TEHNICI DE EPURARE APE UZATE. INDRUMAR DE PROIECTARE STATIE DE EPURARE,

Transcript

1 Tehnici de epurare ape uzate, Indrumar de proiectare statie de epurare PANAITESCU MARIANA TEHNICI DE EPURARE APE UZATE. INDRUMAR DE PROIECTARE STATIE DE EPURARE, Editura Nautica 2011

2 Tehnici de epurare ape uzate, Indrumar de proiectare statie de epurare PREFATA Lucrarea este un indrumar practic de proiectarea a unei statii de epurare cu tot ceea ce inseamna ea:flux tehnologic, procese, tehnologii de epurare, echipamente si instalatii de peurare.contine standarde privind conditiile de calitate ale apelor uzate ce urmeaza a fi deversare in emisari naturali, notiuni legate de indicatorii fizico-chimici generali si cei microbacteriologici ai apelor uzate. Vine in sprijinul studentilor si nu numai, cu elemente de proiectare a statiei de epurare in functie de datele de intrare si iesire specifice, prezentand varianta optima de epurare, descriind procesele tehnologice ale treptelor de epurare si oferind notiuni de calcul de dimensionare a echipamentelor de epurare.constituie un material de specialitate util atat studentilor, masteranzilor si doctoranzilor din domeniul ingineriei si protectiei mediului inconjurator. Autorul

3 Cuprinsul CUPRINSUL 1. Tema proiectului Memoriu tehnic; conditii de calitate privind evacuarea apelor uzate standarde, normative 4 3. Poluanţi caracteristici, caracteristicile apelor uzate urbane Gradul de epurare Calculul concentraţiilor intermediare (solide în suspensie, CBO, CCO-Cr);verificarea realizării gradului de epurare 5 necesar Alegerea variantei optime a statiei de epurare a apelor urbane, descrierea proceselor tehnologice Echipamentele staţiei de epurare; caracteristici de funcţionare Calcul dimensionare utilaje din cadrul etapei mecanice de epurare Calcul dimensionare utilaje din cadrul treptei biologice de epurare Tratarea namolurilor Bibliografie

4 Capitolul 1.Tema de proiectare Capitolul 1 TEMA DE PROIECTARE Să se proiecteze instalatiile si echipamentele fluxului tehnologic al unei staţii de epurare a apei uzate urbane. Se dau următoarele date: A. Debite de calcul 3 - Q zi med = 0,275 m /s; 3 - Q zi max = 0,315 m /s; - Q orar min = 0,235 m 3 /s; 3 - Q orar max = 0,355 m /s. B. Compoziţia apelor uzate care sunt introduse în staţia de epurare - Solide în suspensie ss 410 mg/l; - Substanţe organice CBO mg O 2 /l; - CCOCr 510 mg O 2 /l; - Azot total C i N 14 mg /l; - Temperatura apei uzate 20ºC; - ph 7 - Constanta de consum a oxigenului din apele uzate: 1 = 0,1 zi. C. Analize de laborator ale emisarului în care se deversează apele epurate: - Oxigen dizolvat : CO r = 6 mg O 2 /l (concentraţia oxigenului dizolvat din receptor); k 1 2

5 - Substanţe organice:cbo5 = 20 mg O 2 /l; - CCOCr = 50 mg O 2 /l; - Solide în suspensie: Cess = 50 mg /l ; - Azot total: C e N = 2,5 mg/l; - Temperatura medie a apei este de 10 C; 1 - Constanta de oxigenare a apei: = 0,2 zi. k 1 Capitolul 1. Tema de proiectare D. Studiile hidrologice ale emisarului indică: - Viteza medie a apei: v = 1,5 m/s; - Debitul emisarului : Qe = 5 m 3 /s; - Coeficientul de sinuozitate a râului: ф = 1,2; - Constanta vitezei de consum a oxigenului din apele uzate: 1 k 1 = 0,1 zi ; - Adâncimea medie, h med =1,3 m; - Lungime, L= 20 km. 3

6 Capitolul 2. Memoriu tehnic. Conditii de calitate privind evacuarea apelor uzate. Standarde, normative. Capitolul 2 MEMORIU TEHNIC CONDITII DE CALITATE PRIVIND EVACUAREA APELOR UZATE. STANDARDE, NORMATIVE Conform datelor guvernamentale, în România 98 % din populaţia urbană şi doar 33 % din populaţia rurală este racordată la sistemele centrale publice de alimentare cu apă. Conform aceloraşi date, 90 % din populaţia urbană şi doar 10 % din populaţia rurală este racordată la reţelele publice de canalizare. La nivelul ţării, 31 % din apele uzate (orăşeneşti şi industriale) se evacuează fără epurare, 41 % sunt insuficient epurate şi doar 25 % sunt epurate corespunzător. Efectul de poluare a apelor uzate neepurate sau insuficient epurate asupra apelor de suprafaţă, se manifestă în principal prin conţinutul de materii în suspensie, de materii organice, în săruri nutritive, amoniu şi în microorganisme patogene. Este ştiut faptul că, sărurile nutritive de azot şi fosfor provoacă eutrofizarea apelor de suprafaţă, cu efect de consumare a oxigenului dizolvat necesar pentru susţinerea vieţii acvatice. Amoniul este deosebit de toxic pentru vietăţile acvatice. Apele uzate neepurate sau insuficient epurate poluează apele subterane printre altele cu nitraţi, amoniu şi bacteriologic. Din cele prezentate rezultă că, epurarea apelor uzate orăşeneşti (şi nu numai) este o cerinţă esenţială a dezvoltării civilizaţiei umane. Fiind o necesitate cu implicaţii sociale şi ecologice deosebite, reglementarea unitară şi asigurarea generală a infrastructurii necesare reprezintă o prioritate. 4

7 Capitolul 2. Memoriu tehnic. Conditii de calitate privind evacuarea apelor uzate. Standarde, normative. Necesitatea epurării corespunzătoare a apelor uzate se impune deci din motive ecologice, dar este şi o obligaţie asumată odata cu aderarea la UE. BAZĂ LEGISLATIVĂ Extras din Regulamentul privind condiţiile de evacuare a apelor uzate urbane în receptorii naturali 2.1. Domeniul de aplicare Scopul prevederilor prezentului Regulament este protecţia mediului înconjurător împotriva deteriorării datorate evacuărilor de ape uzate, stabilirea condiţiilor generale de epurare şi evacuare a apelor uzate deversate în receptorii naturali, precum şi a valorilor limită admisibile ale prin.ipalilor indicatori de calitate a acestor ape. La domeniul de aplicare a prezentului regulament se înscriu numai apele uzate urbane care au fost sau nu epurate şi apelor uzate evacuate din staţiile de epurare a acestora. Prevederile prezentului regulament se aplică la: a) proiectarea, avizarea şi, după caz, autorizarea unor noi lucrări de folosire a apelor, precum şi la deversările de ape uzate din staţiile de epurare existente, extinderea sau retehnologizarea obiectivelor care evacuează ape uzate epurate sau neepurate. b) stabilirea gradului de epurare prealabilă a apelor uzate industriale, care întră în sistemele de colectare şi în staţiile de epurare a apelor urbane. 5

8 Capitolul 2. Memoriu tehnic. Conditii de calitate privind evacuarea apelor uzate. Standarde, normative. 2.2.Termeni şi definiţii În sensul prezentului Regulament sunt utilizate următorii termeni şi definiţii: ape uzate urbane - ape uzate menajere sau amestec de ape uzate menajere cu ape uzate industriale şi/sau ape meteorice; ape uzate menajere - ape uzate provenite din gospodării şi servicii, care rezultă de regulă din metabolismul uman şi din activităţile menajere; ape uzate industriale - orice fel de ape uzate ce se evacuează din incintele în care se desfăşoară activităţi industriale şi/sau comerciale, altele decât apele uzate menajere şi apele meteorice; staţii de epurare retehnologizate/modernizate - staţii de epurare existente, care prin renovarea tehnică permit obţinerea condiţiilor de calitate stabilite prin avizele şi autorizaţiile de gospodărire 6 a apelor; punct de control - locul de unde se prelevează probe de apă în vederea efectuării analizelor de laborator, acest loc fiind: a) în cazul apelor uzate din influenţii şi din efluenţii staţiilor de epurare a apelor uzate urbane, a apelor uzate industriale sau al evacuărilor directe, punctul de evacuare finală a apelor uzate în apa receptoare; reţea de canalizare - sistem de conducte şi/sau canale, care colecteazăşi transportă apele uzate urbane şi/sau industriale; epurare primară - epurarea apelor uzate printr-un procedeu fizic şi/sau chimic, care implică decantarea materiilor în

9 Capitolul 2. Memoriu tehnic. Conditii de calitate privind evacuarea apelor uzate. Standarde, normative. suspensie sau prin alte procedee în care CBO5 al apelor uzate influente este redus cu cel puţin 20%, iar materiile în suspensiecu cel puţin 50%; epurare secundară - epurarea apelor uzate printrun procedeu biologic cu decantare secundară sau printr-un alt procedeu, care permite respectarea condiţiilor prevăzute în prezentul regulament; epurare corespunzătoare - epurarea apelor uzate prin orice procedeu şi/sau sistem prin care la evacuare caracteristicile apelor uzate respectă condiţiile de calitate prevăzute în prezentul regulament şi în avizele şi autorizaţiile de gospodărire a apelor în vigoare; nămol - nămol rezidual, tratat sau netratat, care provine din staţia de epurare a apelor uzate; eutrofizare - dezvoltarea accelerată a algelor şi a speciilor vegetale superioare, cauzată de îmbogăţirea apei cu elemente nutritive, în special compuşi ai azotului şi/sau ai fosforului, şi care produce o perturbare a echilibrului organismelor prezente, precum şi a calităţii apei respective; autorizaţie de gospodărire a apelor - actul tehnicojuridic ce condiţionează punerea în funcţiune sau exploatarea obiectivelor noi ori a celor existente, construite pe ape sau care utilizează apele pentru a deversa apel uzate epurate sau neepurate; zone sensibile - tronsoane de apă de suprafaţă şi locurile din apele de suprafaţă afectate de eutrofizare sau cărora li se impun, conform legislaţiei în vigoare, cerinţe suplimentare faţă de calitate de către organele competente în domeniul vizat; receptor natural - resursa de apă, care primeşte apele uzate evacuate direct sau după epurarea în staţiile de epurare. echivalent locuitor (e.l.) - încărcarea organică biodegradabilă având un consum biochimic de oxigen la 5 zile - CBO5 - de 60 g O2/zi; 7

10 Capitolul 2. Memoriu tehnic. Conditii de calitate privind evacuarea apelor uzate. Standarde, normative Epurarea şi evacuarea apelor uzate urbane Înainte de a fi evacuate în receptorii naturali apele uzate menajere şi industriale, colectate în reţelele de canalizare municipale, vor fi supuse unei epurări corespunzătoare, conform prevederilor acestui regulament şi a legislaţiei în vigoare. Staţiile de epurare a apelor uzate urbane construite în conformitate cu condiţiile prezentului regulament trebuie să fie concepute, proiectate, construite, exploatate şi întreţinute astfel ca să aibă un randament suficient în toate condiţiile climatice normale ale locului în care sunt amplasate. Este necesar să se ţină seamă de variaţiile sezoniere ale încărcăturii la momentul conceperii acestor instalaţii. Evacuările provenind din staţiile de epurare a apelor uzate urbane, trebuie să corespundă prescripţiilor din tabelul nr

11 Capitolul 2. Memoriu tehnic. Conditii de calitate privind evacuarea apelor uzate. Standarde, normative. Tabelul 2.1 Prescriptii privind evacuarile de ape uzate urbane 9

12 Capitolul 2. Memoriu tehnic. Conditii de calitate privind evacuarea apelor uzate. Standarde, normative. Tabelul 2.2. Prescriptii privind evacuarile de ape uzate urbane din statiile de epurare in zone sensibile 1-reducere in raport cu valorile la intrare; 2-azotul total obtinut prin metoda Kjeldahl(azot organic+nh 1 ) de azot continut in nitrati(no 4 ) si de azot continut in nitriti(no 2 ); 3-valorile concentratiilor sunt din probe momentane. În prezentul Regulament corpurile de apă folosite ca surse de apă potabilă, care pot conţine concentraţii de azot mai mari decât cele stabilite în normele referitoare la calitatea apei de suprafaţă destinate captării apei pentru potabilizare, se pot considera zone sensibile. Cerinţele sanitaro - epidemiologice faţă de calitatea apelor uzate epurate, deversate în receptorii naturali ţin de competenţa Ministerului Sănătăţii. Punctele de evacuare pentru apele uzate urbane se aleg avânduse în vedere maxima reducere a efectelor asupra receptorului. Apele uzate epurate se vor reutiliza ori de câte ori acest lucru este posibil, cu avizul autorităţilor în domeniul vizat, în funcţie de origine şi de domeniul de utilizare. Reutilizarea acestor ape trebuie să se 10

13 Capitolul 2. Memoriu tehnic. Conditii de calitate privind evacuarea apelor uzate. Standarde, normative. facă în condiţiile reducerii la minimum a efectelor negative asupra mediului. Nămolurile provenite din epurarea apelor uzate necesită tratate şi depozitate în mod corespunzător sau să se reutilizeze atunci când acest lucru se dovedeşte necesar. Modul de depozitare sau de utilizare a acestora trebuie să reducă la minimum efectele negative asupra mediului şi se precizează în proiectele noi a staţiilor de epurare sau în autorizaţiile de gospodărire a apelor. Utilizarea nămolurilor se poate face numai cu avizul autorităţilor în domeniul vizat, în funcţie de origine şi de domeniul de utilizare. 2.4.Restricţii privind evacuarea apelor uzate urbane Apele uzate care se evacuează în receptorii naturali nu trebuie să conţină: a) substanţe poluante cu grad ridicat de toxicitate, prevăzute mai jos, in lista claselor si grupelor de substante,precum şi acele substanţe, a căror interdicţie a fost stabilită prin studii de specialitate; b) materii solide în suspensie peste limita admisă, care ar putea produce depuneri în albiile minore ale cursurilor de apă sau în cuvetele lacurilor; c) substanţe care pot conduce la creşterea turbidităţii, formarea spumei sau la schimbarea proprietăţilor organoleptice ale receptorilor faţă de starea naturală a acestora. Lista claselor şi grupelor de substanţe, selectate în special pe baza toxicităţii, persistenţei şi bioacumulării lor: a) compuşi organohalogenaţi b) compuşi organostanici şi organofosforici; c) substanţe cu proprietăţi cancerigene; d) compuşi organici ai mercurului; e) compuşi organosilicici; f) deşeuri radioactive, care se concentrează în mediu sau în organismele acvatice. 11

