Cercetare si dezvoltare

1.În 1993, Adunarea Generală a ONU declara data de 22 martie – Ziua Mondială a Apei. Această substanţă vitală pentru omenire şi pentru viaţa pe Terra este şi una dintre cele mai irosite şi poluate resurse. Deşi pe Pământ există în jur de 1,38 de miliarde de kilometri cubi de apă, doar 1% din această cifră este disponibilă pentru consumul uman. Şi chiar dacă apa merită să fie celebrată în fiecare zi, să conştientizăm importanţa ei şi să aflăm câteva lucruri interesante, uimitoare sau îngrijorătoare despre apă: -Apa acoperă 70,9% din suprafaţa Terrei. -97% din apa de pe Pământ este sărată. -Totalitatea apei din lacuri, râuri, iazuri, mlaştini, etc reprezintă doar 0,3 % din apa dulce. Restul este conţinut de gheţari sau se află în subteran. -Există mai multă apă în atmosferă decât în toate râurile Terrei. Dacă vaporii din atmosferă ar cădea sub formă de ploaie dintr-o dată, ar acoperi suprafaţa Pământului cu 3 centimetri de apă.
-Dintr-un robinet obişnuit curg aproximativ 7 litri de apă pe minut. Fiecare dintre noi ar putea economisi în jur de 15 litri în fiecare dimineaţă dacă ar închide robinetul cât timp se spală pe dinţi. -O toaletă defectă, care curge permanent, iroseşte în jur de 800 de litri de apă zilnic. -Un robinet care picură o dată pe secundă iroseşte 12.000 de litri într-un an. -Pentru o baie în cadă este necesară o cantitate de 250 de litri de apă. Pentru un duş de 10 minute, 80-100 de litri.
-750 de milioane de persoane de pe întreaga planetă nu au acces la o sursă de apă curată iar, 2,5 miliarde de oameni nu beneficiază de apă provenită din staţii de tratare sau nu au canalizare modernă. 1,8 miliarde de persoane de pe glob consumă apă contaminată cu fecale.
-Organizaţia Mondială a Sănătăţii recomandă un minim de 8 litri de apă de persoană/zi pentru a acoperi nevoile primare, în majoritatea condiţiilor şi în jur de 20 litri de persoană/zi pentru baie şi prepararea mâncării.
-Un american consumă, în medie, în jur de 400 de litri de apă pe zi. Un european consumă, în medie,în jur de 200 de litri de apă pe zi. Un african din regiunea sub-sahariană consumă între 4 şi 20 de litri de apă pe zi.
-Este nevoie de 100 de litri de apă pentru fiecare calorie conţinută de o plantă care este irigată.
-Este nevoie de 10 litri de apă pentru a fabrica o coală de hârtie. -Este nevoie de 25 de litri de apă pentru a produce 500 g de plastic. -Este nevoie de 3.500 de litri de apă pentru a obţine 1 kilogram de orez. -Este nevoie de 10.000 de litri de apă pentru a fabrica o pereche de blugi. -Este nevoie de 15.000 de litri de apă pentru a produce 1 kilogram de carne de vită. -Este nevoie de 145.000 de litri de apă pentru a fabrica o maşină. -În ţările în curs de dezvoltare, femeile şi fetele sunt responsabile cu colectarea apei. Ele îşi petrec aproape un sfert din zi pentru acest lucru. -Femeile şi copiii din Africa de Sud, luaţi împreună, parcurg zilnic pe jos o distanţă echivalentă cu 16 călătorii dus-întors pe Lună, pentru a aduce apă în gospodărie. -Organismul uman conţine până la 70% apă. Acest procent scade la persoanele obeze, deoarece grăsimea şi apa sunt incompatibile. Din acelaşi motiv şi femeile au mai puţină apă în organism decât bărbaţii.
-Ce îngheaţă mai repede, apa caldă sau apa rece? Am fi tentaţi să răspundem că apa rece, deoarece apa caldă ar trebui mai întâi să se răcească. Însă cercetătorii au demonstrat că apa fierbinte îngheaţă mult mai repede decât apa rece, sărind peste faza de răcire. Curcubeul este un fenomen optic şi meteorologic care apare atunci când razele Soarelui se reflectă prin picăturile de apă din atmosferă. Acest fenomen poate apărea însă şi în alte condiţii (de exemplu, razele Soarelui pot fi înlocuite cu orice altă sursă de lumină, inclusiv cea a Lunii, iar picăturile de apă pot proveni de la fântâni arteziene, valuri etc.).
