1. CHIMIA APEI. APA ÎN NATURĂ1.1. Generalităţi

Apa, alături de materia primă şi energie constituie un element esenţial pentru amplasarea şi dezvoltarea industriei.

Cum pentru centralele electrice, apa constituie chiar una din materiile prime de bază, aşezarea acestora se face lângă cursuri de apă, lacuri sau mări şi oceane.

Necesarul de apă este : pentru producerea unui kg abur 1,1……1,2 litri pentru locomotive, pentru fiecare CP 12…….15 litri apă de răcire pentru condensatoare

turbine, pentru fiecare kg de abur 60……..100 litri apa de răcire motoare Diesel, pentru

fiecare CP pe oră 20………30 litri pentru producerea unui kg de hârtie 110 litri un combinat chimic consumă 200.000…..300.000 m3/zi

O parte din apă, în folosirea industrială, se pierde prin evaporări, prin înglobarea în produs. Cantităţi importante de apă, datorită impurificărilor nu mai revin în cadrul sursei din care au provenit.

1.2. Apele naturale

Datorită contactului cu gazele, lichidele şi solidele în natură nu există apă pură. În primul rând vaporii, condensaţi, în căderea lor dizolvă gazele din atmosferă: N2, O2 şi CO2. În sol continuă dizolvarea de substanţe şi în primul rând a carbonaţilor de calciu şi magneziu, ceea ce conferă apei duritatea acesteia. În mod similar, are loc şi dizolvarea altor substanţe ca: silice, fier, mangan, săruri de sodiu, substanţe organice. Apele de suprafaţă mai preiau, în curgerea lor şi substanţe în suspensie.

1.3. Proprietăţile apelor naturale

a) Temperatura apelor naturale este foarte variabilă în special la cele de suprafaţă; iarna de la 0,10 până la 250 C vara. Apele freatice au o temperatură mai constantă (10 m = 8…120C);

b) Culoarea lipseşte apei pure în straturi subţiri; în straturi mai adânci apare culoarea albastră. În funcţie de starea de dispersie a substanţelor care provoacă culoarea se poate deosebi:- culoarea aparentă, care se poate îndepărta prin filtrare şi se datoreşte unor

substanţe în suspensie;- culoare proprie, care se datoreşte substanţelor dizolvate respectiv în stare

coloidală.Culoarea apei se măsoară în grade, corespunzătoare scării platino-colbatice. Pentru o apă,

aşa-zis, incoloră se admite maximum 15 grade.c) Conductivitatea apei indică în mod indirect gradul de mineralizare a apelor

naturale. Unitatea de măsură este 1μS/cm care este echivalent cu 0,45 ppm NaCl;d) Turbiditatea şi suspensii Prin turbiditate se înţelege gradul de opacitate a

acesteia, proprietate conferită acesteia de către substanţele în suspensie sau în stare coloidală;

Aceasta se poate măsura folosind micşorarea intensităţii luminii care străbate un strat de apă:

1

(1.2)

în care: I este intensitatea luminii după trecere prin apă;I0 – intensitatea luminii incidente;N – numărul de particule;d – diametrul acestor particule; - lungimea de undă;K – coeficientul de proporţie:Se remarcă că particulele sub 0,1 dispersează lumina, iar cele mari o reflectă.Turbiditatea se exprimă în grade:

Substanţele care determină turbiditatea apei sunt de natură foarte diversă, singura caracteristică comună este aceea că se află în stare de soluţie ideală.

În tabelul 1.1 sunt prezentate diversele particule cu timpii de depunere respectiv stabilitatea diferitelor sisteme disperse.

