I. Introducere

Extragerea excesivă a apei este o cauză majoră a stresului hidric . Principalele presiuni ale consumului de apă sunt concentrate asupra irigațiilor și a cererii interne, inclusiv a turismului. Comunicarea 2007 privind deficitul de apă și seceta a făcut clar că deficitul de apă și seceta evenimente sunt susceptibile de a fi mai severe și mai frecvente în viitor , ca urmare a schimbărilor climatice și creșterea populației. În ultimii treizeci de ani, secetele au crescut dramatic ca număr și intensitate în UE și cel puțin 11% din populația europeană și 17% din teritoriul său au fost afectate de deficitul de apă până în prezent.

Rolul potențial al reutilizarii apelor uzate tratate ca sursă alternativă de alimentare cu apă este acum bine recunoscut și încorporat în strategiile internaționale, europene și naționale. Obiectivul de dezvoltare durabilă al ONU privind apă (SDG 6) vizează în mod specific o creștere substanțială a reciclării și reutilizarii în condiții de siguranță la nivel global până în 2030. Reutilizarea apei este un domeniu prioritar în Planul strategic de implementare al Parteneriatului european pentru inovare în domeniul apei , iar maximizarea reutilizarii apei este un obiectiv specific în Comunicarea „ Planul pentru protejarea resurselor de apă ale Europei ”.

Reutilizarea apelor uzate tratate poate oferi beneficii semnificative de mediu, sociale și economice. Potrivit Blueprintului, reutilizarea apei poate îmbunătăți starea mediului atât cantitativ, atenuând presiunea prin înlocuirea captării, cât și calitativ , eliberând presiunea deversare din UWWTP în zonele sensibile. În plus, în comparație cu sursele alternative de alimentare cu apă, cum ar fi desalinizarea sau transferul apei, reutilizarea apei se dovedește adesea a necesita costuri mai mici de investiții și energie, contribuind , de asemenea, la reducerea emisiilor de gaze cu efect de seră .

Reutilizarea apelor uzate tratate poate fi considerată o sursă de apă fiabilă, destul de independentă de seceta sezonieră și de variabilitatea vremii și capabilă să acopere vârfurile cererii de apă . Acest lucru poate fi foarte benefic pentru activitățile agricole care se pot baza pe o continuitate sigură a aprovizionării cu apă în timpul perioadei de irigare, reducând în consecință riscul de eșec a culturii și pierderi de venit. O luare în considerare adecvată a nutrienților din apele uzate tratate ar putea reduce, de asemenea, utilizarea de îngrășăminte suplimentare, rezultând economii pentru mediu, fermieri și tratarea apelor uzate .

Reutilizarea apei contribuie la sectorul mai larg al apei, care este o componentă cheie a peisajului eco-industrial al UE. Piața mondială a apei este în creștere rapidă și se estimează că va ajunge la 1 trilion de euro până în 2020. Din acest motiv, reutilizarea apei cuprinde și un potențial semnificativ în ceea ce privește crearea de locuri de muncă verzi în industria legată de apă și se estimează că o creștere cu 1% a ratei de creștere a industriei apei în Europa ar putea crea până la 20.000 de noi locuri de muncă.

În prezent, aproximativ 1 miliard de metri cubi de ape uzate urbane tratate sunt reutilizați anual, ceea ce reprezintă aproximativ 2,4% din efluenții de ape uzate urbane tratate și mai puțin de 0,5% din prelevările anuale de apă dulce din UE . Dar potențialul UE este mult mai mare, estimat de ordinul a 6 miliarde de metri cubi – de șase ori volumul actual . Atât statele membre sudice, cum ar fi Spania, Italia, Grecia, Malta și Cipru, cât și statele membre din nord, precum Belgia, Germania și Regatul Unit, au deja implementate numeroase inițiative privind reutilizarea apei pentru irigații, utilizări industriale și reîncărcarea acviferelor .Cipru și Malta reutiliza deja mai mult de 90% și respectiv 60% din apele uzate, în timp ce Grecia, Italia și Spania reutilizează între 5 și 12% din efluenții lor, indicând în mod clar un potențial uriaș de absorbție ulterioară.

