Necesitatea corectarii caracteristicilor calitative ale apei

De cele multe ori la intrebarea abruptă, care este metoda cea mai uzitata de tratare a apei, raspunsurile au fost foarte diferite: clorinarea/tratarea cu clor a apei, limpezirea apei etc.

Răspunsul este mult mai simplu dar si mai 'delicat‘: cea mai uzitată metoda de tratare a apei este tratarea cu indiferenţă.

Am putea reflecta uneori la acest lucru printr-o întrebare simplă: care este efortul pe care il fac pentru apă – cel mai important material de constructie al corpului meu?

TRATAREA APEI PENTRU POTABILIZARE

1

Apa face insa mult mai mult pentru organismul omenesc, il ajuta 'sa stea' in picioare prin:refacerea continua a racirii organismului in vederea pastrarii unei temperaturi constante; stim ce se intampla in caz de febra (temperatura mai mare decat cea normala cu numai 1-3° C), organismul se ofileste si una dintre cele mai importante modalitati de a invinge boala este sa bem cat mai multa apa; apa evaporata prin transpiratie scoate si o parte mare din caldura in exces, asigura continuitatea vietii prin transportul de alimente/energie in organism, asigura functionarea organismului prin circulatia sangvina (sangele are peste 90% apa); sangele asigura oxigenarea moleculelor si trasnsportul energiei, asigura detoxifierea organismului prin transportul toxinelor in afara organismului cu ajutorul urinei, fecalelor si transpiratiei, asigura o buna stare de sine prin pastrarea unei igiene corporale bune, igiena facuta numai cu ajutorul apei; cat de bine ne simtim dupa o baie buna sau dupa un timp petrect la un strand/lac/mare unde ne-am imbaiat intr-o apa curata.

2

Asadar tratarea cu indiferenta este extrem de păguboasă si acest lucru se vede din actiunile curente, uneori facute aproape instinctiv:evacuarea apelor uzate la râu fara nici o tratare prealabila; râul poate fi sursă de apă in aval, in acea apa se va imbaia cineva, candva si se va simti foarte bine?!aruncarea de resturi solide pe suprafete care pot fi spălate de ploi si apa murdara ajunge in râu, viitoarea sursa de apă,aruncare deliberata in râu a reziduurilor, uscate sau nu, de prin gospodărie; apa le duce mai departe, din care cauza probabil multa vreme râul receptor s-a numit şi emisar (transmitea in aval rezultatul comportarii neadecvate a celor din amonte) etc.

Din cauza efectelor naturale de antrenare si dizolvare, de multe ori calitatea apei din sursa nu este cea care trebuie asigurata utilizatorului: apa de râu este tulbure, apa subterană pote fi mineralizata, ambele tipuri de apă pot fi acide, pot avea ingrediente periculoase (amoniu, azotati, etc).

3

De cele mai multe ori insa au o incarcare bacteriana care poate fi extrem de periculoasa pentru organismul omenesc, direct prin consum de apa sau indirect prin murdarirea alimentelor sau a spatiului in care traim.

Obiectul sistemului de alimentare cu apa prin care se poate armoniza calitatea apei naturale (parametrii de calitate) cu calitatea ceruta de utilizator se numeste statie de tratare sau uzina de apa.

Calitatea de apa potabila este data prin respectarea parametrilor nominalizati in Legea Calitatii Apei, legea 458/2002 cu completarile din legea 311/2005.

Conform acestor legi apa potabila trebuie sa fie sanogena (dătătoare de sanatate) si utilizata toata viata nu trebuie sa puna in pericol sanatatea consumatorului.

De fapt riscul de deces din cauza acestei calitati de apa este de 10-5 (un consumator din 100 000 poate muri). Pentru alte categorii de apa conditiile de calitate se stabilesc dupa criterii diferite si sunt normate.

4

Criterii de alcatuire a componentei statiei de tratareCele mai importante elemente legate de calitatea apei sunt cele reglementate de

Legea calitatii Apei:apa trebuie sa fie sanogenă; aceasta înseamnă că interventia asupra calitatii

apei naturale trebuie sa fie minimă păstrând acele elemente care favorizeaza sanatatea organismului (apa este utilizata cu placere, apa satisface setea utilizatorului, apa nu produce teamă că ceva nu este in regulă si deci apa trebuie utilizata cu precautii sau sunt necesare tratari suplimentare pentru ca apa sa poata fi utilizata),

principiul interventiei minime in calitatea apei brute s-a transformat in conditii de calitate pentru apa folosita ca apă pentru obtinerea de apa potabila; aceste restrictii sunt continute in NTPA 013; unele dintre conditiile de calitate sunt redate in anexa 4; Normativul prevede ca apa care poate fi captata trebuie sa intre in una dintre cele trei categorii de apa A1, A2, A3; captarea unei alte calitati de apă trebuie foarte atent justificată; poate fi scumpă si nesigură.

interventia minima in calitatea apei naturale are si o componenta indirectă foarte importanta; interventia trebuie facuta folosind un numar cat mai mic de reactivi chimici; acestia costa mult si pot produce compusi secundari a caror tratare sa fie complicata la randul ei.

5

Conditiile mentionate pot impune ca sursa de apa să se afle intr-un amplasament existent diferit de cel care aparent poate fi favorabil din alte conditii; dar alegerea amplasamentului trebuie sa satisfacă si alte conditii, cum ar fi:folosirea apei din râul (bazinul) respectiv; aceasta inseamnă că derivarea unei cantitati de apa trebuie sa fie integrata in planul general de amenajare a cursului de apa,amplasamentul captarii trebuie sa fie accesibil, sa existe loc pentruamenajarea lucrarilor si realizarea perimetrului de protectie sanitara,daca debitul necesar este mult prea mare si asigurarea lui presupuneasigurarea de lucrari de compensare a debitelor (lacuri de acumulare)problema trebuie abordata cu multa atentie fiind mult mai complicata,deoarece lucrarea de captare poate fi complicata si scumpa, trebuie luată in considerare asigurarea cu apa si a altor localitati,deoarece trebuie facuta tratarea apei, este important ca langa captare saexiste amplasament si pentru lucrarile statiei de tratare (spatiu liber,proprietate publica, sursa de energie etc); din procesul de tratare o parte din apa (apa tehnologica) se restituie in râu,traseul de la captare trebuie sa fie posibil pentru constructia aductiunii deapa.

6

7

Se aplica si in acest caz criteriul general de optimizare: trebuie adoptata solutia care ofera conditiile tehnico-economice cele mai favorabile pentru etapa de lucru sau / si pentru perspectiva.

In aceasta conditie intra automat si obligativitatea adoptarii unei solutii de tratare sigura si verificata in timp.

