Asigurarea alimentaria cu apa din surse subterane este larg raspandita in Romania atat pentru locuinte individuale cat si pentru lacalitati. Ne propunem sa analizam posibilitatea obtinerii unei ape de calitate din surse subterane pentru locuinte individuale sau colectivitati mici.

Vezi și Studiu: Cât de important este să ştim ce conţine apa din puţ

Asigurarea alimentarii cu apa pentru localitati se face prin tratarea apei in statii de tartare a apei si distributie prin reteaua de alimentare. Pentru locuinte individuale, de regula se foloseste o sursa subterana si circuitul de alimentare si distributie aferent locuintei.

Pentru asigurarea alimentarii cu apa este necesar:

• Realizarea forajului
• Analiza calitatii apei
• Stabilirea solutiei de tartare

Sursa de apa subterana – caracteristici, calitate

Prima conditie pentru obtinerea de apa potabila de calitate este ca sursa de apa sa fie de calitate. Apa subterana este supusa actiunii de poluare a activitatilor umane, ceea ce afecteaza grav calitatea apei din subteran. Unul din criteriile alegerii locului de forare il constitue analiza activitatilor anterioare din zona. Sursele subterane din Romania sunt afectate in special de activitatile agricole anterioare, apa subterana fiind poluata cu compusi de azot: nitrati si nitriti. De asemenea uzual apa are concentratie mare de ioni de calciu si magneziu – este dura.

In unele zone apa este incarcata cu ioni de fier si sau mangan.

Apa subterana poate fi infestata bacteriologic, favorizand transmiterea bolilor hidrice: boli diareice, hepatita, parazitoze intestinale, holera.

Este important ca la realizarea forajului sa fie analizata activitatea anterioara in zona. Este de asteptat ca infestarea sursei de apa sa se produca in primul strat freatic, aflat la adancimi de 5…9 m.

Se recomanda ca realizarea forajului sa fie la adancimi mai mari cel putin in al doilea strat freatic, aflat la 18…20 m sau la adancimi mai mari. Cu cat adancimea este mai mare, cu atat probabilitatea de a obtine o apa de calitate este mai mare.

Constructia forajului

Forajul se realizeaza prin saparea cu o freza a unui tub in sol pana la adancimea stabilita. Realizarea forajului trebuie facuta respectand anumite cerinte.

Uzual, un foraj are configuratia de mai jos:

Structura solului in adancime consta din straturi alternative de materiale diferite si anume:

• Strat superficial din sol acoperit cu vegetatie.
• Strat argila : cenusie, cafenie, prafoasa, de regula impermeabil sau foarte putin permeabil
• Strat acvifere formate din pietris si nisip – care constitue stratul freatic cu permeabilitate mare

Spre exemplu:

• Straturile acvifere de adancime mica, specifice zonei de sud formate din complexurile aluvionare al Pietrisurilor de Colentina sunt caracterizate prin coeficienti de permeabilitate de peste 30 m/zi.
• Straturile acvifere de adancime medie cantonate in orizontul nisipurilor de Mostistea sunt caracterizate de coeficient de permeabilitate 45…48 m/zi si debit specific mediu de1,8…2,4 l/s.m
• Straturile acvifere de adancime mare cantonate in orizontul Straturilor de Fratesti sunt carcaterizate prin coeficient de permeabilitate K= 20…28 m/zi si debit specific mediu q_sp = 0,8…1,2 l/s.m

Forajul este format din:

• Coloana foraj cu diametrul de 350…480 mm.
• Coloana de exploatare cu diametrul de 160…250 mm amplasata in interiorul forajului. si contine filtrele amplasate in zona straturilor freatice. Filtrele sunt formate din fante taiate in materialul tubului. Coloana de exploatare este realizata din polietilena de inalta densitate. In interiorul coloanei de exploatare se monteaza pompa submersibila.
• Stratul filtrant format din pietris margaritar cu dimensiunea de 3…5 mm amplasat in exteriorul coloanei de exploatare, are rolul de a retine nisipul antrenat de apa care aflueaza in interiorul forajului
• Dop de etansare care are erolul de a izola primul strat freatic de restul forajului. Acest dop impiedica apa din primul strat sa acceada in foraj.
• Placa de ciment amplasata la suprafata
• Decantor – format la partea inferioara a coloanei de exploatare in care se depune nisipul care patrunde in interiorul coloanei.

Periodic, acest nisip este evacuat prin operatia de deznisipare. La o exploatare corecta a forajul, ace3asta operatie este necesara o data la cativa ani.

Apa din subteran aflueaza in interiorul coloanei de exploatare si se stabilizeaza la un nivel – NHS – nivelul hidrostatic. In functionare, acest nivel scade la NHD – nivelul hidrodinamic. Este important ca pompa submersibila sa fie amplasata mai jos de nivelul hidrodinamic sim ai sus de stratul freatic. Amplasare pompei in dreptul stratului freatic poate conduce la viteze mari de curgere a apei si antrenarea nisipului in interiorul forajului.

