Epurarea Apelor Uzate Menajere

CUPRINS

INTRODUCERE

Ape uzate menajere

Proveniența apelor uzate menajere

Caracteristicile apelor uzate menajere

Influența apelor uzate menajere asupra mediului înconjurător

Influența apelor uzate menajere asupra receptorului

Influența apelor uzate menajere asupra captărilor de apă potabilă și industrială

2. EPURAREA APELOR UZATE MENAJERE

2.1. Descriere generală

2.2. Descrierea procesului tehnologic de epurare al apelor uzate menajere la stația de epurare Mediaș

2.2.1. Treapta mecanică

2.2.2. Treapta biologică

2.2.3. Treapta terțiară

2.2.4. Tratarea nămolurilor

2.2.5. Sistem de comandă, control și achiziții de date – SCADA

PARTEA PRACTICA

3. MONITORIZAREA CALITĂȚII APELOR UZATE

3.1. Metode de analiză fizico-chimică și microbiologică a apelor uzate

3.1.1 Managementul probelor

3.1.2 Prelevarea probelor

3.1.3 Identificarea probelor

3.1.4 Recepția, manipularea și depozitarea probelor

3.1.5 Conservarea probelor

3.2 Metode de analiză

3.2.1 Determinarea pH-ului

3.2.2 Determinarea consumului chimic de oxigen

3.2.3 Determinarea substanțelor extractibile cu solvenți

3.2.4 Determinarea conținutului de amoniu

3.2.5 Determinarea consumului biochimic de oxigen

3.2.6 Determinarea reziduului

3.2.7 Determinarea conținutului de materii în suspensie

3.2.8 Determinarea conținutului de nitrați

3.2.9 Determinarea conținutului de nitriți

3.2.10 Determinarea conținutului de fosfor

3.2.11. Determinarea microscopică a nămolului activ

3.2.12. Determinarea volumului de nămol și a indicelui Mohlman

4. REZULTATE ȘI CONCLUZII

5. BIBLIOGRAFIE

INTRODUCERE

” Municipiul Mediaș este al doilea oraș ca mărime din  județul Sibiu,  este așezat în bazinul mijlociu al râului Târnava Mare, la o distanță de 39 km de Sighișoara și 41 km de Blaj. Cetatea săsească din Moșna se află spre Agnita, la 10 Km de Mediaș. La 18 km de Mediaș se găsește stațiunea balneoclimaterică Bazna, atestată documentar din anul 1302. Stațiunea beneficiază de izvoare de apă minerală, bogate în săruri, nămol mineral și sare de Bazna. Distanța din Mediaș până în municipiul reședință de județ Sibiu măsoară 55 km.

Mediașul este un oraș pitoresc în care se simte îmbinarea dintre vechi și nou, cu o alternanță de stiluri arhitectonice, de la gotic la cel renascentist și neoclasic, la baroc și secession (Jugendstil). "Civitas Mediensis" și-a conservat trecutul istoric în 17 turnuri și bastioane, ziduri multiseculare înalte de peste 7 metri, 3 porți principale și 4 secundare de acces în vechea cetate. Biserica fortificată Sfânta Margareta deține un ansamblu valoros de picturi murale gotice, iar turnul are un ceas care indică fazele lunii. Această biserică este importantă și pentru că aici a fost închis domnitorul Țării Românești, Vlad Țepeș, în anul 1476, în urma unui conflict cu regele Ungariei, Matia Corvinul. Tot aici principele transilvănean Ștefan Báthory a fost ales în funcția de rege al Poloniei. Centrul istoric al orașului Mediaș apare ca un muzeu în aer liber. Monumentele medievale din piața castelului sunt unice în Transilvania. Orașul are o vechime de peste 7 secole, fiind menționat pentru prima dată, într-un document istoric în anul 1267, astfel fiind unul din cele mai vechi orașe ale României. Printre obiectivele turistice, pot menționa Turnul Croitorilor, Turnul Trompeților, Turnul Clopotelor, Casa Schuller (1588) Turnul Forkesch, Turnul Pietrarilor, Turnul Fierarilor. Complexul Arhitectural Franciscan include biserica și mănăstirea franciscană, care, în jurul anului 1444, au fost construite de ordinul franciscan. Complexul adăpostește exponate de mare valoare: tezaurul de la Șeica Mică, tezaurul de la Panade, diverse piese de ceramică populară.

În paginile romanului "Dracula", scriitorul irlandez Bram Stoker menționează că, la nunta contelui valah, vinul a fost "cel auriu de Mediaș". Mediașul și împrejurimile lui sunt și azi cunoscute, dată fiind faima vinurilor vechi de Târnave, simbol al stemei orașului, zona fiind supranumită în vechime "Țara Vinului" sau "Weinland", așa cum apare în harta umanistului Johannes Honterus (sec. XVI). ” ( http://ro.wikipedia.org/ )

Apa naturală este o sursă hotărâtoare în drumul spre un viitor durabil. În ciclul hidrologic, apa reprezintă baza producției de alimente, a comerțului, a necesităților umane și a nenumăratelor ecosisteme acvatice. Sursa naturală de apă este finită, în timp ce cerința de apă este în permanentă creștere, datorită dezvoltării activității umane din ultimele decade.

În România, supraconcentrarea industriei în unități gigant, echiparea acestora cu instalații tehnologice vechi, neîntreținute și nereparate la timp, fără echipamente de epurare a apelor uzate și de purificare a gazelor sau cu astfel de echipamente subdimensionate și exploatate necorespunzător au condus, în unele zone, la deteriorarea foarte gravă a echilibrului ecologic, a factorilor de mediu.

În cursurile de apă ale țării se evacuează anual 6.875.000 t substanțe poluante, în care predomină: cloruri, materii în suspensie, substanțe organice, amoniu, amoniac, azotați, fenoli, metale grele, hidrogen sulfurat, fosfor, cianuri, detergenți, pesticide etc. Pe circa 2.800 km sectoare de râuri, din cele aproximativ 20.000 km cu folosințe pentru alimentarea centralizată cu apă a populației, pentru industrie și unități agrozootehnice, viața este distrusă datorită substanțelor toxice în concentrații mari. În unele zone și apa din subteran este poluată (județele Bacău, Prahova etc.). Pentru unele sisteme de irigații, pe suprafețe de aproape 200.000 ha, apa nu îndeplinește condițiile de calitate și riscăm să degradăm, în scurt timp, terenurile și să compromitem producția agricolă pe aceste suprafețe.

În România, rețeaua institutelor de cercetare și a universităților, având dotările disponibile, derulează teme, proiecte și programe consistente în domeniul tehnologiilor neconvenționale, nepoluante, de remediere a mediului poluat.

Epurarea apelor uzate și recuperarea substanțelor utile din aceste ape și din gazele evacuate, economisirea de energie pe unitatea de produs, valorificarea deșeurilor, redarea în folosință a terenurilor ocupate de deșeuri sunt acțiuni de importanță majoră, atât economică, cât mai ales ecologică.

Ape uzate menajere

Proveniența apelor uzate menajere

Apele uzate provin din încărcarea apei din natură cu materiale și substanțe care îi modifică indicatorii de calitate, o poluează. Apa se încarcă cu materii poluante, devenind uzată prin utilizarea ei de către om, în cele mai diverse scopuri practice și prin contactul apelor meteorice (ploaie, zăpadă) cu produse ale activității umane, care se găsesc în aer și pe sol. Domeniile de folosire a apei îmbracă cele mai diverse forme (apă potabilă, alimentarea cu apă a industriei, alimentarea cu apă a agriculturii, piscicultura, scopuri urbanistice și de agrement), posibilitățile de poluare a acesteia sunt foarte mari. Cantitățile foarte mari de ape uzate provin din unitățile industriale. Astfel, pentru obținerea unei tone de hârtie rezultă circa 100 – 200 m3 ape uzate; pentru o tonă cauciuc, 150 m3; pentru prelucrarea unei tone de fructe rezultă circa 10 – 20 m3 apă uzată. Dar și apa uzată care provine din consumul casnic (apa menajeră) este în cantitate destul de mare.

Apele meteorice dizolvă, în timpul ploii, diverse gaze toxice din aer (oxizi de sulf, azot, amoniac etc.) sau se încarcă cu pulberi ce conțin oxizi metalici, gudroane sau alte substanțe. Apele de ploaie sau cele rezultate din topirea zăpezilor se pot impurifica în timpul șiroirii lor la suprafața solului, ca urmare a contactului cu diversele produse ale activității umane (deșeuri menajere, industriale, îngrășăminte, pesticide etc.).

Pe fondul activității antropogene, extinse în prezent, există o deosebire calitativă și principială între schimbările naturale din mediul înconjurător, observate mai înainte și cele care au loc în natură, ca rezultat al activității umane. Astăzi nici omul și nici alte organisme cu nivel înalt de dezvoltare nu reușesc să producă substanțe genetice de apărare împotriva compușilor fabricați de industrie, care nu au existat mai înainte în natură și care sunt străini vieții (xenobiotici).

„Indicii de stres” cei mai semnificativi par a fi pesticidele folosite în agricultură și metalele grele. Apele uzate ale industriei galvanice conțin un adevărat „uragan” de mercur, cadmiu, zinc, cupru și crom.

