În mod fundamental, un sistem de alimentare cu apa potabila poate fi descris ca fiind format din trei componente de bază:
– Sursa de alimentare
– Procesarea sau tratarea apei
– Distribuția apei către utilizatori.
Apa de la sursă este transportată la stația de tratare prin conducte sau apeducte. Aceste lucru este facut fie prin presiune, fie prin flux în canal deschis. În urma tratării, apa intră direct în sistemul de distribuție sau este transportată la acesta prin conducte de alimentare.
Surse alimentare cu apa potabila
Pentru o alimentare publică cu apă, sursa de apă brută trebuie să ofere o cantitate suficientă pentru a satisface toate utilizările municipale, instituționale și industriale. Trebuie sa includem aici si necesarul de apa pentru stingerea incendiilor.
Se pot folosi fie apa de suprafata, fie apa subterana. Majoritatea sistemelor de apă sunt furnizate dintr-o singură sursă. Există cazuri în care sunt utilizate atât sursele de apă de suprafață, cât și cele subterane.
Apa de suprafață este extrasă din râuri sau lacuri mari. Chiar și un pârâu mic poate fi potrivit dacă este captat de un baraj.
Apa subterană este obținută în mod normal prin forajul puțurilor ce preiau apa din pânza freatică.
Calitatea și tratarea apei brute
Calitatea apelor de suprafață variază. În mod caracteristic, astfel de ape conțin microorganisme, precum și particule anorganice și organice și solide dizolvate.
De asemenea, pot avea o culoare, un gust și un miros nedorit. Apele de suprafață sunt supuse contaminării cu ape uzate din orașe, deșeuri industriale, scurgeri agricole și deșeuri de la animale și păsări. Temperatura apelor de suprafață variază în funcție de variațiile climatice.
Apele subterane sunt, de asemenea, supuse contaminării ca urmare a activităților umane.
Ele sunt adesea limpezi, incolore și au concentrații mai mici de materie organică și microorganisme decât apele de suprafață.
Acest lucru se datorează filtrării naturale efectuate de trecerea apei prin sol, nisip, sau pietriș.
Dimpotrivă, conținutul de minerale, inclusiv ionii de calciu și magneziu (principalii contributori la „duritatea apei”) poate fi mai mare în apele subterane decât în apele de suprafață din apropiere.
În general, conținutul de minerale al apelor subterane reflectă caracteristicile minerale ale solului din zonă.
În timp, calitatea apelor subterane este de obicei mai constantă decât cea a apelor de suprafață. Temperaturile apelor subterane sunt, de asemenea, mai constante.
Pentru a fi acceptate pentru alimentarea cu apă publică, apa subterană poate necesita doar dezinfecție pentru a asigura o protecție adecvată a sănătății.
Pe de altă parte, poate fi necesar să se elimine anumiți constituenți inacceptabili din apă și/sau să se reducă alții la limite tolerabile.
In funcție de tipul de contaminare, criteriile sau standardele aplicabile și/sau dorința utilizatorilor. Apele de suprafață necesită, în mod normal, un tratament mai extins decât apele subterane. Tratarea apei brute poate include, pe lângă dezinfecție: sedimentarea, filtrarea, dedurizarea și îndepărtarea fierului,manganului etc.
Pentru uz casnic, dedurizarea si eliminarea manganului si a fierului se poate realiza cu statiile de tratare MIX Aquapur Valrom.
Coroziunea apelor de suprafață și a apelor subterane variază foarte mult. Asta în funcție de pH-ul, duritatea și alte caracteristici ale acestora.
Unele ape pot conține, de asemenea, minerale dizolvate, care se depun în interiorul conductelor, ducând la formarea calcarului.
Apele brute foarte corozive pot fi tratate pentru a reduce această proprietate în combinație cu alte tipuri de tratament necesare.
Temperatura apei tratate este în general aceeași cu cea a apei brute.
Ușoare modificări pot fi produse de temperatura aerului ambiant în timpul perioadei de reținere în stația de tratare. Temperaturile ridicate ale apei accelerează acțiunea coroziva si scad vâscozitatea apei.
Distribuția apei
Acea porțiune a unui sistem public de apă care transportă apa de la stația de tratare la utilizatori se numește sistem de distribuție.
