gravitaționale);

– Dezinfecția prin tratarea cu clor.

Foto. 1. Lac ul de acumulare Strâmtori-Firiza/sursă S.C. Vital S.A.

4.1. Fluxul tehnologic al Uzinei de Apă Baia Mare

Apa brută este captată din galeria de aducțiune Berdu, prin prize laterale sau din conductă de rezervă DN 1000 mm, de unde prin trei conducte de oțel având DN 600 mm, cu o capacitate de transport de max.1450l/s se face legătură cu turnurile de amestec ale stației de tratare (foto.1);

Apa este transportată gravitațional în turnurile de amestec, unde se injectează soluțiile de coagulare și de alcalinizare (fig. 9);

Fig. 9. Turnul de amestec/ sursă S.C. Vital S.A.

Apa în amestec cu sulfatul de aluminiu (coagulant) și varul (alcalinizant) este adusă gravitațional, în filtrele de nisip ascendențe (de contact) a celor trei etape, prin trei conducte de transport, având DN 800mm și DN 1000mm (fig. 10);

După parcurgerea masei filtrante în curent ascendent, apa clarificată ajunge în filtrele rapide descendente (gravitaționale)(fig.11și 12);

Fig. 11.Filtre de nisip/sursă S.C. Vital S.A. Fig. 12. Filtre rapide/sursă S.C. Vital S.A.

Apa filtrată este colectată în galeria de conducte și condusă în rezervoarele de înmagazinare apei tratate 2 x 5000 m3 și 4 x 700 m3, amplasate sub Uzina de Apă (fig. 13);

Fig. 13. Rezervoare pentru înmagazinarea apei/ sursă S.C. Vital S.A

Apa filtrată este dezinfectată cu clor gazos, injectat cu ajutorul aparatelor de clorinare în conducta colectoare a apei filtrate înainte de intrarea în rezervoare (fig. 14). Apa brută, intrată în stația de tratare este măsurată prin intermediul a patru debitmetre de  tip Danfoss.

Fig. 14. Recipiente de clor/ sursă S.C. Vital S.A.

Apa tratată în rezervorul de contact cu clorul este distribuită gravitațional spre conductele existente care transportă apa potabilă la consumatori. O conductă Dn 800 prevăzută cu vană fluture acționată electric face legătura între rezervorul de stocare de sub clădirea filtrelor etapa 3 și sistemul de alimentare din stația de pompe.

Fig. 15. Schema fluxului tehnologic al uzinei de apă din Baia Mare/ sursă S.C. Vital S.A.

4.1.1.Materii prime folosite la tratarea apei în scop potabil

A.Uzina de apă

Apa brută preluată din sistemul hidrotehnic Firiza:

Qorar max=3.600 mc/h=1000,0l/s;

Qzi. max=64.800 mc/zi=2.700 mc/h=750 l/s;

Qzi.med=54.000 mc/zi=2.250 mc/h=625 l/s;

Qan.max=19.710 mii mc/an

Tabel 17.Materii prime folosite la tratarea apei în scop potabil

B.Microuzina Ferneziu

Debitele de apă captate sunt:

Qorar.max=51,0 m3/h=15,0 1/s;

Qan.med=681,0 m3/zi=28,4 m3/h=7,9 l/s;

Qzi.max=817,0 m3/zi=34,0 m3/h=10,00 l/s;

Tabel 18.Materii prime folosite la tratarea apei în scop potabil

CAPITOLUL 5

MONITORIZAREA PARAMETRILOR CALITĂȚII APELOR PENTRU STRADA GRĂNICERILOR

5.1. Testări în laborator

Monitorizarea de control a calității apei potabile se efectuează în laboratoratorul de analiză al Stației de Tratare a Apei din Baia Mare (S.C. VITAL S.A.), în conformitate cu cerințele specificate în legislație și anume , Legea 458/2002.

Calitatea apei este dată de totalitatea proprietăților fizice, chimice, biologice și bacteriologice. Aceste proprietăți în condiții naturale provin pe de o parte din dizolvarea substanțelor din aer, sol și a rocilor cu care apa vine în contact, iar pe de altă parte din dizolvarea substanțelor din procesele biologice ale organismelor vii din apă. În afara acestor condiții naturale, calitatea apelor este afectată și de contactul cu substanțele provenite în urma activităților umane (activități gospodărești, agricultură, industrie etc.)