Apele uzate menajere, reprezintă amestecuri neomogene a zeci de compuși organici simpli si complecși care sunt asimilați de către microorganisme, în principal glucide, aminoacizi, esteri ai acizilor grași. Apele uzate industriale se evacuează după folosirea apei în procesele de obținere a materiilor prime și în cele de producere a bunurilor necesare activității economice și sociale, se caracterizează prin variații mari ale compoziției și concentrației; într-un timp dat, putem întâlni în aceeași apă uzată materii prime, produși intermediari, produși finali, și produși ai reacțiilor secundare, descompunerii până la CO2, apă și substanțe anorganice simple.

Caracteristicile apelor uzate menajere

Pentru apele uzate se deosebesc patru mari categorii de caracteristici : fizice, chimice, biologie și bacteriologice.

Caracteristicile fizice

Principalii indicatori fizici ai poluării sunt:

temperatura

turbiditatea

culoarea

mirosul

vâscozitatea

materiile solide totale

Temperatura: Temperatura apelor uzate influențează majoritatea reacțiilor fizice și biochimice care au loc în procesul de epurare.

Turbiditatea: Turbiditatea apelor uzate este dată de particulele foarte fine aflate în suspensie care nu sedimentează în timp.

Culoarea: Culoarea apelor uzate menajere proaspete este gri deschis, iar culoarea gri închis indică începutul procesului de fermentare a materiilor organice existente în aceste ape.

Mirosul: Apelor uzate menajere proaspete, este aproape perceptibil; intrarea în fermentație a materilor organice este indicată de mirosuri de hidrogen sulfurat,de putregai sau de alte mirosuri de descompunere.

Materiile solide totale (MST) care se găsesc în apa uzată, fie în stare de suspensie (organice și minerale) și materii dizolvate (organice și minerale). Materiile solide în suspensie, la rândul lor, pot fi separabile prin decantare și materii coloidale. În funcție de dimensiunile diferitelor particule (gradul de dispersie) și de greutatea specifică a acestor particule, se pot depune sub formă de sediment sau pot pluti.

Caracteristicile chimice

Indicatorii chimici ai poluări sunt:

pH-ul

potențialul de oxido-reducere

cloruri, sulfați

metale grele și cianuri

substanțe radioactive

azot, nitriți, nitrați

produși petroliri, grăsimi, uleiuri

detergenți

substanțe organice

oxigenul dizolvat

consumul biochimic de oxigen CBO5

consumul chimic de oxigen CCO

consum organic total

consum de oxigen total

putrescibilitatea

Compoziția chimică a apelor uzate menajere este foarte mult influențată de conținutul de proteine, grăsimi și hidrocarbonați din produsele alimentare, precum și de compoziția apei din rețeaua de alimentare, care conține în anumite limite carbonați, sulfați, cloruri, fier etc.

pH-ul apelor uzate poate fi acid sau alcalin și constituie o cauză importantă perturbatoare a proceselor biologice din cadrul unei stații de epurare. Reacția apelor va fi acidă pentru pH cuprins între 0 și 7 și va fi alcalină pentru pH între 7 și 14.

Potențialul de oxidoreducere. În scara Redox, notația rH dă indicații asupra puterii de oxidare sau reducere a apei uzate sau a depunerilor.

Clorurile și sulfurile din apele uzate pot influența procesele biologice de epurare dacă cantitățile lor depășesc anumite limite.

Metale grele există în special în apele uzate industriale și sunt toxice pentru microorganismele care participă la epurarea biologică a apelor și la fermentarea anaerobă a nămolurilor. Limitele admisibile pentru cupru, zinc, cadmiu, plumb, mercur, cobalt sunt evidențiate în STAS 4706 – 88.

Substanțele radioactive folosite din ce în ce mai mult în medicină, tehnică etc., precum și la centralele atomice creează noi probleme celor care se ocupă de protecția calității apelor.

Azotul se găsește în apa uzată brută sub formă de amoniac liber, azotul organic, nitriți și nitrați. Amoniacul liber constituie rezultatul descompunerii bacteriene a materiilor organice. Azotul organic provenit din compușii biologici proteine, peptide, aminoacizi.

Nitriții și nitrații sunt conținuți în apa uzată proaspătă în concentrații mai reduse, concentrații mai mari se înregistrează în stațiile de epurare.

Produse petroliere, grăsimi și uleiuri, acestea formează o peliculă plutitoare care împiedică oxigenarea apei. Prezența acestor substanțe în stația de epurare este dăunătoare deoarece pot colmata filtrele biologice, sau pot împiedica dezvoltarea proceselor biochimice în bazinele de aerare cu nămol activ și în procesele de fermentare ale nămolurilor. În apele menajere, prezența acestor substanțe este nesemnificativă, cantități mari se găsesc în unele ape uzate industriale.

Detergenții din apele uzate sunt substanțe tensioactive a căror structură moleculară este formată din două grupări, o grupare hidrofobă și alta hidrofilă.

După felul cum disociază în apă, detergenții pot fi: – detergenți anionici, a căror grupare hidrofilă are un caracter acid și disociază în ionul pozitiv (cationul) și ionul negativ (anionul) care este radicalul tensioactiv al moleculei.

– detergenții cationici care au gruparea hidrofilă cu caracter bazic;

– detergenți neionici a căror grupare hidrofilă nu disociază în apă.

Substanțele organice din apele uzate menajere provin din dejecțiile umane și animale, din resturile de alimente, legume și fructe precum și din alte materii organice evacuate în rețeaua de canalizare .

Oxigenul dizolvat este un indicator care arată în mod global gradul de poluare al apelor cu substanțe organice. Cantitatea de oxigen care se poate dizolva în apa curată – așa numita limită de saturație – depinde de temperatură și variază de la 7,63 mg/dm³ la 30°C, la 9,17 mg/dm³ la 20°C și la 14,23 mg/dm³ la 0°C. Solubilitatea oxigenului în apă mai depinde și de turbulența la suprafața apei, de presiunea atmosferică, mărimea suprafeței de contact, cantitatea de oxigen din apă sau din atmosferă etc.

Consumul biochimic de oxigen (CBO5) exprimat în mg/dm³ reprezintă cantitatea de oxigen consumată de către bacterii și alte microorganisme pentru descompunerea biochimică, în condiții aerobe a substanțelor organice biodegradabile la temperatura și în timpul standard, de obicei la 20 °C și 5 zile în care se notează cu CBO5.

Tabel 1. Compoziția medie a apelor uzate menajere (conform Imhoff – 1990) în g/loczi

Mineralizarea biochimică a substanțelor organice, respectiv consumul biochimic de oxigen, este un proces complex care în apele bogate în oxigen, se produce în două faze:

1. faza primară a carbonului;

2. faza secundară a azotului.

Viteza consumului de oxigen în faza secundară (nitrificatoare) este mai redusă decât în faza primară.

Consumul chimic de oxigen (CCO) sau oxidabilitatea apei reprezintă cantitatea de oxigen în mg/dm³, necesară pentru oxidarea tuturor substanțelor organice sau minerale oxidabile fără ajutorul bacteriilor.

Oxidabilitatea reprezintă cantitatea de oxigen echivalentă cu consumul de oxidant. Substanțele organice sunt oxidate la cald, iar cele minerale la rece.

Consumul organic total (COT) constituie o metodă de determinare a nivelului de poluare organică a apelor uzate și spre deosebire de determinările prin CBO și CCO are rezultate mult mai exacte datorită eliminării variabilelor care intervin în analizele CBO și CCO.

Consumul total de oxigen (CTO) determinat pe principiul cromatografiei în fază gazoasă, evidențiază toate substanțele organice și anorganice existente în proba de ape uzate care intră în reacții chimice până la nivelul de oxizi stabili.

Reacțiile chimice care au loc la intervale diferite de timp în analizorul de gaz se desfășoară astfel:

carbonul este transformat în bioxid de carbon;

hidrogenul este convertit spre apă;

azotul în stare trivalentă ajunge în stare de acid nitric;

ionul sulfit este, în mod parțial, convertit în sulfat;

ionul de sulfură este parțial convertit în sulfat.

Putrescibilitatea apelor uzate menajere constituie o determinare caracteristică a acestor ape lipsite parțial sau total de oxigen. Substanțele organice din apele uzate cu conținut foarte scăzut de oxigen suferă o descompunere anaerobă, emanând un miros dezagreabil; spunându-se că apa este putrescibilă.

Caracteristici Bacteoriologice și Biologice

Indicatorii bacteorologici cei mai întâlniți sunt :

numărul total de germeni mediu de cultura NTGMA/ ml

germeni coliformi

Apele uzate în compoziția cărora se află materii organice, sunt populate și cu specii de organisme care valorifică resursele de hrană respective și care, în decursul dezvoltări lor, s-au adaptat unor condiții unilaterale de mediu.

Din punct de vedere al nutriției, bacteriile se împart în autotrofe și heterotrofe. Bacteriile autotrofe utilizează pentru hrană substanțe minerale.

Bacteriile heterotrofe au nevoie de materii organice ca sursă de carbon și de energie. Din grupa acestor bacterii fac parte:

– saprofitele, care utilizează materii organice moarte și care joacă rolul principal în procesul de autoepurare,

– parazite, care se dezvoltă în corpul organismelor animale și umane și care apar numai întâmplător în apele poluate; unele sunt patogene, reprezentând un pericol pentru sănătatea omului (bacteriile tifosului intestinal, a dezinteriei, a holerei, a febrei tifoide).

