TEZĂ DE ABILITARE

Str. George Enescu nr. 1A, Timişoara, ROMÂNIA

TEZĂ DE ABILITARE

CONSTRUCłIILE HIDROEDILITARE ŞI IMPACTUL ACESTORA ASUPRA MEDIULUI

Conf. dr. ing. Constantin FLORESCU

UNIVERSITATEA POLITEHNICA TIMIŞOARA FACULTATEA DE CONSTRUCłII

DEPARTAMENTUL DE HIDROTEHNICĂ

DOMENIUL: INGINERIE CIVILĂ

CUPRINS

A. REZUMAT 2

B. Realizări științifice, profesionale și academice 6

1. Introducere 6

PublicaŃii relevante 14

2. ConstrucŃii hidroedilitare 15

2.1 Introducere 15

2.2. Preocupări specifice în domeniul alimentărilor cu apă 15 2.2.1. Studiul proceselor de limpezire prin filtre rapide cu straturi multiple 15 2.2.2. Calitatea apei în reŃelele de distribuŃie 21 2.2.3. Alternative de alimentare cu apă în centrele populate în situaŃii de

criză sau cu poluări accidentale – Fântâni publice forate 32 2.2.4. Potabilizarea apelor subterane contaminate cu dejecŃii animaliere 35 2.3. Preocupări specifice în domeniul canalizărilor 40 2.3.1. Modernizarea reŃelelor de canalizare 40

2.3.1.1. ReŃele de canalizare gravitaŃionale, cu nivel liber şi

sub presiune 40

2.3.1.2. ReŃele de canalizare gravitaŃionale cu staŃii de pompare

şi de repompare 43

2.3.1.3. ReŃele de canalizare cu staŃii de pompare (p > pat) 43 2.3.1.4. ReŃele de canalizare vaccumate (p < pat) 44 2.3.2. Retehnologizarea reŃelelor de canalizare pentru apele de scurgere 47

2.3.3. Reabilitarea reŃelelor de canalizare 48

2.3.4. Retehnologizarea staŃiilor de epurare ape uzate menajere 59 2.4. Preocupări specifice privind valorificarea energetică a maselor organice

din apele uzate menajere 65

2.4.1. Masele organice din apele uzate menajere sursă neconvenŃională

de energie pentru staŃiile de epurare 65 2.4.2. Valorificarea energetică a apelor uzate menajere provenite de la

fermele agrozootehnice de tip familial 67

3. Impactul construcŃiilor hidroedilitare asupra mediului 69

3.1. Introducere 69

3.2. Rolul construcŃiilor hidroedilitare asupra protecŃiei mediului

înconjurător 69

3.3. ImportanŃa exploatării şi întreŃinerii reŃelelor de apă şi de canalizare 72

3.3.1. ReŃele de distribuŃie 72

3.3.2. ReŃele de canalizare 73

C. Planul de evoluŃie şi dezvoltare a carierei profesionale, ştiinŃifice şi academice 75

D. ReferinŃe bibliografice 79

A. REZUMAT

Activitatea de cercetare a candidatului a început în septembrie1994 odată cu înscrierea la Master şi angajarea la Institutul de Proiectări IPROTIM din Timişoara în cadrul colectivului de Edilitare.

În anul 1995, candidatul a absolvit Studii Aprofundate (Master) cu disertaŃia: “Studiul procesului de limpezire prin utilizarea filtrelor rapide fără vane cu funcŃionare automatizată”.

În paralel, în cadrul colectivului de Edilitare (alimentări cu apă şi de canalizări) de la IPROTIM în calitate de inginer proiectant, a colaborat sau a fost şef de proiect la mai multe proiecte din domeniul hidroedilitar.

Candidatul s-a înscris la doctorat în anul 1996, sub conducerea ştiinŃifică a Prof. dr. ing.

Mirel Ion.

În anul 2005, candidatul a susŃinut teza de doctorat cu titlul: “ContribuŃii la studiul proceselor de limpezire prin utilizarea filtrelor rapide cu straturi multiple” la Universitatea Politehnica Timişoara şi confirmată de Ministerul EducaŃiei NaŃionale, în baza Ordinului nr.

3151, din data de 25.01.2006.

Teza de doctorat a investigat procesele de limpezire a apei prin utilizarea filtrelor rapide cu straturi multiple.

Rezultatele cercetărilor experimentale, au fost efectuate pe o instalaŃie de laborator din cadrul Departamentului de Hidrotehnică, cu apă de Bega şi au scos în evidenŃă, eficienŃele obŃinute cu instalaŃiile de filtrare ascendente şi descendente echipate cu straturi multiple, constituite din materiale omogene (nisip de cuarŃ – în cazul filtrării ascendente) şi neomogene (polistiren, antracit, nisip de cuarŃ, granat şi magnetită - în cazul filtrării descendente).

Cercetările experimentale au demonstrat performanŃele filtrării ascendente echipate cu structuri din materiale omogene, comparativ cu cele ale filtrării descendente. Aceste rezultate au fost obŃinute în condiŃiile în care apa de Bega, utilizată în cadrul experimentărilor, a fost constituită din suspensii coloidale obŃinută după o prealabilă decantare în bazinul de aspiraŃie a pompelor de alimentare a laboratorului.

Principalele rezultate ale tezei au fost prezentate la mai multe conferinŃe naŃionale şi internaŃionale şi publicate în reviste naŃionale. Candidatul a fost de asemenea implicat în calitate de membru sau de coordonator la mai multe contracte şi proiecte de cercetare, la proiecte naŃionale, internaŃionale şi cu parteneri din producŃie.

Teza de abilitate, sintetizează o parte din activitatea de cercetare a candidatului, după

obŃinerea tezei de doctorat de la Universitatea Politehnica din Timișoara, în octombrie 2005.

Activitatea selectată probează realizările originale, şi relevanŃa contribuŃiilor academice, ştiinŃifice şi profesionale pentru o dezvoltare independentă a viitoarei cariere pe linie universitară şi de cercetare.

Prezentarea activității post-doctorale s-a desfăşurat pe două direcții principale:

"ConstrucŃii hidroedilitare", prezentate în capitolul 2, și "Impactul construcŃiilor hidroedilitare

asupra mediului", prezentate în Capitolul 3.

Rezultatele cercetării ştiinŃifice sunt concretizate, în principal prin publicaŃii de articole ştiinŃifice de specialitate şi prin cărŃi, manuale şi îndrumătoare de laborator şi de proiectare.

În ultimii ani, candidatul, a avut ca, principală prioritate, publicarea de articole ştiinŃifice în reviste şi jurnale ale diferitelor manifestări ştiinŃifice, indexate în Web of Knowledge (ISI), sau în reviste şi volume ale diferitelor manifestări ştiinŃifice indexate în alte baze de date internaŃionale relevante BDI.

Candidatul a publicat peste 70 de lucrări ştiinŃifice, din care 13 în reviste indexate în Web of Knowledge (ISI) şi 12 în reviste indexate în alte baze de date internaŃionale BDI. Principalele realizări şi rezultate sunt prezentate în detaliu în capitolul: B. Realizări ştiinŃifice, profesionale şi academic.

O altă componentă importantă a candidatului, în activitatea de cercetare, constă în documentarea la nivel mondial pentru activităŃile ştiinŃifice din domeniul ingineriei civile. Prin implicarea în comitete ştiinŃifice de specialitate, evenimente sau publicaŃii internaŃionale, precum şi prin activitatea de referent ştiinŃific al unor publicaŃii, candidatul urmăreşte formarea şi dezvoltarea sa din punct de vedere profesional şi ştiinŃific.

Activitatea de cercetare pe direcŃia principală: "ConstrucŃii hidroedilitare", prezentată în capitolul 2, se referă la sistemele centralizate de alimentări cu apă şi de canalizări din centrele populate.

În Ńară, din cele 13.842 de localităŃi, cca. 10% dintre acestea sunt dotate la standarde europene cu sisteme centralizate de alimentare cu apă şi de canalizare. În prezent, cele mai importante fonduri europene sunt, alocate acestor lucrări.

Candidatul a proiectat peste 400 de lucrări din domeniul hidroedilitar, în cadrul IPROTIM Timişoara, Centrului de Cercetare din cadrul Departamentului de Hidrotehnică şi prin S.C. DELTA PROJECT S.R.L.