În ultimii ani, Comisia Europeană a susținut o serie de studii pentru a evalua potențialul acțiunii UE în acest domeniu:

• Raport „Caracterizarea reutilizarii neplanificate a apei” , TUM, 2017
• Raport „Instrumente la nivelul UE privind reutilizarea apei”, Amec FW et al., 2016
• Raport „Optimizarea reutilizarii apei în UE” , BIO, 2015
• Raport „Reutilizarea apei în Europa” , JRC, 2014
• „Reutilizarea apelor uzate în Uniunea Europeană”, TYPSA, aprilie 2012 și actualizare din aprilie 2013
• Evaluarea impactului pentru comunicarea Blueprint , 2012

Raport privind reutilizarea apelor uzate mediteraneene, MED-EUWI Wastewater Reuse Working Group, 2007

DRAUZUC este un dispozitiv care transforma o zona umeda construita in microstatie de epurare cu refolosirea apelor uzate la irigatii, la radacina a plantelor nealimentare. Spre deosebire de tradiționalele fose septice cu evacuarea prin drenaj in sol a apelor preepurate , digestia aerobă in DRAUZUC produce un efluent de înaltă calitate si nu afecteaza apele subterane sau suprafata solului , intreg sistemul fiind introdus intr-un bazin din folie hidroizolanta. Sunt o soluție alternativă la BAZINELE ETANSE TRADITIONALE  DAR SI  LA MICROSTATIILE DE EPURARE SI SISTEMELE CENTRALIZATE, CU CANALIZARE SI  STATIE DE EPURARE având  următoarele avantaje:

 –         costuri reduse de investiții și operare

 –         nu necesită: supraveghere tehnică, întreținere, electricitate, substanțe chimice, drenaj

• canalizarea pentru colectarea apelor uzate este redusă la distanța dintre clădiri și DRAUZUC.

• nu necesită: VIDANJARE periodica DRAUZUC foloseste o zonă umedă construită, definită ca un sistem conceput pentru a simula o zonă umedă naturală pentru tratarea apelor uzate . BAZINUL INTELIGENT DAUZUC  este un bazin etans  in care apa este evacuata numai prin evapo-transpiratie , FARA VIDANJARE PERIODICA.

Despre zonele umede construite

O zonă umedă naturală este un reactor cu biofilm.

În acest bio-reactor are loc o serie de procese fizice, chimice și biologice la care participă organisme și microorganisme, plante, sol și sedimente acumulate în stratul inferior al zonei.

Când solul natural este remodelat, folosind straturi de agregate naturale și materiale de filtrare și impermeabilizare, dar și diverse dispozitive conexe, atunci se creează o zonă umedă construită.

 Zona umeda construita cu dispozitiv DRAUZUC este o zona umeda construita eficientizata , care nu foloseste : pompe de apă uzată, automatizări, instalații separate de tratare primară (fose septice), nu consuma energie electrică, bioactivatori ,chimicale ,nu necesita vidanjare periodica. Toate procesele mecanice și biologice se obtin prin utilizarea și amplificarea proceselor naturale precum: capilaritatea ,efectul de coș și evapotranspirația. Diferența de temperatură dintre aerul exterior și aerul din interior, diferenta de suprafata si inaltime intre tuburile de absortie si evacuare a aerului creează un „tiraj natural”

Incarcare cu apa uzata urmata de absortia prin capilaritate  in stratul de pamant  creaza  o  pompa de aer de absortie -evacuare, forțând aerul să circule . 

DISPOZITIVUL ESTE PRODUS IN BAZA INVENTIEI Dispozitiv pentru cresterea eficientei zonelor umede construite

DRAUZUC  reprezinta  un acvifer artificial împărțită în două zone, zona nesaturată sau zona vadoasa care este plină de buzunare de aer umplute cu puțină apă și zona saturată care are toate spațiile umplute cu apă. În zona saturata, presiunea apei este mai mare decât presiunea atmosferică. Masa de apă reprezintă un punct în care presiunea apei este egală cu presiunea atmosferică. Zona nesaturata apare pe masa de apă unde gradientul de presiune este negativ, iar apa care umple porii materialului este sub aspirație.  În regiunea nesaturată, apa este menținută de o forță adezivă de suprafață și se ridică peste masa de apă prin acțiune capilară, pentru a satura zona mai mică deasupra zonei saturate printr-un proces numit tensiune de saturatie. Incarcare cu apa uzata urmata de absortia prin capilaritate  in stratul de pamant  creaza  o  pompa de apa care mareste actiunea capilara a stratului de pamant din bazin.  

