Inhibitia Algelor Selenastrum Capricornutum In Probe de Apa Si Namol Obtinute din Statia de Epurare Cluj Napoca

CUPRINS

ABSTRACT

INTRODUCERE

ALGELE SELENASTRUM CAPRICORNUTUM

Taxonomie și distribuție

Selenastrum Capricornutum- bioindicator în probe de mediu

TESTUL DE INHIBIȚIE AL CREȘTERII ALGELOR

Metodologia de determinare a toxicității acute asupra algelor verzi (OCDE)

Principiul de testare

Descrierea metodei

Raportarea datelor

STAȚIA DE EPURARE – CLUJ NAPOCA

Date generale

Pocesul tehnologic de epurare al apelor uzate

Epurarea mecanică

Epurarea biologică

Tratarea nămolurilor

REZULTATE EXPERIMENTALE –ANALIZA SUPRAVIEȚUIRII ALGELOR ÎN PROBE DE APĂ ȘI NĂMOL DIN STAȚIA DE EPURARE

INTERPRETAREA REZULTATELOR

CONCLUZII

BIBLIOGRAFIE

ABSTRACT

The algal growth inhibition test according to OECD recommendation no. 201, which has been revised in 2011, was applied for samples of water and sludge from the treatment plants of Cluj Napoca. The purpose of this test is to determine the effects of the substances from the samples analyzed on the growth of the green alga Selenastrum Capricornutum. The alga are exposed to the test substance a period of 72 hours. The purpose of the study is to observe the magnitude of inhibition considering the particularities of samples : the large difference in pH, the conductivity, presence or absence of anaerobic bacteria and the oxidation state. It's interesting appreciated the efficiency of the model test. The algal Selenastrum are recommended as bio-indicators of environmental quality. At the entering of the wastewater treatment plant is not comply and at the output it must conform with the recommendations of the surface waters.

INTRODUCERE

Ecotoxologia este o știință care se ocupă cu efectele substanțelor chimice toxice asupra organismelor biologice. ( Villem Aruoja, 2011) În cadrul ecotoxologiei au fost incluse anumite teste de ecotoxicitate care prin intermediul unui bioindicator indentifică prezența unor poluanți în mediu. Unul din aceste teste ecotoxicologice este testul de inhibiție al creșterii algelor verzi .

Acest tip de test servește ca bază pentru evaluarea impactului asupra mediului sau poate fi pur și simplu folosit pentru a detecta schimbări în calitatea efluentului sau pentru a controla faptul că toxicitatea este sub o anumită limită autorizată.( Niels Nyhol, Torsten Kallqvist , 1989)

Testul de inhibiție al creșterii algelor verzi folosit în această lucrare este cel recomandat de Organizația pentru Cooperare și Dezvoltare Economică (OCDE), nr. 201, revizuit în 2011. Alga folosită ca și organism test a fost Selenastrum Capricornutum, specie frecvent folosită, ca specie bioindicatoare deoarece prezintă o sensibilitate mare la prezența unor substanțe toxice.

Motivul alegerii acestei teme a fost realizarea, în anul 2014, a unui studiu asemănător în care s-a urmărit inhibiția algelor în probe de apă și sol din diferite locații din Cluj-Napoca. Proiectul a fost susținut în cadrul Simpozionului Științific Studențesc Ecouniversitaria .

Acest test a fost aplicat pentru probe de apă și nămol, probe prelevate din cadrul Stației de epurare Cluj Napoca, pentru a determina rata de creștere a algelor în probe de apă de la intrare în stație și probe de apă de la ieșire din stație precum și în probe de nămol pretratat și nămol tratat. Pentru aceste probe a fost aplicată procedura de determinare a toxicității asupra algelor verzi, procedura ce este prezentată în alcătuirea aceste lucrări. Totodată, în conținutul lucrării este prezentat procesul tehnologic de epurare al apelor uzate pentru a specifica apartenența fiecărei probe analizate.

1. Algele Selenastrum Capricornutum

1.1 Taxonomie si distributie

Clasificarea taxonomică a acestei specii conform Korshikov (1990) este următoarea: Filum: Chlorophytal; Clasa: Chlorophyceae; Ordin: Chlorococcales; Familie: Chlorellaceae; Subfamilie: Ankistrodesmoidae; Gen: Pseudokirchneriella; Specie:Pseudokirchneriella subcapitata (Villem Aruoja, 2011).

Numele algei, Selenastrum capricornutum (Printz) a fost modificat formal în Pseudokirchneriella subcapitata (1990), însă, cu toate acestea pentru a menține coerența cu literatura de specialitate care face referire la aceasta se va folosi numele ei original S. Capricornutum (Gabriela Castillo Morales, 2004).

S. Capricornutum este o algă verde , unicelulară în formă de semilună, având un volum aproximat între 40 si 60 µm3. Este o specie planctonică care traiește în iazuri de apă dulce, lacuri și râuri (Villem Aruoja, 2011).

Fig.1.1 Selenastrum Capricornutum

(M. Guida, O. De Castro și colab.,2012)

Selenastrum Capricornutum- bioindicator în probe de mediu

Algele sunt producătorii primari din ecosistemul acvatic și ca atare, crează baza lanțului alimentar acvatic. Modificări în structura și productivitatea comunității algale pot induce schimbări sturcturale directe în restul ecosistemului și/sau indirecte alterând ecosistemul prin afectarea calității apei. În plus, creșterea lor este benefică în condiții de laborator și sunt sensibile la o gamă largă de produse chimice atât anorganice cât și organice, ele fiind utile pentru studiul ecotoxicologiei în general. Prin urmare, este necesara analiza toxicității produselor chimice asupra algelor (Villem Aruoja, 2011). Înțelegerea pericolului expunerii la un amestec de contaminanți în diferite probe de mediu are un mare interes pentru ecotoxicologie. Testele biologice ecotoxologice cu alge ar trebui să fie considerate ca cele mai bune și totodată cele mai disponibile metode de analiză a efectelor multiplilor contaminanți (Ciorba, Cioica, 2014).

Comunitățile fitoplanctonice răspund rapid la intrările de nutrienți introduși antropic precum și la prezența substanțelor toxice, ceea ce face ca ele sa fie buni indicatori ai calității apei. Fertilitatea crescută din apă, de obicei, are ca rezultat creșterea culturilor de alge. Echilibrul dintre speciile fitoplantonului este condus de nutrient, lumina, dar și de prezența zooplanktonului. Introducerea crescută de nutrienți va deranja acest echilibru. Modificări în comunitățile fitoplanctonice, la rândul lor, pot da naștere la efecte secundare structurale în întregul ecosistemului, spre exemplu eutrofizarea (Wuncheng Wang si colab, 1997).

Analiza componentei fitoplanctonului unui ecosistem de apă, oferă informații importante despre cantitatea de nutrienți (în special nitrați și fosfați), prezența toxinelor și a unor factori fizico- chimici ca temperatura apei și turbiditate (M. Guida, O. De Castro și colab, 2012).

Multe specii de alge s-au dovedit a fi sensibile la toxice, acest lucru face ca aceste organisme să fie recomandate pentru teste ecotoxicologice pentru a evalua toxicitatea apelor uzate industriale sau bioindicatori pentru compușii chimici prezenți în probele de apă. În acest sens, Capricornutum Selenastrum este una dintre cele mai frecvente specii de alge folosite pentru teste de toxicitate ( Lúcia Helena Ribeiro Rodrigues și colab, 2011).

