Eliminarea suspensiilor - apa

Eliminarea suspensiilor - APA

Apele de suprafata curgatoare contin cantitati variabile si in suspensii.

Eliminarea suspensiilor din apa este o operatiune indispensabila, in procesele de tratare si epurare a apelor si ea se executa, in functie de utilizarile apei. Suspensiile prezente in apa pot fi clasificate in trei categorii si anume: suspensii gravitationale; suspensii fine; neancarcate electric; suspensii coloidale.

Prin simpla stationare a apei, se pot separa numai suspensiile gravitationale. Timpul de depunere variaza si cu temperature, si anume se mareste, o data cu scaderea temperaturii: la 25⁰C este doar jumatate din valoarea corespunzatoare la 0⁰C.

Spre deosebire de suspensiile gravitationale, particulele fiind dispersate, sau celor a caror densitate este apropiata de cea a apei, asa numitele suspensii plutitoare nu se depun sub actiunea gravitatiei.

Eliminarea suspensiilor se realizeaza cu ajutorul urmatoarelor operatiuni si utilaje principale: a. Gratare, site:

b. Deznisiparea;

c. Decantarea;

d. Filtrarea;

e. Coagularea

a. Gratare, site.

Asigura indepartarea din apa a particulelor in suspensie sau plutitoare, care sunt mai mari, decat orificiile suprafetei de separare a utilajului respectiv.

In cadrul operatiei de eliminare a suspensiilor grosiere, alegerea tipului de utilaj depinde de: cantitatea, proportia si variatia in timp a suspensiilor plutitoare, felul, consistenta, marimea si forma materialului de indepartat din apa; considerente economice si sanitare, de exploatare, siguranta in functionare.

Gratarele sunt formate dintr-un numar de bare de otel, inclinate sub un anumit unghi fata de orizontala, sau verticala, fata de sensul de inaintare in apa. Gratarele sunt de doua feluri: grosiere si fine. Materialul tinut pe gratare poate fi indepartat manual sau mecanic.

Sitele sunt alcatuite dintr-un suport de bare de otel, invelit cu tabla perforata sau impletitura de sarma, prin a caror orificii trece apa. Indepartarea materialelor din apa se face asemanator ca la gratare. Sitele se folosesc in vederea reducerii incarcarii decantoarelor. Ele se pot impartii in functie de suprafata de retinere in : plane, cu banda, cu tambur, microsite, sau se pot clasifica in site fixe si mobile.

In general marimea orificiilor este peste 0,1mm; sub aceasta dimensiune sitele se numesc microsite.

Curatirea sitelor se poate face manual, mecanic, mecanic cu perii, sau hidraulic cu jet de apa si combinat.

Prin aceste procedee mecanice, se realizeaza o reducere de 20-30% a materialelor grosiere in suspensie, in cazul gratarelor; de 50-70% in cazul sitelor, respective de 100% in cazul micrositelor. In cazul micrositelor, se realizeaza si o reducere cu 50-80% a materiilor fine in suspensie.

b. Deznisiparea

Se aplica in cazul, in care apa bruta contine cantitati mai mari de nisip, sau alte substante grele de natura minerala. Prin eliminarea de astfel de suspensii, inainte de statiile de pompare, se prelungeste viata agregatelor respective si se evita depunerea nisipului in conductele de legatura si in decantoare, ceea ce usureaza functionarea si exploatarea decantoarelor. Aparatele folosite in aceasta operatiune poarta denumirea de deznisipatoare.

Folosirea desnisipatoarelor este recomandabila, atunci cand curba depunerilor gravimetrice indica, ca intr-un interval de timp foarte scurt de 2-3 minute se depun 25-35% de suspensii din apa.

Dupa directia de curgere a apei in desnisipatoare, acestea se clasifica in:desnisipatoare orizontale si desnisipatoare verticale.

Desnisipatoare orizontale se compun dintr-o camera de acces si de liniste a curentului de apa bruta;o camera de sedimentare,prevazuta cu un dispozitiv de evacuare a nisipului;praguri si stavilare.

Desnisipatoarele verticale ele se folosesc acolo unde se impune economie de spatiu,sunt mai rar folosite.

c. Decantarea.

Consideratiuni teoretice.Decantarea reprezinta operatiunea principala de eliminare a suspensiilor din apa.Ea se realizeaza in bazine de sedimentare, care poarta denumirea de decantoare,in care apa bruta este lasata,fie sa circule cu o viteza foarte redusa fie in repaus,astfel ca substantele in suspensie se depun,datorita greutatii lor proprii,sau ingreunarii artificiale.Prin aceasta operatiune se realizeaza indepartarea suspensiilor gravitationale,a namolurilor si a suspensiilor coagulate.

Suspensiile depuse in decantoare formeaza namolurile si ele se indeparteaza discontinuu,sau continuu si pot fi reintroduse in circuit ,sau se supun in continoare unor tratamente.

Prin decantarea simpla se realizeaza,o reducere de 40-80% a suspensiilor initiale.