Candidatul este atestat de către Ministerul Dezvoltării Regionale şi AdministraŃiei Publice pentru verificarea de proiecte cerinŃele B9, D şi Is, dar şi pentru expertizarea construcŃiilor edilitare şi de gospodărie comunală cerinŃa B9. Datorită acestor atestări, candidatul a reuşit să încheie diferite contracte, în special, cu Companiile de Apă şi de Canal din Ńară pentru rezolvarea problemelor apărute în funcŃionarea sistemelor centralizate de alimentare cu apă şi de canalizare a centrelor populate.

În problemele de Urbanism, este certificat de către R.U.R. Consiliul Superior cu drept de semnătură pentru elaborarea echipării edilitare – G1.

Candidatul este atestat de către Inspectoratul de Stat în ConstrucŃii ca diriginte de şantier pentru: CCIA categoria B; Drumuri, poduri, tunele de interes naŃional; Lucrări hidrotehnice categoria A; Lucrări tehnico-edilitare – Alimentări cu apă şi de canalizare şi îmbunătăŃiri funciare.

De asemenea, candidatul este membru în Consiliul Tehnico-ŞtiinŃific al asociaŃiei ARA, membru în Consiliul Tehnico-Economic al A.B.A. Banat, membru AGIR, membru în AIIR, membru în Comisia Tehnică Edilitară din cadrul Primăriei Municipiului Timişoara şi membru în Comisia Tehnică de Amenajare a Teritoriului şi Urbanism a judeŃului Timiş.

Aceaste recunoaşteri, îi conferă candidatului, care este şi cadru didactic, să fie un specialist recunoscut în domeniul hidroedilitar, cu o bogată experienŃă prin care poate acoperi o

arie largă din problemele specific domeniilor de proiectare, verificare, expertizare, execuŃie şi de asistenŃă tehnică/consultanŃă. Candidatul a fost referent oficial în 6 comisii de doctorat ( 4 comisii la UTCB şi în 2 comisii la UPT) în domeniul de inginerie civilă şi instalaŃii.

A doua direcŃie pentru activitatea de cercetare se referă la: "Impactul construcŃiilor hidroedilitare asupra mediului", prezentate în Capitolul 3.

Lucrările hidroedilitare sunt în general construcŃii care asigură la protejarea mediului înconjurător.

Prin contractul BC 542/23.10.2006. “Delimitarea zonelor de protecŃie sanitară cu regim sever şi de restricŃie, dimensionarea perimetrelor de protecŃie hidrogeologică pentru captările de apă potabilă din Municipiul Oradea”, s-a urmărit protejarea captărilor de apă potabilă din Municipiul Oradea prin identificarea surselor de poluare existente, dimensionarea zonelor de protecŃie sanitară şi proiectarea lucrărilor de construcŃii pentru împrejmuirea zonelor de protecŃie sanitară cu regim sever.

În contractul de cercetare cu S.C. RAJA S.A. BC 1 din 05.01.2010: “ConstrucŃie staŃii de epurare aglomerările ConstanŃa Sud, Mangalia”, s-au expertizat din punct de vedere tehnic mai multe oferte de staŃii de epurare în funcŃie de cerinŃele prevăzute în caietele de sarcini. În urma analizelor efectuate s-au prezentat rapoartele de expertizare a acestora. În cazul expertizărilor, staŃiile de epurare a localităŃilor ConstaŃa Sud şi Mangalia trebuiau să corespundă celor mai înalte cerinŃe, în vederea protejării emisarelor (lacului).

Candidatul, a participat în calitate de Director de proiect, câştigat prin concurs, la elaborarea: “Studiului privind capacitatea de transport a reŃelei de canalizare în zonele de risc de inundabilitate din Municipiul Timişoara”. În ultimul timp, datorită schimbărilor climatice, intensitatea ploii de calcul a crescut ducând la inundarea zonelor joase de pe vatra municipiului Timişoara. ReŃeaua de canalizare a Municipiului Timişoara este în sistem unitar. În zonele de risc, reŃelele de canalizare sunt subdimensionate, fiind cu durata de funcŃionare depăşită.

În cadrul acestui studiu, s-a propus, în zonele de risc la inundaŃii o reŃea de canalizare separată pentru apele pluviale, bazine de retenŃie prevăzute cu staŃii de pompare şi conducte de refulare.

În ceea ce priveşte planurile activităŃilor viitoare de cercetare şi de perfecŃionare ale candidatului, din domeniile de cercetare prezentate mai sus, se vor continua sau vor fi dezvoltate următoarele subiecte de cercetare:

- Tratarea apelor geotermale în vederea utilizării lor ca ape calde menajere pentru locuinŃe, moteluri, hoteluri etc.;

- Separarea sistemelor de canalizare a apelor uzate menajere de cele meteorice;

- Implementarea sistemelor de canalizare vacuumată în zonele rurale şi în cartierele rezidenŃiale;

- Implementarea tehnologiilor energetice în epurarea apelor uzate din centrele populate;

- Implementarea castelelor de apă pe vatra centrelor populate, pentru reducerea sau transferul consumului de energie din orele de vârf în orele de bază;

- Retehnologizarea sistemelor de canalizare pluvială prin corelarea funcŃionării sistemului format din reŃea, staŃie de pompare şi bazin de retenŃie;

- Reabilitarea reŃelelor hidroedilitare din centrele populate;

- Optimizarea exploatării reŃelelor de alimentare cu apă şi de canalizare;

- Datorită schimbărilor climatice se impune revizuirea STAS-ului 9470-73, privind ploile maxime, intensităŃi, durate, frecvenŃe de ploaie, prin utilizarea unor noi modele matematice care să fie valabile noilor condiŃii, pentru toate localităŃile de pe teritoriul României;

- Dezvoltarea laboratorului de alimentări cu apă şi de canalizare din cadrul Departamentului de Hidrotehnică prin achiziŃionarea unei instalaŃii pilot, pentru epurarea apelor menajere şi un stand pentru studiul reŃelelor de canalizare sub presiune, cu pompare şi repompare.

Pentru a îmbunătăŃii şi dezvolta activitatea de cercetare pe termen scurt şi mediu, candidatul îşi propune:

- identificarea şi promovarea de teme comune de cercetare cu instituŃii şi facultăŃi cu activităŃi similare sau complementare de dezvoltare, din zonă sau din străinătate;

- colaborarea mai strânsă cu Universitatea de ConstrucŃii Bucureşti, Facultatea de Hidrotehnică pe teme specifice;

- formarea unor echipe comune de cercetare pentru problemele speciale din domeniul hidroedilitar.

Pentru a îmbunătăŃii şi dezvolta activitatea de cercetare pe termen lung, candidatul îşi propune:

- elaborarea de cursuri specifice din domeniul hidroedilitar;

- revizuirea STAS-urilor şi a Normativelor în vederea proiectării, execuŃiei, exploatării şi întreŃinerii lucrărilor hidroedilitare.

- pregătirea de ingineri constructori în domeniul hidroedilitar, prin lucrări de diplomă orientate în această direcŃie;

- organizarea de cursuri postuniversitaredin domeniul hidroedilitar pentru specialiştii din cadrul Companiilor de Apă-Canal şi de la AdministraŃia Apele Române.

Un aspect important în dezvoltarea în continuare a carierei candidatului este acela de a constitui o echipă de cercetare axată pe direcŃia de inginerie civilă-construcŃii hidroedilitare, şi de a recruta doctoranzi din rândul Masteranzilor.

B. REALIZĂRI ŞTIINłIFICE, PROFESIONALE ŞI ACADEMICE

1. INTRODUCERE

Teza de abilitate sintetizează o parte din activitatea de cercetare a candidatului, după

susŃinerea tezei de doctorat în octombrie 2005 de la Universitatea Politehnica din Timișoara.

Activitatea selectată probează realizările originale, dar şi relevanŃa contribuŃiilor academice, ştiinŃifice şi profesionale pentru o dezvoltare independentă a viitoarei cariere de cercetare şi universitară.

Prezentarea activității post-doctorale se desfășoară pe două direcții principale:

"ConstrucŃii hidroedilitare", prezentate în capitolul 2, și "Impactul construcŃiilor hidroedilitare

asupra mediului", prezentate în Capitolul 3.

Cercetarea s-a concentrat, în prima etapă pe filtrarea apei în vederea potabilizării acesteia.