Aspecte fizice precum proiectarea, construcția si operarea unor astfel de sisteme poate avea un impact important asupra calității apei. Complexitatea și cerințele asupra acestor sisteme le fac cel mai costisitor element al sistemului de alimentare cu apa potabila.
Pentru a evita o eventuală contaminare și pentru că este livrată consumatorilor sub presiune, apa potabila tratată sau finită este transportată mai degrabă prin conducte decât prin canale deschise.
În plus față de o rețea de conducte de interconectare, sistemele de distribuție a apei includ în mod normal instalații de si rezervoare de stocare, supape, hidranți de incendiu, instalații de pompare și cămine de branșament la instalațiile utilizatorilor.
Capacitatea unui sistem de distribuție de a furniza o cantitate adecvată de apă pentru a satisface cerințele actuale și proiectate ale utilizatorilor casnici, comerciali și industriali și de a asigura debitul necesar pentru protecția împotriva incendiilor depinde de capacitatea de transport a rețelei de conducte a sistemului.
În toate sistemele, cu excepția celor foarte mari, debitul necesar pentru combaterea unui incendiu major este de obicei factorul major care determină cerințele pentru cantitatea de apă care trebuie stocată, dimensiunea rețelei din sistem și presiunea care trebuie menținută.
Standardele de debit de incendiu necesită o presiune minimă a apei reziduale în timpul curgerii. Acestea se supun legislației in vigoare si sunt diferențiate pentru zonele industriale și comerciale comparativ cu zonele rezidențiale.
Rețeaua și conductele sistemului de distribuție trebuie să fie proiectate astfel încât să reziste la aceste presiuni.
Debitul sistemelor de distribuție a apei poate fi controlat fie prin gravitație, fie prin presiune (pompare).
Adesea, sistemele publice de alimentare cu apa potabila utilizează o combinație a ambelor. În sistemele gravitaționale, apa este captivată în locații strategice suficient de ridicate pentru a crea presiunea de lucru necesară pentru a transfera apa către punctele de cerere.
Atunci când acumularea sau depozitarea ridicată este imposibilă, presiunea de lucru necesară este furnizată de pompele din sistem.
În aceste sisteme de presiune, pompele sunt amplasate în mod normal la stația de epurare. Aceste pompe se pot gasi si în cadrul sistemului de distribuție.
În sistemele combinate sunt prevăzute facilităţi pentru stocarea apei împreună cu provizii pentru pompare.
Acest tip de sistem asigură stocarea apei în perioadele cu cea mai mică cerere. Asigura, în același timp, că este disponibilă o cantitate suficientă pentru a satisface cererea de vârf.
De obicei, apa este pompată direct în sistemul de distribuție.
Cantitatea de apă care depășește cererea este alimentată automat într-o unitate de stocare sau rezervor de apa potabila. Un sistem poate fi proiectat, de asemenea, astfel încât pompele să alimenteze direct instalația de stocare a apei. Apa, la rândul ei, ar putea curge în sistemul de distribuție prin gravitație.
Rezervoarele pot fi amplasate la începutul unui sistem de distribuție. Adică imediat după tratarea apei sau într-un punct intermediar al sistemului.
Apa stocată poate fi utilizată pentru a satisface cerințele fluctuante. Sau pentru a egaliza ratele debitului sau presiunile de funcționare ale sistemului.
Rezervoarele pentru apa potabila pot:
– subterane (ingropate)
– supraterane la nivelul solului
– supraterane inaltate.
Un rezervor sau un bazin subteran pentru apa potabila poate fi deschis sau acoperit. De asemenea poate fi la nivelul solului sau sub nivelul acestuia.
O mare perioada de timp acestea erau turnate din beton tratate cu cu o membrana hidroizolanta.
Insa in ultimul timp, rezervoarele din polietilena s-au impus detasat in astfel de proiecte datorita avantajelor si beneficiilor oferite de acestea (despre rezervoare apa potabila)
Un rezervor ridicat este un rezervor susținut deasupra solului de un cadru structural. Oțelul și lemnul au fost folosite la construcția țevilor verticale și a rezervoarelor înalte, care sunt în mod normal acoperite.