Intr-un lichid stationar, sau care se misca cu o viteza foarte mica, asupra unei particule

in suspensie, in timpul decantarii nu-si schimba forma,dimensiunea si greutatea,actioneaza trei forte:forta gravitationala, forta arhimedica si forta de rezistenta, opusa de lichid la deplasarea particulei(w). Daca greutatea specifica a particulei este mai mare, decat a lichidului, acesta se va depune. Viteza de depunere a particulelor, in suspensie, depinde de greutatea specifica si de marimea lor. Cu cat au dimensiuni mai mari si diferenta dintre greutatea specifica a lor si a, apei este mai mare, cu atat depunerea lor are loc mai repede.

Particulele care se depun, se misca la inceput cu o anumita acceleratie, dar datorita rezistentei mediului, cand rezistenta opusa de lichid este egala cu acceleratia gravitationala, particula se va misca cu o viteza uniforma.

Tehnologia decantarii.

Decantoarele se impart in functie de directia curgerii apei, orizontale si verticale, iar dupa forma pot fi circulare (radiale), partiale sau dreptunghiulare. Adancimea variaza intre 2-5 m. Decantoarele rotunde sau radiale au un diametru de pana la 60 m, si chiar mai mult.

Namolul depus pe fundul decantorului, este condus in general, spre un punct asezat mai jos (palnie de colectare).De acolo, namolul este eliminat prin cadere libera, prin pompare, sau prin presiunea hidrostatica a apei.Aducerea namolului la loculde evacuare, se poate face manual sau mecanic. Evacuarea manuala se practica in cazul uzinelor de apa, la care rezulta in general namol putin.Evacuarea mecanica se realizeaza cu racloare, c

are sunt montate pe instalatii care se rotesc.

d. Filtrarea

Prin filtrarea apei se intelege trecerea ei printr-un strat poros (nisip, antracit), cu compozitie granulometrica si grosime adecvata, in scopul retinerii perticulelor aflate in suspensie.

Apa ce urmeaza a fi filtrata, patrunde prin materialul filtrant si depune pe suprafata si pe porii lui suspensiile pe care le contine.Daca viteza de filtrare este mica, sau daca dimensiunile particulelor in suspensie sunt mai mari, decat porii stratului filtrant, suspensiile se depun pe suprafata grauntilor materialului filtrant.

Particulele in suspensie se misca odata cu apa in porii materialului filtrant si vin in contact cu granulele acestuia. Daca suspensiile au sarcina electrica de sens contrar, cu cea a suprafetei granulelor stratului filtrant, ele sunt atrase de granulele materialului filtrant si adera la suprafata lor. Particulele se vor depune in porii stratului filtrant, acolo unde viteza de circulatie a apei este mai redusa.

Procesul de retinere a particulelor fine din apa, prin filtrare, are loc in doua feze: faza de transport; faza de retinere caracrerizata prin aderarea suspensiilor la suprafata granulelor.

Materialul filtrant cel mai des folosit, este nisipul cuartos dar in anumite cazuri se mai foloseste si antracitul foarte dur, carbunele activ, dolomita, marmora, kieselgurul, lana minerala, vata de sticla

Una din cerintele principale, la care trebuie sa raspunda un material filtrant, folosit in tehnologia apei, este aceea de a nu fi putrescibil.

Cu cat materialul este mai fin, cu atat grosimea stratului filtrant poate fi mai redusa.

La alegerea materialului filtrant se tine seama de accesibilitatea, costul lui, precum si de proprietatile tehnice ale acestuia si trebuie sa aiba o anumita stabilitate chimica. Alegerea materialului filtrant se face in functie de caracteristicile apei ce urmeaza a se filtra, substante daunatoare pentru om, sau pentru tehnologia in care este utilizata.

Volumul golurilor, sau porozitatea nisipului nu depind de diametrul granulelor de nisip, ci de modul de asezare al acestora, caracterizat prin asa numitul unghi ingramadire. Acesta este unghiul format de liniile, care unesc centrele boabelor de nisip contingente.

Suprafata totala a materialului filtrant, reprezinta un factor important in procesul de filtrare si ea depinde de diametrul granulelor.

Marimea si omogenitatea materialului se determina prin analiza pe sita, care da posibilitatea sa se stabileasca urmatorii parametrii:

a. cantitatea de particule pulverante din materialul filtrant, adica particulele, care trec prin sita cu diametrul ochiurilor de 0,25mm;

b. diametrul eficace, adica diametrul sub care se gasesc 10% din boabele de nisip,sau diametrul orificiilor sitei

c.diametrul mediu, reprezinta diametrul sub care se gasesc 60 % din boabele de nisip

d. coeficientul de neuniformitate, definit ca raportul intre diametrul mediu si diametrul eficace

Filtrarea apei, printr-un nisip ideal, poate fi asimilata cu curgerea lichidelor, prin tuburi capilare, cu lungimi egale cu inaltimea stratului filtrant.

Retinera de catre materialul filtrant a particulelor in suspensie din apa, duce la o micsorare progresiva a interstitiilor dintre granulele materialului filtrant, acest fenomen purtand denumirea de colmaterea filtrului.Pe masura ce filtrul se comalteaza, pierderea de preciune din filtru creste. Viteza de comaltare creste, odata cu gradul dede incarcare al apei brute,cu viteza de filtrare si cu scaderea diametrului granulelor materialului filtrant.