Această specie este destul de sensibilă la prezența toxinelor și poate alerta cercetători la modificările subtile din apă înainte ca o problema să devină excesivă. Când celulele sunt expuse la probele care conțin contaminanți toxici reproducerea este afectată, alterând rata de creștere a populației de alge ( Gabriela Castillo Morales, 2004).

Testele de toxicitate pe termen scurt utilizând microorganisme au câștigat o covârșitoare importanță în studiile de toxicitate din cauza simplității lor, eficienței costurilor și reproductibilității. Selenastrum Capricornutum afișează o sensibilitate mai mare decât nevertebratele, peștii și alte organisme de testare standard, la o gamă largă de substanțe periculoase, care favorizează utilizarea sa ca un indicator fiabil de toxicitate. Poluarea apei datorită prezenței metalelor este o problemă la nivel mondial. Algele sunt considerate un instrument important în evaluarea modificărilor fiziologice induse de metale (Manuela D. Machado, Eduardo V. Soare, 2014 ).

De asemenea, Selenastrum Capricornutum a fost folosită și în cadrul studiilor ce vizează pesticidele precum și efectele inhibatoare ale surfactanților ionici și neionici asupra creșterii algelor.

Testul de InhibiȚie al creȘterii algelor

Testele de toxicitate ale algelor au fost utilizate deja în 1910, dar primul test standardizat cu algele de apă dulce a fost dezvoltat în 1960. Acesta a fost folosit pentru a evalua starea de nutrienți a apelor de suprafață și a potențialului de eutrofizare a efluenților care intră în corpurilor de apă. Acest tip de test ce a folosit alga Selenastrum Capricornutum a fost introdus de Skulberg și dezvoltat de către Agenția pentru Protecția Mediului din SUA ca " (test AAP), algal assay bottle test” care a fost adoptat la nivel mondial. Alte protocoale de testare au fost ulterior dezvoltate pe baza metodei AAP în care obiectivul a fost inhibarea creșterii. Alte obiective utilizate pentru toxicitate includ inhibarea absorbției nutrienților și modificări în morfologia de pigmentare, sau componente celulare, cum ar fi carbohidrați, lipide și proteine. Cele mai multe teste standard de toxicitate a algelor sunt în prezent folosite în scopuri de reglementare (US EPA, OCDE, ISO ) a inhibării creșterii algelor, spre exemplu, efectele toxice sunt investigate folosind o creștere rapidă a populației de alge, într-un mediu de testare îmbogățit în substanțe nutritive, în cursul unei perioade de expunere de 3 sau 4 zile (Villem Aruoja, 2011).

Algele prin activitatea lor fotosintentizatoare ajută la producerea oxigenului necesar pentru supraviețuirea speciilor de animale găsite în mediul acvatic. Când nutrienții și lumina soarelui sunt prezente într-un mod abundent, ele sunt capabile de a crește și de a se înmulti rapid. Dacă creșterea algelor rămâne limitată când nutrientii sunt suficienți și condițiile pentru creștere există, este indicată prezența unei substanțe toxice (William E.Miller si colab.1978).

Estimarea toxicității acvatice la mai multi contaminanți găsiti simultan, în scopul de a identifica pericolul, poate fi realizata folosind testul de inhibare a creșterii algelor în conformitate cu recomandarea OCDE nr. 201, care a fost revizuită în 2011 (Ciorba, Cioica, 2014).

2.1 Metodologia de determinare a toxicității acute asupra algelor verzi (OCDE nr 201, 2011)

2.1.1 Principiul de testare

Scopul acestui test este de a determina efectele unei substanțe asupra creșterii microalgelor de apă dulce și/sau cianobacteriilor. Creșterea exponențială a organismelor de testare este expusă la substanța de testat într-un interval de 72 de ore. În ciuda duratei relativ scurte a testului, pot fi evaluate efectele pe mai multe generații. Creșterea și inhibarea creșterii sunt cuantificate de măsurătorile de biomasa a algelor în funcție de timp. Biomasa algelor este definită ca greutatea uscată per volum, de exemplu, mg alge/litru soluție de încercare. Cu toate acestea, greutatea uscată este dificil de măsurat și, prin urmare, sunt folosiți parametrii surogați.

Dintre aceste surogate, numărul de celule este cel mai des folosit. Alți parametri înlocuitori sunt volumul celulelor, fluorescența, densitatea optică, etc.

Obiectivul testului este inhibarea creșterii, exprimată ca creșterea logaritmică a biomasei (viteza medie specifică de creștere) în timpul perioadei de expunere. Din ratele medii de creștere specifice, înregistrate într–o serie de soluții de testare, la o anumită concentrație se produce o inhibare specifica, de x% a ratei de creștere (de exemplu 50%), care este determinată și exprimată ca ErCx(exemplu, ErC50). Așadar, EC50 reprezintă concentrația substanței care provoacă 50% reducere a creșterii celulare [E(b) C50] .

O variabilă de răspuns suplimentar utilizată în această orientare este randamentul, care poate fi necesar pentru a îndeplini cerințele specifice de reglementare din unele țări. Acesta este definit ca biomasa de la sfârșitul expunerii și perioada de minus a biomasei de la începutul perioadei de expunere. Dacă randamentul înregistrat într-o serie de soluții de testare, de diferite concentrații, duce la o inhibare specifică de x% a randamentului (exemplu, 50%) se calculează și se exprimă ca EyCx (de exemplu EyC50). În plus, concentrația poate fi cu efect observabil (LOEC) și concentrația fără efect observant (NOEC) a creșterii algale față de martor.

Pentru ca testul să fie valabil, ar trebui să fie îndeplinite următoarele criterii de performanță:
a) Biomasa în culturile de control ar trebui să fie crescută exponențial cu un factor de cel puțin 16 în perioada de testare de 72 de ore. Aceasta corespunde la o rată de creștere specifică de 0,92/zi. Pentru speciile cele mai frecvent utilizate, de obicei, rata de creștere este considerabil mai mare. Perioada de testare poate fi redusă la cel puțin 48 de ore pentru a menține o creștere nelimitată, exponențială în timpul testului, atâta timp cât factorul de multiplicare minim de 16 este atins.

b) Coeficientul mediu de variație privind ratele de creștere specifice (zilele de 0-1, 1-2 și 2-3, pentru 72 de ore de testare), în culturile de control nu trebuie să depășească 35%.

c) Coeficientul de variație a ratei medii de creștere, specifică, din timpul perioadei de testare, în toate culturile de control identice, nu trebuie să depășească 7% la testele cu Selenastrum Capricornutum și Desmodesmus subspicatus. Pentru alte specii, mai puțin frecvent testate, valoarea nu trebuie să depășească 10%.

Substanța de referință, cum ar fi 3,5 –diclorofenol folosită ca test internațional de standardizare, poate fi un mijloc de verificare a procedurii de testare. Dicromatul de potasiu poate fi, de asemenea, utilizat ca substanță de referință pentru algele verzi. Este de dorit pentru a testa o substanță de referință cel puțin de două ori pe an.