Este de preferat să folosiți rezervoare acoperite pentru apa tratată deoarece in rezervoare deschise apa potabila este expusa la:
– căderii de praf
– contaminarea cu microorganisme purtate de praf și funingine
– la contaminarea de la animale, inclusiv păsări și ființe umane
– la creșterea algelor.
Poate fi necesar să se controleze creșterea algelor și a nămolului microbian în rezervoarele deschise de distribuție prin adăugarea de sulfat de cupru și/sau clor în apă.
În plus, pentru a asigura o dezinfecție adecvată, ar trebui să existe un reziduu suficient de clor în întregul sistem de distribuție. Într-un sistem de distribuție mare, poate fi necesară reclorinare a apei. Acest lucru se realizează adesea la rezervoarele de distribuție.
Structura unui sistem de distribuție
Structura detaliată a unui sistem de distribuție și caracteristicile debitului acestuia depind de:
– Zona care trebuie deservită și de topografia acesteia,
– De planul străzii,
– De locația sursei de alimentare
– Alte variabile.
Indiferent de tipul de sistem, există de obicei cel puțin o linie de alimentare primară sau o magistrală de transport care transportă o cantitate mare de apă finită de la stația de tratare și/sau instalația de pompare la o anumită locație din sistem.
Dacă sistemul de distribuție este mare, poate exista mai multe magistrale de transport. Fiecare din acestea deservind o anumită zonă geografică în cadrul întregului sistem.
Acest debit este apoi distribuit local utilizatorilor printr-o serie de conducte sau conducte progresiv mai mici. Clădirile deservite sunt conectate la rețea prin conducte mici numite linii de serviciu sau racorduri de branșament.
Această rețea de diferite dimensiuni de țevi de interconectare este în mod normal concepută ca o rețea cu o serie de bucle.
Rezultatul este un sistem de circulație capabil să furnizeze apă în toate punctele din sistem. Poate susține serviciul chiar dacă o secțiune trebuie îndepărtată pentru întreținere și reparație.
Sau dacă o parte a sistemului trebuie scoasă din funcțiune din cauza contaminării.
Pentru a realiza acest lucru, toate sistemele de distribuție ar trebui să aibă suficiente vane sertar, vane sfera si robineti ca număr, tipuri și dimensiuni, astfel încât diferite secțiuni să poată fi izolate.
Materiale uzuale pentru teava si accesorii in alimentarea cu apa potabila
Rețeaua de distribuție a apei potabile poate fi realizată cu țevi din:
– Polietilena (plastic),
– Fontă, fontă ductilă,
– Oțel,
– Beton armat,
– Azbociment.
Tipul de țeavă utilizat este dictat de considerente de cost, condițiile locale și dimensiunea țevii necesare.
Materialul de conducte si tevi pentru liniile de serviciu (adică racordurile de uz casnic) poate fi din:
– PPR (polipropilena)
– Pexal
– Pex (polietilenă reticulată cu silani) sau PE-RT (polietilenă non reticulată)
– Fier galvanizat,
– Plumb,
– Oțel galvanizat,
– Cupru,
– Fontă sau fontă ductilă
Dintre acestea, PPR-ul, teava Pex si cuprul pare a fi cel mai utilizate.
Plumbul, cuprul, zincul, aluminiul și aliaje precum alama, bronzul și oțelul inoxidabil pot fi, de asemenea, utilizate în plus față de metalele feroase în pompe, țevi mici, supape și alte accesorii.
Garniturile pot fi folosite pentru a preveni coroziunea și/sau pentru a reduce rugozitatea țevilor.
De exemplu, țevile și fitingurile din fier și oțel sunt adesea căptușite cu mortar de ciment și/sau cu material bituminos.
Conductele din plastic pot fi, de asemenea, utilizate în sistemele de distribuție a apei, în special în conexiunile casnice.
Materialele termoplastice utilizate în țevile din plastic includ:
-Clorură de polivinil (PVC),
– Acrilonitril-butadienă-stiren (ABS),
– Plastic polibutilenă (PB)
– Plastic armat cu fibră de sticlă (FRP).
– Polietilenă (PE)
Interconectare in sistemul de alimentare cu apa potabila
Conductele utilizate în sistemul de distribuție sunt fabricate în lungimi diferite, în funcție de material și dimensiune, și trebuie îmbinate.
Mai multe tipuri de îmbinări sunt utilizate cu țevi dintr-un anumit material.
