Denumirea, incadrarea si relevanta temei in domeniul stiintific abordat [306202]

Denumirea, incadrarea si relevanta temei in domeniul stiintific abordat

“Apa este masura incomensurabila a tuturor lucrurilor din universul nostru”

[anonimizat]

1.1 Directiva Uniunii Europene privind apa potabila

Apa este esentiala pentru viata pe planeta noastra. Pentru a prospera, [anonimizat].

[anonimizat] 64/292 din 28 iulie 2010. Acest document stipuleaza dreptul la apa potabila sigura și curata și salubritate ca un drept al omului. ( http://www.un.org/en/ga/search/view_doc.asp?symbol=A/RES/64/292)

[anonimizat].

Incepand din 1975, UE a adoptat o [anonimizat].

Garantarea unei bune calitati și a [anonimizat], o parte integranta a politicii de mediu a UE. ( Directiva 75/440/CE a Consiliului din 16 iunie 1975 privind calitatea apei de suprafata destinate prepararii apei potabile in statele membre (JO L 194, 25.7.1975, p. 26).

Directiva privind apa potabila stabilește standarde de calitate pentru apa potabila in UE pentru 48 de parametri care trebuie monitorizati și analizati periodic de catre statele membre. Acești parametri sunt clasificati in trei categorii:

– parametri microbiologici (importanti pentru sanatatea umana), care includ in special parametrii E. coli și enterococi;

– parametri chimici (importanti pentru sanatatea umana), [anonimizat], [anonimizat];

– [anonimizat] a apei și la calitatile organoleptice ([anonimizat]) și estetice ale apei potabile. (Directiva 98/83/CE a Consiliului din 3 noiembrie 1998 privind calitatea apei destinate consumului uman (JO L 330, 5.12.1998, p. 32).

Aceasta categorie este formata dintr-o [anonimizat]. Nerespectarea unui parametru indicator este un semnal care indica o posibila problema in alimentarea cu apa.

O [anonimizat].

Pamântul mai este cunoscut si ca „Planeta albastra”, datorita apelor care acopera aproximativ 70% din suprafata acestuia. Astfel de date pot crea impresia ca apa este o resursa de care dispunem din abundenta. [anonimizat] 97.5% din apa de pe intreaga planeta este apa sarata. Din cei 2,5% ramași, [anonimizat], ceea ce inseamna ca nu avem acces direct la aceste resurse.

Figura nr. 1.1 Resurse de apa globale

1.2 Sursele de apa potabila in UE

Aproximativ 50 % din apa potabila provine din apele subterane și aproximativ 40 %, din apele de suprafata. Restul de 10 % [anonimizat] a apelor subterane sau filtrarea prin malurile unui corp de apa.

Cantitatile de apa extrase (incluzand toate utilizarile apei) variaza enorm in randul statelor membre ale UE-13, de la 100 de m3 pe cap de locuitor in Malta la 1 300 de metri cubi pe cap de locuitor in Estonia (figura 2).( COM(2017) 666 final din 20 octombrie 2017: „Raport de sinteza privind calitatea apei potabile in Uniune: analiza rapoartelor statelor membre pentru perioada 2011-2017, in temeiul dispozitiilor articolului 13 alineatul (5) din Directiva 98/83/CE”.)

Figura nr.1. 2 Volum in m3 de apa extrasa pe cap de locuitor in 2017

Sursa: Eurostat.

Aprovizionarea cu apa potabila pentru consumul casnic reprezinta mai putin de o cincime din totalul consumului de apa (figura 2).( Directiva 98/83/CE a Consiliului din 3 noiembrie 1998 privind calitatea apei destinate consumului uman (JO L 330, 5.12.1998, p. 32).

Figura nr. 1.3 Utilizarea apei in UE

Aspecte legislative priviind apa potabila in Romania

Suportul legal ce defineste conditia de calitate a apei potabile in Romania o constitule Legea 458 / 2002 completata cu 311 / 2004.

In sensul prezentei legi, urmatorii termeni se definesc astfel:

1. Prin apa potabila se înțelege apa destinata consumului uman, dupa cum urmeaza:

a) orice tip de apa în stare naturala sau dupa tratare, folosita pentru baut, la prepararea hranei ori pentru alte scopuri casnice, indiferent de originea ei și indiferent daca este furnizata prin rețea de distribuție, din rezervor sau este distribuita în sticle ori în alte recipiente;

b) toate tipurile de apa folosita ca sursa în industria alimentara pentru fabricarea, procesarea, conservarea sau comercializarea produselor ori substanțelor destinate consumului uman, cu excepția cazului în care Ministerul Sanatații, Ministerul Agriculturii și Dezvoltarii Rurale aproba folosirea apei și este demonstrat ca apa utilizata nu afecteaza calitatea și salubritatea produsului alimentar în forma lui finita;

In baza legii, conditia de calitata apei se defineste conform articolului 4 si 6 astfel –

– Apa potabila trebuie sa fie sanogena și curata, îndeplinind urmatoarele condiții: Calitatea apei potabile este corespunzatoare când valorile stabilite pentru parametrii de calitate sunt în conformitate cu valorile stabilite de prezenta lege , în urmatoarele puncte de prelevare a probelor:

a) la robinetul consumatorului și la punctul de intrare în cladire, în cazul apei potabile furnizate prin rețeaua de distribuție;

b) la punctul de curgere a apei din cisterna, în cazul apei potabile furnizate în acest mod;

c) în punctul în care apa se pune în sticle sau în alte recipiente, în cazul apei potabile îmbuteliate;

d)  în punctul din care apa este preluata în procesul de producție, în cazul apei utilizate în industria alimentara.

e) nicio substanța sau material utilizat în instalațiile de producere, distribuție, îmbuteliere, transport sau stocare a apei potabile nu trebuie sa se regaseasca în concentrații mai mari decât este necesar scopului pentru care a fost utilizat și nu trebuie sa lase în apa potabila, direct sau indirect, compuși ori impuritați care sa diminueze protecția sanatații.

Legea apelor nr. 107/1996, cu modificarile si completarile ulterioare stabileste zone de protectie sanitara cu grad diferit de securitate in scopul protejarii surselor de apa, a instalatiilor de tratare si a sistemelor de transport dupa cum urmeaza:

– zona de protectie sanitara cu regim sever;

– zona de protectie sanitara cu regim de restrictie;

– perimetrul de protectie hidrogeologica.

– Zona de protectie sanitara cu regim sever cuprinde terenul din jurul tuturor obiectivelor, unde este interzisa orice amplasare de folosinte sau activitate care ar putea conduce la contaminarea sau impurificarea surselor de apa.

– Zona de protectie sanitara cu regim de restrictie cuprinde teritoriul din jurul zonei de protectie sanitara cu regim sever, astfel delimitat încât, prin aplicarea de masuri de protectie, în functie de conditiile locale, sa se elimine pericolul de alterare a calitatii apei.

– Perimetrul de protectie hidrogeologica cuprinde arealul dintre domeniile de alimentare si de descarcare la suprafata si/sau în subteran a apelor subterane prin emergente naturale (izvoare), drenuri si foraje si are rolul de a asigura protectia fata de substante poluante greu degradabile sau nedegradabile si regenerarea debitului prelevat prin lucrarile de captare.

Pentru asigurarea conditiilor cadrul necesare aplicarii Directivei Parlamentului European si a Consiliului 2000/60/CE din 23 octombrie 2000 de stabilire a unui cadru de politica comunitara în domeniul apelor, publicat în Jurnalul Oficial al Comunitatilor Europene (JOCE), nr. L 327/1 din 22.12.2000, guvernul Romaniei a adus modificari radicale Legii apelor astfel: scopul legii este sa asigure:

– atingerea starii bune a apelor de suprafata si subterane, a ecosistemelor acvatice si ecosistemelor preponderent dependente de ape;

– asigurarea protectiei împotriva efectelor distructive ale apelor;

– sporirea gradului de conservare a cantitatii si calitatii resurselor de apa;

– promovarea utilizarii durabile a apei pentru diferite genuri de folosire a ei, contribuind la diversificarea acestora.

Satisfacerea necesitatilor de apa potabila a populatiei este prioritara.

Avantaj în raport cu alte scopuri are, de asemenea, folosinta apei pentru adapatul animalelor si mentinerea regimului apelor pentru echilibrul natural al ecosistemelor acvatice.

-Limitarea folosintei apei pentru alimentarea cu apa potabila a populatiei în favoarea utilizarii ei în alte scopuri este interzisa.

– Apa potabila livrata centralizat în localitati poate fi utilizata si în alte scopuri daca sînt satisfacute deplin necesitatile populatiei si animalelor si alte necesitati, care cer apa de aceasta calitate, si daca livrarea apei pentru alte folosinte prin alta modalitate este mai costisitoare.

– Apele subterane de calitate respectiva sînt destinate doar pentru captarea apei necesare consumului uman si adaparea animalelor, precum si pentru asigurarea igienei si sanatatii populatiei. Folosirea apelor subterane este reglementata de Regulamentul privind prospectiunea si folosinta apelor subterane aprobat prin hotarîre de Guvern.

1.4 Resurse de apa in Romania

Functie de provenienta, putem clasifica sursele resursele de apa in Romania astfel:

De suprafata :(rauri, lacuri, fluviul Dunarea) (http://www.mmediu.ro/beta/wp-content/uploads/2012/05/2012-05-31_Implementation_of_DWD_in_Romania.pdf)

Subterane : apa de dren

– disponibilitate teoretice:

Rauri – 40 miliarde m³/an

Dunarea – 85 miliarde m³/an

Ape subterane – 9.6 miliarde m³/an

– disponibilitate practica:

Rauri – 13.95 miliarde m³/an

Dunarea – 20 miliarde m³/an

Ape subterane – 5,41 miliarde m³/an

Apa potabila obtinuta in urma proceselor de tratare provine din:

63,2% din surse de apa de suprafata

36,8% din surse de apa subterana

1.5 Calitatea apelor din Romania

Apele meteorice pot fi o sursa importanta de apa in perioadele secetoase caracteristice anumitor zone. Acumularea acestor ape datorita topirii zapezii sau in sezoanele cu precipitatii permite asigurarea unui minim de necesar de apa, pentru uz casnic, in zone lipsite partial de alte surse de apa, cum este in Romania – Prut

Calitatea apei este data de caracteristicile fizico-chimice si biologice si este variabila in functie de caracteristicile zonale si de mineralogie, timp de contact, temperatura etc. Totusi, daca se iau in considerare aceleasi tipuri de surse de apa, toate apele curgatoare,  apele lacurilor si apele subterane au caracteristici specifice. In tabelul 2 se prezinta limitele admisibile ale principalilor parametri de calitate a apei, precum si intervalele de valori considerate optime pentru pesti, organisme ce pot fi considerate indicatori biologici acceptabili pentru calitatea anumitor categorii de ape.

