CURS 1. CIRCUITUL APEI ÎN AGLOMERĂRILE URBANE

Dezvoltarea asezărilor omeneşti a fost legată din cele mai vechi timpuri de rezolvarea problemei alimentării cu apa potabilă necesară atât consumului cât şi activităţilor productive.

Dacă în aşezările rurale cu populaţie mai redusă şi cu locuinţe distanţate unele faţă de altele, oamenii îşi satisfac nevoile de apă potabilă cu relativă uşurinţă, preluând-o din pânzele freatice de mică adâncime, în cantităţi relativ reduse, în centrele urbane aglomerate problema alimentării cu apa este mult mai dificilă deoarece cantităţile necesare de apă sunt mari, iar sursele care să satisfacă necesităţile se găsesc uneori la distanţă faţa de localitaţi.

Satisfacerea necesităţilor de apa potabilă, de buna calitate, a centrelor urbane se realizează cu complexe specializate de construcţii şi instalaţii denumite generic: sistemul centalizat de alimentare cu apa al localităţii, care realizează captarea apei din surse naturale, transportul acesteia, îmbunătaţirea calitaţii (în cazul în care sursele nu asigură o apă cu o calitate corespunzătoare cerinţelor consumatorilor), înmagazinarea în rezervoare situate în apropierea consumatorilor şi distribuţia prin conducte sub presiune până la fiecare consumator în parte.

Sistemele centralizate de alimentare cu apă trebuie să satisfacă cerinţele menajere (băut, gătit, spălat, întreţinere gospodărie, etc.) şi edilitare (consumul in instituţii publice, stropitul şi spălatul străzilor, întreţinerea spaţiilor verzi, alimentarea fântânilor arteziene,etc.), cerinţele industriale (consumuri tehnologice, nevoi igienico-sanitare ale personalului, etc.) precum şi necesarul de apă pentru stingerea incendiilor.

În urma satisfacerii nevoilor de apă ale consumatorilor, apa se impurifică, pierzându-şi calitatea iniţială. Această apă poartă numele de apă uzată, iar evacuarea acesteia, în aglomerările urbane, se face de asemenea cu complexe specializate de construcţii şi instalaţii, care poartă denumirea generică: sistemul centralizat de canalizare al localităţii care are rolul de a colecta apele uzate de la consumatori şi apele meteorice, de a le transporta în afara centrului populat, de a le epura şi evacua într-un curs natural de apă. Gradul necesar de epurare al apelor uzate înainte de evacuare, trebuie să fie astfel încât să nu deterioreze calitatea receptorului.

Pentru o mai bună înţelegere, în figura 1.1. este prezentată o schemă generală a circuitului pe care îl realizează apa într-o localitate şi în teritoriul extravilan aferent acesteia, în care sunt puse în evidenţă sursele şi modalităţile de alimentare cu apă ale localităţii, categorile de consumatori de apă (care se constituie în surse de poluare a apei), modalităţile de evacuare şi epurarea a apei poluate din localitate. Astfel, din schemă se observă că alimentarea cu apă a localităţii se realizează pe două căi şi anume: printr-un sistem centralizat de alimentare cu apă care de obicei asigură nevoile de apă potabilă pentru consumatorii menajeri şi industriali din aglomerarea urbană şi prin surse individuale de apă care asigură nevoile de apă pentru consumatori menejeri aflaţi la periferia localităţii sau izolaţi (de regulă în afara zonei de acoperire a sistemului centralizat de alimentare cu apă) sau nevoile de apă pentru anumite unităţi industriale sau complexe agrozootehnice.

