Clasificarea staţiilor de tratare
-
Upload
ardeleanu-ionut -
Category
Documents
-
view
273 -
download
4
Transcript of Clasificarea staţiilor de tratare
Clasificarea staţiilor de tratare
Staţii de dedurizare a apei
Fig. 1
Dedurizarea este procesul care permite eliminarea calciului şi a magneziului din apă. Aceste
două elemente, împreuna cu prezenţa bicarbonaţilor, sunt principala cauză a depunerilor în
interiorul instalaţiilor termice sau casnice (sisteme de încalzire, maşini de călcat, de spălat).
De asemenea pot produce probleme mari şi în procesele indusrtiale. Procesul de dedurizare se
realizează în mod normal prin trecerea apei prin straturi de răşini de schimb ionic (mase
cationice). Răşinile conţinute în coloane schimbă ionii de sodiu cu care acestea sunt încărcate cu
ionii de calciu şi magneziu (Ca2+ şi Mg2+) din apa de tratat. Când răşinile sunt “epuizate”, ele sunt
pline de calciu şi magneziu (Ca2+ şi Mg2+) în timp ce conţinutul de ioni de sodiu, necesari pentru
schimb, este sărac. Aceasta duce la necesitatea regenerării răşinilor. Apa prelevată din pânzele
freatice sau din izvoare conţine substanţe dizolvate de tot felul. Dintre acestea, prezenţa
bicarbonaţilor de calciu şi magneziu, în funcţie de concentraţia lor şi de destinaţia apei, poate da
naştere unor inconveniente serioase. Creşterea temperaturii apei provoacă eliberarea unei părţi
din bioxidul de carbon (care, fiind un gaz, este din ce în ce mai puţin solubil pe masură ce creşte
temperatura), având drept consecinţă pierderea echilibrului anterior. Pentru a-l restabili, are loc o
reacţie chimică de producere de bioxid de carbon, transformând în acelaşi timp bicarbonaţii de
calciu şi magneziu în carbonaţi de calciu şi magneziu, substanţe puţin solubile şi care ţind să se
precipite formând depunerile numite calcar sau piatră.
Regenerarea înseamnă refacerea încărcăturii de ioni de sodiu a masei cationice; aceştia se găsesc
în clorura de sodiu (NaCl), cunoscută şi drept sare de bucătărie. În timpul regenerării are loc un
schimb invers între ionii de sodiu şi cei de calciu şi magneziu acumulaţi, care sunt eliminaţi prin
racordul de golire.
Staţiile de dedurizare NOBEL prepară automat saramura din sarea (NaCl) introdusă în
rezervorul respectiv sub formă de granule sau tablete. Gama dedurizatoarelor NOBEL este
adecvată tratării apei atât în aplicaţiile casnice cât şi în aplicaţiile industriale. Toate materialele
din care sunt realizate aceste echipamente, inclusiv răşinile, sunt adecvate contactului cu apa
potabilă şi nu influenţează negativ gradul de potabilitate al apei.
Depunerile calcaroase
Depunerile se formează prin precipitarea carbonaţilor conţinuţi în apă, mai ales a carbonaţilor de
calciu şi magneziu, ca urmare a creşterii temperaturii apei. Depunerile calcaroase tind să se
formeze, în mare parte, pe suprafeţele metalice de schimb termic (cazane, centrale termice
murale, schimbătoare de căldură, boilere, rezistenţelor maşinilor de spălat); grosimea depunerilor
este extrem de neuniformă, provocând variaţii notabile ale temperaturilor în diferite puncte ale
suprafeţelor de schimb termic, ca şi solicitări diferenţiate ale metalului. În acelaşi timp, aceste
depuneri se formează şi pe conductele instalaţiilor de încalzire sau ale instalaţiilor sanitare,
ducând la reducerea secţiunii lor şi deci la debite reduse şi pierderi de presiune mari. În cazuri
extreme, se ajunge chiar şi la obturarea completa a ţevilor.
Apa dedurizată poate avea deci numeroase utilizări atât în domeniul civil cât şi în cel industrial,
respectiv oriunde ea are posibilitatea de a provoca inconveniente.