Timpul de depunere al particulelor

Diametrul mm Felul particulelor Timpul de cădere pentru un metru

10 Pietriş 0,9 secunde0,1 Nisip fin 2,4 secunde0,01 Argilă fină 2 ani şi 24 zile0,00001 Coloidale 206 ani, 6 luni şi 4 zile

e) Reacţia sau pH-ul apei adică concentraţia ionilor de hidrogen, care este funcţie de gradul de disociere a apei şi de existenţa electroliţilor dizolvaţi în ea;

În determinarea pH-ului apelor naturale un rol important îl joacă conţinutul de bicarbonaţi de calciu şi magneziu, care compun duritatea temporară. Se dau mai jos relaţiile între duritatea temporară şi pH-ul apei:

Duritatea temporară, 0d pH-ul1 8,804 8,2510 7,5520 7,0026 6,70

Mai departe pH-ul este influenţat de prezenţa bioxidului de carbon liber, conform relaţiei:

(1.3)

6,5 este log cu semn schimbat al concentraţiei ionilor de acid carbonic.

Dintre acizii organici se remarcă în apă prezenţa acizilor humici, proveniţi din spălarea unor soluri bogate în turbă.

f) Duritatea apei reprezintă conţinutul de ioni pozitivi, in special cei de calciu şi magneziu. În funcţie de anionii de care sunt legaţi aceşti ioni, se deosebesc:

2

- duritate temporară – constituită din bicarbonaţii de Ca si Mg, ce precipită datorită descompunerii, la încălzirii:

(1.4)- duritate permanentă este formată de celelalte săruri de calciu şi

magneziu: sulfaţi, cloruri etc;- duritatea totală reprezintă suma celor două durităţi.

Exprimarea durităţii se face:- grade de duritate, 10d=10 ppm CaO- greutăţi echivalente, 1 mval/l=28 ppm CaO

Relaţia dintre acestea fiind:

Apele de suprafaţă au duritatea mai mică, pe de o parte datorită diluării cu ape meteorice iar de pe altă parte datorită eliminării unei părţi din duritatea temporară chiar la locul de izvorâre în urma micşorării presiunii parţiale a CO2 legat.

g) Oxigen şi substanţe organice. Oxigenul se află dizolvat în toate apele naturale. Cantitatea de oxigen dizolvat din apele de suprafaţă reprezintă un indiciu asupra desfăşurării fenomenelor biologice în momentul considerat;

h) Siliciul se găseşte în apele naturale de obicei în concentraţii de 2…20 ppm, exprimat ca SiO2;

i) Ionii metalici, în afară de cei de Ca şi Mg, sunt prezenţi în cantităţi variabile Na şi K. Fe şi Mn sunt mai ales prezenţi în apele de adâncime, în cele de suprafaţă, datorită fenomenelor de oxidare, fierul nu depăşeşte, în general 0,2…0,3 ppm;

j) Sulfaţi şi cloruri formează alături de ionul bicarbonat, HCO-3, majoritatea

concentraţiei de anioni. În general apele naturale din ţara noastră au un conţinut de cloruri superior celui de sulfaţi;

k) Alte gaze dizolvate în apă sunt în primul rând azotul, dar car fiind un gaz „inert” nu are importanţă pentru cazanele de abur.

1.4. Proprietăţile apei pure

În chimie apa este considerată ca un oxid al hidrogenului cu formula H2O, în timp ce în natură apa reprezintă o soluţie foarte diluată. Diferenţa între „individul chimic” H2O şi apa , materie primă în natură, este hotărâtoare pentru caracterizarea acesteia. Caracteristic pentru apa pură este că aceasta tinde prin toate mijloacele să se transforme într-o soluţie diluată, prin aceasta producându-se schimbări în valoarea constantelor fizice. Din contră, obţinerea unei ape pure din soluţia diluată constituie o problemă tehnică laborioasă.

a) Proprietăţi mecaniceMăsura pentru coeziune este dată de tensiunea superficială care este dependentă şi de

legăturile de hidrogen, stabilite între moleculele apei:- la 200C=72,75x10-3 Nm/m2,- la 800C=62,61x10-5 Nm/m2.Ridicarea presiunii şi temperaturii reduce tensiunea superficială se numesc demulgatori, cei

care o reduc sunt agenţi de spumare.Măsura pentru caracterul de fluid al apei este vâscozitatea:- la 200C=1,0019 CP (1 P=10-1 Ns/m2);- la 800C=0,3570 CP.Ridicarea temperaturii micşorează vâscozitatea, ridicarea presiunii măreşte vâscozitatea.