Bacteria Coli nu constitue o bacterie patogenă, dar constitue un indicator al existenței în apa uzată a dejecțiilor de animale și umane și deci existența de bacterii patogene.

Pentru apele uzate menajere titrul-coli prezintă o valoare medie de10-6, adică o bacterie coli revine la un volum de apă de 10-6 cm3. Uneori se determină Coli test, adică numărul bacteriilor Coli conținuți într-un dm3 de apă uzată.

Determinarea organismelor existente în apele uzate după sistemul saprobiilor care cuprind speciile de organisme caracteristice apelor impurificate cu substanțe organice, își găsește o aplicație din ce în ce mai largă. Astfel, prezența sau absența organismelor poate oferii indicații asupra desfășurării procesului de epurare biologică din cadrul unei stații de epurare. Față de analiza chimică, analiza biologică a apelor uzate prezintă unele avantaje și dezavantaje.

Influența apelor uzate menajere asupra mediului înconjurător

Între apele uzate și mediul înconjurător în care acestea sunt deversate se stabilește o relație bilaterală; prin impuritățile pe care le conțin, apele uzate acționează asupra mediului înconjurător, de cele mai multe ori în sens negativ, iar acesta, la rândul său, contribuie la înlăturarea poluanților din apă (autoepurare).

Receptorii folosiți în mod obișnuit pentru evacuarea apelor uzate colectate prin rețele de canalizare sunt cursurile de apă de suprafață, lacurile sau marea (pentru activitățile de pe litoral) și, mai rar, stratele permeabile subterane adânci și solul pentru irigații și infiltrații.

Apele de suprafață sunt supuse unei impurificări proprii (autogene), provenite prin descompunerea plantelor și animalelor moarte existente sau aduse în mod natural, precum și impurificării datorită apelor uzate.

Influența apelor uzate menajere asupra receptorului

Acțiunile apelor uzate asupra receptorilor diferă după tipul acestora: ape de suprafață (râuri, lacuri, mări) sau soluri infiltrabile.

Apele de suprafață suferă din partea apelor uzate următoarele acțiuni:

– modificarea calităților fizice, prin schimbarea culorii, temperaturii, conductibilității electrice, radioactivității, prin formarea depunerilor de fund, de spumă sau de pelicule plutitoare;

– modificarea calităților organoleptice (gustul și mirosul);

– modificarea calităților chimice, prin schimbarea reacției apei (pH-ul), creșterea conținutului de substanțe toxice, schimbarea durității, reducerea cantității de oxigen datorită substanțelor organice din apele uzate etc.;

– distrugerea florei și faunei valoroase și favorizarea dezvoltării unor microorganisme, ca și mărirea numărului de virusuri și bacterii, printre care se pot găsi și germeni patogeni.

Influența apelor uzate menajere asupra captărilor de apă potabilă și industrială

Sub influența apelor uzate neepurate satisfăcător, cu conținut de substanțe organice, încep să se formeze în apa receptorului, colonii mari de microorganisme, care sunt antrenate de apa râului și apoi blochează grătarele de la intrarea prizelor de apă și a filtrelor de la instalațiile de apă potabilă și industrială.

Apele uzate cu conținut de acizi atacă părțile metalice ale instalațiilor. Conținutul mare de carbonați al unor ape industriale periclitează funcționarea cazanelor cu aburi ale centralelor termoelectrice.

Uneori, acțiunea reciprocă a unor ape industriale în apa receptorului poate produce efecte negative. Astfel, apele de la tăbăcării și cele de la celuloză sulfit, prin contact cu apele cu conținut mare de săruri de fier, dau o colorație de cerneală și provoacă un consum mare de oxigen. De asemenea, apele care conțin acizi liberi, atunci când vin în contact cu apele sulfuroase, pun în libertate hidrogenul sulfurat.

EPURAREA APELOR UZATE MENAJERE

2.1. Descriere generală

Epurarea apelor uzate poate fi mai mult sau mai putin complexă, în funcție de caracteristicile fizico-chimice și microbiologice ale apelor și de cerințele de calitate pentru evacuarea în râurile receptoare. Apele uzate, având un predominant caracter anorganic, pot fi tratate prin procedee fizico-chimice în care eliminarea substanțelor impurificatoare se face prin procese chimice și fizice ca de exemplu: sedimentare, neutralizare, precipitare, coagulare, adsorbție de cărbune activ, schimb ionic, etc. Apele uzate cu caracter pronunțat organic, pot fi tratate prin procedee fizico-chimice și/ sau biologice, în ultimul caz, eliminarea substanțelor organice impurificatoare făcându-se prin procese biochimice, procesele metabolice ale microorganismelor .

Până în prezent, specialiștii în domeniul epurării apelor consideră că metoda cea mai eficientă și mai economică de îndepărtare a substanțelor organice din apele uzate este folosirea procedeelor de epurare biologică. Aceste procedee se bazează pe reacțiile metabolice ale unei populații mixte de bacterii, ciuperci și alte microorganisme (în special protozoare și unele metazoare inferioare), care își desfășoară activitatea în anumite construcții hidrotehnice, instalații de epurare. În practica epurării, această populație (biocenoza) se numește biomasă.

Compoziția biocenozelor și randamentul de îndepărtare al substanțelor organice depinde de condițiile de mediu: compoziția apei uzate și concentrația de impurități, temperatura, condițiile de amestec, modul de exploatare al instalației de epurare. Diferitele specii ale biomasei coexistă în echilibru dinamic; frecvența lor poate fi modificată de factorii enumerați mai sus. Fluctuațiile temporale ale factorilor de mediu sunt compensate de dinamica populației de microorganisme care are o bună capacitate de adaptare; în acest fel, calitatea apei epurate variază puțin. Fluctuațiile de lungă durată ale condițiilor de mediu, ca și intoxicările acute ale organismelor, datorită evacuării de poluanți toxici, conduc la variații considerabile ale biocenozei; în acest caz, efluentul „epurat” nu mai are calitățile cerute.

2.2. Descrierea procesului tehnologic de epurare a apelor uzate menajere LA STAȚIA DE EPURARE MEDIAȘ

Stația de Epurare Mediaș este localizată la ieșirea către Sibiu a municipiului, fiind amplasată în zona de luncă a râului Târnava Mare pe malul stâng al acestuia, care curge aproximativ paralel cu incinta stației de epurare, în sectorul nord-vestic al acesteia. Coordonate GPS sunt: N 46157225 E 2432084656.

Amplasamentul stației de epurare nu este afectat de fenomene de instabilitatea de tipul alunecărilor de teren. Împotriva inundațiilor râului Târnava Mare, incinta stației este apărată de jur împrejur de diguri din pământ ( pe laturile de nord- vest, sud- vest și sud- est ) și din beton ( pe latura de nord- est ).

În sectorul sud- estic, amplasamentul stației de epurare se învecinează, de asemenea, cu terenuri agricole.

Procesul tehnologic de epurare a apelor se realizează prin intermediul unor procese fizice, chimice și biologice care se intercondiționează și se completează reciproc, astfel încât poate fi împărțit în trei etape: epurare mecanică, epurare mecano-chimică și epurare mecano-biologică.

Stația de epurare este dimensionată pentru un debit mediu de 20 718 m3/ zi și un debit maxim de 24 858 m3/ zi (fig.1.).

Apele uzate ajunse în stația de epurare trec printr-o succesiune de construcții și instalații în scopul curățirii și în final ajung în râul Târnava Mare care constituie emisarul canalizării municipiului Mediaș.

Fig.1. Schema în plan a stației de epurare Mediaș ( stația de epurare Mediaș- APA TÂRNAVEI MARI )

2.2.1. Treapta mecanică

În cadrul treptei primare (epurarea mecanică) sunt folosite instalații de reținere a corpurilor și suspensiilor mari (grătare rare, fine), de separare a uleiurilor și grăsimilor prin flotare (separatoare de grăsimi, sedimentarea materialelor solide în suspensie, realizată în deznisipatoare și decantoare).

Stație de pompare la admisie – Stația pompare admisie este proiectată pentru a permite curgerea gravitațională prin toate facilitățile aflate în aval (grătare rare și fine, deznisipator și separator de grăsimi, decantare primară, bazine anaerobe, bazin de aerare, decantare finală și evacuare către rău).

Pompele sunt submersibile închis cuplate și fiecare dintre ele este echipată motoare cu convertizor de frecvență.

Unitate de măsurare debit la admisie – În conducta de presiune DN 800 între stația de pompare de admisie și clădirea grătarelor, în interiorul puțului uscat este instalat un aparat de măsurare a debitului pentru cantitatea de ape uzate pompate (incluzând și apele interne). Debitmetrul ultrasonic tip Proline Prosonic Flow controlează convertizorul pompelor pentru a limita debitul de apă uzată către treapta mecanică și treapta biologică de epurare.

Clădirea grătarelor cu grătare rare și grătare dese – În clădirea grătarelor apa uzată este curățată de impurități grosiere și fibroase.

Grătarul rar este echipat cu un sistem de curățare automat pentru îndepărtarea și depozitarea tuturor materialelor reținute pe un transportor cu bandă și mai departe într-un container de dimensiuni comerciale aflat la nivelul parter.

Grătarul este montat în unghi, într-un canal și separă materialele care plutesc și solidele în suspensie din apele uzate. Este proiectat să îndepărteze solidele cu dimensiuni mai mari sau egale de 30 mm.