Treptat, apa înmagazinată în sol este preluată de către rădăcinile plantelor sau se evaporă de la suprafata solului în atmosferă. Fără aport suplimentar de apă solul se va usca progresiv.

Evapotranspiratia este un proces complex de transformare a apei în vapori printr-o serie de procese fizice (evaporare în cazul fazei lichide si sublimare în cazul zapezii si ghetii) si biologice (transpiratie).

Transformarea apei în vapori se produce la suprafata terenului, în teren (la adâncimi reduse) si în învelisul vegetal (natural sau cultivat).

În zonele de câmpie cu climat arid cea mai mare parte a apei ajunsa sub forma de precipitaitii la suprafata solului revine în repede in atmosfera sub forma de vapori.

Sansa ca apa din precipitaii sa ajunga în acvifere este favorizata de panta redusa a suprafetei topografice, permeabilitatea mare a formaiunilor acoperitoare temperatura redusa a aerului (deasupra celei de înghet).

1.4.1. Evaporarea

Evaporarea poate afecta toate formele de apa lichida:

• apa meteorica din atmosfera, reinuta de învelisul vegetal si apa

cazuta pe suprafaa terenului;

• suprafetele de apa libera ale Oceanului Planetar, lacurilor si cursurilor de apa;

• apa subterana din profilul de sol, din zona vadoasa, din zona capilara si chiar din acviferele freatice situate la mica adâncime.

Procesul de evaporare consta în “desprinderea” moleculelor de la suprafata apei sau din terenul umed sub aciunea radiaiei solare si trecerea lor în stare de vapori care revin în atmosfera. În toate cazurile, viteza de evaporare este influenata

de: puterea evaporanta a atmosferei, tipul suprafetei evaporante si aptitudinea de alimentare a evaporarii.

Puterea evaporanta a atmosferei se refera la starea acesteia în vecinatatea suprafetei evaporante si la capacitatea sa de a provoca evaporarea.

Factorii care determina puterea evaporanta sunt: deficitul de saturatie al atmosferei, temperatura aerului si a apei, presiunea barometrica, chimismul apei, altitudinea etc

Suprafetele umede evaporante sunt studiate din punct de vedere al disponibilitailor de apa si al aptitudinii lor de a alimenta evaporarea. În acest sens, în cercetarea hidrogeologica este interesanta evaporarea la suprafata unui teren lipsit de vegetaie, precum si în condiiile unor stari de umiditate diferite:

• teren (sol) saturat cu apa;

• teren nesaturat;

• acvifer freatic situat la adâncime redusa.

Daca terenul este saturat cu apa, viteza de evaporare este egala cu cea de la nivelul unei suprafee libere de apa.

În afara de caracteristicile fizice ale terenurilor din zona vadoasa (porozitate, granulaie, grad de saturaie), evaporarea la suprafata unui teren lipsit de vegetatie depinde si de adâncimea acviferului freatic.

Când nivelul piezometric al acviferului freatic se gaseste la adâncime redusa, evaporarea atinge valori maxime, determinate de puterea evaporanta a atmosferei, deoarece alimentarea suprafeei evaporante se face continuu prin miscarea capilara ascendenta a apei acviferului. Prin experiene în teren se poate determina adâncimea de la care evaporarea devine nesemnificativa, aceasta fiind adâncimea critica sub care nu se mai depun saruri în profilul de sol.

Terenul este saturat numai periodic, dupa precipitaii abundente, iar evaporarea este limitata numai la umiditatea reinuta în stratul superficial de sol.

Procesul de evaporare depinde si de distribuia gradientului de umiditate precum si de componenta data de difuzia masei apa-vapori.

Evaporarea în teren înceteaza atunci când se atinge umiditatea higroscopica este în echilibru cu cea a atmosferei si nu poate fi eliminata prin evaporare.

Rata evaporarii scade o data cu cresterea adâncimii nivelului piezometric, respectiv a grosimii zonei vadoase .

Evolutia ratei evaporarii pe adâncime si în timp depinde de litologia zonei

vadoase si de condiiile climatice.

La nivel multianual evaporaţia pe teritoriul României variază între 300 mm/an şi 800 mm/an, cu cele mai mari valori în partea de sud est a ţării şi în lunca Dunării (cu valori > 1000 mm/an), în partea de vest şi în extremitatea sud vestică a ţării valorile ajung şi la peste 800 mm/an *)

DRAUZUC obtine prin marirea vitezei de absortie capilarai si datorita aportului de caldura adus de apa uzata deversata si proceselor biologice exotermice ale microorganismelor , valori ale evapotranspiratiei 6 mm/zi (medie anuala) .