3

b) Proprietăţi termice- punctul de topire = 00C;- punctul de fierbere = 1000C, în condiţii normale.Creşterea presiunii produce o coborâre a punctului de topire respectiv o ridicare a punctului

de fierbere. Componenţii soluţiei, independent de natura lor, provoacă o coborâre a punctului de topire (crioscopie), respectiv o ridicare a punctului de fierbere (ebulioscopie), care este proporţională cu concentraţia lor, dacă concentraţia substanţei dizolvate este 1 gmol/l se obţine pentru apă valorile:

- constanta crioscopică 1,86 grd/gmol;- constanta ebulioscopică 0,513 grd/gmol.Punctul critic al apei: tk=3,740C, Pk=225,65 at; 1/=vk=3,26x10-3 m3/kg.Apa este un conductor moderat al căldurii, aburul este un izolant termic:- la +200C…=1,44 kcal/mh grd;- la +800C…=1,61 kcal/mh grd;

pentru abur:- la +1000C…=0,056 kcal/mh grd;- la +2000C…=0,078 kcal/mh grd.

Conductivitatea termică a apei este dependentă de temperatură, starea de agregare şi componenţii soluţiei.

Ridicarea temperaturii acţionează prin creşterea coeficientului de conductivitate termică, starea solidă de asemenea conduce la creşterea coeficientului, componenţii soluţiei influenţează fiecare dependent de propriul coeficient de conductivitate termică.

c) Proprietăţi electriceEste un rău conducător de electricitate, nu posedă electroni liberi mobili. Conductivitatea

electrică specifică:- la 200C…=0,038 S/cm, apă fizică, după Kolrausch, are =0,043 S/cm.1 S/cm=x10-6 cm-1

1 S/cm=0,45 ppm NaClConductivitate electrică specifică creşte o dată cu temperatura. Numai substanţele ionizabile

influenţează conductivitatea electrică. Conductivitatea serveşte la supravegherea calităţii apelor demineralizate şi aburului.

d) Proprietăţi chimiceMolecula de apă are o structură:

este deci o moleculă dipol. Reacţia de formare:H2+1/2 O2=H2O vapori (1.5)

este însoţită de o variaţie a entalpiei H=-57.798 cal/mol la 250C.Energia de legătură H-O este de 110.000 cal/mol la 00K.Caracterul de dipol se manifestă în procesul de disociere al electroliţilor în apă; moleculele de

apă grupându-se în jurul ionilor, fenomen denumit solvatare.

4

Exprimarea caracterului acid sau bazic al soluţiei apoase se face prin pH:(1.8)

care pentru starea neutră şi de la 200C se ia:pH= - log 10-7 = 7

la valori mai mari ale concentraţiei ionilor H+ adică H+ 10-7, respectiv pH 7, soluţia este acidă şi invers la pH 7 soluţia este alcalină.

1.5. Caracterizarea impurităţilor continue în apele naturale din punct de vedere al tratării

Unităţi de măsură folosite pentru caracterizarea compoziţiei apei:1 mol= 1 grammol=greutatea moleculară, exprimată în g;

;

1 milival=1 mval=1 val x 103

1 microval=1 val=1 mval x 10-3=1 val x 10-6

Concentraţiile se exprimă:1 val/m3=1 mval/l=1val/cm3

în cazul apei se iau: 1m3=1t; 1 l=1kg; 1cm3=1g sau 1mg/kg=1mg/l=ppm (părţi pe milion);1g/kg=1g/l=ppb (părţi pe bilion).

Pentru duritate se mai foloseşte unitatea empirică:1 grad de duritate=10d=10mg CaO/l şi unitatea tehnică:1 mval duritate=28mgCaO/l=2,80d.

Impurităţile din apele naturale, din punct de vedere al tratării lor, se pot grupa în 4 grupe principale:

a) impurităţi gazoase:Dizolvarea gazelor în apă se bazează pe fenomenul de absorbţie. Solubilitatea gazelor în apă

(presiunea parţială: gaz+apă=1 atm) este dată în tabelul 1.3.