Apa raurilor si fluviilor este caracterizata de regula printr-un grad de mineralizare relativ redus, concentratia totala a sarurilor solvite nefiind mai mare de 400 mg/l. Principalele saruri dizolvate sunt carbonati, bicarbonati, cloruri, sulfati si alte saruri de potasiu calciu si magneziu, care determina o duritate totala a apei, de obicei sub 15 grade. Concentratia ionilor de hidrogen determina un pH de 6,8-7,8. Concentratia oxigenului solvit este de regula de 4-14 mg/l, iar dioxidul de carbon are valori mai mici de 10 mg/l. Incarcarea acestor ape cu substanta organica si diverse suspensii este variabila in functie de particularitatile meteo-climaterice, fiind mai importanta in sezoanele cu precipitatii mai importante.( NTPA-013 din 07.02.2002.)

Tabel nr. 1.1 Valori admisibile pentru apa conform STAS 4706/88

Apa lacurilor are parametri diferiti de cei ai apelor curgatoare datorita in principal caracterului stagnant care presupune actiunea unor factori deosebiti cum sunt o insolatie mai accentuata, stratificare termica si chimica etc.

Continutul in substante organice, concentrarea nutrientilor si lipsa unei circulatii maselor de apa determina conditii favorabile dezvoltarii unei biomase complexe. Toate aceste aspecte determina caracteristicile diferite ale apelor stagnante.

Apa subterana are de regula un grad mai ridicat de mineralizare, peste 400 mg/l, cu o duritate totala de 10-20 grade germane si un pH de 6,5-7.

Concentratia de oxigen solvit este mai redusa, de maximum 3 mg/l si, in functie de compozitia rocilor, apa subterana are concentratii mai importante de fier, mangan, sulfuri sau hidrogen sulfurat etc. Indicatorii de calitate( NTPA-013 din 07.02.2002.) pentru diferite categorii de ape, comparativ cu apa distilata sunt prezentati in tabelul 2

Tabel nr.1.2 Limite parametrice pentru anumite categorii de apa

1.6 Acumularea Halceni.

Acumularea Halceni, este amplasata pe raul Miletin la altitudinea de 81 mMN, in zona de campie, in dreptul localitatii Vladeni, la 18 km in amonte de confluenta cu raul Jijia, natura fundului de lac silicioasa, are un volum total la N.N.R. de 13 mil.m3 .

Scop – Serveste la alimentarea cu apa a localitatii Vladeni, apararea impotriva inundatiilor si pentru irigatii. Principalele surse de poluare ale acumularii le constituie sursele difuze cu azotati și piscicultura intensiva.

Elemente biologice -Din punct de vedere al elementelor biologice, acumularea Halceni a fost evaluata pe baza datelor de fitoplancton si fitobentos care au incadrat acumularea in potentialul moderat.

Elementele fizico-chimice monitorizate in vederea evaluarii potentialului acumularii Halceni au inregistrat urmatoarele valori medii:

– azot total: 1,267 mg/l, valoare caracteristica potentialului maxim;

– CBO5: 6,393mg O2/l, valoare caracteristica potentialului moderat.

Urmare aplicarii celei mai defavorabile situatii, din punct de vedere al indicatorilor fizico-chimici generali acumularea Halceni se incadreaza in potentialul moderat.

Poluanti specifici :

Din punct de vedere al poluantilor specifici, apa acumularii Halceni se incadreaza in potentialul moderat (http://apepaduri.gov.ro/wp-content/uploads/2014/07/Sinteza-calit%C4%83%C8%9Bii-apelor-din-Rom%C3%A2nia-%C3%AEn-anul-2013.pdf)

Figura nr 1.4 Lacul Halceni – pozitionare din satelit, imagine din teritoriu

Din punct de vedere hidrotehnic acumularea Halceni poate fi caracterizata astfel

Parametrii tehnici: debit mediu multianual:1,14 m3 /s;

volum util:11,6 mil.m3 ;

volum atenuare:33,6 mil.m3 .

Principalele folosinte sunt:

irigare a cca. 1470 ha,

alimentare cu apa potabila- 111 l/s,

piscicultura pe 335 ha.

2.0 Tehnologii clasice de tratare a apei

(https://www.safewater.org/fact-sheets-1/2017/1/23/conventional-water-treatment)

Multe instalații de tratare a apei folosesc o secventa de coagulare, decantare , filtrare și dezinfecție pentru a furniza apă potabilă sigură pentru public.

La nivel mondial secventa de coagulare, decantare și filtrare este cea mai aplicată tehnologie de tratare a apei și a fost folosită cu succes încă de la începutul secolului al XX-lea.

Procesul de coagulare implică aditia reactivilor pe baza fier sau aluminiu, sub forma de sulfat de aluminiu, clorura ferica , produsi pre-polimerizati (polihidro clorura de aluminiu , polihidroxi clorura de aluminiu)

Acesti reactivi chimici sunt cunoscuti sub denumirea de coagulanti și au prin definitie o sarcina electrica pozitiva .

Sarcina pozitivă a coagulantului neutralizează sarcina negativă a particulelor dizolvate și aflate in faza de suspensie în apă.

In momentul când se realizeaza descarcarea electrostatica, particulele formeaza punti de legatura intre ele, unindu-se (acest proces este uneori numit și floculare).

Particulele mai mari, sau flocoanele, au masa suficient de mare pentru a se depune in blocul de decantare (coagulare). Acest proces de sedimentare se defineste ca decantare.

Figura nr. 2.1 Secventa de coagulare / floculare

Procesul coagularea poate elimina cu succes un volum mare de compuși organici, inclusiv ceea ce numim generic substanta organică dizolvată, (cunoscuta ca substanță organică naturală (NOM))

Coagularea poate, de asemenea, elimina particulele aflata in faza de suspensie, inclusiv de natura anorganica (DOC) sub forma unor precipitate , cum este cazul fierului.

O cantitate mare de DOC poate conferii apei un gust și un miros neplăcut, precum și o coloratie specifica maronie.

A doua etapa a unui flux conventional de trarare a apei il constituie decantarea. Constructiv sunt mai multe tipuri de decantoare : longitudinale sub forma unor cuve cu fundul sub un anumit unghi ce permite evacuarea facila a namolului produs, , decantoare suspensionale ce folosesc principiul norului suspensional creat in conul suspensional sub actiunea unui turbo-agitator, decantoare lamelare: eficienta sporita raportata la spatiul ocupat fata de suprafata utila suprafata utila este asigurata de un sistem tip fagure ce asigura o suprafat de contact mare.

A treia etapă a unui sistem convențional de tratare a apei o constituie filtrarea, ce are ca scop îndepărtarea particulelor ramase in suspensie dupa procesul de decantare

Există două tipuri de filtrare cu nisip ; filtrarea lenta si filtrarea rapida.

Filtrarea lenta cu nisip implica procese biologice, acest mod de separare a fost printre primele metode tehnice aplicabile in tratrea apei pana la dezvoltarea filtrelor rapide

Sistemele de filtrare lente cu nisip au fost utilizate o perioada indelungata de timp; primele sisteme operate fiind în Londra în secolul al XIX-lea.

Cu toate acestea, sistemele de filtrare lentă necesită operarea unor suprafețe mari de teren, deoarece debitul apei prelucrat este cuprins între 0,1 și 0,3 m3 pe oră. Datorită suprafeței de teren solicitate și timpului de curățare, filtrele rapide de nisip, care au fost dezvoltate ulterior, la începutul secolului al XX-lea, sunt mult mai răspândite in prezent

Filtrarea rapida prin nisip constituie un proces fizic care elimină particulele în suspensie din apă. Filtrarea rapidă este mult mai frecventă decât filtrarea lenta deoarece filtrele rapide au debite destul de mari și necesită un spațiu relativ mic de operare. De fapt, în timpul filtrării rapide a nisipului, apa curge cu o viteză de până la 20 m3 pe oră. Filtrele sunt în general decolmatate prin procedeu back wash si repuse in functiune imediat

3.0 Tehnologii avansate de tratare a apei.

(https://www.safewater.org/fact-sheets-1/2017/1/23/ultrafiltrationnanoandro)

Dimensiunea particulelor ce pot fi îndepărtate în timpul filtrării depinde de dimensiunea porilor materialului filtrant.

Diagrama de mai jos rezumă diferitele procese de separare referitoare la materialele obișnuite ce pot fi filtrate prin fiecare proces.

Filtrarea particulelor se referă la filtrarea prin medii obisnuite, în timp ce celelalte tipuri sunt filtrarea cu membrană.

Figura nr. 3.1 Dimensiunea particulelor ce pot fi eliminate prin diferite procese de separare

Diagrama din figura nr 3.2 prezinta tipurile de particule ce pot fi îndepărtate din apă cu membrana filtranta dedicata.

Marcherul verde indică faptul că particula este suficient de mică pentru a trece prin filtru, în timp ce marcherul portocaliu indică faptul că filtrul blochează particula la trecerea prin filtru.

Figura nr.3.2 Particule retinute din apă prin procese de filtrare prin membrană

Ultrafiltrarea (UF) este o varianta tehnologica de filtrare prin membrane semipermiabile în care forțele cum ar fi gradienții de presiune sau de concentrație conduc la procese de separatie.

Suspensiile solide și substanțele dizolvate cu greutate moleculară ridicată sunt reținute în așa-numitul retentat, în timp ce componentele dizolvate din apă și cu greutate moleculară mică trec prin membrană în permeat (filtrat).(  Clever, M.; Jordt, F.; Knauf, R.; Räbiger, N.; Rüdebusch, M.; Hilker-Scheibel, R. (1 December 2000). "Process water production from river water by ultrafiltration and reverse osmosis". Desalination. 131 (1–3): 325–336. doi:10.1016/S0011-9164(00)90031-6.)

Figura nr.3.3 Sistem ultrafiltrare Lenteck USA

Tehnologia nanofiltrarii utilizeaza un mediu poros cu dimensiunea porilor de aproximativ 0,001 microni. Nanofiltrarea elimină majoritatea moleculelor organice, aproape toate virusurile, majoritatea materiei organice naturale și o serie de săruri. Nanofiltrarea elimină ionii bivalenți, ce confera duritate apei ( calciu, magneziu), astfel încât este adesea folosită pentru dedurizare industriala.(  Bennett, Anthony (1 November 2012). "Membrane technology: Developments in ultrafiltration technologies". Filtration + Separation. 49 (6): 28–33. doi:10.1016/S0015-1882(12)70287)

Membranele de ultrafiltrare sunt definite prin greutatea moleculară, cut-off (MWCO). Ultrafiltrarea este aplicată în mod cross-flow sau dead-end.