14 Capitolul 2. Memoriu tehnic. Conditii de calitate privind evacuarea apelor uzate. Standarde, normative. Este interzisă evacuarea în receptorii naturali o dată cu apele uzate a substanţelor individuale, care aparţin claselor sau grupelor de substanţe enumerate mai sus şi care au un grad ridicat de periculozitate. Apele uzate, provenite din instituţiile medicale curative sau profilactice (spitale de boli infecţioase, sanatorii de boli de tuberculoză, instituţii de pregătire a preparatelor biologice -seruri şi vaccinuri ), de la unităţi zootehnice şi abatoare, nu pot fi descărcate în receptori fără a fi supuse în prealabil dezinfecţiei specifice. Descărcarea apelor uzate epurate în reţeaua de canale de desecare, de irigaţii ori pe terenuri agricole se va face numai cu avizul organelor de mediu şi sănătate. 2.5.Monitorizarea evacuărilor din staţiile de epurare a apelor uzate municipale în receptorii naturali. Apele uzate urbane, înainte de a fi evacuate în receptorii naturali, trebuie monitorizate în concordanţă cu procedurile de control stabilite de proiectul de execuţie a staţiei de epurare şi a prezentului regulament. Monitorizarea a reţelelor de canalizare şi/sau ai staţiilor de epurare a apelor uzate municipale, şi ai oricăror evacuări directe în receptorii naturali constituie obligaţia tuturor prestatorilor/operatorilor de servicii publice, a organelor de supraveghere şi control de stat în acest domeniu. Staţiile de epurare vor fi proiectate sau modificate astfel încât din punctele de control stabilite să se poată preleva probe reprezentative din influentul,.fluentul staţiei şi din efluentul epurat sau din efluentul final, înainte de evacuare în receptori. Metodele de monitorizare utilizate sunt metode standard în vigoare, utilizate la nivel naţional. Din punctele de control se prelevează probe pe o perioadă de 24 de ore sau la intervale regulate de timp, proporţionale cu debitul, la evacuare - dacă se consideră necesar, şi la intrarea în staţia de epurare - pentru a se urmări conformarea cu prescripţiile stabilite prin prezentele norme tehnice, după cum urmează: 12

15 Capitolul 2. Memoriu tehnic. Conditii de calitate privind evacuarea apelor uzate. Standarde, normative. a) La prelevarea probelor se aplică practicile naţionale şi, după caz, internaţionale de laborator: respectiv metodele ISO sau EN - pentru ca gradul de degradare a probelor între momentul prelevării şi cel al analizării să fie cât mai mic posibil. Se consideră că apa uzată epurată respectă valorile maxim admisibile fixate pentru parametrii relevanţi/de interes, dacă pentru fiecare parametru relevant, luat individual, probele de apă arată că acesta respectă valoarea fixată. Tabelul 2.3. Valori limită de încărcare cu poluanţi a apelor uzate industriale şi urbane evacuate în receptori naturali Nr. crt. Indicatorul de calitate U.M. Valori limită admisibile 1. Temperatură C ph unit. ph 6,5-8,5 3. Materii în suspensie mg/dm3 35 (60) 4. Consum biochimic de oxigen mg O2/dm3 25 CBO5 5. Consum chimic de oxigen mg O2/dm3 125 CCOCr 6. Azot amoniacal (NH4+) mg/dm3 2 (3) 7. Azot total mg/dm3 10 (15) 8. Azotaţi NO- mg/dm3 25 (37) 9. Azotiţi mg/dm3 1 (2) 10. Sulfuri si H2S (S2-) mg/dm3 0,5 11. Sulfiţi (SO32-) mg/dm Sulfaţi (SO42-) mg/dm Fenoli antrenabili cu vapori de mg/dm3 0,3 apă 14. Substanţe extractibile cu mg/dm3 20 solvenţi organici 15. Produse petroliere mg/dm Fosfor total mg/dm3 1 (2) 13

16 Capitolul 2. Memoriu tehnic. Conditii de calitate privind evacuarea apelor uzate. Standarde, normative. 17. Detergenţi sintetici mg/dm3 0,5 18. anuri totale mg/dm3 0,1 19. Clor rezidual liber mg/dm3 0,2 20. Cloruri mg/dm Fluoruri mg/dm Reziduu filtrat la 105 C mg/dm Arsen mg/dm3 0,1 24. Aluminiu mg/dm Calciu mg/dm3 300,6 26. Plumb (Pb2+) mg/dm3 0,2 27. Cadmiu (Cd2+) mg/dm3 0,2 28. Crom total mg/dm Crom hexavalent (Cr6+) mg/dm3 0,1 30. Fier total ionic mg/dm Cupru (Cu2+) mg/dm3 0,1 32. Nichel (Ni2+) mg/dm3 0,5 33. Zinc (Zn2+) mg/dm3 0,5 34. Mercur mg/dm3 0, Argint mg/dm3 0,1 36. Molibden mg/dm3 0,1 37. Seleniu mg/dm3 0,1 38. Mangan mg/dm Magneziu mg/dm Cobalt mg/dm3 1 14

17 Capitolul 2. Memoriu tehnic. Conditii de calitate privind evacuarea apelor uzate. Standarde, normative. NTPA 002 denumeşte indicatorii de calitate ai apelor uzate evacuate în reţele de canalizare ale localităţilor. Tabelul 2.4. Indicatori de calitate ai apelor uzate evacuate în reţelele de canalizare ale localităţilor. Valori limita Nr.ctr. Indicatorul de calitate U.M. admisibile 1. Temperatura C ph unit. ph 6,5-8,5 3. Materii în suspensie mg/dm Consum biochimic de mg/dm3 300 oxigen CBO5 5. Consum chimic de oxigen mg/dm3 500 CCOCr 6. Azot amoniacal (NH4+) mg/dm Fosfor total (P) mg/dm anuri (CN-) mg/dm Sulfuri si H2S (S2-) mg/dm Sulfiţi (SO32-) mg/dm Sulfaţi (SO42-) mg/dm Fenoli antrenabili cu vapori mg/dm3 30 de apă 13. Substanţe extractibile cu mg/dm 3 30 solvenţi organici 14. Detergenţi sintetici mg/dm 3 25 biodegradabili 15. Plumb (Pb 2+ ) mg/dm 3 0,5 16. Cadmiu (Cd 2+ ) mg/dm 3 0,3 17. Crom total mg/dm 3 1,5 18. Crom hexavalent (Cr 6+ ) mg/dm 3 0,2 19. Cupru (Cu 2+ ) mg/dm 3 0,2 20. Nichel (Ni 2+ ) mg/dm Zinc (Zn 2+ ) mg/dm Mangan total (Mn 2+ ) mg/dm Clor rezidual (Cl 2 ) mg/dm 3 0,5 15

18 Capitolul 2. Memoriu tehnic. Conditii de calitate privind evacuarea apelor uzate. Standarde, normative. În proiectare, dacă evacuarea de ape uzate se face într-un receptor natural de tip emisar, pentru asigurarea condiţiilor de calitate ale emisarului, respectiv a apei de suprafaţă, trebuiesc cunoscute prevederile Ordonanţei MAPM nr. 1146/2002 pentru aprobarea normativului privind obiectivele de referinţă pentru clasificarea calităţii apelor de suprafaţă. Tabelul 2.5. Determinări fizico-chimice la apă Directiva privind epurarea apelor uzate orăşeneşti Obiectivul Directivei: protecţia mediului împotriva efectelor negative ale evacuărilor de ape uzate orăşeneşti şi de ape uzate din anumite sectoare industriale (în special industria alimentară). Cerinţe prevăzute: Colectarea, epurarea şi evacuarea apelor uzate din aglomerări precum şi a celor biodegradabile provenite de la anumite sectoare industriale(industria agroalimentară); 16

19 Capitolul 2. Memoriu tehnic. Conditii de calitate privind evacuarea apelor uzate. Standarde, normative. Termenele limită pentru implementarea Directivei în funcţie de mărimea aglomerărilor umane şi de caracteristicile receptorilor naturali : Asigurarea cu sisteme de colectare a apelor uzate orăşeneşti pentru toate aglomerările cu peste 2000 locuitori echivalenţi (l.e.) ; Asigurarea ca pentru toate aglomerările cu peste 2000 locuitori echivalenţi (l.e.) sa fie echipate cu staţii de epurare, la un nivel de epurare specific : - tratare secundară pentru aglomerări mai mici de l.e. - tratare terţiarăa pentru aglomerări cu peste l.e. Ţinând cont de aspectele privind protecţia mediului, de aşezarea sa geografică în bazinul Dunării şi Mării Negre, Romania declară întregul sau teritoriu drept arie sensibilă, acest aspect presupunând obligaţia ca toate aglomerările umane cu mai mult de locuitori echivalenţi sa fie prevăzute cu staţtii de epurare cu grad avansat de epurare, respectiv treapta terţiară. Această decizie importantă impune luarea în considerare a unei perioade de tranziţie de 12 ani, de la data aderării. Standarde de evaluare a apelor uzate În vederea asigurării condiţiilor de calitate privind evacuările de ape epurate în mediul acvatic trebuiesc considerate Legea Apelor HG 351/ , respectiv programul de evacuări treptate de ape epurate în mediul acvatic şi HG 352/ privind modificarea şi completarea HG nr. 188/2002 pentru aprobarea unor norme privind condiţiile de 17

20 Capitolul 2. Memoriu tehnic. Conditii de calitate privind evacuarea apelor uzate. Standarde, normative. descărcare în mediu acvatic a apelor epurate (NTPA 001/2005 şi 002/2005). În conformitate cu Hotărârea de Guvern nr. 188/2002 sunt aprobate : Normele tehnice privind colectarea, epurarea si evacuarea apelor uzate orăşeneşti, (NTPA 011/2002); Normativul privind condiţiile de evacuare a apelor uzate în reţelele de canalizare ale localităţilor si direct in staţiile de epurare, (NTPA 002/2002); Normativul privind stabilirea limitelor de încărcare cu poluanţi a apelor uzate industriale si orăşeneşti la evacuarea in receptori naturali, (NTPA 001/2005); Prin Hotărârea de Guvern nr. 472/2000 sunt reglementate unele măsuri de protecţie a calităţii resurselor de apă în care sunt specificate penalităţile aplicate utilizatorilor de apă pentru depăşirea concentraţiilor maxime admise din apele uzate evacuate pentru : Indicatori chimici generali: materii totale în suspensie, cloruri, sulfaţi, sodiu, potasiu, calciu, magneziu, azotaţi, amoniu, azot total, azotiţi, CBO5, CCO-Mn, CCO-Cr, fosfaţi, fosfor total, mangan, aluminiu, fier total ionic, substanţe extractibile în eter de petrol şi substanţe petroliere, detergenţi sintetici anionactivi biodegradabili, reziduu filtrabil uscat la 105 C; Indicatori chimici specifici: sulfiţi, fluoruri, fenoli antrenabili cu vapori de apă, nichel, crom, amoniac, bariu, sulfuri şi hidrogen sulfurat; Indicatori chimici toxici şi foarte toxici: arsen, cianuri, mercur, cadmiu, plumb, argint, crom6+, cupru, molibden, clor rezidual liber, substanţe cancerigene (benzpirenul şi compuşii lui, nitroderivaţii), hidrocarburi policiclice aromate (HPA), pesticide-erbicide, 14 triazine. 18

21 Capitolul 3. Poluanti caracteristici si impactul asupra mediului.caracteristicile apelor uzate Capitolul 3 POLUANŢI CARACTERISTICI SI IMPACTUL ASUPRA MEDIULUI. CARACTERISTICILE APELOR UZATE URBANE 3.1. POLUANŢI CARACTERISTICI SI IMPACTUL ASUPRA MEDIULUI. Apele uzate cu cea mai mare încărcătură de poluanţi sunt apele uzate menajere şi cele industriale. O parte din poluanţi le sunt comuni. Principalele tipuri de poluanţi care conferă apelor calitatea de ape uzate datorită modificării caracteristicilor fizice, chimice, bacteriologice sau radioactive sunt: Compuşi organici biodegradabili care provin din apele uzate menajere, industriale etc. Cele mai încărcate sunt cele din industriile alimentare, cea organică de sinteză şi de hârtie, din complexe de creştere a animalelor (abatoare, zootehnie). Impactul acestor compuşi constă în reducerea concentraţiei de oxigen dizolvat cu repercursiuni asupra florei, faunei. Are loc procese anaerobe; există riscul reducerii capacităţii de autoepurare. Prezenţa acestor compuşi este indicată de CBO 5 (indicator specific). Compuşi organici nebiodegradabili (refractari sau poluanţi prioritari) rezultaţi din surse precum ape uzate din industria organică de sinteză, cea a celulozei şi hârtiei, petrochimică şi metalurgică. Sunt compuşi organici cu toxicitate acută sau cronică şi/sau cu caracter mutagen sau cancerigen. Impactul este deosebit asupra cursurilor de apa, asupra oamenilor şi asupra organismelor acvatice. Încetinesc sau stopează procesele de autoepurare sau epurare biologică şi pot da 19