Nivelul apei în aval și în amonte de grătarul rar este măsurat ultrasonic. O valoare predefinită (aprox 15 cm) a diferenței nivelului de apă înainte și după ce stația de cernere pornește funcționarea unui grătar.

Gratarele fine sunt proiectate să îndepărteze solidele mai mari de 6 mm. Grătarul constă într-o parte fixă și o parte mobilă cu lamele.

Rotirea transportorului în formă de lamelă duce la trasportarea materialului reținut în partea superioară a grătarului, pas cu pas cu fiecare rotație. Fiecare grătar este capabil să trasporte 50% din debitul maxim.

Materialul reținut este transportat de o presă de spălare a materialului reținut, care se termină cu două buncare, câte unul sub fiecare grătar. Presa materiale reținute trasportă materialul reținut către un container.

Deznisipator și separator de grăsimi – Camera deznisipatorului aerat și separatorul de grăsime are rolul de a îndepărta nisipul și grăsimile flotate. Nisipul și pietrișul trebuie separate pentru a evita depunerea în bazinele următoare.

Deznisiparea și îndepărtarea grăsimilor se face pe două linii identice, cu ajutorul aerului comprimat se produce o undă constantă pe o parte a bazinelor (fig.2.).

Nisipul este separat către fundul bazinului. Spuma este produsă de bulele de aerare și poate fi colectată de pe suprafața apei.

Bulele fine de aerare se obțin cu ajutoul conductelor din oțel cu găuri de 10 mm. Aerul comprimat este produs în stația de suflante, care este localizată în clădirea pentru suflante.

Fig.2. Deznisipator aerat ( sursa: Stația de epurare – APA TÂRNAVEI MARI )

Bazin de decantare primară- Decantarea primară este faza procesului de epurare în care se îndepărtează substanțele insolubile din apa uzată, care în marea lor majoritate, se prezintă sub formă de particule floculente, precum și îndepărtarea substanțelor ușoare care plutesc la suprafața apei (fig.3.).

Pentru transportul nămolului este prevăzut un raclor comun, un pod pentru amândouă decantoarele. Cele două bazine de decantare primară sunt rectangulare și au următoarele dimensiuni: L=45 m, l= 6,75m, V=753 mc/bazin.

Fig.3. Sedimentare primară ( sursa: Stația de epurare- APA TÂRNAVEI MARI )

2.2.2. Treapta biologică

În cadrul treptei de epurare secundare (epurarea biologică) se folosesc procese biochimice prin care se îndepărtează materiile solide coloidale și compușii organici biodegradabili.

În treapta biologică se îndepărtează substanțele organice solubile cât și cele coloidale. Epurarea biologică are loc în bazine cu nămol activ în care se dezvoltă microorganisme unicelulare sau complexe constituind biomasa, materiile organice sunt absorbite și apoi descompuse de către enzimele celulei vii în unități mici care pătrund în celulă, se metabolizează și se formează noi celule. Substanțele metabolizate rezultate (dioxidul de carbon, azotați) sunt eliberate în mediu nefiind nocive.

Bazin de aerare cu stația suflantei – Apele uzate amestecate cu nămolul de retur, care provin de la bazinele Bio-P sunt distribuite gravitațional în cantități egale la cele 4 linii separate ale bazinului de aerare.

Calcularea bazinului de aerare este efectuată pe de o parte pe baza sarcinilor la evacuarea din decantoarele primare pentru a obține vârsta necesară a nămolului astfel încât azotul să fie eliminat corespunzător (nitrificare/denitrificare) și, pe de altă parte, pe baza concentrației nămolului în bazinul de aerare. Concentrația nămolului activ, care este preluat pe baza calculelor din bazinul de aerare, rezultă din dimensionarea decantoarelor secundare.

Fiecare bazin este compus din două compartimente, primul, neaerat, în care are loc denitrificarea compușilor de azot respectiv azotați și azotiți și al doilea compartiment în care are loc aerarea nămolului activ și unde se realizează eliminarea compușilor cu carbon și nitrificarea. Agitarea este asigurată în primul compartiment de curentul de apă uzată, curentul de nămol recirculat și mai ales de un mixer, iar în al doilea compartiment de către curenții ascendenți produși de ridicarea bulelor de aer. Aerarea este asigurată de aeratoare cu bule fine cu membrană, pentru a obține un transfer ridicat și eficient de oxigen și pentru a menține nămolul în suspensie.

În bazinele de aerare trebuie menținută o anumită concentrație de nămol activ, necesară realizării proceselor biologice. Această concentrație este în funcție de debitul de apă uzată și încărcarea organică a acesteia. În urma desfășurării procesului de epurare biologică, are loc o creștere a masei celulare (nămol activ) (fig.4.).

Microorganismele nitrificatoare ce se dezvoltă în nămolul activ, au nevoie de un mediu aerob, au viteza de creștere lentă și fac parte din genul Nitrosomonas și Nitrobacter.

2NH+4 + 3O2 –> 2NO-2 + 2H2O + 4H+

( Nitrosomonas)

2NO-2 + O2 –> 2NO3

( Nitrobacter)

Principalii parametrii care influențează nitrificarea sunt :

concentrația de oxigen dizolvat (concentrația optimă este de 2-3 mg O2/l);

valoarea pH-ului (influențează creșterea bacteriilor nitrificatoare, valorile optime fiind de 7,2 – 8,) ;

temperatura (intervalul optim fiind de 28-32 0C );

timpul de retenție a nămolului (mai mare de 4-6 zile);

absența substanțelor toxice, metalelor și amoniului neionizat.

Denitrificarea are loc în bazine ce permit menținerea flocoanelor în suspensie prin agitarea lentă a amestecului, pentru a preveni contactul cu oxigenul atmosferic.

Microorganismele denitrificatoare sunt în majoritate heterotrofe, anaerobe facultativ aerobe și au capacitatea de a prelua oxigenul din nitrați și nitriți. Există deasemenea și bacterii autotrofe, care utilizează H2 sau sulfații ca acceptori de electroni. Reacția generală de denitrificare, realizată cu participarea microorganismelor denitrificatoare este:

2NO-2 + H2O –> N2 + 2OH- + 5O

Principalii parametrii care influențează denitrificarea sunt:

prezența substratului organic, (raport optim CCO : NO2 (NO3) este de 3:1);

concentrația de oxigen dizolvat, (inhibă denitrificarea  la valori mai mari de 0,2 mg O2/l;

pH-ul, (interval optim 7-7,5) ;

temperatura, (interval optim cuprins între 35 -50C).

În vederea menținerii concentrației optime de nămol activ în bazinele de aerare are loc recircularea nămolului activ, separat în decantoarele secundare. Nămolul activ în exces față de cantitatea necesară desfășurări proceselor biochimice din bazinele de aerare, se evacuează din sistemul de epurare biologică.

Fig. 4. Stația de suflante și bazinul de epurare biologică cu nămol activat (foto original)

Bazine de decantare secundare – Separarea nămolului activ de apa epurată are loc în treapta de decantare secundară. În decantoarele secundare are loc sedimentarea particulelor floculente (masa celulară legată de substanțele minerale sau organice nedegradate insolubile).

Bazinele circulare sunt echipate cu câte un pod raclor mobil radial (fig.5.).

Pentru stabilizarea procesului nămolului activat este necesar un sistem continuu de recirculare nămol.

Fig.5. Decantor secundar (foto original)

În epurarea mecano-biologică a apelor uzate pe lângă reducerea materiilor totale în suspensie (MTS) și a consumului biochimic de oxigen (CBO5) un accent deosebit se pune pe reducerea amoniului (nitrificare), azotaților (denitrificare) și a fosforului (defosforizare).

Aceste două trepte, cea mecanică și cea biologică, împreună formează ceea ce este cunoscut în literatura de specialitate ca fiind ,,linia apei” în cadrul stației de epurare.

2.2.3. Treapta terțiară

Procesele biotehnologice de epurare avansată a apelor uzate se bazează pe activitatea unor microorganisme capabile să elimine azotul, fosforul și compuși ai acestora.

Biodegradarea este procesul ce stă la baza epurării biologice și presupune degradarea unui substrat organic cu ajutorul enzimelor produse de un organism viu, respectiv descompunera compușilor chimici în produse simple pentru a obține energie și nutrienți (Dima, 2002).

Necesitatea eliminării compușilor pe bază de azot și fosfor, apare datorită faptului că treapta biologică nu reușește să elimine mai mult de 25 – 40% din azotul total, iar efectele acestora asupra mediului sunt dezastruoase și se manifestă prin accelerarea procesului de eutrofizare a bazinelor de apă, dezvoltarea algelor, influența negativă a amoniului asupra concentrației de oxigen dizolvat din apele receptoare, toxicitatea lor pentru pești.

Procesele pentru îndepartarea azotului și fosforului se aplică în principal apelor uzate menajere, deoarece în general, în apele uzate industriale valorile acestor elemente sunt mici, de multe ori fiind necesară adăugarea suplimentară de azot și fosfor.