Figura nr. 3.4 Modul de functionare a unei coloane de nanofiltrare

( sursa: water professionals)

Osmoza inversa se realizeaza in situatia cand doua solutii de concentratii diferite sunt separate printr-o membrana semipermeabila, astfel solutia diluata va trece prin membrana spre solutia mai concentrata.

In mod natural datorita fortelor de difuzie are loc un transfer de molecule de apa dispre solutia cu concentratie mai mica spre solutia cu concentratie mai mare, avand tendinta de egalizare a concentratiilor din ambele solutii, si deci de stabilire a echilibrului.
Pe principiul fenomenului invers celui prezentat anterior, adica prin osmoza inversa, apa pura va trece prin membrana semi-permeabila din solutia concentrata in cea diluata, astfel obtinandu-se o solutie din ce in ce mai slab concentrata.
Acest lucru se va realiza prin aplicarea unei forte asupra coloanei cu solutie concentrata care va invinge presiunea osmotica si va determina trecerea apei in solutie diluata.
Ca urmare, prin osmoza inversa se blocheaza trecerea tuturor impuritatilor cu dimensiuni mai mari decat porii membranei osmotice (0.0001 microni), deci obtinem performante superioare oricarui alt tip de filtrare clasic.

In figura 3.5 este prezentat modul de functionare si diferenta intre osmoza directa si cea inversa (http://www.statiidefiltrare.ro/echipamente/osmoza-inversa)

Figura nr. 3.5 Osmoza directa – osmoza inversa

4.0 Avantaje si dezavantaje la utilizarea tehnologiilor avansate de tratare a apei.

Toate cele trei procedee de filtrare cu membrană sunt metode eficiente de tratare a apei care In conditiile cand anumiti micropoluanti chimici sau biologici nu pot fi eliminati prin metode conventionale de tratare

Tehnica Ultrafiltrarii elimină bacteriile, protozoarele și niște viruși din apă.

Nanofiltrarea elimină/reduce activitatea microbiana, precum și cea mai mare parte a incarcarii organice precum si anumite specii metalice sub forma de ioni , în special ionii divalenți care cauzează apă tare. Nanofiltrarea, totuși, nu îndepărtează compușii dizolvați.

Osmoza inversa este capabila sa reduca pana la zero turbiditatea, inclusiv activitatea microbiana și practic toate substanțele dizolvate. Cu toate acestea, în timp ce osmoza inversă elimină multe componenete periculoase, înlătură și unele minerale benefece , cum ar fi calciu și magneziu. De aceea, apa ce este tratată prin osmoză inversă beneficiază de o remineralizare de magneziu și de calciu. Aceasta adaugă calciu și magneziu în apă, crescând în același timp pH-ul și scăzând potențialul coroziv al apei.

Ca dezavantaje, daca fluxul de tratare conventional este capabila sa aduca apa bruta in conditita de potabilitate, investitiile in sisteme avansate de tratare prezinta costuri inutile de productie adesea prohibitive.

Daca apa bruta supusa procesarii prezinta caracteristici ce nu pot fi modificate conventional se face uz de tehnologia membranelor functie de ceea dorim sa obtinem

Deci putem afirma ca dezavantajele in afara costului ridicat de productie si exploatare, nu exista practic.

5.0 Secventa de tratare chimica a apei

5.1 Preoxidarea apei

5.1.1 Generarea de trihalometani

Procedeul de clorinare a apei folosit cu succes timp de mai mult de un secol in controlul bolilor infectioase de natura hidrica, determina formarea unor produsi secundari, cum sunt trihalometanii halogenati, ce apar din reactia materiei organice prezente in toate tipurile de apa cu clorul utilizat ca dezinfectant in tratarea apei.

Capacitatea de distructie microbiologica a principalilor reactivi de dezinfectie este prezentata in tabelul de mai jos :

Tabel nr.5.1 Capacitatea biocida a dezinfectantiolr uzuali

Sunt posibile mai multe mecanisme de formare, dintre care mentionam pe cel care se initiaza de la produsii polifenolici de degradare ai acidului fulvic din compozitia substantelor humice naturale.

Concentratia totala si formarea speciilor individuale de trihalometani (THM) in apa clorinata, depind foarte mult de compozitia apei brute si in special de prezenta materiilor organice, de parametrii operationali ca ultrafiltrarea, doza de clor, timpul de contact, temperatura/sezonalitate si  pH  iar in sistemul de distributie de mediul ambiental intratubular creat de: existenta clorului rezidual liber, materialul din care este realizata tubulatura (PVC), prezenta biopeliculei si bioactivitatea microbiana.

Compusii organohalogenati generati in timpul procesului de clorare (oxidare/dezinfectie) includ o gama variata de derivati (trihalometani, haloacizi, halocetone, haloacetonitrili, clorpicrina, clorfenoli etc.), dintre care numai trihalometanii (CHCl3, CHCl2Br, CHClBr2, CHBr3) si acizii haloacetici (monoclor-, -diclor-, triclor-, monobrom-, dibromacetic) sunt reglementati de legislatia internationala/nationala

Concentratia trihalometanilor in ape este monitorizata datorita rolului ce li se atribuie in procesele de carcinogeneza, concentratia maxima admisa fiind de 100 mg/L (respectiv 30 mg/L CHCl3).

Astfel, conform reglementarilor U.S. EPA si respectiv standardelor UE, limitele pentru subprodusii de dezinfectie in apa tratata sunt, dupa cum urmeaza (Richardson, S.D. – New disinfection by-products issues: emerging DBPs and alternative route of exposure, Global Next Journal (2012), 7(1), 43-57.): U.S. EPA, THM totali – 80 g/l; Acizi haloacetici – 60 g/l UE/Romania THM totali – 100 g/l

Preoxidarea cu cu dioxid de clor

Dioxidul de clor (CIO2) este un gaz galben-verzuie ce exista sub forma unui radical liber. Solutiile sunt de asemenea galben-verzui și au un miros similar cu clorul. In aer, mirosul poate fi detectat la concentratii de minimum 0,3 ppm.

Dioxidul de clor prezinta un spectru larg; la fel de eficient ca și clorul impotriva virușilor, bacterii și ciuperci; dar mult mai eficient decat clorul pentru inactivarea parazitilor chistici de tip Giardia și Cryptosporidium parvum, este, de asemenea, o strategie de control eficient pentru gust, miros, culoare, fier și indepartarea manganului (Chauret et al. 2001).

Caracteristicile chimice sunt prezentate in tabelul nr.5.2

Tabel nr. 5.2 Dioxid de clor, proprietati generale

(conform fișei tehnice de securitate pentru dioxidul de clor

Dioxidul de clor nu hidrolizeaza in apa, ci exista sub forma de gaz dizolvat la temperaturi de peste 11°C.

Solutiile sunt extrem de volatile și trebuie pastrate in recipiente inchise (https://www.evoqua.com/en/brands/municipal- services/Product%20Information%20Library/Chlorine-dioxide-preoxidation-n WWA.pdf )

Cand este expus la lumina ultravioleta, solutia de ClO2 se descompune fotolitic pentru a genera ionul clorat (ClO3-), cu degajare violent de energie ( explozie). Din acest motiv, solutiile trebuie stocate in vase inchise la culoare pentru a evita descompunerea solutiei și formarea nedorita a ClO3-

Spre deosebire de alti halogeni cu proprietati biocide (clor și brom), reactiile dioxidului de clor cu substante humice, care actioneaza ca precursori ai THM nu duc la formare de trihalometani și acizi haloacetici deoarece in momentul cand dioxidul de clor oxideaza materialul organic,este redus la treapta de clorit organic dar nu sunt generate substante organice clorurate.

Oxidati, precursori ai THM sunt eliminati in timpul treptei de coagulare, sedimentare și filtrare inainte de clorinarea finala, avand ca efect major scaderea semnificativa a nivelurilor THM in apa potabila.

Pretratarea cu ClO2 are, de asemenea, un efect inhibitor asupra formarii THM in momentul cand clorul este utilizat ulterior pentru dezinfectie (Yang și colab., 2013). Nivelurile valorice a acizilor haloacetici nu sunt afectate de preoxidare cu ClO2 (Harris 2012).

Sinteza dioxidului de clor , datorita instabilitatii ridicate se genereaza la locul de consum adica in situ. Generarea are loc in sisteme tehnice specifice in urma reactiei dintre cloritul de sodium si acidul clorhidric:

(https://www.noviconsult.ro/download/detalii82.pdf)

5 NaClO2 + 4 HCl -> 4 ClO2 + 5 NaCl + 2 H2O

Figura nr. 5.1 Generator de dioxid de clor

(https://www.noviconsult.ro/download/detalii82.pdf)

In tabelul de mai jos sunt prezentati principalii reactivi utilizati in preoxidare in productia de apa potabila.( (https://www.noviconsult.ro/download/detalii82.pdf)

Tabel nr. 5.3 Parametrii de baza ai biocidelor uzuale

Utilizand dioxidul de clor in treptele de tratare, doza de clor injectata la final in rezervorul de apa potabila este mult mai mica decat in tehnologia ce utilizeaza in dezinfectie numai clor gazos.

( https://www.paawwa.org/wp-content/uploads/2018/04/McCullough.pdf)

– la aceleasi doze de dezinfectant , eficacitatea dioxidului de clor este superioara

– prin utilizarea s-a ca agent preoxidant , imbunatateste procesul de decantare

– reduce considerabil substantele organice din apa

– este capabil sa indeparteze , mirosurile produse de algele in descompunere ,ca urmare a procesului de eutrofizare in sezonul cald.

– timpul de contact cu apa este mult mai mic (maximum 15 minute)

– este mai putin coroziv decat clorul .

– propietatile biodistructive nu sunt influientate de temperatura si pH

– este capabil sa reduca fierul si manganul din apa.

5.2 Coagularea apei

Prezenta in apa a unor suspensii ce nu decanteaza in mod natural confera apei caracteristica de turbiditate . Turbiditatea  este o masura a limpezimii relative a  unui lichid. ( Haze technical definition Archived August 22, 2015, at the Wayback Machine.) Valoarea turbiditatii este reglementata de legea 458/2002

In secventa de tratare a apei, coagularea constituie un mecanism esential pentru indepartarea particulelor coloidale in suspensie, ce imprima caracteristici nedorite (turbiditate, culoare, gust si miros)

Pentru a obtine un efect de limpezire avansat este nevoie de o metoda de tratare chimica.

