EN

MODULE AUTOMATE DE POTABILIZARE A APEI UTILIZAND PROCESE DE OXIDAREA AVANSATA SI BIOFILTRARE  (BARIERE MULTIPLE)

ACRONIM: MULTIBAR

CUVINTE CHEIE: apa potabila, oxidanti multipli, oxidare avansata-AOP, tratament electrochimic

 

Obiectivele proiectului:

 Proiectul isi propune realizarea unor sisteme tehnologice inovative de obtinere a apei potabile utilizand ca sursa, ape de suprafata sau subterane, care contin poluanti diversi, cum ar fi: ioni de fier, hidrogen sulfurat, arseniu, mangan, amoniu, nitriti, nitrati, acizi humici, pesticide, ierbicide, produse petroliere, reziduuri de medicamente si produse cosmetice. Apa este o substanta indispensabila vietii. Fara apa nu poate fi conceputa nici o forma de viata. Ea este necesara atat omului, lumii animale, cat si lumii vegetale. Asigurarea necesarului de apa (atat sub aspect cantitativ, dar si calitativ) reprezinta o conditie fundamentala pentru viata civilizata. Functionarea economiei unei tari (agricultura,industrie, transporturi, etc.), starea de sanatate a unei societati precum si gradul de civilizatie al acesteia, depind de asigurarea necesarului de apa. Nevoia de apa dulce a omenirii creste an de an, desi apele a tot mai multe rauri devin improprii nu numai ca surse de apa potabila, ci si pentru animale si vegetale. Pe langa factorii naturali (inundatii, furtuni, alunecari de teren, poluare naturala a aerului si solului), dezvoltarea tehnico-industriala in paralel cu explozia demografica, ridica tot mai dramatic problema deteriorarii calitatii apei prin poluare. Poluarea fizica si chimica afecteaza cel mai mult apa. Poluarea fizica se poate datora: deversarii unor materiale insolubile (minerale, fibre lemnoase, etc), contaminarii radioactive, deversarii unor ape calde reziduale. Sursele de poluare chimica sunt: deversari de substante chimice si ape reziduale industriale (intreprinderi prelucratoare de metale grele, complexe decrestere a animalelor, fabrici de conserve, etc), substante organice de sinteza (pesticide, detergenti, uleiuri, fenoli, coloranti, hidrocarburi, ingrasaminte chimice, reziduuri menajere, etc.).

Relevanta proiectului

La sfârşitul anului 2004, adunarea generală a ONU a recunoscut că apa este un punct critic pentru o dezvoltare ecologica durabilă, un factor indispensabil pentru sănătatea şi bunăstarea omului şi a observat că jumătate din populaţie în ţările în curs de dezvoltare consuma inca apa de proasta calitate.

Problemele privind poluarea apei au devenit o preocupare serioasa la scara globala, impactul poluarii apei este tot mai grav, deoarece acesta este strans legat de starea de sanatate si de viata a populatiei. Substantele eutrofizante din apa, cum ar fi materiile organice, azotul (nitriti, amoniu, nitrati) și fosforul, sunt cei mai comuni poluanți din apele de suprafata si nu numai. Aceste substante sunt emise nu numai de activitățile de zi cu zi, dar, de asemenea, de agricultura, cresterea animalelor si alte activitati industriale. Apa potabila utilizata in prezent in alimentatia umana cu toate ca  satisface o serie de conditii fizico-chimice si organoleptice ce permit consumul, datorita micropoluantilor continuti, in timp  poate periclita sanatatea. Datorită poluarilor tot mai numeroase privind resursele de apă, a devenit vitală  intensificarea cercetarii aplicative în vederea găsirii unor soluţii cât mai sigure de obtinere a apei potabile, care să contribuie la asigurarea unei alimentatii sanătoase, in prezent si pentru generatiile viitoare. In Romania si in general in Europa de Est sunt  zone intregi (Banat, Campia Romana, Moldova, Republica Moldova, Bulgaria etc.) in care sursele de apa sunt poluate frecvent cu compusi ai azotului (amoniu, nitriti si nitrati), cat si compusi ai fierului, manganului si arseniului. Multe din tehnologiile considerate sigure si utilizate pentru astfel de ape necesita instalatii complexe, consumatoare de energie (osmoza inversa, ultrafiltrare) si necesita personal cu grad ridicat de specializare in exploatare. Aceste considerente fac ca in practica sa se implementeze fluxuri de potabilizare a apei mai simple, bazate in primul rand pe oxidarea si dezinfectia cu produsi ai clorului. Parametrii apei  potabile rezultate, in cele mai multe cazuri, se incadreza in prevederile legale (legea 458/2002 completata cu legea 311/2004, republicata in 2012) la limita superioara permisa de legislatie, dar apa nu este agreata de catre toti consumatorii si mai mult nu este recomandata copiilor mici datorita continutului de nitrati. Legislatia permite ca in apa potabila concentratia nitratilor sa fie mai mica de 50 mg/l, dar pentru ca o apa potabila sa fie cu adevarat sanogena, concentratia nitratilor nu trebuie sa depaseasca 10 mg/l. Asa cum s-a exprimat si Asociatia Romana a Apei, obtinerea apei potabile din sursele actuale de apa este o problemă strategica.