Filtrele constituite din structuri neomogene, asigură o calitate mai bună apei filtrate chiar şi la viteze de 10 şi 15 m/h. Dacă diametrul granulelor descreşte pe măsură ce creşte densitatea lor, se constată o creştere a gradului de penetrare în adâncime a suspensiilor reŃinute, realizându-se astfel o majorare a gradului de utilizare a mediului filtrant. Aceste rezultate au fost publicate în:

- Revista de chimie, Vol. 56(2), 2005, pp. 190-196, Mirel I., Pode V., Florescu C., Podoleanu C., Bâtea F., prin lucrarea: ConsideraŃii cu privire la sporirea capacităŃii de reŃinere a mediilor filtrante.

Filtrele descendente cu straturi multiple sunt mai puŃin folosite datorită preŃului de cost mai ridicat şi a dificultăŃilor legate de procurarea materialelor şi de modul de exploatare. Din cercetările efectuate în laboratorul Departamentului de Hidrotehnică s-a constatat că filtrele rapide ascendente echipate cu material granulare omogene, constituite din nisip cuarŃos reprezintă o bună alternativă de a înlocui filtrarea descendentă în vederea uniformizării capacităŃii de reŃinere a mediilor filtrante.

Filtrarea rapidă ascendentă poate constitui o alternativă pentru treapta avansată din

staŃiile de epurare ape uzate (denitrificare-nitrificare). Acest gen de activitate este susținutăprin

cea de a zecea lucrare din lista selectată de către candidat a fi relevantă pentru realizările

profesionale după ce a obținut titlul de doctor:

10- Mirel I., Pode V., Florescu C., Podoleanu C., CarabeŃ A., (2007). Utilizarea filtrării ascendente în procesele de limpezire a apei. Revista de Chimie, Vol. 58(7), Iulie 2007, pp. 683-687.

Cercetările experimentale efectuate în cadrul laboratorului de Alimentări cu apă şi de Canalizări din cadrul Departamentul de Hidrotehnică, pentru diferite concentraŃii de suspensii, viteze de filtrare şi un material filtrant din nisip cuarŃos cu granulaŃia crescătoare după direcŃia de curgere, au pus în evidenŃă optimizarea parametrilor de exploatare care să asigure o filtrare de calitate mai bună a apei. Materialele omogene pot constitui straturi cu granulaŃie crescătoare sau descrescătoare în funcŃie de sensul de filtrarii apei, dar trebuie să fie suficient de rezistente, pentru că la spălările repetate să se menŃină structura granulometrică la un coeficient de uniformitate u = 1÷1,5. Aceste studii şi cercetări au fost materializate în prima lucrare din lista selectată de către candidat:

01- Florescu C., Mirel I., Pode V., (2010). Studies and researches for water resources and environmental protection program. Revista de Chimie, Vol. 61(12), Decembrie 2010, pp.

1239-1244.

Cuantificarea confortului conferit de caracteristicile apei potabile poate oferi o imagine clară asupra întregului sistem de alimentare cu apă, privind dotările şi funcŃionarea instalaŃiilor interioare de distribuŃie a apei prin studii comparative între diferite sisteme/surse de asigurare a apei potabile.

Legislația română este una dintre cele mai restrictive din lume în ceea ce privește intervalele valorice în care parametrii studiați sunt admiși. Luarea în considerare a valorilor excepŃionale admise ale parametrilor (pe perioade scurte de timp) corespunde realităŃii. Pentru cuantificarea corectă a confortului conferit de apa potabilă, după revenirea sistemului la normal se respectă valorile reieșite din măsurătorile și determinările parametrilor.

Nota finală acordată gradului de confort conferit de caracteristicile apei potabile reprezintă o evaluare riguroasă și amplă a caracteristicilor fizice, organoleptice, chimice, biologice, bacteriologice și radiologice ale apei. Acest mod de evaluare al gradului de confort conferit de caracteristicile apei potabile reprezintă o noutate absolută și se dorește a fi un început de drum pentru teoretizarea și aplicarea în practică a cuantificării caracteristicilor obiective și a

percepției subiective asupra unui element absolut necesar și determinant pentru existența societății umane - apa potabilă.

În perspectivă, nota finală acordată confortului conferit de caracteristicile apei potabile, va putea constitui parametrul de evaluare a prețului de piață al apei potabile. Acest preț va influența și valoarea unui imobil sau a unei locuințe, alături de poziționarea acesteia, vechimea construcției, consumul de energie și alți parametrii obiectivi și/sau subiectivi, fiind determinantă

în evaluarea finală. Activitatea prezentată este susținută de a treia lucrare din lista selectată de

către candidat a fi relevantă pentru realizările profesionale:

03- Telembici T., Retezan A., Florescu C., (2015): Quantification of Degree of Comfort Given by Drinking Water Characteristics. Revista de Chimie, Vol. 66(01), Ianuarie 2015, pp. 74-78.

Degradarea calitativă a apei din cadrul sistemelor de distribuŃie este determinată de:

formarea depozitelor de sedimente pe secŃiunile de conducte cu viteze reduse de curgere;

dezvoltarea ecosistemelor biologice datorită unor condiŃii de mediu favorabile (substrat organic, temperaturi şi perioade de rezidenŃe peste limitele admise); transferul unor microelemente din structura materialelor aferente; condiŃiile de transport; contaminările accidentale determinate de defecŃiunile sau de spargerile conductelor; depăşirea timpului de rezidenŃă; reducerea sub limitele admise ale clorului rezidual pe sectoare ale reŃelei de distribuŃie.

Bacteriile care se dezvoltă în apă, cât şi pe pereŃii din interiorul conductelor reŃelelor urbane de distribuŃie se prezintă sub forma unor filme bacteriene, deşi nu sunt periculoase pentru om, pot determina, prin forme directe sau indirecte, modificări calitative ale apei potabile distribuite, aspect evidenŃiat printr-un gust dezagreabil şi chiar prin apariŃia unor animale mici.

Vitezele de curgere a apei prin conductele reŃelelor urbane de distribuŃie sunt determinate de oscilaŃiile consumului de apă, pe parcursul unei zile sau de consumul redus de apă pe intervale mari de timp. În mod obişnuit, aceste viteze sunt cuprinse între 0,3 m/s şi 1,4 m/s. Sunt şi situaŃii în care, pe anumite tronsoane, vitezele se reduc atât de mult încât apa ajunge chiar să stagneze pe durate mai îndelungate de timp.

Conductele din materialele plastice, (PVC, PE-HD), pot influenŃa biostabilitatea apei prin efectul aditivilor de fabricare folosiŃi şi a transferului în apa de consum a microelementelor biodegradabilile din aceste categorii de conducte.

Vitezele de curgere reduse, sub limita minimă admisă (0,3 m/s), pot favoriza formarea de sedimente şi de diferite ecosisteme microbiologice, contribuind prin aceasta, la reducerea clorului rezidual cu mult sub limitele admise de normele tehnice (0,3 mg/l), cu efecte negative asupra calităŃii apei din reŃelele de distribuŃie.

Contaminarea accidentală a apei din cadrul sistemelor de distribuŃie este determinată de:

spargerile de conducte; microfisurile şi de îmbinările neetanşe ale conductelor, în cazul în care presiunea de lucru scade sub presiunea atmosferică; intervenŃiile ce au loc pe reŃelele de distribuŃie; depăşirirea duratelor de staŃionare a apei în conducte, prin favorizarea dezvoltării biofilmului bacterian, cu efecte hotărâtoare asupra calităŃii apei de consum.

Depăşirea duratelor admise de rezidenŃă a apei în conductele reŃelelor de distribuŃie, favorizează dezvoltarea unoe ecosisteme microbiologice specifice, cu consecinŃe defavorabile asupra igienei şi stării de sănătate a consumatorilor.

Studiul de caz efectuat pe reŃeaua de distribuŃie a Municipiului Timişoara prin modelarea proceselor de curgere cu programul EPANET unde parametrii hidraulici ( debit, diametru, viteză, pierderea de sarcină ), sunt corelaŃi cu duratele de stagnare a apei pe tronsoanele de conducte şi cu dozele de clor rezidual admise la fiecare punct de consum.

Programul permite determinarea debitelor şi a vitezelor pentru fiecare conductă, presiunile apei din fiecare nod, nivelul apei din rezervoare, timpul de staŃionare al apei în reŃea, precum şi concentraŃia clorului rezidual în diferite zone ale reŃelei de distribuŃie.

Modelul reŃelei de distribuŃie a fost alcătuit din 11.294 tronsoane de conducte cu diametre cuprinse între 50 mm şi 1.600 mm cu lungimea totală de 606.423 m, care include şi 15.764 m pentru branşamente şi respectiv, un număr de 10.113 noduri din care 2.400 branşamente.