22 Capitolul 3.Poluanti caracteristici si impactul asupra mediului. Caracteristicile apelor uzate produşi secundari de dezinfecţie.oxidabilitatea este mai mică decât la compuşii organici biodegradabili datorită structurii chimice pe care o au. Compuşii organici toxici sau nebiodegradabili se pot clasifica după cum urmează: -compuşi halogenaţi ai hidrocarburilor saturate şi nesaturaţi ciclici sau aciclici; -compuşi aromatici monociclici; -compuşi fenolici; -compuşi aromatici policiclici; -compuşi ai acidului ftalic de tipul esterilor şi eterilor; -compuşi cu azot; -pesticide; -compuşi policloruraţi ai fenilbenzenului. Toţi compuşii evidenţiaţi provin din industria organică de sinteză, industria textilă, industria celulozei şi hârtie, rafinării de petrol, industria metalurgică, industria minieră şi industria lemnului. Clorurile şi sulfurile din apele uzate pot influenţa procesele biologice de epurare dacă cantităţile lor depasesc anumite limite. Clorurile sub formă de ioni de clor din apa uzată menajeră provin în special, din urina de origine animală sau umană, ca urmare a consumului în alimentaţie a clorurii de sodiu. Sulfurile din apele uzate menajere pot fi determinate şi puse în evidenţă sub formă de sulfuri totale, sulfuri de carbon şi hidrogen sulfurat (care ne dă indicaţii asupra lipsei oxigenului din apă şi apariţia proceselor anaerobe). Metalele grele existente, în special, în apele uzate industriale sunt toxice pentru microorganismele care participă la epurarea biologică a apelor şi la fermentarea anaerobă a nămolurilor. Limitele admisibile pentru Cu, Zn, Cd, Pb, Hg, Co sunt evidenţiate în STAS Determinarea lor în laborator 20

23 Capitolul 3. Poluanti caracteristici si impactul asupra mediului.caracteristicile apelor uzate prin analize standard necesită durate mari de timp şi un echipament complex derivat din necesitatea utilizării unei game largi de reactivi. În ultimul timp se practică metoda spectrofotometriei cu absorbţie atomică al cărui aparat este capabil să determine un număr de 27 elemente minerale, între care şi metalele grele menţionate. Substanţe radioactive folosite din ce în ce mai mult în medicină, tehnică etc, precum şi la centralele atomice crează noi probleme celor care se ocupă cu protecţia calităţii apelor. Aceste substanţe care emit radiaţii influenţeză procesele de epurare şi pot fi periculoase pentru personalul de exploatare. Substanţele organice din apele uzate menajere provin din dejecţiile umane şi animale, din resturile de alimente, legume şi fructe, precum şi din alte materii organice evacuate în reţeaua de canalizare. Prezenţa substanţelor organice în apă poate reduce oxigenul din apă până la 0, iar în apa lipsită de oxigen, substanţele organice se descompun prin procese anaerobe care au loc concomitent cu producerea hidrogenului sulfurat şi a altor gaze rău mirositoare şi toxice (indol, scatol, etc). Nutrienţi includ N 2, P, compuşi anorganici şi organici cu azot şi fosfor, Si şi sulfaţi. Principalele surse de generare le constituie apele uzate menajere şi efluenţii din industria îngrasamintelor chimice. Azotul şi fosforul stimulează cresterea necontrolată a algelor şi microorganismelor producând fenomenul de eutrofizare. Substanţe toxice (poluanţi prioritari) includ detergenţi, cianuri, compuşi organici cloruraţi, lignină, compuşi proveniţi din industria chimică, industria celulozei şi hârtiei, industria petrochimică. Poluanţii prioritari sunt compuşi organici sau anorganici selectaţi pe baza toxicităţii foarte mari, a efectelor cancerigene sau mutagene. Aceşti poluanţi sunt denumiţi şi compuşi toxici refractari şi se găsesc în majoritatea cazurilor în apele uzate industriale, fiind însă depistaţi uneori în cantităţi foarte mici în 21

24 Capitolul 3.Poluanti caracteristici si impactul asupra mediului. Caracteristicile apelor uzate apele de alimentare datorită unor infiltraţii sau datorită epurării necorespunzatoare a apelor din amonte. Suspensii inerte, materiale coloidale sau materii fin divizate rezultă ca urmare a proceselor de spălare din diverse industrii. Prin depunerea solidelor în suspensie se perturbă viata acvatică normală. Apa caldă este produsă de multe industrii, cum ar fi industria enegetică, petrochimică şi de sinteză organică care utilizează apa ca agent de răcire. Deversată ca atare în emisar, apa caldă perturbă desfaşurarea procesului de autoepurare. Limita la noi în ţară la deversare este de 30 0 C. Contaminarea bacteriologică poate fi produsă de către industria alimentară, crescatoriile de animale sau canalizarea apelor menajere şi industriale în sistem combinat. Alţi poluanţi sunt substanţele petroliere, sărurile, bazele şi acizii peste concentraţia limita (C.M.A.), agenţii reducători (grupe de sulfiţi, sulfaţi), uleiuri care apar în efluenţii generaţi în diferite industrii. Impactul: consum de oxigen dizolvat sau împiedică transferul de oxigen din atmosferă în apă. Influenţează procesele de tratare a apei şi viaţa organismelor subacvatice care duc la modificări de ph şi depuneri în albie. Factorii care influenţează selecţia operaţiilor şi proceselor unitare În general alegerea factorilor care influenţează selecţia operaţiilor şi proceselor unitare dintr-o staţie de epurare a apelor uzate municipale sunt prezentaţi mai jos: 22

25 Capitolul 3. Poluanti caracteristici si impactul asupra mediului.caracteristicile apelor uzate Tabelul 3.1.Factorii care influenţează selecţia operaţiilor şi proceselor unitare Nr. crt. Factori Observaţii 23 1 Posibilităţile de aplicare a procesului de epura-re. 2 Debitul de ape uzate. 3 Variaţiile de debit şi compoziţie ale apei uzate. 4 Caracteristicile şi com-poziţia apelor uzate. 5 Poluanţi care inhibă sau se menţin neschim-baţi în cursul epurării apelor uzate. Sunt evaluate pe baza experienţei anterioare, a datelor din literatură, din instalaţii pilot şi instalaţii în funcţiune. Procesele alese trebuie să corespundă debitului de ape uzate estimat, de exemplu, iazurile de stabilizare nu sunt corespunzătoare pentru debite mari. Cele mai multe procese de epurare au rezultate mai bune în condiţii relativ constante de debit şi compoziţie ale apei uzate. De cele mai multe ori se practică uniformizarea debitelor şi compozitiei apei uzate, înainte de a se trece efectiv la epurarea acestora. Influenţează în mod direct tipul proceselor folosite: fizice, chimice, biologice, epurarea acestora. Este necesar să se identifice aceşti poluanţi în apele uzate, pentru a alege în mod corespunzător schema de operare; compuşii organici nebiodegradabili inhibă desfăşurarea procesului de epurare biologică, deci, trebuie eliminaţi într-o etapa anterioară printr-o metodă de epurare avansată. 6 Condiţii climatice Temperatura influenţează viteza de reacţie a multor procese chimice şi biologice. 7 Condiţii de reacţie şi alegerea reactorului. Alegerea şi proiectarea reactorului se bazează pe consideraţii cinetice şi termodinamice, fiind importante, de asemenea tipul de reacţie prin care se realizează eliminarea poluanţilor, folosirea

26 Capitolul 3.Poluanti caracteristici si impactul asupra mediului. Caracteristicile apelor uzate 8 Performanţele realizate. 9 Reziduurile rezultate. 10 Prelucrarea nămolurilor rezultate din procesul de epurare. eventuală a catalizatorilor, posibilitaţi de intensificare a transferului de masă sau căldură. Sunt de obicei, exprimate prin prisma calităţii efuentului, valorile concentraţiei poluanţilor în efluent trebuind să fie conforme cu valorile admisibile din standardele naţionale. Tipurile şi calităţile de reziduuri solide, lichide sau gazoase, obţinute din procesul de epurare trebuie să fie cunoscute sau estimate din studii de laborator sau la scară de pilot. Selecţia sistemului de prelucrare a nămolurilor trebuie să corespundă cu sistemul de epurare ales, ţinând cont şi de nămolul în care ar putea afecta prelucrarea nămolurilor procesele de epurare ale apelor uzate. 11 Factorii de mediu. Direcţia vântului, zgomotului, circulaţia, distanţa faţă de zona rezidenţială, caracteristicile emisarului, influenţează sau condiţioneaază respectiv unele procese sau amplasarea staţiei de epurare 12 Necesarul de substanţe chimice. 13 Necesarul de energie şi alte surse. 14 Necesarul de personal Trebuie cunoscute cantităţile, efectul chimicalelor şi modul în care acesta afectează costul procesului de epurare pe ansamblul său şi de tratare a deşeurilor rezultate. Trebuie cunosut necesarul energetic: energie electrică, combustibil, apă de răcire a apelor rezultate. Este important să se cunoască numărul de oameni şi nivelul lor de calificare, precum şi timpul în care se poate realiza calificarea lor. 24

27 15 Condiţii de exploatare şi fiabilitate Capitolul 3. Poluanti caracteristici si impactul asupra mediului.caracteristicile apelor uzate Este necesar să se cunoască condiţiile deosebite de exploatare, lucrul la temperaturi şi presiuni mari, cu substanşe toxice, necesarul şi costul temperaturii suplimentare. 16 Procese auxiliare Utilaje auxiliare: depozitare, pompare, transfer termic, trebuie să fie cunoscute, la fel ca şi efectele nefuncţionării acestora asupra calităţii efluentului. 17 Performanţele proce-sului epurare. 18 Complexitatea procesului de 19 Compabilitatea cu in-stalaţiile deja existente Sunt importante performanţele pe termen lung ale operaţiilor şi proceselor unitare, influenşa concentraţiilor şoc ale poluanţilor asupra acestora. Sunt foarte utile informaţiile asupra comploatării instalaţiilor de epurare în condiţii obişnuite sau de urgenţă precum şi niveluul necesar de pragătire a operatorilor. Operaţiile sau procesele unitare pot fi compatibile cu instalaţiile existente, expansiunea staţiei de epurare făcându-se astfel rapid. 20 Spaţul necesar Se preferă staţii de epurare compacte, deoarece terenurile sunt foarte scumpe. Se recomandă atât necesarul pentru instlaţiile existente cât şi pentru dezvoltările ulterioare CARACTERISTICILE APELOR UZATE URBANE Determinarea caracteristicilor apelor uzate orăşăneşti este necesară pentru proiectarea staţiilor de epurare dar şi pentru controlul şi operarea acestora în condiţii optime. Prin caracterizarea apelor uzate se înţelege determinarea parametrilor calitativi (indicatori de calitate) cu referire la: -indicatori fizici ; -indicatori chimici ; -indicatori biologici. 25

28 Capitolul 3.Poluanti caracteristici si impactul asupra mediului. Caracteristicile apelor uzate Caracteristici fizice Temperatura apelor uzate influenţează majoritatea reacţiilor fizice şi biochimice care au loc în procesul de epurare. Apele uzate menajere au o temperatură cu C mai ridicată decât cea a apelor de alimentare, cu excepţia cazului de deversări de ape calde tehnologice sau când în retea se infiltrează ape subterane. Turbiditatea apelor uzate este dată de particulele foarte fine aflate în suspensie, care nu sedimentează în timp. Turbiditatea nu constituie o determinare curenta a apelor uzate, deoarece nu exista o proporţionalitate directă între turbiditate şi conţinutul lor în suspensii. Analizele de laborator se exprimă în grade de turbiditate, 1 grad de turbiditate corespunzând la 1 mg SiO 2 /dm 3 de apă. Orientativ, apele uzate menajere prezintă valori ale gradului de turbiditate în limitele de în scara silicei. Culoarea apelor uzate menajere proaspete este gri deschis, iar culoarea gri inchis indică începutul procesului de fermentare a materiilor organice existente în aceste ape. Pentru apele uzate care prezintă alte nuanţe de culori, rezultă că amestecul acestora cu apele uzate industriale care pătrund în reţeaua de canalizare este dominat de acestea din urmă (ape verzi de la industriile de legume, ape galbene de la industriile prelucratoare de clor, ape roşii de la uzine metalurgice etc). Mirosul apelor uzate menajere proaspete este aproape inperceptibil: intrarea în fermentaţie a materiilor organice este indicată de mirosuri de hidrogen sulfurat, de putregai sau de alte mirosuri de produse de descompunere. Apele uzate orăşeneşti pot avea mirosuri diferite imprimate de natură şi provenienţa apelor uzate industriale. Materiile solide totale (MST) care se găsesc în apa uzată pot fi în stare de suspensie (organice şi minerale) şi materii solide dizolvate (organice şi minerale). Materiile solide în suspensie, la 26

29 Capitolul 3. Poluanti caracteristici si impactul asupra mediului.caracteristicile apelor uzate rândul lor, pot fi separabile prin decantare şi materii coloidale. În funcţie de dimensiunile diferitelor particule (gradul de dispersie) şi de greutatea specifică a acestor particule, materiile solide în suspensie se pot depune sub formă de sediment, pot pluti la suprafaţa apei sau pot pluti în masa apei (materiile coloidale). Analizele apelor uzate menajere indică o cantitate totala a materiilor solide de 65 g/om zi, din care, materiile solide decantabile reprezinta g/om zi (în medie 40 g/om zi), ceea ce reprezintă 60-75% din materiile solide totale. În cazul îndepărtarii unei părţi din rezidurile menajere solide prin marunţire (tocare) şi evacuare apoi hidraulic, prin reţeaua de canalizare, se înregistrează o creştere semnificativă (cca 100 g/om zi) a depunerilor în staţia de epurare. Caracteristici chimice Apele uzate conţin carbohidraţi, grăsimi şi uleiuri, proteine, fenoli, pesticide, poluanţi prioritari, compuşi organici volatili. Aceştia pot proveni di dejecţiile umane şi aminale, resturi alimentare, legume şi fructe sau alţi compuşi organici de sinteză proveniţi din apele uzate industriale. Prezenţa materiilor organice pot reduce O 2 dizolvat favorizând apariţia proceselor anaerobe. Analiza conţinutului de compuşi organici prezintă o importanţă deosebită pentru funcţionarea staţiilor de epurare, testele putând fi grupate în două categorii: analize care măsoară concentraţii mai mari de compuşi organici mai mari de 1mg/L precum CBO 5, CCO Cr, CTCO (conţinutul total de carbon organic), CTO (consum teoretic de oxigen). analize care determină urme de compuşi organici ( mg/l) folosind metode instrumentale de analiză, cum ar fi cromatografia în fază lichidă/gazoasă, spectrofotometrice analize anorganice : aciditatea, alcalinitatea, ph, sulfaţi, nitraţi, etc. 27