Sistemul centralizat de alimentare cu apă îşi preia de regulă apă din surse de suprafaţă (ape curgătoare, izvoare, lacuri, etc.) sau subterane (apă freatică, apă minerală, etc.) care trebuie să asigure o apă naturală cu o calitate cât mai corespunzătoare. Proprietăţile şi caracteristicile apelor naturale (organoleptice, fizice, chimice, biologice şi bacteriologice), variază în limite foarte largi în funcţie de natura apelor (ape subterane, ape dulci de suprafaţă stătătoare sau curgătoare, apele mărilor sau oceanelor), gradul şi particularităţile poluării apelor, particularităţile faunei şi florei acvatice, etc. Astfel în tabelul 1.1. [ ] sunt prezentate centralizat caracteristicile fizice şi chimice a mai multor categorii de ape naturale (apă de râu, apă de lac, apă subterană, apă minerală) precum şi pentru apă potabilă şi apă distilată, stabilite pe baza unor analize generale.

La modul cel mai general, un sistem centralizat de alimentare cu apă este compus din următoarele obiective tehnologice: sistemul de captare, staţia de tratare a apei în vederea potabilizării, rezervorul şi reţeaua de distribuţie. Între obiectivele tehnologice ale sistemului de alimentare apa circula prin aducţiuni gravimetrice sau, la nevoie, sub presiunea creată prin intermediul unor staţii de pompare.

Sistemul de captare cuprinde construcţiile şi instalaţiile necesare pentru preluarea apei din diferite surse naturale şi colectarea acesteia într-un singur loc. Sistemul de captare diferă ca structură de la o sursă la alta, dar nu poate lipsi din nici o schemă de alimentare cu apă.Staţia de tratare a apei cuprinde un complex de construcţii şi instalaţii necesare pentru îmbunătăţirea caracteristicilor calitative ale apei naturale asfel încât să corespundă cerinţelor consumatorului. În general în staţiile de tratare se realizează limpezirea apei, corectarea gustului şi mirosului, corectarea caracteristicilor chimice ale apei (deferizare şi demanganizare, dedurizare, eliminarea gazelor din apă, desalinizare, etc.) şi dezinfecţia apei.

Echipamentele şi instalaţiile din staţia de tratare a apelor de alimentare funcţionează după principii fizice (separarea impurităţilor prin sitare; separarea impurităţilor prin sedimentare; separarea impurităţilor prin filtrare; tratarea apei cu raze UV) şi chimice (coagulare-floculare; deferizare şi demanganizare; dedurizare; eliminarea gazelor din apă; desalinizare; clorinare; ozonizare; etc.). Structura staţiilor de tratare a apei este în funcţie de calitatea sursei de apă, iar in situaţia în care sursa furnizează o apă curată, care se încadrează în limitele admisibile de mineralizare staţia de tratare poate lipsi din schema sistemului de alimentare cu apă.

Rezervorul este o construcţie care asigură înmagazinarea unei cantităţi de apă în apropierea aglomerării urbane sau obiectivelor productive in scopul de a face compensarea zilnică a debitelor de consum şi asigurarea rezervei de apă pentru stingerea incendiilor. În general rezervoarele sunt situate la înălţime dominând centrul populat sau obiectivul productiv pentru a asigura gravitaţional presiunea în reţeaua de distribuţie. Rezervoarele sunt obiective care nu pot lipsi din nici o schemă de alimentare cu apă.

SISTEMULDE

CAPTARE

STAŢIE DE TRATAREA APEI DE

ALIMENTAREREZERVOR ●

SISTEM CENTRALIZAT DE ALIMENTARE CU APĂ POTABILĂS

UR

SE

DE

A

PĂ

PE

NT

RU

A

LIM

EN

TAR

EA

CE

NT

RA

LIZ

AT

Ă(a

pe d

e s

upra

faţă

, ape

sub

tera

ne)

CONSUMATORIMENAJERI ŞI

SOCIALI

CONSUMATORIINDUSTRIALI

CONSUMATORIAGRO-

ZOOTEHNICI

STAŢII DE EPURAREA APELOR INDUSTRIALE

SIS

TE

MU

L U

RB

AN

D

E

CA

NA

LIZ

AR

E

STAŢIE DE EPURAREA APELOR UZATE

URBANE

RE

CE

PT

OR

I N

AT

UR

AL

I (

ape

de s

upra

faţă

(ap

e cu

rgăt

oare

, ape

stă

tăto

are)

, ape

fre

atic

e, m

ări,

etc.