Tabelul 1.3. Solubilitatea diferitelor gaze

Temp.0 C Concentraţia gazelor dizolvate, ppmO2 O2

(aer)N2 H2 CO2 NH3 SO2 Cl2

0 69 16,6 29 1,92 3346 879 228 14,610 54 11,3 23 1,74 2318 684 162 9,9720 43 9,09 19 1,60 1688 518 113 7,2930 36 7,49 16 1,47 1257 408 78 5,7240 31 6,41 14 1,39 973 338 54 4,5950 27 5,50 12 1,29 761 284 41 3,9360 23 4,69 11 1,18 576 238 33 3,2970 19 3,81 9 1,06 - 194 26 2,7980 14 2,81 7 0,79 - 154 21 2,2390 8 1,59 4 0,51 - 114 18 1,27100 0 0 0 0 - 0 0 0

Dizolvarea gazelor în apă depinde de:- afinitatea gazului de dizolvat faţă de apă;

5

- temperatură: cu creşterea temperaturii solubilitatea descreşte, trecând în desorpţie;- presiune: creşterea presiunii măreşte solubilitatea, cu scăderea presiunii solubilitatea trece

în desorpţie;- acţiunea componenţilor existenţi dizolvaţi în apă.

Gazele dizolvate in apa se impart in:- gaze uşor solubile în apă: CO2, NH3, H2S, HCl, SO2;SO3;- gaze moderat solubile: aerul, O2, N2;- gaze greu solubile: H2, CO. CH4 şi alte hidrocarburi.

Cu creşterea presiunii creşte afinitatea oxigenului pentru apă, astfel că desi temperatura este ridicată în rămân apă cantităţi reziduale de oxigen măsurabile:

Tabelul Solubilitatea oxigenului în apă, ppm

Atm. 00C 250C 500C 750C 1000C 1200C 1400C 1600C1 14,6 8,3 5,5 3,3 0 0 0

1,4 34,7 19,7 11,4 4,8 1,4 04,2 74,7 42,4 24,5 10,4 5,0 3,45 - - - - 6,1 4,9 2,37 114,47 65,1 37,6 16,0 9,0 7,2 5,0 1,4

Pentru apele naturale trebuie considerată ca decisivă prezenţa CO2 şi O2, deoarece ambele sunt corozive.

b) Impurităţi sub formă de săruri dizolvateSe deosebesc:- conţinut total de săruri=duritate totală+alte săruri;- duritate totală=duritate carbonatică (temporară)+duritate necarbonatică (permanentă);- duritate totală=duritate de calciu+duritate de magneziu.Duritatea temporară: (HCO3)2Ca, (HCO3)2Mg;Duritatea permanentă: CaSO4, CaCl2, MgSO4, MgCl2.

Balanţa ionicăReprezintă forma tehnică de exprimare a compoziţiei unei ape. S-au luat în considerare

numai ionii, care se află în mod curent în apele naturale şi în concentraţii sensibile la metodele obişnuite de analiză:

Cationi mval/l ppm Anioni mval/l ppmCa X 20.x HCO3 U 61.uMg Y 12.y Cl V 35.vNa+K Z 23.z SO4 W 48.wTotal Total

O apă este caracterizată şi prin:- alcalinitatea m, reprezintă conţinutul de ioni HCO 3-, -

alcalinitatea p, reprezintă conţinutul de ioni OH-,Pentru apele brute alcalinitatea m este egală cu duritatea temporară. Există ape, în special de

adâncime mare la care alcalinitatea m este mai mare decât duritatea totală: . În acest caz apa respectivă conţine şi bicarbonat de sodiu, fapt care influenţează asupra tratării apei.

6

c)Impurităţi organiceAcestea au diferite provenienţe: din sol, din apele reziduale, industriale şi menajere. Acestea

sun exprimate global prin capacitatea de oxidare a permanganatului de potasiu, ppm KMnO4.