Tratarea chimica defineste introducerea in apa a unor substante ce intra in reactie chimica cu substante dizolvate in apa. Se formeaza compusi care disperseaza in apa sub forma de particule fine incarcate pozitiv ce au abilitatea de a neutraliza sarcina electrica negativa a particulelor care dau turbiditate apei. In acest mod se produce aglomerarea lor in flocoane mai mari ce se depun rapid sub influienta campului gravitational Efectul este optimizat daca se introduce si o agitare a energica a masei lichid reactiv. In vederea aglomerarii microflocoanelor rezultate in primele momente a procesului de coagulare este nevoie de utilizarea unui adjuvant cu proprietati adezive cu scopul cresterii masei floconului in idea decantarii gravitationale cu viteza nmai mare. Reactivii utilizati sunt de obicei copolimeri anionici din clasa acrilamidei. Acest proces poata numele de coagulare- floculare, iar substantele folosite se numesc coagulanti/ floculanti.

5.2.1 Utilizarea sulfatului de aluminiu

(https://www.austieca.com.au/documents/item/818)

Sulfatul de aluminiu, Al2(SO4)3, se utilizeaza sub forma solida sau lichida (solutie concentrata), reactia cu apa bruta decurge in modul urmator:

Al2(SO4)3+6HCO3- ↔2Al(OH)3↓+3SO4-2+6 CO2 ↑

Sulfatul de aluminiu se prezinta, sub forma anhidra, ca o pulbere alba sau sub forma de plachete cu dimensiunea intre 10 – 20 mm, avand densitatea 2710 kg/m3 si substanta activa Al2O3 de minim -15,3 %

. Solubilitatea in apa, este in functie de temperatura, iar densitatea solutiei in functie de concentratie

Doza recomandata pentru limpezirea apelor de suprafata este de 10 – 100 g/m3 , exprimata in produsul comercial solid [Al2(SO4)3 18H2O].

Valoarea pH-ului apei brute la care se recomanda folosirea sulfatului de aluminiu este intre 5,5 si 7. Temperatura si valoarea pH-ului influienteaza procesul de coagulare cu sulfat de aluminiu, la punctul critic al apei (4°C), apar probleme de solvoliza ceea ce reduce considerabil capacitatile coagulante. Viteza de hidroliza creste cu cresterea temperaturii. In special este influentata viteza de hidroliza a cuagulantilor de aluminiu si mai putin a celor de fier.(http://www.creeaza.com/legislatie/administratie/ecologie-mediu/COAGULANTII-ANORGANICI-COMPLEC384.php)

Adaosul de Al2(SO4)3 in apa reduce duritatea temporara, dar mareste duritatea permanenta a acesteia. Sulfatul de aluminiu are actiune coroziva asupra metalelor feroase, incat se recomanda folosirea vaselor si instalatiilor din material plastic (PVC sau PPR)

Printre deficientele majore a utilizarii sulfatului de aluminiu, prezenta aluminiului residual este unul semnificativ, acest metal fiind incriminat de generarea sindromului Alzheimer. Legea 458/2002, reglementeaza foarte strict valoarea aluminiului residual in apa potabila.

5.2.2 Utilizarea compusilor prepolimerizati- polihidroxiclorura de aluminiu.

Compusii de aluminiu polimerizati, avand in molecula hidroxid de aluminiu, sulfat sau/si clorura de aluminiu, sunt foarte eficienti atat in coagulare cat si in floculare. Ei au efecte puternice de neutralizare a sarcinilor electrice in coagulare, efecte deosebite de adsorbtie, de punte si de plasa in faza de floculare.

Avantajele polihidroxi clorurii de aluminiu fata de sarurile de aluminiu clasice sunt:

– floculare rapida;

– reducerea turbiditatii de 1,5 – 2 ori fata de sulfatul de aluminiu;

– eliminarea buna a substantelor organice; – doze reduse pentru alti reactivi adjuvanti;

– densitatea namolului rezultat este mare;

– costul apei tratate pe ansamblul statiei este mai mic, desi raportat numai la coagulare-floculare rezulta mai mare decat in cazul folosirii sulfatului de aluminiu si a adjuvantilor corespunzatori;

– continutul de aluminiu rezidual in apa tratata este mai mic, datorita continutului mai mic de Al din reactiv cu 20 – 30 %.

– nu este influientat de temperatura apei , deci poate fi utilizat in orice anotimp.

Compusul comercial este cunoscut sub denumirea de MO-PAC -14 prezinta urmatoarele caracteristici, conform fisei de securitate:

prezentare – lichid transparent sau slab opalescent

culoare – incolor sau slab galbui

densitate (la 20°C) 1.32 ± 0.05 kg / dm3

viscozitate (la 20°C) – ca. 10-20 mPas

cristalizarea incepe de la cca. – 20 °C (dupa cristalizare solutia este stabila si fara sediment)

Aceste caracteristici confera acestui reactiv posibilitatea de a fi dozat usor indifferent de conditiile meteo si tot odata integrarea dozarii intr-o bucla de automatizare.

5.3 Oxidarea (dezinfectia) finala

5.3.1 Oxidarea cu hipoclorit de sodiu.

Alternativa clorului gazos la dezinfectia finala in efortul de a reduce prezenta THM in apele de suprafata incarcate organic la valori ridicate o constituie hipocloritul de sodiu. (https://www.lenntech.com/processes/disinfection/chemical/disinfectants-sodium-hypochlorite.htm)

Hipocloritul de sodiu este o soluție limpede, ușor galbuie, cu un miros caracteristic.

Hipocloritul de sodiu are o densitate relativa de 1,1 (5,5% soluție apoasa).

Hipocloritul de sodiu este instabil. Clorul se evapora la o viteza de 0,75 grame clor activ pe zi din soluție.

Hipocloritul de sodiu incalzit se descompune. Acest lucru se intampla și atunci cand hipocloritul de sodiu vine in contact cu acizi, radiatia solara , anumite metale și corozive, inclusiv clorul gazos.

Hipocloritul de sodiu este un oxidant puternic și are capacitatea de a reacționa cu compuși organici reducatori inflamabili.

Soluția de hipoclorit de sodiu este o baza slaba care este inflamabila.

Aceste caracteristici trebuie reținute in timpul transportului, depozitarii și utilizarii hipocloritului de sodiu.

Prin adaugarea hipocloritului in apa se formeaza acid hipocloric (HOCl):

NaOCl + H20 → HOCl + NaOH-

Acidul acid hipocloric este scindat in acid clorhidric (HCI) și oxigen atomic (O.).

Atomul de oxigen este un oxidant foarte puternic.

Hipocloritul de sodiu este eficient impotriva bacteriilor, a virușilor și a fungiilor, mecanismul de dezinfectie decurge asemantor cu cel al clorului gazos.
6.0 Studiu de caz : Statia de Tratare Vladeni

Operatorul local de apa si canalizare utilizeaza pentru potabilizare apa bruta furnizata de acumularea Halceni.

Statia de tratare a fost data in folosinta in anul 1983 si foloseste o secventa clasica de tratare urmand treptele: captare – preoxidare cu clor gazos – coagulare – filtrare prin filtre rapide cu nisip stocare in rezervor – dezinfectie finala cu clor gazos.(www.Apavital.ro)

Instalatiile tehnologice de tratare sunt amplasate pe un amplasament deluros aflat la o altitudine de cca 35 m fata de reteaua de distrubutie locala, fapt ce combina furnizarea gravitationala cu sistemul de pompare spre beneficiari.

Schema de flux este prezentata in figura.6.1

Figura nr.6.1 Schema de flux a STAP Vladeni

Conform proiectului tehnologic implementat in 1983, captarea apei brute se realizeaza printr-un turn de priza amplasat in lacul Halceni, statia de pompare apa bruta este capabila sa aspire apa din turnul de priza prin intermediul unor pompe cu regim variabil de turatie pentru control debit.

Prin intermediul unei conducte de cca 3 km cu DN 300 mm apa este pompata in statia monobloc de tratare.

Reactivul coagulant, initial, sulfatul de aluminiu si reactivul preoxidant clorul gazos, intra in contact cu apa bruta intr-o structura denumita camera de reactie rapida

In acest punct are loc amestecul intre apa si reactiv printr-un procedeu denumit salt hidraulic .

Aici este initiat procesul de coagulare. Printr-o conducta de DN 300 apa este dirijata in camera de reactie lenta, amplasata la intrarea in decantorul longitudinal. Camera de reactie lenta este prevazuta cu deflectoare metalice pentru distributia uniforma a apei in acest spatiu.

Procesul de decantare este realizat in doua cuve longitudinale, cu fundul sub un unghi de 4° pentru a permite prin raclare eliminarea namolului rezultat.

Viteza in blocul decantor este de cca 2 -5 m/s.

Dupa etapa de decantare gradul de limpezire al apei atinge o rata de 90%

Apa decantata este transportata printr-o conducta la statia de tratare monobloc de tratare

Statia de tratare monobloc cuprinde:

• Statia de filtre rapide;

• Statia de pompare;

• Statia de dezinfectie.

Din decantor apa intra in mod gravitational in blocul de filtre rapide format din 3 cuve. Capacitatea maxima a filtrelor este de pana la 50 l/s.

Statia de filtre rapide are drept scop limpezirea apei decantate pentru a putea fi utilizata in scopuri potabile.

Apa decantata strabate stratul de nisip cuartos avand grosimea de 1m. Sistemul de drenaj este alcatuit din placi cu crepine. Viteza de filtrare este de 5 – 7 m/s.

Apa filtratata prin nisip este colectata intr-un rezervor de cca 1000 m3. Printr-un sistem de injectoare este introdus clorul gazos cu scopul dezinfectiei finale.

Cu un sistem de pompe, apa tratata este distribuita spre consumatori.(www.apavital.ro)

Conform NTPA-013 din 07.02.2002 sursa de apa bruta, functie de calitate se clasifica in trei categorii:

Categoria A1

Tratare fizica simpla și dezinfecție (de exemplu: filtrare rapida și dezinfecție).

Categoria A2

Tratare normala fizica, chimica și dezinfecție [de exemplu: preclorinare, coagulare, floculare, decantare, filtrare, dezinfecție (clorinare finala)].

Categoria A3

Tratare fizica, chimica avansata, perclorare și dezinfecție [de exemplu: clorinare intermediara, coagulare, floculare, decantare, filtrare prin adsorbție (pe carbune activ), dezinfecție (ozonizare, clorinare finala).