În domeniul civil se dedurizează (cel puţin parţial) chiar şi apa potabilă, fie pentru avantajele de
tip “igienico-sanitar” (mirosul şi moliciunea hainelor şi a parului spălate cu apă dedurizată), cât
şi pentru a feri de depuneri instalaţiile.
Trebuie totuşi subliniat că dedurizarea apei nu trebuie interpretată ca o purificare sau o
potabilizare a apei, întrucât cu excepţia durităţii, toate celelalte caracteristici rămân neschimbate,
inclusiv conţinutul total de săruri (se elimină calciul şi magneziul, dar sunt înlocuite cu sodiu).
Staţii de demineralizarea a apei
Procesul de demineralizare este un procedeu de îndepărtare cvasi-totală a sărurilor din apa brută
şi este bazat pe schimbul de ioni. Raşina conţinută în coloana cationică schimbă cu ioni de
hidrogen toţi ionii metalici cu care este încărcată. Când răşinile sunt încarcate complet cu ioni de
metal (cationic) spunem că ele sunt epuizate, nemaiavând ioni de hidrogen disponibili pentru a
schimba şi necesitând o regenerare. Schimbătorul de anioni completează procesul de deionizare.
Răşinile din coloana anionică schimbă toţi anionii acizi din apa brută cu ionii de OH conţinuţi în
ele, la final fiind de asemenea necesară regenerarea. Aceasta constă în schimbarea ionilor de H şi
OH disponibili în regenerantul chimic (HCl şi NaOH) cu ionii de metal şi ionii acizi reţinuţi din
apa brută, care sunt evacuaţi în vederea tratării. Începerea regenerării este de obicei programată
în funcţie de conductivitatea apei tratate şi este comandată de panoul de control al staţiei de
demineralizare.
Regenerarea constă dintr-o spălare inversă şi o injecţie de regenerant chimic, urmate de o clătire
a răşinii. Aceste operaţiuni se derulează pentru ambele schimbătoare (cationic şi anionic)
Regenerarea completă (spălare inversă - injecţie chimică - clătire) a ambelor schimbătoare
durează cca. 180 minute.
Fig. 2
Procesul tehnologic de tratare al acestor tip de statii este alcatuit din:
1. Coagularea / Flocularea / Oxidare / Control pH. Apele de suprafaţă conţin o mare cantitate de
substanţe coloidale. Aceste substanţe au greutatea specifică foarte apropiată de cea a apei şi în
mod practic ele rămân în suspensie timp îndelungat. Această stabilitate a particulelor coloidale
este dată de faptul că într-o soluţie apoasă în jurul acestor particule se formează pelicule cu
sarcini electrice de acelaşi sens, care fac particulele să se respingă reciproc. În vederea accelerării
procesului decantării se folosesc anumiţi reactivi care prin dizolvarea lor în apă produc ioni de
sens contrar particulelor coloidale. Neutralizarea partială a acestor sarcini conduce la
aglomerarea coloizilor în flocoane mai mari şi mai grele reducând astfel timpul de depunere.
Prin acest proces de coagulare - floculare are loc o reducere considerabilă a turbidităţii precum şi
a culorii apei.
Oxidarea are loc prin intermediul unei pompe dozatoare pentru hipoclorit de sodiu în conducta
principală în scopul creşterii vitezei de oxidare a fierului şi a materiei organice oxidabile. Prin
această procedură se elimină şi diversele gaze aflate în apă (hidrogen sulfurat, amoniac), dar se şi
asigură protecţie antibacteriană permanentă.
Datorită variaţiilor de pH se impune corectarea acestuia în aşa fel încât apele să aibă un pH
cuprins între 6,5 - 8,5. Cantitatea de substanţă chimică dozată este în funcţie de caracteristicile
chimice şi impurităţile apei.
Sistemul este compus din: pompa dozatoare de agent floculant (sulfat de aluminiu Al2(SO4)3),
pompa dozatoare pentru oxidare (dozare de hipoclorit de sodiu), corecţia pH-ului se face cu
ajutorul H2SO4 98% sau a NaOH 40%, tablou automat de control al dozajului, dispozitivul de
injecţie al agenţilor chimici în conductă.