-Un alt fapt interesant îl reprezintă urmatorul: în fiecare secundă, Soarele (sau alte stele asemănătoare lui) produce apă de 100 de milioane de ori mai multă decât apa din fluviul Amazon.
-Oamenii de știință au descoperit recent că, aproape de centrul Pământului, există rezervoare imense de apă. Conform estimărilor, această cantitate de apă ar ajunge la aproximativ 1,5% din masa totală a Pământului – cât toată apa oceanelor la un loc.

2.TEHNOLOGIE SI INSTALATIE PENTRU TRATAREA UNOR APE DE ADANCIME CONTAMINATE CHIMIC CU ARSEN, BOR, AMONIU, FIER, MANGAN, SUBSTANTE ORGANICE SI BACTERIOLOGIC CU CLOSTRIDIUM SI ESTERICHIA COLI.

In contextul actual geo-climatic si geo-politic si in perspectiva schimbarilor ma-jore care vor avea loc in urmatorii 30÷50 de ani, la nivel planetar si al sistemului solar, apa potabila va fi din ce in ce mai putina si mai greu de obtinut. Multe locuri din lume, pur și simplu nu au suficientă apă. Acest lucru este cauzat în parte de schimbările climatice, dar mai ales de creșterea urbanizării. Orașele sunt în dez-voltare, la rate uimitoare, și pentru a găsi apă este necesară deplasarea la distanţe tot mai mari de zonele dens populate. Aceasta nu este o situație convenabila si ieftina. Odată cu creşterea urbanizării, nivelul apelor subterane scade, iar acest lucru înseamnă că rezervele de apă sunt în scădere şi se deteriorează şi calitatea apei ca urmare a modificărilor chimice în straturile de sol. Din aceasta cauza tre-buie sa gasim din timp procedee de a obtine apa potabila din orice sursa, sa reci-clam pana si apa uzata menajera si aceea de la complexele si fermele agricole de crestere a animalelor sau sursele de apa de adancime contaminate natural sau artificial.
In acest sens am incercat, in laborator, sa tratez o apa de adancime, provenita dintr-un put forat in incinta unei ferme de crestere a suinelor. Am obtinut rezul-tate foarte bune si am conceput o tehnologie si o instalatie de tratare pentru 5 m3/h. Apa furnizata de instalatie poate satisface necesitatile unei mici comunitati de pana la 800÷1000 de locuitori. Am studiat posibilitatea tratarii unui debit de 5 m3/h, dintr-o apa de provenienta subterana, care contine, conform analizelor: Amoniu = 3,37 mg/l; Bor = 1,78 mg/l; S.O. = 17,7 mg O2/l; Na = 320 mg/l; Fier = 4,9 mg/l; Mangan = 0,07 mg/l; Arsen = 13,9 μg/l; Bacteria Clostridium = 90 unitati/100 ml; Nr. colonii la 22 grd.C = 7680/ml; Nr. colonii la 37 grd.C = 3520/ml. Apa mai contine Escherichia coli, Enterococi si bacterii Coliforme in numar mic. Avand in vedere caracteristicile apei care va fi supusa tratarii, procedeele si etapele de tratare vor fi inpartite pe grupe de poluanti in functie de interactiunile si conditionarile dintre ele. Din buletinele de analiza rezulta ca apa are un pH de 7,9, o duritate de 5,7 grd.G si cloruri 143 mg/l. Trebuie sa observam ca genul de bacterii Clostridium, prezente in apa, nu sunt analizate ca tipuri si de aceea sterilizarea si dezinfectia vor fi tratate pentru tipul cel mai greu de distrus si anume sporii de Clostridium difficile. Putem calcula cantitatile de poluanti ce trebuie indepartate intr-o ora din canti-tatea de 5000 de litri de apa: Amoniu = 16,85 g/h; Bor = 8,9 g/h; S.O. = 88,5 g O2/h; Na = 1,6 kg/h; Fier = 24,5 g/h; Mangan = 0,35 g/h; Arsen = 0,0695 g/h; Bacteria Clostridium = 4.500.000 unitati/h(numar aproximativ). Din ceea ce se observa tratarea apei va fi realizata in cateva etape distincte. In prima etapa se va proceda la eliminarea fierului, manganului, a amoniului, a arsenului, a substantelor organice si