Bazine Bio P – Toate bacteriile încorporează o fracție de fosfor în celula bacteriană în timpul creșterii, care este utilizat pentru replicare de ADN. Într-un sistem de nămol activ, eliminarea fosforului este realizată de o anumită clasă de bacterii heterotrofe, numită organisme acumulatoare de polifosfați, care au capacitatea de a stoca cantități excesive de polifosfați. Acest tip de bacterii sunt îmbogățite în comunitatea bacteriană a unui sistem de nămol activ pentru a spori eliminarea fosforului, de unde și termenul de îndepărtare de fosfor sporită biologic (fig.6.).

Pentru a obține îndepărtarea biologică a fosforului, trebuie îndeplinite patru condiții:

– Nămolul recirculat trebuie amestecat cu apă uzată

– Oxigenul dizolvat din bazin trebuie să fie de 0mg/l.

– Concentrația de nitrați trebuie să fie cât mai mică posibil

– Timpul de retenție în bazin > 0,5h

Bazinele anaerobe asigură toate condițiile pentru a obține îndepărtarea biologică completă a fosforului. Suplimentar, dispunerea în cascadă a celor două bazine BioP afectează pozitiv îndepărtarea fosforului și previne dezvoltarea bacteriilor filamentoase.

Bazinele anaerobe sunt dotate cu un mixer submersibil pentru a asigura agitația suficientă care să mențină nămolul activ în suspensie.

Fig.6. Eliminarea biologică a fosforului ( sursa: Stația de epurare Mediaș – APA TÂRNAVEI MARI )

2.2.4. Tratarea nămolurilor

Nămolul biologic în exces provenit din decantoarele secundare cât si cel primar provenit din decantoarele primare, înainte de introducere în procesul de fermentare, nămolul primar este îngroșat în bazinul de stocare pentru nămol primar.

Nămolul în exces este pre-îngroșat și depozitat în bazinul de îngrosare gravitațională. Pompele cu excentric evacuează nămolul în exces către îngroșarea mecanică cu disc.

Îngroșarea mecanică se face prin adaos de polielectrolit cationic sub formă de soluție la nămolul ce urmează îngroșat.

Nămolul evacuat din îngroșătoarele de nămol primar, nămol în exces și grăsimea de la deznisipator și separator de grăsimi este introdus în fermentatoare anaerobe, numite metantancuri cu o capacitate de 1000 m3 fiecare.

Prin fermentarea anaerobă are loc degradarea biologică a substanțelor organice insolubile, sub acțiunea unui ansamblu de populații bacteriene. Acestea în anumite condiții de mediu, descompun materiile organice complexe din nămol, prin procese de oxido-reducere biochimică în substanțe minerale și un amestec de gaze, numit biogaz, format din: CH4; CO; CO2, H2 (fig.7.). În fermentatoarele de nămol are loc fermentarea anaerobă de tip mezofil.

Fig. 7. Stabilizarea anaerobă a nămolului

Biogazul produs în fermentatoarele anaerobe este colectat și transmis către rezervorul de gaz. În fața acestuia este poziționat un cămin de condens. Aici gazul este epurat de un filtru grosier, trimis către rezervorul de gaz, iar ulterior gazul va fi epurat de un filtru fin. Rezervorul de gaz reglează cantitatea de gaz care ulterior este folosită în generatorul combinat.

Generatorul combinat (CHP) este proiectat pe principiul generării simultane a căldurii și energiei electrice. Este un sistem de încălzire, care produce în același timp și energie electrică. Este proiectat ca o stație care transformă căldura pierdută aproape complet în energie de încălzire.

CHP-ul este alcătuit dintr-un motor cu combustie internă care acționează un generator (fig.8.).

Excesul de biogaz este ars în facla de gaz. Nămolul stabilizat (fermentat) ajunge gravitațional către bazinul de stocare (pre –îngroșător) și se depune către radierul bazinului. Nămolul îngroșat va fi transportat către unitatea de deshidratare a nămolului. Deshidratarea nămolului se face prin adaos de polielectrolit cationic sub formă de soluție la nămolul ce urmează să fie deshidratat cu ajutorul centrifugelor.

Nămolul deshidratat va fi trimis către containerele poziționate în afara clădirii. Apa rezultată în urma deshidratării va fi evacuată gravitațional către stația de pompare apă uzată internă.

2.2.5. Sistem de Comandă, Control și Achiziții de Date – SCADA

Modul de comandă și automatizare asigură monitorizarea și controlul întregului proces tehnologic de epurare, care sprijină operatorul prin simplificarea bilanțurilor masice.

Sistemul centralizat SCADA de control asigură interfața cu sistemele automate de control ale procesului, aparatele de măsură și control, distribuția și alimentarea cu energie de medie și joasă tensiune include toată aparatura de monitorizare, reglare și comandă a stației.

Stația este proiectată pentru operarea de la distanțe din camera de comandă, echipamentul de automatizare asistă activitățile personalului de exploatare și întreținere, prin intermediul funcțiilor automate și a programelor.

Fig.9. Sistem de comnadă SCADA / stația de epurare Mediaș (foto original)

PARTEA PRACTICĂ

3. MONITORIZAREA CALITĂȚII APELOR UZATE

3.1. Metode de analiză fizico-chimică și microbiologică a apelor uzate

3.1.1 Managementul probelor

3.1.2 Prelevarea probelor

Prelevarea probelor s-a făcut în conformitate cu prevederile standardului privind prelevarea probelor de apă uzată (SR ISO 5667-10/1992 Calitatea apei. Prelevare. Partea 10: Ghid pentru prelevarea apelor uzate), în recipienți de plastic (polietilenă), volumul prelevat fiind de 2 litri de apă uzată.

Recipienții au fost umpluți până la capac, pentru a limita contactul probei cu faza gazoasă și a reduce agitarea în timpul transportului. Se evită, astfel, o serie de transformări ce pot avea loc în probă, cum ar fi: modificarea conținutului de dioxid de carbon, variațiile de pH, hidrogenocarbonații nu se transformă în carbonați insolubili, fierul (II) are mai puțin tendința de a se oxida, se micșorează tendința de schimbare a culorii etc.

Prelevarea probelor de apă uzată, nămol rezultat în cadrul epurării și apă epurată se face de către personalul laboratorului din cadrul Stației de Epurare.

Punctele de prelevare sunt:

apă uzată brută (influent);

nămolul rezultat în urma epurării;

apă uzată epurată (efluent).

Probele de apă prelevate sunt duse în laboratorul din cadrul Stației de Epurare unde sunt analizate.

Prin analiza apei uzate se urmărește conformarea cu legislația în vigoare privind calitatea apei uzate în receptori naturali H.G. 188/20.03.2002 modificată și completată prin H.G. 352/11.05.2005 și Autorizațiile de Gospodărire a Apelor.

Frecvența de prelevare și de analiză a apei uzate brute, a nămolului rezultat în cadrul epurării și a apei uzate epurate se efectuează în conformitate cu programul de prelevări pentru automonitorizare a calității procesului de epurare.

Probele de apă uzată brută se prelevează cu ajutorul unui prelevator automat pe parcursul a 24 h. Prelevatorul automat este dotat cu 12 recipiente de colectare apă, cu o capacitate de 2 l pentru fiecare recipient în total 24 litri. Prelevatorul automat poate fi programat să preleveze probă medie în funcție de cantitatea de apă necesară.

3.1.3 Identificarea probelor

Sistemul de identificare a fost conceput și identificat astfel încât să asigure că proba nu poate fi confundată fizic sau în înregistrări, începând cu prelevarea și pe toată durata păstrării ei în laborator, pentru analize.

Flacoanele de prelevare și sticlăria de lucru au fost însemnate cu cifre care, din momentul prelevării, au corespuns diferitelor probe. Aceste elemente de identificare s-au regăsit, în continuare, în înregistrările etapelor de lucru.

3.1.4 Recepția, manipularea și depozitarea probelor

Probele au fost recepționate pe baza notelor de prelevare însoțitoare. La recepție s-a avut în vedere integritatea probei, ca aceasta să fie identificată corect, dacă recipientul care conține proba este corespunzător. Manipularea probelor s-a făcut evitându-se posibilitatea impurificării sau a contaminării chimice a acestora. Depozitarea probelor s-a făcut în frigider, când programul laboratorului nu a permis analizarea imediată a acestora.

Eșantionarea și conservarea probelor s-a făcut în laborator.

3.1.5 Conservarea probelor

Indicatorii urmăriți s-au analizat în maximum 24 ore de la recoltare.

Conservarea probelor s-a făcut, în general, prin păstrare la rece.

S-a făcut, în plus, o subeșantionare și o conservare specifică pentru indicatorii:

• amoniu – probele de apă se fixează prin acidulare cu H2SO4, 1+1 vol., până la pH < 2, (verificat cu hârtie indicator universal);

• CCOMn – dacă de la prelevarea probei, până la efectuarea determinării trec mai mult de 2 ore, proba trebuie să fie conservată prin adăugarea a 2 ml acid sulfuric 1+2, la fiecare 100 ml de probă;

• CCOCr – conservare prin adăugarea a 10 ml acid sulfuric, de 4 mol/l, la litrul de probă și se păstrează la temperatura de 0 … 5 °C;

• sulfuri – conservarea se face cu 2 ml NaOH, de 4 % pentru fiecare litru de probă, până la pH > 12; astfel, probele sunt stabile 2 zile, dacă se păstrează la 4 °C, în vase din sticlă, de culoare închisă, umplute complet, fără să rămână bule de aer sub dop (pentru a preveni oxidarea sulfurilor);

• substanțe extractibile – conservare cu 5 ml acid clorhidric (d = 1,19), diluat 1+3, pentru 1 l probă;

• materii în suspensie – dacă analiza nu se poate efectua în max. 24 h, se adaugă, pentru conservare, 2 ml cloroform, la fiecare litru de probă și se agită bine;

• metale grele – conservare cu 5 ml acid azotic, 65 % la litrul de probă.