ReŃeaua de distribuŃie a municipiului Timişoara se alimentează din trei surse (Uzina nr. 1, Uzinele nr. 2 şi Uzina nr. 5) având fiecare regimuri de funcŃionare specifice consumului de apă de pe vatra localităŃii.

Uzina nr. 1 funcŃionează în trei regimuri diferite de pompare: pompa cu program de funcŃionare P2 între orele 0-6 în regim strangulat (Q = 976-1044 mc/h şi Hp = 19 m CA); pompa P4 cu program de funcŃionare între orele 6-10 şi 22-24 în regim strangulat (Q = 997-1087 mc/h şi Hp = 25 m CA), P1, între orele 10-22 în regim ştrangulat (Q = 2340-2592 mc/h şi Hp = 28 m CA).

La uzina nr. 2 distribuŃia apei se realizează prin utilizarea unei singure pompe echipată cu variator de turaŃie, asigurând două regimuri de presiune: regim de noapte (Q = 2250-2646 mc/h şi Hp = 19 m CA), între orele 0-6 şi 22-24; regim de zi (Q = 2948-4734 mc/h şi Hp = 28 m CA) între orele 6-22 [11].

Uzina nr. 5 funcŃionează cu o singură pompă, în regim strangulat (Q = 660 mc/h şi Hp = 23 m CA) între orele 20-22.

Pentru o apreciere cât mai corectă a funcŃionării sistemului, s-au luat în considerare pierderile de apă prin utilizarea a două variante de simulare:

Varianta 1. Consideră concentrarea pierderilor în noduri situate în vecinătatea uzinelor de apă, ca fiind proporŃionale cu debitele pompate de fiecare pompă în parte, au permis evaluare a sistemului ca fiind, fără pierderi pe reŃea, aspect prin care s-au obŃinut informaŃii asupra condiŃiilor ideale de funcŃionare a sistemului. În acest caz s-au obŃinut condiŃiile cele mai defavorabile de funcŃionare, cu vitezele cele mai mici posibile pe conducte, ceea ce a condus la timpi de staŃionare maximi posibili, având ca şi consecinŃă, deteriorarea calitativă a apei de consum.

Varianta 2. Consideră distribuŃia pierderilor de apă proporŃională cu debitele consumate de fiecare utilizator, rezultând situaŃia în care debitul pompat în reŃea se consideră ca debit consumat, în punctele de consum sau pe reŃea.

Prin compararea celor două variante simulane s-au putut stabili, pentru fiecare nod, conductă sau zonă de consum, piederile aferente.

Aceaste pierderi trebuie corelate şi comparate cu cele reale obŃinute prin măsurători directe.

Pentru modelarea calităŃii apei au fost introduse în fiecare rezervor doze de clor identice celor aplicate de fiecare uzină în parte, programul permiŃând simularea consumului de clor pe reŃea într-o perioadă de timp stabilită în prealabil. Timpul de funcŃionare a modelării a fost ales de 68 ore considerat a fi reprezentativ.

Pentru simularea evoluŃiei calităŃii evoluŃiei apei în reŃea de distribuŃie din Timişoara s-au ales următoarele variante de studiu: dozare clor numai la Uzinele nr. 1 şi nr. 5, variantă ce a permite vizualizarea grafică sau tabelară a influenŃei apei subterane asupra apei din reŃea; dozare clor doar la Uzina nr. 2, variantă ce a permis vizualizarea grafică sau tabelară a influenŃei apei de suprafaŃă asupra apei din reŃea; dozare clor la ambele surse de apă.

Din analiza vitezelor de distribuŃie a apei în reŃea a rezultat că acestea se situează în majoritatea cazurilor între 0,3 şi 0,9 m/s.

S-au constatat totuşi viteze de scurgere situate sub limita admisă după cum urmează:

2.089 de tronsoane de conducte cu viteze de 0,2-0,1 m/s; 3.601 de tronsoane de conducte cu viteze de 0,1-0,05 m/s; 3.598 de tronsoane de conducte cu viteze de 0,05-0,01 m/s; 960 de tronsoane de conducte cu viteze de 0,01-0,001 m/s; 356 de tronsoane de conducte cu viteze sub 0,001 m/s. Regimul presiunilor de serviciu s-a situat între 8 şi 22,5 mC.A.

Studiul de caz subliniază faptul că, în porŃiunile în care fluxul de scădere a vitezei şi stagnarea apei pentru mai mult de 7 zile clorul rezidual va scădea sub limitele impuse de standardele române (0,5 m /l). Aceste concluzii duc la aplicarea unor măsuri tehnice adecvate pentru a evita şi pentru a opri fenomene care pot pune în pericol calitatea apei. Pentru o dezinfecŃie în condiŃii de siguranŃă, clorul rezidual trebuie să fie în apă potabilă de cel puŃin 0,3 mg/l. Procesul de clor este uşor să fie aplicat, dar trebuie să fie atent controlat, deoarece în cazul în care doza creşte peste limita de 0,5 mg/l pot să apară compuşi organocloruraŃi, cu efecte negative asupra stării de sănătate a consumatorilor..

Stagnarea/staŃionarea îndelungată favorizează dezvoltarea unor procese biochimice care se manifestă print-o degradare calitativă a apei potabile ca urmare a reducerii concentraŃiei de clor rezidual.

Viteza minimă de curgere calculată, din condiŃia ca pe tronsonul de conductă cuprins între două branşamente consecutive (L = 12-15 m), să nu se depăşească durata de staŃionare cu mai mult de 7 zile, iar viteza de curgere asigurată de 0,025 mm/s (2,16 m/zi) este echivalentă cu viteza aparentă de curgere a apei subterane printr-un start de nisip de granulaŃie mică.

ExistenŃa în conductele de distribuŃie a unor curenŃi de apă cu viteze mai mari de 0,025 mm/s, asigură concentraŃia minimă a clorului rezidual, necesară pentru siguranŃa calităŃii apei la

consumatori. Activitatea prezentată este susținută de a doua lucrare din lista selectată de către

candidat a fi relevantă pentru realizările profesionale:

02- Florescu C., Mirel I., Pode V., CarabeŃ A., (2010). Modelling flow processes in urban distribution networks . Revista de Chimie, Vol. 61(11), Noiembrie 2010, pp. 1125-1129.

Pentru eficientizarea staŃiilor de tratare a apei potabile s-a considerat necesare analizarea indicatorilor de calitate în laboratorul staŃiei după un program de recoltare bine stabilit. Studiul de caz s-a făcut cu ajutorul laboratorului staŃia de tratare a apei a Municipiului ReşiŃa.

Laboratorul tehnologic de analize fizico-chimice pentru apa brută şi apa decantată, asigură determinarea indicatorilor de calitate ai apei brute pentru stabilirea dozelor de reactivi, precum şi indicatorii de calitate pe trepte tehnologice în vederea optimizarii fluxului tehnologic.

În laboratorul de determinări fizico-chimice activitatea se desfăşoară continuu. Personalul existent cât şi pregătirea acestuia acoperă toată gama de analize care se efectuează. Recoltarea probelor şi efectuarea analizelor s-au făcut în mai multe secŃiuni. SecŃiunile din care s-au recoltat sunt:

-la intrare în staŃie s-a recoltat apa brută din priza de apă. Din oră în oră s-a efectuat turbiditatea. De trei ori pe zi, la orele 8, 15 şi 23, s-au efectuat determinări referitoare la temperatură, miros, culoare, pH, substanŃă organic, alcalinitatea, duritatea totală, duritatea temporară, duritatea permanentă, oxidabilitatea, amoniu, azotiŃi, nitraŃi, nitriŃi precum şi analizele bacteriologice (număr de germeni, coliformi totali, coliformi fecali, streptococi fecali). O dată pe zi s-au măsurat conductivitatea şi oxigenul dizolvat.

-la deversoarele decantoarelor s-au făcut următoarele analize de trei ori pe zi referitoare la turbiditate, pH, substanŃă organic, iar săptămânal număr de germeni, coliformi totali, coliformi fecali, streptococi fecali. S-au prelevat de trei ori pe zi apă filtrată de la două filtre şi s-au determinat pH, turbiditate, substanŃă organică. Odată pe săptămână s-au făcut analizele bacteriologice referitoare la numărul de germeni, coliformi totali, coliformi fecali, streptococi fecali.