partial a bacteriilor. Timpul de contact este de minim 45 de minute si se va face intr-un vas de reactive [1] cu un volum ales de 10 m3, impartit in doua compartimente egale, despartite de un perete interior, cu inaltimea de 90% din inaltimea bazinului de reactie. In primul compartiment se va doza hipoclorit de sodiu de concentratie 12,5 %. Hipocloritul de sodiu se des-compune in apa si da acid hipocloros. Admitem ca acidul hipocloros se descom-pune in acid clorhidric si oxigen atomic si oxidarea substantelor organice si distru-gerea bacteriilor din apa este facuta de oxigenul in stare nascanda format prin descompunerea acidului hipocloros. In functie de pH, acidul hipocloros poate disocia in masura mai mare sau mai mica in H+ si ClO-. La pH < 4, in apa exista numai clor liber, la pH = 4÷5,6 este prezent in apa acid hipocloros nedisociat, iar la pH = 5,6÷10 in apa exista acidul hipoclorosi ionii hipoclorosi. Avand in vedere faptul ca acidul hipocloros determina efectul germicid al clorului, pH-ul apei are o importanta deosebita in etapa de clorinare a apei. pH-ul optim este de 7÷7,5 cand acidul hipocloros este nedisociat in proportie de 80%. La pH mai mare de 7,5 cantitatea de acid hipocloros nedisociat scade sub 50% si creste cantitatea de ioni hipoclorosi ClO- care traverseaza mult mai greu membrana celulara a germenilor patogeni si efectul sterilizant scade. Pentru distrugerea celulelor bacteriene se consuma o cantitate mica de clor. Cea mai mare parte a clorului introdus in apa se consuma in reactiile acestuia cu diferitele impuritati organice si anorganice aflate in apa, cu care reactioneaza datorita caracterului sau oxidant. Necesarul de clor pentru dezinfectarea apei se determina pe cale experimentala si reprezinta clorul consumat de substantele organice si anorganice cu caracter reducator din apa, precum si clorul rezidual(Jar Test). Clorul rezidual este clorul gasit in apa dupa minimum 30 de minute de la tratarea apei. Doza de clor corespunzatoare cantitatii minime de clor rezidual marcheaza “break point” (punctul caracteristic sau punctul de rupere) indicand doza minima de clor pentru care in apa nu exista compusi de aditie clorurati, decolorarea apei este completa si proprietatile organoleptice sunt corespunzatoare. Pentru stabilirea dozei de clor se determina cantitatea minima, care dupa doua ore de contact produce o coloratie vizibila albastra a amidonului in prezenta iodurii de potasiu. Acest lucru se realizeaza cu un aparat Jar Test. Aceasta asigura 0,1÷0,3mg clor rezidual/l apa. In cazul unor ape puternic infectate sau bogate in substante organice, cum este cazul nostru, se poate aplica supraclorinarea. In acest caz se lucreaza cu cantitati de clor de pana la 10÷20 de ori mai mari decat cele normale 5÷20mg/l apa. In acest caz eliminarea excesului de clor din apa se poate face prin: utilizarea unor substante reducatoare (Na2SO3, Na2S2O3, SO2), adsorbtia pe carbune activ sau alti adsorbanti. Avand in vedere pH-ul de 7,9 al apei de tratat si faptul ca prin dozarea hipoclori-tului de sodiu acesta poate creste, este necesara corectia pH-ului si aducerea acestuia la pH < 7,5 pentru ca ionii hipoclorosi sa aiba o eficienta maxima in strapungerea barierei membranoase a bacteriilor. Se pune aceasta problema deoarece nu cunoastem ce tip de bacterii Clostridium avem si daca acestea sunt in stare vegetativa si/sau sporulata. Corectia pH-ului se va face prin dozarea unei cantitati de 160 g/h HCl solutie de concentratie 33 %, care va scadea pH-ul de la 7,9 la 7,4, care este optim pentru distrugerea