Formarea Apelor Uzate In Procesul de Fabricare a Zaharului

Bibliografie:

Banu C., coordonator – Manualul inginerului de industrie alimentară, volumul II, editura Tehnică, București 2002.

Chiriac V., [NUME_REDACTAT] și alții – Epurarea apelor uzate și valorificarea rezidurilor din industria alimentară și zootehnie.

[NUME_REDACTAT], Robescu D. – Hidrodinamica instalațiilor de transport hidropneumatic și de depoluare a apei și a aerului, editura Didactică și Pedagogică, București 1982.

Rajanschi V., [NUME_REDACTAT]., Cartea operatorului din stații de epurare a apelor uzate, editura Tehnică, București1997.

[NUME_REDACTAT] – Tehnologie și control în industria alimentară. Note de curs Universitatea POLITEHNICA din București, Facultatea de [NUME_REDACTAT] Biotehnice, [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] – București, 2012-2013.

Safta V. – Sisteme de depoluare în industria alimentară. Note de curs – Universitatea POLITEHNICA din București, Facultatea de [NUME_REDACTAT] Biotehnice, [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] – București, 2013-2014.

***Normativul privind condițiile de evacuare a apelor uzate în receptori naturali.

***Normativul privind condițiile de evacuare a apelor uzate în rețelele de canalizare a localitaților.

***Prospect adiss s.a. – Furnizor general de utilaje pentru tratarea și epurarea apelor.

***Prospect WWS – [NUME_REDACTAT] Solution – Echipamente și soluții pentru tratarea apelor.

***WASH Project – Program de instruire profesionala pentru personalul stațiilor de epurare, volumul I.

***Prospect SUSZI – Soluții de separare prin centrifugare.

***Prospect ARTAS – Stație de tratare automată a apei uzate povenitș dintr-o fabric de zahăr.

***http://www.timpul.md/articol/sfecla de zahăr.

***http://www.flux.md/editii/201224/articole/13590/.

***http://www.thecityofportland.net/wastewater.

***http://extremeequipment.în/lab3.aspx#.

***http://rosmarus.com/WtTampere/WtPr_1.htm.

***http://www.esi.înfo/detail.cfm/Evoqua-Water-Technologies/ZABOCS-BTF-biotricklîng-filter-odour-control-systems/_/R-98304_TN131BT.

***http://www.stamfordscientific.ro/ssitubediffusers.html.

***http://statiitratare.ro/difuzori-disc-de-270-si-350mm-cu-membrana.

***http://www.creeaza.com/legislatie/administratie/ecologie-mediu/Epurarea-biologica-a-apelor-uz334.php.

***http://www.wastewatersolutions.ro/produse/aerare/.

***http://www.cee-environmental.com/ro/company/products/letter/I.

CUPRINS

CAPITOLUL 1: STUDIU DOCUMENTAR PRIVITOR LA EPURAREA APELOR UZATE DIN FABRICILE DE ZAHĂR

1.1 TEHNOLOGIA DE PRODUCERE A ZAHĂRULUI.

1.1.1. Generalități.

1.1.2. Fazele și operațiile procesului tehnologic de prelucrare a sfeclei de zahăr.

1.1.3. Extracția zahărului.

1.1.4. Purificarea zemii de difuzie.

1.1.5. Evaporarea zemii subțiri.

1.1.6. Fierberea și cristalizarea zahărului.

1.1.7. Prelucrarea zahărului umed.

1.2. FORMAREA APELOR UZATE ÎN PROCESUL DE FABRICARE A ZAHĂRULUI DIN SFECLA DE ZAHĂR.

1.3 METODE DE EPURARE A APELOR UZATE.

1.3.1 Epurarea mecanică.

1.3.2 Epurarea mecano – chimică.

1.3.3. Epurarea mecano – biologica.

1.4 STATII DE EPURARE A APEI UZATE PROVENITE DIN FABRICILE DE ZAHĂR DIN SFECLA DE ZAHĂR.

1.4.1 Sedimentare materiilor în suspensie.

1.4.2.Sedimentarea materiilor minerale.

1.4.3 Epurarea biologică avansată a apelor uzate.

1.4.4 Recircularea apelor uzate.

1.5. INSTALAȚII ȘI ECHIPAMENTE FOLOSITE ÎN TREAPTA BIOLOGICA (FILTRE BIOLOGICE).

1.5.1 Filtre biologice.

1.6. BAZINE CU NĂMOL ACTIVE

CAPITOLUL 2: PROIECTAREA UNUI BAZIN DE AERARE CU ROTOR VERTICAL DE LA O STAȚIE DE EPURARE CARE DESERVEȘTE O FABRICA DE ZAHĂR DIN SFECLĂ DE ZAHĂR CU PRODUCȚIE DE 15 T/ZI.

2.1 DETERMINAREA DEBITELOR CARACTERISTICE DE APĂ UZATĂ PROVENITE DIN UNITATEA INDUSTRIALĂ.

2.1.1 Determinarea debitelor caracteristice ale necesarului de de apa de alimentare ale unității industrială.

2.1.2 Determinarea debitelor caracteristice ale cerinței de apa de alimentare ale unității industriale.

2.1.3 Determinarea debitelor caracteristice de ape uzate produse în unitatea industrială.

2.2 STABILIREA PARAMETRILOR PRINCIPALI AI BAZINULUI CU NĂMOL ACTIVE CU AERARE PRIN ROTOR VERTICAL.

2.2.1 Determinarea indicatorilor caracteristici și parametrilor principali ai bazinului de aerare cu nămol activ.

2.2.2 Determinarea parametrilor generali dimensionali și funcțional ai bazinului cu nămol activat.

2.3 STABILIREA PARAMETRILOR PRINCIPALI ȘI ALEGEREA AERATORULUI AXIAL.

2.3.1 Determinarea parametrilor specifici dimensionali și funcționali ai bazinului cu nãmol activat dotat cu aeratoare axiale.

2.3.2 Determinarea principalilor parametri dimensionali, de montaj și de exploatare ai aeratorului axial.

2.3.3 Tipuri de aeratoare axiale.

2.4 PROBLEME LEGATE DE EXPLOATAREA ȘI ÎNTREȚINEREA BAZINELOR CU NĂMOL ACTIVE.

2.4.1 Operații în cadrul unei exploatări normale.Punerea în funcțiune a unui bazin de aerare.

2.4.2 Ghidul incărcării bazinului de aerare.

2.4.3 Deficiențe în exploatarea bazinelor de nămol activ.

2.4.4 Echipamente pentru procesul cu nămol activat.

2.5 PROBLEME LEGATE DE PROTECȚIA MUNCII ÎN STATII DE EPURARE.

BIBLIOGRAFIE.

CUPRINS

CAPITOLUL 1: STUDIU DOCUMENTAR PRIVITOR LA EPURAREA APELOR UZATE DIN FABRICILE DE ZAHĂR

1.1 TEHNOLOGIA DE PRODUCERE A ZAHĂRULUI.

1.1.1. Generalități.

1.1.2. Fazele și operațiile procesului tehnologic de prelucrare a sfeclei de zahăr.

1.1.3. Extracția zahărului.

1.1.4. Purificarea zemii de difuzie.

1.1.5. Evaporarea zemii subțiri.

1.1.6. Fierberea și cristalizarea zahărului.

1.1.7. Prelucrarea zahărului umed.

1.2. FORMAREA APELOR UZATE ÎN PROCESUL DE FABRICARE A ZAHĂRULUI DIN SFECLA DE ZAHĂR.

1.3 METODE DE EPURARE A APELOR UZATE.

1.3.1 Epurarea mecanică.

1.3.2 Epurarea mecano – chimică.

1.3.3. Epurarea mecano – biologica.

1.4 STATII DE EPURARE A APEI UZATE PROVENITE DIN FABRICILE DE ZAHĂR DIN SFECLA DE ZAHĂR.

1.4.1 Sedimentare materiilor în suspensie.

1.4.2.Sedimentarea materiilor minerale.

1.4.3 Epurarea biologică avansată a apelor uzate.

1.4.4 Recircularea apelor uzate.

1.5. INSTALAȚII ȘI ECHIPAMENTE FOLOSITE ÎN TREAPTA BIOLOGICA (FILTRE BIOLOGICE).

1.5.1 Filtre biologice.

1.6. BAZINE CU NĂMOL ACTIVE

CAPITOLUL 2: PROIECTAREA UNUI BAZIN DE AERARE CU ROTOR VERTICAL DE LA O STAȚIE DE EPURARE CARE DESERVEȘTE O FABRICA DE ZAHĂR DIN SFECLĂ DE ZAHĂR CU PRODUCȚIE DE 15 T/ZI.

