Depoluarea apei și metode de purificare

În situații de urgență în care serviciul de apă obișnuit a fost întrerupt datorită unor calamități naturale sau o rupere a conductelor de apă – autoritățile locale pot recomanda utilizarea numai apei îmbuteliate, apă fiartă sau apă depoluata și dezinfectată până la restabilirea serviciului de apă obișnuit.

Depoluarea(purificarea) apei

Depoluarea reprezinta procesul de reducere sau a inlaturarii a poluării sau a surselor care o provoacă. Purificarea apei, proces prin care compușii chimici nedoriti, materiale organice și anorganice și contaminanți biologici sunt îndepărtați din apă. 

Acest proces include, de asemeneadistilare (conversia unui lichid în vapori pentru a-l condensa înapoi în formă lichidă) și deionizare ( îndepărtarea ionilor prin extragerea sărurilor dizolvate). Unul dintre scopurile principale ale purificării apei este furnizarea apei potabile curate. Purificarea apei satisface, de asemenea, nevoile aplicațiilor medicale, farmacologice, chimice și industriale pentru apa curată și potabilă. 

Procedura de purificare reduce concentrația de contaminanți precum particule suspendate, paraziți, bacterii , alge , viruși și ciuperci. Purificarea apei are loc la scări mari (de exemplu, pentru un întreg oraș) până la mici (de exemplu, pentru gospodării individuale).

Majoritatea comunităților se bazează pe corpurile naturale de apă ca surse de alimentare pentru depoluarea apei și pentru utilizarea de zi cu zi. În general, aceste resurse pot fi clasificate ca ape subterane sau ape de suprafață și includ în mod obișnuit acvifere subterane, fluvii, pârâuri, râuri și lacuri . 

Odată cu avansările tehnologice recente, oceanele și mările de apă sărată au fost, de asemenea, utilizate ca surse alternative de apă pentru băut și uz casnic.

Determinarea calității apei

Dovezile istorice sugerează că tratarea apei a fost recunoscută și practicată de civilizațiile antice. Tratamentele de bază pentru purificarea apei au fost documentate în scrierile grecești și sanscrite , iar egiptenii au folosit aluminiul pentru irigații încă din 1500 Î Hr.

În timpurile moderne, calitatea cu care trebuie purificată apa este de obicei stabilită de agențiile guvernamentale. Indiferent dacă sunt stabilite la nivel local, național sau internațional, standardele guvernamentale stabilesc de obicei concentrații maxime de contaminanți nocivi care pot fi permise în apa sigură.

Întrucât este aproape imposibil de examinat apa pur și simplu pe baza aspectului, au fost dezvoltate mai multe procese, cum ar fi analize fizice, chimice sau biologice, pentru a testa nivelurile de contaminare.

Niveluri de substanțe chimice organice și anorganice, cum ar fi clorură, cupru, mangan, sulfați și zinc, agenți patogeni microbieni, materiale radioactive și solide dizolvate și suspendate, precum și pH-ul, mirosul, culoarea și gustul, sunt unii dintre parametrii obișnuiți analizate pentru a evalua calitatea apei și nivelurile de contaminare.

Metodele obișnuite de uz casnic, cum ar fi apa clocotită sau utilizarea unui filtru cu carbon activat pot îndepărta niște contaminanți ai apei. Deși metodele respective sunt populare, deoarece pot fi utilizate pe scară largă și ieftină, de multe ori nu elimină contaminanții mai periculoși.

De exemplu, apa naturală de izvor din fântânile arteziene a fost considerată istoric curată pentru toate scopurile practice, dar a fost analizată în prima decadă a secolului XXI din cauza îngrijorărilor pentru pesticide, îngrășăminte și alte substanțe chimice de la suprafață care intră în puțuri. Drept urmare, sondele arteziene au fost supuse unui tratament și baterii de teste, inclusiv teste pentru parazitul Cryptosporidium.

Nu toți oamenii au acces la apă potabilă sigură. Potrivit unui raport din 2017 al Organizației Mondiale a Sănătății (ONU) al Organizației Națiunilor Unite (ONU), 2,1 miliarde de persoane nu au acces la o sursă de apă potabilă sigură și fiabilă acasă.

Optzeci și opt la sută din cele patru miliarde de cazuri anuale de diaree raportate la nivel mondial au fost atribuite lipsei de apă potabilă sanitară. În fiecare an, aproximativ 525.000 de copii sub cinci ani mor din cauza diareei, a doua cauză principală de deces și 1,7 milioane sunt bolnavi de boli diareice cauzate de apă nesigură, însoțită de igienizare și igienă inadecvate.

Proces

Majoritatea apei utilizate în țările industrializate sunt tratate la stațiile de epurare. Deși metodele pe care le folosesc în pretratare depind de mărimea lor și de gravitatea contaminării, aceste practici au fost standardizate pentru a asigura respectarea generală a reglementărilor naționale și internaționale.