bacteriilor de catre clor. Dozarea solutiei de HCl de concentratie 33 % se va face cu ajutorul unei pompe dozatoare [2] fixata sa dozeze 160 g/h, dintr-un recipient de stocare [3] de 30 de litri. Densitatea solutiei de HCl de concentratie 33 % este de 1,14 g/cm3. Se pot folosi cu succes si solutii de acid fosforic de concentratii diferite. Rezulta ca se vor doza 140 cm3/h de HCl. Daca la un impuls pompa injecteaza aproximativ 2,5÷2,7 cm3, pompa va fi setata pentru 52÷56 impulsuri pe ora, adica un impuls pe minut. Injectia se va face in conducta de alimentare cu apa bruta a primului bazin de reactie, fara a fi cuplata cu un contor cu impulsuri. Solutia de acid clorhidric este stocata intr-un recipient de PE de 30 l. Cu totul alfel sta dozarea hipocloritului de sodium, care se face pentru legarea si fixarea fierului si manganului, a amoniului, pentru oxidarea substantelor organice si pentru distrugerea bacteriilor din apa, care pana la urma inseamna tot material organic si care este etapa imediat urmatoare reglarii pH-ului. Se analizeaza ce cantitate de clor este necesara pentru aceasta etapa, tinand cont ca acesta va reactiona si cu amoniul din apa. Avand in vedere ca pentru distrugerea bacteriilor este nevoie de o cantitate relativ mai mica decat pentru reactiile chimice, se va incerca sa se determine cu aproximatie cantitatea de hipoclorit de sodiu necesara sterilizarii partiale si dezinfectiei. Pentru aceasta am folosit o formula pentru de-terminarea eficientei dezinfectiei, la folosirea unui hipoclorit de sodiu de concen-tratie 12,5 %, adica 9,312 g/mol clor activ. Bacteriile sunt distruse de oxigenul li-ber rezultat de la disocierea acidului hipocloros. Rezulta stoechiometric o canti-tate de 256 g oxigen liber, cantitate care se reduce relativ rapid prin disociere in apa, reactia fiind reversibila, cu timpi de injumatatire mici, de pana la patru secun-de. De aceea cantitatea de hipoclorit de sodiu 12,5% injectata in apa, pentru dis-trugerea germenilor, va fi de 24 mg/l, pentru o eficienta de minim 80 %. Avand in vedere ca nu stim ce tipuri de Clostridium sunt in apa, am considerat situatia cea mai grea. Dintre tipurile: Clostridium botulinum, Clostridium tetani, Clostridium perfringens si Clostridium difficile, sub forme vegetative sau sporu-late, cel mai dificil de distrus este Clostridium difficile pe care cel mai repede o distruge ozonul, respectiv oxigenul activ pus in libertate de acesta. Deci pentru distrugerea a minim 80 % din bacteriile existente in apa, la un pH neutru spre acid si o temperatura de minim 15 grd.C sunt necesare 120 g/h hipoclorit de sodiu de concentratie 12,5 %, adica 0,100 l/h. In continuare ma voi ocupa putin de influenta amoniului in prima faza de tratare, de influenta pH-ului si de interactiunile dintere amoniu, fier si mangan, pentru care au fost nominalizate cateva reguli generale de orientare :

– la fiecare etapa de tratare se supravegheaza cantitatea de oxigen disponibila astfel ca potentialul de oxido-reducere sa fie mai bun, corespunzator conditiilor de exigenta pentru fiecare element;
– fierul si amoniul sunt prezente simultan. Amoniul nu poate fi oxidat decat dupa eliminarea fierului;
– NH4+ si Mn sunt prezente simultan : cand cantitatea de NH4+ este mai mare, potentialul de oxido-reducere din interiorul materialului filtrant poate descreste la o valoare la care eliminarea Mn nu este posibila. In acest caz trebuie proiectata o tratare in doua etape;
– Mn este elementul a carui eliminare poate interveni, la sfarsit, dupa eliminarea fierului si amoniului.