Descrierea metodei

Substanța de testat

În ceea ce privește substanța de testat , este necesară cunoașterea proprietăților fizico-chimice ale acesteia – solubilitatea în apă, evaporare, stabilitate chimică, constanta de disociere, biodegradabilitate și totodată la interpretarea rezultatelor se ia în calcul diferite proprietăți ale substanței – formula, gradul de puritate, natura și procentul impurităților, prezența și cantitățile de aditivi, coeficientul de partiție n-octanol/apă.

Organisme test

Pot fi folosite mai multe specii de microalge și cianobacterii. (Selenastrum capricornutum,Scenedesmus subspicatus, Navicula pelliculosa, Anabaena flos-aquae, Synechococcus leopoldensis). Cantitatea de biomasa inițială în toate culturile de testare ar trebui să fie aceeași și suficient de mică pentru a permite creșterea exponențială pe parcursul perioadei de incubație, fără riscul de epuizare a nutrienților.

Biomasa inițială nu trebuie să depășească 0,5 mg/ l greutate uscată. Se recomandă următoarea concentrație de celule inițiale pentru :

Selenastrum Capricornutum: 5×103 -104celule/ml.

Desmodesmussubspicatus: 2-5x103celule/ml

Naviculapelliculosa: 104celule/ml

Anabaenaflos-aquae: 104celule/ml

Synechococcus leopoliensis:5 x104 -105celule/ml

Reproductibilitate și control

Testele trebuie să includă 3 serii pentru fiecare concentrație, trei sticle de control fără substanță și dacă este necesar cu substanțele aditive.

Limita test

Folosind procedurile descrise în această metodă, o limită test poate fi executată la 100 mg/l pentru a demonstra că EC50 este mai mare decât această concentrație.

Dacă natura substanței este de așa fel încât o concentrație de 100 mg/l în apă test nu poate fi atinsă, testul de limită trebuie să fie realizat la o concentrație egală cu solubilitatea substanței (sau concentrația maximă care formează o dispersie stabilă) în mediul utilizat.

Testul limită trebuie să fie realizat în cel puțin 3 serii experimentale cu același număr de control.

Celelalte măsurători ale creșterii – biomasa, rata creșterii – trebuie să fie utilizate pentru testul limită.

Preparare solutiei de inoculare si de testat

În scopul de a adapta alge la condițiile de testare și de a se asigura că algele se află în faza de creștere exponențială atunci când sunt folosite pentru a le inocula în soluțiile de testare, o cultura de inoculare în mediul de testare este pregătită cu 2 – 4 zile înainte de începerea testului.. Incubarea culturii de inoculare trebuie să aibă loc în aceleași condiții ca și culturile de testare.

Toate soluțiile de testare trebuie să conțină aceleași concentrații de mediu de creștere și de biomasă inițială a algelor de testare. Soluțiile de testare ale concentrațiilor alese sunt de obicei pregătite prin amestecarea unei soluții stoc de substanță de testat cu mediu de creștere și de cultură de inoculare.

Aparate necesare

Vasele de testare și alte aparate, care vor veni în contact cu soluțiile de testare ar trebui să fie făcute în întregime din sticlă sau alt material chimic inert. Elementele ar trebui să fie spălate cu atenție pentru a se asigura că nu sunt contaminanți organici sau anorganici ce pot interfera cu creșterea algelor sau cu compoziția soluțiilor de testare.

Vasele de testare vor fi în mod normal recipiente de sticlă, de dimensiuni care permit un volum suficient de cultură pentru măsurători în timpul testului și un transfer suficient de masă de CO2 din atmosferă. De reținut că volumul de lichid trebuie să fie suficient pentru determinări analitice. În plus, pot fi necesare: aparatul de cultură: în care temperatura de incubare aleasă poate fi menținută la ± 2C; instrumente de măsurare a luminii; aparatură pentru a determina biomasa de alge. Numărul de celule este parametrul cel mai frecvent utilizat, fiind înlocuitor pentru biomasa de alge.

Incubarea

Se acoperă vasele de testare cu dopuri permeabile la aer. Vasele se agită și se plasează în aparatul de cultură. În timpul testului este necesar să se păstreze alge în suspensie pentru a facilita transferul de CO2. Pentru acest scop se agită constant sau se amestecă. Culturile trebuie să fie menținute la o temperatură în intervalul de 21 – 24 C, controlată la ± 2 C. Se recomandă să se plaseze baloanele aleatoriu în incubator. PH –ul mediului de control nu ar trebui să crească cu mai mult de 1,5 unități în timpul testului. Suprafața în cazul în care culturile sunt incubate, ar trebui să primească continuu, uniform fluorescență de tip "alb-rece" sau "lumina zilei". Tulpinile de alge și cianobacterii variază în cerințele lor de lumină. Intensitatea luminii ar trebui să fie selectată potrivit organismului de testare folosit. Pentru speciile recomandate de alge verzi, selectați intensitatea luminii la nivelul soluțiilor de testare din gama de 60-120 μE • m-2 s-1 atunci când este măsurată fotosinteza în gama de lungimi de undă efective de 400-700 nm, folosite în cazul receptorilor. Pe durata incubarii, intensitatea medie a luminii trebuie să fie de 15%.

Soluțiile test sunt incubate pe o perioada de 72 h, timp în care densitatea celulelor din fiecare soluție este măsurată la 24 h. Inhibiția creșterii algale este determinată față de martor (organisme test in mediul lor normal de dezvoltare).

Durata testului

Durata testului este în mod normal de 72 de ore. Cu toate acestea, durate mai scurte sau mai lungi de testare pot fi folosite cu condiția ca toate criteriile de validitate să ​​poată fi îndeplinite.

Raportarea datelor

a) Curbele de trasare a creșterii

Biomasa în vasele de testare poate fi exprimată în unități surogat (de exemplu, numărul de celule, fluorescență). Se totalizează concentrația biomasei estimată în culturile de testare și de control, împreună cu concentrațiile materialului de testare și timpul de măsurare, înregistrate cu o rezoluție de cel puțin câteva ore întregi, pentru a produce loturile curbelor de creștere. Creșterea exponențială produce o linie dreaptă atunci când sunt reprezentate pe o scară logaritmică, și înclinarea pantei indică viteza specifică de creștere.

Folosirea graficelor înseamnă urmarirea creșterii exponențiale a culturilor de control, la rata așteptată pe parcursul testului.

Examinarea tuturor punctelor (date observate), a graficelor critice și verificarea datele brute și erorilor de procedura trebuie să fie posibilă.

Se verifică orice punct din date care prezintă o abatere de la eroare sistematică. Dacă pot fi evidentiate greșeli de procedură, cel mai bine este ca punctul de date specific să fie marcat ca exemplu negativ și nu se include în analiza statistică ulterioară (o concentrație algală apropiată de zero într-una sau două sau trei eprubete identice poate indica că in acea eprubeta nu s-a realizat inocularea corect, sau n-a fost suficient de curata). Metode statistice pentru identificarea valorilor aberante au o utilizare limitată în rezolvarea acestor aspecte și nu pot înlocui opinia unui expert. Valorile extreme (marcate ca atare), ar trebui să fie păstrate de preferință între punctele de date prezentate în orice prezentare grafică sau tabelară ulterioară a datelor.

b) Variabile de răspuns

Scopul testului este de a determina efectele substanței de testat asupra creșterii algelor. Această orientare descrie două variabile de răspuns, pe măsură ce țările membre au preferințe și nevoi diferite de reglementare. Pentru ca rezultatele testelor să fie acceptabile în toate statele membre, efectele ar trebui să fie evaluate folosind ambele variabile de răspuns (1) și (2) descrise mai jos :

(1) Rata medie specifică de creștere: această variabilă de răspuns se calculează pe baza creșterii logaritmice a biomasei în timpul perioadei de testare, exprimată pe zi.