2.1 DETERMINAREA DEBITELOR CARACTERISTICE DE APĂ UZATĂ PROVENITE DIN UNITATEA INDUSTRIALĂ.

2.1.1 Determinarea debitelor caracteristice ale necesarului de de apa de alimentare ale unității industrială.

2.1.2 Determinarea debitelor caracteristice ale cerinței de apa de alimentare ale unității industriale.

2.1.3 Determinarea debitelor caracteristice de ape uzate produse în unitatea industrială.

2.2 STABILIREA PARAMETRILOR PRINCIPALI AI BAZINULUI CU NĂMOL ACTIVE CU AERARE PRIN ROTOR VERTICAL.

2.2.1 Determinarea indicatorilor caracteristici și parametrilor principali ai bazinului de aerare cu nămol activ.

2.2.2 Determinarea parametrilor generali dimensionali și funcțional ai bazinului cu nămol activat.

2.3 STABILIREA PARAMETRILOR PRINCIPALI ȘI ALEGEREA AERATORULUI AXIAL.

2.3.1 Determinarea parametrilor specifici dimensionali și funcționali ai bazinului cu nãmol activat dotat cu aeratoare axiale.

2.3.2 Determinarea principalilor parametri dimensionali, de montaj și de exploatare ai aeratorului axial.

2.3.3 Tipuri de aeratoare axiale.

2.4 PROBLEME LEGATE DE EXPLOATAREA ȘI ÎNTREȚINEREA BAZINELOR CU NĂMOL ACTIVE.

2.4.1 Operații în cadrul unei exploatări normale.Punerea în funcțiune a unui bazin de aerare.

2.4.2 Ghidul incărcării bazinului de aerare.

2.4.3 Deficiențe în exploatarea bazinelor de nămol activ.

2.4.4 Echipamente pentru procesul cu nămol activat.

2.5 PROBLEME LEGATE DE PROTECȚIA MUNCII ÎN STATII DE EPURARE.

BIBLIOGRAFIE.

CAPITOLUL 1: STUDIU DOCUMENTAR PRIVITOR LA EPURAREA APELOR UZATE DIN FABRICILE DE ZAHĂR.

[NUME_REDACTAT] lipsa monitorizării succesive a apei în diferite activități nu se poate oferi complet tabloul consecințelor afectării calități apei, de multe ori efectele sunt dezastruoase.

În general apele utilizate de om, indiferent în care din scopuri, se incarcă cu diferite elemente fizice, chimice, biologice schimbându-le compoziția, rezultând fenomenul de poluare.

Un factor determinant pentru calitatea apelor uzate îl constituie epurarea apelor uzate, care în prezent, în mod practic, este singurul mijloc de combatere a poluării apelor. În marea majoritate a cazurilor, procedeele de epurare sunt insa tributare unei anumite limitări, cu toate ca eforturile pentru perfecționarea lor și aparijia unor metode de mai mare eficienta au insemnat o revenire în actualele conditi de rapida creștere a gradului de poluare a apelor. Aceste procedee de epurare conjugate cu masuri de sporire a debitelor prin lucrări de amenajare a apelor se consideră ca ar putea acoperi 70-80% din sfera protecției calității apelor într-un sistem optimizat. Pentru restul de 20-30% , ar putea concura în mod efectiv o serie de alți factori. Totuși, se pun adesea pe același plan aceste doua concepte: protecția apelor – epurarea apelor uzate, simplificare care justifica doar prima faza a activității de protecție a apelor.

De aceea, în prima etapa a protecției calității apelor se dispuneau, în principal, eforturi pentru racordarea în cel mai scurt timp a producătorilor de ape uzate la stațiile de epurare.

S-a recunoscut insa destul de devreme ca o strategie care sa se ocupe în primul rand de evacuări nu va putea conduce la o stare ecologica satisfăcătoare a apelor. Astăzi se admite ca nu exista premise absolut sigure conform cărora s-ar putea ajunge în timp la o stare satisfăcătoare a calității apelor numai cu ajutorul epurării mecano-biologice și chimice. În procesul de protecție privind eficienta calității apelor se inscriu și masurile sau intervențiile direct pe cursurile de apa receptoare ale apelor uzate, masuri care corect aplicate, pot contribui într-o măsură insemnată la asigurarea calității apelor.

Primele statii de epurare au apărut în Anglia în secolul XIX. Inițial s-au realizat canalizări care au rezolvat problema epidemiilor hidrice, dar au făcut din Tamisa un rau mort ce degaja miros pestilențial, incât în geamurile parlamentului au trebuit atârnate carpe îmbibate cu clorura de calciu. Abia atunci s-a trecut la realizarea de statii de epurare.

Tot în Anglia s-au pus bazele monitoringului. Parametral" consum biochimic de oxigen" CBO5 a fost întrodus în 1898 și a fost conceput în concordanta cu realitățile englezești – temperatura de 20°C, timp de rezidenta în rau 5 zile, tip de poluare predominanta fiind cea fecaloid-menajera. În SUA, în 1984 existau 15438 de statii de epurare care deserveau o populate de 172.205.000 locuitori, adică 73,1% . ProcentuI de epurare a apelor din punct de vedere al incărcării organice măsurate prin CBO5 a fost de 84% iar din punct de vedere al suspensiilor de 86,3%.

În SUA tot mai puține ape uzate după epurare se descarcă din nou în emisar. Se infiltrează în sol sau se utilizează pentru irigații, în industrie, pentru recreere (lacuri), pentru piscicultura, și chiar ca sursa de apa potabila, după descărcare în lacuri sau injectare în sol sau chiar direct, dar cu supunere la preparare avansata. De exemplu, în SUA se utilizează ape uzate la prepararea de apa potabila în orașe ca [NUME_REDACTAT], Denver, [NUME_REDACTAT] și chiar Washington DC! Aceasta este destul de scumpa, dar totuși mai ieftina decât desalinizarea apei marine, de exemplu, de aceea tehnologia se răspândește în tari arabe și africane .

Apa uzată, prin incărcătură microbiologica pe care o transporta, este un factor major de risc pentru sănătatea umana. Calitatea vieți noastre depinde de calitatea apei din jurul nostru. Poluarea cu apa uzată este pedepsita prin lege. Am observat cu mult timp în urma ca Romania trebuia sa facă progrese importante în acest domeniu. De aceea, am inceput din anul 1999 sa promovam tehnologii și echipamente avansate pentru epurarea apelor uzate casnice, comunale și industriale utilizate cu succes în tarile U.E.

Epurarea apei uzate este o prioritate pentru noi toți .

Pentru asigurarea cantitativă și calitativă a apei necesare tuturor folosințelor (industrii, irigații, orașe etc.) este necesar, ca pe lângă alte lucrări și măsuri de gospodărire a apelor, sfi se asigure utilizarea cu randament maxim a instalațiilor de epurare existente și să se dezvolte no) tehnologii de epurare capabile să asigure, din apa epurată o nouă resursă de apă pentru alimentarea sistemelor de irigații sau pentru industrii.

Procesul de epurare constă în îndepărtarea din apele uzate a substanțelor poluante în scopul protecției calității apelor și în general a mediului inconjurător. Epurarea constituie unul dm aspectele poluării apelor. Stabilirea comportării diferitelor substanțe care poluează apele de suprafață, precum și efectele lor asupra organismelor vii fac obiectul epurării apelor. Epurarea apelor se efectuează în construcții și instalații grupate într-o anumită succesiune tehnologică din cadrul unei stații de epurare. Mărimea stației de epurare va depinde de cantitatea și calitatea apelor uzate și ale receptorului și de condițiile tehnice de calitate care trebuie să le îndeplinească amestecul dîntre apa uzată și a receptorului din aval de punctul de deversare a apelor uzate, astfel incât folosințele din aval să nu fie afectate. Metodele și schemele tehnologice de epurare diferă după proveniența apelor uzate, respectiv după calitatea lor care exprimă concentrația lor în diferite substanțe poluante. în această direcție se poate afirma cu certitudine că există o mare diferențiere între apele uzate menajere și apele uzate industriale. Din acest motiv, în literatura tehnică de specialitate, sunt expuse metodele și caracteristicile instalațiilor din stația de epurare pentru ape uzate menajere și separat pentru apele uzate industriale.

O caracteristică a stațiilor de epurare o reprezintă “materia primă” care este apa uzată a cârd duritate este destul de ridicată. în acest context, se evidențiază că apele uzate din canalizarea orășeneasca conțin, în medie, 99,9% apă (circa 1000 mg/1 substanțe poluante), iar unele ape uzate industrial considerate puternic poluate conțin peste 99% apă (10000 mg/1 conținut de poluanți). Sunt rare procesele industriale care urmăresc extragerea unor materiale la concentrații atât de mid cum simt cele ale poluanților din apă; uneori se impune îndepărtarea avansată a unor substanțe prezente în apă la concentrații sub 1 mg/1 (ppm). Randamentul impus la eliminarea poluanților din apă (gradul de epurare) este adesea la ordinul a 80% și chiar este 95% valorii superioare celor obișnuite în prelucrările industriale, care se mai bucură și de avantajul unor concentrații inițial mari, favorabile unor viteze de reacție și de transfer de masa ridicată. Dacă se mai ține seama de instabilitatea pronunțată a compoziției apelor uzate la care nici proiectantul și nici personalul de exploatare nu pot interveni, dificultatea obținerii unor performanțe stabile în unele stații de epurare pare și mai evidentă.