Cand pierderea de presiune din filtru creste mult, astfel incat presiunea de care se dispune in instalatie, este insuficienta pentru a mentine productivitatea ceruta filtrului, sau cand calitatea apei filtrate nu mai corespunde cerintelor, acesta se decupleaza pentru spalare. Spalarea filtrului are doua scopuri:

a. sa desprinda si sa antreneze suspensiile depuse, in stratul filtrant, inspre partea superioara a filtrului

b. sa evacueze apa de spalare astfel incat la terminarea spalarii, deasupra stratului filtrant sa fie o apa perfect limpede.

Tehnologia filtrarii

Filtre lente.

In filtrele lente, apa circula cu viteze foarte mici, din aceasta cauza debitul de apa filtrata este foarte mic.

Datorita vitezei reduse de circulatie a apei, aceasta sta un timp indelungat in contact cu razele solare si are loc dezinfectia partiala a ei.Restul de micro organisme se absorb la suprafata grauntilor de nisip, situata la partea superioara a filtrului si formeaza membrana biologica alcatuita din alge si microorganisme, care secreta diastaze si provoaca coagularea substantelor coloidale din apa.Datorita membranei biologice, filtrele lente sunt capabile sa retina suspensiile foarte fine,coloizii si microorganismele, asigurand o sterilizare a apei in proportie de 98 %- 99 %.Restul masei filtrante ramane aproape complet lipsita de impuritati.

In cazul filtrelor lente nu este necesara coagularea prealabila a apei si de multe ori, nici sterilizarea apei dupa filtrare. Ruperea membranei biologice are efecte negative asupra bunei functionari a filtrelor.

Filtrele lente prezinta o serie de dezavantaje.Au un volum mare, din cauza vitezei de filtrare reduse.De asemenea, filtrele lente necesita o manopera lunga si greoaie pentru curatire.

Filtre rapide.

Elimina in cea mai mare masura dezavantajele filtrelor lente si au inlocuit practic total aceste filtre.

In procesul de filtrare rapida, retinerea suspensiilor are loc in toata masa nisipului filtrant, dar intr-o masura mai mare in partea superioara.Lipsa membranei biologice face necesara, introducerea operatiunii de dezinfectie a apei.Pentrufunctionarea in bune conditii a filtrelor rapide este necesara si coagularea prealabila a apei.

Filtrele rapide pot functiona cunivel liber si sub presiune, primele se numesc filtre deschise iar cele sub presiune filtre inchise.

Pe masura functionarii, filtrul se colmateaza si apare o pierdere de presiune.Cand aceasta pierdere de presiune ajunge la o anumita valoare (3 m col apa la filtrele deschise si 10 m col apa la filtrele inchise ), filtrul trebuie spalat.Spalarea are drept scop, indepartarea cat mai completaa impuritatilor, care s-au depus in porii stratului filtrant, pentru a restabilii capacitatea de filtrare a filtrului.

Spalarea filtrului rapid consta, in expandarea stratului de nisip filtrant, cu ajutorul unui curent de apa, care circula in sens invers functionarii normale a filtrului.Granulele de nisip se pun in miscare, se freaca, iar impuritatile depuse in pori si aderate la suprafata, grauntilor se desprind si sunt antrenate de curentul de apa.

Pentru spalare se insufla aer comprimat, concomitent cu introducerea curentului de apa de spalare.

Stratul filtrant este alcatuit din nisip cuartos.

Uneori filrele rapide sunt prevazute cu doua straturi filtrante, un strat de nisip cuartos de 0,5-0,6 m la partea inferioara, iar la partea superioara un strat de nisip de antracit cu grosime de 0,2-0,3 m.Aceste filtre avantajul unei durate de functionare mai mari intre doua spalari, dar are dezavantajul ca durata de folosire a materialului filtrant este mai mica, datorita sfaramarii antracitului.

Filtrele rapide deschise sunt cel mai des utilizate pentru filtrarea apei.

Apa decantata se introduce prin conducta si se repartizeaza, prin intermediul unor jgheaburi pe toata suprafata filtrului.Apa circula prin stratul de nisip de sus in jos, trece prin drenajul filtruluisi ajunge in camera de apa filtrata,de unde prin conducta este evacuata din filtru.Trece apoi prin stratul de nisip pe care-l expandeaza si tine granulele de nisip in suspensie.Prin frecarea reciproca a granulelor,impuritatile retinute la suprafata lor sunt desprinse si antrenate de curentul de apa, in jgheaburile de colectare.

Filtrul rapid inchis se compune dintr-un rezervor din tabla de otel,prevazut cu un fund drenant care sustine stratul de nisip filtrant.

Uneori apa filtrata nu corespunde cerintelor de calitatedin urmatoarele motive:coagularea necorespunzatoarea suspensiilor coloidale;schimbarea calitatii apei brute;spalarea necorespunzatoare a filtrelor; schimbarea compozitiei glanurometrice a stratului filtrat.