STAŢII INDIVIDUALE DE EPURARE A APELOR

MENAJERE

●

STAŢII DE PREEPURAREA APELOR INDUSTRIALE

STAŢII DE PREEPURAREA APELOR AGRO-

ZOOTEHNICE

STAŢII DE EPURAREA APELOR AGRO-

ZOOTEHNICE

SUPRAFEŢEINTRAVILANE

TERENURIAGRICOLE

PĂŞUNI, FÂNEŢE

PĂDURI

CĂI DE COMUNICAŢIE

APE METEORICE ●

●

●

SISTEM DE IRIGAŢII

SU

RS

E D

E A

PĂ

PE

NT

RU

IR

IGA

ŢII

(ape

de

sup

rafa

ţă, a

pe s

ubte

rane

)

SU

RS

E

IND

IVID

UA

LE

DE

AP

Ă P

OTA

BIL

Ă(a

pe f

reat

ice,

izvo

are)

INSTALAŢII DE DEZINFECŢIE SAU CORECTARE

A CARACTERISTICILOR APEI ALIMENTARE

●

●SISTEM CENTRALIZAT

DE CANALIZARE

SURSE PUNCTIFORME DE APA POLUATĂ

SURSE DIFUZE DE APA POLUATĂ

●

Fig. 1.Circuitul apei intr-o aglomerare urbană şi pe teritoriului aferent acesteia

Caracteristicile chimice ale apelor naturale

Reţeaua de distribuţie a apei este constituită din totalitatea conductelor, instalaţiilor şi accesoriilor care transportă apa de la rezervoare pâna la cel mai îndepărtat punct de consum, asigurând debitele şi presiunile necesare. Reţeaua de distribuţie nu poate lipsi din nici o schemă de alimentare cu apă.

Alimentările cu apă din surse individuale pentru consumatori menajeri sunt de regulă compuse în marea majoritate a cazurilor din captări subterane (puţuri) sau de suprafaţă (izvoare) de unde apa este transportată manual sau prin intermediul unor hidrofoare şi e utilizată ca atare, rareori suferind tratamente de corectare a caracteristicilor acesteia.

Tabelul 1.1.

Indicator Unitate de măsură Apă distilată Apă potabilă Apă de râu Apă de lac Apă subterană Apă mineralăTemperatură oC 20 19 18 13,8 14 15Turbiditate grade SiO2 0 0 190 3,5 0,7 4Culoare mg Pt/dm3 0 0 17 35 0 0pH - 5,6 7,7 7,85 6,95 7,7 5,8Reziduu fix mg/dm3 15 235 325 124 429 2030Suspensii mg/dm3 15 235 325 124 429 2030Conductibilitate μS 20 348 488 231 593 3700Alcalinitate "m" mval/dm3 0,15 206 3,25 1,55 8,15 28,70Alcalinitate "p" mval/dm3 0 0 0,12 0 0 0Duritate totală grade 0 8,40 11,65 4,70 11,96 54,10

Duritate temporară grade 0 5,77 9,18 4,34 11,96 54,10Duritate permanentă grade 0 2,63 2,47 0,36 0 0

O2 dizolvat mg/dm3 1,80 7,20 8,96 9,66 1,26 -Oxidabilitate mg KMnO4/dm3 1,58 5,69 48,33 28,77 15,24 8,80CCO - Cr mg O2/dm3 1,30 2,40 26,80 9,06 4,04 9,70CBO5 mg O2/dm3 8,69 1,20 4,96 3,83 0,90 -CO2 mg/dm3 0 6,60 0 7,37 8,80 2970Ca2+ mg/dm3 0 48 56 21 39 242Mg2+ mg/dm3 0 7 17 8 28 88Na+ + K+ mg/dm3 6 30 44 12 99 455Fe2+ mg/dm3 0 0 0 0 0,720 0,010Fe total mg/dm3 0 0,031 0,50 0,600 0,835 0,021Mn7+ mg/dm3 0 0 0,025 0,025 0,100 0Cl- mg/dm3 4 37 46 8 11 365SO4