La punerea in functiune in anul 1983 calitatea apei din acumularea Halceni se incadra in categoria A1.

Din cauza fenomenelor de eutrofizare, a dezvoltarii intensive a activitatilor piscicole de-a lungul timpului nivelul de clasificare al apei din acumularea Halceni este de A3.

7.0 Metode si materiale

Studiile de implementare a noilor de reactivi de tratare s-au realizat pe infrastructura hidraulica a statiei de tratare Vladeni.

Scopul a studiilor a constat in inlocuirea reactivului sulfat de alumniu cu polihidroxi clorura de aluminiu cu scopul reducerii prezentei aluminiului rezidual si a valorii parametrului oxidabilitate.

Inlocuirea clorului gazos utilizat in secventa de preoxidare si oxidare finala cu dioxid de clor respectic cu hipoclorit de sodiu.

Implementarea flocularii cu un copolimer acrilic pe baza de poliacril amida cu scopul imbunatatirii procesului de decantare si a colmatarii premature a filtrelor cu nisip cuartos.

Pentru stabilirea dozelor optime de reactiv coagulant s-a utilizat testul JAR.

7.1 Testul JAR (P. D. Toma, Ecoterra – Journal of Environmental www.ecoterra-online.ro Research and Protection, 2012, no. 3)

Stabilirea dozelor de reactivi urmareste determinarea cantitatilor optime de reactiv ce au efect de limpezire maxim.

Metoda JAR, considerata apropiata de realitate, foloseste un dispozitiv prin care se efectueaza incercari cu doze de coagulant diferite.

Determinarea dozei optime de coagulant prin metoda JAR-TEST: utilizeaza un dispozitiv floculator ( in cazul nostru) model STUART (Calin A,2015)

Figura nr.7.1 Floculator STUART

Instalatia dispune de sase pahare de test tip Berzelius, gradate cu capacitatea de 1000 ml prevazute fiecare cu un agitator mecanic a carui turatie se regleaza electronic.

In paharele de proba se introduc cantitati egale de apa, identica cu cea care este supusa procesului de coagulare. Primul pahar este folosit drept proba martor, iar in celelalte cinci se introduc doze progresive de coagulant.(de obicei din 5 in 5 mg/L) Agitarea apei cu reactiv se realizeaza rapid in prima faza la 160 rpm timp de 2 minute si apoi lent la 40 rpm timp de 20 minute

(Ecoterra – Journal of Environmental www.ecoterra-online.ro Research and Protection, 2012, no. 32. 30)

Se apreciaza, utilizand metoda Baylis (Baylis,1963) dimensiunile flocoanelor din cele cinci pahare astfel:

N (nul) – nici un flocon vizibil, PB ( putin vizibil) – dimensiunea floconului este mai mica de 0.5 mm, DB (destul de bun) – dimensiunea floconului este in jur de 0.5 mm, B (bun) – dimensiunea floconului se incadreaza in intervalul 0,5 la 1 mm, FB (foarte bun)- dimensiunea floconului are valoare in intervalul de la 1 la 1,5 mm si I (imens) – cu dimensiunea floconului mai mare de 1,5mm.

Experienta acumulata in tratarea apei indica necesitatea aplicarii unui coeficient de siguranta pentru dozele aplicate in instalatia de tratare, fata de cele rezultate in laborator, conform ecuatiei :

Duzuala Csig Dopt

Coeficientul de siguranta se regaseste in intervalul 1.2 – 1.5

Coeficientul de siguranta se stabileste functie de: calitatea reactivilor utilizati in fluxul de tratare; eficienta sistemului de dozare; eficienta sistemelor de agitare-amestecare-reactie; conditiile climatice in care functioneaza instalatiile de tratare (Manescu et al 2009).

Testele JAR se efectueaza – la fiecare variatie importanta a urmatorilor parametrii ai apei brute: temperatura, pH-ul, turbiditatea si mineralizarea (dupa fiecare precipitatie si in timpul cresterii sau descresterii cursului de apa), consumul chimic de oxigen (in cazul poluarilor accidentale); – la fiecare modificare semnificativa a filierei de tratare sau ale conditiilor de functionare ale fluxului ; – atunci când controalele analitice pun in evidenta o degradare a calitatii apei decantate sau tratate: depasirea continua a valorilor unor indicatori normati determinati prin analize de laborator; depasirea valorilor parametrilor normati ai apei potabile ca de exemplu: continutul in aluminiu, fier, mangan, caracteristici microbiologice (Vulpasu 2008).

7.2 Determinarea oxidabilitatii apei ( conform SR EN ISO 8467/2001)

Oxidabilitatea este conditionata de cantitatea de substante organice, ce se gasesc in apa.

Substantele organice se pot forma ca rezultat al vitalitatii si descompunerii organismelor acvatice si al celor ce pot nimeri in sursele de apa impreuna cu torentele de ploaie. Dar cantitatea cea mai mare survine cu apele reziduale.
Oxidabilitatea este un indice chimic indirect de poluare a apei cu ape reziduale.

Cu cât oxidabilitatea este mai mare, cu atât mai multe substante organice sunt in apa, cu atât e mai mare posibilitatea prezentei microflorei patogene.

Continutul de substante organice din apele naturale se exprima prin indicele de oxidabilitate, ce reprezinta numarul de miligrame de permanganat de potasiu folosit pentru oxidarea substantelor organice dintr-un litru de apa (mg KMnO4/L).

Acest indice se determina prin oxidarea substantelor organice cu KMnO4 in mediu acid, in cazul apelor cu un continut in cloruri mai mic de 300 mg/L, sau in mediu bazic, in cazul apelor cu un continut in cloruri mai mare de 300 mg/L .

Sub actiunea ionului MnO4-, in mediu acid se produce oxidarea substantelor organice la CO2, H2O, NH3 etc., iar ionul MnO4- se reduce la Mn2+ . Excesul de KMnO4 este redus cu acid oxalic .

Materiale necesare: doua biurete de 20 ml, un cilindru gradat de 50 ml, flacoane Erlenmeyer, solutii de : KMnO4 0,01 N, H2C2O4 0,01 N, H2SO4 25%, probe de apa de pe treptele de tratare.

Mod de lucru: In flaconul Erlenmeyer se introduc 50 ml apa de analizat, se adauga 3 ml H2SO4 25%, 10 ml KMnO4 0,01 N, si se fierbe aproximativ 10 minute. Se raceste la 70oC, se adauga 10 ml H2C2O4 0,01 N si se titreaza excesul de acid oxalic cu KMnO4 0,01 N pâna la nuanta slab roz persistenta.

Indicele de oxidabilitate se calculeaza cu formula:

Indice ox = 1000 mg KMnO4/L in care:

V = volumul solutiei KMnO4 0,01 N folosit la titrare

V2 = volumul de apa luat in analiza

a = numarul de miligrame de KMnO4 continut intr-un 1 mL solutie

Figura nr.7.2 Punct de echivalenta la determinarea oxidabilitatii apei

7.3 Determinarea turbiditatii apei.(conform SR EN ISO 7027/2001)

Turbiditatea  apei se datoreaza prezentei in apa a particulelor foarte fine (organice si anorganice) ce se afla in suspensie si care nu sedimenteaza in timp.

Turbiditatea reprezinta efectul optic de imprastiere a unui flux luminos la trecerea printr -un mediu fluidcare contine particule in suspensie sau in stare coloidala.

Determinarea turbiditatii cu turbidimetrul (nefelometrul) are la baza efectul Tyndall conform caruia apa tulbure devine stralucitoare daca este traversata de un fascicul luminos, datorita faptului ca particulele In suspensie difuzeaza lateral o parte din razele luminoase.

Pentru determinari a fost utilizat un turbidimetru de teren model Hach 2100Q01

Figura nr.7.3 dispozitivul utilizat in determinarea turbiditatii si drumul optic aferent.

Firma producatoare Hach recomanda calibrarea turbidimetrului cu setul de calibrare specific.

Determinarile se realizeaza prin introducerea probei de apa in vasul de sticla optica si lansarea comenzii start din bordul dispozitivului.

7.4 Determinarea THM din apa potabila ( conform SR EN ISO 10301:2007)

Tehnica utilizata a implicat un gaz-cromatograf Shimadzu GC-2010 cu captura de electroni (GC-ECD) si un autosampler Shimadzu AOC 5000HS.

Analiza nivelelor de THM total din apa supusa analizei a fost efectuata la 1-3 ore de la prelevarea probelor, care au fost pastrate la rece (40C) pâna la momentul analizarii. Pentru analiza au fost adaugate 3 g de clorura de potasiu in flacoane si s-au transferat 12 ml apa pentru test., dupa pastrarea anteriora a acesteia la temperatura camerei.

Proba a fost amplasata in autosampler si s-a incalzit la 850C timp de 40 de minute, apoi s-a efectuat injectia in faza gazoasa.

Faza de propuisie sau transport a fost azotul de inalta puritate.

La fiecare set de 6 probe analizate, s-a efectuat o proba martor cu apa distilata si o proba de control prin adaugarea a 2 µl de solutie THM standard cu o concentratie de 200 µg/ml. (Standarde folosite: CHCl3, CHBr3, CHClBr2 de puritate cromatografica.)

Figura nr.7.4 Gaz- cromatograf model Shimadzu utilizat in determinarea THM

Figura nr.7.5 Cromatograma obtinuta la separarea trihalometanilor din apa potabila supusa clorinarii

1-solvent de extractie  (pentan); 2- CHCl3; 3-CHCl2Br; 4-CHClBr2; 5 -CHBr3

Varianta cu kitt-uri rapide de tip Hach metoda 10132

Tehnica de analiza implica kitt-iri rapide a caror valori pot fi citite pe un spectrofotometru din generatia DR ( DR 5000).

Proba prelevata se supune analizei in maxim 4 ore de la prelevare, vasul de prelevare se umple cu proba pana la sistemul de inchidere pentru a evita pierderea THM prin evaporare.

Functie de varianta spectrofotometrului DR, se selecteaza din meniul de operare programul 725 THM Plus. Se respecta seceventele de prepare a standardului zero si de conditionare a probei ce va fi supusa analizei conform protocolului Hach10132 inscriptionat pe fiecare caseta cu kitt-uri.

De mentionat ca aceasta metoda furnizeaza informatii priviind THM-ul total din apa analizata si nu subcomponentele THM specifice.

7.5 Determinarea aluminiului rezidual in apa potabila

Valoarea concentratiei aluminiului rezidual in apa potabila se determina spectrofotometric utilzand kitt-uri Hach – ECR (Eriochrome Cyanine R).