Stațiile de epurare se realizează cu costuri de investiție mari și cu cheltuieli de exploatare ridicate care, numai parțial, pot fi recuperate. Din acest motiv, incă de la faza de proiectare și mai târziu în timpul exploatării, se impun studii tehnico-economice aprofundate în vederea găsiri soluțiilor care să contribuie la reducerea diferitelor costuri, în acest scop, se are în vedere aplicarea unor măsuri preliminare de prevenire a poluării apelor, respectiv ușurarea epurării apelor.[4]

1.1 Tehnologia de producere a zahărului.

Prelucrarea sfeclei de zahăr.

Procesul tehnologic de prelucrare a sfeclei de zahăr este un proces complex de extracție, format dîntr-un ansamblu de operații fizice, chimice și fizico-chimice care au ca scop asigurarea condițiilor tehnice optime pentru extragerea și cristalizarea, cu un randament cat mai ridicat și cu cheltuieli minime, a zahărului conținut de sfecla de zahăr.

1.1.1. Generalități.

Procesul tehnologic decurge astfel: sfecla de zahăr, care trebuie sa conțină 16 – 18 % zaharoză este spălată, curățată de impurități și tăiată în particule sub forma literei "V" denumite "tăiței de sfecla". Apoi, structura celulara a tăițeilor de sfecla este distrusa prîntr-un tratament hidrotermic, denumit "plasmoliza". Tăițeii de sfeclă plasmolizați sunt epuizați în zahăr prîntr-un proces de difuzie, care se realizează, în contracurent, în apă caldă. În urma acestui proces se obține borhotul destinat furajării rumegătoarelor, în primul rand a vitelor, și o zeama bruta, denumita "zeama de difuzie", care conține circa 14 % zaharoză. Zeama de difuzie este purificata cu lapte de var care precipita o parte din substanțele străine zahărului pe care aceasta le conține. O mare parte din oxidul de calciu întrodus în zeama de difuzie cu laptele de var este apoi precipitat cu dioxid de carbon, formându-se carbonatul de calciu. Acesta absoarbe substanțele străine zahărului care au fost precipitate, nămolul format eliminându-se prin decantare și filtrare.

Zeama limpede se incălzește la temperatura de 95 … 96° C și se tratează din nou cu dioxid de carbon pentru decalcifiere.

Zeama clara, decalcifiata, este apoi concentrate prin trecere succesiva prîntr-o instalație de vaporizare care funcționează pe principiul efectului multiplu. [NUME_REDACTAT] de vaporizare, procesul tehnologic se desfășoară astfel: în primul vaporizator zeama clara este adusa la fierbere, celelalte vaporizatoare funcționează la presiuni din ce în ce mai scăzute, iar ultimul vaporizator funcționează sub vid.

După concentrarea prin vaporizare, siropul rezultat este concentrat în continuare după ce, mai intâi, este transferat în aparate de fierbere și cristalizare, care funcționează sub vid parțial și este adus la temperatura de 80°C. Datorita concentrării ulterioare sub vid, zaharoză din sirop ajunge la suprasaturație, ceea ce determina inițierea unei cristalizări spontane, întreținută prin întroducerea continua a siropului concentrat pana la momentul în care cristalizarea atinge stadiul optim, caracierizat prin dimensiunea dorita a cristalelor de zahăr obținute și prin încărcarea maxima cu produs a aparatelor de fierbere și cristalizare. Se formează, astfel, "masa groasa", care este un amestec de cristale de zaharoză cu siropul "mama" din care au fost cristalizate.

Zahărul este separat din masa groasa prin centrifugare. Cristalele de zahăr sunt apoi supuse unei ultime operații de purificare prin spălare în centrifuga cu apa fierbinie și cu vapori. Aceasta operate se nume§te "clersaj".

Siropul separat și recuperat după centrifugare se numește "sirop verde" sau "sirop sărac" este supus, în continuare, la inca doua operații de fierbere și cristalizare, care permit recuperarea în întregime a zahărozei cristalizabile și formarea melasei.

Zahărul separat în a doua și a treia treapta de cristalizare este apoi rafinat. La rafinare se realizează îndepărtarea nezahărului existent în stratul de melasa aderent pe cristalele de zahăr separate, după cea de a treia treapta de cristalizare. În acest scop, zahărul brut se dizolva fn apa, se obține clera care se filtrează și se decolorează. Clera astfel purificata este amestecata cu siropul concentrat și transformata În "sirop standard" din care se cristalizează zahărul în prima treapta de cristalizare.

Bilanțul global de masa al unei fabrici de zahăr pentru o tona de sfecia prelucrata, care confine 17 % zahăr, poate fi sintetizat astfel:

140 kg zahăr cristal;

60 kg borhot epuizat uscat, cu umiditatea de circa 8 %, În care se regăsește zahăr

reprezentând 0,3 % din sfecia prelucrata,

40 kg melasa cu concentrația de zahăr de 50 %;

80 kg nămol de carbonatare, În care se regăsește zahăr reprezentând 0,06 % din sfecla

prelucrata. Nămolul de la carbonatare este utilizat ca amendament agricol, pentru neutralizarea solurilor acide.

Bilanțul zahărului corespunzător unei tone de sfecia prelucrata, care confine 17 % zahăr, este următorul: cantitatea de zahăr biologic întrata cu tona de sfecla este 170 kg, din care:

140 kg se obține sub forma de zahăr produs finit;

20 kg se regăsesc în melasa;

3 kg se regăsesc În borhotul uscat;

0,6 kg se regăsesc în nămolul de carbonatare;

restul de 6,4 kg reprezintă pierderile tehnologice.

Melasa rezultata este o valoroasa materie prima pentru industria fermentativa și un valoros furaj pentru vite.[1]

1.1.2. Fazele și operațiile procesului tehnologic de prelucrare a sfeclei de zahăr.

Fig. 1.1 Schema tehnologica a fabricarii zahărului din sfecla de zahăr[5]

Principalele faze care constituie procesul tehnologic sunt:

recoltarea sfeclei;

recepția sfeclei de la cultivator;

manipularea și depozitarea sfeclei de zahăr;

pregătirea sfeclei în vederea extracfiei zahărului;

extracția zahărului din sfecla de zahăr, obținerea zemii de difuzie și epuizarea borhotului în zahăr;

purificarea calco-carbonica a zemii de difuzie, obținerea și decalcifierea zemii subțiri, epuizarea în zahăr a nămolului;

concentrarea zemii subțiri și obținerea zemii groase, obținerea și dirijarea vaporilor secundari;

fierberea, cristalizarea, centrifugarea și rafinarea zahărului;

condiționarea, ambalarea și depozitarea zahărului cristal;

controlul fizico-chimic pe fazele și operable procesului tehnologic. determinarea calității sfeclei, a zahărului, borhotului și melasei.

La desfășurarea normala a procesului de prelucrare a sfeclei, care are loc într-o fabrica de zahăr contribuie și alte faze și operații, considerate ajutătoare, care asagura:

obținerea varului și a dioxidului de carbon necesare purificării calcocarbonice a zemii de difuzie;

uscarea sau brichetarea borhotului în vederea conservării și menținerii valorii nutritive;

gospodărirea curții fabricii, care asigura alimentarea fabricii cu sfecla de zahăr, alimentarea cuptorului de var cu piatra de var, cocs și gaze naturale, evacuarea și depozitarea nămolului de saturație și a nămolului de la decantoarele radiale;

depozitarea și conservarea melasei, încărcarea melasei în mijloace de transport și livrarea sa;

gospodărirea apelor, epurarea și recircularea apelor;

producerea energiei termice și electrice în centrala termoelectrica proprie.[1]

Recoltarea sfeclei.

Recoltarea sfeclei se face când aceasta a ajuns la maturitatea industrială, stabilită pe baza analizelor de laborator și care evidențiază prin insușirile biologice, chimice și fizice momentul când se obține un randament maxim de zahăr.

Funcție de zona de cultivare a sfeclei, recoltarea se face în doua etape:

zonele calde – în septembrie);

zonele mai reci – în octombrie.

Recoltarea implică desfășurarea mai multor operațiuni :

extracția sfeclei din pământ se execută mecanizat, cu ajutorul dislocatoarelor;

decoletarea, respectiv îndepărtarea capului cu frunze, operația putându-se executa manual sau mecanic;

sortarea în funcție de masa (M) și starea sfeclei;

Sortarea sfeclei:

sfecla categoria I, cu m > 300 g, nerănită și sănătoasă;

sfeclă categoria II, cu m < 300 g rănită;

sfeclă categoria III, cu M <100 g, vestejită, atinsă de boli sau ger, cu scorburi umede la colet. Această sfeclă se folosește ca furaj.

Până la transport în bazele de recepție sau fabrici, sfecla se ține în grămezi, acoperite cu frunze, pentru a o feri de soare și vânt, respectiv pentru evitarea pierderii de apă prin evaporare.[5]

Fig. 1.2 Sfecla de zahăr.[14]

Transportul sfeclei de zahăr.

Fig.1.3 Transportul sfeclei de zahar.[15]

Sfecla din câmp, poate fi transportată la bazele de recepție sau direct în fabrica de prelucrare.