2. Amestecare rapidă
Amestecul are loc în tubulatura de reacţie instalată în aval de sistemul de injectare a substanţelor
chimice pentru a asigura amestecarea energică a acestora cu apa, realizând astfel omogenizarea
acestor substanţe chimice cu apa de tratat. Acest lucru asigură o performanţă crescută a utilizării
substanţelor dozate.
3.Decantor lamelar
Decantarea apei este un proces de separare a particulelor solide din suspensie, prin acţiunea
fortelor gravitaţionale, astfel ca amestecul lichid-solid este separat în lichidul limpezit, pe de o
parte, şi suspensiile concentrate, pe de altă parte. Aceste procese se realizează în instalaţii
speciale, numite decantoare. Decantorul lamelar este o cameră de decantare echipată cu module,
având orificii hexagonale, care asigură decantarea flocoanelor reziduale. Apa decantată esta
captată printr-o reţea de găuri. În funcţie de dimensiunea decantorului, evacuarea namolui se face
folosind o pompă gravitaţională.
Domeniul de utilizare a decantoarelor lamelare sunt variate: producţia apei potabile, tratarea
apelor provenite din spălarea filtrelor.
4. Sistem Multimedia de filtrare
Se elimină impurităţi mecanice şi suspendate cu fineţe de până la 10 microni, obţinându-se
totodată şi o reducere a turbidităţii. Filtru multimedia nu trebuie schimbat, staţia se regenerează
automat la un timp prestabilit. În acest fel se asigură o exploatare îndelungată a filtrului cu un
cost de întreţinere foarte scăzut.
5. Dezinfectarea
Se realizează prin injecţia de hipoclorit de sodiu care are în principal rolul de a asigura protecţia
antibacteriană de-a lungul reţelei de conducte până la punctul final de utilizare. Dozarea soluţiei
se realizează computerizat cu ajutorul unei pompe dozatoare şi a doi senzori (pentru măsurarea
on-line a clorului rezidual) montaţi în aval şi în amonte de dispozitivul de injecţie de hipoclorit
de sodiu.
Staţie eliminare amoniu (NH3)
Fig.3
Dezvoltarea economiei a dus la creşterea rapidă a necesarului de apă, asociată concomitent cu
creşterea cantităţii de apă reziduală şi diversificarea gamei de poluanţi. În acest context alarmant,
problemele legate de gospodărirea, tratarea şi purificarea apei devin foarte importante.
Ca urmare a dezvoltării fără precedent a oraşelor şi industriei, folosirea de îngrăşăminte chimice
în agricultură, dezvoltatea crescătoriilor de animale şi păsări conduc nemijlocit la evacuarea unor
mari cantităţi de ape uzate conţinând importante substanţe poluante. Descărcarea lor în receptori
are ca rezultat, atunci când măsurile de protecţia mediului sunt insuficiente, impurificarea acestor
ape de suprafaţă şi subterane.
Epurarea apelor uzate menajere şi industriale are o importanţă din ce în ce mai mare pe plan
mondial legată de dezvoltarea intensă a industriei şi creşterea populaţiei, în scopul limitării
impurificăriii cursurilor de apă în vederea asigurării unei calităţi corespunzătoare tuturor
utilizărilor.
O literatură bogată reflectă importanţa fosforului şi azotului în procesele biologice. Dar în zilele
noastre contribuţia compuşilor naturali la creşterea conţinutului de fosfor şi azot în apele de
suprafaţă este mică în raport cu contaminarea de origine agricolă. Cu toate acestea, oricare ar fi
forma chimică originală sub care se găsesc legaţi atomii de fosfor şi azot este necesară stabilirea
unor metode de separare a compuşilor cu fosfor şi azot din apele reziduale. Prezenţa fosforului şi
azotului in apele reziduale este de regulă sub formă anorganică şi sub formă organică.
Având în vedere problema deosebită a poluării apelor reziduale cu ionii fosfat şi amoniu, studiul
posibilităţilor de eliminare a acestora constituie o problemă deosebit de importantă privind
protecţia mediului şi sănătaţii umane.