5.1.1. Analiza indicatorilor apei pentru lunile ianuarie, martie și mai 2020

Monitorizarea de control a calității apei potabile se realizează prin prelevarea și analiza probelor de apă lunar. Pentru evaluarea calității apei potabile ajunse la consumatorul din Baia Mare, strada Grănicerilor (punct de prelevare, Cofetăria Rodna), am analizat pentru lunile ianuarie, martie și mai 2020, valorile parametrilor turbiditate, pH, clor rezidual și duritate, la ieșirea din Statia de Tratare comparate cu punctul de prelevare de pe rețeaua de distribuție a apei potabile. Rezultatele sunt reprezentate grafic în figurile următoare:

Comparând valorile perimetrului turbiditate din lunile ianuarie, martie și mai,(fig. 17,18,19) observăm că punctul analizat se încadrează în limitele legale necesare, respectiv ≤ 5,00 UNT (unități nefelometrice de turbiditate).

Valorile parametrului clor rezidual liber pentru lunile ianuarie, martie și mai reprezentate în figurile 20, 21, 22, prezintă valori ce se încadrează în limitele legale necesare, respectiv ≥ 0,10 ≤ 0,50 mg/l.

Valorile parametrului pH pentru lunile ianuarie, martie și mai, reprezentate prin figurile 23, 24, 25, în punctul analizat din rețea, se încadrează în limitele legale necesare, respectiv ≥6,5 ≤9,50.

Comparând valorile parametrului duritate din lunile ianuarie, martie și mai (fig. 26, 27, 28) , observăm că punctul analizat, se încadrează sub limita admisă, respectiv ≥5,0 grade germane.

Pentru cele trei luni comparate, putem să spunem că parametri fizico – chimici sunt în limite admisibile conform Legii nr. 458/2002 și 311/2004 modificată și completată cu HG 342/2013.

Parametrii bacteriologici, conform buletinelor de analize în lunile ianuarie, martie și mai, au înregistrat mici modificări în apa brută prin prezența coloniilor dezvoltate la 37°C și 22°C și a numărului de enterococi intestinali (fig. 29, 30, 31).

Prezența coloniilor dezvoltate la 37 șC și 22șC în apa brută impune o tratare chimică a apei brute în vederea dezinfecției acesteia, respectiv tratarea cu clor rezidual în dozaj de maxim 0,5 mg/l.

5.1.2. Echipamente folosite în laborator

Prin echipament de laborator se înțelege totalitatea instrumentelor, aparaturii de laborator, accesoriilor (mijloace) ajutătoare folosite pentru lucrări științifice cum sunt analize și sinteze într-un laborator chimic.

Monitorizarea calității apei potabile furnizate către consumator, se obține cu ajutorul echipamentelor moderne din dotarea laboratorului de analize fizico-chimice și microbiologice din cadrul Stației de Tratare a Apei, a societății S.C. VITAL S.A.

Pentru a analiza probele de apă prelevate din rețeaua de distribuție, am folosit următoarele aparate și instrumente de măsurare:

-spectrofotometru de absorbție atomică-realizează determinări simultane de metale grele (multi și monoelement) prin procedeul de absorbție atomică din probe lichide și solide.

-spectrofotometru de absorbție moleculara-pentru determinarea azotiților și azotaților,

-pH-metru digital -pentru determinarea pH-ului din apă

-turbidimetru de laborator-pentru determinarea turbidității

-conductometru- este un dispozitiv impermeabil pentru masurarea conductivității, a totalului solidelor dizolvate și a temperaturii apei.