(2) Randamentul: această variabilă de răspuns este biomasa la sfârșitul testului, minus biomasa de pornire.

Ar trebui remarcat faptul că valorile de toxicitate calculate prin folosirea acestor două variabile de răspuns nu sunt comparabile, iar această diferență trebuie să fie recunoscută atunci când se utilizează rezultatele testului.Valorile ECx bazate pe viteza medie specifică de creștere(ErCx) vor fi, în general, mai mari decât rezultatele bazate pe randament (EyCx), în cazul în care condițiile de testare din prezenta orientare sunt respectate, ca urmare a bazei matematice a abordări lor respective. Aceasta ar trebui să nu fie interpretată ca o diferență de sensibilitate între două răspunsuri urmarite, ci pur și simplu ca valori diferite matematic.

.

c) Rata medie de creștere

Rata medie specifică de creștere intr-un anumit interval se calculează ca si creșterea logaritmică a biomasei din ecuația următoare, pentru eprubeta control și probă:

µi-j = () (1)

unde :

– μi-j este viteza medie specifică de creștere de la momentul i la j;

– Xi este biomasa la momentul i;

– Xj este biomasa la momentul j

Pentru fiecare grup de proba și grup de control, se calculează o valoare medie a ratei de creștere și se estimează varianța.

Se calculează rata medie specifică de creștere pe durata întregului test (în mod normal zile0-3), folosind biomasa inoculate nominal ca valoare de pornire, mai degrabă decât o valoare măsurată de pornire, deoarece în acest fel se obtine o precizie mai mare. În cazul în care echipamentul folosit pentru măsurarea biomasei permite determinarea suficient de precisă a biomasei scăzute de inocul (de exemplu citometrude flux), atunci concentrația măsurată inițial poate fi utilizată.

Calcularea procentului de inhibiție pentru fiecare rată de creștere, corespunzătoarei probei replică se face cu ajutorul ecuației:

%Ir = (2)

unde:

-% Ir: inhibarea la sută în rata medie specifică de creștere;

– µC valoarea medie pentru rata de creștere medie specifică (μ) din grupul de control;

– μT este rata medie specifică de creștere pentru proba replica.

Atunci când solvenții sunt folosiți la prepararea soluțiilor de testare, de solvent control, mai degrabă decât de control, calcularea procentului de inhibitie trebuie facută fără solvenți.

d) Randamentul

Durata de viață se calculează ca biomasa la sfârșitul testului minus biomasa de pornire pentru fiecare eprubeta control și probă. Pentru fiecare concentrație de testare și de control, se calculează o valoare medie a randamentului împreună cu estimările varianței.

Inhibarea la sută din randament (% Iy) se poate calcula pentru fiecare probă replică, după cum urmează:

% Iy = (3)

în cazul în care:

– Iy%: inhibarea la sută dinproducție;

-YC: valoarea medie a randamentului în grupul de control;

-YT: valoarea randamentului pentru proba replica

3. STAȚIA DE EPURARE CLUJ-NAPOCA

3.1 Date generale

Stația de epurare Someseni care deserveștete azi Cluj Napoca și o serie de localități rurale din amonte, a fost construită între anii 1973-1977. În anii 1987-2003 a fost modernizată și extinsă pentru a ține pasul cu necesitățile unui municipiu în dezvoltare, iar în anul 2013 s-a finalizat cea mai importantă etapă de modernizare și extindere în cadrul proiectului POS Mediu etapă I, astfel încât să facă față cerințelor impuse de legislația națională și Directivele Europene în ceea ce privește protecția mediului înconjurător și a sănătății comunitare.

În municipiul Cluj Napoca există 646 km rețea de canalizare iar locuitori deserviți sunt în număr de 367141. Colectorul de acces în stația de epurare s-a considerat pe tronsonul cuprins între deversorul existent amplasat în apropiere de stradă Tractoriștilor și Stația de Epurare, având o lungime de 1780 m.

Fig.3.1 Localizare territorială Cluj- Napoca (sursa: Google Earth)

Pocesul tehnologic de epurare al apelor uzate

Obiectivul principal al epurării apelor uzate îl constituie îndepărtarea substanțelor în suspenise, coloidale și în soluție, a substanțelor toxice, a microorganismelor, etc. din apele uzate, în scopul protecției mediului înconjurător (aer, sol, emisar, etc). (Ovidiu Ianculescu și colab., 2001).

Procesul tehnologic din cadrul Stației de epurare din Cluj Napoca este structurat în figura de mai jos. (Fig.3.2.)

Fig.3.2 Structura Stație de epurare Cluj- Napoca

(sursa:http://www.casomes.ro/Tururi-Virtuale/epurare/epurare.html)

1-Filtrare mecanică

2-Deznisipare și separare grăsimi

3-Decantare primară

4-Denitrificare și contact anaerob

5-Aerare

6-Decantare secundară

7- Sala suflantelor

8- Preingrosare mecanică nămol

9-Preîncălzire nămol

10-Metatancuri și rezervor biogaz

11-Purificare biogaz

12-Conversie biogaz

13-Deshidratare nămol

14-Laborator

3.2.1 Epurarea mecanică a apelor uzate

Procesele de epurare mecanică asigură reținerea, prin procese fizice, a substanțelor sedimentabile din apele uzate, folosind în acest scop, construcții și instalații în a căror alcătuire diferă mărimea suspensiilor reținute. Astfel, pentru reținerea corpurilor și suspensiilor mari se folosesc grătare și site. (Panaitescu Mariana, 2011)

În cadrul Stației de epurare din Cluj Napoca, degrosisarea se realizează pe două linii, linia 1 fiind cea principală.

Pe linia 1 separarea materialelor grosiere se realizează cu ajutorul unui grătar rar și două dese. Grătarele rare au rol de a reține și îndepărta impuritatiile grosiere a căror dimensiuni depășesc lumina grătarului iar grătarele dese au rolul de a separa, compacta și spăla rejecțiile din apă mai mari decât lumina grătarului, după care sunt transportate și depozitate în locuri special amenajate. La intrarea în linia 2 de degrosisare, canalul este prevăzut cu un grătar rar, apoi acest canal se bifurcă în două canale prevăzute cu grătare dese.

La atingerea unui nivel maxim de colmatare, grătarele sunt activate și se vor opri atunci când nivelul scade sub un nivel minim. Odată cu activarea grătarelor vor porni și benzile transportoare respective care se vor opri mai târziu decât grătarele. Compartimentul de filtrare mecanică este echipat cu un pod rulant pentru deplasarea containerelor ce conțin materialul filtrat, precum și a utilajelor.

Fig.3.1 Filtrarea mecanică

(sursa: http://www.casomes.ro/Tururi-Virtuale/epurare/epurare.html)

După procesul filtrării mecanice are loc deznisiparea și separarea de grăsimi.