Pentru determinari sunt necesare materialele: spectrofotometru din generatia DR,( cazul de fata DR5000), kitt-urile Hach tip 8236 powder pillows, nacele din cuart cu drum optic de 10 mm, sticlarie specifica ( pipete, phare Berzelius si Erlemeyer)

Figura nr. 7.6 Kitt-ul specifice pentru aluminiu si spectrofotometrul aferent DR5000

Modul de lucru consta in selectia programului automat de analiza din computerul DR5000 (programul 9 aluminiu ECR), prelevarea probelor de apa ce vor fi supuse analizei , conditionarea nacelei de cuart (spalare, uscare).

Utilizarea Kitt-ului pentru aluminiu ECR se realizeaza strict in conformitate cu instructiunile de lucru 8326 specifice fiecarui set.

8.0 Studii de implementare a reactivilor noi de tratarea apei in STAP Vladeni

8.1 Analiza primara a apei brute furnizata de acumularea Halceni

Datele centralizate au fost obtinute in anul 2017 in intervalul ianuarie- octombrie.

Sunt prezentate valorile medii, maxime si minime in intrevalul monitorizat.

Valorile reprezinta media a cinci teste .Date obtinute sunt centralizate in tabelul nr.

Tabel nr.8.1 Parametrii de calitate ai apei brute provenite din acumularea Halceni ce furnizeaza apa bruta STAP Vladeni in intervalul ianuarie – octombrie 2017

Figura nr. 8.1 Evolutia parametrului oxidabilitate in perioada monitorizata

Figura nr. 8.2 Evolutia parametrului temperatura in perioada monitorizata

Figura nr. 8.3 Evolutia parametrului turbiditate in perioada monitorizata

Figura nr. 8.4 Evolutia parametrului pH in perioada monitorizata

Figura nr. 8.5 Evolutia parametrului ion sulfat in perioada monitorizata

Figura nr. 8.6 Evolutia parametrului aluminiu rezidual in perioada monitorizata

Analiza datelor din tabelul si graficele anterioare pun in evidenta urmatoarele aspecte:

– apa are un pH in domeniul alcalin cu valori medii anuale cuprinse in domeniul 7.43 –

8.38. Valorile pH-ului sunt mai ridicate in lunile de vara;

– mineralizarea are valori medii, conductivitatea apei fiind in domeniul 1332 – 1563 μS/cm;

– duritatea apei are de asemenea valori medii de 21.99 – 33.33 grade de duritate.

– concentratia de cloruri este redusa, in domeniul 26.945 – 37.391 mg/l.

– turbiditatea apei este variabila cu valori medii anuale in domeniul 3.38 – 43.20 NTU. Din analiza datelor avute la dispozitie se remarca faptul ca turbiditatea apei este ridicata in lunile mai – iulie si uneori in octombrie, ajungandu-se la valori de 43.20 NTU.

Valorile minime inregistrate au fost de 3.38 – 4.00 NTU, in lunile de iarna;

– incarcarea organica este mare, valorile medii anuale incadrandu-se in domeniul 6.32 – 7.92 mg KMnO4/L. Din analiza datelor s-a constatat ca incarcarea organica ajunge in lunile mai – iulie pana la valori de 7.92mg KMnO4/l; aceasta poate fi datorata fenomenului de eutrofizare (dezvoltare algelor) si a activitatilor piscicole din zona avand in vedere si cresterea turbiditatii in aceste perioade;

– concentratiile de azotati si azotiti sunt reduse: 0.78 – 2.65 mg NO3-/l respectiv 0.03 – 0.054 mg NO2-/l

Analiza datelor preliminare a apei brute pune in evidenta urmatoarele aspecte:

– apa este usor bazica, cu un pH mediu de 8.06

– concentratia de saruri situeaza apa bruta in zona apelor cu incaracare minerala mare (1456 mg/L saruri dizolvate);

– duritatea totala a apei a fost de 28.69șGe din care 25.36șGe reprezinta duritatea temporara;

– oxidabilitatea exprimata in permanganat de potasiu : 7.05 mg KMnO4/L

– prezenta ionului sulfat si a aluminiului rezidual creeaza dificultati in eliminarea acestuia din apa.

Valorile centralizate o incadreaza la categoria A2, conform NTPA 013/2006.

In concluzie, apa lacului Halceni este o apa de calitate medie, ce impune tratamente oxidative puternice superioare clorului gazos.

8.2 Determinari a concentratiei de THM in apa potabila

Determinarile au fost realizate in rezervorul de 1000 m3 in conditiile utilizarii tehnologiei implementate in 1983, utilizand clorul gazos ca reactiv dezinfectant final

Tabel nr. 8.2 Concentratia THM in rezervorul de apa potabila 100m3 STAP Vladeni inainte de procesul de upgradare

Prezenta THM in apa potabila implicit in retelele de distributie concluzioneaza faptul ca apa potabila nu respecta legea 458/2002, 311/2004 deci se impune, upgradarea tehnologiei cu reactivi specific superiori.

8.3 Studii de up-gradare a tehnologiei de tratare chimica a apei in STAP Vladeni.

8.3.1Studii de implementare a reactivului coagulant

polihidroxi clorura de aluminiu

Avand in vedere prezenta ionului sulfat si a aluminiului rezidual in apa bruta precum si dificultatile provocate de conditiile meteo in anotimpul rece la utilizarea sulfatului de aluminiu s-au realizat teste de coagulare cu un coagulant din clasa celor prepolimerizati.

Reactivul utilizat a fost polihidroxi clorura de aluminiu cunoscut sub denumirea comerciala MO-PAC -14

Reactivul MO-PAC 14 se afla in faza fluida si din acest motiv prezinta prezinta facilitati la dozarea in conul de reactie, precum si in reducerea avansata a valorilor parametrilor oxidabilitate, stiindu-se ca acest fapt genereaza trihalometani in urma proceselor oxidative de dezinfectie.

Pentru stabilirea dozelor optime de coagulant MO-PAC14 s-a procedat la testul JARR dupa cum urmeaza.

Evolutia relevanta a turbiditatii, oxidabilitatii si concentratiei aluminiului rezidual functie de doza de reactiv coagulant au fost transpuse in grafice dupa cum urmeaza:

Test din data 16.04.2018

Figura nr. 8.6 Evolutia parametrului turbiditate functie de doza de MO-PAC14

Test din data 16.04.2018

Figura nr. 8.7 Evolutia parametrului oxidabilitate functie de doza de MO-PAC14

Test din data 16.04.2018

Figura nr. 8.8 Evolutia parametrului aluminiu rezidual functie de doza de MO-PAC14

Datele prezentate in tabele si grafice concluzioneaza faptul ca reactivul MO-PAC 14 are efect coagulant eficace asupra apei brute furnizata de sursa Halceni.

Se realizeaza o reducere considerabila a aluminiului remanent in apa, sub 100 µg/L (sub limita impusa de legea 458/2002).

Reducerea parametrului oxidabilitate se realizeaza la o rata de 55%, fapt ce reduce considerabil rata de generare a THM.

Doza stabilita prin testul JARR a fost in intervalul 0.15 ml/L in intervalul cu clima rece (iarna) si 0.20-0.35 mg/L vara.

Reactivul se afla in faza lichida si nu este afectat de temperatura, pH sau prezenta altor specii poluatoare din sursa.

Prezenta ionului sulfat in apa bruta precum si a aluminiului rezidual limiteaza utilizarea sulfatului de aluminiu drept coagulant deorece sunt depasite limitele la speciile chimice mentionate ce se regasesc in ap potabila conform legii 458/2002

Pentru imbunatatirea performantelor tehnologice a reactivului de coagulare MO-PAC 14 s-au realizat modificari tehnologice in blocul de decantare ce au constat in adaptarea si montarea de agitatoare cu elice cu unghi de atac mare cu rotatie variabila controlate prin convertizor de frecventa.

Agitatoarele au fost montate in camera de reactie lenta a decantorului. Camera de reactie lenta este zona de finalizare a procesului de coagulare floculare.

Viteza de rotatie a fost stabilita experimental la 20 rpm, viteza ce nu permite distrugerea flocoanelor la contactul cu palele agitatorului.

Figura nr. 8.9 Agitatoare montate in camera de reactie lenta a decantoarelor

Figura nr.8.10 Pod raclor pentru eliminarea namolului produs

8.4 Studii de reducere a parametrului oxidabilitate in scopul limitatii productiei de THM, utilizarea dioxidului de clor.

Analizele fizico-chimice efectuate asupra apei brute ce alimenteaza STAP Vladeni conform NTPA-013 din 07.02.2002, incadreaza aceasta sursa in categoria A2. Normativul recomanda utilizarea unor oxidanti puternici pentru reducerea parametrului oxidabilitate.

In acest scop in STAP Vladeni a fost montat un sistem de generare a dioxidului de clor din clasa Oxiperm Pro, produs de catre firma Grundfoss. Dioxidul de clor generat este preparat dupa procedeul “in situ” in urma reactiei dintre cloritul de sodiu si acidul clorhidric la concentratia impusa de catre producatorul Grundfoss.

Dioxidul de clor generat este utilizat pentru oxidarea primara si este injectat in conul de reactie rapida alaturi de reactivul coagulant polihidroxi clorura de aluminiu.

Tot cu scopul reducerii la minim a impactului productiei de THM s-a optat pentru dezinfectia finala cu hipoclorit de sodiu.

Figura nr.8.11 Sistemul de generare a dioxidului de clor

Utilizarea dioxidului de clor are ca efect fragmentarea structurilor organice aflate in apa la entitati ce nu mai au abiltatea de produce componente de baza in productia de THM.

Dozele au fost marite progresiv de la 0.00 mg/L pana la valoarea de 0.4 mg/L.

In conditiile unei valori ridicate a oxidabilitatii apei, la doze ridicate de dioxid d e clor exista riscul generarii de clorati si bromati organici, subprodusi de reactie la fel de periculosi ca in cazul clasei THM.

In amestec cu reactivul coagulant polihidroxiclorura de aluminiu se realizeaza reduceri semnificative a parametrului oxidabilitate si turbiditate dupa cum urmeaza:

Tabel nr.8.4 Reducerea oxidabilitatii functie de dozele de dioxid de clor utilizate.

Valorile inregistrate reprezinta media a cinci analize pe unitatea analizata.

Concentratia subprodusilor THM decelata in rezervorul de apa potabila de 1000 m3 amplasat in incinta STAp, dupa implementarea oxidarii primare cu dioxid de clor si acelei finala e cu hipoclorit de sodiu au pus in evidenta reduceri semnificative pana valori de 71µg/L THM.