3.2. Metode de analiză

3.2.1 Determinarea pH-ului

Analiza se efectuează într-un timp cât mai scurt nedepășind 6 ore de la prelevare, deoarece pH-ul se poate modifica repede datorită proceselor fizice și biologice ce au loc în probele de analiză. Principiul metodei. Se măsoară concentrația ionilor de H+ din soluția apoasă a probei, care la membrana electrodului produce o diferență de tensiune. pH-metru va indica pH-ul în unități de pH.

Fig.10. Determinare pH (foto original)

3.2.2 Determinarea consumului chimic de oxigen

CCOCr-ul exprimă cantitatea de oxigen dizolvat care provine din bicromatul de potasiu, care reacționează cu substanțele oxidabile conținute într-un ml de apă.

Se pipetează 2 ml de probă într-o eprubetă cu reactivi din cutia cu kituri și se agită energic. Pipetarea probei de analizat se va face cu atenție, lichidul din pipetă eliberându-se ușor pe pereții eprubetei. Manipularea eprubetelor cu reactivi se va face doar cu capacul înfiletat și cu atenție sporită. Paralel se pregătește și proba martor unde pipetăm 2 ml de apă distilată într-o eprubetă cu reactivi din cutia cu kituri. Proba martor se va efectua una singura la întreaga cutie cu kituri. După adăugarea reactivilor se închid eprubetele, se agită energic pâna la dizolvarea reactivilor și se introduc în termoreactor timp de 120 minute la 148°C.

Se pornește aparatul Spectroquant din butonul de pornire și se așteaptă circa 5 minute pentru ca aparatul să își facă verificările și se selectează metoda dorită din lista echipamentului.

După răcirea eprubetelor la temperatura ambientală se vor citi la Spectroquant. Răcirea eprubetelor nu se face folosind apă rece se lasă eprubetele în stativ până acestea se răcesc treptat.

Fig.11. Determinare CCOCr (foto original)

3.2.3 Determinarea substanțelor extractibile cu solvenți

Prezenta instrucțiune de lucru stabilește modul de determinare a conținutului de substanțe extractibile cu solvenți din apele uzate.

Mod de lucru

Capsulele de porțelan se spală cu detergent, se clătesc cu apă distilată din abundență, se lasă să se scurgă bine de apă și se introduc pentru uscare în etuvă la 105±3°C, apoi se răcesc în exicator și se cântăresc cu precizie de 0,1 mg. Operațiile de uscare, răcire și cântărire se repetă până la masă constantă.

Determinare

Din proba prelevată pentru analiză se ia 1000 ml probă, 500 ml, 250 ml (în funcție de gradul de încărcare) cu balon cotat, se acidulează cu acid clorhidric concentrat și se verifică cu hârtie indicator, până se ajunge la pH mai mic sau egal cu 2 unități de pH, apoi se trece în pâlnia de separare. Se măsoară 15 ml eter de petrol, se clătește balonul cotat, după care se transvazează în pâlnia de separare. Se agită foarte bine 1 – 2 minute, pentru a avea loc extracția. După liniștirea și separarea fazelor, stratul apos se trece într-o a doua pâlnie uscată, unde se mai adaugă 25 ml eter de petrol, pentru a doua extracție, se repetă de trei ori extracția, cu câte 25 ml eter de petrol.

Se agită energic timp 1-2 minute și se lasă în repaus pentru separarea straturilor. Fiecare fază organică obținută la extracțiile repetate se filtrează prin hârtie de filtru ce conține 1 g sulfat de sodiu anhidru. Hârtia de filtru cu sulfat anhidru se schimbă pentru fiecare probă. Volumul de eter folosit în total este 90 ml și cu același volum de eter se va executa și proba martor cu apa distilată, în același mod.

Mai întâi se execută probele de apă uzată și apoi proba martor.

Capsula conținând extractele eterice se evaporă în așa fel, încât evaporarea să fie ajutată pentru reducerea timpului de evaporare. Nu se așează capsula pe plita electrică. Când se constată evaporarea la sec, capsulele se trec în exicator și se cântăresc după o oră. Operațiile de uscare, răcire și cântărire se repetă până la masă constantă (diferența dintre două cântăriri succesive nu trebuie să depășească 0,0004 g). Se trec valorile citite (în mg) în caietul de lucru.

Calcul

Substanțele extractibile în eter de petrol se exprimă în mg/l și se calculează cu formula:

, mg/l

în care: M0 – masa capsulei fără reziduul probei, în mg;

M1 – masa capsulei cu reziduul probei, în mg;

M2 – masa capsulei fără reziduul probei martor, în mg;

M3 – masa capsulei cu reziduul probei martor, în mg;

V – volumul probei de apă luat pentru analiză, în l.

3.2.4 Determinarea conținutului de amoniu

Mod de lucru

Se pipetează 5 ml de probă de analizat într-un kit Merck – se agită energic, se adaugă o doză din reactivul NH4-1K și se va agita proba până la dizolvarea completă a reactivului, paralel se pregătește și proba martor cu apă distilată.

Se pornește aparatul Spectroquant din butonul de pornire și se așteaptă circa 5 minute pentru ca aparatul să își facă verificările și se selectează metoda dorită din lista echipamentului. După selectarea metodei pe ecranul Spectroquantului va aparea timpul de reacție (15 minute), timp în care eprubetele pregătite conform modului de lucru descris mai sus vor sta în repaus până când echipamentul va anunța printr-un semnal acustic scurgerea timpului de reacție (15 minute).

După scurgerea timpului de reacție se citește la spectrofotometru Spectroquant valoarea azotului amoniacal în mg/l.

În cazul probelor cu conținut ridicat de azot amoniacal mai mari de 2,50 mg/l, se vor aplica diluțiile corespunzătoare, luând în calcul factorul de diluție.

În cazul efectuării unei diluții rezultatul afișat pe ecranul Spectroquantului se va înmulți cu coeficientul de diluție.

Coeficientul de diluție = Volumul soluției diluată(ml) / Volumul de probă luat în lucru(ml)

Nota 1: Probele cu suspensii se vor filtra înainte de efectuarea analizei

Nota 2: Diluțiile se vor face cu apă distilată utilizând pipete gradate sau cu bulă și baloane cotate.

Conținutul de azot amoniacal se exprimă în mg/l.

3.2.5 Determinarea consumului biochimic de oxigen

Consumul biochimic de oxigen CBO5, reprezintă cantitatea de oxigen, în mgO2/l, necesară pentru oxidarea substanțelor organice din ape, cu ajutorul bacteriilor. Mineralizarea biologică a substanțelor organice este un proces complex care în apele bogate în oxigen se produce în două trepte. În prima treaptă se oxidează în special carbonul din substratul organic (faza de carbon), iar în a doua fază se oxidează azotul (faza de nitrificare). Se determină prin incubarea timp de 5 zile a probelor la temperatura de 200C, la întuneric. Se adaugă și un inhibator de nitrificare.

Mod de lucru

Volumul de probă luat în lucru se stabilește în funcție de valoarea estimată a CBO5-ului folosind tabelul de mai jos:

După stabilirea volumului de proba se măsoară cu un balon cotat 1000 ml probă de analizat se adaugă 20 picături de aliltiouree 5g/l și se agită energic pentru omogenizare. După omogenizarea probei de analizat se măsoară cu ajutorul flacoanelor gradate volumul dorit de analizat, se clătește bine sticla de incubare cu probă de analizat. Se adaugă volumul de probă luat în lucru în sticla de incubare, se introduce satelitul magnetic în sticla de incubare și se pune garnitura de cauciuc pe gâtul sticlei de incubare. În garnitura de cauciuc se introduc cu atenție 2 tablete de hidroxid de sodiu (NaOH) și se înfiletează capătul de măsurare OxiTop. După fixarea corectă a capătului de măsurare OxiTop se incubează sticlele în incubator la 20°C ± 5°C timp de 5 zile.

Calcul

Consumul biochimic de oxigen exprimat în mg/l se calculează cu formula:

CBO5 = valoarea citită pe ecranul capătului de măsurare x factor de corecție (mg/dm3)

Unde: Factorul de corecție este conform tabelului de mai sus

3.2.6 Determinarea reziduului

Reziduul filtrabil uscat la 105°C reprezintă masa de material care rămâne din proba de apă filtrată, după evaporare și uscare la 105°C până la masă constantă. Determinarea constă în măsurarea unui volum de apă filtrată care se evaporă pe baia de apă (plită electrică) iar reziduul se usucă în etuvă la 105°C.

Mod de lucru / Pregătirea capsulelor de porțelan

Capsulele de porțelan se spală bine cu detergent, se clătesc cu apă distilată din abundență, se lasă să se scurgă bine de apă și se introduc o oră în etuvă la 105 ±3°C. După uscare se răcesc în exicator și se cântăresc cu precizie de 0,1 mg. Operațiile de uscare, răcire și cântărire se repetă până la masă constantă.