Schimbarea tehnologiei ar putea fi complicată. Desigur că, în timp, după 30-40 ani, urmare a progreselor tehnico-ştiinţifice, va fi posibilă o retehnologizare a staţiei.

In cazul folosirii apei subterane, este foarte important ca protecţia sanitara a sursei sa fie bine pastrată. Deteriorarea apei ca urmare a unor poluari, chiar accidentale, poate fi catastrofală şi tratarea sa complica extrem de mult lucrurile.

8

Tipuri de statii de tratare"Imbracarea" statiei de tratare cu obiecte care sa realizeze tratarea apei depinde de mai multe elemente, cum ar fi:mărimea debitului de apă,tipul de parametri care trebuie corectati,tehnologia disponibilă de realizare a corectarii parametrilor,calitatea apei brute.

In mod obisnuit este posibila orice combinatie de tehnologii pentru corectarea calitatii. O schematizare generala este data in literatura tehnica.

Se poate vedea ca atunci cand impurificatorul are dimensiuni mari se poate folosi:

•retinerea pe gratare si site,

•retinerea in deznisipatoare a nisipului, granule mari usor separabile din apa,

•retinerea prin sedimentare/ decantare a suspensiilor sedimentabile natural sau dupa coagulare-floculare.

9

Cand impurificatorul are dimensiuni mici se recurge la procedee mai energice:

filtrarea normala prin strat de nisip a particulelor fine dar neagresive,

filtrarea prin filtre speciale - membrane cu pori foarte mici (<10µm) prin microfiltrare (MF), ultrafiltrare (UF), nanofiltrare (NF),

modificarea continutului ionic al apei prin folosirea de membrane speciale, procedeul de osmoză inversă (OI) sau procedeul cu electro-osmoză.

10

11

In mod concret se poate realiza o statie de tratare in stil clasic, cea care foloseste tehnologii si constructii in care corectarea calitatii se face cu mijloace blânde (limpezire prin decantare si filtrare, oxidare prin aerare simpla, coagularea si flocularea suspensiilor coloidale etc).

Sunt relativ puţine staţii de tratare in care se intervine energic folosind reactivi "tari", precum: oxidarea folosind ozon, oxidarea in trepte cu ajutorul clorului, folosirea masiva de polielectriloti; este posibila si introducerea de membrane in tratarea apei pentru cazuri mai dificile dar se spera ca prin imbunatatirea rapida a calitatii apei din râuri (prin realizarea măsurilor de epurare avansata a celei mai importante cantitati de apa uzata) nu va fi nevoie de măsuri de tratare foarte "energice”.

12

Scheme tehnologice de tratare a apei.

Pentru concretizarea solutiilor de tratare sunt date cateva scheme de alcatuire a statiilor de tratare.

Apă de râu, tulbure, cu mineralizare normala, cu încarcare bacteriologica normală

Reactivi de coagulare-floculare

Schema unei statii de tratare apă de râu, curată, apă categoria A2

13

Apă de râu, tulbure, cu continut mare de substanţă organică, gust/miros

Schema unei statii de tratare cu apa “încărcată", aproximativ apă de categoria A3

14

Posibilă staţie de tratare pentru apă de râu (încă nerealizată în ţară)

Schemă de tratare pentru apă de râu în varianta ultramodernă

15

Apă subterană de bună calitate

Apă subterană cu duritate scăzută

Schemă de tratare a unei ape subterane cu apă bună

Schemă de tratare pentru durizarea apei

16

Apă subterană cu Fe şi Mn

Tratarea unei ape cu continut mare de Fe si Mn

Din combinarea acestor scheme si eventual cu completarea cu trepte noi de tratare se poate alcatui orice schema de tratare.

Totul depinde de cunoasterea calitatii si variabilitatea acesteia in timp precum si de dezvoltarea tehnologica la zi.

17

Limpezirea apeiDeoarece majoritatea cantitatilor de apa pentru populatie se obtine din apa

de suprafata iar apa de suprafata este tulbure rezulta ca pentru obtinerea apei potabile una dintre cele mai importante trepte de tratare este limpezirea apei. Este deci necesara o analiza mai detaliata a fenomenului de limpezire si a mijloacelor prin care se poate realiza acest lucru.

Studirea fenomenului de sedimentare este impartita in trei parti: stabilirea sedimentabilitatii apei, reactivi pentru imbunatatirea sedimentabilitatii, constructii pentru realizarea limpezirii grosiere a apei.

Procesul de limpezire foloseşte proprietatea naturală a particulelor aflate în suspensie de a se depune, când apa se află în repaus sau are o viteză de curgere redusă. Depunerea particulelor solide prezente în apă se face datorită forţei gravitaţionale.

În funcţie de mărimea particulelor aflate în suspensie în bazinele de sedimentare se pot reţine până la 70-90% din greutatea lor. Particulele nereţinute în bazinul de sedimentare sunt de dimensiuni foarte mici şi se află într-un echilibru coloidal, care este stabil.

18

Pentru destabilizarea acestui echilibru se folosesc reactivi de coagulare – floculare care neutralizează sarcina electrică negativă a particulelor coloidale în vederea aglomerării în fulgi mari, care se depun.

Sedimentarea particulelor este influenţată de dimensiunea şi forma lor, de regimul de mişcare a apei de limpezit şi de vâscozitatea apei care se modifică în funcţie de temperatură.

Se întâlnesc în practică ape tulburi care cuprind particule de diferite dimensiuni şi forme. Foarte des (prin coagulare-floculare) se formează flocoane instabile care îşi modifică în procesul de sedimentare structura şi dimensiunile.

Toate acestea complică mult exprimarea matematică a procesului de sedimentare şi stabilirea unor metode exacte de calcul. Mărimea de bază care interesează la calculul bazinelor de sedimentare este viteza de sedimentare a suspensiilor.

Viteza de sedimentare a suspensiilor în apă în repaus la temperatura de 100C se numeşte mărimea hidraulică a particulei (w).

19

Mărimea particulei de orice formă poate fi exprimată prin diametrul teoretic (echivalent).

Diametrul echivalent se defineşte ca diametrul particulei sferice care are aceeaşi mărime hidraulică ca şi a particulei de formă arbitrară dată.

Procesul de decantare este influenţat de tipul de materii decantabile. După modul de sedimentare se disting trei tipuri de particule decantabile:

1.particule granulare (discrete) care se sedimentează independent una de alta cu o viteză de cădere finală constantă pentru fiecare particulă;

2.Particule mai mult sau mai puţin floculate care rezultă din aglomerarea naturală sau provocată a particulelor coloidale aflate în suspensie. Flocoanele au mărimi şi viteze de sedimentare variabile. Aceasta este decantarea difuză şi se întâlneşte la particulele floculate cu concentraţia mai mare de 50 mg/dm3.