Deznisipatorul se amplasează după grătare și înaintea separatoarelor de grăsimi, decantoarelor primare și stației de pompare a apei uzate.( Ovidiu Ianculescu și colab., 2011)

Deznisipatorul elimina din apele uzate nisipurile și toate particulele asemănătoare, care pot afecta conductele și utilajele prin abraziune, eroziune sau înfundare. Separarea nisipului se realizează pe două linii în desnisipatoare cuplate cu separatoarele de grăsimi. Nisipurile sunt extrase prin dispozitivul aer-lift, alimentat de compresoare rotative, în timp ce difuzoarele pentru flotatia nisipului sunt alimentate prin compresoare cu lobi. Amestecul de apă/nisip extrase se adună în două separatoare de nisip, acestea fiind o mașină special concepută pentru a elimina, prin decantare, suspensiile solide.

Particulele solide se decantează pe fundul bazinului unde, cu ajutorul unei sine fără arbore, se transporta, drenandu-le la gură de scurgere. Deșeurile lichide separate se scurg, prin deversare, dintr-un canal de evacuare corespunzător, conectat la conducta de scurgere.

În aval de secțiunea de deznisipare, apele uzate sunt direcționate către stația de pompare și distribuitorul are rolul de a alimenta cele 6 decantoare primare. Debitul fiecărei pompe este de 2.700 m³/h, fiind 6 la număr.

Fig 3.2 Separarea nisipului si grasimilor

(sursa: http://www.casomes.ro/Tururi-Virtuale/epurare/epurare.html)

Decantarea primară este faza procesului de epurare în care se îndepărtează substanțele insolubile din apă uzată, precum și îndepărtarea substanțelor ușoare care plutesc la suprafață apei. Prin scurgerea apei uzate în bazinele deschise, numite decantoare, are loc sedimentarea suspensiilor, pe radierul decantoarelor. Prin raclare, substanțele sedimentate sunt dirijate în baza de colectare a nămolului. Nămolul este o suspensie concentrată formată din substanțe insolubile și apă.

Fig 3.3 Decantare primară

(sursa: http://www.casomes.ro/Tururi-Virtuale/epurare/epurare.html)

Îndepartarea fosforului din apele uzate se realizează prin diferite metode:

Precipitarea fracțiunii sedimentabile în decantoarele primare .

Asimilare în compartimentul biologic pentru menținerea biomasei heterotrofe și bioacumularea realizată de către microorganismele acumulatoare de fosfor (PAO) .

Precipitarea chimică în decantorul secundar (prin adăugarea de săruri de fier) a părții rămase, care nu a fost degradată de mecanismele anterioare de înlăturare, până la realizarea liitelor de evacuare prevăzute.

Prin urmare, pentru a respecta limitele la evacuare, îndepărtarea fosforului se va realiza și prin dozarea clorurii ferice.

3.2.2 Epurarea biologică

Obiectivul principal al treptei biologice de epurare este îndepărtarea substanțelor solide organice nesedimentabile (dizolvate sau coloidale), precum și stabilizarea materiilor organice din nămoluri. Metodele biologice sunt cele mai eficiente și economice pentru eliminarea substanțelor organice poluante din apele uzate. Procedeele biologice de epurare utilizează activitatea metabolică a unor grupe de microorganisme capabile să degradeze substanțele organice până la dioxid de carbon și apă. Ele se bazează pe reacțiile biochimice din cadrul metabolismului unei populații mixte de bacterii, ciuperci și alte microorganisme inferioare – în special protozoare. În practică epurării apelor uzate aceste biocenoze (masă microorganismelor active, a celulelor viabile) sunt denumite biomasă. (Diana Robescu si colab. ,2011)

Compartimentul biologic este compus dintr-un prim compartiment anaerob care lucrează în absența oxigenului și a nitratilor și favorizează dezvoltarea de microorganisme care acumulează fosfor în exces față de cel necesar pentru activitățile normale de creștere biologică. Fiecare linie va trebui să fie activată, în caz de necesitate (în logică step by step), pentru a evita că sectorul biologic să funcționeze în regimuri de sarcina organică specifică joasă, care poate provoca o mineralizare excesivă a nămolului, formarea de microorganisme filamentoase.

În bazine sunt instalate în total 12 mixere (2 în fiecare bazin) în măsură să asigure omogenizarea corectă a apelor uzate

Compartimentul de denitrificare are rolul de a îndepărta azotul nitric produs la oxidarea azotului amoniacal în bazinul de oxidare. Fiecare linie are în componentă câte un compartiment de denitrificare cu un volum total de aproximativ 3.100 m³. Omogenizarea și circulația nămolurilor active este asigurată de 24 (4 x bazin) mixere submersibile.

Compartimentul de oxidare are sarcina de a transformă materia organică conținută în apele uzate prin asimilarea în microorganismele aerobe. În prezența unei faze biologice anaerobe în amonte are loc și acumularea simultană a fosforului de către microorganisme acumulatoare de fosfor (PAO). Bazinul de oxidare este împărțit în 6 linii similare. Amestecul aerat este pompat în partea de aval a bazinului de oxidare și prin canale și conducte se întoarce în bazinele de denitrificare pentru a permite îndepărtarea nitratilor produși în compartimentul aerob, astfel încât să se obțină standarde calitative la evacuare. Recircularea este realizată de pompele de recirculare. Liniile de recirculare sunt controlate de către debitmetrele din canalele respective. Pentru distribuția aerului în bazinele de aerare a fost montat un sistem de difuzori cu bule fine. Aerul necesar acestor procese este asigurat de 9 suflante de tip centrifugal cu geometrie variabilă ce permit ajustarea cantității de aer care urmează să fie furnizate în funcție de necesitățile reale.

În cadrul decantării secundare se realizează separarea nămolului din amestecul

lichid/solid care provine din stadiul biologic. Bazinele, în formă circulară sunt realizate din beton armat. Fiecare bazin de decantare este dotat cu: Pod raclor cu tracțiune periferică ; Profil de deversare Thompson pe Scum Box din oțel inoxidabil. Apă decantată este deversată într-un canal și evacuate în emisar.

Fig. 3.4. Decantare secundară

(sursa: http://www.casomes.ro/Tururi-Virtuale/epurare/epurare.html)

3.2.3 Tratarea nămolurilor

Nămolurile sunt sisteme coloidale complexe, cu compozitie eterogenă, continând paticule cu diametrul mai mic de 1 µm, paricule în fază dispersă cu diametrul cuprins între 1 și 100 µm și particule asociate sub formă de agregate, în suspensie cu aspect gelatinos. Concentrația totală în substanță solidă, înainte de prelucrare este de mai puțin de 2,5kg/m3. Cantitățiile care se formează în diferitele atape de epurare sunt variabile de la o sursă la alta, în funcție de caracteristicile fizico- chimice ale apei brute, de procedeul și de gradul de epurare impus. Astfel cantitațiile de nămol produse la epurarea apelor uzate sunt cuprinse între 65-90 g/om pe zi (Rodica Stanescu,2010).