Amoniul se transforma rapid(0,09 secunde) in monocloramina la un pH = 8,3 si o temperatura de peste 20 grd.C. La un pH = 4, reactia are loc in aproximativ 147 de secunde. In conditiile date constatam ca nu putem neglija aceasta influenta si nici nu este rentabil sa scadem pH-ul. Rezulta ca pentru eliminarea amoniului din aceasta apa, care se gaseste la o concentratie de 3,37 mg/l, folosind un raport de 1:8, este nevoie de o cantitate de 26,96 mg Cl-/l de apa, deci 134,8 g Cl-/h. In hipocloritul de sodiu de concentratie 12,5 % cantitatea de clor liber este de 0,15 Kg/l. Rezulta ca pentru amoniu se va doza aproximativ 1 litru de hipoclorit de sodiu de concentratie 12,5 %, pe ora. pH-ul este optim pentru transformarea amoniului, preponderent, in monocloramina. Referitor la fier, se stie ca pentru eliminarea a 1 mg/l Fe sunt necesare 0,64 mg Cl2/l si/sau 0,45 mg O2/l, iar pentru mangan, pentru eliminarea a 1 mg/l Mn sunt necesare 1,29 mg Cl2/l si/sau 0,87 mg O2/l, in conditii stoechiometrice. Pentru fier pH-ul trebuie sa fie mai mare de 7,25, iar pentru mangan trebuie sa fie mai mare de 9. Rezulta ca in conditiile de pH date, este foarte putin probabil sa se reduca manganul. Cantitatea de hipoclorit de concentratie 12,5 % necesara reactiei cu fierul ar fi de aproximativ 0,140 Kg, adica 0,120 litri. Pentru mangan cantitatea de hipoclorit de concentratie 12,5 % ar fi de 0,05 Kg, adica 0,041 litri. Pentru oxidarea substantelor organice care au concentratia de 17,7 mg O2/l si despre care nu cunoastem de ce natura sunt, cantitatea teoretica de hipoclorit de sodiu de concentratie 12,5 % care ar fi necesara este de 0,420 Kg/h sau 0,350 l/h. Pentru un plus de siguranta, cat si pentru mixarea substantelor dozate cu apa, se va monta in prima camera a bazinului de reactie un sistem de aerare, compus dint-o suflanta [4], membrane de aerare discoidale sau tubulare, 5 bucati. Debitul de aer, dat de suflanta, pentru acest caz va fi de 20÷25 m3/h la o presiune diferen-tiala de 350 mbar, puterea 0,25 kW. Suflanta va fi actionata temporizat. Pana acum cantitatea de hipoclorit de sodiu de concentratie 12,5 % care trebuie dozata in prima etapa ar fi de 1,611 litri/h. Concentratia de Na in apa va creste de la 320 mg/l la aproximativ 439,8 mg/l. Pentru dozarea acestei cantitati de hipoclorit de sodiu se va folosi o pompa dozatoare [5]. Dozarea se face prin injectie in conducta principala de aductiune a apei brute, inainte de intrarea in bazinul de reactie. As recomanda un sistem de conducta, in spirala, cu 3÷5 spire, cu lungimea de un metru si latimea de 0,4 metri, inainte de bazinul de reactie, confectionat din teava de PVC. In aceasta conducta se injecteaza in puncte diferite, mai intai solutia de HCl pentru reglarea pH-ului si apoi solutia de hipoclorit de sodiu 12,5 %, ceea ce ar duce la un contact mai bun intre reactanti. Dozarea hipocloritului de sodiu se face dintr-un vas de stocare de 60 l [6]. Trebuie avut in vedere ca in timp de cateva zile hipocloritul de sodiu se degradeaza si isi pierde calitatile initiale. Procesul este accelerat de lumina puternica. De aceea trebuie avut grija ca hipocloritul de sodiu sa fie tot timpul proaspat. Cu timpul in primul compartiment al bazinului de reactie se va forma si se va decanta o cantitate de namol care trebuie evacuata periodic si trimisa la un sistem de neutralizare si gospodarire a namolului, sistem pe care il voi descrie in ultima parte a proiectului. Pentru aceasta, in basa primului compartiment se va monta