Tabel nr.8.5 Concentratia THM in rezervorul de apa potabila 1000 m3 STAP Vladeni dupa procesul de up-gradare

Tabel nr.8.6 Eficacitatea de reducere a oxidabilitatii si a turbiditatii pe treptele de tratare in STAP Vladeni

Figura nr.8.12 Evolutia oxidabilitatii functie de doza de dioxid de clor injectata in conul de reactie

8.5 Utilizarea reactivului floculant : copolimer acrilic pe baza de poliacril amida

In scopul imbunatatirii procesului de coagulare s-a experimentat eficienta unui floculant pe baza de poliacril amida.

Floculantii sunt acele substante organice care au capacitatea de a aglomera solidele in suspensie sau particulele coloidale, permitand indepartarea usoara si rapida a acestora din apa.

Necesitatea utilizarii unui floculant in STAP Vladeni a rezultat din faptul ca apa decantata avea o anumita incarcare suspensionala ce nu era redusa in procesul de decantare.

Acest fapt se traducea in colmatarea timpurie a filtrelor cu nisip ceea ce impunea intrarea in spalare inversa (back wash), cu cresteri de consumuri specifice energetice inutile.

Reactivul floculant utilizat a fost poliacril amida cunoscuta sub denumirea de AN910 SEP.

Testele pentru stabilirea unei doze optime de floculant s-au relizat utilizand testul JARR

Test 1

Debit prelucrat :45m3/h

Turbiditate apa bruta: 11.5 NTU

Aluminiu rezidual detectat in rezervorul de 1000 m3: 14 µg/L

Tabel nr.8.8 Test de coagulare cu MO-PAC 14 in prezenta reactivului AN910SEP ( 10ml/L)

Testul a fost efectuat cu reactiv AN910SEP in doza fixa de 0.10 ml/L. Se observa faptul ca prezenta floculantului mareste performantele reactivului de coagulare MO-PAC 14

Fig nr.8.13 Evolutia turbiditatii apei la utilizarea floculantului in doza fixa de 10ml/L

Fig nr.8.14 Evolutia oxidabilitatii i apei la utilizarea floculantului in doza fixa de 10ml/L

Test 2

Debit prelucrat :45m3/h

Turbiditate apa bruta: 11.5 NTU

Aluminiu rezidual detectat in rezervorul de 1000 m3: 9 µg/L

Tabel nr. 8.9 Test de coagulare cu MO-PAC 14 in prezenta reactivului AN910SEP ( 15ml/L)

Testul a fost efectuat cu reactiv AN910SEP in doza fixa de 0.15 ml/L. Se concluzioneaza faptul ca marind concentratia floculantului creste si eficienta coagulantului, dar in aceste conditii se produce o colmatare masei filtrante ce va produce intrarea in proces de spalare inversa cu consum sporit de energie electrica.

Fig nr.8.15 Evolutia oxidabilitatii la utilizarea floculantului in doza fixa de 15ml/L

Fig nr.8.16 Evolutia turbiditatii la utilizarea floculantului in doza fixa de 15ml/L

Figura nr.8.17 Dispozitivul de preparea si dozare a solutiei de

polimer AN910 SEP

8.6 Studii priviind dezinfectia filtrelor cu nisip cu scopul reducerii incarcarii organice, microbiologice si a productiei de THM

Secventa de tratare din STAP Vladeni prevede o treapta de filtrare prin nisip cuartos.Avand in vedere vechimea nisipului utilizat, in urrma analizei spectrului granulometric, s-a constatat deprecierea dimensionala a cristalelor cuartoase.

Conform tehnologiei de filtrare rapida , dimensiunea cristalelor de nisip cuartos trebuie sa se incadreze in limita 0.9 – 1.2 mm, studiul granulometric a indicat o valoare cuprinsa intre 0.5 – 0.7 mm.

Reducerea dimensiunilor cristalelor prin uzura mecanica provocata de trecerea apei are ca efect diminuarea capacitatilor filtrante a acestor filtre.

Efectul imediat consta in acumularea de material organic si anorganic sub forma de mal, aparitia de fracturi in masa filtranta de nisip, creearea unui mediu propice de dezvoltare a unoir culturi microbiene periculoase pentru sanatatea umana. Datorita conditiilor de mediu, ( temperatura si substrat organic) apare fenomenul de inflorire a apei

Fenomenul “infloririi” apei constituie o poluare biologică. In perioadele de “inflorire” concentrația algelor ajunge la milioane celule/mL.

Inflorirea” apei, cauzată de algele albastru-verzi, este urmată de un complex intreg de efecte negative care sunt legate de apariția formelor toxice ale algelor. După compoziția lor chimică, toxinele algelor reprezintă compusi organici complecsi.

Toxinele nu au nici miros, nici culoare, rezistă la sterilizarea prin fierbere si multe din ele sunt solubile in apă.

Deosebit de periculoasă este “inflorirea” algelor albastru-verzi in sursele de apă potabilă. Celulele algelor muribunde elimină toxine care pot pătrunde in sistemul de apă potabilă. Expunerea prelungită la niveluri ridicate de toxine cyanobacteriale ar putea avea efecte pe termen lung sau cronice la om.

Aparitia de aglomerari organice in masa filtranta genereaza in reactie cu dezinfectantul clorigen, THM ce nu pot redusi prin dezinfectie finala cu hipoclorit de sodiu.

Analiza biologica utilizand un microscop cu fluorescenta si contrast de faza a pus in evidenta urmatoarele tipuri de diatomee, alge verzi si albastre.

Figura nr.8.18 Activitate biologica decelata in masa de nisip a filtrelor din STAP Vladeni

Figura nr.8.18 Activitate biologica decelata in masa de nisip a filtrelor din STAP Vladeni

Cele mai multe exemplare s-au decelat in zona de mijloc a filtrului 2,urmat de zona de colt a aceluiasi filtru – filtrul 2. Comparativ filtrul 3 prezinta in zona de mijloc aproximativ 60% din concentratia algala a filtrului 2 .

In probele de nisip dupa dezinfectie nu s-au mai decelat exemplare de alge verzi. albastre sau flagelate. S-au decelat doar specii fragmentate,foarte rare- 2 fragmente de diatoma in proba de mijloc a filtrului 2

Analiza microbiologica a nisipului cuartos din toate probele de nisip prelevate arata o concentratie insemnata de Pseudomonas- bacterie formatoare de biofilm. Cea mai mare valoare s-a obtinut in cazul filtrului 2 mijloc si colt de peste 2700/50g nisip Filtrul 2 a prezinta o valoare de 900/50 g nisip

Mirosul caracteristic de „peste” ( „balta”) indica prezenta acestui tip de bacterie.

Nisipul prelevat a fost analizat si din punct de vedere al prezentei speciei Clostridium perfringens.Rezultatele obtinute sunt prezentate in tabelul de mai jos:

Tabel nr.8.10 Eficacitatea dezinfectiei filtrelor cu nisip asupra bacteriei

Clostridium perfringes

Bacteriile formatoare de biofilm reprezinta un grup de bacterii capabile să producă o varietate de polimeri polizaharidici extracelulari.

Acestia sunt moleculele cu lanț lung care acționează ca fundație și liant pentru formarea biofilmului.

Pe măsură ce biofilmul se maturizează, bacteriile aerobe-enterococcus, E.Coli care creează biomasa produc subproduse metabolice, consumând in același timp oxigen. Acest lucru facilitează micro-mediile sub biofilm care pot susține apoi creșterea bacteriilor anaerobe.

Aceasta biomasa imobila poate fi o sursa de contaminare si proliferare a microorganismelor in instalatiile tehnologice si retelele de apa potabila, putind acumula metale , compusi toxici si pot produce coroziune ale instalatiilor tehnologice (coroziune biologica).

Celulele din interiorul biofilmului au o rezistenta de 1000 de ori mai mare la substantele biocide decat celulele aflate in suspensie (celule planctonice). Biofilmele pot creea probleme in ceea ce priveste gustul, mirosul si culoarea apei.

Nisipul din filtrele 2( zona de colt si mijloc) si 3 ( mijloc) a fost inoculat pe teste BART SLIME Forming Bacteria.

In ceea ce priveste bacteriile sulfat reducatoare SRB BART TEST este specific pentru bacteriile care reduc ionul sulfat cum ar fi Desulfovibrio, Desulfomonas și Desulfotomaculum. Aceste bacterii necesită ioni metalici ca sursă de energie și produc hidrogen sulfurat ca rezultat final. Aceste bacterii reprezinta grupul cel mai distructiv care provoacă coroziunea microbiologica. Bacteriile sulfat reducatoare sunt anaerobe și cresc adânc in biofilme. Prezența lor indica un potential ridicat de coroziune, gust și miros specific, modificarea culorii apei spre gri.

Tabel nr. 8.11 Filtru 2 Eficacitate proces dezinfectie

Figura nr. 8.19 Eficacitate dezinfectie filtru inainte- dupa dezinfectie

Zona filtrului 2 prezinta o concentratie insemnata de bacterii sulfatreducatoare-peste 700000/50 g nisip, ceea ce arata o distributie deficitara a aerului in zona de colt in procedura de spalare a filtrului

Tabel nr.8.12 Filtru 3 Eficacitate proces de dezinfectie

Figura nr.8.20 Eficacitate dezinfectie filtru inainte- dupa dezinfectie

Procesul de desinfectie a masei de nisip filtrant a fost realizata cu tehnologia Mosslein (www.mosslein.ro).

Tehnologia prevede utilizarea a doi reactivi chimici cunoscuti sub denumirea comerciala de Oxys-k si Filtrasan. Conform fisei de securitate acesti reactivi contin:

Reactivul Oxys-k : peroxid de hidrogen (480g/kg), acid paracetic (20g/kg), acid acetic

Reactivul Filtrasan :acid clorhidric (90g/kg), triplufosfat de sodiu (50/kg), acid lactic (13g/kg), acid fosfatic (43g/kg), acid ascorbic (23g/kg).

Tehnologic, procesul consta in prima etapa in pulverizarea pe peretii interiori ai filtrului a reactivului Filtrasan, impregnarea masei de nisip cu acest reactiv.

Un timp de reactie pentru distructia masei organice acumulate in masa de nisip filtrant. Spalare inversa a filtrului pana la eliminarea completa a reactivului de spalare.

Figura nr. 8.21 Filtrul cu nisip: inainte si dupa dezinfectie cu reactiv Mosslein

Dezinfectia masei filtrante cu reactivul Oxys-k, urmata de o spalare inversa a filtrului pana la eliminarea completa a reactivului dezinfectant.