Calitatea apei potabile

Calitatea apei potabile este stabilita prin Legea nr.458-2002 – Legea apei potabile. Aceasta prevede:

Apa potabila trebuie sa fie sanogena si curata, indeplinind urmatoarele conditii:

a) sa fie lipsita de microorganisme, paraziti sau substante care, prin numar sau concentratie, pot constitui un pericol potential pentru sanatatea umana;

b) sa intruneasca cerintele minime prevazute in anexe si anume :

Din acesti indicatori, uzual se intalnesc:

compusii de azot ( nitrati si nitriti), fier, mangan, incarcarea bacteriologica, turbiditate, pH. De mentionat toxicitatatea nitritilor, in special asupra copiilor.

Metode de tratare a apei pentru potabilizare

Este necesara tratarea acesteia pentru a putea fi consumata. Deseori, apa din foraj nu este utilizata ca apa potabila, fiind preferata apa imbuteliata, dar apa este utilizata pentru spalat, pentru gatit, pentru igiena personala.

Metodele de tratare a apei pentru potabilizare depind de substantele existente in apa. De aceea, imediat dupa realizarea forajului trebuie facuta o analiza a calitatii apei. In functie de calitatea apei se stabileste necesarul de tratare.

Șase metodele de tratare a apei de puț

1 Dezinfectia apei

Are rolul de a indeparta microorganismele si parazitii din apa. Cele mai uzuale metode sunt:

• Dezinfectia chimica – prin adaos de clor sub diferite forme: clor gazos, hipoclorit, dioxid de clor
• Dezinfectia cu ozon
• Dezinfectia cu radiatii UV
• Filtrarea la nivel molecular – osmoza

Dezinfectia chimica si cu ozon se utilizeaza in statiile de tra

tare orasenesti si este dificil de utilizat in cazul utilizatorilor mici. Metodele obtenabile pentru aceste cazuri sunt: dezinfectia cu radiatii UV si filtrarea osmotica.

2 Dezinfectia cu radiatii UV

Dezinfectia cu radiatii UV, consta in trecerea apei printr-o zona supusa radiatiei UV generate de o lampa.

Radiatia UV – ultra violeta are capacitatea de a distruge pana la 99% dintre virusuri, Bacterii, Eterococi si alte microorganisme.

Sterilizarea apei cu UV este recunoscuta la nivel global ca fiind cea mai buna solutie pentru sterilizarea apei datorita eficientei cu care distruge microorganismele fara sa adauge alte chimicale si fara a afecta caracterisiticile apei.

Constructiv sterilizatorul cu UV consta dintr-un tub de otel inoxidabil in interiorul caruia este montat un tub de quarz care contine lampa de UV. Quarzul este permeabil la radiatiile UV. Lungimea de unda este de 254 nm, care este dcea mai eficienta pentru distrugerea microorganismelor. Apa curge prin exteriorul tubului de quarz care contine lampa. Lampa este alimentat de un ballast care asigura tensiunea de lucru optima si semnalizeaza terminarea duratei de viata a lampii, care este de 8000…9000 ore. La terminarea duratei de viata, lampa se inlocuieste.

Atentie: Este interzis a ne expune radiatiei UV in special ochiii.

Pentru o eficienta ridicata de lampii UV apa trebuie sa intruneasca conditiile:

• Fe : < 0,2 mg/l
• Hidrogen Sulfurat : < 0,05 mg/l
• Solide Suspendate : < 10 mg/l
• Mangan : < 0,05 mg/l
• Duritate : < 7 grade G

Starilizare UV trebuie sa fie ultima faza de tratare inainte de distributie in interior. Daca apa este dura, trebuie montata o instalatie de dedurizare. De asemenea, apa trebuie filtrata inainte de sterilizator.

Lampa de sterilizare cu UV trebuie aleasa in functie de volumul de apa consumat si de debitul maxim. De regula consumul normat mediu este de 150 l/om.zi. In functie de numarul de persoane se determina debitul zilnic de apa Q_n.zi. Debitul maxim orar se calculeaza cu relatia.

Q_max.h= 2,5xQ_n.zi/24 mc/h

Lampa de UV trebuie aleasa astfel incat debitul lampii sa fie mai mare sau egal cu debitul maxim zilnic.

Totdeauna, lampa de UV se va monta dupa instalatia de dedurizare.

3 Osmoza inversa

O metoda curata de tratare a apei o constitue osmoza inversa.

Osmoza este procesul natural de echilibrare a concentraţiei a două soluţii (în general pe bază de apă), proces ce are loc la nivel molecular. Pe baza acestui fenomen fizic, se construiesc astăzi cele mai performante sisteme de filtrare a apei. Pentru a obţine apă pură din soluţie salină, procesul trebuie inversat – osmoza inversa. Astfel, pentru a forţa moleculele de apă din soluţia salină să treacă de celaltă parte a membranei, asupra lichidului trebuie aplicată  o  presiune egală cu aşa numita presiune osmotică

Osmoza inversa consta in filtrare la nivel molecular, cee ace permite eliminarea din apa de:

Bacterii, Virusi, Pesticide, Contaminanti, Turbiditate, Sedimente, Clor, Substante Organice, Detergenti, Deseuri industriale, Saruri in exces cum ar fi: Nitrati, Sulfati, Cadmiu, Sodiu, etc.

