Titular curs:

Dr. Ing. Dorin Marcel CIATARÂŞ

ALIMENTĂRI CU APĂ ŞI CANALIZĂRI

-II-

CURS 1

Lucrări de canalizare în localităţi

Necesitatea unui sistem de canalizare în localitate

Dezvoltarea vieţii într-o localitate nu este posibilă decât prin asigurarea apei pentru locuitori, activitatea publică, animale şi activitatea comercială şi industrială din localitate.

În localitate se aduce mult mai multă apă decât cea necesară pentru consum efectiv, deoarece cea mai mare parte este utilizată şi evacuată ca apă uzată.

Această apă uzată este formată din apa potabilă care şi-a modificat substanţial calitatea din cauza “îmbogăţirii” cu o serie întreagă de substanţe antrenate din locul de folosire.

Aceste substanţe pot fi solide sau dizolvate, neutre sau agresive, minerale sau organice.

2

3

Desigur că murdărirea apei este în funcţie de: omodul de folosire, ocantitatea de apă folosită, ogradul de dotare cu obiecte sanitare şi aparatură electrocasnică, şi ogradul de civilizaţie al utilizatorului, manifestat prin grija faţă de folosirea apei.

Apa uzată/degradată/murdărită este evacuată din spaţiul de producere şi reintră în mediul înconjurător.

Poate intra în stare brută, apă uzată aşa cum a fost produsă, sau ca apă uzată epurată, adică o apă uzată care a suportat un proces de tratare, astfel încât evacuarea într-un receptor natural să fie compatibilă cu folosirea apei acestuia şi în alte scopuri, sau de către alţi utilizatori.

Acest lucru este foarte important deoarece apa unui receptor devine sursă de apă pentru altă folosinţă în aval.

4

Evacuarea apelor uzate fără tratare adecvată produce o deteriorare a condiţiilor de mediu pe zone mai mari sau mai mici.

Efectele produse în mediu de evacuarea apei uzate de calitate necorespunzătoare sunt:aspectul fizic: plutitorii, grăsimile, substanţele colorate se văd în masa apei receptorului sau pe suprafaţa acesteia; este o poluare fizică al cărei rol de respingere a zonei de teritoriu poate fi foarte importantă, deoarece anulează sau reduce frumuseţile naturale;aspectul chimic al apei în receptorul de apă uzată: o parte din substanţele evacuate sunt biodegradabile, drept urmare prin descompunere fizică, chimică, biochimică pot produce substanţe cu miros urât, substanţe toxice care omoară vegetaţia şi vieţuitoarele din apă. Se produce o degradare progresivă până la ceea ce se numeşte apă moartă. De multe ori, culoarea apei poate fi anormală, precum apa neagră de la preparaţiile de cărbuni sau ape cu vopsele, apă de culoare lăptoasă din cauza evacuărilor de leşii, reziduuri calcaroase.

5

aspectul biologic: apa fără viaţă sau apa cu caracteristicile deteriorate poate produce greutăţi vieţuitoarelor, a căror utilizare produce la rândul ei îmbolnăvirea vieţuitoarelor din vecinătate; producţia şi calitatea peştelui se poate modifica dramatic.

Formarea de pelicule pe suprafaţa apei reduce capacitatea de oxigenare din apă, cu consecinţe importante asupra vieţii acvatice.

Unul dintre cele mai evidente moduri de manifestare a consecinţelor evacuării de substanţe organice în apă este eutrofizarea: substanţele organice se descompun cu ajutorul oxigenului dizolvat din apă şi a microorganismelor dezvoltate spontan; rezultatul este o apă săracă în oxigen.

6

aspectul microbiologic poate fi de departe cel mai important; microorganismele evacuate în râu pot avea influenţă directă asupra omului prin producerea de boli diareice, a bolilor de piele etc; riscul este cu atât mai mare cu cât, de multe ori, avertizarea nu este pregnantă.

aspecte secundare: totdeauna, între apa râului sau lacului şi apa subterană din zonă există legături strânse. Apa râului alimentează, prin infiltraţie sau prin inundare, apa din stratul freatic vecin. În acest fel este influenţată calitatea apei fântânilor de pe mal, şi de aici toate vieţuitoarele care utilizează apa.

aspecte legislative: apa din receptorul de apă uzată face parte dintr-un circuit global natural; apa uzată evacuată este distribuită pe lungimi mari, şi o parte din cursul de apă poate avea folosinţă internaţională. Apa receptoare ajunge, în cele din urmă, în Marea Neagră, care este un corp de apă cu particularităţi deosebite: este o mare relativ închisă, cu salinitate mai mică şi cu viaţă numai în primii 200 m din adâncime.