-fotocolorimetru-aparat pentru determinarea clorului liber și total

-oxigenometru-pentru determinarea concentrației de oxigen dizolvat

-balanța analitică

-balanța tehnică

-incintă termostatată-termostate la 22℃ și la 37℃

Alte instrumente folosite în laborator sunt:

1.Ustensile de sticlă:- eprubete;

– pahare de laborator:- pahare Berzelius;

– pahare Erlenmeyer;

– pahare conice gradate;

– pahare conice,de trompă,de titrare cu tub;

– baloane:- baloane cu fund plat și rotund;

– baloane rotunde cu tub lateral Wurtz;

– baloane Engler utilizate pentru distilări;

– baloane cotate;

– baloane Kjeldahl;

– cilindrii gradați;

– pipete: – pipete gradate;

– pipete cu bulă;

-biuretele: – macrobiurete;

– semimicrobiurete;

– microbiurete;

– sticle de ceas;

– cristalizatoare;

– mojare;

2.Ustensile de porțelan: – pâlnii;

– capsule;

– mojare;

– cristalizatoare;

3.Alte ustensile:- stative;

– cleme;

– inele;

– clești;

CONCLUZII

Foto 2: sursă/http://adapt.clima.md/pageview.php?l=ro&idc=279

Apa este una dintre cele mai importante resurse naturale, un factor vital pentru organismele vii și majoritatea ecosistemelor, un factor esențial pentru sănătatea umană, pentru producerea de alimente și pentru dezvoltarea economică.

Apa constituie un domeniu de permanent interes și preocupare pentru sănătatea publică, din cauza relației de canzalitatea dintre calitatea și cantitatea de apă disponibilă pentru populație și starea de sănătate. Schimbarea produsă de calitatea apelor de suprafață este o consecință directă a evacuărilor de ape uzate menajere sau industriale în receptorii naturali (râuri, lacuri, etc) numiți de regulă emisari. Fertilizanții și pesticidele din agricultura, afluenții industriali și apele uzate menajere sunt evacuate în apele de suprafață, de cele mai multe ori și fără tratare sau cu un tratament minimal, contribuind la poluarea apei și prin aceasta a mediului. Astfel, suprafețele organice din apele uzate, în curs de descompunere, diminuează concentrația de oxigen din receptor afectând fauna și flora. Fondul piscicol și utilizarea apelor captate din receptori sunt afectate datorită deteriorării calității apelor de suprafață.

Este de reținut faptul că apa potabilă, deși mii și mii de ani a fost un "dar" al naturii, pus la dispoziția omului fără niciun fel de restricții, a devenit în ultimul secol un "produs" al unei tehnologii complexe, care necesită investiții considerabile și cheltuieli de întreținere și exploatare a instalațiilor de producere a apei, a căror amploare atrag atenția asupra noii optici cu care trebuită privită apa potabilă.

Asigurarea caracterului de potabilitate, adică înscrierea produsului "apă potabilă" în limitele prevăzute pentru circa 50-60 indicatori de calitate, presupune apelarea la tehnici și tehnologii de tratare care trebuie să realizeze în unele cazuri eficiențe sau randamente neatinse nici de cele mai sofisticate procese de tratare din industria chimică. Și aceasta, oră de oră, zi de zi, an de an, la nivelul metrilor cubi pe secundă de apă tratată!

Un studiu recent dat publicității de Biroul Internațional al Apei din cadrul ONU precizează că apa utilizată de populație pentru necesitățile proprii are următoarea destinație:

–      băut 1%

–      prepararea hranei 6%

–      spălarea vaselor 10%

–      spălarea lenjeriei 12%

–      instalații sanitare 20%

–      băi, dușuri 39%

–      spălarea mașinii și udarea grădinii 6%

–      diverse 6%

Populația consumă de obicei 150 l/om/zi. Toată această cantitate de apă ajunge în emisar prin agenți poluanți care trebuie înlăturați. Procesul îndepărtării poluanților din apele de autoepurare care se desfășoară de-a lungul cursului de apă, datorită microorganismelor, a turbulenței, a condițiilor de temperatură, etc.

În concluzie, în stațiile de tratare a apei se urmărește și se verifică sistematic nivelul parametrilor calitativi ai apei. Pe măsura efectuării operațiilor de tratare a apei, se iau în calcul valorile parametrilor principali astfel încât să nu se depășească valorile maxim admise. La Uzina de Apă Baia Mare nu s-a realizat o depășire a concentrațiilor maxime admisibile, doar un caz aparte fiind cel al clorului acesta putând avea o concentrație mai mare decât cea prevăzută în lege caz în care se iau măsuri de diminuare a acestuia prin reducerea dozei de sulfat de aluminiu și a laptelui de var.