Astfel folosirea DRAUZUC corespunde cerintelor exprimate in comunicarea Administratiei Nationale a Apelor romane anexata si nu impune alte avize si certificari necesare pentru deversare in emisari naturali sau soluri permeabile ca in cazul foselor septice sau statiilor de epurare traditionale.

Procesul este continuu si constă din:
Tratament mecanic in rezervor:
La caderea apei uzate in rezervor, partea lichida patrunde in tubul filtru repartitor prin fante repartizandu-se uniform in stratul de pietris, prin fantele situate in afara rezervorului. Corpurile organice cu dimensiuni peste latimea fantelor sunt retinute.
In rezervor, digestia anaerobă a materialelor biodegradabile alterneaza cu digestia aeroba, functie de variatia fluxului de apa uzata si a incarcarii zonei umede construite. Aerarea se realizeza prin circulatia aerului intre tubul de absortie
si tubul de evacuare dar si datorita fluxului de apa care patrunde in rezervor din zona umeda construita la atingerea nivelulul tubului filtru repartitor. Acest aflux imbogateste si continul de microorganisme aerobe, cu cele din zona umeda
construita. In rezervor aerul se pastraza ca intr-un clopot scufundator . In rezervor sunt retinute pana la transformarea in lichid prin biodigestie aeroba, fecalele si hartia. Datorita turbulentei generate de variatiile de nivel periodice intr-un spatiu cilidric baza, biodigestia este amplificata, timpul de lichefiere reducandu-se la cateva zile. In aceste conditii volumul necesar al rezervorului este de 5-10 ori mai redus decat cel al foselor septice sau statiilor de epurare traditionale.
In rezervor se realizeaza in faza anaeroba si denitrificare pentru eliminarea azotului gazos, dupa nitrificarea in zona umeda construita si faza anoxica a eliminarii fosforului . Aici are loc digestia aerobă a materialelor biodegradabile de catre bio-media staționara existenta in sol care, datorita debitului variabil al apelor uzate si variatiilor de nivel in multistratrat, este scufundata și aerata in mod alternativ, la fiecare depasire a nivelului tubului filtru repartitor, de catre apa din interiorul rezervorului si iesirea acesteia in stratul de pietris si retragerea acesteia datorita absortiei prin capilaritate de catre stratul de sol naturali. Aerarea în interiorul stratului de pietris si in sol este intensificată atât de convecţia cauzată de mişcarea de infiltrare a apei prin mediul granular cât şi de difuzia aerului de la suprafaţa spre stratul de material granular, prin absorbţie in medii poroase. Are loc si nitrificarea amoniului (oxidare biologică)datorita bacteriilor chemoautotrofe dar si denifricarea la baza acestuia, prin microorganismele aerobeatunci când oxigenul dizolvat consuma azot oxidat în loc de oxigen, si prin microorganismele anaerobe. Acestea transformă nitritii si nitratii in gaz, sub formă de diazot(N2). Datorita incarcaturii organice din sol si aerarii permanente are loc si eliminarea fosforului.

Tratamentul mecanic in zona umeda construita se realizeaza ZUC si prin intermediul a doua procese de filtrare, şi anume:

• decantare primara superficială a apei supuse tratamentului , prin care suspensiile solide dedimensiuni medii sunt înlăturate prin reţinere în porii patului de pietris, pana la dizolvarea portionata in efluent. Având în vedere că suspensiile solide reţinute sunt atât de origineminerală cât şi biologică,rezultă că prin procesul de filtrare superficială se elimină materialele in suspensie şi o parte semnificativă din încărcarea organică a apei supuse tratamentului;

• decantarea finala a apei supuse tratamentului, prin care suspensiile solide nebiodegradabile se depun in zona de la baza a stratului de pietris si pot fi extrase prin spalare si absorbire.
  

  Biodegradarea si dezintegrarea compusilor organici si filtrarea, este continuata decătre microorganismele aerobe din stratul de pamant.

  In final apa este colectata prin tubul filtru coșector si transmisa la camera de probe si folosita la irigare conform normelor europene.

*) adancime trebuie sa fie minim 0,95 m de la baza tevii de canalizare la patrunderea in groapa pana la baza gropii.