30 Capitolul 3.Poluanti caracteristici si impactul asupra mediului. Caracteristicile apelor uzate CBO 5 este consum biochimic de oxigen în interval de cinci zile la o temperatură standard de 20 C. Este un indicator general care dă informaţii asupra conţinutului de substanţe organice biodegradabile din apa uzată sau despre necesarul de oxigen al microorganismelor din apă. Practic se determină diferenţa dintre cantitatea de oxigen iniţială din apa uzată şi cea de după 5 zile de incubaţie la temperatura constantă. Pentru ape uzate menajere CBO 5 are valorile mg/l, în timp ce în apele uzate industriale variază în limite mai largi funcţie de provenienţa lor. Este un indicator important pentru proiectarea treptelor biologice. Procesele consumatoare ale oxigenului dizolvat sunt cele de transformare ale carbonului organic în CO 2 şi de transformare a NH 3 în NO 2 şi NO 3. CCO este consumul chimic de oxigen. Se poate determina prin doua metode: - Metoda cu KMnO 4 în mediu acid (nu se foloseşte în cazul apelor uzate decât foarte rar). - Metoda cu K 2 Cr 2 O 7 în mediu acid pentru determinările specifice 0 analizei apelor uzate (la 100 C). Este măsura cea mai potrivită a oxidabilităţii, dacă concentraţia de ioni Cl este mai mare de 300mg /L se foloseşte ca inhibitor pentru HgSO 4. CCO Cr ia valori de mg/l pentru apele uzate municipale în general dar se poate ajunge la mg/l în unele cazuri. CTO este consumul teoretic de oxigen determinat pe principiul cromatografiei în fază gazoasă evidenţiază toate substanţele organice şi anorganice existente în proba de ape uzate care intră în reacţii chimice până la nivelul de oxizi stabili. Se poate calcula dacă se cunoaşte natura compuşilor organici impurificători. 28

31 Capitolul 3. Poluanti caracteristici si impactul asupra mediului.caracteristicile apelor uzate CTCO este conţinutul total de carbon organic din apă. Este un indicator global pentru concentraţii destul de mici. Principiul de determinare constă în introducerea unor volume exact măsurate de apă în dispozitive de oxidare chimică sau în cuptoare cu temperatură înaltă. Carbonul este transformat în CO 2 în prezenţa unui catalizator şi apoi se determină CO 2 într-un analizor cu raze IR. Înaintea determinării se realizează filtrarea probei şi eventual o acidifiere pentru a elimina interferentele. Aciditatea apelor uzate este determinată de prezenţa bioxidului de carbon liber, a acizilor minerali şi a sărurilor acizilor tari cu baze slabe. Aciditatea se exprimă în ml substanţă alcalină normală pentru neutralizarea unui dm 3 de apă. Acest parametru este indicat a fi determinat pentru apele uzate industriale care ajung în staţia de epurare orăşenească. Alcalinitatea apelor uzate este dată de prezenţa bicarbonaţilor, carbonaţilor alcalini şi a hidroxizilor. Apele uzate menajere sunt uşor alcaline, caracterizate prin valoarea ph-ului în limitele de În laborator aceasta caracteristică chimică se determină prin neutralizarea unui dm 3 de apă de analizat cu o soluţie de HCl diluat la 0.1N exprimată în ml. ph-ul apelor uzate poate fi acid sau alcalin şi constituie o cauză importantă perturbatoare a proceselor biologice din cadrul unei statii de epurare. Spre deosebire de aciditatea sau alcalinitatea unei ape, acest parametru exprimă numai intensitatea acidităţii sau alcalinităţii, adică nu există o legatură directă între ph-ul unei ape şi cantitatea de acizi sau alcali care este în compoziţia apei respective. Este posibil ca doua soluţii apoase să prezinte aceleaşi valori ale ph-ului, cu toate ca concentraţia lor în acizi sau baze poate fi diferită. Concentraţia în ioni de hidrogen a apelor naturale, adică ph-ul care exprimă reacţia activă a apei prezintă valoarea 7 (ape 29

32 Capitolul 3.Poluanti caracteristici si impactul asupra mediului. Caracteristicile apelor uzate neutre). Reacţia apelor va fi acidă pentru ph = 0 7 si va fi alcalină pentru ph = Caracteristici bacteriologice şi biologice Apele uzate în compoziţia cărora se află materii organice, sunt poluate şi cu specii de organisme care valorifică resursele de hrană respective şi care, în decursul dezvoltării lor, s-au adaptat unor condiţii unilaterale de mediu. Aceste organisme constituie indicatorul biologic ce caracterizează pozitiv gradul de încărcare al apei cu substanţe organice sau gradul de saprobitate. Organismele respective sunt formate din bacterii, protozoare, alge. Din punct de vedere al nutriţiei, bacteriile se împart în autotrofe şi heterotrofe. Bacteriile autotrofe utilizează pentru hrana substanţe minerale. Carbonul necesar pentru sinteza glucidelor, lipidelor şi proteinelor îl iau din bioxidul de carbon, carbonaţi şi bicarbonaţi. Bacteriile heterotrofe au nevoie de materii organice ca sursă de carbon şi de energie. Din grupa acestor bacterii fac parte: saprofitele care utilizează materii organice moarte şi care joacă rolul principal în procesul de autoepurare, şi parazite, care se dezvoltă în corpul organismelor animale şi umane şi care apar numai întâmplător în apele poluate; unele sunt patogene, reprezentând un pericol pentru sănătatea omului (bacteriile tifosului intestinal, a dizenteriei, a holerei, a febrei tifoide etc.). Pentru a determina gradul de infectare a apei cu bacterii patogene se efectuează o analiza a apelor pentru a pune în evidenţă existenţa bacteriilor din grupa Coli bacterii care prezintă un component tipic al microflorei intestinale. Bacteria Coli nu constituie o bacterie patogenă (este o bacterie banală), dar constituie un indicator al existenţei în apa uzată a dejecţiilor de animale şi umane şi deci existenţa de bacterii patogene. 30

33 Capitolul 3. Poluanti caracteristici si impactul asupra mediului.caracteristicile apelor uzate Determinarea organismelor existente în apele uzate după sistemul saprobiilor care cuprine speciile de organisme caracteristice apelor impurificate cu substanţe organice îşi găseşte o aplicare din ce în ce mai largă. Astfel, prezenţa sau absenţa unor organisme poate oferi indicaţii asupra desfăşurării procesului de epurare biologică din cadrul unei staţii de epurare. Aceeaşi observaţie este valabilă şi în cazul proceselor de fermentare anaerobă a nămolurilor. Varietatea organismelor în procesele tehnologice mentionate este mai mare faţă de cea existentă în apele uzate brute unde speciile de organisme sunt foarte reduse, ceea ce impune efectuarea de analize biologice, în mod sistematic, în statiile de epurare. Faţă de analiza chimică, analiza biologică a apelor uzate prezintă unele avantaje şi dezavantaje. Avantajul cel mai important constă în valoarea ei retrospectivă. Dacă analiza chimică oferă informaţii asupra unor caracteristici ale apei valabile numai pentru momentul prelevării probelor, analiza biologică furnizează date medii ce oglindesc situaţia în trecut pe o perioadă îndelungată de timp. Acest avantaj este consecinţa asa-numitei inerţii biologice ce caracterizează materia primă. Reacţia unui organism, răspunsul acestuia faţă de factorii de mediu (temperatura, oxigen, ph) nu au loc imediat, ci se petrec într-o anumită perioadă de timp. Analiza biologică, în schimb, nu poate furniza valori cantitative asupra proceselor de poluare şi nici nu poate indica natura poluantului. În aceasta situaţie, metodele de analiză fizico-chimică a apelor uzate se completează reciproc cu metodele de analiză biologică. Dacă o poluare puternică nu este greu de identificat, în schimb când intervine o poluare slabă se poate pune în evidenţă numai printr-o analiză atentă a condiţiilor biologice corelate cu datele chimice. 31

34 Capitolul 4. Gradul de epurare Capitolul 4 GRADUL DE EPURARE În vederea protecţiei apelor ca factor natural al mediului înconjurător, ca element de bază pentru viaţă şi desfăşurarea activităţilor social economice, evacuarea apelor uzate în apele de suprafaţă, trebuie să îndeplinească condiţiile din NTPA 001 (Legea 188/2002). Tabelul 4.1. Valori limită privind evacuarea apelor uzate în apele de suprafaţă Nr. crt. Indicatori calitate de UM Valorile limite admisibile 1 Materii în 3 mg / dm 35 suspensii 2 CB05 3 mgo dm 25 mgo dm 125 / 2 / 2 3 CC0-Cr 3 4 Azot total 3 mg / dm 10 32

35 Capitolul 4. Gradul de epurare Tabelul 4.2. Clasificare ape de suprafaţă de pe teritoriul României: Categoria I II III Domenii de utilizare -alimentarea centralizată cu apă potabilă; -alimentarea cu apă a unor procese tehnologice industriale; -alimentarea centralizată cu apă a unităţilor de creştere a animalelor; -alimentarea centzralizată cu apă a întreprinderilor din industria alimentară şi din alte ramuri de activitate care necesită apă de calitatea celei potabile; -alimentarea cu apă pentru anumite culturi agricole irigate; -reproducerea şi dezvoltarea salmonidelor, precum şi alimentarea cu apă a amenajărilor piscicole salmonicole; -ştranduri organizate, bazine nautice construite; -alimentarea cu apă a amenajărilor piscicole, cu excepţia celor salmonicole; -reproducerea şi dezvoltarea fondului piscicol natural din apele de şes; -alimentarea cu apă a unor procese tehnologice industriale; -scopuri urbanistice şi de agrement; -alimentarea cu apă a sistemelor de irigaţii; -alimentarea cu apă a industriilor pentru scopuri tehnologice. 33

36 Capitolul 4. Gradul de epurare Tabelul 4.3.Valorile limită ale principalelor substanţe poluante din apele uzate, corespunzătoare gradelor de diluţie cu valori de 50 şi 100: Nr. Crt. 34 Substanţa poluantă sau indicatorul încărcare de UM 1 Materii în 3 / suspensii 2 CBO5 / 3 2 Valoarea limită în funcţie de gradul de diluţie Gradul de diluţie mg dm mgo dm Mărimea staţiei de epurare din punct de vedere a metodelor şi procedeelor de epurare se stabileşte prin compararea valorii gradului de epurare determinat cu valorile care exprimă eficienţa construcţiilor şi staţiilor de epurare. Tabelul 4.4. Eficienţa construcţiilor şi staţiilor de epurare Procese de epurare şi construcţiile respective Mecanice -grătare, site, etc. -deznisipatoare, decantoare Mecano-chimice -instalaţii de coagularedecantare -staţii de clorare (apa brută sau decantată) -idem (apa epurată biologic) Mecano-biologice -decantoare-câmpuri de irigare şi filtrare Eficienţa % CBO Suspensii separabile prin sedimentare

37 Capitolul 4. Gradul de epurare Mecano-biologice artificiale -cu filtre biologice de mare încărcare -cu filtre biologice de mică încărcare -bazine cu nămol activ de mare încărcare -bazine cu nămol activ de mică încărcare Grad de epurare necesar Prin grad de epurare necesar (GE) se înţelege procentul de reducere, ca urmare a epurării, a unei părţi din elementele poluante de natură fizică, chimică şi biologică din apele uzate, astfel încât, partea rămasă în apa epurată să reprezinte valoarea limită admisibilă. Cf GE 100 [%], 4.1 în care: reprezintă valoarea concentraţiei iniţiale a indicatorului fizic, chimic din apele uzate, pentru care se determină gradul de epurare, (mg/l) ; Cf - reprezintă valoarea concentraţiei finale a aceluiaşi indicator după epurarea apei uzate, (mg/l); Gradul sau raportul de diluţie Q 3 d m /s q, 4.2 în care: Q-debitul emisarului, (m3/s), Q=5 m 3 /s; q-debitul maxim zilnic ape uzate, (m 3 /s), q=0,315 m 3 /s. Numeric, pentru datele din tema de proiectare se obtine: 35

38 Capitolul 4. Gradul de epurare 5 d d 15,873 0,315. Într-o secţiune intermediară de la gura de vărsare până la secţiunea de amestecare completă raportul de diluţie real va fi exprimat prin relaţia şi anume : Q d' a q, 4.3 în care: a-coeficientul de amestecare corespunzător secţiunii considerate a cărei valori poate varia între 0,7 0,9; Alegem a= 0,8. NOTĂ: [ M.Negulescu- ]: I.D. Rodziler consideră că pentru practică este suficient dacă se consideră a= 0,7 0,8 Distanţa de amestec complet poate avea valori relativ mari ( chiar zeci de kilometri) fapt sesizabil prin formarea în lungul emisarului a unei benzi de apă uzată ; din acest motiv se consideră obligatorie existenţa instalaţiilor de dispersie. ' 5 d 0,8 d' 12,7 0,315 Potrivit I.D. Rodziler: 3 L 1 e a Q, L 1 e q 36