Principalele tipuri de nămol ce se formează în procesele de epurare a apelor uzate sunt:

– nămol primar, rezultat din treapta de epurare mecanică;

– nămol secundar, rezultat din treapta de epurare biologică;

– nămol mixt, rezultat din amestecul de nămol primar și după decantarea secundară, obținut

prin introducerea nămolului activ în exces în treapta mecanică de epurare;

– nămol de precipitare, rezultat din epurarea fizico-chimică a apei prin adaos de agenți de neutralizare, precipitare, coagulare-floculare

După stadiul lor de prelucrare în cadrul gospodăriei de nămol, acestea se pot clasifica astfel:

– nămol stabilizat (aerob sau anaerob);

– nămol deshidratat (natural sau artificial);

Clasificarea nămolurilor după compoziția lor conduce la luarea în considerare a două mari categorii:

– nămoluri cu compoziție predominant organică, ce conțin peste 50% substanțe volatile în

substanța uscată și care, de regulă, provin din epurarea mecano-biologică;

– nămoluri cu compoziție predominant anorganică, ce conțin peste 50% din substanța uscată

și care, de regulă, provin din epurarea fizico-chimică (Andrei Stoicescu,2001)

Scopul tratării nămolurilor este mineralizarea materiilor organice din acestea, pentru a obține, astfel, atât reducerea volumului, respectiv posibilitatea de tratare mai ușoară a acestora, precum și cantități importante de gaz metan, folosit în principal la nevoile stației de epurare.(Ovidiu Ianculesc si colab, 2011)

Nămolul biologic în exces provenit din decantoarele secundare cât și cel primar provenit din decantoarele primare înainte de introducere în procesul de fermentare, este trecut prin două concetratoare de nămol care au rolul de a reduce umiditatea acestuia.

Nămolul primar este trimis la secțiunea de preingrosare. Obiectul tehnologic se compune din două bazine circulare cu baza tronconică în interiorul căreia nămolul se decantează, separând apă de nămol. Podul raclor cu sistemul de bare facilitează separarea apei de nămol. Nămolul se depune pe fundul bazinului, iar apă se ridică la suprafață și este evacuată prin canalizarea internă a stației de epurare, se întoarce în ciclul de epurare pe linia apei. Pompele de nămol îngroșat trimit nămolul spre schimbătoarele de căldură de la centrală termică în interiorul cărora este încălzit și trimis la fermentarea anaerobă împreună cu nămolurile secundare.

Nămolul secundar este extras de pompele de nămol în exces. Nămolurile ajung în două bazine tampon. În interiorul bazinului sunt instalate mixerele submersibile pentru a agită nămolurile secundare. Nămolul este aspirat apoi de pompele instalației de îngroșare mecanică pentru a se reduce conținutul în apă.

Fig.3.5. Preingroșare mecanică nămol

(sursa: http://www.casomes.ro/Tururi-Virtuale/epurare/epurare.html)

Pentru fermentarea nămolului evacuat din îngroșătoare sunt prevăzute patru metantancuri de fermentare anaerobă. Acestea sunt construcții de formă cilindrică cu fund și cupola tronconică fiind realizate din beton armat.

Prin fermentare anaerobă se înțelege procesul de degradare biologică a substanțelor organice din nămoluri, prin activitatea unor populații bacteriene, care în anumite condiții de mediu (pH, temperatură etc.) descompun materiile organice din nămol prin procese de oxido-reducere biochimică în molecule simple de CH4, CO, CO2 și H2, care formează așa-numitul gaz de fermentație sau biogaz. (Andrei STOICESCU, 2011)

Fig.3.6 Fermentatoare anaerobe

(sursa:http://ro.scribd.com/doc/251633945/Prezentare-Statia-de-Epurare-Cluj-Napoca-2014-Final#scribd)

Excesul de biogaz rezultat din fermentarea nămolului este stocat în gazometre. Consumul de biogaz se transformă în current electric cu ajutorul unui motor de tip Diesel, adaptat pentru a funcționa pe biogaz.

Caracteristicile biologice și bacteriologice ale nămolurilor indică mersul fermentării acestora.Astfel:

-bacteria metanului ajută la formarea metanului și la distrugerea parțială a bacteriilor patogene

-bacteriile de nitrificare dezintegrează oxigenul legat de azotul din nitrit și nitrați, contribuind astfel la realizarea fermentării anaerobe,etc. (Ovidiu Ianculescu si colab, 2001)

Nămolul fermentat este direcționat la secțiunea de post-îngroșare constituită din două bazine de îngroșare cu gravitație.

Nămolul din fermentatoare este încălzit cu ajutorul centralei termice cu rolul de a produce energia termică necesară atât pentru încălzirea nămolului cât și a edificiilor.

Nămolul fermentat îngroșat ajunge la secțiunea de deshidratare.

Deshidratarea continuă procesul de reducere a umidității și se realizează în mod mecanic care se face cu ajutorul centrifugilor și în mod natural prin platformele de uscare . Stația de epurare Cluj Napoca este prevăzută cu 2 centrifuge și 13 platforme de uscare. Nămolurile la ieșirea din centrifugi sunt transportate prin intermediul benzilor transportoare în containere poziționate în exteriorul clădirii existente. Containerele sunt poziționate sub o copertină metalică.

Atât nămolurile rezultate din platformele de uscare cât și cele de la instalația mecanică este transportat la depozitul de deșeuri menajere din Cluj Napoca.

Rezultate Experimentale

Analiza supravieȚuirii algelor În probe de apĂ Și nĂmol din StaȚia de Epurare

Partea experimentală vizează supraviețuirii algelor în probe de apă și nămol din Stația de Epurare. În acest scop a fost aplicat Testul de Inhibiție al algelor verzi OCDE 201, 2011, a cărui metodologie este prezentată în capitolul 2.

Pentru a realiza testul de inhibiție al algelor au fost prelevate atât probe de apă cât și probe de nămol Stația de epurare, Cluj Napoca. Acestea au fost în număr de șase și anume: Proba nr 1- apă intrare stație

Proba nr 2- nămol primar preîngoșat

Proba nr 3- nămol fermentat

Proba nr 4- nămol fermentat preîngroșat

Proba nr 5- nămol deshidratat

Proba nr 6- apă ieșire stație

Organismul test folosit a fost alga Selenastrum Capricornutum .

Fig. 4.1. Selenastrum C.

Mărimile măsurate în cadrul acestei părți experimentale sunt :

Conductivitatea (σ) – Conductivitatea electrică a apei reprezintă proprietatea acelei soluții de a conduce curentul electric și constituie unul dintre indicatorii cei mai utilizați în aprecierea gradului de mineralizare a apelor, indicând cantitatea de substanțe ionice dizolvate în apă. Conductivitatea s-a măsurat cu ajutorul unui conductometru WTW InoLab Cond 720 (Fig. 4.2.)

Absorbanța optica, λ=670 nm – Acest parametru a fost folosit pentru exprimarea procentului de inhibitie; s-a măsurat cu ajutorul unui spectrofotometru UV-VIZ CE 1021 (Fig. 4.3.)

Fig.4.2. Conductometru

Fig.4.3. Spectofotometru

pH-ul- reprezintă reacția acidă, neutră sau bazică a apei evalută pe baza concentrației ionilor de hidrogen din soluție; acesta s-a masurat cu hartie indicatoare de pH.

Valoriile conductivității obținute pentru cele 6 probe luate în analiză sunt redate în tabelul de mai jos. ( Tab. 4.1)

Tab. 4.1 Valori conductivitate

Fig.4.4 Graficul valoriilor conductivitățiilor obtinute în cele trei zile de analiză

Din fig. 4.4 se observă valori crescute ale conductivității în cadrul probelor nr.3 , nr.4 și nr.5 și anume nămol fermentat, nămol fermentat preingrosat respectiv nămol deshidratat.

Fermentarea nămolului s-a realizat în mod anaerob prin acțiunea unor populații bacteriene care descompun materiile organice complex în substanțe minerale și un amestec de gaze, numit biogaz.