Transportul sfeclei din câmp, la bazele de recepție sau fabrică se face cu autocamioane, remorci tractate, căruțe. Încărcarea mijloacelor de transport se face manual/mecanizat, avându-se grijă să nu se rănească sfecla. Din bazele de recepție, sfecla se transportă cu autocamioane, remorci sau cu trenul, dacă baza de recepție este amplasată în imediata apropiere a unei linii CFR.[2]

Descărcarea sfeclei din mijloacele de transport.

După analiza, sfecla care îndeplinește indicatorii de calitate din contractul fncheiat fntre fabrica și cultivatori este recepționată de fabrics, adică este acceptata plata contravalorii sale. Sfecla recepfionata este descărcată în silozurile fabricii, pe platformele fabricii sau pe platformele bazelor de recepție. Pentru descărcare se utilizează doua procedee anume:

descărcarea mecanica, realizata prin bascularea mijloacelor de descărcat, ceea ce determina alunecarea rădăcinilor de sfecla și căderea sa. Aceasta operație mai poarta denumirea și de "descărcare uscata", pentru ca se realizează fără a utiliza forța pe care o creează un curent de apa,

descărcarea hidraulica, realizata cu ajutorul unui curent de apa de o anumită presiune, care lovește sfecla, antrenând-o în cădere. Aceasta reprezintă "descărcarea umeda", pentru ca utilizează forța creata de un curent de apa.

Descărcarea sfeclei destinate prelucrării imediate, în vederea extragerii zahărului, se poate realiza atât mecanic cat și hidraulic. Descărcarea umeda sau hidraulica a sfeclei se efectuează direct în canalul hidraulic destinat transportului sfeclei pana la peretele halei de fabricafie.[1]

Depozitarea de scurta durata a sfeclei în silozurile de zi ale fabricii.

În silozurile de zi trebuie sa se depoziteze cantitatea de sfecla necesara asigurării alimentarii ritmice și la capacitate a fabricii, timp de 2 – 3 zile. Sfecla depozitata în aceste silozuri trebuie sa îndeplinească următoarele condiții de calitate:

sa fie proaspăt recoltata. sănătoasă și turgescenta;

sa nu contlna impurități minerale și vegetale și sa fie corect decoletata.

Silozurile de zi ale fabricii sunt construcții din beton de mare capacitate, sub forma celulara, cu pereții laterali fără acoperiș și cu pardoseala sub forma de plan inclinat care poate asigura alunecarea sfeclei de la margini spre centrul celulei. Prin centru, longitudinal, celula este străbătută de un sunt acoperit cu grătare metalice, numit "canal hidraulic", prin care circuia apa și care, continuându-se cu canalul hidraulic general al fabricii, servește la transportul hidraulic al sfeclei spre fabrica. Pentru ca sfecla sa poată pătrunde în interiorul canalului hidraulic, grătarele metalice se indepărtează pe măsură ce se avansează în masa grămezii de sfecla depozitata.

În exploatarea silozurilor de zi ale fabricii trebuie sa se urmărească:

respectarea riguroasa a succesiunii umplerii și evacuării sfeclei din fiecare celula a

silozului de zi al fabricii;

evitarea creșterii nivelului și deversării apei în celula în care se afla depozitată sfecla.

Canalele hidraulice din fiecare celula a silozului de zi trebuie acoperite cu grătare și golite de apa inaintea întroducerii sfeclei pentru depozitare.[1]

Transportul sfeclei pana la peretele exterior al halei de fabricate.

Sfecla descărcată pe cale umeda și sfecla din silozurile de zi ale fabricii se transporta pana la peretele exterior al halei de fabricate folosind un curent de apa care circula prîntr-un canal de forma speciala numit "canal hidraulic". Acest mod de transport al sfeclei este denumit "transport hidraulic". Sfecla poate fi transportata cu apa, deoarece are masa specifica de 1,05 – 1,08, corespunzătoare apei care conține suspensii fine.

Apa utilizata pentru transportul hidraulic al sfeclei are un circuit inchis și este sistematic purificata prin separarea prin decantare a impurităților grosiere antrenate din masa sfeclei transportate. În decantoare, apa trebuie permanent alcalinizata și clorinata sau tratata cu substanțe biocide. Temperatura apei de transport hidraulic al sfeclei trebuie sa fie de 15 … 20°C. Cantitatea de apa utilizata la transportul hidraulic al sfeclei este de 650 – 700 kg /100 kg sfecla. Viteza de circulate a apei în canalul hidraulic este de 0,6 – 0,7 m/s. Pe acest traseu sunt montate utilajele care permit îndepărtarea impurităților minerale și a impurităților vegetale, precum și un dozator care asigura constant debitului care alimentează sistemul de ridicare a sfeclei la mașinile de spălat.[1]. . În timpul transportului hidraulic al sfeclei se pot inregistra pierderi de zahăr din sfeclă, de 0,01 – 0,02%. La transportul hidraulic al sfeclei se realizează și o “spălare” parțială.

Îndepărtarea impurităților din masa sfeclei de zahăr.

Impuritățile care sunt antrenate de rădăcinile de sfecla de zahăr sunt următoarele:

impurități organice, adică: rădăcini cu masa mai mica de 0,1 kg, rădăcini lignificate,

putemic deteriorate, bolnave, rădăcini de sfecla furajera, de sfecla de distilerie, de sfecla rosie, de sfecla sălbatică, rădăcini nedecoletate, frunze verzi sau uscate de sfecla de zahăr, rădăcini laterale și capetele altor plante rădăcinoase, alte frunze verzi sau uscate, paie, tulpini, buruieni, bucăți de lemn;

impurități minerale ca, de exemplu: pământ, nisip, pietre, bucăți de cărămidă,zgura,

metale vechi, sarma etc.

Pentru asigurarea eficienței funcționării fabricii de zahăr se impune curățarea sfeclei de impurități în camp, încărcarea în mijloacele de transport și transportarea la fabrica a sfeclei fără impurități.

Aceasta este una dîntre obligațiile principale ale producătorului de sfecla de zahăr, prima fiind fără îndoială obținerea și livrarea la fabricile de zahăr a sfeclei cu conținutul cat mai ridicat de zahăr

În fig.1.4 este reprezentata instalația Maguin de separare a impurităților minerale vegetale din sfecla de zahăr.[1]

Fig. 1.4. [NUME_REDACTAT] de separare a impurităților minerale și vegetale din masa de sfecla de zahăr.

1-sfecla de zahăr; 2-impuritati vegetale; 3-radicele; 4-pietre; A-alomentare cu sfecla; B-tambur separator de pietre; C-compartimentul elicei; D-transportor elicoidal; E-separator de impurități vegetale; F-selector balistic; G-circulator de apa; H-transportor de impurități vegetale; I-transportor radicele.[1]

Ridicarea sfeclei la mașina de spălat.

Datorita construirii canalului hidraulic cu o anumită pantă, care trebuie să asigure curgerea libera a amestecului de apă de transport și de sfeclă; adâncimea canalului hidraulic creste în funcție de lungimea sa și de numărul coturilor existente în întregul traseu de transport hidraulic al sfeclei.

Se creează, astfel, o mare diferență între nivelul sfeclei din canalul hidraulic, care este în exteriorul halei de fabricate, și mașina de spălat sfecla, care este primul utilaj principal din hala de fabricație și care, de obicei, este montata la cota ±7m.

Pentru întroducerea sfeclei în hala de fabricate se utilizează doua sisteme specifice, care permit ridicarea sfeclei din canalul hidraulic pana la nivelul de alimentare a mașinii de spălat. Aceste doua sisteme sunt:

roata elevatoare;

pompa de sfecla.

Spălarea sfeclei.

Este operația care urmărește și asigura:

Îndepărtarea impurităților aderente pe suprafață sfeclei ca, de exemplu: pământ, nisip,

argila;

Îndepărtarea impurităților antrenate în masa de sfecla și transportate de apa o data cu

sfecla, impurități care nu au fost eliminate în fazele anterioare, la separatoarele de pietre și de impurități vegetale. Acestea sunt: noroi, nisip, pietre de mici dimensiuni, paie, frunze, rădăcinile altor plante, resturi de coceni, sarma etc.

Cantitatea de apă utilizata la spălarea sfeclei este de 40 kg /100 kg sfecla.

Amplasarea mașinii de spălat sfecla se face astfel:

În hala de fabricate, la extremitatea care este în vecinătatea punctului terminal al

canalului hidraulic;

Între-o incăpere alăturată, separata prîntre-un perete de sticla de hala de fabricate,

pentru a se urmări în permanenta funcționarea mașinii;

Între-o clădire separata, amplasata la distanaa de hala de fabricate și care este legata de

aceasta prîntre-o pasarela în care este montat transportorul de sfecla.

Sfecla spaiata este clătită, în scopul dezinfectării epidermei rădăcinii, cu:

apa clorinata, care confine circa 20 mg clor la 1l apa;

sau cu biocid cu activitate la rece, în doza de 2 – 6 ppm.

În fig.1.5 se prezintă instalația Maguin de spălare a sfeclei de zahăr, cu alimentare uscata sau hidraulica a sfeclei.[1]

Fig. 1.5. [NUME_REDACTAT] pentru spălarea sfeclei de zahăr cu alimentarea uscata sau hidraulica a sfeclei.