Stabilirea volumului de probă

Volumul de probă care se ia în lucru se stabilește conform tabelului 1; valorile sunt orientative în funcție de valoarea estimată a reziduului uscat al probei:

Determinare

Proba de apă se omogenizează prin agitare rapidă pentru dispersarea uleiurilor, grăsimilor și altor materiale nedizolvate din probă. Particulele mari în suspensie sau plutitoare se exclud din probă înainte ca aceasta să fie supusă analizei.

Proba de apă se filtrează pe hârtie de filtru cu porozitate mică într-un pahar conic Erlenmeyer curat și uscat. Din filtrat se măsoară conform tabelului 1 un volum de probă care se trece într-o capsulă pregătite conform punctului 6.1 și se evaporă treptat până la sec pe baia de apă (plită electrică).

Capsula cu reziduul se introduce o oră în etuvă pentru uscare la 105 ±3°C, apoi se răcește și se cântărește cu precizie de 0,1 mg. Operațiile de uscare, răcire și cântărire se repetă până la masă constantă.

Calcul

Reziduul filtrabil uscat la 105°C se exprimă în mg/dm3 și se calculează cu formula:

Reziduul filtrabil la 105°C = m2 – m1 x1000 (mg/dm3)

V

Unde:

m1 – masa capsulei goale în mg

m2 – masa capsule cu reziduu uscat la 105°C în mg

V – volumul de probă luat în lucru în ml

Fig.12. Determinare reziduu fix (foto original)

3.2.7 Determinarea conținutului de materii în suspensie

Materiile în suspensie sunt substanțele insolubile din apă, care se pot separa prin filtrare, centrifugare sau sedimentare (cu dimensiuni de maxim 2 mm).

Materiile totale în suspensie se determină prin filtrare, urmată de uscare și cântărirea reziduului de pe hârtia de filtru până la masă constantă.

Mod de lucru / Pregătirea hârtiei de filtru

Hârtia de filtru cu porozitate mică se spală cu apă distilată fierbinte, se lasă să se scurgă bine, apoi se introduce în fiola de cântărire și se usucă o oră în etuvă la 105±3°C. Se răcește în exicator și se cântărește cu precizie de 0,1 mg. Operațiile de uscare în etuvă, răcire și cântărire se repetă până la masă constantă.

Determinare

Probele pentru determinarea conținutului de materii în suspensie se omogenizează. Se măsoară volumul într-un balon cotat de (500ml, 250 ml sau 200 ml) în funcție de gradul de încărcare al probei și se filtrează prin hârtia de filtru tratată conform pct.6.1. Reziduul de pe hârtia de filtru se spală cu 50 ml apă distilată în proporții mici pentru îndepărtarea sărurilor solubile din filtrat, reținute de hârtia de filtru.

Hârtia de filtru împreună cu reziduu se introduc în fiolele de cântărire și se pun în etuvă pentru uscare la 105±3°C, apoi se răcesc în exicator și se cântăresc cu precizie de 0,1mg. Operațiile de uscare, răcire și cântărire se repetă până la masă constantă.

Este important ca hârtia de filtru să se scurgă bine înainte de a fi pusă în etuvă la uscare.

Calcul

Conținutul de materii totale în suspensie se exprimă în mg/dm3 și se calculează cu formula:

M.T.S = m2 – m1 x 1000 (mg/dm3)

V

Unde:

m1 – masa fiolei cu hârtie de filtru în mg

m2 – masa fiolei cu reziduu uscat în mg

V – volumul probei de apă luată pentru analiză în ml

3.2.8 Determinarea conținutului de nitrați

In mediu acid nitriții formează cu alfanaftalina și acidul sulfanilic un complex de culoare roz – rozie, a cărei intensitate absoarbe mai mult sau mai puțin lumina. Fotometrul exprimă rezultatele în mg/l azot din nitrați (NO3-N).

Mod de lucru

Se pipetează 1 ml de probă de analizat într-un kit – Merck, paralel se pregătește și proba martor cu apă distilată. După adăugarea probelor în eprubete se adugă 1 ml din reactivul NO3-1K cu mare atenție folosind ochelari de protecție fără a se agita înainte. Eprubetele se închid cu capac și se va agita proba până la dizolvarea completă a reactivului.

Se pornește aparatul Spectroquant din butonul de pornire și se așteaptă circa 5 minute pentru ca aparatul să își facă verificările și se selectează metoda dorită din lista echipamentului. După selectarea metodei pe ecranul Spectroquantului va aparea timpul de reacție (10 minute), timp în care eprubetele pregătite conform modului de lucru descris mai sus vor sta în repaus până când echipamentul va anunța printr-un semnal acustic scurgerea timpului de reacție (10 minute).

După scurgerea timpului de reacție se citește la spectrofotometru Spectroquant valoarea azotului din nitrați în mg/l.

În cazul probelor cu conținut ridicat de azot din nitrați, se vor aplica diluțiile corespunzătoare, luând în calcul factorul de diluție.

În cazul efectuării unei diluții rezultatul afișat pe ecranul Spectroquantului se va înmulți cu coeficientul de diluție.

Coeficientul de diluție = Volumul soluției diluată(ml) / Volumul de probă luat în lucru(ml)

Nota 1: Probele cu suspensii se vor filtra înainte de efectuarea analizei

Nota 2: Diluțiile se vor face cu apă distilată utilizând pipete gradate sau cu bulă și baloane cotate.

Conținutul de azot din nitrați se exprimă în mg/l.

3.2.9 Determinarea conținutului de nitriți

Nitriții reacționează cu acidul sulfanilic în mediu acid rezultând o sare de diazoniu care cuplatã cu 2 naftilamina formeazã un compus azoic colorat în rosu. Acest colorat este determinat fotometric.

Mod de lucru

Se pipetează 5 ml de probă de analizat într-un kit – Merck, paralel se pregătește și proba martor cu apă distilată. Eprubetele se închid cu capac și se va agita proba până la dizolvarea completă a reactivului.

Se pornește aparatul Spectroquant din butonul de pornire și se așteaptă circa 5 minute pentru ca aparatul să își facă verificările și se selectează metoda dorită din lista echipamentului. După selectarea metodei pe ecranul Spectroquantului va aparea timpul de reacție (10 minute), timp în care eprubetele pregătite conform modului de lucru descris mai sus vor sta în repaus până când echipamentul va anunța printr-un semnal acustic scurgerea timpului de reacție (10 minute).

După scurgerea timpului de reacție se citește la spectrofotometru Spectroquant valoarea azotului din nitriți în mg/l.

În cazul probelor cu conținut ridicat de azot din azotiți, se vor aplica diluțiile corespunzătoare, luând în calcul factorul de diluție.

În cazul efectuării unei diluții rezultatul afișat pe ecranul Spectroquantului se va înmulți cu coeficientul de diluție.

Coeficientul de diluție = Volumul soluției diluată(ml) / Volumul de probă luat în lucru(ml)

Nota 1: Probele cu suspensii se vor filtra înainte de efectuarea analizei

Nota 2: Diluțiile se vor face cu apă distilată utilizând pipete gradate sau cu bulă și baloane cotate.

Conținutul de azot din nitriți se exprimă în mg/l.

3.2.10 Determinarea conținutului de fosfor

Mod de lucru

Se pipetează 1 ml de probă de analizat într-un kit –Merck, se adaugă 1 doză de reactiv P-1K în tubul de reacție prevăzut cu capac. Paralel se pregătește și proba martor cu apă.

Eprubetele se închid cu dop și se va agita proba până la dizolvarea completă a reactivului.

Eprubetele, tuburile de reacție se pun în termoreactor timp de 30 minute la 120° C.

La expirarea timpului, se scot eprubetele și se lasă să se răcească la temperatura camerei, se adugă 5 picături din reactivul P-2K, se agită energic și se mai adaugă câte o doză din reactivul P-3K și se va agita proba până la dizolvarea completă a reactivului.

Se pornește aparatul Spectroquant din butonul de pornire și se așteaptă circa 5 minute pentru ca aparatul să își facă verificările și se selectează metoda dorită din lista echipamentului. După selectarea metodei pe ecranul Spectroquantului va aparea timpul de reacție (5 minute), timp în care eprubetele pregătite conform modului de lucru descris mai sus vor sta în repaus până când echipamentul va anunța printr-un semnal acustic scurgerea timpului de reacție (5 minute).

După scurgerea timpului de reacție se citește la spectrofotometru Spectroquant valoarea fosforului total în mg/l.

3.2.11. Determinarea microscopică a nămolului activ

Examinarea microorganismelor în preparate native

Principiul metodei

Această metodă reprezintă examenul între lamă și lamelă cu ajutorul microscopului. Se vor observa forma, mobilitatea și modul de grupare a microorganismelor prezente în probele de analizat.

Mod de lucru

Pe o lamă de microscop curată, în prealabil degrasată cu alcool, se pune cu ajutorul unei pipete Pasteur o picătură din proba de analizat, apoi se acoperă cu o lamelă. Preparatul astfel obținut se examinează la microscop cu obiectivul uscat 40x.

Examinarea microorganismelor pe preparate colorate

Aceste tehnici prezintă o serie de avantaje pentru determinarea corectă a microorganismelor din probele de analizat. Folosind aceste tehnici microbi sunt omorâți, deci nu prezintă un pericol de contaminare, preparatele pot fi păstrate timp îndelungat, examenul microscopic este mai ușor, fiind mai clară forma și strucura microorganismelor și pot fi evidențiate caracterele tinctoriale ale microorganismelor.