Strategia propusa

In scopul rezolvarii acestor probleme, doua din societatile comerciale romanesti implicate in piata echipamentelor de tratarea apei, SC ICPE-BISTRITA SA si SC AQUATOR SA Buzau (Grup Romet)  au initiat proiectul MODULE AUTOMATE DE POTABILIZARE A APEI UTILIZAND PROCESE DE OXIDAREA AVANSATA SI BIOFILTRARE  (BARIERE MULTIPLE), acronim MULTIBAR, a carui finalitate este obtinerea de echipamente de potabilizare a apei care sa imbunatatesca calitatea actuala a apei potabile. Pentru rezolvarea unor probleme privind analiza unor parametrii ai apei si a materialelor utilizate in cadrul echipamentelor de tratarea apei, in cadrul consortiului s-a coptat Universitatea Politehnica Bucuresti - CENTRUL DE CERCETARI SI EXPERTIZARI ECO-METALURGICE, iar pentru modelarea-simularea proceselor, alcatuirea strategiei de automatizare, s-a coptat in consortiu, UNIVERSITATEA TEHNICA DIN CLUJ-NAPOCA - Facultatea de Automatizari si Calculatoare.

Sistemele tehnologice inovative propuse au scopul minimizarii consumurilor energetice si maximizarii performantelor. Complexitatea sistemelor tehnologice va fi data de numarul si concentratia substantelor poluante din sursa de apa destinata obtinerii apei potabile. In general acestea vor fi constituite dintr-o treapta de aerare sub presiune, o treapta de  preoxidare avansata cu mai multi oxidanti obtinuti pe cale electrochimica, o treapta de biofiltrare si o treapta de dezinfectie. Treapta de preoxidare electrochimica va fi completata cu ozon, daca concentratia poluantilor in sursa de apa utilizata impune acest lucru si de asemenea ozonul se utilizeaza ca treapta finala pentru dezinfectia apei. Procedeul de pre-oxidare chimica consta in  generarea in apa  procesata, prin electroliza pulsatorie de medie frecventa, a speciilor active de oxigen (radicali hidroxil, apa oxigenata) si clor, astfel incat oricare din substantele poluante dizolvate in apa sa fie oxidate si apoi retinute in treapta de biofiltrare. Etapa de biofiltrare (filtru in care se dezvolta culturi de bacterii care consuma substantele poluante din apa), in functie de concentratia poluantilor din apa, va fi constituita intr-o treapta sau din doua trepte. Rolul ei este de a face o filtrare prin adsorbtie si de a intretine culturi  de bacterii nitrificatoare-denitrificatoare, care sa consume, cu o eficienta mare, compusi ai azotului si carbonului organic, fara a retine sarurile utile din apa ale calciului si magneziului, la consumuri energetice mici.

            Modulele preconizate, avand o capacitate de 10-30 m3/h, vor fi integrate in circuitul hidraulic al statiilor de tratare si al sistemelor de distributie a apei, cu utilizare publica sau privata. Tipodimensiunile estimate a fi fabricate si implementate sunt redate in tabelul 1.

Tabelul 1. Tipodimensiunile estimate pentru modulele de tratarea apei obtinute in cadrul proiectului

 

Nr.crt.

Tip modul

Debit max. de apa tratata

Q

 (m3/h)

Putere consumata

P

(kW)

1

MAPOx-10

10

2,50

2

MAPOx-20

20

4,50

3

MAPOx-30

30

5,50

 

 

 

 

 

 

 

 

Tratarea apei se va face fara adaos de reactivi chimici suplimentari, excluzand cei solicitati prin normele de asigurare a concentratiei de dezinfectant remanent (clor liber).

Calitatea apei estimata a se obtine cu modulele de potabilizarea a apei este reflectata de tabelul 2, si este superioara normelor legale in vigoare ( Legea 458/2002 compl. cu Legea 311/2004 corespunzatoare Directivei CE/98/93/CE) in conditiile respectarii conditiilor medii de calitate a apei.

Tabelul 2. Reducerea poluantilor din apa potabila prin implementarea modulelor obtinute in cadrul proiectului

Nr.crt.

Parametrul

Concentratia estimata a fi  obtinuta la iesirea din modul

(mg/l)

CMA

(legea 458/2002)

         (mg/l)

1

Amoniu

< 0,2

0,5

2

Azotiti

< 0,1

0,5

3

Azotati

<  10

50

4

Oxidabilitate (CCOMn)

<  3

5

5

Fier

< 0.1

0.2

6

Mangan

< 0.03

0.05

7

Aluminiu

< 0.1

0.2

8

Sulfati

< 150

250

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Avantajele noii tehnologii propuse sunt:

 

 

Proiectul se va derula dupa urmatoarea organigrama:

  1. Studiu comparativ al barierelor multiple utilizate in procesul de potabilizare a apei;
  2. Realizare model functional al statiei compacte de potabilizare apa, analiza tehnico-economica;
  3. Proiectare prototip, elaborarea studiului de fezabilitate;
  4. Realizare  prototip;
  5. Experimentare prototip , validare si certificare.

 

Rezumat etapa 1

Rezumat etapa 2

Rezumat etapa 3

Articol USAMV

Articol ARA 2015

Lucrare "Reducerea nitra?ilor din apa potabila prin metode electrochimice"