3.Particule floculate cu o concentraţie ridicată, mai mare de 500 mg/dm3, care creează o decantare de ansamblu frânată, caracterizată printr-o interfaţă vizibilă între masa de particule decantate (nămol) şi lichidul de la suprafaţă.

În funcţie de aceste tipuri de particule şi concentraţia lor se va adopta tehnologia adecvată de decantare, aşa cum se va vedea în continuare.

20

o Stabilirea vitezei de sedimentare (mărimea hidraulică) pentru o particulă discretă (granulară) aflată într-o apă în repaus

În procesul de sedimentare se consideră că particulele nu-şi modifică mărimea, forţa şi greutatea. Asupra particulei acţionează următoarele forţe:

F1 – forţa de cădere a particulei în apă; F2 – forţa de frecare a lichidului; I – forţa de inerţie.

Ecuaţia mişcării particulei discrete care se sedimentează, cu notaţiile de mai sus, este:

F1 – F2 = I

Forţa de cădere a particulei scufundate (imersate) în apă este:

unde:

- densitatea particulei; a – densitatea apei; g – acceleraţia gravitaţională; V – volumul particulei.

21

Forţa de rezistenţă F2 a lichidului depinde de dimensiunea şi forma particulei, viteza de sedimentare şi vâscozitatea fluidului. Ea are următoarea expresie stabilită pe baza ecuaţiilor de dimensie:

Unde:

CD este coeficientul de rezistenţă (Newton)

AC – secţiunea transversală a particulei proiectate pe direcţia perpendiculară mişcării;

w – viteza de sedimentare a particulei (mărimea hidraulică).

Coeficientul de frecare CD este variabil în funcţie de numărul lui Reynolds (Re).

Forţa de inerţie este dată de expresia:

În cazul vitezei de sedimentare constante această forţă poate fi neglijată.

dtdw

V)(I a

22

Din relaţiile de mai sus se deduce viteza de sedimentare a particulelor solide în apă la numerele Re mici (Re < 1)

unde µ este vâscozitatea dinamică. Relaţia a fost dedusă de Stokes în anul 1851.

Pentru acoperirea celor trei domenii ale numerilor Reynolds, viteza de sedimentare se poate exprima prin relaţia generalizată:

Această relaţie stă la baza calculului mişcării particulelor discrete în apă şi se utilizează la studiul decantării particulelor discrete.

Deoarece suspensiile conţin particule de diferite mărimi este necesar să se cunoască curba de distribuţie a vitezei de sedimentare pentru o apă dată.

2a gd18

1w

23

Rozen (1967) a arătat că distribuţia vitezei de sedimentare este aproximativ o curbă Gauss. După Rozen distribuţia frecvenţei vitezei de sedimentare a particulelor are expresia:

În care

w este viteza de sedimentare a particulelor; wm – viteza de sedimentare medie a particulelor; - deviaţia standard a vitezei de sedimentare.

În figurile următoare se prezintă o distribuţie tipică pentru viteza de sedimentare considerată ca o curbă de distribuţie Gauss, respectiv curba de distribuţie cumulată a vitezei de sedimentare.

24

25

Hazen (1904) şi Camp (1946) au arătat că viteza finală (w) a unei particule care sedimentează pe o înălţime egală cu adâncimea bazinului capătă expresia:

în care:

hu este înălţimea utilă a bazinului de sedimentare;

Q – debitul curentului de apă;

A – suprafaţa orizontală a bazinului de sedimentare;

V – volumul bazinului de sedimentare.

Raportul Q/A (numit şi încărcarea hidraulică / de suprafaţă / superficială a bazinului de sedimentare) este independent de adâncimea bazinului.

Atât la decantarea particulelor granulare cât şi la decantarea difuză dimensiunile decantoarelor depind de încărcarea hidraulică (viteza de sedimentare w).

26

În realitate nu există bazine de sedimentare ideale. Bazinele reale de sedimentare cunosc influenţa turbulenţei curentului de apă, inerţia fluidului la intrare, influenţa temperaturii şi densităţii particulelor.

De asemenea, în bazinele de sedimentare este reţinut un timp şi nămolul. Prin urmare, condiţiile hidraulice se schimbă continuu.

Pentru sedimentarea lentă (fără turbulenţă), Hazen (1904) a stabilit că reţinerea r1 a particulelor discrete cu o mărime hidraulică w unică se realizează după funcţia discontinuă:

unde v0 este viteza fluxului de curgere prin decantor.

Sedimentarea în bazine cu curgere continuă este însoţită de turbulenţă care suprapune o mişcare aleatoare a particulelor peste o mişcare de sedimentare.

27

Hazen (1904) a găsit că fracţiunea reţinută în regim turbulent (rt) a particulelor cu viteză de sedimentare unică este:

În condiţiile de sedimentare lentă depunerea este o funcţie liniară de viteza de sedimentare a particulelor şi de viteza curentului de apă, în timp ce în condiţii turbulente urmează o lege exponenţială. Din figură se vede că turbulenţa are un efect de întârziere asupra sedimentării în comparaţie cu condiţiile lente.

0vw

t e1r

28

Deznisiparea apeiDeznisiparea apei se realizează în instalaţii denumite deznisipatoare.

Deznisipatoarele sunt bazine de sedimentare folosite pentru limpezirea parţială a apei brute care urmează să treacă apoi la alte trepte de tratare (decantoare, filtre etc).

Deznisipatoarele se clasifică după:

- direcţia de curgere a apei prin deznisipator:

- deznisipatoare orizontale;

- deznisipatoare verticale

- modul de amplasare:

- deznisipatoare amplasate în construcţii comune cu captările de apă şi staţiile de pompare;

- deznisipatoare amplasate independent de ansamblul captării, care se introduc într-o schemă de tratare când procentul de reţinere a suspensiilor din apă, într-un interval de 2...3 minute este de 25...30% iar diametrul minim al suspensiilor este de 0,2 mm.

29

Deznisipatoare orizontale

30

Dimensionarea deznisipatorului

Secţiunea transversală a zonei active se determină cu relaţia:

unde: Qc este debitul de calcul al instalaţiei, în m3/s; v – viteza de trecere a apei prin deznisipator (v=0,1...0,4 m/s).

Dimensiunile geometrice ale zonei active (b şi hu ale unui compartiment) se stabilesc cu relaţia:

unde:

b este lăţimea unui compartiment (0,8...2,5 m)

n – numărul de compartimente care lucrează în paralel;

hu – înălţimea utilă a deznisipatorului (1,0...2,5);

nb=B – lăţimea deznisipatorului.

31

Lungimea camerei de deznisipare (L) se stabileşte cu relaţia:

Unde:

este un coeficient cu valoare cuprinsă între 1,5...2,0 care ţine seama de prezenţa turbulenţei şi deci de dimensiunea lui w.

w – viteza de sedimentare a celor mai mici particule ce trebuie reţinute în deznisipator, în m/s.