8.7 Dezinfectia finala a apei in STAP Vladeni.

Studiile de reducere a THM au concluzionat ca utilizarea hipocloritului de sodiu este superior calitativ fata de clorul gazos din punct de vedere al productiei de THM , din acest motiv s-a renuntat complet la el.

Hipocloritul de sodiu este dozat automat de o pompa digitala functie de valoarea impusa de laboratorul de flux

Cu ajutorul acestei pompe de dozare clorul rezidual liber se stabileste cu precizie in limita 0.1 – 0.5 mg/L clor rezidual liber.

Avantajul major, rata de productie a subprodusilor de reactie din clasa THM este considearbil redusa fata de clorul gazos.

Figura nr.8.22 Sistemul de stocare si dozare electronica a hipocloritului de sodiu

9.0 Implementare elemente de control on-line

Avand in vedere up-gradarea chimica a tehnologiei de tratare, s-au implementat sisteme de monitorizare on-line a unor parametrii de baza ai apei brute si potabile

Pentru turbiditatea apei brute, in conul de reactie s-a montat un turbidimetru cu radiatie laser model WTW real time on-line, capabil sa masoare in limite largi turbiditatea apei brute.

Valorile masurate sunt transmise in aplicatia SCADA – global a operatorului regional de apa canal.Informatia primita de la acest senzor este capbila sa comande o pompa digitala de dozare automata cu precizie ridicata a coagulantului MO-PAC14

Parametrul clor rezidual liber este determinat cu un analizor on-line de tip CL17 Hach, prin titrare automata cu reactiv DPD (dietil-p- fenilen-diamina) si acest dispozitiv este conectat la sistemul SCADA – global al operatorului de apa canal.

Parametrul oxidabiliate este determinat in mod automat de catre un sistem on-line model WTW , montat pe circuitul apei potabile, valorile de oxidabilitate exprimate in mg/L KMnO4 pot fi corelate cu productia de THM, la valori reduse a oxidabilitatii (cca 3mg/L) rata de generare este mica a THM.

Figura nr.9.1 Sisteme de analiza on line: turbidimetru, clor rezidual liber, oxidabilitate

10.0 Concluzii finale:

Apa bruta furnizata de sursa Halceni, conform NTPA-013 din 07.02.2002, se incadreaza in categoria A2 , apa de calitate medie cu dificultati in prelucrare.

Sistemele si infrastructura hidraulica implementata in 1983 nu mai sunt apte de a aduce in parametrii apa bruta furnizata de acumularea Halceni.

Prezenta aluminiului rezidual in apa generata a depasit 600 µg/L, concentratia THM s-a situat la valoarea de 138 µg/L, parametrului oxidabilitate prezenta valori peste 5.0 mg/L, toate aceste date sunt in afara limitelor impuse de legea 458/2002, a Centrului National de Sanatate Publica si a directivei EU98/83 pe care statul nostru a adoptat-o.

In vederea respectarii legislatiei, in baza datelor de laborator obtinute, s-a luat decizia de up-gradare a tehnologiei chimice de tratare utilizand infrastructura hidraulica existenta.

In acest scop s-a renuntat definitiv la coagularea cu sulfatul de aluminiu si oxidarea cu clor gazos, implementandu-se reactivul MO-PAC 14 cu calitati coagulante net superioare

Gradul de reducere a parametrului turbiditate si oxidabilitate pe treptele de tratare este relevant in graficele de mai jos:

Tabel nr. 10.1Gradul de reducere a parametrului turbiditate pe treptele de tratare la utilizarea reactivului MO-PAC-14

Randamentul de reducere in acest caz este de η =120%

Tabel nr. 10.2 Gradul de reducere a parametrului oxidabilitate pe treptele de tratare la utilizarea reactivului MO-PAC-14

Randamentul de reducere in acest caz este de η =45.06 %

Pentru imbunatirea procesului de coagulare s-a optat pentru un compus pe copolimer acrilic (poliacril amida) ce a avut efecte benefice, reducand incarcrea suspensionala a apei decantate. Imaginea nr. este relevanta pentru eficacitatea floculantului.

Figura nr.10.1 apa limpezita din canalul colector al decantorului liniar

Pentru realizarea unui contact intre reactivii de tratare si apa bruta s-a implementat un tip de agitator cu turatie variabila cu convertizor de frecevnta

In scopul reducerii incarcarii organice si biologice s-a procedat cu succes la o decolmatare/dezinfectie chimica cu reactivi puternic oxidanti.(tehnologia Mosslein)

Introducerea oxidarii primare cu dioxid de clor si dezinfectiei finale cu hipoclorit de sodiu a avut ca efect reducerea sub limita impusa de lege a concentratiei subprodusilor de reactie THM

In baza studiilor efectuate pentru a produce apa potabila in STAP Vladeni la parametrii impusi cu respectarea legislatie interne si europene este necesar utilizarea reactivului MO- PAC 14 insotit de reactivul floculant AN910 SEP.

Utilizarea stricta a dioxidului de clor si hipocloritului de sodiu in treptele de dezinfectie primara si finala, pentru a realiza concentratii al THM in apa mai mici de 100µg/L

Infrastructura hidraulica existenta si utilizata in flux trebuie sa asigure:

– la decantoarele longitudinale o incarcare hidraulica de 10 m3/h,m2 si o marime de separare suspensionala <0.2 mm/s

– filtrele rapide cu nisip , o viteza in domeniul 6-8 m/h, masa filtranta din nisip cuartos cu spectrul granulometric 0.9-1.00 mm.

Datele experimentale au constituit baza de up-dataree a statiei de tratare Harlau

Bibliografie:

Aguilar, M.I., Saez, J., Improvement of coagulation-flocculation process using anionic polyacrylamide as coagulant aid, Chemosphere, 58, 2005, 47-56. [12] Bolto, B.A., Soluble polymers in water purification., Prog. Polym. Sci., 20, 987-1041

Bennett, Anthony (1 November 2012). "Membrane technology: Developments in ultrafiltration technologies". Filtration + Separation. 49 (6): 28–33. doi:10.1016/S0015-1882(12)70287-

Calin Angela, Procedura pentru efectuarea incercarilor de coagulare – floculare in laborator – METODA JAR TEST-Chimia Apei, Universitatea Tehnica de Constructii Bucuresti, 2015, p: 23-26

Baylis, John R , Composition of matter for water treatment US 2217466 A- 1963 patent

Clever, M.; Jordt, F.; Knauf, R.; Räbiger, N.; Rüdebusch, M.; Hilker-Scheibel, R. (1 December 2000). "Process water production from river water by ultrafiltration and reverse osmosis". Desalination. 131 (1–3): 325–336. doi:10.1016/S0011-9164(00)90031-6.

Chauret, C.P.; Radzminski, C.Z.; Lepuil, M.; Creason, R.; & Andrews, R.C., 2001.

Chlorine Dioxide Inactivation of Cryptosporidium parvum Oocysts and Bacterial Spore Indicators. Applied and Environmental Microbiology, 67:2993. https://doi..org/10.1128/AEM.67.7.2993- 3001.2001.

COM(2017) 666 final din 20 octombrie 2017: „Raport de sinteza privind calitatea apei potabile in Uniune: analiza rapoartelor statelor membre pentru perioada 2011-2017, in temeiul dispozitiilor articolului 13 alineatul (5) din Directiva 98/83/CE”.)

Directiva 75/440/CE a Consiliului din 16 iunie 1975 privind calitatea apei de suprafata destinate prepararii apei potabile in statele membre (JO L 194, 25.7.1975, p. 26).

Directiva 98/83/CE a Consiliului din 3 noiembrie 1998 privind calitatea apei destinate consumului uman (JO L 330, 5.12.1998, p. 32).

Eurostat – Populatia conectata la sistemul public de alimentare cu apa, codul ten00012.

Harris, C.L., 2012. The Effect of Predisinfection With Chlorine Dioxide on the Formation of Haloacetic Acids and Trihalomethanes in a Drinking Water Supply. Master’s thesis, Virginia Polytechnic Institute and State University, Blacksburg.

Haze technical definition Archived August 22, 2015, at the Wayback Machine.

Legea calitatii apei din Romania 458/2002

NTPA-013 din 07.02.2002. . Norma de calitate pe care trebuie sa le indeplineasca apele de suprafata utilizate pentru potabilizare

Manescu A., Sandu M., Ianculescu O., 2009 Alimentari cu apa. Edit. Conspress, Bucuresti.

P. D. Toma, Ecoterra – Journal of Environmental www.ecoterra-online.ro Research and Protection, 2012, no. 3

Richardson, S.D. – New disinfection by-products issues: emerging DBPs and alternative route of exposure, Global Next Journal (2012), 7(1), 43-57.

Resolution adopted by the General Assembly on 28 July 2010, United Nation

SR EN ISO 8467/2001- determinarea indicelui de permanganat al apei brute si potabile.

Yang, X.; Guo, W.; Zhang, X.; Chen, F.; Ye, T.; & Liu, W., 2013. Formation of Disinfection By-Products After Pre-Oxidation With Chlorine Dioxide or Ferrate. Water Research, 47:15:5856. https://doi. org/10.1016/j.watres.2013.07.010.

Vulpasu E., 2008 Tratarea apei, coagularea-flocularea suspensiilor din apa. Edit. Conspress, Bucuresti

SR EN ISO 10301:2007 determinarea trihalametanilor din apa potabila.

https://www.austieca.com.au/documents/item/818

http://www.creeaza.com/legislatie/administratie/ecologie-mediu/COAGULANTII-ANORGANICI-COMPLEC384.php

http://www.mmediu.ro/beta/wp-content/uploads/2012/05/2012-05-

31_Implementation_of_DWD_in_Romania.pdf)

http://apepaduri.gov.ro/wp-content/uploads/2014/07/Sinteza-calit%C4%83%C8%9Bii-apelor-din-Rom%C3%A2nia-%C3%AEn-anul-2013.pdf

https://www.paawwa.org/wp-content/uploads/2018/04/McCullough.pdf

https://www.lenntech.com/processes/disinfection/chemical/disinfectants-sodium-hypochlorite.htm

https://www.noviconsult.ro/download/detalii82.pdf

http://www.un.org/en/ga/search/view_doc.asp?symbol=A/RES/64/292 ,

www.evoqua.com/en/brands/municipal- services/Product%20Information%20Library/Chlorine-dioxide-preoxidation-n WWA.pdf

http://www.un.org/en/ga/search/view_doc.asp?symbol=A/RES/64/292 ,

https://www.safewater.org/fact-sheets-1/2017/1/23/ultrafiltrationnanoandro

https://www.safewater.org/fact-sheets-1/2017/1/23/conventional-water-treatment