Tehnica efectuării preparatelor colorate cuprinde patru etape :

Executarea frotiului: reprezintă operațiunea de întindere a produsului de examinat. Se ia o picătura de proba de analizat cu o pipetă Pasteur și se întinde pe suprafața lamei de microscop, în prealabil degresată, pe o suprafață de 2cm2, care să cuprindă centrul lamei și să nu atingă marginile..

Uscarea se execută în aer, se desfățoară încet pentru a nu modifica forma și aspectul microorganismelor.

Fixarea: prin fixare se produce o denaturare a proteinelor microbiene care în final duce la moartea microorganismelor. Fixarea se efectuează prin tehnica lui Koch și anume se face trecând frotiul uscat de trei ori prin căldura unui bec de gaz, cu fața opusă celei pe care este întins materialul microbian. Trecerea să nu dureze mai mult de câteva secunde (5-7 secunde).

Colorarea: frotiurile fixate se colorează prin mai multe metode de: colorare simplă, colorare dublă și colorare speciale.

Colorația Neisser

Colorația Neisser este utilizată pentru a pune în evidență volutina celulelor microbiene. Volutina este o incluzie citoplasmatică, bogată în N și P constituind o sursă de energie pentru procesele de fosforilare.

Materiale Necesare

Colorant Neisser: se amestecă 2 părți soluție A su o parte soluție B

soluția A: se cântăresc 1 g albastru de metilen, 20ml alcool etilic 95°, 50 ml acid acetic galacial și 100 ml apă distilată.

soluția B: se cântăresc 1g cristal violet, 10 ml alcool eltilic 95° și 300 ml apă distilată.

soluție Lugol- lactat: se prepară din 100 ml soluție Lugol folosită la colorația Gram și 1 ml acid lactic sau acid acetic glacial.

soluție de crizoidină 1% sau soluție de vezuvină 0,2 %

Mod de lucru

Se execută un frotiu cu proba de analizat, după uscare și fixare la flacără se colorează cu colorantul Neisser timp de 1-2 minute, după colorare se spală cu apă și apoi se tratează cu soluție Lugol lactat timp de 30 de secunde. Frotiul se spală din nou și se colorează apoi cu crizoidină sau vezuvină timp de 30 de secunde. Preparatul astfel colorat se spală și se examinează cu imersie. Volutina se colorează în albastru iar restul celulei în galben brun.

3.2.12. Determinarea volumului de nămol și a indicelui de Mohlman

Principiul metodei – Determinarea volumului de nămol activ și recirculat decantat în 30 minute.

Mod de lucru/ Determinarea volumului de nămol (SV)

Se umple un cilindru gradat de 1000 ml de nămol activ sau nămol recirculat și se lasă să se decanteze. Cilindru gradat nu se va mișca și nu va fi expus la lumina soarelui. După o perioadă de decantare de 30 de minute, se va citi volumul substanței decantate (ml/l). Dacă volumul de nămol (SV) decantat este mare și nu se poate citi, în acest caz se va repeta determinarea cu un amestec de o parte nămol și o parte apă distilată.

Exemplu:

– se umple cilindru gradat cu 500 ml nămol de analizat și 500 ml apă distilată

– citire SV diluat = 225 ml/l

– calcul

– diluție 500 ml + 500 ml → 1: 1

– factor de diluție f=2

– SV = f x SVdiluat

Fig.13. Determinarea volumului de nămol (foto original)

Determinarea Indicelui de Mohlman (SVI)

Eficiența epurării biologice sunt puse în evidență de indicele volumetric al nămolului (SVI – Sludge Volume Index), numit și indexul Mohlmann prin însușirile ale nămolului activ.

Calcul pentru Indicele Molhman

Indicele Mohlman al nămolului activ se exprimă în ml/g și se calculează cu formula:

SVI = SV (ml/l) (ml/g)

SU(g/l)

Unde:

SV – volumul nămolului în ml/l

SU – substanța uscată a nămolului activ în g/l

REZULTATE ȘI CONCLUZII

Stația de epurare funcționează în prezent cu toate treptele de epurare, respectiv treapta primară, secundară și terțiară. Determinarea indicatorilor de calitate ai apei uzate se realizează pe baza metodelor de analiză în cadrul Laboratorului Stației de epurare Mediaș, efectuând în mod curent o serie de analize ale parametrilor de intrare (apă uzată) și de ieșire (apă epurată).

Indicatorii de calitate ai apei uzate au fost monitorizat în perioada mai 2014 – aprilie 2015.

Rezultatele obținute în urma analizelor fizico-chimice sunt trecute în tabelul de mai jos:

Tabelul 3. Valorile medii lunare ale principalilor factori fizico-chimici de la stația de epurare Mediaș în perioada mai 2014 – aprilie 2015

Fig.14. Evoluția principalilor indicatori de calitate înregistrați la stația de epurare Mediaș în perioada mai 2014 – aprilie 2015

Indicele volumetric al nămolului reprezintă capabilitatea de decantare a nămolului activ.

Procesul de epurare dintr-un bazin cu nămol activ se desfășoară în condiții bune dacă indicele volumetric al nămolului are valori cuprinse între 50 și 100 ml/g, după cum reiese din tabelul 4 procesul de epurare cu nămol activ se desfășoară în condiții optime.

La o creștere a indicelui volumetric al nămolului peste 200 ml/g se poate vorbi despre un nămol umflat, cu proprietăți de decantare extrem de reduse, nămol care se va pierde din decantorul secundar prin efluentul limpezit, fapt ce va duce la scăderea concentrației de nămol din bazinul de aerare. Cauza formării acestui tip de nămol, care plutește la suprafața apei din decantorul secundar o constituie dezvoltarea cu preponderență a bacteriilor filamentoase.

Tabelul 4. Valoarea indicelui volumetric al nămolului SVI/ Indicelui Mohlman

Rezultatele obținute în tabelul nr.4 în zilele respective, indică o bună floculare a nămolului, exprimată printr-o concentrație mai ridicată a materiilor totale în suspensie și o bună decantare a nămolului activ.

Rezultatele analizelor de laborator privind valorile cantitative cât și calitative a principalilor parametrii analizați, sintetizat în tabelul nr.3 și figura nr. 14, conduce la concluzia finală conform căreia efluentul îndeplinește condițiile de calitate precizate în NTPA 001/2005 și se poate evacua direct în emisar/ râul Târnava Mare fără pericolul de a se dezvolta fenomenul de eutrofizare.

Stația de epurare a apelor uzate Mediaș în prezent funcționează corespunzător, apa epurată îndeplinind condițiile de calitate impuse de normele în vigoare și este inofensiv pentru mediu.

Parametrii care condiționează gradul de epurare ai apei uzate sunt: debitul de apă uzată care ce trece prin instalațiile stației de epurare și încărcarea organică.

Tehnologia de care dispune stația este cea cu nămol activat incluzând trepte de tratare mecano-biologică, tratarea nămolului prin stabilizarea anaerobă și recuperarea energiei din gazul de fermentare prin intermediul blocului cogenerator. În cadrul tratării biologice, în afară de procesul de nitrificare/ denitrificare, este prevăzut un proces anaerob pentru reducerea bio-fosforului. Nămolul brut este tratat în bazine anaerobe, deshidratat și evacuat. Nămolul rezultat poate fi utilizat pentru obținerea composturilor, în agricultură, pentru ameliorarea solurilor degradate, pentru reîmpădurire, valorificare energetică (incinerare/co-incinerare, piroliză) sau poate fi depozitat la o groapă ecologică.

Stația este cu atât mai durabilă cu cât biogazul (produs din descompunerea chimică a deșeurilor) generează curentul electric și energia termică necesare funcționării pompelor de apă, nămol și încălzirii bazinelor de fermentare.

BIBLIOGRAFIE

1. Botnariuc, N. ș.a., Ecologie, Editura didactică și pedagogică, București, 1982

2. Giurma Ion – Sisteme de gospodărirea apelor, Partea I, Ed.CERMI Iași, 2000.

3. Mihai Dima -,,Epurarea apelor uzate urbane ”, Ed.Tehnopress, 2005.

4. Ianculescu, O.; Ionescu, Gh.C.; Racovițeanu, Raluca – Epurarea apelor uzate, Editura Matrix Rom, București, 2001.

5. Ionescu Gh. -,,Sisteme de epurare a apelor uzate”, Ed.Matrix Rom.București, 2010.

6. *** Legea apelor 107/25.09.1996 modificată de Legea Nr. 122/2001 și O.U.G. nr. 107/2002.

7. Negulescu, M., Epurarea apelor uzate orășenești, Editura Tehnică, București, 1978.

8. Negulescu, M., ș.a., Protecția calității apelor, Editura Tehnică, București, 1982.

9. Neacșu, P., Ecologia și protecția mediului, București, 1986.

10. Robescu F. și colaboratorii – ,,Tehnici de epurare a apelor uzate”, Ed. Tehnică, București, 2011.

11. Tobolcea V., Ungureanu D. – Managementul apelor uzate, Partea I, Iași, 1993.

12. Varduca, A., Moldoveanu, Ana-Maria, Moldoveanu, G. A. – Poluarea. Prevenire și control, Ed. Matrix Rom, București, 2002.

*** Documentație Stația de epurare a apelor uzate Mediaș

*** http://ro.wikipedia.org/