Analizele efectuate în laborator sunt extrem de importante în vederea declarării apei tratate la uzină ca fiind apă potabilă comform Legii 458-2002 privind calitatea apei potabile, unele dintre acestea se efectueză la intervale scurte de timp datorită variațiilor mari ale parametrilor, cum ar fi turbiditatea, care depinde foarte mult de perioadelor ploioase și secetoase (primăvară/toamnă) și de aportul viiturilor, când turbiditate este ridicată.

Un alt exemplu este cel al oxidabilității, care depinde la rândul ei de factorii climatici, în special temperatură, care la valori ridicate accentueză evaporarea oxigenului din apă.

Restul analizelor se execută periodic, o dată pe săptămână sau la trei zile în funcție de necesități, iar alte analize se efectuează numai la apa brută.

Cu scopul de a îmbunătăți calitatea apei furnizate orașului Baia Mare uzina existentă este supusă unui proces de reabilitare care va livra apă tratată în conformitate cu cerințele Consiliului Director 98/83/EC privind calitatea apei menită consumului uman.

BIBLIOGRAFIE

1.http://www-old.anpm.ro/upload/48582_3.Cap.3.Apa%20Dulce.2010.pdf

2.http://www.anpm.ro/web/apm-maramures/rapoarte-anuale1/

3.http://wwwold.anpm.ro/files2/Capitolul%203%20%20Ap%C4%83_20071121453746.pdf

4.http://www.consiliulconcurentei.ro/uploads/docs/items/bucket12/id12869/raport_apa_neconf_1882017pt_site.pdf

5. https://prezi.com/ruak2zteoj80/analiza-resurselor-de-apa-ale-romaniei/

7. https://evz.ro/seaca-romania-avem-din-ce-in-ce-mai-putine-resurse-de-apa.html

8. http://portal.clima.md/category.php?l=ro&idc=59&t=/Resurse-de-apa/

9. http://adapt.clima.md/pageview.php?l=ro&idc=279

10.https://www.sgsgroup.ro/ro-ro/consumer-goods-retail/quality-health-safety-and-environment/risk-assessment-and-management/groundwater-resources-risk-assessment

11.http://apmmmold.anpm.ro/files/APM_Maramures/Starea_Mediului_in_RO/Pag_3053/RASM_2007/05_Cap04_2007.pdf

12.https://ec.europa.eu/regional_policy/ro/projects/romania/a-safe-source-of-water-for-romanias-maramures-county

13. http://www.rowater.ro/dasomes/sgamaramures/default.aspx

14. http://www.rowater.ro/default.aspx/sinteza 2017-extras

15.Nistreanu V., Amenajarea resurselor de apă și impactul asupra mediului, Editura BREN, București, 1999

16.Nistreanu V., ș.a. Chimia mediului – Note de curs, cursuri online

17.Nistreanu V. Procese unitare pentru tratarea apelor, Editura AGIR, București, 2000

18.Gheniev N., Abranov M., Pavlov V., Alimentări cu apă, Editura M.I.C.I.M.C., București, 1953

19.Oros Vasile, Evaluarea impactului asupra mediului, Cluj, 2006

20.Pâslărașu I., Rotaru N., Teodorescu M., Alimentări cu apă, Editura Tehnică, București, 1982.

21.Rojanschi V., Ognean T., Cartea operatorului din stații de tratare și epurare a apelor, Editura Tehnică, București, 1996

22.S.C. VITAL S.A., Baia Mare, Date privind tratarea apei

23.Stoica L., ș.a., Chimie generală și analize tehnice, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1991

24.Trofin P., Alimentări cu apă, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1972

25. https://ec.europa.eu/environment/basics/green-economy/water-resources/index_ro.htm

26.http://wwwold.anpm.ro/files2/Capitolul%203%20-%20Ap%C4%83_20071121453746.pdf

27. https://www.eea.europa.eu/ro/articles/apa-pentru-agricultură

28. https://www.gazetadeagricultura.info/constructii-instalatii-echipamente

29.https://www.businessmagazin.ro/cover-story/romania-detine-60-din-rezerva-totala-din-europa-a-celei-mai-dorite-resurse-de-pe-planeta-si-cu-toate-astea-romanii-o-ignora-17223552