Majoritatea apei este purificată după ce a fost pompată din sursa sa naturală sau dirijată prin conducte în rezervoarele de susținere. După ce apa a fost transportată într-o locație centrală, procesul de purificare începe.

Pretratarea

În pretratare, contaminanții biologici, substanțele chimice și alte materiale sunt îndepărtate din apă. Primul pas în acest proces este filtrarea, care elimină resturile mari, cum ar fi betele și gunoiul din apa care trebuie tratată.

Filtrarea este utilizata în general la depoluarea apei de suprafață, cum ar fi cele din lacuri și râuri. Apele de suprafață prezintă un risc mai mare de a fi poluate cu cantități mari de contaminanți.

Pretratarea poate include adăugarea de substanțe chimice pentru a controla creșterea bacteriilor din conducte și rezervoare (preclorinare) și o etapă care încorporează filtrarea nisipului, care ajută obiectele solidele plutitoare să se așeze pe fundul rezervoarelor de stocare.

Precondiționarea, în care apa cu un conținut ridicat de minerale (apă tare) este tratată cu carbonat de sodiu (cenușă de sodă), este de asemenea parte a procesului de pretratare. În timpul acestei etape, în apă se adaugă carbonat de sodiu pentru a forța carbonatul de calciu, care este unul dintre componentele principale ale cojilor vieții marine și este un ingredient activ în varul agricol.

Precondiționarea asigură ca apa tare, care lasă în urmă depozite minerale ce pot înfunda conductele, este modificată pentru a obține aceeași consistență ca și apa moale. Oamenii de știință au pus sub semnul întrebării preclorinarea, care este adesea ultimul pas al pretratării și o practică standard în multe părți ale lumii.

În timpul procesului de preclorinare, clorul este aplicat pe apa brută care poate conține concentrații mari de materie organică naturală. Această materie organică reacționează cu clorul în timpul procesului de dezinfectare și poate duce la formarea de subproduse de dezinfectare (DBPs), cum ar fi trihalometani, acizi haloacetici, clorit și bromat.

Expunerea la DBPs în apa potabilă poate duce la probleme de sănătate. Îngrijorările provin din posibila asociere a practicii cu cancerul de stomac și vezică și pericolele de eliberare a clorului în mediu.

Alte etape de purificare

După pretratare, poate apărea un tratament chimic și perfecționare. Acest proces include coagularea, o etapă în care sunt adăugate substanțe chimice care determină să se aglomereze particule mici suspendate în apă.

Urmează floculația, care amestecă apa cu padele mari, astfel încât particulele coagulate pot fi adunate în grupuri mai mari (sau „flocuri”) care se așează încet pe fundul rezervorului sau al bazinului.

După ce majoritatea particulelor suspendate s-au instalat, apa iese din bazinul de floculare și apoi intră într-un bazin de sedimentare. Bazinele de sedimentare mută apele tratate de-a lungul procesului de purificare, permițând în același timp să se așeze particulele rămase.

Formele de nămol care apar pe podeaua rezervorului sunt îndepărtate și tratate. Din acel bazin, apa este deplasată la următoarea etapă, filtrarea, care îndepărtează particulele suspendate rămase și flocul neinstalat, pe lângă multe microorganisme și alge.

Dezinfectarea este ultimul pas în purificarea apei. În timpul acestei etape, microbi nocivi, cum ar fi bacteriile, virusurile și protozoarele, sunt ucise prin adăugarea de substanțe chimice dezinfectante. Dezinfectarea implică de obicei o formă de clor, în special cloraminele sau dioxidul de clor.

Clorul este un gaz toxic care duce la un anumit pericol, din eliberarea asociată cu utilizarea sa. Pentru a evita aceste riscuri, unele instalații de tratare a apei folosesc ozon, radiații ultraviolete sau dezinfectare cu peroxid de hidrogen în loc de clor.

Alte metodologii de purificare includ ultrafiltrarea pentru substanțe dizolvate specifice, schimbul de ioni pentru îndepărtarea ionilor de metal și fluorizarea pentru a preveni cariile dinților.

În anumite zone ale lumii care nu au acces la stațiile de tratare a apei, trebuie utilizate metode alternative de depoluare. Aceste metode includ fierberea, filtrarea granulată cu carbon activat, distilarea, osmoza inversă și distilarea membranei de contact direct.

Purificarea apei contaminate prin utilizarea iradierii solare

Apa contaminată provoacă aproximativ 6 până la 60 de miliarde de cazuri de boli gastro-intestinale anual. Majoritatea acestor cazuri apar în zonele rurale ale națiunilor în curs de dezvoltare, unde alimentarea cu apă rămâne poluată și nu este disponibilă canalizarea corespunzătoare. A fost proiectată și testată o unitate solară portabilă, cu costuri reduse și întreținere redusă pentru dezinfectarea apei nepotabile. 