-la ieşirea din staŃie s-au prelevat apa potabilă din rezervoare. Analizele s-au efectuat de trei ori pe zi, la orele 8, 15 şi ora 23, când s-au determinat temperatura, mirosul, gustul, culoare, turbiditatea, pH, substanŃa organică, clor rezidual, alcalinitatea, duritatea totală, duritatea temporară, duritatea permanentă, oxidabilitatea, amoniu, nitriŃi, nitraŃi şi azotiŃi. Odată pe zi s-a

determinat aluminiu, oxigenul dizolvat, conductivitatea, iar de două ori pe zi numărul de germeni, bacterii coliforme, e.coli, streptococi fecali.

-din reŃeaua de distribuŃie s-au recoltat zilnic minimum 10 probe la care se determină mirosul, gustul, culoare, pH, turbiditatea, substanŃa organică, clorul residual, iar la patru dintre aceste probe se determină numărul de germeni, bacterii coliforme, e.coli, streptococi fecali, amoniu şi azotiŃi.

Rezultatele analizelor fizico-chimice şi bacteriologice efectuate stau la baza calculelor de eficienŃă a procesului tehnologic pe trepte de tratare precum şi a monitorizării calităŃii apei în reŃeaua de distribuŃie.

FrecvenŃa analizelor este mărită ori de câte ori este nevoie, atât în ceea ce priveşte numărul analizelor cât şi a locurilor de recoltare din fluxul tehnologic şi reŃeaua de distribuŃie.

Setul de măsurători iniŃiale cuprinde un volum de 2.189 măsurători simultane efectuate la intrarea şi la ieşirea din staŃia de tratare, în intervalul 1.01.2010-31.12.2011.

S-a calculat randamentul staŃiei pentru parametrii urmăriŃi, eliminându-se din şirul de măsurători, valorile pentru care randamentul a rezultat mai mic de cât zero. După compararea parametrilor analizaŃi la ieşirea din staŃia de tratare cu valorile admise pentru potabilizare, s-a constatat că apa distribuită locuitorilor Municipiului ReşiŃa este potabilă. Aceste studii şi cercetări au fost materializate în lucrarea a şaptea din lista selectată de către candidat:

07- CarabeŃ A., Mirel I., Florescu C., Stăniloiu C., Podoleanu C., Visescu M., Belu M., Ilie C., (2013). The Efficency of ReşiŃa Town Water Treatment Plant. Revista de Chimie, Vol. 64(05) Mai 2013, pp. 559-563.

ProtecŃia mediului reprezintă o componentă foarte importantă a conceptului de dezvoltare durabilă. Grija de a lăsa generaŃiilor viitoare suficiente resurse necesare dezvoltării societăŃii trebuie să se manifeste atât asupra cantităŃii cât şi a calităŃii resurselor de apă. Din aceste considerente, protecŃia resurselor de apă subterană trebuie tratată cu toată atenŃia.

Datorită vitezei lente de curgere a apelor subterane, efectele unor poluări produse în prezent se pot resimŃii şi peste mulŃi zeci de ani. Depistarea surselor de poluare şi aplicarea unor procedee corespunzătoare de depoluare, vor proteja în mod eficient captările de apă subterană.

Prin contractul: BC 542/2006-Determinarea zonelor de protecŃie sanitară cu regim sever şi de restricŃie, dimensionarea perimetrelor de protecŃie hidrogeologică pentru captările de apă potabilă din Municipiul Oradea, s-a analizat protecŃia captărilor de apă subterane a Municipiului Oradea prin stabilirea perimetrelor de protecŃie sanitară cu regim sever, de restricŃie şi hidrogeologică.

De asemenea, s-a studiat cazul poluării cu fosfaŃi a apelor subterane şi procedeul de depoluare a acviferului prin puŃuri de injecŃie şi puŃuri de extracŃie. De asemenea, a fost prezentată o staŃie de tratare de tip monobloc ce foloseşte procedeul schimbului de ioni.

O sursă difuză de poluare cu fosfaŃi o reprezintă distribuŃia neraŃională a îngăşămintelor pe terenurile agricole, urmate de precipitaŃii care favorizează infiltrarea rapidă în apele freatice.

Ca urmare a proceselor de transport difuziv-dispersiv în condiŃiile unei viteze lente de deplasare a curentului de apă subterană, are loc o împrăştiere a fosfaŃilor. Pe măsură ce frontal de poluare se deplasează în apa subterană are loc o scădere a concentraŃiei faŃă de momentul pătrunderii în acvifer, dar şi afectarea unor volume tot mai mari din acvifer.

Luarea unor măsuri rapide de depoluare a acviferelor afectate duce la evitarea împrăştierii produselor poluante pe suprafeŃe tot mai mari, la scurtarea perioadei de depoluare şi la reducerea cheltuielor aferente acestei operaŃii.

Rulând programul ASMWIN cu datele introduse, s-au obŃinut evoluŃiile concentraŃiilor de fosfaŃi în puŃurile de extracŃie, precum şi timpi necesari pompării apei la suprafaŃa terenului în vederea depoluării. În prima variantă de amplasare a puŃurilor de extracŃie şi de injecŃie s-a atins concentraŃia maximă cmax= 0,15 mg/dm³, iar în a doua variantă cmax=0,35 mg/dm³ în forajul F1 şi cmax=0,25 mg/dm³ în forajul F2. Durata necesară de pompare a fost de 400 zile în varianta cu un

extracŃie şi unul de injecŃie şi de 200 zile în varianta cu două puŃuri de extracŃie, respectiv de injecŃie.

Procedeul chimic utilizat pentru depoluarea apei subterane constă în schimbul de ioni realizat între ionii aflaŃi în soluŃie (PO³₄⁻) şi cei aflaŃi în masa schimbătoare de ioni. InstalaŃia propusă pentru depoluarea apei subterane utilizează răşini (substanŃe de sinteză) ca masă schimbătoare de ioni. Pentru buna desfăşurare a procesului de tratare este necesară traversarea continuă a masei schimbătorului de ioni. În acest s-a realizat permutarea continuă a ionilor şi s-a evitat echilibrarea concentraŃiilor de fosfaŃi din apa brută şi cea din masa schimbătorului de ioni.

Fără puŃurile de injecŃie, care să creeze un gradient hidraulic mai mare, timpul operaŃiilor de depoluare şi implicit costurile aferente acesteia ar creşte. Aceste studii şi cercetări au fost materializate în lucrarea a noua din lista selectată de către candidat:

09- CarabeŃ A., Mirel I., Pode V., Florescu C., Podoleanu C., Crişan M., (2009). Modelling of depollution process in an aquifer through injection and extraction wells and treatment of polluted water at the ground surface. Revista de Chimie, Vol. 60(4), Aprilie 2009, pp.

427-431.

La majoritatea tipurilor de sol, fracŃiunea fosfaŃilor din soluŃia solului precipită sub forma fosfaŃilor de calciu, aluminiu sau fier, funcŃie de condiŃiile de aciditate ai solului.

Sinteza cartărilor agrochimice referitoare la aprovizionarea cu fosfor mobil a solurilor din vestul României arată o pondere mare a nivelelor de asigurare sub optimă (30-35 ppm PAL) cu fosfor.

În contextul unei exploatări normale a solurilor, fără aplicare de îngrăşăminte fosfatice sau organice, au loc scăderi ale conŃinutului de fosfaŃi mobili în stratul pământului arat. Aceasta se realizează prin consumul de fosfor pentru formarea recoltelor şi printr-o evoluŃie termodinamică, ca urmare a unor procese fizice şi chimice complexe care determină scăderea energiei libere a fosfaŃilor. Aceste studii au fost materializate în lucrarea a opta din lista selectată de către candidat:

08- Nemeş N., Costescu A., Pode V., Podoleanu C., Florescu C., (2009). Determination of mobile phosphorus fraction in the soil varitey taxonomy using ammonium lactate - acetate. Revista de Chimie, Vol. 60(9) Septembrie 2009, pp. 976-978.

Epurarea apelor uzate prezintă o importanŃă deosebită pentru menŃinerea unui mediu de viaŃă curat şi sănătos. Prin ape uzate înŃelegându-se, în acest context, apele murdare provenite din activităŃile gospodăreşti, din industrie, de le instituŃii publice sau de la alte folosinŃe, adică apele ale căror caracteristici au fost schimbate în urma folosirii. Şi apele pluviale, în anumite condiŃii, nu vor mai fi considerate ca ape convenŃional curate, fiind supuse unui tratament adecvat înaintea infiltrării lor în sol sau a deversării lor într-un emisar natural.