Fenomenul de eutrofizare este determinat nu numai de substanţele nutritive ci şi de alţi factori
fizico-chimici. Acest fenomen poate fi observat în special în apele cu viteză mică de curgere
(canale) sau ape stătătoare. Pentru a preveni acest fenomen de eutrofizare pot fi luate o serie de
măsuri dintre care şi reducerea conţinutului de substanţe nutritive, respectiv a ionilor amoniu şi
fosfat.
Principalele surse de poluare cu ioni amoniu şi fosfat sunt: apele din industria îngrăşămintelor,
apele menajere, utilizarea detergenţilor cu conţinut de fosfaţi şi amoniu, apele provenite din
agricultură şi zootehnie.
Tab. 1 Fişa tehnică:
Răşinălitri
85
Valvă comandăracorduri
RX-63B-DVS+GYAF/1"
Debitm3/h
1.0
Debit respalaretimp
2.0 mc/h
GreutateKg
145
Volum rezervor saramură 145 litri
Mărimel*L*H
950*650*1800
Avantajele instalării a unei staţii Puri Optima de eliminare amoniu
Consum redus de sare şi apă în momentul regenerării raportat la consumul unei staţii de
deferizare, demanganizare + dedurizator,
Functionare automată, nu necesită supraveghere,
Valva de comandă cu microprocesor şi memorie nevolatilă EEPROM,
Valva de comandă axială cu discuri ceramice extrem de fiabilă faţă de valvele de comandă
clasice cu came mecanice,
Valva de comandă permite setarea individuală a fiecărei faze de regenerare sau se poate autoseta
prin introducerea durităţii,
Singurul consumabil este sarea pastilată pentru regenerarea mediului de filtrare,
Funcţie de igienizare "Holiday", dacă în decurs de 14 zile nu se consumă apa staţia îşi face o
regenerare automată pentru a nu se dezvolta bacterii în coloana de răşină,
Sarea se adaugă şi nu trebuie scoasa sau înlocuită, ci doar completată, în timp; sarea se consumă
numai dacă există consum de apă tratată,
Mediul de filtrare poate fi folosit între 12 şi 15 ani fără a fi schimbat
Răşina schimbătoare de ioni pentru uz alimentar cu capacitate de schimb ridicată.
Staţie completă pentru o gospodărie
Fig. 4
Descriere
Instalatţia din imagine este ideală pentru casele construite la marginea oraşelor şi sursa de apă
provine din subteran. Este stiut faptul că apa provenită din subteran de cele mai multe ori nu este
conformă. Chiar dacă imediat după săpătură, apa reiese conformă în urma primei analize, este
posibil ca dupa un timp, apa să sufere modificări chimice în compoziţia ei şi să devină
neconformă consumului uman. Tocmai de aceea legea obligă proprietarii de fântâni sau puţuri
forate să repete analiza apei la fiecare 6 luni.
Instalaţia din imagine este compusă din sisteme de filtrare, dedurizare, purificare şi sterlizare,
astfel încât indiferent de evoluţia apei din subteran apa să fie în permanenţă sigură pentru
consumul uman din toate punctele de vedere (fizic, chimic şi microbiologic).
Descrierea instalaţiei:
a. filtru specializat pentru sedimente pana la 5 microni,
b. dedurizator pentru a rezolva problema durităţii apei. Elimină sărurile de calcar şi magneziu
prezente frecvent în apele subterane. Aceste săruri dau duritate apei şi sunt extraordinar de
dăunătoare atât instalaţiei întregi cât şi tuturor maşinilor electrocasnice ce funcţionează cu apă.
c. purificator de apă cu osmoză inversă. Acest sistem are înglobată tehnologie recentă de
purificare a apei atât din punct de vedere fizic cât şi chimic (tot ce este deja dizolvat în apă).