o pompa submersibila [7] cu un debit 1 m3/h, la un bar, care va functiona de cate ori este nevoie, pentru un timp de 15÷30 de minute. Sistemul se poate automatiza prin montarea unui temporizator. Tot in primul compartiment, din cauza cantitatilor mari de substante organice vom avea parametrul TOC foarte mare, mai mare de 5 mg/l si din aceasta cauza este mai mult ca sigur ca sub actiunea clorului se vor forma trihalometani si haloacizi, care se vor retine in etapele ulterioare pe carbune activ. Din primul compartiment al bazinului de reactie, apa astfel tratata trece gravita-tional in al doilea compartiment. Teoretic arsenul cu valenta trei, care este greu de eliminat s-a oxidat la arsen cu valenta cinci, in primul compartiment, cu ajutorul clorului si oxigenului. Acest lucru trebuie verificat in practica, prin analize pe faze. In laborator s-a confirmat oxidarea cu clor si oxigen, de la As(III) la As(V). In compartimentul al doilea al bazinului de reactie se va doza clorura ferica solutie 10 % si lapte de var[Ca(OH)2] solutie 20 %, pentru retinerea arsenului prin coagulare si in etapa urmatoare prin filtrare. S-a folosit clorura ferica deoarece raportul Fe:As este mai mare de 20:1. Doza de clorura ferica se stabileste cu aparatul Jar Test. pH-ul optim pentru coagulare este de 7,3. Speciile de As(III), H3AsO30, H2AsO3-1 si HAsO3-2 foarte greu de retinut se oxideaza la speciile de As(V), H3AsO40, HAsO4-1, AsO4-2, foarte usor de retinut.

Doza de fier sub forma de FeCl3 este cuprinsa intre 1÷5 mg Fe/l. Pentru tratarea apei cu arsen in concentratie de 13,9 μg/l este nevoie sa se dozeze o cantitate de 0,725 Kg solutie de FeCl3 de concentratie 10 %, adica 650 cm3 pe ora. Se va folosi o pompa dozatoare [8] care va doza aceasta cantitate in mod constant cu 5 impulsuri pe minut. Solutia de clorura ferica de concentratie 10 % va fi dozata dintr-un recipient de PE cu un volum de 60 l [9] care trebuie sa aiba agitator pentru a impiedica FeCl3 sa cristalizeze si sa infunde componentele sistemului de dozare. Laptele de var se va doza cu o pompa dozatoare [10] care va fi programata pentru 30÷40 de impulsuri pe minut. Dozarea laptelui de var se va face dintr-un vas de stocare din PE de 100 l [11], cu agitator. Dozele reale se vor stabili cu ajutorul aparatului Jar Test, in conditiile reale, de la fata locului. Pentru mixarea substantelor dozate cu apa si continuarea oxidarii, se va monta si in a doua camera a bazinului de reactie un sistem de aerare, compus dint-o suflanta, membrane de aerare discoidale sau tubulare, 5 bucati. Debitul de aer, dat de suflanta, pentru acest caz va fi de 20÷25 m3/h la o presiune diferentiala de 350 mbar, puterea 0,25 kW. Aceasta suflanta va fi dotata si cu temporizator. Si in acest al doilea compartiment, al bazinului de reactive, se va forma si se va decanta o cantitate de namol care trebuie evacuata periodic si trimisa la sistemul de neutralizare si gospodarire a namolului,. Pentru aceasta si in basa acestui compartiment se va monta o pompa submersibila [12] cu un debit 1 m3/h, la un bar, care va functiona de cate ori este nevoie, pentru un timp de 15÷30 de minute. Sistemul se poate automatiza prin montarea unui temporizator.   