1-transportor de sfecla spre spălare; 2-sfecla nespălată (sfecla. pământ. pietre mici, ierbun etc.); 3-tambur de spălare; 4-separator hidraulic de pietresi ierburi; 5-separator prin flotație, cu elice, a radicelelor; 6-spalator final; 7-transportor de sfecla spălată; 8-transportor de ierburi; 9-filtrare apa curate; 10-filtrare apa murdara; A-separator de pietre; B-elice transportoare; C-separator de ierburi; D-separator dinamic.[1]

În fig. 1.6 este prezentat spălătorul final de sfecla de zahăr produs de firma Maguin din Franța.

Fig.1.6 Spălătorul final de sfecla.[1]

Ridicarea sfeclei la cântar și la mașina de tăiat sfeclă.

Pentru ridicarea sfeclei la cântar, și respectiv la mașina de tăiat sfeclă se utilizează un elevator de sfeclă format din doi tamburi cu Φ = 800…1500 mm la capătul cărora se află două roți de lanț, care angrenează două lanțuri ce se mișcă cu 1m/s.

Pe lanțuri, sunt montate cupe din tablă de oțel groasă de 2…2,5 mm, prevăzute cu deschideri pentru scurgerea apei. Aprovizionarea cu sfeclă spălată se face dîntre-un buncăr, în care întreă partea inferioară a elevatorului, sfecla alimentând cea de a doua cupă a elevatorului.

Cântărirea sfeclei, este necesară pentru cunoașterea bilanțului de material.

Se utilizează cântare automate cu capacitatea cupei de 400…600 kg sfeclă.[2]

Tăierea sfeclei și obținerea tăițeilor de sfeclă.

Pentru ca extragerea zahărului din sfecla de zahăr să se facă cât mai rapid și mai complet, sfecla se taie în tăiței, operația realizându-se cu mașini speciale de tăiat dotate cu cuțite adecvate.

În fig. 1.7 este reprezentată mașina Maguin de tăiat sfeclă.

Fig.1.7 [NUME_REDACTAT] de tăiat sfecla de zahăr.[1]

1.1.3. Extracția zahărului.

Considerații generale.

Extracția zahărului din tăieții de sfeclă, are loc prin procesul de difuzie, cu apă. La bază, stau legile generale ale osmozei, și anume: când două faze diferite A și B, dar solubile una în alta, sunt despărțite prîntre-un perete impermeabil se observă că dizolvantul (în cazul nostru apa), va străbate prin perete (membrană), împrăștiindu-se în soluția concentrată, iar moleculele soluției concentrate, se vor deplasa prin peretele permeabil împrăștiindu-se în dizolvant (apa de difuzie). Deplasarea moleculelor are loc, până când, de ambele părți ale peretelui despărțitor se stabilește o concentrație constantă, difuzia incetând în acest caz.

Pentru a se realiza procesul de difuzie (extracția zahărului), respectiv, a sucului celular din tăieței, este necesar, să se realizeze plasmoliza celulei, care să favorizeze difuzia.

Plasmoliza, se realizează prin incălzirea tăiețeilor aflați în apa de difuzie, și constă, în denaturarea protoplasmei și retragerea ei spre central celulei, concomitant cu distrugerea membrane ectoplasmatice, în timp ce sucul celular este împins spre periferia celulei.

Fig.1.8 Plasmoliza [5]

Considerații generale

Inițial C1 > C0

Final C’1 = C2

Metode de realizare a difuziei.

Difuzia se poate realize prin două metode: Metode de realizare a difuziei

-difuzia prin spălarea materialului cu apa curată, care are dezavantajul unei durate mari și consumului mare de apă. Metoda se aplică în cazul difuzoarelor cu funcționare discontinuă (Și – apa proaspătă; Sf – zeamă de difuzie; Mi – material inițial; Mf – material epuizat).

Fig.1.9 Difuzia prin spălarea materialului cu apa curată.[5]

– difuzia în contracurent, în care caz, materialul bogat în zahăroză întreă prîntre-un capăt al aparatului și iese epuizat pe la celălalt capăt, în sens contrar circulației apei.

Fig.1.10 Difuzia în contracurent.[5]

Difuzia în contracurent prezintă următoarele avantajoase:

– se folosește o cantitate mai mică de apă, aproximativ egală cu cantitatea de tăieței de sfeclă supuși extracției;

– concentrația zemii de difuzie care se obține face posibilă obținerea zahărului fără un consum prea mare de căldură în stația de evaporație.

Factorii care influențează procesul de difuzie.

Acești factori se referă la: Factorii care influențează procesul de difuzie

Calitatea materiei prime. Difuzia este mai bună în cazul tăiețeilor din sfeclă proaspătă, neinghețată/desghețată, fără structură lemnoasă, neatacată de microoganisme și ajunsă la maturitate tehnologică.

Sfecla vestejită/lemnoasă, conduce la sfărâmături și tăieței de formă necorespunzătoare la tăiere.

La sfecla nematurată, zaharoză are un coeficient de difuzie mai redus, ceea ce mărește durata de extracție.

Sfecla atacată de microorganisme, conduce la apariția de focare de infecție în instalația de difuzie și deci la pierderi de zahăroză.

Calitatea tăiețeilor. Tăiețeii trebuie să asigure o suprafață mare de contact cu zeama de difuzie, deci, ei trebuie să fie lungi, subțiri, dar rezistenți la rupere și tasare pentru a nu se împiedica circulația zemii de difuzie.

Calitatea apei la difuzie. Apa utilizată la difuzie, provine din condensul de la stația de evaporare (pH alcalin), condensatorul barometric (pH alcalin), de la presa de borhot.

Apele cu caracter alcalin se tratează cu SO2 sau H2SO4 până la pH de 5,8 – 6,3. La acest pH, din sfeclă se extrag mai puține substanțe pectice care măresc vâscozitatea zemii de difuzie, ceea ce ingreunează procesul de purificare și filtrare a zemurilor și la creșterea de zahăr în melasă.

Apa de presare borhot, pentru a fi refolosită se separă de pulpă și apoi se incălzește la 100oC pentru sterilizare. Pentru difuzie se folosește și apa proaspătă.

Temperatura de difuzie. Temperatura de difuzie, este importantă pentru realizarea plasmolizei celulelor tăiețeilor și creșterea difuziei zahărului.

La temperatură ridicată se realizează pasteurizarea/sterilizarea zemii de difuzie. Temperatura normală între-o instalație de difuzie este 70…74oC, dar plasmoliza se realizează complet la 80oC. Temperaturi > 74oC, favorizează trecerea substanțelor pectice în zeama de difuzie, inmuierea și tasarea tăiețeilor, ceea ce conduce la incetinirea circulației zemii.

Durata de difuzie. Durata de difuzie este de 60…100 min. La depășirea duratei, crește cantitatea de nezahăr în zeama, ceea ce creează neajunsuri la purificare.

Sutirajul. Reprezintă cantitatea de zeamă de difuzie ce se extrage în instalați, în raport cu greutatea sfeclei. Sutirajul este de 105…130 %. La depășirea sutirajului, zeama este prea diluată și deci se consumă multă energie la concentrare.

Sutirajul este dat de relația:

în care P – este zahărul de tăieței, % ;

a – pierderi;

p – cantitatea de zahăr din zeamă.

Încărcarea specifică a aparatului de difuzie. Reprezintă cantitatea de tăieței /1 hl volum util aparat. Încărcarea specifică de 60…70 kg/hl. La depășirea incărcării specifice, scade viteza de circulație a zemii. La o încărcare mai mică apar drumuri preferențiale pentru zeamă în masa de tăieței, deci nu toți tăiețeii ajung în contact cu zeama de difuzie.

Prezența microorganismelor. Datorită prezenței microorganismelor, pot apare pierderi de zahăr de 0,1…0,2 %, față de sfeclă. Microorganismele ajung în instalația de difuzie pe următoarele căi:

-odată cu sfecla;

-odată cu apa de transport, spălare, difuzie;

-odată cu resturile de tăieței care rămân pe transportoare, jghiaburi etc.

Infecția cu microorganisme se poate combate pe următoarele căi:

-menținerea igienei în secție;

-tratarea apei de transport prin clorinare;

– dezinfectarea apei de difuzie;

– menținerea temperaturii de difuzie la > 60oC;

– dezinfectarea instalației de difuzie odată pe schimb cu formol 35%.

1.1.4. Purificarea zemii de difuzie.

După separarea zemii de difuzie de borhot, zeama de difuzie reprezintă o soluție slab acidă (pH = 5,8…6,5), cu o puritate de 82…88%, și având un Brix de 13…15%. Culoarea zemii este brun-inchisă spre negru, spumează și are în suspensie pulpă fină de sfeclă și impurități minerale.[5]

Compoziția chimică a zemii de difuzie.