Asigură o apă hiperfiltrată (plată) pentru intreaga reţea de consumatori din casă.
d. rezervor de apă (uz alimentar), unde se stochează apa purificată pentru a fi consumată atunci
când este nevoie. Asigură în permanenţă un stoc tampon de apă purificată pentru consumul
casei.
e. hidroforul are rolul de a împinge în reţea cu presiunea dorită, apa din rezervor. Acest hidrofor
este foarte fiabil şi silentios. Produce un zgomot abia perceptibil. Datorită acestui fapt, este ideal
daca este amplasat în camera tehnică iar aceasta este în interiorul casei. Funcţionarea lui nu
deranjează.
f. sterilizatorul cu ultraviolete sterilizează apa din punct de vedere microbiologic. Este ştiut
faptul că apa şi aerul intreţin viaţa. Oriunde pe traseul apei se pot forma viruşi sau bacterii mai
mulţi sau mai puţini. Tocmai de aceea, acest sterilizator vine şi defineste calitatea apei
Apă brută
Apă potabilă
Filtrare Dedurizare Purificare Sterilizare
(sterilizând-o) ca şi ultim stadiu, chiar înainte ca aceasta să fie împinsă în reţea spre consum. Prin
sterilizare se distruge pana la 100% din viruşii şi bacteriile existenţi în apă. Este singura metodă
atât de sigură şi în acelaşi timp ecologică 100%.
Echipamentele de tratare - potabilizare
Potabilizarea şi tratarea apei în scopul utilizării în procese industriale nu sunt posibile fără
utilizarea de echipamente moderne, fiabile şi, nu în ultimul rând, corect alese şi dimensionate în
funcţie de apa ce trebuie tratată.
În funcţie de contaminanţii prezenţi în apă şi scopul utilizării apei tratate, se utilizează unul sau
mai multe tipuri de echipamente, precum cele prezentate mai jos:
Filtre mecanice - utilizare casnică
Fig. 5
Filtrarea mecanică este suficientă în cazurile în care apa este contaminată doar cu suspensii. Sunt
astfel eliminate impurităţile care pot să apară pe traseele de conducte de-a lungul circuitului de la
sursa de apă şi până la consumator; acestea (calcar, rugină, nisip, suspensii diverse) pot cauza
depuneri, coroziune, abraziune, deteriorarea vanelor, pompelor, reductoarelor, din instalaţii.
Modelele se diferenţiază în funcţie de diametrul racordurilor, debitul necesar, presiunea de
funcţionare, gradul de filtrare şi materialele de execuţie.
Filtrele pot fi înglobate în instalaţii complexe de tratare, cu dedurizator, sterilizator şi osmoză
inversă, în funcţie de gradul de poluare a apei şi recomandările specialiştilor care au dimensionat
echipamentele de tratare.
Filtre mecanice - utilizare industrială
Fig. 6
Filtrele sunt utilizate frecvent şi în aplicaţii comerciale, comunale sau industriale, de cele mai
multe ori constituind treapta mecanică a unei instalaţii complexe de tratare a apei.
Debit 600 - 1.000.000 litri/oră
Utilizare: comunală, comercială şi industrială
Filtre multimedia
Fig. 7
Filtrele multimedia (cu diferite medii de filtrare) sunt adaptate unor utilizări specifice, pentru
îndepărtarea:
ionilor de fier şi mangan
eliminare gust, miros, culoare, turbiditate
neutralizarea apelor acide
Se utilizează diferite medii filtrante în funcţie de compoziţia şi utilizarea finală a apei.
Următoarele tipuri de filtre sunt particularizate pentru: eliminarea radonului din apă, aerare
pentru eliminarea ionilor de fier şi mangan.
Dedurizatoare - utilizare casnică
Fig. 8
În cazurile în care filtrarea mecanică se dovedeşte insuficientă, săpunul care intră în contact cu
apa nu face spumă, apa lasă pete după evaporare şi prezintă gust, miros sau culoare, aceasta
înseamnă că ionii de calciu şi magneziu sunt prezenţi din abundenţă în apă, alături de clor,
diverse substanţe organice, fier ionic, hidrogen sulfurat.
Tratarea se efectuează prin filtrarea apei în straturi de diferite răşini schimbătoare de ioni sau
medii filtrante, în funcţie de compoziţia şi utilizarea finală a apei.