Îmbinările pentru țevile din fontă sau din fontă ductilă pot fi mecanice, cu flanșă, filetate sau cu garnitură de cauciuc.
La țeava din fontă, de exemplu, spațiul dintre imbinari poate fi completat cu cânepă sau iută. Se poate turna apoi plumb în îmbinare pentru a finaliza etanșarea.
Astfel, materialele utilizate pentru îmbinări includ plumb și înlocuitori de plumb, compuși cu sulf, amestecuri de mortar de ciment și cauciuc împreună cu azbest, cânepă, iută și alte substanțe aplicate ca ambalaj.
Secțiunile de țeavă de oțel pot fi îmbinate prin sudură, garnituri de cauciuc, filetare sau cuplare mecanică.
Secțiunile de țeavă de azbociment sunt de obicei cuplate cu o îmbinare prin împingere și un inel de cauciuc.
Rețeaua de rețea din plastic (polietilena) au de obicei îmbinări prin sudura cap-cap sau cu fitinguri de compresiune.
Capacitatea retelei de alimentare cu apa si calitatea apei potabile
Capacitatea de transport a rețelei și a țevilor mai mici este o funcție ce depinde direct de:
dimensiunea și lungimea acestor
presiune
rezistența la curgere.
Rezistenta interna este reprezentata de frecarea internă ce are loc intre apa si peretii tevilor de transport, coturile si devierile conductelor, îmbinări, supape de control și alte dispozitive.
Suprafata interioara a conductei, indiferent de materialul din care este realizata, ofera rezistenta la curgerea apei.
De exemplu, țevile noi din oțel și din fontă necăptușită sau din fontă ductilă au o rezistență aproximativ egală. In cazul tevilor cu fonta căptușită cu ciment sau fontă ductilă, azbociment și țevi din plastic este oarecum mai mică. Încrustațiile cauzate de tuberculoză, rugina și depozitele sedimentare ale diferitelor săruri, cum ar fi precipitate de fier și mangan, vor crește, de asemenea, rezistența curgerii apei.
Se crede că tuberculoza este rezultatul acțiunii corozive a apei asupra țevilor metalice.
Microorganismele, prin reacțiile lor biochimice, sunt implicate și în coroziune și formarea tuberculilor.
Creșterea altor microorganisme, inclusiv a bacteriilor de fier, provoacă acumularea de slimuri biologice, care contribuie, de asemenea, la rezistența la frecare. Într-un sistem de distribuție, aceste evenimente pot duce la o deteriorare a calității apei livrate utilizatorilor.
Este dincolo de scopul acestui articol să revizuim practica inginerească stabilită în ceea ce privește proiectarea, construcția și funcționarea corectă a sistemelor de distribuție.
Trebuie recunoscut, totuși, că evenimentele întâmplătoare sau accidentale, cum ar fi ruperea sau spargerea conductelor ori situațiile care conduc la interconexiuni sau sifonare inversă, pot afecta grav calitatea chimică sau bacteriologică a apei din sistemele de distribuție și, prin urmare, apa livrată. către utilizatori.
Calitatea apei din sistemele de distribuție poate fi, de asemenea, afectată de conexiuni încrucișate, care pot fi orice conexiune fizică directă sau indirectă sau aranjament structural care permite apei nepotabile sau apei de calitate îndoielnică sau cunoscută de proastă calitate să intre sau să reverse într-o apă potabilă.
Un aranjament prin care un sistem de apă sigură este conectat fizic la un sistem care conține apă nesigură sau apă uzată este considerat o conexiune directă.
Dacă aranjamentul este de așa natură încât apa nesigură poate fi suflată, aspirată sau deviată în alt mod într-un sistem sigur, conexiunea este considerată indirectă.
Apa contaminată poate intra într-o sursă potabilă fie prin sistemul de distribuție, fie printr-o defecțiune în sistemul sanitar al utilizatorului.
Sursele publice de apă sunt dezinfectate pentru a inactiva agenții infecțioși, pentru a proteja utilizatorii împotriva unei posibile recontaminari. Si pentru a controla creșterile microbiene ulterioare care ar putea altera calitatea apei.
Din aceste motive, este o practică normală să adăugați clor la o sursă de apă pentru a oferi o concentrație reziduală care va persista până când apa ajunge la utilizator.