Zeama de difuzie, are o cantitate de substanță uscată (nezahăroasă) de 1,5…2,5% care este denumită nezahăr. Acest nezahăr, care nu este dorit în zeama de difuzie, este format din:

-substanțe anorganice: sărurile de sodiu și potasiu ale acizilor fosforic și sulfuric. La purificare aceste săruri trec sub formă de hidroxizi sau carbonați care dau alcalinitatea naturală a zemii;

-substanțele organice solubile, fără azot (reprezentate de acizi organici: citric, lactic, oxalic, malic, acetic, butiric), zahărul invertit care provine din zahăroză și rafinoză care se găsesc în cantități mici;

-substanțe organice coloidale, fără azot; sunt reprezentate de substanțele pectice (0,1 – 0,2%)care ajung în zeama de difuzie prin hidroliza protopectinei insolubile.

Cantitatea de substanțe pectice care trece în zeama de difuzie depinde de:

-calitatea sfeclei: o sfeclă imatură conduce la o zeamă cu o cantitate mai mare de substanțe pectice;

pH-ul zemii: la pH = 6,7 are loc o trecere redusă a substanțelor pectice în zeamă, iar la 7,0 cantitatea se dublează;

-temperatura: la temperatură mai ridicată crește cantitatea de substanțe pectice în zeamă;

-durata difuziei: la o durată mai mare de difuzie crește cantitatea de substanțe pectice din zeamă.

Substanțele pectice din zeama de difuzie conduc la:

-creșterea vâscozității cu formare de compuși gelatinoși cu CaO sub formă de lapte de var – Ca(OH)2;

-greutăți în ceea ce privește filtrarea zemii de difuzie.

Substanțele organice cu azot sunt reprezentate de :

-aminoacizi: aspartic, glutamic, alanina, izoleucina, glicocolul, tirozina. Prezența aminoacizilor liberi are următoarele consecințe negative: participă la reacții de îmbrunare neenzimatică cu zahărurile reducătoare, contribuind la inchiderea culorii zemii; tirozina sub acțiunea tirozinazei formează melanine care intensifică culoarea zemii; formează cu CaO săruri solubile care devin insolubile la evaporație formând cruste ce se depun pe țevi.

-amidele aminoacizilor care se descompun în prezența CaO cu formare de amoniac (NH3);

-baze organice: betaina, colina, care ajung în melasă antrenând și zahărul.

Substanțe organice coloidale cu azot (albumine și peptone) la 70oC coagulează și nu trec în soluție decât în cantități mici care reacționează cu CaO și sunt eliminate la purificare

Necesitatea purificării zemii de purificare.

Pentru a obține zahăr prin fierbere – cristalizare zeama trebuie purificată din următoarele motive:

-trebuie eliminate particulele în suspensie și proteinele coagulate, deoarece acestea produc greutăți la filtrare;

-zeama are reacție acidă, adică un pH = 5,8…6,5 (corespunzător la 0,04% CaO). La asemenea pH zaharoză se invertește, zahărul invertit fiind melasigen și antrenează în melasă o cantitate suplimentară de zahăr;

-zeama de difuzie are culoare inchisă care s-ar transmite și cristalelor de zahăr;

-zeama conține saponine care produc spumă și creează dificultăți la evaporare, fierbere și cristalizarea zahărului;

-unele impurități coloidale dau soluții vâscoase care creează greutăți la fierbere și cristalizare.

Operațiile procesului de difuzie.

Zeama de difuzie se supune procesului de purificare care constă din următoarele operații Operațiile procesului de difuzie

Predefecarea are drept scop inlăturarea coloizilor din zeama de difuzie prin adăugarea a 0,15 – 0,35% CaO sub formă de lapte de var, astfel ca pH-ul zemii devine 10,8 – 11,2 la 20oC.

La predefecare nu se inlătură pectinele prin coagulare care au sarcină pozitivă. O parte insă din pectine și saponine se inlătură prin adsorbție pe CaO coloidal din soluție sau pe cristalele de CaCO3 întreoduse la predefecare prin reluarea unei părți din precipitatul concentrat de la saturația I.

Cantitatea de precipitat coloidal format la predefecare reprezintă 0,5 – 1% din cantitatea de zeamă.

Sistemele de predefecare sunt:

-optimă sau simplă (Spengler, Bötger);

-cu adaus progresiv de var (Kartasov, Dedek, Vasatko);

-progresivă cu tratarea zemii de difuzie cu zeamă predefecată (Briegell – Müller, Naveau).

[NUME_REDACTAT] – Müller. Este format dîntre-un vas orizontal cu fund cilindric în interiorul căruia se rotește un agitator cu brațe. Aparatul, în secțiune longitudinală, este împărțit în 7 compartimente prin pereți de tablă formați din două părți: una fixă și una mobilă – clapete care se pot răsuci după nevoie în jurul axei lor. Zeama întreă prin ștuțul în compartimentul , iar laptele de var în compartimentul prin conducta . Zeama predefecată iese prin preaplinul . Cu ajutorul registrului , prin ridicare/coborâre se poate varia nivelul zemii în aparat. Zeama de difuzie trece dîntre-un compartiment în altul pe la fundul aparatului până ajunge în compartimentul , unde se adaugă Ca(OH)2 pentru aducerea la pH-ul final. Prin rotirea clapetelor în jurul axelor lor în aparat se creează două curente pe cele două laturi și anume, un curent de la compartimentul 7 la 1 și un curent de la compartimentul 1 la 7. Aparatul lucrează cu zeamă de la saturația I, care conține CaCO3 cu proprietăți adsorbante, sau cu nămol concentrat de la decantare (care de asemenea conține CaCO3).

1.1.5. Evaporarea zemii subțiri.

Instalația de evaporare.

Zeama purificată, este o zeamă subțire, deoarece, conține 11…15% substanță uscată. Această zeamă, trebuie concentrată până la 60…65% substanță uscată, în care caz se obține, așa numita zeamă groasă.

Concentrarea se face de regulă între-o stație de evaporare cu multiplu efect care este formată (vezi figura 5.1) din:

evaporatoare (concentratoare), de regulă cu țevi și tub central de circulație. Țevile fierbătoare au diametrul (ø) de 30…34 mm și lungimea (L) de 3000 mm, iar în cazul evaporatoarelor cu circulația zemii în peliculă, lungimea este de 4500…7000 mm.

Fig. 1.11. Schema tehnologică recapitulativă de la purificarea zemii de difuzie.[5]

Fig. 1.12. Instalație de evaporare cu cinci corpuri (trepte):

1, 2, 3, 4, 5 – corpuri de evaporare; 6 – condensator barometric; 7 – prinzător de picături; 8 – cadă barometrică.[5]

condensator barometric;

pompă de vid;

oală de condens.

Instalația de evaporare, funcționează în mai multe trepte de presiune, la temperaturi cuprinse întree 130 și 60oC. Evaporatoarele sunt legate în serie și lucrează la presiuni descrescătoare, de la primul corp la ultimul corp, astfel incât, aburul secundar format între-un evaporator să servească la incălzirea următorului evaporator. Aparatele de evaporare, denumite și corpuri de evaporare, care lucrează la aceeași presiune formează o treaptă sau un efect de evaporare.

În cazul menționat în figura 5.1. sunt cinci trepte (efecte) de evaporare. În instalația menționată, corpurile 1 și 2 lucrează la presiune mai mare decât presiunea atmosferică, iar corpul 3 lucrează la o presiune aproximativ egală cu cea atmosferică, iar corpurile 4 și 5 lucrează la o presiune mai redusă decât cea atmosferică. Aburul secundar, de la ultimul corp de evaporare, este condensat în condensatorul barometric, conectat cu prinzătorul de picături și conectat la pompa de vid uscată.

Pentru ca stația de evaporare cu efect multiplu să funcționeze, transmiterea de căldură trebuie să se facă de la un aparat la altul, ceea ce inseamnă o cădere de temperatură a vaporilor de la o treaptă la alta.[5]

1.1.6. Fierberea și cristalizarea zahărului.

Considerații generale privind fierberea și cristalizarea.

Fierberea este operația prin care zeama groasă obținută la evaporare (concentrare) cu 60…65oBrix, se concentrează până la 90…93 oBrix, în care caz se obține o masă groasă, care reprezintă, o suspensie de cristale de zahăr între-un sirop mamă. Siropul mamă conține în soluție tot nezahărul aflat în zeama groasă, precum și o parte din zahărul pe care impuritățile îl mențin necristalizabil. Siropul mamă sau siropul de scurgere, este un sirop intercristalin cu puritate inferioară masei groase. Considerații generale privind fierberea și cristalizarea

Cristalizarea zahărozei (zahărului), are loc concomitent cu fierberea atunci când zeama atinge o anumită suprasaturație. Coeficientul real de suprasaturație este de α ≈ 1,05…1,10. Rezultă că, fierberea trebuie să se facă în interiorul așa numitei zone metastabile, respectiv întree α = 1,0 și 1,2, când se amorsează cristalizarea prin întreoducerea de „centri” de cristalizare și întree α = 1,2 și 1,3, când se formează germeni de cristalizare spontan. Suprasaturația se stabilește prin ingroșarea zemii până la „proba de fir”.