39 Capitolul 4. Gradul de epurare în care: a-reprezintă coeficientul de amestec ; -reprezintă coeficientul exprimat prin relaţia lui V.A. Frolov ; Dt, în care : ξ = coeficient ce ţine cont de locul şi tipul evacuării apei uzate în emisar; - evacuare la talveg, ξ= 1,5 ; - evacuări prin instalatii de dispersie, ξ= 3. Ф = coeficient de sinuozitate al receptorului conform temei, Ф = 1,2. Coeficientul de difuzie turbulentă D t se determină cu relatia: D t v H ; [m 2 /s] v viteza medie de curgere a emisarului(m/s); v = 1.5m/s (din tema de proiectare); H adâncimea medie a emisarului (m). Alegem arbitrar H = 1.3 m; T 0, 010 ; ,567 ; L distanţa reală după talveg de la punctul de vărsare al apelor uzate, în secţiunea transversală examinată(m). În calcul se consideră situată la 1km 37

40 Capitolul 4. Gradul de epurare amonte de secţiunea de folosinţă, care se consideră a fi de 15 km. L = 21 1= 20 Km = m; q debit de ape uzate (m 3 /s); q = 0,315 m 3 /s; Se determina coeficientul de diluţie: e a e In calculele de mai jos, se va utiliza coeficientul de amestecare a=0.8 Se calculeaza : d ' Lungimea de amestec (L amestec ), lungimea in care este considerat amestecul complet între apa uzată epurată şi apa emisarului: a Qe q Lam lg 1 (m); 4.7 a a q L lg 148,9 am m ; Se compară valorile lui L am cu L; L am L.; L = m; L am < L; Se calculează gradele de epurare necesare pentru poluanţii majori sau cantitatea de O 2 dizolvat, astfel încât după epurare şi amestecare cu apele emisarului, acesta din urmă să se încadreze în Normativul 1146/2002. Conform acestui normativ se determina: 38 3

41 Capitolul 4. Gradul de epurare 1. Gradul de epurare pentru materii în suspensii: ss Cfss GE 100 % ; GE 100 GE 91,5%, 410 ss în care: ss - cantitatea de materii în suspensii din apele uzate brute, ce intră în staţia de epurare, 3 ss =410 mg / dm ; Cfss - cantitatea de materii în suspensii, ce poate fi evacuată în emisar, conform NTPA 001/2005, concentraţia limită pentru materiile în suspensie este 35 mg/l. 2. Gradul de epurare necesar pentru substanţe organice (CBO 5 ): Acest calcul se defineşte în următoarele situaţii: a. când în afară de diluţii şi amestecare intervine şi procesul natural de autoepurare a apei prin oxigenare la suprafaţă; b. când în ecuaţia de bilanţ calculele se bazează numai pe diluţie şi amestecare şi nu iau în considerare procesul de autoepurare; c. funcţie de condiţiile impuse prin NTPA 001/2002. a) Se ia în considerare diluţia, amestecarea şi capacitatea de autoepurare a apei. La baza calculării gradului de epurare, în ceea ce priveste CBO 5 stă ecuaţia de bilant : 39

42 Capitolul 4. Gradul de epurare a. u. K1t r K 2t am q CCBO5 10 a Qe CCBo5 10 ( q Qe ) CCBO5 4.9 C a. u. CBO5 - concentraţia de substanţe organice exprimate prin CBO 5 la gura de vărsare în emisar (mgo/l); q debit masic zilnic de apa uzată; 10 -K1t termen ce ţine cont de procesul de autoepurare a apei unde K 1 - constanta de consum a O 2 a cărei valoare este impusă prin tema de proiectare în zile -1 ; K 1 = 0.1 zi -1 ; t = timpul între secţiunea de evacuare şi cea de calcul (zile); se determină cu relaţia: L t zile; 4.10 v L lungimea de la talveg la punctul de calcul (m); L = m; v viteza de curgere a apei (m/s); v = 1.5 m/s; a coeficient de diluţie; Qe debit de emisar (m 3/ s); Qe= 5 m 3 /s; r CCBO 5 - concentraţia de substanţe organice exprimate prin CBO 5 a apei în amonte de gura de vărsare (mg/l); r CCBO 5 = 2 mg/l; K2 constanta de oxigenare a apei emisarului; Emisarul poate fi cu viteză foarte mică; mica; mare; foarte mare, în funcţie de temperatură. La C se consideră emisar cu viteză mică de curgere cu valoarea coeficientului de deversare K2 = 0.17 zile -1 ; 40

43 Capitolul 4. Gradul de epurare am CCBO 5 - concentraţia de substanţe organice exprimate sub formă de CBO5 după secţiunea de amestec (mg/l). În am general se impune CCBO 5 = 7 mg/l. Deci, numeric vom obtine t s zile; C C a Q am a. u. e CBO5 e CBO5 K t q C a Q 1 q 10 C r CBO5 K t 10 2 (mg/l); 4.11 Numeric: a. u. CBO5 mg/l; Gradul de epurare se calculează cu relaţia: i a. u. CCBO5 CCBO5 GE 100 (%) 4.12 i CCBO5 Numeric: GE % ; 550 b) Se ia în considerare diluţia şi amestecarea La baza calcului gradului de epurare în ceea ce priveşte materia organică exprimată prin CBO stă ecuaţia de bilanţ este: a. u. r am q CCBO5 a Qe CCBO5 q a Qe CCBO5 ; 4.13 Numeric: 41

44 a Q q C a Q q Capitolul 4. Gradul de epurare C a Q q am r am C C C am r a. u. e CBO5 e CBO5 a. u. e CCBO5 CCBO5 CBO5 CBO5 CBO5 C a. u ,5mg / l CBO 5 ; ,5 GE % ; 420 c) Se ia în considerare valoarea impusă pentru CBO 5 prin NTPA 001/2005 Gradul de epurare este dat de relatia; i NTPA CCBO5 CCBO5 GE 100 (%); 4.14 i CCBO5 NTPA CCBO 5 = 25 mg/l ;(NTPA 001/2005) GE % Gradul de epurare după O 2 dizolvat am a) Se calculează CCBO 5 al celor două tipuri de ape (uzată şi emisar) imediat după gura de vărsare. C 5 = F D max (mg/l); 4.15 am CBO unde: F factor maxim de diluţie care ia valori între Alegem F = 2; D max deficit maxim de oxigen în aval de secţiunea de evacuare şi care rezulă din diferenţa dintre oxigenul la 42

45 Capitolul 4. Gradul de epurare saturaţie şi oxigenul care trebuie să existe în orice moment în apă. D max = O S O R ; 4.16 unde O R concentraţia oxigenului în apa receptoare, concentraţie ce ar trebui să existe permanent în apă; O R =6 mg/l; O S concentraţia oxigenului dizolvat la saturaţie pentru temperatura de 20 0 C; O S = 9.2 mg/l. Numeric: D max = = 3.2 mg/l; am CCBO 5 = = 6.4 mg/l. Se calculează în continuare CBO 20 pentru ape uzate: CBO 20 au = 1,46 CBO 5 au mg/l ; 4.17 CBO 20 au = 1,46 70,5 =102,9 mgo 2 /L am qcbo aqcbo CBO20 q a Q Numeric: au r ; CBO mg / l C am CBO r 20 = 1,46 CBO r 5 mg/l = 1,46*2=2,92 mgo 2 /L Se calculează deficitul de oxigen ca fiind : DO=CO s - CO r ; 4.19 CO s (la 10 0 C) = 11,35 mgo 2 /L; DO=11,35-6 =5,35 mgo 2 /L Se determină timpul critic la care se realizează deficitul maxim de oxigen (după gura de vărsare) din apa râului: 43

46 Capitolul 4. Gradul de epurare Calculul deficitului critic (maxim de oxigen): K 2 DO K 2 K1 lg 1 am K1 CCBO20 K1 t cr ; 4.20 K K lg t cr zile; b) Se calculează deficitul critic maxim (D cr ) de oxigen cu relaţia: D cr cr K1tcr K2tcr K tcr D 10 K C, 4.21 K am 1 CBO20 O 2 K1 D mgo 2 /L c) Se compară valoarea deficitului critic prin determinarea concentraţiei minime de oxigen în apa emisarului C Omin = O S D cr, O S = 11.3 mg/l (la 10 0 C); C Omin = = 6.3 mg/l > 4 mg/l. 4. Gradul de epurare necesar pentru azot total Conform NTPA 001/2005 valoarea maximă admisă a concentraţiei N total: C Ntotal = 10 mgn/l; 44

47 Capitolul 4. Gradul de epurare N CfN NTPA GE 100 GE 100 GE 28,5714% 14 N, în care: N -reprezintă cantitatea de azot total, care intră în staţia de epurare, în mgn / L ; N NTPA-reprezintă cantitatea de azot total, la evacuarea din staţia de epurare, în mgn / L. 45

48 Capitolul 5. Calculul concentratiilor intermediare realizate pentru etapele de epurare mecanica si biologica Capitolul 5 CALCULUL CONCENTRAŢIILOR INTERMEDIARE REALIZATE PENTRU ETAPELE DE EPURARE MECANICĂ ŞI BIOLOGICĂ (SOLID ÎN SUSPENSIE, CBO5, CCO-CR, N) Variante tehnologice 1. Varianta V-1 Gratar deznisipator bazin egalizare decantor primar bazin namol activ deznisipator Pentru solide în suspensie Grătare; GE=5%; (100 GE) 410 (100 5) ss Cf C 389,5 / ss f C ss f mg L ss (100 GE) 410 (100 5) ss Cf C 389, 5 / ss f C ss f mg L ss Deznisipare; GE=25%; (100 GE ) 389,5 (100 25) ss Cf C 292,125 / ss f C ss f mg L ss

49 Capitolul 5. Calculul concentratiilor intermediare realizate pentru etapele de epurare mecanica si biologica Bazin de egalizare=deznisipare ; C 292,125 mg/ L f ss Decantor primar; GE=55%; (100 GE) 292,125 (100 55) ss Cf C 131, 4562 / ss f C ss f mg L ss Bazin cu nămol activ + Decantor secundar; GE=85%; (100 GE) 131,4562 (100 85) ss Cf C 19,7184 / ss f C ss f mg L ss Pentru CBO 5 Grătare; GE=0%; (100 GE) CBO 420 (100 0) 5 Cf C / CBO f mgo L 5 CBO Deznisipare; GE=5%; (100 GE) CBO 420 (100 5) 5 Cf C / CBO f mgo L 5 CBO Bazin de egalizare=deznisipare; C f CBO5 mgo2 399 / L Decantor primar; GE=40%; (100 GE) CBO 399 (100 40) 5 Cf C 239,4 2 / CBO f C 5 CBO f mgo L 5 CBO Bazin cu nămol active+decantor secundar;ge=85%; (100 GE) CBO 239, 4 (100 85) 5 Cf C 35, 91 2 / CBO f C 5 CBO f mgo L 5 CBO

50 Capitolul 5. Calculul concentratiilor intermediare realizate pentru etapele de epurare mecanica si biologica Pentru CCO-Cr Grătare; GE=0%; (100 GE) 510 (100 0) CCO Cr Cf C / CCO Cr f C CCO Cr f mgo L CCO Cr Deznisipare; GE=5%, (100 GE) 510 (100 5) CCO Cr Cf C 484, 5 2 / CCO Cr f C CCO Cr f mgo L CCO Cr Bazin de egalizare=deznisiparea; C f CCO Cr 484,5 mgo2 / L Decantor primar; GE=30%, Bazin cu nămol active+ Decantor secundar; GE=85%, (100 GE) 339,15 (100 85) CCO Cr Cf C 50, / CCO Cr f C CCO Cr f mgo L CCO Cr Pentru N Grătare; GE=0%,; (100 GE) 14 (100 0) N Cf C 14 / N f C N f mgn L N Deznisipare; GE=0%; (100 GE) 14 (100 0) N Cf C 14 / N f 100 N Cf 100 N mgn L Bazin de egalizare=deznisiparea; C 14 mgn / L f N

51 Capitolul 5. Calculul concentratiilor intermediare realizate pentru etapele de epurare mecanica si biologica Decantor primar; GE=0%; (100 GE) 14 (100 0) N Cf C 14 / N f 100 N Cf 100 N mgn L Bazin cu nămol active+ Decantor secundar; GE=85% ; (100 GE) 14 (100 85) N Cf C 2,1 / N f C N f mgn L N Varianata V-2 Gratar deznisipator decantor primar filtru biologic Pentru Solide în suspensie Grătare;GE=5%; (100 GE) 410 (100 5) ss Cf C 389, 5 / ss f C ss f mg L ss Deznisipare; GE=25%; (100 GE) 389, 5 (100 25) ss Cf C 292,125 / ss f C ss f mg L ss

52 Capitolul 5. Calculul concentratiilor intermediare realizate pentru etapele de epurare mecanica si biologica Decantor primar; GE=55%; (100 GE) 292,125 (100 55) ss Cf C 131, 4562 / ss f C ss f mg L ss Filtru biologic; GE=75%; (100 GE) 131, 4562 (100 75) ss Cf C 32,864 / ss f C ss f mg L ss Pentru CBO 5 Grătare;GE=0%; (100 GE) CBO 420 (100 0) 5 C f C / CBO f C 5 CBO f mgo L 5 CBO Deznisipare; GE=5%; (100 GE) CBO 420 (100 5) 5 Cf C / CBO f C 5 CBO f mgo L 5 CBO Decantor primar; GE=35%; (100 GE) CBO 399 (100 35) 5 Cf C 259,35 2 / CBO f C 5 CBO f mgo L 5 CBO Filtru biologic; GE=80%; (100 GE) CBO 259, 35 (100 80) 5 Cf C 51,87 2 / CBO f C 5 CBO f mgo L 5 CBO

53 Capitolul 5. Calculul concentratiilor intermediare realizate pentru etapele de epurare mecanica si biologica Pentru CCO-Cr Grătare; GE=0%; (100 GE) 510 (100 0) CCO Cr Cf / CCO Cr 1 00 Cf CCO Cr 100 Cf mgo L CCO Cr Deznisipare; GE=5%, (100 GE) 510 (100 5) CCO Cr Cf C 484,5 2 / CCO Cr f C CCO Cr f mgo L CCO Cr Decantor primar; GE=30%, C (100 GE) 484,5 (100 30) CCO Cr Cf Cf 339,15 mgo2 / L f CCO Cr CCO Cr CCO Cr Filtru biologic; GE=80%, (100 GE) 339,15 (100 80) CCO Cr Cf C 67,83 2 / CCO Cr f C CCO Cr f mgo L CCO Cr Pentru N Grătare;GE=0%; (100 GE) 14 (100 0) N C f C 14 / N f C N f mgn L N Deznisipare; GE=0%; (100 GE) 14 (100 0) N Cf C 14 / N f C N f mgn L N