Spre exemplu, nămolurile brute, provenite din decantoarele primare conține 60-70 % materii organice și 30-40% materii minerale , iar după fermentare procentele se inversează: cantitatea de materii organice coboară la 40-50%, iar cea minerală urcă la 60-65%. (Ovidiu Inculescu și colab., 2001)

Așadar contintul de materii minerale este semnificativ mai mare în probele de nămol după procesul de fermentare.

Soluțiilor test (1 ml- algă Selenastrum Capricortunum și 1 ml-proba de analiză) , a soluției martor (organisme test în mediul lor normal de dezvoltare) au fost incubate timp de 72 de h, perioada în care absorbantă din fiecare soluție este măsurată la 24 h.

Valoriile absorbantei pentru cele 6 probe și pentru proba martor sunt redate în tabelul de mai jos. ( Tab. 4.2.)

Tab.4.2. Valorile Absorbanței Optice pentru λ=670 nm

Fig. 4.5. Variația absorbanței optice pe parcursul celor 72 de ore de analiză

Fig.4.6. Variția pH-ului pe parcursul celor 72 de ore de analiză

Fig. 4.7. Inhibiția/creșterea algelor în probele de intere

Din graficul de mai sus (Fig.4.7.), grafic ce redă rezultatele testului de inhibiție se remarcă o inhibiție a creșterii algelor în ceea ce priveste primele 3 probe de analiză (apă intrare în stație, nămol primar preîngroșat și nămol fermentat) și o creștere a algelor în ceea ce privește ultimele probe (nămol fermentat preîngroșat, nămol deshidratat și apa de la sfărșitul procesului de epurare) .

În ceea ce privește rata de creștere pentru proba martor această are o valoare crescută. Rata cu cea mai apropiată valoare de cea a martorului este rata de creștere obținută pentru proba apei de la ieșire din stație. În sens contrar, rata de creștere pentru proba de apă de la intrare în stație este una foarte scăzută în comparație cu cea a probei martor deoarece este de știut că la intrare în stație apă nu este în conformitate cu normele privind apele de suprafață.

Interpretarea Rezultatelor

În vederea protecției mediului și a sănătății publice și comunitare, apele uzate menajere, industriale precum și apele pluviale trebuie colectate astfel încât să nu existe exfiltrații din sistemul de canalizare, transportate și apoi supuse unor procese extreme de complexe de curățare (epurare) astfel încât, odată aduse într-o stare comparabilă sau mai bună că și cea a apei râurilor, să poată fi deversate în acestea, fiind astfel înapoiate în natură.

Preluarea apelor uzate și meteorice de la toți consumatorii se realizează prin rețelele de canalizare, iar prin colectoare se preiau de regulă apele uzate din mai multe rețele de canalizare și se transporta la stațiile de epurare.

Apă uzată, numită și "apă folosită" sau "apă de canalizare" are încărcătură microbiologică ce reprezintă un factor de risc pentru sănătatea umană. Că urmare ea trebuie transformată prin epurare într-o stare ce-i permite deversarea în orice emisar.

Așadar apă uzată ce intră în stația de epurare nu a prezentat un mediu prielnic de dezvoltare a algelor, dimpotrivă determină o stopare a creșterii lor, deoarece conține o serie de poluanți ce urmează a fi îndepărtați prin pocesele de epurare mecanică și biologică.

În scopul gestionării apelor , în apele uzate orășenești se găsește : materie organică, microorganism patogene, nutrient( azot, fosfor), compuși organici și anorganici periculoși precum și minerale dizolvate. (Rodica Stănescu,2010)

Apele de canalizare sunt supuse proceselor tehnologice de epurare, care le modifică în acest mod calitățile,așa încât să indeplinseasca condițiile prescrise, de primire în emisar. (Ovidiu Ianculescu și colab, 2001) Acest lucru s-a expus și în cadrul testului de inhibiție, prin rolul de bioindicator al algei Selenastrum Capricortum, deoarece creșterea acesteia a fost semnificativ mai mare în cadrul probei de apă rezultată în urmă întregului proces de epurare.

Linia tehnologică a nămolului are ca prim scop diminuarea cantității de nămol precum și obținerea unor nămoluri cât mai periculoși pentru factorii de mediu .

Calitatea namolui dobândită în cadrul procesului de tratare al acestuia este consemnată și în rezultatele obținute ale testului de inhibiție pentru probele de nămol. În acest sens, se observă o inhibare mare a creșterii algale în proba de nămol primar preingrosat, acest tip de nămol rezultând în urma procesului de epurare mecanică ce urmează a fi supus procesului de tratare, iar în cazul probei de nămol deshidratat, ce reprezintă ultima fază a nămolului tratat, creșterea algala este sesizabil mare .

O epurarea corespunzătoare constă în respectarea condițiilor de calitate prevăzute în normele tehnice și în avizele și în autorizațiilor de gospodărie a apelor în vigoare în ceea ce privește caracteristicile apelor uzate la evacuare.

Limitele maxime admisibile indicatorului de calitate ai apei uzate analizat în această lucrare și anume, pH-ul , este de 6,5-8,5 . Din reprezentarea varitiei pH-ului pe parcursul celor 72 de ore de analiză, se indentifică valori acceptabile în ceea ce privește apă rezultată în urmă procesului de epurare.

Primul pas în prevenirea poluării factorilor de mediu prin nămolurile implicate în procesul de epurare este indetificarea susbtantelor toxice care sunt eliminate doar parțial sau deloc în cadrul proceselor de tratare a nămolurilor dintr-o stație de epurare, urmată de găsirea modalităților de eliminare într-un mod “sănătos” atât pentru mediul înconjurător cât și pentru om.

Pentru îmbunătățirea calității nămolului și pentru a identifica alternative potențiale în ceea ce privește aplicarea unui tratament durabil este necesară evaluarea compoziției nămolurilor. Pe lângă materialele potențial periculoase, cu toate acestea, nămolul conține și materiale benefice. .( Marina Maya Marchioretto,2003)

Compoziția nămolurilor uzate poate fi caracterizată prin mai multe grupe de componente cum ar fi : poluanți netoxici (spre exemplu, fosfor) , poluanți toxici (metalele grele, cum ar fi Zn, Pb, Cu, Cr, Ni, Cd, Hg, Aș, PAH, dioxine, pesticide, etc) patogeni și alți poluanți microbiologici; compuși anorganici cum ar fi silicatii, aluminatii, calciu și compușii de magneziu ( Marina Maya Marchioretto,2003).

Voi pune accemt pe poluanți toxici care pot fi prezenți în nămolurile uzate și anume metalele grele deoarece prin eliminarea lor se pot obține beneficii în posibilitatea utilizării nămolurilor în diferite scopuri. Printre beneficiile de îndepărtare a metalelor grele din acest tip de nămol se numără: riscul mai scăzut a infiltrării metalelor (de exemplu, în apă subterană) după depozitarea acestuia că și deșeu; nămolul ar putea fi folosit și ca îngrășământ pentru sol; nămolului ar putea fi aplicat cu un risc mai mic ca sursă de energie în instalațiile de coincinerare, etc. ( Marina Maya Marchioretto,2003).