Tabelul Echivalenţa substanţelor organice

1 ppm ppm KMnO4

Fenol 9,66Acid tanic 3,53

Zahăr 2,65Dextrină 0,85Albumină 0,64

Acizi humici 0,22Uree 0,06

În general nu este importantă cantitatea de substanţe organice pentru procesul de tratare ci natura acestora. În special cele mai dăunătoare sunt substanţele organice cu caracter ionic, cum ar fi acizii humici.

d) Impurităţi biologiceAcestea au importanţă în special pentru circuitele de răcire reprezentând microfauna şi

microflora unei ape.

Impurităţile din ape pot fi caracterizate şi din punct de vedere al mărimii lor efective:1) impurităţi sub formă de suspensii – particule cu dimensiuni peste 0,1

(mâl şi nisip fin); sunt reţinute de filtrele mecanice;2) impurităţi în stare coloidală – particule cu dimensiuni de 0,1…1m,

încărcate cu electricitate, de regulă negativă; nu sunt reţinute de filtrele mecanice, se elimină prin coagulare;

3) impurităţi în stare dizolvată – ionic sau molecular; se îndepărtează prin metode chimice şi fizico-chimice.

2. FENOMENE LEGATE DE ACŢIUNEA APEI ÎN CENTRALE(TERMICE/TERMOELECTRICE)

Fenomenele legate de acţiunea apei în centralele termice se referă la interacţiunea apă-metal şi la puritatea produsului-aburul.

Experienţa a arătat în mod clar că oţelul este rezistent faţă de oxigen, apă şi abur numai când oţelul este acoperit de la început cu un strat protector şi în acest strat trebuie menţinut intact şi în timpul exploatării.

Aşa cum s-a arătat în capitolul precedent apa naturală conţine o serie de impurităţi, care ajunse în cazan dau naştere la depuneri, coroziuni şi impurifică aburul generat. Depunerile constituie unul din cele mai mari inconveniente pentru cazanele de abur. Substanţele dizolvate în apă, în condiţii determinate, precipită ca nămol sau se depun sub formă aderentă. Apa de alimentare se concentrează progresiv, după zonele de temperatură pe care le parcurge.

Prima consecinţă este conductivitatea termica redusa; clasificarea depunerilor din acest punct de vedere al acesteia:a) depuneri bogate în carbonat de calciu, au densitate ridicată cca 2 kg/dm3, cu aspect spongios;

7

b) depuneri bogate în sulfat de calciu (gips), cu densităţi peste 2 kg/dm3, compacte, aderente;c) depuneri bogate în silicaţi, cu densităţi sub 1,2 kg/dm3 şi chiar de 0,3 kg/dm3, cu porozităţi foarte

mari.

Tabelul Conductivităţi termiceDepunerea kcal/mh grd

Cu conţinut de substanţe organice cca 0,1Silicioasă 0,07…0,2

Sulfat de calciu 2…3Carbonat de calciu 4…6

Datorită conductivităţii reduse transmisia căldurii este înrăutăţită, conducând la supraîncălzirea locală şi la supraconsum de combustibil în funcţie de natura şi grosimea depunerii.

Coroziunile reprezintă a doua grupă importantă de inconveniente care apar în exploatarea cazanelor de abur şi apă fierbinte. Ele au o arie foarte largă şi se manifestă în tot circuitul apă-abur condensat al unei centrale.

Deoarece în multe cazuri fenomenele de coroziune sunt dependente şi de vicii ascunse în structura metalului cazanelor, depistarea acestor fenomene este îngreunată.

Funcţie de fluid şi condiţii se deosebesc:- coroziuni de natură chimică;- coroziuni de natură electrochimică.Viteza coroziunii este condiţionată de diferenţa de potenţial care rezultă din:- prezenţa a două metale în contact intim;- curenţi exteriori de dispersie, care traversează metalul respectiv;- eterogenităţi şi impurităţi în structura metalului;- concentraţii diferite de săruri şi gaze în apă;- electroliţi cu pH acid.Depunerile favorizează şi ele coroziunea deoarece prin semipermeabilitatea lor faţă de apă

creează diferenţa de concentraţie a oxigenului la suprafaţa de separare depunere-apă; depunere-metal.Temperatura agravează procesele de coroziune; chimic şi prin distrugerea peliculei

protectoare.