Experimental, w se stabileşte cu diagrama de depuneri pentru reţinerea a 20...30% din particule. În lipsa datelor experimentale viteza de sedimentare a nisipului se va lua 0,02...0,03 m/s (pentru granule de nisip de 0,2...0,3 mm) până la 0,09 m/s pentru granule de nisip de 1 mm (STAS 3573-91).

Timpul de trecere a apei prin camera de deznisipare are valori cuprinse între 30...100 s.

Raportul dintre lăţimea şi lungimea unui compartiment b/L va fi 1/6...1/10.

32

Volumul de depuneri Vd se calculează cu relaţia:

unde: a este procentul de nisip reţinut în deznisipator (0,25...0,3);p0 – concentraţia totală de particule în suspensie, la viitură, în g/m3;Qc – debitul deznisipatorului, în m3/s; - greutatea volumetrică a depunerilor (1500...1700 daN/m3);T – durata între două curăţiri care se ia 5...10 zile la curăţarea

manuală; max. 5 zile la evacuarea mecanică şi evacuarea hidraulică prin sifonare.Înălţimea stratului de depuneri se stabileşte cu relaţia:

Iar înălţimea totală (H) cu relaţia:

Unde: hu şi hd au semnificaţiile de mai sus; hg – înălţimea stratului de gheaţă; hs – înălţimea spaţiului de siguranţă suplimentară; se ia 0,10...0,15 m.Raportul dintre înălţimea şi lungimea unui compartiment H/L se ia între 1/10...1/15.

33

Deznisipatoare verticale

Deznisipatoarele verticale se folosesc numai pentru debite mai mici de 10.000 m3/zi, când sunt posibilităţi limitate de spaţiu precum şi când condiţiile permit ca execuţia să se poată face fără epuismente costisitoare.

34

Activarea procesului de decantare prin coagulare – floculare

Particulele fine coloidale, care constituie o parte importantă din suspensii, au o viteză de sedimentare naturală foarte mică. Pentru a fi reţinute gravimetric, particulele coloidale trebuie aglomerate.

Acest lucru nu se poate face natural deoarece particulele coloidale din apele naturale sunt încărcate electric negativ, se resping şi formează sisteme foarte stabile.

Pentru a putea separa suspensiile coloidale gravitaţional este necesar de a transforma (agrega) coloizii cu mijloace artificiale în suspensii cu particule având dimensiuni mai mari de 100 nm.

Acest obiectiv se poate obţine prin folosirea în diferite faze ale agregării a unor reactivi chimici şi energie disipată pentru amestec.

35

Reactivi folosiţi pentru limpezirea apei

Metoda tratarii cu reactivi este preferată din cauza vechimii şi aparent a uşurintei de control.

Dezavantajul este că în apă sunt introduşi reactivi industriali care rămân dupa aceea in apa de evacuare (cu namolul) si partial raman si in apa de folosit.

Ideea de baza in tratarea cu reactivi este sa se gaseasca un reactiv care prin solubilizare in apă sa produca o suspensie colidala ale carei particule au incarcare electrostatica de semn contrar coloizilor din apa; prin amestecul celor doi coloizi particulele se neutralizeaza si una dintre forţe se reduce substantial; particula noua este mai grea si este lipsita de fortele de suprafata; desigur ca este tot mica (de ordinul micronilor si drept urmare nici doua particule alipite nu vor fi mult mai mari).

Din aceasta cauza se obisnuieste, in ultimii 20 ani, ca sa se foloseasca doua tipuri de reactivi: un reactiv de destabilizare a coloidului, numit reactiv de coagulare si un reactiv care ajuta la "adunarea" particulelor destabilizate reactiv numit floculant. Reactivii de tip coagulant sunt saruri metalice, saruri ale Fe si AL.

36

sulfatul de aluminiu, solid, alb la culoare, granule/ placi, agresiv (acid); Al2(S04)3; in stare cristalina are 18 molecule de apa din care cauza ca jumatate din greutatea reactivului industrial este format din apa; in apa reactioneaza cu compusii de Ca din apa si da un compus nou – hidroxidul de Al, fulg de culoare alba si incarcat electric pozitiv; atentie, daca duritatea apei nu este mare prin reactie se reduce pH-ul apei si aceasta devine agresiva; pentru compensare, cand este cazul, se adauga var sub forma de lapte de var, Ca(OH)2. Pe piata exista si reactivi cu formula complicata – policlorura de aluminiu de ex., care s-a demonstrat ca este mai bun (are mai mult Al in molecula de reactiv). Comercial reactivii au diferite nume.

clorura ferică, lichid foarte agresiv (pH=3-4), de culoare roşietică, concentraţie industrială 40%;

sulfatul feros, pulbere fină de culoare verde, agresiv etc.

37

gama de reactivi de floculare numită polimeri asigură soluţia pentru flocularea suspensiilor destabilizate; efectul este acela al unui reactiv cu catene care asigură soluţie pentru alipirea flocoanelor mici (strângerea “cu plasa” a suspensiilor mici).

Industria a evoluat şi astăzi există polimeri care pot fi folosiţi singuri; există polimeri anionici, polimeri cationici şi polimeri neutri. Alegerea unuia sau a altuia se poate face numai prin experienţă sau prin încercare în laborator sau pe instalaţii pilot.

Atenţie, prin lucrul cu reactivii în apă se poate produce o destabilizare importantă a compoziţiei chimice. Drept urmare în cazuri speciale se procedează la compensarea acestei deficienţe prin tratare ulterioară. Este un element foarte important care trebuie avut în vedere.

Câteva dintre reacţiile de bază:

Al2 (SO4)3 + Ca (HCO3)2 >>> Al (OH)3+SO4Ca+

CaO + H2O >>> Ca (OH)2

Al2 (SO4)3 + Ca (OH)2 >>> Al(OH)3 +...

38

Introducerea reactivilor în apă se face de regulă în trei etape: (a) prepararea reactivilor (dizolvare şi stabilirea concentraţiei; concentraţie mai mică amestec mai uşor cu apa); (b) amestecul reactivului cu apa (este esenţială o bună amestecare deoarece reacţia se produce rapid) şi (c) flocularea suspensiilor din apă.

Prepararea se face în recipienţi speciali, cu dozare manuală sau automată (instalaţii specializate) iar dozarea se face cu pompe speciale de dozare (pompe cu şurub sau pompe peristaltice); în bazinul de reacţie trebuie asigurată o agitare intensă (agitator cu putere de 50 W/mc) la un timp de trecere de 1-3 minute; flocularea se face în bazine/camere de reacţie unde agitarea se face mecanic cu puteri disipate de 10-15 W/mc pe durata trecerii prin bazin de 10-15 minute.