Protejarea resurselor existente de apă impune controlul calităŃii şi a cantităŃilor deversate atât în cazul debitelor mari cât şi celor mici. Debitele mici de apă uzată, aparent neînsemnate, produc mici poluări locale, care trebuie eliminate înainte ca acest efect să poată lua o mare amploare.

Dacă marile oraşe dispun deja de staŃii de epurare moderne, cu o tehnologie de epurare bine puse la punct, consumatorii mici ridică o serie de probleme specifice. Din această cauză nu este posibilă aplicarea directă a unor tehnologii avansate de epurare, numai prin simpla lor dimensionare pentru capacităŃi mai mici.

Problema micilor consumatori, care nu dispun de un sistem centralizat de colectare, transport, epurare şi descărcare a apelor uzate, este de maximă actualitate la noi în Ńară, încercându-se implementarea de soluŃii rapide dar şi eficiente din punct de vedere tehnic şi economic. Se urmăreşte prin acesta crearea şi dezvoltarea unei infrastructuri rurale corespunzătoare standardelor actuale de confort, igienă şi de protecŃie a mediului înconjurător.

În cadrul lucrării a patra din lista selectată de către candidat a fost analizată posibilitatea optimizării procesului de epurare biologică, la o microstaŃie de epurare, prin adaptarea duratei

secvenŃelor de aerare din cadrul bazinului de activare. ExperienŃele au fost efectuate pe un reactor pilot, care este de fapt o microstaŃie de epurare industrială, omologată la noi în Ńară.

Studiul prezintă, pe scurt, modul în care au fost ajustate secvenŃele de aerare şi concluziile care s-au desprins, se menŃionează faptul că ajustarea secvenŃelor de aerare este doar un aspect în cadrul optimizării funcŃionării unei astfel de instalaŃii. Experimentele descrise fac parte dintr-un ciclu amplu de scenarii de exploatare care au fost analizate în cadrul cercetărilor efectuate.

Datorită simplităŃii instalaŃiilor de capacitate mică şi foarte mică, posibilitatea reglării intensităŃii de aerare se poate face numai prin refularea în atmosferă a unei fracŃiuni din debitul de aer pompat de compresor. De regulă, aceste instalaŃii sunt dotate cu un singur compresor, fără butelie de înmagazinare a aerului (compresor cu membrană). Alegerea unui compresor de putere mai mică, va duce la diminuarea intensităŃii de aerare, fiind însă posibil a se realiza un amestec satisfăcător apă-nămol şi să nu se asigure debitul şi presiunea de aer necesară instalaŃiilor de gaz- lift.

O propunere de optimizare ar fi aceea de a introduce un distribuitor de aer comandat prin electrovalve. În acest fel, se pot accesa separat, şi la timpi diferiŃi, circuitele de aerare şi cele de gaz-lift.

04-Stăniloiu C., Florescu C., (2014). Considerations for Optimition of Biological Treatment Process for Small Wastewater Treatment Plant. Revista de Chimie, Vol.

65(04), Aprilie 2014, pp. 502-505.

Epurarea apelor uzate este obligatorie pentru menŃinerea unui mediu de viaŃă curat şi sănătos. Astăzi este de conceput, pentru o localitate urbană sau rurală, să fie lipsită de un sistem de canalizare centralizat. Fosele septice, iazurile de infiltrare sau toaletele uscate, nu mai pot fi considerate ca soluŃii alternative. În situaŃiile în care nu este posibilă sau nu se justifică realizarea unui sistem public de canalizare, se impune adoptarea de soluŃii locale, de un nivel tehnic ridicat, care să asigure o apă epurată de calitate, care să poată fi reintrodusă în circuitul natural, fără restricŃii.

Pentru o bună gospodărire a resurselor existente de apă, se impune controlul calităŃii şi cantităŃii deversărilor, atât pentru debite mari cât şi pentru debite mici, aparent neînsemnate, care însă reprezintă, de fapt mici poluatori locali (punctuali). Din această categorie făcând parte gospodăriile izolate, motelurile, hotelurile, campingurile, parcările dotate cu toalete, dar şi sanatoriile de boli infecŃioase, obiective industriale de mică capacitate, ferme agrozootehnice, industriale familiale.

În lucrarea a cincea sunt prezentate principalele tehnologii de epurare şi modul în care acestea pot fi aplicate la instalaŃiile de capacitate mică. S-a încercat, în baza datelor disponibile, prezentarea a cât mai multor detalii tehnice dar şi a unor probleme care intervin în exploatarea şi întreŃinerea corespunzătoare a instalaŃiilor.

StaŃiile de epurare de capacitate mică şi foarte mică, sunt o soluŃie viabilă şi pentru situaŃiile particulare/extreme, cum ar fi, de exemplu, comunităŃile izolate cu drumuri de acces ce nu sunt întotdeauna practicabile. SoluŃia s-a impus la nivel european în ultimii ani, existând o serie întreagă de procedee de epurare, cât şi o multitudine de soluŃii constructive pentru aceste staŃii. LegislaŃia unor Ńări europene, ca de exemplu Austria, prevede acordarea de subvenŃii de la stat pentru aplicarea acestor soluŃii.

05-Stăniloiu C., Florescu C., Popescu V., (2014). Current Trends in the use of Small

Wastewater Treatment Plant. Revista de Chimie, Vol. 64(12), Decembrie 2013, pp. 1447- 1480.

O altă temă abordată de către candidat o reprezintă tratarea nămolurilor provenite de la staŃiile de epurare, ca fiind o necesitate înainte de a fi eliminate pentru depozitare sau pentru o valorificare ulterioară. Scopul tratării este acela de a reduce sau de a elimina potenŃialul de descompunere şi de reducere a conŃinutului de apă.

Nămolurile din staŃiile de epurare netratate sau improprii pentru folosinŃă agricolă sunt clasificate ca şi deşeuri periculoase şi nu se admit la depozitare.

Valorificarea energetică a nămolului prin incinerare, în sistem de cogenerare, transformă conŃinutul energetic al nămolului în energie termică şi electrică, care ulterior vor putea fi folosite pentru a reduce consumurile proprii de energie în procesele de tratare atât a apelor uzate şi a nămolurilor.

Dacă arderea nămolului va fi aleasă ca o posibilă soluŃie de tratare termică finală şi de creştere a eficienŃei energetică a unei staŃii de epurare, atunci această soluŃie trebuie sa ofere un câştig energetic optim corelat cu limitarea emisiilor poluante şi generarea unei cantităŃi minime de deşeuri, care să se încadreze în limitele de poluare stabilite de legislaŃia de mediu din România adaptată şi la cerinŃele europene în domeniu.

Aceste cerinŃe pot fi rezolvate prin integrarea procesului de ardere a nămolului în cadrul unor cicluri termodinamice combinate, funcŃionând cu turbine de abur şi gaz, cu o înaltă eficienŃă energetică. Studii teoretice şi investigaŃii experimentale au fost făcute pe

instalaŃii pilot şi în mai multe țări au fost deja implementate şi dezvoltate soluŃii industriale

pentru valorificarea energetică prin ardere, a nămolului provenit de la staŃiile de epurare.

Energia termică obŃinută în urma arderii nămolului şi a biogazului acoperă întotdeauna consumurile specifice pentru uscarea nămolului, rămânând un surplus care poate fi folosit pentru procesele de tratare ale apelor uzate şi a nămolurilor.

Energia electrică obŃinută prin cogenerare poate asigura peste 30% din consumul energetic al întregii staŃii de epurare, în funcŃie de puterea calorifică a nămolului incinerat şi a biogazului rezultat în urma fermentării anaerobe. Aceste studii au fost materializate în lucrarea a şasea din lista selectată de către candidat:

06-NeamŃ I., Ionel I., Florescu C., (2012). Sewage Sludge to Energy possible strategies for Timişoara water treatment plant.. Revista de Chimie, Vol. 63(08), pp. 739-742.

PublicaŃii relevante

Cele 10 publicaŃii selectate de candidat, considerate a fi relevante pentru realizările profesionale obŃinute după ce a obŃinut titlul de doctor şi care susŃin activitatea pretentată în teza de abilitate, sunt următoarele:

01- Florescu C., Mirel I., Pode V., (2010). Studies and researches for water resources and environmental protection program. Revista de Chimie, Vol. 61(12), Decembrie 2010, pp.

1239-1244.