54 Capitolul 5. Calculul concentratiilor intermediare realizate pentru etapele de epurare mecanica si biologica Decantor primar;ge=0%; (100 GE) 14 (100 0) N Cf C 14 / N f 100 N Cf 100 N mgn L Filtru biologic; GE=80%; (100 GE) 14 (100 80) N Cf C 2,8 / N f C N f mgn L N Varianata V-3 Pentru solide în suspensie Grătare;GE=5%; (100 GE) 410 (100 5) ss Cf C 389,5 / ss f C ss f mg L ss Deznisipare; GE=25%; (100 GE) 389, 5 (100 25) ss Cf C 292,125 / ss f C ss f mg L ss Coagulare-floculare+Decantor primar; GE=70%; (100 GE) 292,125 (100 70) ss Cf C 87, 6375 / ss f C ss f mg L ss Pentru CBO 5 Grătare; GE=0%; (100 GE) CBO 420 (100 0) 5 Cf C / CBO f C 5 CBO f mgo L 5 CBO

55 Capitolul 5. Calculul concentratiilor intermediare realizate pentru etapele de epurare mecanica si biologica Deznisipare; GE=5%; (100 GE) CBO 420 (100 5) 5 Cf C / CBO f C 5 CBO f mgo L 5 CBO Coagulare-floculare + Decantor primar; GE=70%; (100 GE) CBO 399 (100 70) 5 Cf C 119,7 2 / CBO f C 5 CBO f mgo L 5 CBO Pentru CCO-Cr Grătare; GE=0%; (100 GE) 510 (100 0) CCO Cr Cf C / CCO Cr f C CCO Cr f mgo L CCO Cr Deznisipare; GE=5%; (100 GE) 510 (100 5) CCO Cr Cf C 484, 5 2 / CCO Cr f C CCO Cr f mgo L CCO Cr Coagulare-floculare + Decantor primar; GE=65%; (100 GE) 484,5 (100 65) CCO Cr Cf C 169,575 2 / CCO Cr f C CCO Cr f mgo L CCO Cr Pentru N Grătare; GE=0%; (100 GE) 14 (100 0) N Cf C 14 / N f C N f mgn L N

56 Capitolul 5. Calculul concentratiilor intermediare realizate pentru etapele de epurare mecanica si biologica Deznisipare; GE=0%; (100 GE) 14 (100 0) N Cf C 14 / N f C N f mgn L N Coagulare-floculare + Decantor primar; GE=70%; (100 GE) 14 (100 70) N Cf C 4, 2 / N f C N f mgn L N Varianta V-4 Pentru solide în suspensie Grătare; GE=5%; (100 GE) 410 (100 5) ss Cf C 389,5 / ss f C ss f mg L ss Deznisipare; GE=25%; (100 GE) 389, 5 (100 25) ss Cf ss Cf C 292,125 / ss f mg L ss Coagulare-floculare + Decantor primar; GE=70%, (100 GE) 292,125 (100 70) ss Cf C 87, 6375 / ss f C ss f mg L ss Bazin cu nămol activ+ Decantor secundar; GE=80%, (100 GE) 87, 6375 (100 80) ss Cf C 17,5275 / ss f C ss f mg L ss

57 Capitolul 5. Calculul concentratiilor intermediare realizate pentru etapele de epurare mecanica si biologica Pentru CBO 5 Grătare; GE=0%; (100 GE) CBO 420 (100 0) 5 Cf C CBO 5 f 420 mgo2 / L CBO Deznisipare; GE=5%; (100 GE) CBO 420 (100 5) 5 Cf C CBO 5 f 399 mgo2 / L CBO Coagulare-floculare + Decantor primar; GE=70%, (100 GE) CBO 399 (100 70) 5 Cf CBO5 Cf C 119,7 2 / CBO f mgo L 5 CBO Bazin nămol activ + Decantor secundar; GE=85% (100 GE) CBO 119, 7 (100 85) 5 Cf C 17, / CBO f C 5 CBO f mgo L 5 CBO Pentru CCO-Cr Grătare;GE=0%; (100 GE) 510 (100 0) CCO Cr Cf C / CCO Cr f C CCO Cr f mgo L CCO Cr Deznisipare; GE=5%, (100 GE) 510 (100 5) CCO Cr Cf C 484,5 2 / CCO Cr f C CCO Cr f mgo L CCO Cr

58 Capitolul 5. Calculul concentratiilor intermediare realizate pentru etapele de epurare mecanica si biologica Coagulare-floculare + Decantor primar; GE=65%; (100 GE) 484,5 (100 65) CCO Cr C 169,575 2 / f CCO Cr 1 00 Cf CCO Cr 100 Cf mgo L CCO Cr Bazin cu nămol activ+ Decantor secundar; GE=85%; (100 GE) 169,575 (100 85) CCO Cr Cf C 25, / CCO Cr f C CCO Cr f mgo L CCO Cr Pentru N Grătare; GE=0%; (100 GE) 14 (100 0) N Cf C 14 / N f C N f mgn L N Deznisipare; GE=0%; (100 GE) 14 (100 0) N Cf C 14 / N f C N f mgn L N Coagulare-floculare + Decantor primar; GE=70%; (100 GE) 14 (100 70) N Cf C 4, 2 / N f C N f mgn L N Bazin cu nămol activ+ Decantor secundar; GE=85%, (100 GE) 4, 2 (100 85) N Cf C 0,63 / N f C N f mgn L N

59 Capitolul 5. Calculul concentratiilor intermediare realizate pentru etapele de epurare mecanica si biologica 5.Varianta V -5 Gratar deznisipator bazin egalizare decantor primar bazin namol activ decantor secundar absorbtie C active+sedimentare Pentru solide în suspensie Grătare; GE=5%; (100 GE) 410 (100 5) ss Cf C 389, 5 / ss f C ss f mg L ss Deznisipare; GE=25%; Cf ss (100 GE) 389,5 (100 25) ss Cf C 292,125 / ss f mg L ss Bazin de egalizare=deznisipare; Cf ss 292,125 mg/ L Decantor primar; GE=55%; (100 GE) 292,125 (100 55) ss Cf ss Cf C 131, 4562 / ss f mg L ss Bazin cu nămol active+ Decantor secundar; GE=85%, (100 GE) 131, 4562 (100 85) ss Cf C 19, 7184 / ss f C ss f mg L ss Adsorbţie C activ; GE=60%; 57

60 Capitolul 5. Calculul concentratiilor intermediare realizate pentru etapele de epurare mecanica si biologica (100 GE) 19,7184 (100 60) ss Cf C 7,8873 / ss f C ss f mg L ss Pentru CBO 5 Grătare; GE=0%; (100 GE) CBO 420 (100 0) 5 Cf C CBO 5 f 420 mgo2 / L CBO Deznisipare; GE=5%; (100 GE) CBO 420 (100 5) 5 Cf C CBO 5 f 399 mgo2 / L CBO Bazin de egalizare=deznisiparea; C f CBO5 399 mgo2 / L Decantor primar; GE=40%; (100 GE) CBO 399 (100 40) 5 Cf C 239,4 2 / CBO f C 5 CBO f mgo L 5 CBO Bazin cu nămol active+decantor secundar; GE=85%; (100 GE) CBO 239, 4 (100 85) 5 Cf C 35,91 2 / CBO f C 5 CBO f mgo L 5 CBO Adsorbţie C activ; GE=55%; (100 GE) CBO 35,91 (100 55) 5 Cf C 16, / CBO f C 5 CBO f mgo L 5 CBO Pentru CCO-Cr 58

61 Capitolul 5. Calculul concentratiilor intermediare realizate pentru etapele de epurare mecanica si biologica Grătare; GE=0%; C f CCO Cr CCO Cr (100 GE) 510 (100 0) Cf C / CCO Cr f mgo L CCO Cr Deznisipare; GE=5%; (100 GE) 510 (100 5) CCO Cr Cf C 484,5 2 / CCO Cr f C CCO Cr f mgo L CCO Cr Bazin de egalizare=deznisipare; C f 484,5 mgo CCO Cr 2 / L Decantor primar; GE=30%; (100 GE) 484,5 (100 30) CCO Cr Cf C 339,15 2 / CCO Cr f C CCO Cr f mgo L CCO Cr Bazin cu nămol active+ Decantor secundar; GE=85%; (100 GE) 339,15 (100 85) CCO Cr Cf CCO C 50, / Cr f C CCO Cr f mgo L CCO Cr Adsorbţie C active; GE=60%; (100 GE) 50,8725 (100 60) CCO Cr Cf C 20,349 2 / CCO Cr f C CCO Cr f mgo L CCO Cr

62 Capitolul 5. Calculul concentratiilor intermediare realizate pentru etapele de epurare mecanica si biologica Pentru N Grătare; GE=0%, (100 GE) 14 (100 0) N Cf C 14 / N f C N f mgn L N Deznisipare; GE=0%, (100 GE) 14 (100 0) N Cf C 14 / N f C N f mgn L N Bazin de egalizare=deznisipare; C 14 mgn / L f N Decantor primar; GE=0%; (100 GE) 14 (100 0) N Cf C 14 / N f C N f mgn L N Bazin cu nămol active+decantor secundar; GE=85%; (100 GE) 14 (100 85) N Cf C 2,1 / N f C N f mgn L N Adsorbţie C active; GE=45%; (100 GE) 2,1 (100 45) N Cf C 1,155 / N f C N f mgn L N

63 Capitolul 5. Calculul concentratiilor intermediare realizate pentru etapele de epurare mecanica si biologica Varianta Indicator- C f Materii în suspensii, mg/l CBO5, mgo2/l CCO-Cr, mgo2/l Azot mgn/l I II III IV V NTP A 001/ ,7 32,86 87,63717,527 7, ,9 51,87 119,7 17,955 16, ,8 67,83 169,57 25,436 20, ,1 2,8 4, 2 0,63 1, Tabelul 5.1.Variantele alese si valorile indicatorilor corespunzatori Varianta optimă Criterii pentru soluţia adoptată: Ecologic, variantele IV şi V- în conformitate cu Legea 188/2002, NTPA 001/2005. Economic şi ecologic- Varianta V. Se optează pentru varianta tehnologică: EPURAREA AVANSATĂ A APELOR UZATE Prin : STAŢIE DE EPURARE MECANO- BIOLOGICĂ 61

64 Capitolul 6.Alegerea variantei optime a statiei de epurare a apelor urbane. Descrierea proceselor tehnologice Capitolul 6 ALEGEREA VARIANTEI OPTIME A STATIEI DE EPURARE A APELOR URBANE. DESCRIEREA PROCESELOR TEHNOLOGICE Se optează pentru varianta tehnologică: EPURAREA AVANSATĂ A APELOR UZATE Prin : STAŢIE DE EPURARE MECANO- BIOLOGICĂ 62 Consideratii generale Epurarea apelor uzate se poate realiza prin metode ce se bazează pe procese fizice, chimice şi biologice, care diferă în funcţie de tipul poluanţilor şi concentraţia lor în apa uzată. Se poate face o clasificare a acestor metode luând în considerare tipul procesului care stă la baza metodei de epurare: Epurare mecanică Epurare chimică Epurare biologică Epurare avansată sau considerând operaţiile şi procesele unitare necesare pentru a realiza îndepărtarea poluanţilor, într-un anumit stadiu al sistemului de epurare în: Epurare primară Epurare secundară Epurare terţiară (avansată)

65 Capitolul 6.Alegerea variantei optime a statiei de epurare a apelor urbane. Descrierea proceselor tehnologice În funcţie de tipul şi tehnologia de epurare folosită, se pot întâlni diferite instalaţii de epurare a apelor uzate, cu costuri şi performanţe de epurare diferite. Pentru a respecta condiţiile de evacuare impuse, o sursă de poluare trebuie să aleagă tehnologiile şi instalaţiile adecvate, astfel încât efluentul staţiei de epurare să aibă caracteristici cantitative şi calitative corespunzătoare. Epurarea apelor uzate poate să fie realizată prin mijloace mecanice sau fizico-chimice (epurare primară), biologice (epurare secundară) sau avansate (epurare terţiară). Pentru îndepărtarea din apele uzate a unor poluanţi specifici unor ape uzate industriale se folosesc tehnologii de epurare specifice, care utilizează în general procese chimice. Fiecare astfel de tehnologie foloseşte instalaţii specifice proiectate individual. În multe cazuri, diverşi poluanţi care intră în componenţa apelor uzate industriale pot constitui inhibitori ai procesului de epurare biologică sau chiar pot împiedica complet acest proces. În aceste cazuri se impune ca procesele industriale respective să constituie subiectul unui studiu în vederea prevenirii poluării la sursă prin adaptarea/modificarea tehnologiei, iar apele uzate industriale să fie epurate într-o staţie de epurare individuală înainte de evacuarea lor într-un sistem de canalizare orăşenesc. Epurarea mecanică poate fi precedată de procese de preepurare care constau în principal în îndepărtarea materiilor în suspensie grosiere prin utilizarea grătarelor şi sitelor sau în desnisipatoare pentru materiile în suspensie cu densitate foarte mare, sau îndepărtarea grăsimilor în separatoare de grăsimi. În treapta de epurare primară are loc un proces de îndepărtare, în principal, a materiilor în suspensie prezente în apele uzate. Aceasta se realizează pe cale mecanică (sedimentare şi îndepărtarea nămolului) sau mecano-chimică (precipitarefloculare prin adăugarea de substanţe chimice şi îndepărtarea 63