39

Temperatura mediului exterior poate avea o mare influenţă asupra modului în care se face reacţia; în apa mai rece sulfatul reacţionează mai greu. Al doilea factor important este pH-ul apei pe durata reacţiei.

În spaţiul de gospodărire a reactivilor (gospodăria de reactivi), mai sunt şi alţi reactivi in statia de tratare; personalul implicat trebuie sa respecte normele de protectia muncii specifice fiecarui tip de reactiv.

Totodata si constructia de adapostire si dozare a reactivilor trebuie realizata din materiale rezistente.

Personalul este obligat sa respecte dozele de reactivi atunci cand acestia sunt dozati prin manevre manuale precum si sa controleze efectul general al reactivilor.

Totodata personalul trebuie sa fie capabil sa transmita laboratorului, care comanda doza de reactivi, corectia care trebuie facuta faţă de condiţiile reale din statie (vant, frig, inghet, apa mai tulbure etc).

40

Decantarea apeiDecantarea este procesul în care sunt reţinute până la 98% din suspensiile conţinute în apă. Separarea solidelor de apă se poate face gravitaţional sau prin reţinerea într-un strat suspensional.

Fenomenul de decantare a fost dezvoltat, ca in multe alte domenii, prin repetarea realizarilor naturii, dar in formă accelerată.

Studiul sistematic al fenomenului de decantare a inceput cu americanul Hazen, acum peste 150 ani. Cercetările lui au valabilitate si astazi, însă completari ulterioare au dezvoltat mult volumul de cunostinte.

Modelul dezvoltat de Hazen este cel din figura următoare. Dacă apa brută intră în decantorul asimilat unei cutii dreptunghiulare şi curgerea este permenentă şi cu turbulenţă redusă atunci fiecare particulă se află sub influenţa celor două forţe: greutatea proprie, manifestată sub forma vitezei de sedimentare (w) şi a forţei de antrenare hidrodinamică, manifestată sub forma vitezei de curgere (v).

41

Schema decantorului orizontal, după Hazen

42

Sub influenţa celor doua forţe particula parcurge un drum L specific; cea mai mica particulă care este reţinută în decantor marchează şi lungimea decantorului. Din asemănarea celor două triunghiuri rezultă relaţia fundamentală dedusă de Hazen:

L/H = v/w si L= H. v/w

Ce rezultă de aici:

•lungimea decantorului este proporţională cu mărimea vitezei de curgere a apei,

•lungimea decantorului este cu atât mai mică cu cât particulele sunt mai mari, deci w este mai mare; rezultă importanţa fenomenului de floculare în vederea obţinerii de particule cât mai mari; se corectează lungimea cu un coeficient a =1,2 de turbulenţă

•lungimea este proporţională cu adâncimea decantorului, H.

43

Decantarea cu separarea gravitaţională se face în bazine, de regulă descoperite, din beton şi beton armat, denumite decantoare, care se pot clasifica:După modul cum se face sedimentarea:

- Decantoare cu sedimentare naturală;- Decantoare cu sedimentare activată cu reactivi de coagulare –

floculare;După modul de funcţionare:

- Decantoare cu funcţionare continută;- Decantoare cu funcţionare discontinuă (plin-gol) la care admisia apei

de tratat se face în şarje;După modul de curgere a apei în decantor:

- Decantoare orizontale: longitudinale/radiale;- Decantoare verticale;- Decantoare cu lamele sau cu tuburi (înclinate la 500...600);

După modul de îndepărtare a depunerilor:- Decantoare cu curăţare manuală;- Decantoare cu sistem de curăţare mecanică;- Decantoare cu sistem de curăţare hidraulică.

44

Alegerea soluţiei de decantare şi a tipului de decantor, a numărului şi mărimii bazinelor de decantare se face pe considerente tehnico-economice şi studii tehnologice pe ansablul schemei de tratare a apei, în funcţie de cantitatea şi calitatea apei decantate.

Decantarea poate constitui treapta finală sau intermediară în fluxul tehnologic de tratare a apei.

Dimensionarea tehnologică a decantoarelor se face pe baza studiilor de laborator sau prin compararea cu staţii similare.

Prin studii se determină:

•temperatura apei la sursă,

•concentraţia în suspensii şi natura lor;

•diagramele de depuneri în funcţie de timp şi de vitezele de sedimentare.

45

Determinarea numărului şi dimensiunilor decantoarelor se face în funcţie de:

•debitul de calcul Qc;

•viteza de sedimentare u, stabilită prin diminuarea vitezei de sedimentare rezultate din analiza de laborator cu viteza medie de pulsaţie a particulelor;

•timpul de decantare td;

•viteza de curgere v;

•eficienţa de sedimentare E stabilită cu relaţia:

unde: Cs este concentraţia în suspensii înainte de decantare, în mg/dm3; Cd concentraţia în suspensii după decantare, în mg/dm3.

Viteza de sedimentare u, timpul de decantare td şi eficienţa au următoarele valori orientative:

În cazul decantoarelor cu sedimentare naturală:

u = 0,6...1,5 m/h; td = 2...4h; E = 60...80%

În cazul decantoarelor cu sedimentare activată:

u = 0,8...2,1 m/h; td = 1,5...2,5h; E = 80...90%

100C

CCE

s

ds

46

Decantoare orizontal-longitudinaleDecantoarele orizontal-longitudinale sunt bazine de beton armat neacoperite prin care apa circulă în sens orizontal cu viteză mică. Reţinerea particulelor se realizează prin depunerea lor pe fundul decantorului sub formă de nămol.

47

48

49

Dimensionarea decantoarelor constă în stabilirea dimensiunilor interioare ale compartimentelor din punct de vedere hidraulic şi a grosimii pereţilor şi radierului din punct de vedere al rezistenţei.

Volumul util al decantorului se stabileşte cu relaţia:

Vu = Qctd

unde: Vu este volumul util, în m3; Qc – debitul de calcul, în m3/h; td – timpul de depunere (2...4h pentru sedimentarea naturală şi 1,5...2,5h pentru sedimentarea activată).

Înălţimea utilă se stabileşte cu relaţia:

hu = u td

unde: u este viteza de sedimentare determinată în condiţii de sedimentare reală prin luarea în considerare a pulsaţiei particulei ca urmare a turbulenţei (diferă de w viteza de sedimentare stabilită în laborator, în repaus).

Înălţimea utilă a decantorului se poate lua hu = 1,5...5 m în raport cu debitul instalaţiei.

50

Lungimea utilă a decantorului se determină cu relaţia:

Lu = vtd

în care v este viteza medie de deplasare orizontală a apei în decantor, care poate avea următoarele valori: v = 0,002...0,005 m/s la sedimentarea naturală şi v = 0,005...0,012 m/s la sedimentarea activată cu reactivi.