02- Florescu C., Mirel I., Pode V., CarabeŃ A., (2010). Modelling flow processes in urban distribution networks . Revista de Chimie, Vol. 61(11), Noiembrie 2010, pp. 1125-1129.

03-Telembici T., Retezan A., Florescu C., (2015): Quantification of Degree of Comfort Given by Drinking Water Characteristics. Revista de Chimie, Vol. 66(01), Ianuarie 2015, pp. 74-78.

04- Stăniloiu C., Florescu C., (2014). Considerations for Optimition of Biological Treatment Process for Small Wastewater Treatment Plant. Revista de Chimie, Vol. 65(04), Aprilie 2014, pp. 502-505.

05- Stăniloiu C., Florescu C., Popescu V., (2014). Current Trends in the use of Small Wastewater Treatment Plant. Revista de Chimie, Vol. 64(12), Decembrie 2013, pp. 1447- 1480.

06- NeamŃ I., Ionel I., Florescu C., (2012). Sewage Sludge to Energy possible strategies for Timişoara water treatment plant.. Revista de Chimie, Vol. 63(08), pp. 739-742.

07- CarabeŃ A., Mirel I., Florescu C., Stăniloiu C., Podoleanu C., Visescu M., Belu M., Ilie C., (2013). The Efficency of ReşiŃa Town Water Treatment Plant. Revista de Chimie, Vol. 64(05) Mai 2013, pp. 559-563.

08- Nemeş N., Costescu A., Pode V., Podoleanu C., Florescu C., (2009). Determination of mobile phosphorus fraction in the soil varitey taxonomy using ammonium lactate - acetate. Revista de Chimie, Vol. 60(9) Septembrie 2009, pp. 976-978.

09- CarabeŃ A., Mirel I., Pode V., Florescu C., Podoleanu C., Crişan M., (2009). Modelling of depollution process in an aquifer through injection and extraction wells and treatment of polluted water at the ground surface. Revista de Chimie, Vol. 60(4), Aprilie 2009, pp.

427-431.

10- Mirel I., Pode V., Florescu C., Podoleanu C., CarabeŃ A., (2007). Utilizarea filtrării ascendente în procesele de limpezire a apei. Revista de Chimie, Vol. 58(7), Iulie 2007, pp. 683-687.

2. CONSTRUCłII HIDROEDILITARE

2.1. Introducere

ConstrucŃiile hidroedilitare sunt ansambluri de construcŃii şi instalaŃii prin care se asigură alimentarea cu apă potabilă a consumatorilor din centrele populate şi canalizarea apelor de scurgere rezultate din activităŃile diferitelor categorii de consumatori.

Lucrările de alimentări cu apă sunt construcŃii şi instalaŃii prin care se asigură captarea, transportul, tratarea, pomparea, înmagazinarea şi distribuŃia apei consumatorilor cu apă de bună calitate, la presiunea necesară şi la un preŃ de cost cât mai redus.

Lucrările de canalizare sunt complexe de construcŃii şi instalaŃii prin care se asigură colectarea, transportul, epurarea şi evacuarea apelor de scurgere provenite de pe vatra centrelor populate, a unităŃilor industriale şi a celor agrozootehnice pentru a nu afecta poluarea mediului înconjurător.

Aceaste categorii de lucrări au apărut din cele mai vechi timpuri, din necesitatea de a asigura confortul ambiental la diferite tipuri şi categorii de consumatori, starea de sănătate, igienă şi protecŃia mediului înconjurător.

2.2 Preocupări specifice în domeniul alimentărilor cu apă

2.2.1. Studiul proceselor de limpezire a apei prin filtre rapide cu straturi multiple

Cercetările experimentale ale candidatului, au fost efectuate pe un filtru rapid la scară de laborator echipat cu nisip de cuarŃ de grosimi şi sorturi granulometrice diferite.

S-a urmărit sporirea capacităŃii de reŃinere a mediilor filtrante prin utilizarea de materiale omogene şi neomogene, cu densităŃi constante sau variabile după direcŃia de curgere a curentului.

În cazul filtrării descendente sporirea capacităŃii de reŃinere a mediilor filtrante se asigură prin utilizarea mediilor filtrante alcătuite din straturi multiple neomogene, a căror granulaŃie este descrescătoare după direcŃia de curgere a curentului, iar în cazul filtrării ascendente capacitatea de reŃinere a mediilor filtrante poate fi sporită prin utilizarea de materiale omogene sau neomogene cu granulaŃia descrescătoare după direcŃia de curgere a curentului.

Materialele filtrante trebuie să prezinte următoarele caracteristici: capacitate ridicată de adsorŃie; rezistenŃă sporită la operaŃiunile de spălare; să fie ieftine şi uşor de procurat.

Materialele filtrante constituite din straturi multiple cu densităŃi diferite, se pot sorta hidraulic după direcŃia de curgere astfel încât materialele uşoare cu densităŃi mici şi granule de diametru mare vor ocupa orizonturile superioare, iar cele cu densităŃile mari şi diametre mici vor ocupa orizonturile inferioare. O astfel de structură asigură o reŃinere mai mare în stratele de adâncime astfel încât stratele inferioare ocupate de materialele cu densităŃi mari şi de granulometrie mai fină vor asigura desăvârşirea procesului de limpezire.

În comparaŃie cu materialele omogene, la care sortarea/stratificaŃia, se realizează gravimetric, orizonturile superioare vor fi constituite din granulaŃiile mai fine, iar cele inferioare de granulele grosiere. Acest aspect determină reŃinerea particulelor din apa supusă limpezirii într-o proporŃie mult mai ridicată în stratele de suprafaŃă astfel încât stratele din orizonturile inferioare ajung la o cotă de reŃinerefoarte redusă, aspect reflectat printr-o încărcare neuniformă a stratului filtrant.

Materialele neomogene, constituite din polistiren, antracit, nisip cuarŃos şi magnetită, cu densităŃi specifice crescătoare, sunt greu de procurat, relativ scumpe şi uşor degradabile în procesul de spălare, fapt ce modifică substanŃial structura materialului filtrant, cu implicaŃii privind majorarea coeficientului de uniformitate (u).

GreutăŃile întâmpinate în procurarea unor astfel de materiale a condus la găsirea unei alternative care să conducă la diminuarea neajunsurilor evidenŃiate mai sus.

Pentru eliminarea acestor neajunsuri s-a recurs la folosirea filtrării ascendente la care mediul filtrant este alcătuit din nisipul de cuarŃ utilizat în mod obişnuit la filtrarea descendentă.

Nisipul de cuarŃ utilizat se sortează în funcŃie de mărimea granulelor astfel încât orizonturile inferioare vor fi ocupate de granulele cu diametre mari, iar cele superioare de granulele cu diametre mai mici.

Alegerea structurii granulometrice se va face în funcŃie de uniformizarea capacităŃii de reŃinere pe toată grosimea stratului filtrant.

Filtrarea ascendentă a fost comparată cu filtrarea descendentă în condiŃiile aceloraşi structuri filtrante, pentru aceleaşi turbidităŃi şi aceleaşi viteze de filtrare, punându-se în evidenŃă eficienŃele şi duratele ciclurilor de filtrare realizate obŃinute.

Foto 1 Standul experimental

La viteza de 5 m/h s-au obŃinut reduceri de 66 % la turbiditate, 40 % la NO2, 15 % la NO3, 23,5 % la NH4 şi de 72 % la PO4.

În cazul vitezelor de 10 şi 15 m/h s-au obŃinut reduceri de 51÷63 % la turbiditate, 10÷14

% la NO2, 3÷4,2 % la NO3, 5÷7,5 % la NH4 şi de 60÷66,3 % la PO4.

Din analiza rezultatelor obŃinute s-a desprins observaŃia legată de faptul că stratele filtrante, mai fine de la suprafaŃa filtrului, s-au încărcat mai mult determinând, după aproximativ 15÷16 h de funcŃionare, o desprindere din masa filtrantă a suspensiilor reŃinute, fenomen care s-a repetat treptat în următoarele ore (19÷21)h în straturile imediat următoare de la suprafaŃa filtrului.

Modificările cantitative, în cazul filtrării rapide ascendente, au scos în evidenŃă modificările pierderilor de sarcină pe parcursul ciclurilor de filtrare cu valori de 35 cm după 32 h de funcŃionare la viteza de 5 m/h, de 46 cm după 14 h de funcŃionare la viteza de 10 m/h şi de 42 cm după 4 h de funcŃionare la viteza de 15 m/h.

In toate cazurile, pierderile de sarcină au avut alura unor curbe cu concavitatea în jos.