Deoarece debitul de apa necesar, care va fi supus tratarii, este constant, nu este nevoie de contor cu impulsuri pentru comanda pompelor dozatoare. Acestora li se va programa numarul de impulsuri pe minut si vor fi pornite si oprite odata cu pompa de alimentare cu apa bruta. Din bazinul de reactie care are ventilul de evacuare la 0,9 m distanta de fundul bazinului pe verticala se preia apa tratata in prima etapa si cu ajutorul unui grup de pompare [13] se ridica presiunea si se trece mai intai printr-un filtru automat sub presiune incarcat cu nisip curators [14], apoi printr-un filtru automat sub presiune cu mediu filtrant catalitic, piroluzit [15], iar apoi printr-un filtru automat cu carbune active [16]. Grupul de pompare automat, este dimensionat pentru un debit nominal de refulare de 4÷6 m3/h si o presiune cuprinsa intre 2 si 6 bari, putere motor/pompa = 3 kW(doua pompe + tablou automatizare). Filtrul automat cu nisip curators [14] va functiona cu o viteza de filtrare de 20 m3/m2/h. Este compus dintr-un recipient din fibra de sticla cu dimensiunile 457x 1651 mm in care se introduc 150 Kg nisip curators si 35 litri antracit. Mediul filtrant de nisip este introdus in trei granulatii, din care cu granulatia 0,4÷1,2 mm, 75 Kg, cu granulatia 0,8÷2,0 mm, 50 Kg si cu granulatia 2,0÷4,0 mm, 25 Kg. Sistemul va fi asistat de o vana automata cu diametrul racordurilor IN/OUT de 11/4”. Filtrul automat cu piroluzit [15] este compus dintr-un recipient din fibra de sticla cu dimensiunile 457x 1651 mm in care se introduc 150 litri mediu catalitic piroluzit(pirolox) si 25 Kg nisip cuartos cu granulatia cuprinsa intre 0,8÷2,0 mm. Sistemul este asistat de o vana automata cu diametrul racordurilor IN/OUT de 1” sau 11/4”. Filtrul automat cu carbune activ [16] este compus dintr-un recipient din fibra de sticla cu dimensiunile 457x 1651 mm in care se introduc 150 litri carbune activ si 25 Kg nisip curators cu granulatia cuprinsa intre 0,8÷2,0 mm. Sistemul va fi asistat de o vana automata cu diametrul racordurilor IN/OUT de 11/4”. La iesirea din filtrul automat cu carbune activ [16] se vor face analize pentru a se vedea eficienta tratarii. Apa tratata si filtrata se va introduce in al doilea bazin [17] de reactie de 5 m3, unde va fi montat un sistem de aerare cu aceleasi caracteristici ca si cele de la bazinul de reactie din prima etapa. Se va putea folosi o singura suflanta [4] pentru toate cele trei sisteme de aerare, cu un debit de 100 m3/h. Se vor face trei ramificatii, pentru fiecare compartiment, dotate cu ventile de inchidere/deschidere a fiecarei ramuri. Pe conducta de alimentare a celui de-al doilea bazin de reactie se vor injecta cu ajutorul unei pompe dozatoare [18], doze de polihidroxiclorura de aluminiu solutie 40%. Se va doza cu un impuls pe minut, adica 2,5÷2,7 ml/min, ceea ce corespunde cu aproximativ 30 μl/l. Vasul de stocare [19] are un volum de 60 l. Apa din acest bazin de reactive, este preluata de un sistem de pompare [20] si este trecuta printr-un filtru automat cu carbune activ [21]. Grupul de pompare automat, este dimensionat pentru un debit nominal de refulare de 4÷6 m3/h si o presiune cuprinsa intre 2 si 6 bari, putere motor/pompa = 3 kW(doua pompe + tablou automatizare). Filtrul automat cu carbune active [21] este compus dintr-un recipient din fibra de sticla cu dimensiunile 457x 1651 mm in care se introduc 150 litri carbune activ si 25 Kg nisip curators cu granulatia cuprinsa intre 0,8÷2,0 mm. Sistemul va fi asistat de o vana automata cu diametrul racordurilor IN/OUT de 11/4”. Din filtrul de carbune active [21] apa va fi trecuta printr-un filtru cu rasini schim-batoare de ioni [22], specializati pentru retinerea borului. Pentru retinerea borului din apa vom folosi o rasina schimbatoare de ioni, selectiva pentru bor.