ATENTIE ! Apa obtinuta prin osmoza inversa este o apa pura, demineralizata si aproape sterila ( fara minerale). Pentru consum uman este necesara remineralizarea apei.

Pentru tratarea apei prin osmoza inversa exista baterii de filtre constand din filtre pentru sedimente,cu carbune activ, de osmoza si cartus de remineralizare.

Pentru functionare corecta este necesara o presiune a apei de 2 bari la intrarea in bateria de filtre.

De mentionat ca filtrele de osmoza inversa au un debit mic de circa 50 l/h si o capacitate de 20000 l. Dupa epuizare, cartusele filtrelor se schimba. In general aceste instalatii asigura apa potabile, dar nu au caopacitatea de a produce apa pentru uz igienico-sanitar.

4 Dedurizarea apei

Eliminarea ionilor de calciu si magneziu din apa se face prin instalatii de dedurizare care functioneaza cu rasini schimbatoare de ioni care retin ionii de calciu si magneziu din apa. Periodic, cand rasinile se satureaza este necesara regenerarea rasinilor cu solutie salina, eliberandu-se ionii de calciu si magneziu in apele de spalare care se evacueaza caape uzate.

Instalatiile functioneaza automa, singura operatie de intretinere fiind alimentare a cu pastiel de sare. Regenerarea se face la trecerea volumului de apa prestabilit prin instalatie, volum denumit capacitate ciclica. Acest volum este dependent de duritatea apei brute.

O instalatie de dedurizare consta dintr-un tub din fibra de sticla cu rasina, un rezervor de solutie salina si modulul electronic.

Volumul de rasina uzual este de 12, 18, 25 si 30 l.

Pentru o locuinta cu 3 persoane si duritatea apei 21-25 G° modelul potrivit C25-statie tip cabinet cu 25 litri rasina cationica.

Dimensionarea este facuta in functie de urmatorii parametri:

• Consumul mediu de apa pentru o persoana 140 litri/zi
• Concentratia din apa a  Fe < 300µg/L si Mn < 150 µg/L

In cazul in care concentratiiel de fier si/sau mangan sunt mai mari, este necesara eliminarea din apa. Exista posibilitatea ca rasina din statia de dedurizare sa fie de tip mix rasini de dedurizare, deferizare si demanganizare. Astfel de instalatii se livreaza la cerere.

Durata de viata a rasinilor este de 8…10 ani. In cazul unei instalatii subdimensionate, la care regenerarea se face zilnic, durata de viata se reduce la circa 5…6 ani.

5 Deferizarea si demanganizarea apei din foraj

Apele subterane pot contine concentratii mai mari de fir si mangan. Pentru eliminartea acestora exista instalatii de deferizare si/sau demanganizare similar cu instalatiile de dedurizare. Regenerarea rasinilor se face de asemenea cu solutie de apa cu sare. Exista varianta utilizarii unui mix de rasini pentru dedurizare, deferizare si demanganizare in proportie: 75 % pentru dedurizare si 25% pentru deferizare-demanganizare.

In cazul unor concentratii mici si variabile se pot monta filtre cu cartuse care retin ionii de fier si mangan. Aceste cartuse sunt consumabile.

6 Tratarea apei cu amoniu

Amoniul in apa subterana apare ca urmare a activitatilor Agricole anterioare sau ca urmare a infestarii apei subterane cu apa uzata. Amoniu in apa potabila exista doar pana in limita a 0,5 mg/litru deoarece peste aceasta limita, din punct de vedere al legislatiei din Romania, apa nu mai este potabila.

Eliminarea amoniului din apa se face cu o instalatie dedicate cu rasini schimbatoare de ioni avand constructia similara cu instalatiile de dedurizare.

O asemenea instalatie are un volum de rasina intre 3 si 35 l si asigura un debit de apa tratate intre 0,9 si 2,4 mc/h. Regenerarea se face in contracurent cu solutie de apa cu sare. Constructiv instalatiile sunt similar cu cele de dedurizare fiind realizate in modele compacte si simplex la care rezervorul de apa cu sare este separate.

Pentru montare se vor respecta aceleasi cerinte la la instalatiile de dedurizare.

Apa subterana poate fi utilizarta ca sursa de apa potabile cu respectarea cerintelor:

• Foraj de adancime medie sau mare
• Izolarea primului strat freatic
• Analiza apei brute
• Stabilirea necesarului de tratare in functie de calitatea apei: eliminare sedimente, dedurizare, eliminare fier si mangan, eliminare amoniu.

In cazul in care apa este infestata cu alte substante, este recomandabil sa nu fie utilizata ca apa potabile. De asemenea trebuie acordata atentie la utilizarea apei pentru uz igienico-sanitar si pentru prepararea hranei.

Utilizarea instalatiilor de osmoza inversa pot asigura o apa de calitate pentru uz potabil numai cu existenta unui cartus de remineralizare, altfel existand riscul pierderii de saruri din organism.

Autor: dr. Ing. Radu Dornean