Modificările cantitative şi calitative exprimate prin reprezentări grafice din figurile 1, 2 şi 3 au pus în evidenŃă gradul de încărcare a maselor filtrante din orizonturile inferioare, făcând ca masa filtrantă să fie mai uniform încărcată.

L(cm)

C(NTU)

t=2h t=4h t=6h t=10h

t=15h

Filtrarea ascendenta v = 5 m/h C0 = 54 NTU

x = 50 cm

10

0 20 30 40 50 60 70 80 90 100

10 20 30 40

50 L(cm)

C(NTU)

t=2h t=4h t=6h

t=10h t=15h

Filtrarea ascendenta v = 10 m/h C0 = 54 NTU

x = 50 cm

0 10 10

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

20 30 40 50

Fig. 1. Modificările calitative pe Fig. 2. Modificările calitative pe grosimea stratului filtrant pentru grosimea stratului filtrant pentru filtrarea ascendentă cu v = 5 m/h filtrarea ascendentă cu v = 10 m/h

L(cm)

C(NTU)

t=2h t=4h t=6h

t=9h

0 10 10

20 30 40 50 60 70 80 90 100 110

20 30 40 50

Filtrarea ascendenta v = 15 m/h C0 = 54 NTU

x = 50 cm

Fig. 3. Modificările calitative pe grosimea stratului filtrant pentru filtrarea ascendentă cu v = 15 m/h

Acest fenomen a fost evidenŃiat, pentru prima, dată în cazul decantoarelor suspensionale, în care masa filtrantă era constituită numai din suspensiile reŃinute, spre deosebire de filtrarea ascendentă, la care masa filtrantă este constituită din granulele materialului filtrant (nisip de cuarŃ) şi respectiv din suspensiile reŃinute.

Aceste performanŃe, obŃinute prin filtrarea ascendentă, sunt limitate de evitarea fenomenului de fluidizare, prin care o parte din suspensiile reŃinute în păturile superioare pot să fie antrenate în efluent.

Pentru a se evita fenomenul desprinderi se recomandă ca salteaua de apă de deasupra stratului de nisip să fie de cel puŃin 1÷1,5 m grosime, astfel încât înălŃimea totală a filtrului să nu depăşească 2÷2,5 m.

În urma prelucrării rezultatelor experimentale, s-au calculat depozitele specifice de-a lungul ciclurilor de filtrare pentru grosimi de ∆x = 50 cm pentru viteze de 5,10 şi 15 m/h, rezultate care au pus în evidenŃă mărimea parametrului λ de depozitul specific σ.

În figura 4 sunt evidenŃiate, în cazul filtrării ascendente, pe baza rezultatelor, modificările parametrilor λ şi λ0 în funcŃie de mărimea vitezelor de filtrare utilizate, iar în figura 5 sunt evidenŃiate modificările parametrului λ în cazul filtrării descendente a filtrului, de grosime ∆x = 50 cm, modificările parametrului λ în funcŃie de depozitul σ pentru aceeaşi gamă de viteze.

0 0.5 1 1.5 2 2.5

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150

v = 5 m/h v = 10 m/h v = 15 m/h λ(1/m)

σ(g/dm3) FILTRARE ASCENDENTĂ

∆x = 50 cm

0 0.5 1 1.5 2

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 v = 15m/h v =10 m/h v = 5 m/h FILTRARE

DESCENDENTĂ

∆x = 50 cm

σ(g/dm3) λ(1/m)

Fig. 4. DependenŃa parametrului λ Fig. 5. DependenŃa parametrului λ de depozitul specific σ, pentru filtrarea de depozitul specific σ, pentru filtrarea

ascendentă având ∆x = 50 cm descendentă având ∆x = 50 cm

Din aceste reprezentări, se pune în evidenŃă faptul că parametrul λ în funcŃie de depunerea specifică σ, sunt funcŃii parabolice cu următoarele caracteristici:

• λ 0 = 0,6÷1,75 m^-1; λmax = 0,9÷2,3 m^-1 – în cazul filtrării descendente;

• λ 0 = 0,75÷1,6 m^-1; λmax = 1,3÷1,8 m^-1 - în cazul filtrării ascendente.

Din reprezentarea rezultatelor experimentale pentru filtrarea descendentă cât şi pentru filtrarea ascendentă parametrul λ în funcŃie de depozitul specific se poate exprima sub forma:

λ = a+b·σ-c·σ² (1)

iar în formă simplificată

λ = a^*-b^*·σ² (2) Parametrii a, b, c, a^* şi b^* se obŃin pe baza rezultatelor experimentale.

Comparând rezultatele obŃinute între filtrarea ascendentă şi cea descendentă a rezultat faptul că încărcările specifice cât şi masele reŃinute sunt cu 5÷10% mai mari în cazul filtrării ascendente faŃă de filtrarea descendentă. Acest aspect este rezultatul încărcării mai uniforme a stratelor filtrante. Această concluzie a fost desprinsă şi în cazul filtrării descendente cu straturi multiple neomogene.

Depozitele specifice au valori importante la vitezele mici de filtrare, valori care se reduc pe măsură ce se majorează vitezele de filtrare.

Pentru filtrarea ascendentă (∆x = 50 cm), cu concentraŃii de 54 ÷ 58 NTU, candidatul a determinat o ecuaŃie matematică care să poată să descrie în orice moment, coeficientul de rezistenŃă λ în raport cu depozitul specific σ, pentru cele trei viteze considerate 5, 10 şi 15 m/h.

y = -0.0003x² + 0.0252x + 1.7523 R² = 0.9814

0 0.5 1 1.5 2 2.5

0 20 40 60 80 100 120 140

(g/dm3) (1/m)

curba teoretica curba experimentala λ

σ Filtrare ascendenta

v = 5 m/h ∆x = 50 cm

y = -0.0003x² + 0.0209x + 1.306 R² = 0.9851

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0 20 40 60 80 100 120

(g/dm3) (1/m)

curba teoretica curba experimentala λ

σ Filtrare ascendenta

v = 10 m/h ∆x = 50 cm

Fig. 6. Determinarea ecuaŃiei matematice Fig. 7. Determinarea ecuaŃiei matematice pentru λ=f(σ) în cazul filtrării ascendente pentru λ=f(σ) în cazul filtrării ascendente cu v=5m/s şi ∆x=50 cm cu v=10m/s şi ∆x=50 cm

y = -0.0003x² + 0.0211x + 0.78 R² = 0.95

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

0 20 40 60 80 100 120

(g/dm3) (1/m)

curba teoretica curba experimentala λ

σ Filtrare ascendenta

v = 15 m/h ∆x = 50 cm

Fig. 8. Determinarea ecuaŃiei matematice pentru λ=f(σ) în cazul filtrării ascendente

cu v=15m/s şi ∆x=50 cm

Pentru filtrarea descendentă (∆x = 50 cm), cu concentraŃii de 52 ÷ 57 NTU, s-a urmărit determinarea unei ecuaŃii matematice fig. 9, 10 şi 11 care să descrie în orice moment, coeficientul de rezistenŃă λ în raport cu depozitul specific σ, pentru cele trei viteze considerate 5, 10 şi 15 m/h.

y = -0.0003x² + 0.0178x + 1.613 R² = 0.9678

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0 20 40 60 80 100 120

(g/dm 3) (1/m )

curba teoretica curba experimentala

σ λ

Filtrare descendenta v = 5 m/h ∆x = 50 cm

y = -0.0002x² + 0.0142x + 1.2127 R² = 0.9516

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6

0 20 40 60 80 100 120 140 (g/dm3)

(1/m)

curba teoretica curba experimentala λ

σ Filtrare descendenta

v = 10 m/h ∆x = 50 cm

Fig. 9. Determinarea ecuaŃiei matematice Fig. 10. Determinarea ecuaŃiei matematice pentru λ=f(σ) în cazul filtrării descendente pentru λ=f(σ) în cazul filtrării descendente cu v= 5 m/s şi ∆x=50 cm cu v= 10 m/s şi ∆x=50 cm

y = -0.0003x² + 0.0189x + 0.7824 R² = 0.906

0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4

0 20 40 60 80 100

(g/dm3) (1/m)

curba teoretica curba experimentala λ

σ Filtrare descendenta

v = 15 m/h ∆x = 50 cm

Fig. 11. Determinarea ecuaŃiei matematice pentru λ=f(σ) în cazul filtrării descendente cu v= 15 m/s şi ∆x=50 cm