66 Capitolul 6.Alegerea variantei optime a statiei de epurare a apelor urbane. Descrierea proceselor tehnologice nămolului). Majoritatea instalaţiilor de epurare primară realizează şi procesul de flotaţie prin care se îndepărtează substanţele mai puţin dense (uleiuri, grăsimi, materiale plastice, fibre lemnoase etc.) Împreună cu o mare parte din materiile în suspensie se îndepărtează prin acest procedeu şi o parte din substanţele organice din apele uzate. În treapta secundară se realizează, în principal, îndepărtarea unei părţi însemnate din substanţa organică biodegradabilă. Aceasta se realizează prin metabolizarea substanţelor organice de către bacterii în cadrul unui ecosistem format din mai multe tipuri de microorganisme (ecosistem denumit nămol activ). Acest proces poate avea loc în prezenţa oxigenului (in condiţii aerobe proces denumit biooxidare), sau absenţa oxigenului (fermentare anaerobă). În această treaptă se realizează şi separarea şi îndepărtarea materiilor în suspensie fin divizate (coloizi) care nu au fost îndepărtate în treapta primară, precum şi o parte din substanţele care conţin azot şi fosfor (nutrienţi). Epurarea terţiară (avansată) realizează, în principal, îndepărtarea nutrienţilor (compuşi ce conţin elemente cu caracter fertilizant: azot si fosfor). Substanţele care conţin azot se îndepărtează de regulă prin procedeul numit nitrificaredenitrificare care constă în oxidarea biologică a tuturor formelor de azot prezente în apa uzată la forma de ion azotat, care este apoi redus tot cu ajutorul microorganismelor (în lipsa oxigenului în această etapă) la azot molecular care se degajă din apa epurată. În acelaşi timp se mai elimină o parte dintre substanţele care conţin fosfor. Dacă persistă o cantitate mai mare de substanţe care conţin fosfor decât limita maximă admisă, acestea se pot îndepărta prin precipitare chimică. Tot ca epurare avansată este considerat şi procesul de dezinfecţie utilizat pentru îndepărtarea germenilor patogeni. 64

67 Capitolul 6.Alegerea variantei optime a statiei de epurare a apelor urbane. Descrierea proceselor tehnologice Epurarea avansată include însă şi alte procedee care nu sunt de natură mecanică sau biologică. Din această ultimă categorie pot fi enumerate striparea unor gaze, filtrarea cu filtre mixte, schimbul ionic selectiv, absorbţia pe cărbune activ, osmoza inversă, ultrafiltrarea, dializa, electrodializa, electroflotarea etc. Prelucrarea nămolurilor rezultate în special în urma epurării primare şi secundare se execută în vederea reducerii volumului acestuia, a stabilizării şi transformării sale în produse care pot fi depozitate final. Cele mai utilizate procedee sunt: condiţionarea chimică (prin adăugarea de reactivi), deshidratarea prin presare utilizând filtre presă sau filtre bandă, filtrare folosind vacuum filtre sau centrifugare. Nămolurile prelucrate sunt, de regulă, utilizate în agricultură la fertilizarea solurilor (în special atunci când există terenuri disponibile şi nămolurile nu conţin substanţe contraindicate) sau depozitate final pe platformele orăşeneşti de depozitare a deşeurilor, iar în unele cazuri sunt incinerate. 65

68 Capitolul 6.Alegerea variantei optime a statiei de epurare a apelor urbane. Descrierea proceselor tehnologice Fig Fluxul in statia de epurare Procedeele de epurare mecanică asigură reţinerea, prin procese fizice, a substanţelor poluante sedimentabile din apele uzate, folosind în acest scop, construcţii şi instalaţii în a căror 66

69 Capitolul 6.Alegerea variantei optime a statiei de epurare a apelor urbane. Descrierea proceselor tehnologice alcătuire diferă mărimea suspensiilor reţinute. Astfel, pentru reţinerea corpurilor şi suspensiilor mari se folosesc gratare şi site; în unele situaţii de scheme de epurare, această operaţie se numeşte epurare preliminară. Pentru separarea, prin flotare sau gravitaţională, a grăsimilor şi emulsiilor care plutesc în masa apei uzate, se folosesc separatoare de grăsimi, iar sedimentarea sau decantarea materiilor solide, în suspensie separabile prin decantare, are loc în deznisipatoare, decantoare, fose septice etc. Acest procedeu de epurare este folosit frecvent în epurarea apelor uzate menajere, constituind o etapă intermediara de realizare totală a epurării apelor, îndeosebi pentru localitaţile în care staţia de epurare se construieşte simultan cu canalizarea localităţii. În cazul cănd în canalizarea orăşenească sunt deversate mari cantităţi de ape uzate industriale, pentru a proteja desfăşurarea normală a proceselor de epurare în treapta mecanică, se prevede o epurare preliminară alcătuită din bazine de egalizare a debitelor de uniformizare a concentraţiilor (în cazul apelor uzate industriale evacuate în şarje tehnologice), sau în bazine de neutralizare pentru apele puternic acide sau alcaline. Procedeele de epurare mecano chimică se aplică la apele uzate în compoziţia cărora predomină materii solide în suspensie, coloidale şi dizolvate care nu pot fi reţinute decât numai prin tratarea acestor ape cu reactivi chimici de coagulare. Pentru a creşte eficienţa procesului chimic, apele vor fi supuse, în prealabil, epurării mecanice, de aceea acest procedeu poartă denumirea de epurare mecano chimică. La apele uzate menajere, acest procedeu se aplică la dezinfectarea apelor uzate, procedeul fiind aplicat frecvent în epurarea apelor uzate industriale. În mod obişnuit epurarea mecanică şi epurarea mecano chimică constituie epurarea primară a apelor uzate, iar construcţiile şi instalaţiile aferente alcătuiesc treapta mecanică a unei staţii de epurare. 67

70 Capitolul 6.Alegerea variantei optime a statiei de epurare a apelor urbane. Descrierea proceselor tehnologice Procedeele de epurare mecano biologică se bazează pe acţiunea comună a proceselor mecanice, chimice şi biologice şi pot avea loc în condiţii naturale (câmpuri de irigare şi de infiltrare, iazuri biologice etc), sau în bazine de aerare cu nămol activ de mică sau de mare încărcare, cu aerare normală sau prelungită. Pentru apele uzate industriale în compoziţia cărora lipsesc substanţele nutritive (azot şi fosfor) necesare bacteriilor aerobe, se prevăd bazine speciale pentru introducerea acestor substanţe chimice (este mai economică soluţia de epurare în comun a acestor ape industriale cu apele uzate menajere, deoarece deşeurile orăşeneşti conţin suficiente cantităţi de azot şi fosfor). Construcţiile şi instalaţiile în care se realizează procesele biochimice de epurare biologică, alcătuiesc treapta secundară a staţiei de epurare, având drept scop final, reţinerea materiilor solide în soluţii şi în special a celor organice. Nămolul produs în treapta biologică este reţinut prin decantare, în decantoarele secundare, numite şi bazine clarificatoare. În această treaptă de epurare sunt necesare, dat fiind complexitatea proceselor, unele construcţii şi instalaţii de deservire (instalaţii pentru producerea şi introducerea artificială a aerului, staţii de pompare şi conducte pentru transportul şi distribuţia nămolului activ etc). În condiţiile funcţionării normale a treptei de epurare primare şi secundare, eficienţa acestora exprimată prin gradul de epurare realizat în ceea ce priveşte materiile organice şi a materiilor în suspensie, separabile prin decantare, poate fi apreciat la %. De exemplu, apele uzate menajere epurate complet ( primar şi secundar), vor conţine mg CBO5 / dm şi mg suspensii / dm la deversare în receptor. Apele uzate orăşeneşti vor avea valori superioare acestora, marimea lor depinzând de încărcarea în poluanţi a apelor uzate industriale. În acest caz obţinerea de valori mai mici presupune suplimentarea schemei 68

71 Capitolul 6.Alegerea variantei optime a statiei de epurare a apelor urbane. Descrierea proceselor tehnologice clasice a staţiei de epurare (de exemplu, introducerea de mai multe trepte de epurare biologică). Fig Schema unei staţii de epurare clasice cu stabilizare anaerobă nămolului 69

72 Capitolul 6.Alegerea variantei optime a statiei de epurare a apelor urbane. Descrierea proceselor tehnologice Fig.6.3. Schema unei staţii de epurare clasice cu stabilizarea nămolului prin oxidare aerobă 70

73 Capitolul 7.Echipamentele statiei de epurare. Caracteristici de functionare Capitolul 7 ECHIPAMENTELE STAŢIEI DE EPURARE. CARACTERISTICI DE FUNCŢIONARE 7.1.ECHIPAMENTELE STAŢIEI DE EPURARE LINIA APEI- degrosisarea apelor uzate Gratarele sunt alcatuite din bare metalice. După distanta dintre bare se deosebesc gratare rare si gratare dese. Distanta dintre bare este variabila: pentru gratare rare se recomandă distante între 2,5-5,0 cm (chiar 8-10 cm), iar pentru cele dese 1,5-2,5 cm. Gratarele pot avea forme plane sau curbe. Grosimea barelor variază între 0,8 si 1,2 cm. Gratarele si sitele sunt plasate de obicei după intrarea apelor uzate în statia de epurare sau înaintea statiei de pompare, când apa trebuie pompată în statia de epurare. Uneori, gratarele si sitele sunt asezate imediat înaintea decantoarelor pentru a le usura sarcina. Înclinarea gratarelor fată de orizontală depinde de obicei de modul lor de curatire. Astfel, gratarele curatite manual au o înclinare de grade iar cele curatite mecanic au înclinari între grade. 71

74 Capitolul 7.Echipamentele statiei de epurare. Caracteristici de functionare Fig.7.1 Canal by-pass Curatirea manuală a gratarelor se realizează cu greble sau alte unelte confectionate în acest scop. Pentru a se evita deversarea apei în zona gratarului datorită colmatarii, se execută un canal de by pass. Accesul în acest canal este protejat de un gratar cu bare rare, asezate la distante de 10 cm. Solutiile moderne includ gratare dese din otel inoxidabil sau alte materiale rezistente la coroziune, prevazute cu dispozitive pentru deshidratarea retinerilor. 72

75 Capitolul 7.Echipamentele statiei de epurare. Caracteristici de functionare Fig.7.2. Gratare dese si dispozitive pentru deshidratarea retinerilor Sedimentarea este procesul de separare din apele uzate a particulelor solide prin depunere gravitationala. Un alt termen pentru descrierea acestui proces este cel de limpezire sau îngrosare. În epurarea apelor uzate sedimentarea este folosită pentru îndepartarea atât a substantelor solide organice cât si anorganice care se depun în apă sau care au fost aduse într-o formă care se depune(coagulare, precipitare). Prin sedimentare se îndepartează din ape suspensiile decantabile. Pentru apele uzate, procesul de sedimentare se realizează în urmatoarele construcţii: -Deznisipatoare unde se separă suspensiile granulare (nisip, alte particule grosiere) sub formă de particule discrete ce sedimentează independent unele de altele si cu viteză constanta. Viteza nu trebuie să fie prea mare pentru a permite sedimentarea si în acelasi timp nici prea mica, pentru a evita 73

76 Capitolul 7.Echipamentele statiei de epurare. Caracteristici de functionare depunerea materiilor solide în suspensie organice etc., pentru a le antrena de pe fund dacă s-au depus. Deznisipatoarele se construiesc între statiile de pompare si decantoarele primare. Există diferite tipuri de deznisipatoare. Tipul ales depinde de cantitatea de nisip din apa uzata,marimea instalatiei, consideratii de exploatare si întretinere. Tipurile standard de deznisipatoare sunt: sub formă de canal; cu fund înclinat; tip limpezitor cu raclor mecanic cu brate; tip ciclon cu clasor-spalator de tip helicoidal. Sedimentarea nisipului se realizează prin mentinerea în bazin a unei viteze de 0,3m/s. După directia de curgere a apei se deosebesc: deznisipatoare orizontale; deznisipatoare verticale. Deznisipatoarele orizontale se caracterizează prin faptul că miscarea apei se face pe orizontala. Aceste deznisipatoare dispun de două compartimente separabile prin stavilare, ce au la partea inferioară câte un dren. Nisipul se evacuează periodic, manual, după scoaterea din functiune a compartimentului respectiv si evacuarea apei prin drenare.pentru debite mari, curatirea nisipului depus se poate face mecanizat, sub apa,fară întreruperea vreunui compartiment. 74

77 Capitolul 7.Echipamentele statiei de epurare. Caracteristici de functionare Fig.7.3. Curatirea mecanizata a nisipului depus Deznisipatoarele verticale se caracterizează prin miscarea apei pe verticala, de jos în sus (Fig.7.4). Fig.7.4. Deznisipator vertical Înclinarea peretilor la partea inferioară trebuie să fie de 450 pentru ca nisipul să se colecteze la partea cea mai de jos a deznisipatorului, de unde este evacuat. Apa uzată intră în deznisipator prin partea de jos a peretelui vertical, are o directie de miscare pe verticala, timp în care impuritatile grele (pietris, nisip), se depun pe fundul bazinului. Apa iese din deznisipator printr-un 75

78 Capitolul 7.Echipamentele statiei de epurare. Caracteristici de functionare jgheab si trece în urmatorul echipament de epurare. Impuritatile separate pe fundul bazinului sunt prelevate, din timp în timp cu ajutorul unui echipament (pompa Mammuth) ce functionează cu ajutorul aerului comprimat. Deznisipatoarele moderne sunt prevazute cu poduri racloare cu snec sau pompe pentru nisip, iar nisipul evacuat din deznisipator este spalat si deshidratat pentru utilizare(fig.7.5) Fig.7.5..Deznisipator orizontal longitudinal cu sistem de spălare şi deshidratare nisip - Separator de grasimi Separatoarele de grasimi cu insuflare de aer de joasa presiune clasice au ca dezavantaj sistemul de aerare cu placi Arcuda, care se colmateaza rapid, iar inlocuirea si curatarea lor se face extrem de dificil. Sistemele moderne de aerare, in special cele cu dispozitive cu membrana elastica se dovedesc o solutie fiabila si eficienta (Fig.7.6). 76