2- mg/dm3 0 50 60 19 6 5CO3

2- mg/dm3 0 0 7 0 0 0NH4

+ mg/dm3 0,019 0,051 0,296 0,469 6,000 0,116NO2

- mg/dm3 0,003 0 0,030 0,010 0,004 0,016NO3

- mg/dm3 0 2,082 4,761 0,332 0,455 0,044N mineral total mg/dm3 0,016 0,510 1,314 0,443 5,125 0,105PO4

3- mg/dm3 0,090 0,034 4,468 0,010 0,250 0P total mg/dm3 0,037 0,013 0,660 0,023 0,360 0SiO2 mg/dm3 0,14 1,50 0,9 0,60 1,56 2,10H2S mg/dm3 0 0 0 0 3,20 0Fenoli mg/dm3 0,0017 0,0086 0,007 0 0 0

Alimentările cu apă din surse individuale pentru consumatori industriali sau agrozootehnici se utilizează mai ales în următoarele situaţii:

- pentru consumatori industriali sau agrozootehnici care au nevoie de apă potabilă de calitate (unităţi din industria alimentară: fabrici de bere; de băuturi răcoritoare; de conserve; etc. sau crescătorii de animale), în aceste cazuri sistemele de alimentare cu apă având în componenţă, de regulă, instalaţii de corectare a caracteristicilor apei pentru atingerea calităţii dorite, instalaţii de dezinfectare şi rezervoare tampon;

- pentru consumatori industriali care au nevoie de apă pentru desfăşurarea corespunzătoare a procesului tehnologic (de exemplu răcirea agregatelor, prepararea anumitor soluţii, etc.), în aceste cazuri sistemele de alimentare având în componenţă instalaţii de purificare şi corectare a caracteristicilor chimice ale apei în concordanţă cu cerinţele procesului tehnologic.

Consumatorii de apă, indiferent de tipul sistemului de alimentare, utilizează ape in scopuri specifice, iar în urma utilizării rezultă apă uzată, cu caracteristici şi calitate deteriorate faţă de apa de alimentare, care trebuie să fie evacuată.

După caracteristicile apelor uzate consumatorii pot fi clasificati în trei mari categorii: consumatori menajeri şi sociali, consumatori industriali şi consumatori agrozootehnici.

La consumatori, evacuarea apei uzate se face prin instalaţii specifice precis localizate denumite canalizări. Astfel se poate considera că consumatorii de apă dintr-o localitate şi teritoriul aferent acesteia care sunt conectaţi la canalizări se constituie în surse punctiforme (organizate) de apă poluată.

În afară de surse organizate de apă poluată, în localitate şi pe teritoriul aferent acesteia, se manifestă şi surse difuze de apă uzată care sunt constituite din ape meteorice care udă suprafeţele intravilane sau extravilane sau ape de irigaţie care udă terenurile agricole, care prin interacţiune cu zonele udate preiau şi antrenează, prin şuvoaie sau

6

Caracteristicile chimice ale apelor naturale

infiltrare în sol, substanţe poluante (material pământos, gunoaie, îngraşăminte chimice, pesticide, deşeuri, etc.) în receptori (ape de suprafaţă sau ape freatice).