7

Concluzie: o societate responsabilă trebuie să colecteze aceste ape uzate şi să le neutralizeze în condiţii convenabile, astfel încât să fie posibilă o dezvoltare durabilă a naturii şi societăţii.

Ansamblul de lucrări (construcţii, colectoare, măsuri constructive şi de reglementare) prin care apa uzată

este colectată la locul de producere,

este evacuată în condiţii sanitare adecvate în afara localităţii,

este, de regulă, tratată până la limita normată şi

este evacuată într-un receptor natural

formează sistemul de canalizare.

8

Elementele componente ale sistemului de canalizare sunt:

reţeaua interioară de canalizare;

reţeaua exterioară (publică) de canalizare;

construcţii auxiliare pe reţea: cămine, bazine de retenţie, deversoare, staţii de pompare;

staţia/staţiile de epurare;

gura de vărsare în receptorul natural;

eventuale lucrări de regularizare a receptorului natural în zona în aval de evacuarea apelor uzate.

9

Tipuri de sisteme/procedee de canalizare

Apa uzată este calitativ foarte legată de mediul din care provine. Ca atare, din punct de vedere calitativ, apa uzată poate fi foarte diferită de la loc la loc.

În acest moment se poate pune problema de soluţionare raţională a colectării şi epurării apei uzate:

poate fi raţional să strângem toate tipurile de apă într-o singură reţea şi să asigurăm epurarea unitară a acestor ape, sau

poate fi raţional să colectăm selectiv aceste ape în vederea tratării selective, tratare care poate fi mai avantajoasă.

De aceea, în timp au fost dezvoltate trei tipuri de sisteme de canalizare:

10

sistem unitar de canalizare, în care toate apele de pe suprafaţa localităţii sunt colectate într-o singură reţea.

Rezultă că aceasta trebuie executată de la început la dimensiunea maximă pentru preluarea întregului debit, şi în condiţiile de siguranţă cerute pentru localitate.

Este o reţea cu dimensiuni mari de colectoare, cu probleme în exploatare din cauza punerii sub presiune la ploi mari, cu necesitatea de tratare a unui debit mare şi uneori foarte variabil; este un sistem relativ scump şi cu exploatare mai complicată.

Este un sistem specific localităţilor mari aflate în zone de câmpie (pante mici ale străzilor).

11

sistem separativ de canalizare: sunt situaţii în care din motive istorice, economice, de amplasament, de calitate de apă uzată etc se dovedeşte că nu este raţional ca toate apele uzate să fie evacuate prin aceeaşi reţea - poate fi mai raţional să se realizeze întâi reţeaua de ape uzate menajere, şi mai târziu şi selectiv reţeaua de apă meteorică (este cazul localităţilor rurale din ţara noastră).

Alteori, calitatea apei uzate poate fi foarte diferită, şi atunci nu este raţional să se amestece toată apa uzată în aceeaşi reţea, ca să fie apoi toată epurată în aceleaşi condiţii; soluţia raţională este să se colecteze toată apa uzată menajeră, iar cea industrială, de exemplu, să fie tratată specific în industrie.

12

Problema importantă de discutat este dacă într-un oraş se realizează o reţea pentru apă uzată menajeră şi alta pentru colectarea apelor meteorice.

Conform noilor norme europene este raţional să existe două reţele, cu observaţia că există sarcina reducerii debitelor de apă prin folosirea apei de ploaie la locul de cădere – costul reţelelor poate fi mai mic şi realizarea se poate face etapizat.

sistem mixt de canalizare: parţial unitar, parţial separativ, sistemul se adoptă ori de câte ori se poate demonstra că este o soluţie raţională; relieful local, mărimea localităţii şi costurile sunt elemente determinante.

13

Calităţi de apă evacuată prin reţeaua de canalizareProblema are două aspecte distincte:

Apa uzată poate proveni din activitatea umană, direct; este apa uzată numită apă uzată menajeră, produsă în locuinţă, în spaţiile publice (şcoli, administraţie etc), în unităţi industriale, de la grupurile sanitare;

Al doilea domeniu care produce apă uzată este domeniul industrial, de unde pot rezulta debite diferite cantitativ, dar mai ales calitativ; aici se poate spune că sunt atâtea calităţi de apă uzată câte unităţi industriale sunt.

Din această cauză, problema apelor uzate industriale este complicată şi se analizează separat. În cazuri obişnuite (unităţi mici integrate în localitate) unitatea industrială este obligată să îşi colecteze apele şi să le epureze singură în mod specific, până parametrii de calitate sunt asemănători cu parametrii apei uzate menajere – se realizează pre-epurarea apelor industriale.