Spre exemplu, răspândirea nămolurilor deshidratate pe terenurile agricole pentru fertilizarea acestora reprezintă un mod foarte bun pentru valorificarea acestora deoarece nămolurile conțin azot, fosfor,potasiu și substanțe organice inițiale care au rol fertilizator asupra solului. Azotul ajută, în special la dezvoltarea frunzelor și a tulpinei, fosforul la formarea radacinilor iar potasiu la producerea de clorofilă. Humusul format de substanțele organice mărește capacitatea solului de a reține apă, de a rezistă la eroziune și de a construe un substrat pentru bacterii (Ovidiu Ianculescu,2001). Însă dacă aceste nămoluri conțin metale grele și sunt utilizate ca și îngrășământ cu siguranță vor apărea efectele asupra sănătății mediului și sănătății umane.

Atunci când condițiile de sol permit ca metalele grele să treacă în soluția solului, conținuturile crescute de metale grele în sol prezintă un risc direct de poluare a solului și deci, a plantelor care o absorb, a omului și a animalelor care consumă plantele respective. (Gheorghe Gamaneci,2011)

Metalele grele trebuie eliminate din nămolurile de epurare prin leșiere chimică cu acizi anorganici și organici sau prin biosolubilizarea ( Marina Maya Marchioretto,2003)

Așadar cunoașterea proprietăților nămolurilor uzate și a componenților săi are un rol important în posibilitățile de valorificare ale acestuia.

CONCLUZII

Scopul acestui test a fost de a determina efectele substanțelor prezente în diferite probe de apă și nămol, probe prelevate din Stația de Epurare Cluj- Napoca, asupra creșterii algei Selenastrum Capricortum. Când celulele algei verzi au fost expuse la probele care conțin substanțe toxice , reproducerea a fost afectată, alterând rata de creștere .

Acest tip de algă are capacitatea de a reacționa la cele mai mici modificări ale calității probele la care este expusă.

Epurarea apelor are că scop principal îndepărtarea tuturor substanțelor ce pot periclita starea mediului înconjurător dar și a sănătății publice. În acest scop , prin procesele tehnologice de epurare , apele de canalize își schimbă prorietatile și caracteristicile în așa mod încât să poate fi deversată în emisar .

Rata de creștere a algei obținută pentru proba de apă la ieșire din stație are o valoare inversă celei de la intrare în stație ceea ce denotă faptul că Selenastrum Capricortunum a răspuns la schimbăriile calității apei rezultate în urmă epurării.

În cazul probei de nămol netratat inhibiția a fost una intensă. Din acest fapt rezultă că nămolul netratat conține o serie de poluanți ce trebuie eliminați prin procesul de tratare a nămolului pentru a nu afecta factorii de mediu și sănătatea umană și pentru că aceștia să poată fi folositit în diverse domenii ,spre exemplu în agricultură. După eliminarea substanțelor ( ce a compromis creșterea algei , prin procedee corespunzătoare, nămolul rezultat în urmă acestor proceduri a devenit mediu prielnic pentru creșterea algei.

Așadar, alga Selenastrum Capricortum și-a dovedit rolul de bioindicator prin răspunderea rapidă la schimbările survenite în cadrul probelor de apă și nămol rezultate din procesul de epurare.

BIBLIOGRAFIE

CĂRȚI

Aruoja Villem, 2011, Alga Pseudokirchnerilla Subcapitata in Environmental Hazard Evaluation of Chemicals and Syntetic Nanoparticles, Estionian University of Life Sciences , pp 12-19 , Tartu

Castillo Morales Gabriela, 2004, Ensayos toxicologicos y metodos de evaluacion de calidad de aqua. Estandarizacion, intercalibracion, resultados y aplicaciones, Instituto Mexicano de Tehnologia del Aqua , p.80, Mexic

Ianculescu Ovidiu, Gheorghe Ionescu, Raluca Racovițeanu, 2001, Epurarea apelor uzate,Matrix Rom, pp.11,60,163,201,București

Panaitescu Mariana, 2011, Tehnici de epurare ape uzate.Îndrumar de proiectare Stație de epurare, Ed. Nautica, p.6

ARTICOLE

Ciorba Daniela , Rodica Cioica, 2014, The advantage of UV irradiation of environmental samples in conjunction with ecotoxicity studies , ECOTERRA – Journal of Environmental Research and Protection,11, p.1

Guida M. , O. De Castro, S. Leva, L. Copia, G.D’Acunzi, F. Landi, M. Inglese , R.A. Nastro, An Ecotoxicological Approach to Evaluate the Environmental Quality of Inland Waters, Ecological Water Quality -Water Treatment and Reuse, pp.48-50

Gămăneci Gheorghe, Camelia Căpățînă, 2011, STUDIUL POLUĂRII SOLULUICU METALE GRELE A SOLULUI DIN ZONA ROVINARI, Analele Universității “Constantin Brâncuși” din Târgu Jiu, Seria Inginerie, 3

Helena Lúcia Ribeiro Rodrigues, Alexandre Arenzon, Maria Teresa Raya-Rodriguez and Nelson Ferreira Fontoura,2011, Algal density assessed by spectrophotometry: A calibration curve for the unicellular algae Pseudokirchneriella subcapitata, Journal of Environmental Chemistry and Ecotoxicology, 3(8), p.225

Nyhol Niels, Torsten Kallqvist,1989, Methods for growth inhibition toxicity tests with freshwater algae , Environmental Toxicology and Chemistry, 8, p. 689

Machado D.Manuela, Ana R. Lopes, Eduardo V. Soares, Responses of the alga Pseudokirchneriella subcapitata to long-termexposure to metal stress, Journal of Hazardous Materials ,296, pp.82-84

Miller E.William, Joseph C. Green and Tamotsu Shiroyama, 1978, Enviromental Research Laboratory Corvallis, The Selenastrum Capricornutum printz algal assay bottle test, p.1

Marchioretto, M. M., 2003, Heavy metals removal from anaerobically digested sludge , Thesis Wageningen University, pp 6,11, Netherlands

Nyhol Niels, Torsten Kallqvist,1989, Methods for growth inhibition toxicity tests with freshwater algae , Environmental Toxicology and Chemistry, 8, p. 689

OCDE GUIDELINES FOR THE TESTING OG CHEMICALS NO.201, revised 2011

Stănescu Rodica, 2010, Caracterizarea namolurilor rezultate in etapa de epurare biologica a apelor uzate, Programul Operational Sectorial Dezvoltarea Resurselor Umane 2007-2013, pp.2-4, București

Stoicescu Andrei, 2011, Tratarea și eliminarea nămolurilor provenit de la stațiile de epurare, Ecoterra, 28 ,pp.169-172, București

PAGINI WEB

http://lege5.ro/Gratuit/gy4tkmzz/metodologia-de-evaluare-a-impactului-substantelor-periculoase-din-listele-i-si-ii-si-al-substantelor-prioritare-prioritar-periculoase-asupra-mediului-acvatic-prin-teste-ecotoxicologice-alge-verzi-dafn accesat la data de 05.03.2015

http://www.casomes.ro/Tururi-Virtuale/epurare/epurare.html accesat la data de 08.04.2015

http://ro.scribd.com/doc/124162906/Procesul-tehnologic-al-statiei-de-epurare-Cluj-Napoca#scribd accesat la data de 09.04.2015

http://ro.scribd.com/doc/251633945/Prezentare-Statia-de-Epurare-Cluj-Napoca-2014-Final#scribd accesat la data de 09.04.2015