Lungimea L decantorului se stabileşte adăugând 2 m la lungimea utilă:

L = Lu + 2m

Lungimea decantorului se poate stabili şi cu relaţia:

în care este un coeficient de spor al lungimii utile a decantorului care ţine seama de viteza medie de pulsaţie a particulelor în suspensie; w – viteza de sedimentare determinată în laborator.

Suprafaţa orizontală utilă a decantorului se stabileşte cu relaţia:

wv

hL u

u

dc

u

uu h

tQhV

S

51

Lăţimea B a decantorului se stabileşte cu relaţia:

Pentru a avea o viteză cât mai uniformă în decantor, se împarte decantorul în mai multe compartimente de lăţime b = B/n.

Numărul de compartimente n va fi de cel puţin 3, pentru ca atunci când unul este în curăţare, celelalte să asigure funcţionarea instalaţiei.

Pentru dimensionarea pâlniei de nămol se face ipoteza că ½ din nămolul reţinut se depune în pâlnie, iar cealaltă jumătate se repartizează uniform pe toată suprafaţa decantorului cu grosimea hd.

Înălţimea de depuneri hd se determină cu relaţia:

unde Vd este volumul de nămol între două curăţări, care se calculează cu relaţia:

uu

dc

u

u

hLtQ

LS

B

BLV

h dd

52

Vd volumul de nămol între două curăţări se calculează cu relaţia:

unde: T este durata dintre două curăţări, în zile; p0 – concentraţia medie în suspensii pe durata T, în g/m3; pd – concentraţia în suspensii a apei decantate, în g/m3; c – proporţia părţii solide într-un volum dat de nămol (c=0,05...0,1); n – greutatea specifică a nămolului (n = 1100...1200 daN/m3).

Înălţimea totală a decantorului se stabileşte cu relaţia:

H = hu + hd + hg + hs (m)

unde: hg – grosimea stratului de gheaţă (0,3 m); hs – înălţimea de siguranţă (0,15...0,20 m).

Pentru dimensionarea celorlalte părţi componente ale decantorului se adoptă următoarele viteze:

v = 0,2...0,6 m/s între camera de reacţie şi decantor;

v = 0,3...1 m/s în rigola de colectare a apei decantate şi conducta de evacuare a apei.

n

d0cd c

)pp(TQ4,86V

53

Cuva decantoarelor orizontal-longitudinale este realizată de obicei din beton armat.

Pereţii decantorului sunt solicitaţi la împingerea apei şi pământului, forţe care nu se consideră simultan.

La partea superioară, pereţii sunt înclinaţi cu 20...450 pentru a reduce eforturile din împingerea gheţii.

Radierul se dimensionează la eforturile transmise de pereţi ţinând seama de comportarea elastică sau rigidă.

Pentru evitarea eforturilor care pot apărea din contracţie, la decantoarele mai lungi de 20 m se prevăd rosturi de dilatare etanşe.

Deoarece decantorul este un recipient cu apă, o atenţie deosebită se va da fundării pe terenuri macroscopice sensibile la înmuiere.

54

Decantoare lamelare (tubulare)Un decantor lamelar este un sistem de n plăci (tuburi) denumit modul, înclinat cu un unghi faţă de orizontală utilizat pentru operaţia de separare solid – lichid, în care curgerea apei este laminară.

Ideea folosirii decantoarelor lamelare se bazează pe faptul că încărcarea superficială a unui decantor nu depinde de înălţimea de decantare (adică w=Q/A).

Una dintre cele mai importante idei care a fost lansată a fost cea legată derelaţia dintre lungime şi înălţimea curentului de apă; la un debit mare rezultăun H mare şi drept urmare se măreşte şi lungimea decantorului; aşa au fostrealizate decantoare de până la 100 m.

Hazen a făcut o observaţie foarte importantă: dacă se reduce adâncimea decantorului se reduce şi lungimea lui; cum se poate reduce însă înălţimea? Pur si simplu imaginând că decantorul este format din mai multe decantoare suprapuse, cu înălţime mică, h= H/n. A fost obţinut un decantor cu etaje, prima formă a decantorului care 100 ani mai târziu se va numi decantor cu lamele, decantor lamelar, decantor cu module lamelare. Din păcate ideea a rămas în sertar deoarece s-a constatat că nămolul depus pe lamelele de jos nu poate fi scos, deci decantorul se va colmata.

55

Schema decantorului separat pe verticală, decantor cu etaje

56

După circa 100 ani lumea de specialitate şi-a adus aminte de ideea lui Hazen: separarea decantorului prin împărţirea pe “felii subţiri orizontale”; de data aceasta a mai apărut însă o idee: de ce lamelele trebuie să fie orizontale? ele ar putea foarte bine să fie lamele înclinate şi cu o asemenea înclinare încât nămolul depus pe lamele să se desprindă şi să cadă în spaţiul destinat (la fel ca avalanşa de zăpadă care se depune pe acoperişul casei); greutatea stratului devine mai mare decât frecarea între lamele şi stratul de namol; în acest fel problema se rezolvă singură.

Unghiul minim de înclinare este 52°. De aici lucrurile s-au dezvoltat rapid şi astăzi sunt realizări importante în modul de realizare a circuitului apei, a modului de alcătuire a lamelelor etc; lamelele pot avea o alcătuire individuală (se zidesc în decantor ca nişte cărţi puse în bibliotecă, aşezate înclinat însă, şi ca nişte cărţi care au numai coperţi) sau se pot confecţiona blocuri cu lamele (tip figure); avantajul este că lamelele din bloc pot avea pereţi mai subţiri şi montarea lor este mai simplă.

57

Decantor orizontal-longitudinal echipat cu module lamelare pentru sporirea eficienţei (încărcării hidraulice)

Avantajele decantoarelor lamelare în comparaţie cu cele orizontale longitudinale sunt: scurtarea timpului de decantare (sub 15 minute în loc de 1,5...2h); reducerea drastică a lungimii (l = 1...2m); constanţa condiţiilor hidraulice prin eliminarea continuă a nămolului; posibilitatea de folosire ca module independente sau pentru sporirea eficienţei celorlalte tipuri de decantoare (ex. decantorul orizontal-longitudinal, decantorul orizontal radial, pulsator cu plăci în zona de limpezire sau de floculare).

58

59

Stabilirea dimensiunilor decantorului radial se face pornind de la fixarea (impunerea) mărimii hidraulice w (viteza de sedimentare în repaus) sau u (viteza de decantare la deplasare orizontală) şi adâncimea hu la ieşirea apei din decantor.

Se calculează timpul de depunere cu relaţia:

sau

td = 1,5...2,5 h la sedimentarea activată şi td = 2...4h la sedimentarea naturală; hu – înălţimea utilă a apei are valori cuprinse între 1,5...3,0 m.