În acest moment, apa pre-epurată poate fi evacuată în reţeaua de apă uzată menajeră; condiţiile de evacuare sunt normate prin NTPA 002.

14

Apa uzată menajeră provine din activităţile omului în gospodărie:

•apa de la bucătărie: preparat hrana, menţinut igiena bucătăriei şi în unele ţări, evacuarea unora dintre resturile de legume tocate şi introduse în apa de canalizare;

•apa de la evacuarea dejecţiilor umane (fecale, urină): apa cea mai încărcată microbiologic, în care se remarcă încărcări de zeci de milioane de bacterii/litru;

•apa folosită la igiena corporală, apa de la băi şi chiuvete, numită şi apa gri; este în cantitate mare şi cu încărcare mică;

•apa de la igiena locuinţei, spălat lenjeria şi echipamentul din casă;

•apa provenită de la spălarea spaţiilor anexe ale casei: garaj, terasă etc.

•apa de infiltraţie, apa falsă, este apa rezultată din infiltrarea prin pereţii/îmbinările tuburilor defecte.

15

Calitatea apelor uzate menajere depinde de debitul de apă utilizată, dar şi de curăţenia localităţii; într-o localitate în care se face curat şi mai ales se păstrează curăţenia, efortul fiecărui locuitor este mai mic.

Lipsa vegetaţiei combinată cu faptul că nu se mătură frecvent înseamnă că volumul de praf este crescut; de regulă, un oraş mic într-o zonă împădurită sau în zonă de munte va fi mai curat decât o localitate dintr-o zonă de şes.

Cum epurarea apelor uzate este o problemă destul de complicată şi uneori costisitoare, au fost făcute eforturi mari pentru reducerea cantităţii de apă produsă şi pentru separarea apelor pe categorii, astfel încât epurarea să se facă în condiţii mai favorabile.

16

Astăzi se recomandă:folosirea duşului, în loc de baie; se reduce de 3-5 ori cantitatea de apă rezultată;folosirea vaselor de WC cu volum mic de apă sau a vasului cu două butoane;folosirea WC-urilor în sistem funcţionând cu vacuum; se poate reduce debitul la cel puţin jumătate;folosirea maşinilor de spălat pentru lenjerie; se poate reduce volumul de apă cu 40-60% faţă de spălatul manual (detergentul trebuie să fie degradabil);folosirea maşinilor de spălat vase; se poate reduce volumul de apă de 2-5 ori faţă de spălatul manual. De altfel, dacă se mănâncă toată mâncarea din farfurie, se aduce o contribuţie mare la protecţia mediului (rămân resturi puţine, deci se spală mai uşor farfuria şi în consecinţă rezultă mai puţină apă uzată);prelucrarea industrială a componentelor folosite în bucătărie; spălarea prealabilă a legumelor şi preambalarea lor, preambalarea multor produse etc. reduce mult cantitatea de apă necesară pentru pregătirea lor.

17

Urmărirea modului de separare a apelor uzate poate arăta şi de ce se face un asemenea efort: apa rezultată poate fi folosită mai uşor.

Sunt localităţi în care (din cauza lipsei de apă din zonă) apa epurată este tratată suplimentar şi este reintrodusă în locuinţă pentru a fi folosită la evacuarea dejecţiilor.

În acest fel s-a ajuns la două reţele de distribuţie a apei:

o reţea de apă potabilă, apă care vine în contact direct cu corpul omenesc, şi

o reţea de apă nepotabilă (distribuită în reţea complet separată şi protejată contra folosirii în alte scopuri), cu care se spală WC-ul etc.

18

Calitatea apei uzate este dată în tabelul următor:

Nr Indicator Medie Maximă Minimă

1 Azotaţi, mg/l 2-4 2-6 2-3

2 CCO-Mn, mg/l 200-750 180-1100 80-280

3 Cianuri, mg/l 0,15-0,30 0,02-0,03 0,0-0,05

4 Cloruri, mg/l 70-140 100-250 50-110

5 pH, unităţi 7-7,8 7,5-8 7-7,5

6 Materii solide totale, mg/l 100-400 100-580 80-240

7 Cupru, mg/l 0,06-0,08 0,07-0,08 0,01-0,10

8 Reziduu fix, mg/l 200-300 200-360 200-360

9 Sulfaţi 70-200 80-200 60-160

10 Zinc 0,10-0,30 0,10-0,30 0,1-0,2

19

Apa meteorică

A doua categorie importantă de apă ce poate fi eliminată prin reţeaua de canalizare este apa provenită din precipitaţii (apă, zăpadă, grindină).