79 Capitolul 7.Echipamentele statiei de epurare. Caracteristici de functionare Fig.7.6.Separator de grăsimi cu insuflare de aer de joasă presiune cu sistem modern de aerare (difuzoare cu membrană elastică perforată) In unele statii mari de epurare deznisipatoarele sunt cuplate cu separatoarele de grasimi. Aceste obiecte tehnologice au, in general, deficiente similare cu deznisipatoarele si suporta acelasi tip de imbunatatiri. Pentru colectarea grasimilor, deznisipatoarele separatoare de grasimi moderne au prevazute lame racloare mai eficiente decat sistemele clasice (deversoare, jgheaburi). Fig.7.7.Sisteme moderne 77

80 Capitolul 7.Echipamentele statiei de epurare. Caracteristici de functionare Fig.7.8.Debitmetre clasice Debitmetrele clasice sunt canale logintudinale cu ingustare locala. Dificultatea de a realiza ingustari cu caracterisitici geometrice precise le reduce precizia de masurare a debitelor. Adoptarea de ingustari uzinate sau utilizarea sistemelor cu ultrasunete pe canale sau conducte imbunatatesc precizia masurarii debitelor. -Decantoare Procesul de decantare, prin care sunt retinute până la 98% din suspensiile din apă se realizează în bazine de formă specială numite decantoare. -Decantoare sau bazine de sedimentare primare unde se retin materiile solide în suspensie separabile prin decantare precum si suspensiile floculente compuse din: particule ce formează aglomerari mari, flocoane provenite de la coagularea suspensiilor din apa; materii organice solide în suspensie care sedimentează mai bine atunci când se unesc între ele. 78

81 Capitolul 7.Echipamentele statiei de epurare. Caracteristici de functionare -Decantoare finale sau secundare unde se retin, în general, suspensiile ce provin din treapta de epurare biochimica. Deoarece apele contin atât suspensii granulare cât si floculente în cantitati variabile, separarea acestora în echipamentele precizate se face uneori în conditii diferite fată de cele teoretice. Astfel, uneori, în deznisipatoare se retin si suspensii floculente, iar în decantoare si suspensii granulare. După modul de circulatie a apei si după anumite particularitati tehnologice de functionare, decantoarele se pot clasifica astfel: decantoare clasice, care pot fi, la rândul lor clasificate în: - decantoare cu functionare discontinuă - decantoare cu functionare continua: - orizontale -longitudinale; - orizontale -radiale; - verticale. decantoare moderne: - suspensionale statice; - suspensionale cu circulatia stratului de namol. Decantoare orizontale longitudinale -Decantoarele orizontale longitudinale sunt caracterizate prin forma dreptunghiulară în plan si directia de curgere a apei orizontala. Acest tip de decantor serveste si drept separator de grasimi, având ca scop separarea din apele uzate a substantelor mai usoare ca apa. Îndepartarea substantelor separate se realizează prin jgheaburi sau conducte perforate, asezate sub nivelul apei, reglabile în functie de grosimea stratului. Functionarea acestor decantoare poate fi descrisă astfel: 79

82 Capitolul 7.Echipamentele statiei de epurare. Caracteristici de functionare -apa uzată intră printr-o conductă care strabate peretele decantorului. rculatia apei este orizontala si pe parcursul apei de la intrare la iesire se produce atât sedimentarea suspensiilor (particulelor cu densitatea mai mare ca a apei) cât si a grasimilor (respectiv a produselor petroliere). Schema unui asemenea decantor este prezentata in fig.7.9: Fig.7.9. Decantor orizontal longitudinal Decantorul este prevazut cu un pod raclor care circulă dusîntors pe calea de rulare. Podul raclor are o lamă de suprafata, o lamă de fund si un flotor (care permite ridicarea lamei de fund). De asemeni, pe peretele din aval este pozitionat un tub API (o conductă cu perforatii longitudinale) pentru colectarea produselor usoare decantate. Acest perete este semiscufundat si are rolul de a nu permite peliculei de produse usoare să ajungă în apa decantata. La cursa du-te a podului raclor (de la stânga la dreapta pe figura), lama de fund este ridicata si lama de suprafată este coborâta. În acest mod, suspensiile usoare sunt dirijate catre tubul API, care le preia si le dirijează spre un camin special destinat colectarii produselor usoare. La cursa vino a podului raclor (de la dreapta la stânga), lama de suprafată este ridicatasi lama 80

83 Capitolul 7.Echipamentele statiei de epurare. Caracteristici de functionare de fund coborâta. Lama de fund colectează namolul decantat si îl dirijează catre basa de namol. De aici, prin curgere gravitationala,namolul este evacuat în caminele de namol. Apa decantată trece pe sub peretele semiscufundat si iese prin aval. Decantoarele prezentate pot servi, asa cum s-a precizat, atât ca separatoare de grasimi în instalatiile de epurare a apelor menajere sau a efluentilor din industria alimentară cât si ca separatoare de produse petroliere în rafinarii sau în complexe petrochimice. -Decantoare orizontale radiale După cum le spune numele, aceste bazine au o formă circulară în plan si directia de curgere a apei orizontală 81

84 Capitolul 7.Echipamentele statiei de epurare. Caracteristici de functionare Fig.7.10.Decantor orizontal radial cu pod raclor cu flotoare 82

85 Capitolul 7.Echipamentele statiei de epurare. Caracteristici de functionare Fig Decantor orizontal radial cu lalea Coandă şi pod raclor cu flotoare Accesul apei se face printr-o conductă care trece pe sub decantor si debusează apoi în centrul lui, sub nivelul apei. Evacuarea apei se face printr-o rigolă periferica, prevazută cu un deversor reglabil ce are muchia în formă de dinti de fierastrau. Antrenarea namolului de pe radier si împingerea sa în pâlnia de namol se realizează de catre un pod raclor. Tot de podul raclor este prins un brat metalic având lungimea un sfert din diametrul bazinului ce antreneaza grasimile si le împinge catre periferie, unde se opresc în peretele semiscufundat. Evacuarea namolului se poate face intermitent sau continuu. Decantoarele orizontale radiale sunt utilizate în special ca îngrosatoare de namol, în scopul separarii unei cantitati suplimentare de apă din namolul recuperat. 83

86 Capitolul 7.Echipamentele statiei de epurare. Caracteristici de functionare -Decantoare de înaltă eficientă În ultimii ani, datorită cresterii volumelor de apă care se supun procesului de epurare, au fost proiectate bazine decantoare de înaltă eficientă care în acelasi timp ocupă spatii mai reduse. Un astfel de decantor, cum este cel prezentat în continuare, poartă numele de separator cu placi paralele (PPI) si conform datelor din literatură conduce la eficiente de epurare cu 25% mai mari decât decantoarele cu tub API, iar spatiul utilizat este 15-20% din spatiul destinat decantoarelor clasice Separator cu placi paralele (PPI) Fig Schema de principiu a unui separator cu placi paralele Acest tip de separator are trei compartimente: compartimentul de intrare a apei, în care se realizeaza si o deznisipare prealabila; decantorul propriu-zis, care este umplut cu placi confectionate dintr-un material plastic, aflate la distantă egală unele fată de altele, pozitionate sub un unghi de 450 fată de radier; în acest compartiment se realizează decantarea grasimilor care se separă la suprafată si sunt preluate de un tub cu fante si totodată 84

87 Capitolul 7.Echipamentele statiei de epurare. Caracteristici de functionare sedimentarea namolului. Ambele procese de sedimentare sunt accelerate, fiind favorizate de constructia bazinului si de umplutura; compartimentul de iesire a apei, în care se colecteaza si namolul sedimentat. Epurare avansata a apelor uzate presupune: -Retinerea compusilor de azot -Retinerea compusilor de fosfor. In acest context, extinderea rolului bazinelor de aerare la epurarea cu nitrificare denitrificare si eventual pentru eliminarea fosforului, devine obligatorie. 85 Fig Schema de principiu a unei epurari avansata LINIA NAMOLULUI -Concentrarea namolului. Reducerea umidităţii nămolului în staţiile de epurare existente se realizează prin concentrare gravitaţionala. Această tehnologie are două mari dezavataje: - Reducerea de umiditate este de 1 2 %;

88 Capitolul 7.Echipamentele statiei de epurare. Caracteristici de functionare - Degajă mirosuri neplăcute poluând atmosfera. Concentrarea mecanică a nămolului prin dispozitive cu snec sau prin centrifugare (aplicata de exemplu la SE Constanţa Sud) rezolvă, e adevarat cu costuri suplimentare, ambele probleme: - Reducerea de umiditate depaşeşte de cele mai multe ori 6 %; - Poluarea atmosferei este practic nulă. Reducerea mai mare a umidităţii nămolului conduce la diminuare majora a volumului de nămol ce este urmează sa fie prelucrat. Majoritatea Rezervoarelor de Fermentare a Nămolului de tip clasic funcţioneaza ineficient din următoarele motive: - Deteriorarea rapidă a structurii de rezistenţă datorită deficienţelor în execuţie a rezervoarelor de formă clasica (cilindru între două trunchiuri de con); - Eficienţă si fiabilitate scăzuta a echipamentelor de încălzire şi recirculare a nămolului; - Deznisiparea necorespunzătoare a apelor uzate care face ca nisipul ce trece de deznisipatoare sa ajungă în RFN, producând colmatarea rezervoarelor. Rezervoare de fermentare a nămolului tip clasic Fig.7.14 Rezervor clasic Fig Rezervor RFN tip para 86

89 Capitolul 7.Echipamentele statiei de epurare. Caracteristici de functionare Construirea de RFN-uri cu structura modernă, tip pară, dotarea cu echipamente cu randament ridicat si fiabile, corelate cu o deznisipare corespunzatoare a apelor uzate contribuie la eficientizarea fermentării namolurilor. Cantităţile semnificative de biogaz obţinute pot fi utilizate ca sursa de energie iar nămolurile stabilizate corespunzător pot fi folosite in agricultură dupa deshidratare. Rezervoarele de gaz Rezervoarele de gaz din staţiile existente (clopot metalic amplasat într-o cuva de beton -) sunt de cele mai multe ori nefuncţionale. Sistemul de culisare a clopotului la umplere si golire se blocheaza deseori, iar clopotul se voaleaza. Remedierea este dificila, de durata si costisitoare. Fig Rezervor de gaz cu clopot metalic pe cuva de beton 87

90 Capitolul 7.Echipamentele statiei de epurare. Caracteristici de functionare Rezervoarele de gaz moderne sunt sferice, realizate din membrana elastica din cauciuc special. Exploatarea lor este simpla si aparent mai putin periculoasa. Fig Rezervoare sferice Stabilizatoarele de nămol In statiile de epurare de capacitate medie si mica, stabilizarea namolului se realizeaza prin oxidare aeroba. Problemele stabilizatoarelor de namol apar la sistemele de aerare. Platforme de uscare pentru deshidratarea namolului(fig.7.18) Deshidratarea namolului - probabil procesul in care s-au inregistrat progrese semnificative. Statii in care deshidratarea se realizeaza sau se va realiza curand pe cale mecanica: Piatra Neamt, Constanta Sud, Arad, Iasi, Targu- Mures, Brasov.Deficientele deshidratarii naturale pe platforme de uscare sunt resimtite de fiecare operator al statiilor in care acest procedeu este inca in operare.tehnologiile pentru deshidratarea mecanica a namolului sunt diversificate (filtre presa, echipamente 88

91 Capitolul 7.Echipamentele statiei de epurare. Caracteristici de functionare cu snec, centrifuge). In cazul deshidratarii mecanice, apar si costuri suplimentare din conditionarea chimica a namolului. Bazinele cu nămol activ sunt construcţii în care epurarea biologică aerobă a apei are loc în prezenţa unui amestec de nămol şi apa uzată, agitat în permanenţă şi aerat. Epurarea apei în aceste bazine poate fi asemuită cu autoepurarea care se produce în apele de suprafaţă; în bazinele cu nămol activ însă în afară de agitarea şi aerarea amestecului, se realizează şi accelerarea procesului de epurare, ca urmare a măririi cantităţii de nămol prin trimiterea în bazine a nămolului de recirculare. Influentul cu conţinut de impurităţi organice este pus în contact într-un bazin cu namol activ cu cultură de microorganisme care consumă impurităţile degradabile biologic din apa uzată. Apa epurată se separă apoi gravitaţional de namol activ în decantorul secundar. O parte din nămolul activ, separat în decantorul secundar este recirculată în bazinul de aerare, iar alta parte este evacuată ca nămol în exces în decantorul primar în aşa fel încât în bazinele de aerare se menţine o concentratţie relativ constantă de nămol activ; în bazinul de aerare cultura de microorganisme este menţinută în condiţii de aerare printr-un aport permanent de aer sau oxigen. 89 Fig Bazin cu namol activat cu aerare

92 Capitolul 7.Echipamentele statiei de epurare. Caracteristici de functionare Fig Bazin cu namol activat: a.bazin cu nămol activat cu aerare pneumatică b. Bazin cu nămol activat cu aerare pneumatică cu tuburi cu membrană elastică perforata membrană elastică perforată cu panouri Conform studiilor existente, procedeul unitar devine o cale de poluare majoră a apelor receptoare: -Deversările din reţeaua unitară, conţin cantităţăţi importante de poluanţi -Deversările punctuale provoacă adevarate unde de poluare care se resimt pe distanţe apreciabile în aval. Opţiune pentru viitor: generalizarea procedeului divizor: -Apele uzate menajere sa fie epurate corespunzător; -Apele meteorice sa fie evacuate, după o preepurare (decantare) gravitaţională în bazine de retenţie, în mai multe puncte, pentru evitarea şocurilor de debit şi poluanţi în albia emisarilor. O alta problemă dificilă provine din stabilirea debitelor de ape provenite din reteaua de canalizare. Metodele utilizate în prezent sunt depăşite iar considerarea elementelor reale (corelări cu debitele de apă de alimentare, masurători în reţelele existente, utilizarea modelelor matematice) sunt acum la îndemana inginerilor şi specialiştilor din domeniu. Un exemplu elecvent este 90