BALANŢA APEI ÎNTR-O CENTRALĂ

Într-o centrală termică se deosebesc mai multe circuite de apă şi anume:- circuitul termic: apă-abur-condensat;- circuitul de răcire a condensatoarelor turbinelor;- circuitul de răcire a pompelor, generatoarelor electrice, uleiul transformatoarelor.

Terminologia folosită şi stabilită de prescripţiile oficiale este cea de mai jos:a) apa brută: apă de suprafaţă sau de adâncime cu care este alimentată instalaţia de tratare a

apei;b) apa de alimentare: apa care intră în generator; în cazul generatoarelor de apă fierbinte

prin apă de alimentare se înţelege apa de adaos;c) apa de adaos: apa tratată corespunzător nevoilor generatorului în vederea completării

pierderilor;d) apa din generator: apa din spaţiul sub presiune, din limitele generatorului;

8

e) apa din circuitul de termoficare: apa vehiculată sub presiune, în circuitul generatoarelor de apă fierbinte sau boilere şi reţeaua de termoficare;

f) abur energetic: aburul destinat alimentării unei turbine;g) abur industrial (tehnologic): destinat unor scopuri tehnologice, furnizat fie direct din

generator, fie prin intermediul unei staţii de reducere-răcire;h) condensat primar: condensatul de la turbine (condensat de bază) precum şi de la

vaporizatoare şi prima etapă de la transformatoarele de abur;i) condensat secundar: distilatul vaporizatoarelor, condensatul schimbătoarelor de căldură

din centrală şi cel rezultat din treapta a II-a a transformatoarelor de abur;j) condensatul industrial: condensatul rezultat în schimbătoarele de căldură de la diverse

procese tehnologice şi care după provenienţă poate fi: primar, rezultat din condensarea aburului furnizat de generator; secundar, rezultat din condensarea vaporilor unor produse tehnologice;

k) purjă: apa evacuată din sistemul sub presiune al cazanului pentru eliminarea excesului de salinitate sau a nămolului – poate fi continuă sau intermitentă.

4.2. Balanţa apă-abur-condensat

Balanţa apă-abur-condensat determină sistemul de tratare pentru apa de adaos, respectiv pentru condensat şi apa de alimentare.

Relaţia de bază pentru apa de alimentare este:Apa de alimentare = condensat recuperat + apă de adaos = abur produs + pierderi în circuit + purjă.

4.2.1. Purja

Purja reprezintă operaţia prin care se scoate apă din sistemul sub presiune. Din punct de vedere al modului de aplicare se deosebeşte purja continuă şi purja intermitentă.

Purja continuă se practică din tamburul separator al cazanului de abur. Prelevarea se face de-a lungul tamburului printr-o conductă cu orificii sau interstiţii plasate la 10…20 cm sub nivelul minim al apei din tambur. Această purjă are rolul de a elimina surplusul de săruri din apa din cazan.

Purja intermitentă, care se practică din punctele cele mai joase ale cazanului, colectoare sau tambur inferior, are menirea să elimine nămolul, eventual format.

4.2.3. Aspectul balanţei în diferite sectoare industriale

Aspectul balanţei apă-abur-condensat este diferit funcţie de tipul centralei (CET, CTE, CT) şi de sectorul industrial.

În industria chimică şi petrolului se foloseşte o gamă largă de cazane atât cazane cu combustie cât şi cazane recuperatoare de căldură a gazelor fierbinţi. Regimul apei la aceste cazane prezintă dificultăţi datorită numeroaselor surse de contaminare a condensatelor, care în multe cazuri le fac imposibil de tratat în limite tehnico-economice convenabile.