Cea mai importantă cantitate este apa căzută sub formă de ploaie; tot în acest caz se produce şi cea mai importantă poluare, deoarece se spală suprafaţa localităţii şi o mulţime de substanţe sunt antrenate sau dizolvate.

De asemenea, poate fi foarte încărcată apa provenită din topirea zăpezii de pe străzile unde au fost folosite substanţe antiderapante (sare, clorură de calciu etc).

20

Soluţii de viitor pentru colectarea apei uzate în vederea tratării separate

21

Rezultă că este foarte importantă

menţinerea curăţeniei în localitate, făcută cu mijloace uscate (măturat mecanic),

ţinerea în bună stare a spaţiilor verzi (minim 25 m2/locuitor),

asigurarea de zone împădurite care sunt capabile să reţină praful (un hectar de pădure poate reţine 20-30 tone praf în fiecare an) şi să modereze temperatura în zonă;

de asemenea, asigurarea unor zone cu suprafeţe libere de apă, de exemplu fântâni ornamentale.

22

Eliminarea apei meteorice rezultă din următoarele cerinţe:

apa căzută pe calea de rulare reduce mult viteza de rulare la acelaşi grad de siguranţă a traficului;

produce dificultăţi în circulaţia pietonală;

produce inundarea subtraversărilor de străzi;

produce inundarea spaţiilor joase (subsoluri, galerii, galerii de metro etc);

produce inundarea canalizării menajere, ajungând până la refularea acesteia pe stradă; canalizarea fiind pusă sub presiune, în zonele joase apa poate ieşi din canalizare prin guri de scurgere şi cămine, şi produce o stare insalubră de mari dimensiuni.

23

Ce este, însă, mai grav este legat de faptul că apa meteorică este evacuată relativ rapid de pe suprafaţa localităţii.

Între ploi, însă, este nevoie de udarea tuturor spaţiilor, dar pentru acest lucru nu există decât apă potabilă, de cele mai multe ori - se caută să se scape de apa meteorică şi se foloseşte apa potabilă (produsă cu greutate). Nu este o soluţie chiar raţională.

Evacuarea rapidă se face cu producerea de unde de viitură, care mai pot produce probleme pe tronsonul în aval al receptorului de apă.

Este principala cauză pentru care se desfăşoară astăzi o bătălie importantă pentru schimbarea modului de soluţionare a problemei: reţinerea apei de ploaie la locul de cădere şi folosirea locală (spălat rufe, spălat maşina, udat grădina, realizarea de lacuri/fântâni ornamentale etc).

24

Ape admise în reţeaua de canalizareÎn vederea protejării reţelei, dar şi a populaţiei şi staţiei de epurare, calitatea apei admise în reţea este controlată/restricţionată. Valorile parametrilor de control sunt date în NTPA 002. Cerinţele care au condus la aceşti parametri sunt legate de următoarele considerente:apa trebuie să nu conţină particule grele (nisip, pietriş etc), care prin depunere în perioadele în care viteza de curgere este redusă se pot depune şi bloca sau reduce capacitatea de transport; cimentarea lor cu depuneri organice face ca eliminarea să se facă folosind mijloace energice; este încă unul dintre argumentele de păstrare a unui spaţiu curat în oraş;apa trebuie să nu conţină substanţe peliculogene (grăsimi, produse petroliere etc); acestea au molecule rezistente şi se epurează greu;apa trebuie să nu conţină substanţe care, prin degajare/evaporare, ar putea da amestecuri explozive; prin degajare prin capacele căminelor, amplasate în trafic, aceste amestecuri se pot aprinde sau produce explozii;

25

apa trebuie să nu fie agresivă faţă de materialul colectoarelor sau construcţiile staţiei de epurare; o neutralizare este necesară chiar şi pentru protejarea procesului de epurare; pH-ul trebuie să fie de cel puţin 6,5;

apa trebuie să nu conţină metale grele; acestea denotă o impurificare industrială şi deci o pre-epurare necorespunzătoare; prezenţa lor poate inhiba procesul de epurare şi totodată pot trece de staţia de epurare, cu consecinţe asupra receptorului natural;

apa trebuie să nu conţină cantităţi mari de micro-organisme; apele uzate de la spitale şi policlinici mari ar trebui dezinfectate înaintea evacuării în reţea;

apele uzate de la crescătoriile de animale, sub nici o formă nu pot să intre în canalizare; au încărcări biologice atât de mari încât nu pot fi epurate în mod normal (CBO5 de ordinul 10.000-30.000 mg/l faţă de 150-300 mg/l cât are apa uzată menajeră);

apa trebuie să nu conţină substanţe care ar putea pune în pericol sănătatea personalului de exploatare.