Unitatea de dezinfectare solară a fost testată atât cu apă de râu, cât și parțial prelucrată de la două stații de epurare. În mai puțin de 30 de minute în lumina soarelui amiezii, unitatea a eradicat mai mult de (99,99%) de bacterii conținute în probe de apă puternic contaminate. 

Unitatea de dezinfectare solară a fost testată pe teren de Centrul Panamericano de Ingenieria Sanitaria și Ciencias del Ambiente din Lima, Peru. La o intensitate moderată a luminii, unitatea de dezinfectare solară a fost capabilă să reducă sarcina bacteriană într-o probă de apă contaminată controlată cu 4 log 10 U și a dezinfectat aproximativ 1 litru de apă în 30 de minute. (sursa: NCBI.gov)

Purificarea apei industriale

Pe lângă consumul de băut și uz casnic, industriile consumă și cantități semnificative de apă. Industria chimică, petrolieră, prelucrarea alimentelor și industria textilă, de exemplu, necesită apă pentru fabricare, prelucrare, încălzire, răcire, spălare, clătire și alte aplicații.

Astfel de sisteme industriale necesită apă tratată, iar lipsa unei purificări adecvate poate duce la probleme precum scalarea, coroziunea, depunerea, creșterea bacteriilor în conducte sau echipamente de procesare și o calitate slabă a produsului.

În plus față de procesele convenționale de tratare a apei, purificarea apei industriale poate implica, de asemenea, tehnici specializate precum electrodionizarea, schimbul de ioni, sistemele cu membrană, tratarea ozonului, evaporarea și iradierea cu ultraviolete. Selecția tehnologiilor depinde de calitatea apei brute și de utilizarea industrială prevăzută.

Depoluarea apei saline

Marea majoritate a comunităților se bazează pe resursele de apă dulce pentru consumul de apă potabilă și menajeră. Cu toate acestea, odată cu micșorarea rezervelor de apă dulce și creșterea cererii de apă complicate de factori naturali, cum ar fi secetele, inundațiile și impactul schimbărilor climatice, mai multe țări au început să utilizeze oceanele și mările interioare ca surse alternative de apă.

Tehnologiile de desalinizare care elimină sărurile și mineralele din apa de mare apar pentru a produce apă potabilă potrivită pentru băut și în scopuri menajere. Osmoza inversă, distilarea în vid, distilarea flash în mai multe etape, dezghețarea și electrodializa câștigă importanță pentru depoluarea apei sărate.

Astfel de procese implică de obicei un consum mai mare de energie și sunt comparativ mai costisitoare decât procesele convenționale de tratare a apei dulci. Sunt efectuate numeroase eforturi pentru a face metodele de desalinizare rentabile și viabile din punct de vedere economic.

Configurații și îmbunătățiri ale sistemului

Mărimea și capacitatea sistemelor de tratare a apei variază mult, de la simple unități gospodărești până la instalații mici care servesc industriile de fabricație până la stații de epurare centralizate pe scară largă dedicate orașelor și orașelor.

Selecția proceselor specifice de tratament depinde de factori precum calitatea apei de admisie, gradul de purificare necesar, utilizarea apei preconizate, cerințele privind capacitatea de curgere, reglementările guvernamentale, capitalul disponibil și costurile de operare și întreținere implicate.

Apa tratată este distribuită consumatorilor prin intermediul sistemelor de distribuție a apei care implică conducte, pompe, stații de rapel, rezervoare de stocare și aparate asociate.

În efortul de a respecta reglementările stricte de mediu și de a satisface nevoile crescânde de apă ale populațiilor în creștere, multe stații de tratare a apei au folosit tehnologii inteligente pentru a crește fiabilitatea operațiunilor.

Îmbunătățirile durabilității apei, care pot crește eficiența energetică a unei instalații și pot reduce amprenta sa de carbon, includ adesea optimizarea utilizării chimice, o minimizare a producerii de deșeuri și utilizarea energiei solare sau eoliene.

În plus, odată cu avansarea tehnologiilor sofisticate, procesele de tratare și depoluare a apei au încorporat sisteme complexe de instrumentare și control al proceselor. Utilizarea instrumentelor de analiză online, a sistemelor de control de supraveghere și achiziție de date (SCADA) și a software-ului dedicat au dus la automatizarea și computerizarea proceselor de tratament cu prevederi pentru operații la distanță.

Astfel de inovații pot îmbunătăți operațiunile sistemului de purificare în mod semnificativ pentru a obține o calitate constantă a apei cu o supraveghere minimă, în special în configurațiile mai mari ale sistemului.

Referinte:

Decontaminarea apei potabile și a apelor uzate

Wikipedia

Evaluarea timpului de decontaminare a apei

We use cookies to ensure that we give you the best experience on our website.