Diametrul D se calculează cu relaţia:

D = vtd

unde v este viteza de curgere a apei în secţiunea de la mijlocul compartimentului de decantare; v se ia la maximum 0,02 m/s.

Volumul util se stabileşte cu relaţia:

Vu = Qctd

Elementele geometrice ale decantorului sunt legate prin relaţia:

Vu = f(D, d, H, hu)

wh

t ud

uh

t ud

60

Cunoscând D, hu se aleg d = 2...3 m şi H = 2,5...5,00 m pentru a rezulta o înclinare a radierului spre centrul decantorului de 5...10%.

Suprafaţa orizontală utilă a decantorului Su se determină cu relaţiile:

când se cunoaşte u – viteza reală de sedimentare.

Când se cunoaşte w – viteza de sedimentare stabilită în laborator

Unde Su – suprafaţa utilă a decantorului, în m2; Qc – debitul de calcul, în m3/h; s – suprafaţa zonei turbionare a decantorului radial care se ia 30 m2; w – viteza de sedimentare în repaus, în mm/s; - coeficient ce ţine seama de influenţa curentului apei asupra vitezei de sedimentare.

uQ

htQ

)dD(4

S c

u

dc22u

sw6,3

QS c

u

61

Decantoare verticaleDecantoarele verticale sunt bazine acoperite sau neacoperite, cu forma în plan circulară sau poligonală. Când sunt necesare mai multe decantoare verticale, secţiunea acestora va fi poligonală, cu pereţii intermediari comuni.

Decantoarele verticale se folosesc pentru debite mai mici de 10.000 m3/zi şi când condiţiile permit ca execuţia în adâncime să se facă fără epuismente speciale.

Suprafaţa camerei de distribuţie se stabileşte cu relaţia:

unde: Qc este debitul de calcul, în m3/s; v1 – viteza descendentă a apei în m/s (<0,1 m/s).

Suprafaţa compartimentului de decantare (inelar) se determină cu relaţia:

unde v2 este viteza ascensională determinată prin împărţirea vitezei de sedimentare obţinută în laborator, cu un coeficient de neuniformitate a repartiţiei vitezelor în funcţie de forma decantorului = 1,3...1,5.

)m(vQ

A 2

1

c1

)m(vQ

A 2

2

c2

62

Diametrul D al decantorului vertical se recomandă să fie maximum 8m. Înălţimea utilă a compartimentului de decantare se calculează cu relaţia:

Hu = v2td 6 m

unde v2 este viteza ascensională în m/h; td – timpul de depunere (1,5...2,5h).

63

Înălţimea utilă a compartimentului de decantare se verifică cu relaţia:

Parametri de dimensionare:debitul de dimensionare este debitul zilnic maxim, incarcarea hidraulica wH = 0,8-1,0 m/h,timpul de decantare, din curba de sedimentare, este de 2-4 ore,viteza de curgere a apei v = 1-2 cm/s,adancimea decantorului H = 2-8 m,raportul L/H >10viteza de deplasare a podului raclor 2-3 cm/s,eficienta decantorului, 50-99%debitul specific de colectare a apei q=Q/lungime deversor = 2-4 l/s.mintervalul dintre două evacuări de nămol, 0,5...3 zileviteza apei în conducta de apă brută, apa nefloculată, cca 1,0 m/sviteza apei în conductele de nămol min. 1,5 m/sdiametrul conductei de nămol min. 150 mmnumăr de cuve minim 2 unităţiprotecţie contra împingerii gheţii – obligatorie.

8,0)dD(

hu

64

Decantoare suspensionaleSe spune că din greşeală operatorul unui decantor vertical a uitat să cureţe nămolul; şi totuşi, în loc ca eficienţa să se reducă, deoarece o parte din nămol este antrenat de apa, eficienţa era mult mai bună. Ce se întâmplase?

Analizand fenomenul, s-a constatat că o parte din flocoanele de nămol, cu o viteză de curgere aproximativ egală cu viteza de sedimentare, rămâneau in suspensie şi formau in timp un strat n suspensie/ suspensional.

Noile particule de nămol, antrenate de către apă, trebuiau să treaca prin acest nor de particule ca să poata pleca, chiar dacă viteza lor de sedimentare era mai mică decât viteza apei (şi deci în mod normal trebuiau să fie antrenate in apa limpezită); prin aderare la flocoanele vechi rămâneau blocate si in acest fel eficienţa (gradul de limpezire) creştea.

Se descoperise un nou mod de separare a suspensiilor: separarea suspensională (particulele vechi aveau rol de 'reactiv' de floculare).

65

Pe baza acestui principiu au fost dezvoltate numeroase decantoare, de diferite firme; unele au rezistat probei timpului, altele au fost abandonate. Desigur că ulterior a fost dezvoltata o teorie întreagă asupra fenomenului.

Important este faptul că, în urma dezvoltării fenomenului, acest tip de decantoare a fost clasificat in trei grupe:decantoare suspensionale statice, in care stratul de nămol era 'static'; oscila puţin in jurul grosimii medii şi era mentinut de “impingerea” curentului de apă,decantoare cu recircularea namolului; nămolul din decantor era scos prin pompare si reintrodus in apa brută în vederea creşterii incărcării cu suspensii atunci când stratul se putea subţia din cauză că apa era mai limpede; flocoanele se distrugeau din cauza vitezelor mari si din aceasta cauza sistemul nu a funcţionat bine,decantoare cu agitarea interioară a nămolului, decantoare cu viteză variabilă; una dintre formele cele mai perfecţionate din această clasă este decantorul tip PULSATOR (Franta).

66

Decantor vertical

67

Decantorul cu strat de nămol (suspensional) static face trecerea de la decantoarele verticale la decantoarele cu strat de nămol de tip pulsator.

Decantor suspensional static

68

Decantorul pulsator este constituit dintr-un bazin cu fund plat prevăzut cu o serie de conducte ce permit introducerea apei brute uniform pe toată suprafaţa decantorului. La partea superioară o serie de conducte perforate sau jgheaburi permit preluarea apei decantate uniform.

Pentru menţinerea unui strat suspensional stabil admisia apei brute se face intermitent (viteză ascendentă variabilă). Debitul de tratat se introduce într-un timp scurt, după care urmează o perioadă de repaus.

O îmbunătăţire a eficienteţei decantorului pulsator se realizează prin introducerea de module lamelare fie în zona de apă limpezită, fie în zona de separare suspensională.

Avantajele acestui tip de decantor sunt: absenţa echipamentelor mecanice complexe şi forma dreptunghiulare simple.

Ca urmare a unei bune floculări şi a unei repartiţii bune a fluxului hidraulic, viteza ascensională ajunge la 3...5 m/h. Prin folosirea plăcilor în stratul de nămol sau a lamelelor în zona de limpezire, încărcarea hidraulică se dublează.