Acest lucru conduce, mai ales în cazul cazanelor cu presiuni peste 16 bar, la necesitatea tratării integrale a apei de alimentare. Aşa se întâmplă în cazul industriei petrochimice, mare consumatoare de abur, unde condensatul se impurifică cu: hidrocarburi, uleiuri saponificabile, diferiţi compuşi organici.

Pentru industria anorganică (acizi, clorosodică, a azotului) impurificările condensatului sunt mai uşor de eliminat. Astfel un condensat impurificat cu NaOH chiar la un nivel de 8 mval/l este tratabil în mod avantajos, cu schimbători de ioni. De asemenea, folosind aceiaşi tehnică a schimbului ionic, în industria azotului este posibil de recuperat condensat impurificat masiv cu ioni NO3

- şi NH4+

9

cu valorificarea concomitentă a produselor. Impurificările cu săruri neutre, în special cu clorură de sodiu, scumpesc foarte mult tratarea condensatului.

METODE DE TRATARE A APEI

În cursul proceselor de epurare substanţele nedorite sunt îndepărate din apa influentă sau transformate în substanţe acceptabile.

Cele mai multe procese de tratare şi de epurare ale apelor aduc schimbări ale concentraţiilor unor substanţe anume, care, fie sunt scoase, fie introduse în apă; intervine, aşadar un trasfer de masă.

Metodele de depoluare se clasifica in : -metode fizice -metode chimice -metode biologice

Procese fizice de tratare/depoluare

Separarea gravitaţională, pentru particulele relativ grosiere, nedizolvate, care sub influenţa câmpului gravitaţional se depun, suspensiile care se depun relativ uşor se separă cu: gratare, site, separatoare de grasimi, desnisipatoare iar cele care se depun mai greu se separă în decantoare

Separarea prin sedimentare a impurităţilor insolubile poate fi îmbunătăţită prin coagulare şi floculare, prin utilizarea decantoarelor cu strat suspensional (de fapt o filtrare printr-un strat de nămol). În cazul suspensiilor feromagnetice sedimentarea poate fi îmbunătăţită prin expunere în câmp magnetic

Un alt tip de separare gravitaţională este flotaţia când particule în suspensie cu densitatea mai mică decât a apei se acumulează la suprafaţa acesteia. Astfel prin flotaţie naturală picăturile de uleiuri, unsori şi grăsimi, eventual asociate cu bule de gaz rezultate din procese microbiologice tind să se ridice la suprafaţa lichidului. Stratul de material plutitor acumulat la suprafaţă este îndepărtat de către un raclor care îl împinge într-un jgheab.

10

Un alt tip de separare gravitaţională este flotaţia când particule în suspensie cu densitatea mai mică decât a apei se acumulează la suprafaţa acesteia. Astfel prin flotaţie naturală picăturile de uleiuri, unsori şi grăsimi, eventual asociate cu bule de gaz rezultate din procese microbiologice tind să se ridice la suprafaţa lichidului. Stratul de material plutitor acumulat la suprafaţă este îndepărtat de către un raclor care îl împinge într-un jgheab

Centrifugarea este un proces de separare a suspensiilor din apă în care intervin acceleraţii superioare celei corespunzătoare câmpului gravitaţional. Datorită costului relativ ridicat al instalaţiilor cu centrifugare, procesul se aplică, de preferinţă, apelor reziduale cu conţinut ridicat de suspensii şi îndeosebi pentru concentrarea nămolurilor. În epurarea apelor se utilizează, de regulă, centrifugele decantoare cu ax orizontal, cu funcţionare continuă.

Filtrarea este un alt procedeu de separare a sistemelor eterogene, impurităţile variind de la corpuri grosiere până la particulele foarte fine, mergând până la cele ale ionilor şi moleculelor. Grătarele servesc la îndepărtarea impurităţilor grosiere (bucăţi de hârtie, folii de material plastic, ţesături, crengi, aşchii etc.) Acesta este primul proces aplicat într-o staţie de epurare pentru buna funcţionare ulterioară a instalaţiei de epurare

Procese chimice de tratare/depoluare

11

Prin procesele chimice de epurare poluanţii sunt transformaţi în substanţe mai uşor de separat (precipitate, gaze care pot fi stripate), cu nocivitate mai scăzută sau uşor de îndepărtat prin alte procese de epurare (de exemplu prin procese biologice).