            Se vor face determinari in ceea ce priveste continutul de Na din apa. Daca acesta se mentine la valori peste 200 mg/l este necesara montarea unei instalatii de osmoza inversa [23], pentru 3,0 m3/h. Acesta va fi si debitul final al apei care se va putea folosi si care respecta parametrii ceruti de legile in vigoare. Aceasta apa se va putea stoca intr-un bazin de 100 m3 [24], rezerva care poate asigura un consum pentru cateva zile. La iesirea apei din bazinul de stocare, catre consumatori, se va monta un sistem automat de dozare clor lichid [25], prin injectie in conducta, pentru sterilizare si dezinfectie. Concentratul rezultat de la osmoza se va trimite la canal sau intr-un iaz artificial pentru degradare cu ajutorul plantelor. Studiind materiale cu privire la hrana suinelor, am gasit diverse retete in care la 100 de Kg de hrana preparata se adauga invariabil si 0,5 Kg de sare(NaCl), adica 197 g Na(1,97 g Na/1 Kg hrana). In aceste conditii, avand in vedere ca pentru un vier necesarul de apa zilnic este de 8 litri(8 l x 450 mg/l Na = 3600 mg Na = 3,6 g Na)  rezulta ca influenta nivelului sodiului din apa este foarte mica. In functie de legislatie si de cerintele crescatorilor de porci si/sau alte animale, se poate renunta la instalatia de osmoza si se poate diminua continutul de sare din hrana. Toate apele reziduale rezultate de la spalarea inversa a filtrelor precum si namolurile din bazinele de reactie se transporta la statia de neutralizare si prelucrare a lor. Bazinul de stocare [26], va avea un volum de 15÷20 m3 si va fi asezat ingropat, pentru a permite si preluarea gravitationala a apelor si namolurilor reziduale. Bazinul va fi dotat cu o pompa dozatoare [27], care va doza pana la 2 litri pe ora un polielectrolit pe baza de poliacrilamida si cu un sistem de agitare cu agitator mechanic [28], cu 200 rotatii pe minut, avand o elice de 1600 mm si un motor de actionare cu o putere de 2,2 kW. De asemenea va fi prevazuta si o pompa de dozare [29], cu impulsuri, pentru dozarea unei solutii de concentratie 25 %, a unor compusi de magneziu, pentru legarea borului. Dozarea se va face in functie de concentratia borului din apa, determinata de analize periodice. Namolul care se depune la partea inferioara a bazinului si care sufera un process de ingrosare, in timp relativ scurt, va fi preluat cu o pompa de namol [30], cu un debit de 2 m3/h, cu H=10 m si va fi trimis la un sistem de filtrare cu saci [31]. Pompa va fi dotata cu sistem de temporizare. Apa rezultata de la filtrele cu saci se va recircula in bazinul de stocare, gravitational. Supernatantul rezultat din bazinul de stocare se poate folosi pentru udat, irigatii si pentru spalarea utilajelor, sau se poate trimite la canalizare sau intr-un iaz pentru degradare biologica cu ajutorul plantelor.Cel mai indicat este stuful. Namolul rezultat de la filtre se va depozita pe o platform betonata [32] pentru deshidratare si biodegradare, se va trata cu oxizi ai calciului si apoi va fi transportat la un depozit pentru stocarea unor astfel de produse.

Poate ca la prima vedere acest proiect, pe care il estimez la 80.000÷90.000 de euro, poate fi considerat foarte costisitor pentru acest moment pentru numarul de locuitori echivalenti pe care ar putea sa-I deserveasca. Cred ca intr-un viitor nu prea indepartat acest cost va fi considerat normal, avand in vedere complexitatea tratarii apei brute, cu parametrii descrisi in acest proiect, apa care din punct de vedere al normativelor in vigoare, nu se incadreaza in categoria apelor care pot fi supuse tratarii in vederea potabilizarii.

                                                                           Ing. ADRIAN COSTACHE

                                                                        Director CERCETARE-DEZVOLTARE

                                                            S.C. NANOTECH WATER SOLUTION S.A. – BUZAU

 

Mitul despre apa imbuteliata

Si iata si un site unde se explica, pe intelesul tuturor, beneficiile apei filtrate si adevarul despre apa imbuteliata: http://www.allaboutwater.org/