Dimensionarea unei instalații de tratare a apei naturale

TEMA DE PROIECTARE

Să se realizeze dimensionarea instalaţiei prezentate mai jos:

A- apǎ impurificatǎ; B-apǎ amestecatǎ cu floculant; C-apǎ decantatǎ;

D-apǎ filtratǎ; 1-amestecǎtor; 2,4-pompe; 3-decantor; 5-filtru;

Aplicaţia este dată în tratarea şi epurarea apei de uz menajer şi/sau industrial. Am ales tratarea mecanică a apelor de uz industrial, din râu până ce iese din instalaţia prezentată mai sus.

MEMORIU JUSTIFICATIV

Atât de obişnuită, de cotidiană şi de familiară, apa este totuşi un lichid uluitor: are o serie de anomalii. Pentru apă parcă n-ar exista legi ; este „ceva altfel” în lumea substanţelor. În natură şi în experienţe ea nu se comportă la fel ca alte substanţe. Dar, datorită capriciilor ei, viaţa a putut să se dezvolte şi să existe în apă. Dacă ţinem seama de structura ei chimică şi de categoria de substanţe din care face parte, apa ar trebui să se topească şi să fiarbă la temperaturi mai scăzute, care nu există pe Pământ. N-ar exista deci pe Pământ nici apă lichidă, nici solidă, ci doar sub formă de vapori.

Datorită capacităţii excepţionale a apei de a absorbi căldura, vietăţile marine nu sunt niciodată ameninţate nici de o puternică supraîncălzire, nici de o răcire excesivă.

Apa are căldura latentă de vaporizare şi căldura latentă de topire foarte mari. Dacă nu ar exista această proprietate, mai multe lacuri şi râuri ar seca până la fund şi viaţa din ele ar pieri.

Dintre toate lichidele, în afară de mercur, apa are cea mai mare tensiune superficială. De aceea picătura de apă tinde să se facă ghem. Picătura de apă este strânsă ca într-un ambalaj în pelicula sa superficială. Aşadar, suprafaţa apei este întotdeauna acoperită cu o peliculă foarte subţire alcătuită din molecule. Pentru a o rupe este necesară aplicarea unei forţe şi încă una destul de mare. Pe această peliculă aleargă insectele, se agaţă larvele de ţânţari şi se târăsc melcii cu cochiliile lor masive. Fizicienii au calculat ce halteră ar trebui atârnată, de o coloană de apă de 3 cm, pentru a o rupe. Ar trebui o halteră uriaşă – de peste o sută de tone ! Aceasta numai în cazul când apa ar fi perfect pură. În natură nu există, însă, o astfel de apă. Substanţele străine rup verigile din lanţul solid al moleculelor de apă, iar forţele de coeziune dintre ele se micşorează mult. Tot forţele de coeziune ridică apa în tuburile capilare şi fisuri fine. Pe acest principiu se bazează hrănirea plantelor şi circulaţia sângelui prin capilarele noastre.

Apa este cel mai bun solvent din lume. Ea dizolvă foarte multe substanţe, rămânând inertă, fără să se modifice sub acţiunea substanţelor pe care le dizolvă. Datorită acestei proprietăţi apa a putut deveni purtătoarea vieţii. Toate soluţiile din organismele vii sunt preparate pe bază de apă. Ele se modifică prea puţin în soluţie, iar însuşi solventul – apa – poate fi utilizat în repetate rânduri.

Lucrarea de faţă are ca temă dimensionarea unei instalaţii de pretratare a apei brute naturale. Pentru început sunt trecute în revistă principale legi şi convenţii internaţionale la care a aderat România privind protecţia mediului, respectiv a apei. Trebuie cunoscută de asemenea caracteristicile fizico – chimice ale apei şi indicatorii de calitate. Următoarele capitole sunt consacrate utilizării apei în industria alimentară şi utilaje ce sunt folosite în general într-o instalaţie de tratare a apei. Ultima parte cuprinde dimensionarea utilajelor din instalaţie.

1. APA – FACTOR DE MEDIU

1.1. CARACTERISTICILE FIZICO - CHIMICE ŞI ORGANOLEPTICE

1.1.1. Caracteristici fizice

1. Stări de agregare

Apa se poate prezenta sub toate formele de agregare: solidă, lichidă şi gazoasă.

a. apa solidă

În general, apa se prezintă sub formă solida la temperaturi sub 00C. Apele conţinând săruri dizolvate îngheaţă la temperaturi sub 0oC, temperatura de îngheţare fiind proporţională cu concentraţia soluţiei. Apa de mare, cu un conţinut mineral crescut, îngheaţă la –1,88 0C. Apa pură, fără gaze dizolvate, poate fi răcita în mod lent la –200C fără a se solidifica, cu condiţia să rămână în repaus permanent, cea mai mica vibraţie provoacă îngheţarea rapida a apei, cu urcarea temperaturii la 00C, datorită fenomenului de subrăcire.

b. apa lichidă

În condiţii normale de temperatură şi presiune, apa se găseşte în stare lichidă.

c. apa în stare de vapori

La orice temperatură, apa emite vapori, atât în vid cât şi în atmosfera cu care vine în contact. Vaporizarea apei are loc cu absorbţie de căldură, iar la presiune atmosferică şi la temperatura de 1000C, are loc fenomenul de fierbere, cu degajare de vapori.

Căldura de vaporizare reprezintă cantitatea de căldură consumată la vaporizarea unui gram de apa şi este de 539,2 cal/g. La condensarea vaporilor, adică la trecerea lor în stare lichidă, se degajă o cantitate de căldura egala cu cea absorbită la vaporizare.

2. Temperatura

Temperatura apelor naturale depinde de provenienţa lor. Apele din puţurile de adâncime, sunt caracterizate printr-o temperatură constantă, pe când temperatura apelor de suprafaţa prezintă variaţii mari în funcţie de anotimp.

3. Culoarea

Apa pură este incoloră. Intr-un strat mai gros, apa are o nuanţă albăstruie, alte nuanţe dovedind existenţa în apa a diverselor impurităţi, în stare dizolvată sau în stare de suspensie. Pentru o justă apreciere a culorii apei este necesar ca în fiecare caz să se stabilească precis cauza apariţiei culorii.

4. Turbiditatea

Această caracteristică a apelor este foarte importantă din punct de vedere tehnologic. Turbiditatea apei se datoreşte prezenţei substanţelor în suspensie, fin divizate (argilă, nisip, substanţe organice).

Diversele caracteristici fizice ale apei se modifică în funcţie de modificarea temperaturii sau a presiunii:

1. compresibilitatea: coeficientul de compresibilitate a apei, la 0oC este de 0,0000503 dm3/at iar la 250C, de 0,0000456 dm3/at. Se poate spune că greutatea specifică a apelor de suprafaţă variază cu adâncimea lor şi este posibil ca în lacurile de mare adâncime sau în mări, un strat mai rece să se găsească deasupra altuia mai cald.

2. coeziunea şi vâscozitatea variază cu temperatura şi presiunea. Teoretic, moleculele unui lichid au o mobilitate perfecta unele faţă de altele, fără frecări sau aderenţe unele faţă de altele sau cu mediul înconjurător. In realitate însă, moleculele de apa, la fel cu cele ale altor lichide, poseda o coeziune: în permanentă mişcare, ele exercită o frecare mai mult sau mai puţin accentuată între ele, aderând şi la suprafaţa cu care vin în contact.