Prin dotarea cu plăci sau tuburi în ambele zone se realizează decantoare ultrapulsatoare care au încărcarea hidraulică triplată faţă de decantorul pulsator, adică 9...15 m/h.

69

Decantor pulsator

70

Decantoare suspensionale cu recircularea nămoluluiAcest tip de decantor, ca şi precedentul, reţine suspensiile cu un strat suspensional. Acest tip de decantor are formă circulară şi are în alcătuirea sa un sistem de recirculare a nămolului care poate fi: turbină, hidroejector, şurub, elice, air-lift, pompă etc.

Rolul acestei recirculări este de a mări masa particulelor în contact şi deci a creşte numărul ciocnirilor dintre particule în floculator (camera de intrare a apei brute) cu scopul de a diminua timpul de floculare şi de a asigura o densitate mare a flocoanelor.

Readucerea unei părţi din nămolul îngroşat în zona de floculare este ajutată de un dispozitiv de tip raclor.

Acceleratorul concentrează, într-o construcţie unică, bazinul de amestec, bazinul de reacţie chimică cu coagulantul şi decantorul.

Decantorul accelerator cuprinde o zonă centrală de reacţie (de dimensiuni mari) înconjurată de o zonă de decantare (de dimensiuni mai mici). Cele două zone comunică pe la partea superioară şi inferioară. O turbină situată în partea superioară a zonei de reacţie permite agitarea apei, circulaţia ei spre zona de decantare.

71

72

Viteza ascendentă a apei în camera de decantare este u = 0,8...1,5 mm/s (3...5 m/h).

O parte din apă revine în prima cameră de amestec şi reacţie şi împreună cu apa brută reintră într-un nou circuit.

Nămolul în exces este reţinut în unul sau mai multe concentratoare de nămol, de unde este evacuat periodic.

Avantajele decantoarelor acceleratoare:

reducerea volumului (capacităţii bazinelor de decantare cu 30...50% din volumul decantoarelor clasice;

evitarea dispozitivelor mecanice de evacuare a nămolului;

reducerea consumului de coagulant cu 30...50% faţă de decantoarele clasice;

asigurarea unei calităţi practic uniforme a apei decantate şi a unei turbidităţi scăzute (10...15 mg/dm3) ce influenţează pozitiv procesul de filtrare.

73

Dezavantajele decantoarelor acceleratoare:

–exigenţe deosebite în exploatare în ceea ce priveşte realizarea de corelaţii între conţinutul în suspensii, doza de coagulant, materii în suspensii în stratul suspensional şi concentratoare;

–volume şi suprafeţe mari construite şi consumuri ridicate de materiale (până la 2 mc beton armat pentru 1dm3/s debit instalat, în comparaţie cu decantoarele pulsatoare sau lamelare);

–dificultăţi la limpezire pentru ape puţin încărcate (sub 500 SiO2) şi cu temperaturi scăzute;

–reducerea debitului de exploatare în cazul depăşirii concentraţiei în suspensii a apei brute de 2000...2500 mg/dm3.

Decantorul cu recircularea nămolului de tip Cyclator Roşu este o variantă a decantorului cu accelerarea procesului de formare a flocoanelor într-o cameră centrală de reacţie (tip accelerator) însă adaptat pentru ape brute cu procent mare de suspensie (până la 15.000 mg/dm3).

74

Decantorul cu recircularea nămolului se compune din trei zone:

-zona de amestec şi contact;

-zona intermediară;

-zona de limpezire.

Apa brută şi coagulantul sunt introduse în zona de amestec şi contact pe la partea inferioară.

Prin contactul între fulgii aglomeraţi prin recirculare şi suspensiile din apa brută, se ajunge la o rapidă aglomerare a acestora din urmă şi la o formare de flocoane grele, uşor decantabile.

De aici, apa trece în zona intermediară şi apoi în zona de limpezire unde o parte se decantează, iar altă parte este preluată de camera de contact pentru a se amesteca cu apa brută.

75

76

Decantor suspensional cu recircularea nămolului (tip ICB) cu hidroejector de joasă presiune, prezent în alcătuirea unor staţii de tratare din ţara noastră

77

Decantoare combinate

Unul din cele mai performante tipuri de decantoare sunt decantoarele ACTIFLOW, realizate de firma franceză OTV.

Decantorul asigură flocularea apei, trecerea prin module lamelare, dar şi lestarea particulelor cu nisip fin (cca 0,1-0,2 mm).

În acest fel se poate realiza o încărcare hidraulică ce poate ajunge la 20 m/h (pentru apa industrială când se foloseşte mai mult floculant, încărcarea poate ajunge şi la 50 m/h). Se poate face o comparaţie cu decantorul orizontal cu o încărcare hidraulică de 1,0 m/h.

În etapa actuală, bazat pe cele două mari progrese făcute în domeniul reactivilor şi în domeniul cunoaşterii fenomenului decantării, efortul este direcţionat la retehnologizarea decantoarelor vechi în vederea creşterii eficienţei limpezirii, dar şi a capacităţii de tratare (fără construcţii noi).

78

Decantor suspensional/lamelar cu lestarea flocoanelor tip ACTIFLOW

79

Stabilirea gradului de limpezire prin decantare este importantă deoarece reţinerea suspensiilor prin decantare este un procedeu ieftin. Nu se poate trece peste orice limită, deoarece costurile încep să fie mari. În calcul trebuie ţinut seama de faptul că:Suspensiile care nu sunt reţinute în decantor trebuie să fie reţinute prin filtrare; filtrarea este un procedeu mult mai scump; rezultă că decantorul trebuie exploatat la limita tehnologică maximă; pentru a funcţiona bine, apa care intră în filtru trebuie să aibă o turbiditate mai mică de 1-50 NTU.Creşterea gradului de limpezire se poate face doar folosind floculanţi în cantităţi mai mari; floculanţii provin însă din polimerizarea unor substanţe toxice, deci folosirea lor trebuie făcută cu mare grijă.Sunt cazuri în care turbiditatea apei brute este foarte variabilă; de exemplu, sunt cursuri de apă la care atunci când nu plouă turbiditatea poate fi de 5-150 NTU, dar în caz de viitură aceasta poate depăşi 10.0000 NTU. Decantarea într-o singură treaptă este complicată. S-a recurs în aceste cazuri la decantarea în două trepte: o primă treaptă de limpezire (pre-decantare) asigură eliminarea (în general fără reactivi) a suspensiilor grosiere şi turbiditatea poate să ajungă sub 100 mg/l suspensii; în treapta a doua se poate folosi un decantor performant (suspensional, lamelar etc) în care turbiditatea se poate reduce până la valori de 10 NTU.