Dedurizatoare - utilizare industrială
Fig. 9
Dedurizatoarele utilizate în aplicaţii comunale, comerciale şi industriale trebuie să răspundă mai
multor cerinţe simultan: funcţionare continuă, debite mari de apă tratată, construcţie solidă,
integrare în instalaţii complexe de tratare, etc.
În aceste cazuri se folosesc modelele duplex, ce permit dedurizarea apei printr-un rezervor chiar
şi atunci când celălalt rezervor este în faza de regenerare.
Debite: 600 - 100.000 litri/oră
Utilizare: comercială, comunală şi industrială
Osmoză inversă
Fig. 10
Tratarea apei pe bază de osmoză inversă este cea mai performantă tehnologie. Se foloseşte
presiunea apei pentru a inversa un proces natural numit osmoză. Apa sub presiune este forţată să
treacă printr-o membrană semi-permeabilă prin care sunt filtrate mineralele şi impurităţile.
Osmoza inversă înlătura din apă compuşi chimici periculoşi pentru sănătate conţinând: arseniu,
bariu, cadmiu, crom (Cr3+/Cr6+), cupru, plumb, nitraţi, nitriţi, radiu, seleniu, amoniu, bicarbonaţi,
bromuri, clor liber, cloruri, magneziu, sodiu, sulfaţi, tanin, zinc, aluminiu, precum şi turbiditate,
gust neplăcut şi miros, microorganisme.
Sistemul pune la dispoziţie apă plată de masă, cu gust plăcut, ideală pentru gătit şi băut.
Mâncarea se va prepara mai uşor şi va fi mai gustoasă.
Acelaşi principiu de funcţionare este utilizat şi de echipamentele industriale ce produc apă
ultrapură de proces pentru industriile cosmetică, farmaceutică, băuturi alcoolice şi răcoritoare.
Debite: 100 - 100.000 litri/oră.
Utilizare: casnică, comercială şi industrială
Sterilizare cu radiaţii U.V.
Fig. 12
Sterilizarea microbiologică a apei potabile se bazează pe capacitatea radiaţiilor U.V. de a
distruge codul genetic al bacteriilor, viruşilor, ciupercilor, protozoarelor şi mucegaiurilor. Apa
astfel tratată nu prezintă nici o modificare chimică, de gust sau miros.
Debite: 300 - 160.000 litri/oră.
Utilizare: casnică, comercială şi industrială
Filtre cu nisip cuartos
Filtrarea printr-un strat de nisip este un proces mecanic ce permite înlaturarea particulelor solide
(de dimensiuni mici) din apă.
Cu cât viteza debitului de apă prin patul filtrant este mai mică cu atât procesul de filtrare este mai
bun.
În timpul procesului, pe măsură ce stratul filtrant reţine mai multe suspensii solide, filtrarea
devine tot mai bună datorita faptului că particulele astfel reţinute vor juca acelaşi rol ca şi stratul
filtrant. Datorită acestui fapt pierderea de sarcina în interiorul filtrului creşte.
Pierderea de sarcină maximă admisă la filtrele NOBEL este de 1 bar (100 kPa), după care este
necesară spălarea inversă a stratului filtrant.
Rolul spălării inverse este de a reface eficienăa patului filtrant, înlaturând particulele solide
reţinute în timpul funcţionării, ea realizându-se cu ajutorul unui debit stabilit de apă ce strabate
stratul filtrant.
Funcţionarea sistemelor este controlată de un programator automat ce permite stabilirea zilei şi a
orei de regenerare (spalare inversă). Există şi posibilitatea adoptării unui dispozitiv special care
să comande spălarea inversă la o atingerea unei pierderi de presiune prestabilite pe filtru.
Pentru o buna funcţionare a filtrelor, spălarea inversă trebuie realizată înainte ca pierderea de
sarcină să atingă valoarea de 1 bar (100 kPa). De aceea se recomandă ca stabilirea regenerării să
se facă pentru o cădere de presiune de 0,6 – 0,7 bar (60 – 70 kPa).