Cu toate acestea, cantități mici de clor sau excluderea clorului rezidual într-un sistem de distribuție pot duce la inmultirea microbilor și/sau la dezvoltarea deounerilor, care la rândul lor pot afecta turbiditatea apei sau pot cauza probleme de gust și miros.
De exemplu, epuizarea oxigenului dizolvat rezultat din activitatea microbiană poate promova producerea de hidrogen sulfurat de către bacteriile reducătoare de sulfat.
În plus, producția microbiană sau eliberarea de produse metabolice, de exemplu, endotoxinele sau produsele extracelulare ale algelor pot afecta direct sănătatea utilizatorilor.
Există dovezi că datorita coroziunii conductelor din oțel necăptușit, fontă și fontă ductilă poate fi influențată semnificativ de activitatea microbiană.
Astfel, este posibil ca microorganismele să modifice calitatea apei din sistemele de distribuție înainte ca aceasta să ajungă la consumatori.
Coroziunea metalelor poate modifica nu numai proprietățile suprafeței țevii, ci și produce produse de coroziune solubile, care la rândul lor pot afecta calitatea apei.
Există, de asemenea, posibilitatea ca anumiți constituenți din fontă, azbest-ciment, beton, plastic și alte materiale pentru conducte să fie leșiate în apă.
Formarea depunerilor pe peretele conductelor în perioadele de curgere cu viteză mică poate duce la eliberarea sau resuspendarea materialelor asociate atunci când viteza apei este crescută.
Acest articol a trecut în revistă factorii sau condițiile potențiale asociate cu sistemele de distribuție a apei și efectele acestora asupra calității apei, acordând o atenție deosebită impactului lor posibil asupra sănătății utilizatorilor de rezerve publice de apă.
Discuțiile se concentrează pe apa finită, adică pe schimbări de calitate care au loc între momentul în care apa părăsește o stație de epurare/tratare și momentul în care ajunge la utilizatori.
Este important să recunoaștem: calitatea apei în sistemele de distribuție poate fi afectată negativ dacă sistemul nu este proiectat, construit și întreținut conform practicii inginerești acceptate.
De exemplu, o conexiune încrucișată în sistem, împreună cu refluxul sau sifonarea inversă, care permite pătrunderea apei nesigure sau chiar a apei uzate în sistem, reprezintă o sursă cea mai gravă de potențială contaminare.
Această modificare a calității apei poate impune un risc direct pentru sănătatea consumatorilor sau poate face apa inacceptabilă din punct de vedere estetic.
Scurgerile sau rupturile mecanice în conductele sistemului de distribuție pot avea același efect.
În acest sens, trebuie acordată atenție procedurilor adecvate de reparație sau, de altfel, la instalarea conductelor, de exemplu, necesitatea dezinfectării adecvate a conductelor de distribuție noi sau reparate înainte de a o pune în funcțiune.
În plus, echipamentele de pompare trebuie să fie adecvate pentru a satisface cerințele sistemului, iar unitățile de rezervă, gata să fie puse în funcțiune imediat când este necesar, trebuie să fie disponibile.
Debitul cu viteză redusă, prin care apa are un contact extins cu conductele, poate provoca, de asemenea, o deteriorare a calității apei.
La această stagnare pot contribui supradimensionarea conductelor sau a rețelei.
În sfârșit, trebuie subliniat că rezervoarele deschise de distribuție sau de serviciu din sistem pot duce, de asemenea, la contaminarea apei înainte de a ajunge la consumatori.
Din nou, importanța de a avea un sistem de distribuție proiectat și operat corespunzător în ceea ce privește fiabilitatea nu poate fi subliniată prea mult.
Personalul implicat in alimentarea cu apa potabila trebuie să fie constant vigilent la defectele și problemele asociate sistemelor de distribuție, deoarece acestea ar putea afecta grav calitatea apei.
De exemplu, fiecare sistem public de apă are nevoie de un program continuu de control al conexiunilor. Luând în considerare fiabilitatea unui sistem de distribuție, ar părea adecvat să subliniem că furnizorii de apă sunt responsabili din punct de vedere legal dacă orice boală sau deces rezultă dintr-o defecțiune a sistemului.