Neutralizarea este procesul prin care pH-ul unei ape reziduale, având valori în afara intervalului favorabil dezvoltării florei şi faunei acvatice (aproximativ 6,5-8,5) este reglat prin adaos de acizi sau baze, după caz. Acolo unde este cazul se încearcă neutralizarea reciprocă, totală sau parţială a apelor acide cu cele alcaline rezultate din aceeaşi întreprindere sau din întreprinderi vecine.

Oxidarea şi reducerea este o metodă utilizată în procesele de depoluare a apelor. Scopul oxidării este transformarea compuşilor nedoriţi în alţii mai puţin nocivi. În cazul oxidării substanţelor organice, acestea se transformă în dioxid de carbon, apă, dioxid de sulf, azot. Oxigenul din aer nu este destul de oxidant în condiţii normale astfel că se recurge la agenţi oxidanţi mai puternici: ozonul, permanganaţii, peroxidul de hidrogen, clorul, dioxidul de clor.

Precipitarea se aplică frecvent la îndepărtarea din ape a ionilor metalelor grele, având în vedere că aceştia formează hidroxizi cu solubilitate scăzută la anumite valori ale pH-ului

Coagularea este procesul de destabilizare a unui sistem coloidal care face posibilă agregarea particulelor iar flocularea se referă la destabilizarea coloidului prin adsorbţia unor molecule mari de polimer care formează punţi de legătură între particule.Destabilizarea coloizilor cu sarcină electrică negativă, întâlniţi frecvent în practică se poate realiza prin tratare cu cationii metalici îndeosebi sărurile metalelor trivalente Fe 3+ şi Al 3+.În coagularea de săruri metalice se formează hidroxizii metalici care, prin eliminarea de apă se transformă în lanţuri macromoleculare încărcate electric pozitiv, capabili să se adsoarbă pe suprafaţa particulelor şi în acelaşi timp să se asigure legături între mai multe particule. Doza de coagulant necesară pentru destabilizare depinde de concentraţia coloizilor, de pH şi de prezenţa în soluţie a altor ioni.

Schimbul ionic este un alt procedeu de epurare mult utilizat. Astfel, dedurizarea apelor (eliminarea ionilor de metale bivalente) se realizează utilizând cationiţii în forma sodiu. Folosirea acestei metode se recomandă în zonele cu deficit mare de apă, unde se impune recuperarea apei din efluenţii reziduali, epuraţi în prealabil prin alte metode pentru îndepărtarea suspensiile şi a substanţelor organice dizolvate.

Procese biologice de tratare/depoluare

Substanţele organice pot fi îndepărate din apă de către microorganismele care le utilizează ca hrană, respectiv drept sursa de carbon. Epurarea biologică se desfăşoară prin reacţii de descompunere şi de sinteză. Se presupune că reacţiile enzimatice se desfăşoară în mai multe etape. Într-o primă fază, între moleculele de enzimă şi moleculele de substanţă utilizate ca hrană (substrat) se formează complecşi care, într-o fază următoare se descompun eliberând produsul (sau produşi) de reacţie şi enzime regenerate care poate reacţiona succesiv, asupra unor noi molecule de substrat

În procesele de epurare substanţele organice sunt oxidate în sensul general şi îşi micşorează conţinutul de hidrogen.

După tipul microorganismelor care asigură îndepărtarea poluanţilor organici din apă se disting procese aerobe şi anaerobe. Ideea de a utiliza în mod controlat şi intensiv procese biologice, pentru descompunerea substanţelor organice, a fost sugerată de fenomenul autoepurării apelor din natură.

Procedeul cu nămol activ are ca punct de plecare procesul de autoepurare din masa apelor curgătoare. Instalaţia caracteristică prin care se realizează este bazinul cu nămol activ.

12

13