La cristalizarea prin „amorsare” cu germeni de cristalizare, numărul de germeni de cristalizare întreoduși este de 106…108 / 100 l masă groasă. După insămânțare, are loc creșterea cristalelor de zahăr, având ca „pornire” germenii de cristalizare întreoduși, germeni pe care se depune zaharoză din soluția suprasaturată, sub influența unui gradient de concentrație în c2 > c1 (c2 – concentrația zahărozei în soluția suprasaturată, iar c1 – concentrația zahărozei în soluția aflată la suprafața germenului).

Rafinarea zahărului.

Rafinarea zahărului, reprezintă operațiile prin care se indepărtează impuritățile reținute la suprafața cristalelor de zahăr, prin adsorbțiune sau includere (incluziuni solide sau lichide). Datorită impurităților se obține zahăr cu cristale neuniforme, unele deformate și o colorație destul de intensă.

Îndepărtarea impurităților se face prin:

-operația de afinație a zahărului brut;

-dizolvare și recristalizare, după o prealabilă decolorare și filtrare a clerselor.

Afinația, este metoda de purificare a zahărului, prin care se inlocuiește, mecanic, pelicula de sirop intercristalin aderentă pe cristale, care nu se indepărtează la centrifugare, cu o peliculă de sirop cu puritate mai mare decât siropul intercristalin aderent. Afinarea decurge în două etape:

etapa de obținere a masei artificiale, în care caz, zahărul se amestecă între-un malaxor special cu sirop incălzit la 85…90oC, cu o puritate mai mare decât a siropului mamă (intercristalin).

b) centrifugarea masei artificiale în centrifuge, cu care ocazie se poate face și o albire cu apă sau abur.

Condițiile în care are loc operația de afinare sunt:

Brixul masei groase trebuie să fie cât mai ridicat (90…92oBrix), evitându-se astfel dizolvarea zahărului;

amestecarea masei groase în malaxor trebuie să dureze mai mult de o oră;

inainte de centrifugare masa artificială se aduce la 88…90 oBrix, prin adaos de sirop, care nu trebuie să depășească 25% față de greutatea zahărului supus afinării;

siropul adăugat, trebuie să aibă temperatura de 85…90oC, astfel incât, masa artificială să aibă o temperatură cât mai ridicată, ceea ce favorizează centrifugarea.

Obținerea clerelor (clerselor) purificate. Se obțin prin dizolvarea zahărului galben, sau zahărului afinat, în apă de condens sau între-o zeamă subțire bine purificată.

Temperatura clerei (clersei), trebuie să ajungă la 80…90oC, iar Brixul la 65oBx. Operația de dizolvare are loc în vase cu agitator și serpentine de incălzire.

Clerele (clersele) se decolorează cu:

-cărbune de oase (cărbune animal);

-cărbune activ vegetal adăugat în proporție de 0,8% față de substanța uscată.

După amestecare, clera (clersa) se filtrează în filtre cu discuri sau filtre cu lumânări. Purificarea clerelor (clerselor) se poate face și cu ajutorul schimbătorilor de ioni.[5]

1.1.7. Prelucrarea zahărului umed.

Transportul și sortarea zahărului.

Zahărul, obținut de la centrifuge, trebuie uscat și pentru aceasta trebuie transportat la uscător, transport care se poate realiza cu un transportor oscilant, care joacă și rol de sortator.

Transportorul oscilant (fig. 7.1) este alcătuit dîntre-o bandă–jgheab cu fund plat, susținută de arcuri inclinate și flexibile. Mișcarea oscilatorie este primită de la un mecanism bielă–manivelă. Cristalele de zahăr se deplasează prin salturi, ajungând la capătul transportorului de unde este preluat de un elevator care le ridică la uscătorJgheabul are lățimea de 400…1000 mm și inălțimea marginilor de 200…300 mm. Numărul de oscilații este de 300…400 pe minut. În timpul transportului zahărul se răcește și incepe să se usuce. Pe transportor, zahărul se deplasează cu 0,15 – 0,21 m/s în strat de 0,03 – 0,05 m.

Fig.1.13. Transportor oscilant:

1 – bandă; 2 – arcuri; 3 – strat de zahăr; 4 – mecanism bielă-manivelă.[5]

Elevatorul de ridicare a zahărului la uscător este un elevator cu cupe fixate pe două lanțuri sau pe o bandă de cauciuc. Distanța dîntree două cupe este de 0,4…0,6 m, coeficientul de umplere al cupelor (μ = 0,75), iar viteza de deplasare a benzii (lanțurilor) cu cupe (v = 1,5 m/s). La transportul zahărului, cu transportorul oscilant și elevatorul cu cupe se are în vedere o masă volumetrică a zahărului de 800 kg/m3.

Uscarea zahărului.

Uscarea este operația prin care se realizează îndepărtarea apei dîntre-un produs (transfer de umiditate) concomitent cu transferul de căldură. Îndepărtarea apei din interiorul produsului spre suprafață are loc prin difuzie, iar de la suprafața liberă a produsului spre agentul vehiculator, prin evaporare la suprafață, aceasta fiind condiționată de doi factori importanți:

– diferența de presiuni parțiale întree suprafața produsului și mediul în care se face difuzia apei;

– existența unei suprafețe cât mai mari de difuzie și evaporare a apei.

Factorii care influențează uscarea sunt următorii:

– natura produsului supus uscării: interesează structura produsului, poroasă sau capilară;

– felul cum se prezintă apa: apă legată chimic, apă capilară etc.

– forma și dimensiunile produsului: produsele mărunțite au suprafața liberă specifică mare și grosimea mică, ceea ce favorizează uscarea;

– temperatura și umiditatea agentului de uscare: aerul cu umiditate mică și temperatura mare se poate incărca cu umiditate multă de la suprafața produsului și pentru ca aerul să fie refolosit este supus unei incălziri la x = ct.

– sensul de deplasare și viteza aerului: la uscarea în contracurent este posibilă trecerea unei cantității mai mari de umiditate în aer, viteza de deplasare a aerului trebuind să fie corelată cu viteza de difuzie și cu cea de evaporare a apei din produs.[5]

1.2. Formarea apelor uzate în procesul de fabricare a zahărului din sfecla de zahăr.

Principalele operații care intervin la fabricarea zahărului din sfeclă sunt: transportul și spălatul sfeclei, difuzia, purificarea, evaporarea, fierberea, separarea cristalelor, rafinarea și eventual extragerea zahărului din melasă completat cu fabricarea unui furaj proteinat foarte valoros.

În ciclul de fabricație, sfecla este întreodusă în uzină cu ajutorul apei sub presiune, apoi este spălată și i se inlătură rădăcinile (așa-numitele codițe). Aceste operațiuni dau naștere apelor de transport și de spălare a sfeclei. Impurificarea constă, în principal, în materialul pământos adherent care poate reprezenta 5-10% din greutatea brută a sfeclei, dar și din substanțele organice dizolvate provenite de la sfeclă și Frunze.

Sfecla spălată este tăiată apoi în mașini special, în tăiței, care sunt apoi macerate cu apă caldă în difuzoare. Când operația de extragere a zahărului este terminate, tăițeii sunt uscați în prese special. Tăițeii dezahărați și presați pot fi uscați artificial și valorificați ca furaj. Aceste tratamente produc ape uzate de la difuzoarele ți presele de tăiței. În uzinele care au extractoare cu funcționare continua, efluenții de la difuzoare sunt suprimați, iar apele de la presele de tăieței sunt utilizate pentru extracția zahărului din tăițeii proaspeți.

Zeama brută obținută prin difuzie este supusă unei precipitări cu var între’o instalație separatoare; acest var este din nou precipitat, în saturatoare cu ajutorul bioxidului de carbon produs ân acest scop ți separate în filter-presă sau filter celulare. Acest process este repetat de mai multe ori.nămolurile astfel obținute, în cantitate de 8-10 t la 100 t de sfcelă prelucrată, sunt în cea mai mare parte a cazurilor utilizate în agricultură. Conținutul lor în materii uscate se compune, în cifre rotunde, din 60% carbonat de calciu și 20-25% substanțe organice.[2]

Fig. 1.14. Formarea apelor uzate din procesul tehnologic.[2]

Nămolurile sunt evacuate cu camioane, subformă de turte sau în suspensie, fiind antrenate de apă ( ape de transport a nîmolurilor de precipitare). Aceste ape de transport a nămolurilor au o poluare organică foarte mare. Consumul lor biochimic de oxygen variază după proporțiile de materii în suspensie, întree 10 și 36 g/dm3 (10, 19).

Zeama purificată ajunge apoi în evaporatoare, unde este deshidratată în proporție de aproape 80% de apa pe care o conține. Zeama ingroșată este concentrată în evaporatoare sub vid, între-un sirop apos cu cristale, apoi este răcită progresiv în cristalizoare cu agitare lentă. În momentul evaporării se produce prin condensarea siropului vâscos în condensatoare cu injecție.

Siropul ingroșat, care în acest moment este vâscos, este adus la cald, în centrifuge, în vederea separării melasei de zahărul brut.

Procedeul descris mai sus comportă, în practică, numeroase variante, care nu reprezintă diferențe insemnate.