Pentru colectarea şi evacuarea apelor uzate de la consumatorii de pe teritoriul localităţilor, în cele mai multe cazuri, acestea au în dotare sisteme centralizate (urbane) de canalizare. Astfel, prin sistemele centralizate de canalizare sunt preluate apele uzate de la consumatorii menajeri şi sociali şi de la unii consumatori industriali sau agrozootehnici. Apele uzate de la consumatorii industriali sau agrozootehnici pot fi preluate la sistemul centralizat de canalizare ca atare, atunci când încărcarea lor cu poluanţi se încadrează în limitele prescrise pentru canalizări, sau în urma unor procese de preepurare, care au ca scop extragerea din apele uzate a unor substanţe valoroase, refolosibile (substanţe chimice, metale, etc.) sau a unor substanţe toxice (metale grele, cianuri, etc.) care pot influenţa negativ (inhiba) procesele de epurare la care urmează să fie supuse apele uzate, sau nu pot fi reţinute prin procesele de epurare, caz în care se pot constituie în surse de contaminare pentru receptori în care sunt deversate apele rezultate în urma epurării. Instalaţiile care realizează procesele de preepurare se găsesc la consumatori şi poartă numele de staţii de preepurare sau staţii locale de epurare.

Un sistemul centralizat de canalizare este compus dintr-un complex de construcţii si instalaţii pentru colectarea şi transportul apelor uzate şi dintr-o staţie de epurare care deversează efluentul intr-un receptor.

Construcţiile şi instalaţiile pentru colectarea şi transportul apelor uzate sunt reţele de canale, colectoare, deversoare, staţii de pompare, instalaţii specifice pentru traversarea obstacolelor, etc.

Staţiile de epurare a apelor uzate urbane, care mai poartă şi numele de staţii generale de epurare sunt ansambluri de construcţii şi instalaţii care au, în principal, rolul atât de a separa impurităţile din apă astfel încât aceasta să ajungă la un grad de epurare suficient pentru a nu deteriora la deversare calitatea receptorului. Echipamentele şi instalaţiile din staţia de epurare a apelor uzate funcţionează după principii fizice (separarea impurităţilor prin sitare; separarea impurităţilor prin sedimentare; separarea impurităţilor prin flotaţie; separarea impurităţilor prin centrifugare; separarea impurităţilor prin filtrare; deshidratare naturală şi termică), chimice (tratamente de coagulare-floculare, neutralizare, oxidare, schimb ionic pentru îndepărtarea ionilor anorganici, clorinare, ozonizare, etc.) şi biologice (tratarea aerobă şi anaerobă a apei şi nămolurilor). Un alt rol important al staţiilor de epurare este şi acela de preluare, prelucrare, evacuare şi valorificare a substanţelor reţinute, care poartă denumirea generică de nămoluri.

În localităţi şi în teritoriul aferent acestora pot exista şi consumatorii industriali şi agrozootehnici dotaţi cu sisteme de canalizare proprii, fie din cauza inaccesibilităţii la sistemul centralizat de canalizare al localităţii, fie din cauza imposibilităţii evacuării apelor uzate în sistemul centralizat de canalizare al localităţii din cauza încărcării acestora cu categorii sau cantităţi de poluanţi care ar prejudicia grav funcţionarea staţiilor de epurare generale sau care nu ar putea fi separaţi şi reţinuţi în acestea.

Ca şi sistemele de canalizare centralizate, sistemele de canalizare proprii sunt constituite din ansambluri de construcţii si instalaţii pentru colectarea şi transportul apelor uzate şi dintr-o staţie de epurare cu o structură adecvată în funcţie de caracteristicile şi cantitatea apelor uzate prelucrate, care să asigure un grad de epurare corespunzător deversării în receptori naturali.

Trebuie menţionat că dacă printr-un sistem de canalizare, pe lângă apele uzate, sunt colectate şi evacuate şi apele meteorice atunci sistemul centralizat de canalizare poartă numele de sistem de canalizare unitar sau mixt. În cazul în care prin sistemul de canalizare sunt preluate numai apele uzate, apele meteorice fiind preluate de un sistem de canalizare specializat separat, atunci sistemul centralizat de canalizare poartă numele de sistem de canalizare separativ.

7