Rafinarea zahărului. În aceste rafinării se realizează diminuarea, pe cât mai mult posibil, a sărurilor și a substanțelor nedulci, care influențează asupra gustului. În acest scop, zahărul brut suferă o epurare preliminară, este dizolvat în apă, este decolorat cu cărbune activ, apoi ca și zahărul brut, este evaporat sau uscat, cel mai adesea în evaporatoare sub vid, și i se dă forma dorită. Cărbunele decolorant este de obicei recuperat. Aceste operații dau naștere la leșii reziduale și la ape de spălare. Ca și la alte ape reziduale, există ape de precipitare provenind de la condensatori cu injecție.

Extragerea zahărului din melasă. Prin aceste procedee se recuperează zahărul, prin diverse metode de precipiatare, plecând de la melasele furnizate. Zahărul conținut în melasă este transformat, în proporție aproximativă de 50% în zahărați insolubili în apă, prin fierbere în prezența hidroxidului de stronțiu (oxid de stronțiu caustic) sau a hidroxizilor de bariu sau de calciu. Acești zahărați sunt separați de leșia reziduală prin aspirare și spălare în epuratoare de melasă, apoi sunt descompuși prin precipitare pe bază de acid carbonic. Soluția zahărată astfel obținută este transfornată în zahăr rafinat prin metodele întreebuințate în mod curent în rafinării. Leșiile produse (leșia brună), dau, după ingroșarea convenabilă și distilare mai ales, amoniac și acid cianhidric, ca și cărbune și gudroane. Apele de spălare conțin adesea compuși cianurați în cantităși deloc neglijabile. Tratarea și detoxificarea acestora se fac cu ajutorul clorurii de var sau a altor oxidanți.

În afară de apele uzate deja menționate, fabricile de zahăr produc, de asemenea, ape de spălare a sacilor și a țesăturilor filtrante, ca și diverse ape de fabricare și curățire.

Caracteristici cantitative și calitative ale apelor uzate

În fabricile care folosesc baterii de difuzie și nu practică recircularea apelor uzate, se produc în medie, pe tona de sfeclă prelucrată, următoarele volume de ape uzate:

Tabel 1.1 Volumele de ape uzate între-o fabrică de zahăr.[2]

Totuși, cea mai mare parte a fabricilor de zahăr lucrează azi cu circuite de apă mai mult sau mai puțin inchise în diverse stadii de tratare a sfeclei, căci problema apelor uzate este foarte mult simplificată. Ca urmare, în aceste fabrici, volumul aplor uzate evacuate nu reprezintă, cel mai adesea, decât o mică fracțiune a cifrelor de mai sus. Importanța acestor reziduuri depinde de cantitatea de apă proaspătă întreodusă în diferitele circuite și variază în consecință de la un caz la altul.

Totuși, în uzinele care dispun de agregate de extracție cu funcționare continuă, și unde spălarea, ca și condensarea sucurilor, se fac cu întreebuințarea apei de recirculare, acest volum poate fi estimat la 0,5 – 1,0 m3 pe tonă de sfeclă prelucrată. Folosirea procedeului de recirculare modifică considerabil compoziția apelor uzate. Recircularea permite nu numai reducerea consumului de apă, dar și diminuarea în mare măsură a poluării produse de apele uzate, această diminuare putând atinge o proporție de până la 100: 0,5.

Toate aceste tipuri de ape uzate au în comun două caracteristici: un miros dulceag de sfeclă și un conținut mai mult sau mai puțin ridicat de zahăr.

Cifrele cu privire la compoziția și proprietățile apelor uzate sunt valabile pentru fabrici fără recircularea apelor uzate.

Apele de transport și de spălare a sfeclei se caracterizează mai ales prin conținutul lor ridicat de materii pământoase și fragmente de sfeclă. În afară de aceste elemente nedizolvate, ele conțin – în cantitate de mică importanță – impurități dizolvate, care ajung în apă prin leșierea parțială a sfeclei în timpul transportului și spălării.

Efluenții de la difuzie și apele de presare a tăițeilor sunt extrem de bogate în materii organice dizolvate și coloidale. Conținutul lor în zahăr, în stare proaspătăt, este de 0,15 la 0,30% și este superior cu cel puțin o zecime altor tipuri de ape uzate. În afară de albumine și substanțe albuminoide, ca alți compuși azotați, ele cuprind pentosani ți acizi organici, prîntree care, în afară de acid butiric produs de degradarea bacteriană, se intâlnesc, de asemenea, acidul citric, acidul lactic, acidul acetic și acidul malic. Ele conțin, de asemenea, proteină și săruri minerale, în special fosfați și cloruri de potasiu și de magneziu. Impuritățile nedizolvate, care se găsesc la fel în cantități mari, sunt constituite mai ales din particule fine de pulpă.[2]

Tabel 1.2 Încărcarea cu substanțe organice a apelor uzate, în mg/dm3, de la fabricile de zahăr în care nu se aplică recircularea.[2]

Apele de precipitare ajung calde și nu prezintă în general decât o poluare slabă, provenind de la sucurile precipitate. Din cauza formării spumei de către sucul care se evaporă, apele antrenează câteodată și mici cantități de zahăr și alte impurități. Aspectul lor exterior corespunde cu cel al unei ape de răcire normale.

Tabel 1.3 Caracteristicile apelor evacuate dîntre-o fabrică de zahăr în care se aplică recircularea intensă a apei.[2]

Cea mai puternică poluare o constituie în rafinării efluenții finali ai melaselor. Aceștia pot fi considerați ca un concentrat al sucului de sfeclă, respectiv o pierdere din procentul de zahăr prelucrat. Gradul lor de poluare este de 40 la 50 ori mai mare ca acela al unei ape uzate orășenești normale.

Apele uzate de la fabricile de zahăr conțin saponine toxice pentru pești (10) (limita de toxicitate este de cca 5 mg/dm3), dar ale căror efecte nocive se diminueză totuși după diluarea efluenților de la difuzie și a apelor de la presele de tăiței, în proporție de 5 la 6 ori. Toxicitatea apelor uzate este datorată mai ales conținutului lor în materii organice ușor degradabile.[2]

1.3 Metode de epurare a apelor uzate.

Epurarea este un proces complex de reținere și neutralizare, prin diferite mijloace a substanțelor nocive dizolvate, în stare coloidală sau de suspensii prezente în apele uzate industrial și orășenesc în scopul deversării lor în emisar fără ca prin aceasta să se aducă prejudicii atât florei și faunei acvatice cât și omului sau pentru reutilizarea și refolosirea lor în procese tehnologice mai puțin pretențioase unde nu se cer calități de ape cu exigențe de potabilitate.

Epurarea apelor uzate inainte de vărsarea în emisar se efectuează în construcții și instalații de epurare organizate (în funcție de mărimea lor), în stații de epurare sau în construcții izolate de epurare. Epurarea apelor uzate poate fi făcută prin mai multe metode bazate pe fenomene fizice, chimice și biochimice.

Diferitele fenomene se combină adeseori în cadrul unei anumite metode deoarece, în actualul stadiu al tehnicii numai în acest fel se pot obține gradele de epurare necesare. De asemenea, adeseori se combină diferite metode, ceea ce permite eșalonarea investițiilor în stația de epurare pe măsura creșterii exigenței privind gradul de epurare necesar.

Epurarea apelor uzate cuprinde următoarele două mari grupe de operații

succesive:

Reținerea sau neutralizarea substanțelor nocive sau valorificabile conținute în apele uzate.

Prelucrarea substanțelor rezultate din prima operație sub formă de nămoluri.

Din aceste operații vor rezulta drept produse finale: ape epurate, în măsuri diferite, care pot fi vărsate în emisari sau valorificate în irigații sau alte folosințe și nămoluri, care pot fi valorificate sau descompuse. În funcție de metodele și procedeele folosite rezultă ape de calități diferite și nămoluri în cantități și calități diferite, eficiența metodelor aplicate oglindindu-se tocmai în aceste rezultate

Diferențierea metodelor de epurare ale apelor uzate menajere se face în mod curent după natura fenomenelor principale pe care se bazează operațiile în prima grupă adică în epurarea apelor uzate, independent de fenomenele care se produc la prelucrarea substanțelor reținute, spre deosebire de apele uzate ale anumitor industrii, la care scopul principal al epurării fiind recuperarea substanțelor valorificabile, metodele de epurare se diferențiază după aceste operații productive.

Aplicarea unor anumite metode de epurare, chiar pentru aceeași apă uzată, se poate realiza prin diferite tipuri de construcții și instalații. Alegerea soluției optime depinde de mai mulți factori, o deosebită importanță având criteriile tehnico- economice. Pentru prelucrarea substanțelor conținute în apele menajere se folosesc metode având efecte distructive sau regenerative.

În general se urmărește distrugerea adică descompunerea sau cel puțin neutralizarea prin operații cât mai simple a substanțelor conținute. Se folosesc metode regenerative prin utilizarea apelor uzate menajere în agricultură sau pentru întreoducerea substanțelor pe care le conțin în unele ape uzate industriale servind bacteriilor necesare în epurare ca substanțe nutritive.[4]

După destinație, stațiile de epurare a apelor uzate se clasifică în:

– stații de epurare generale (denumite și urbane sau orășenești), care sunt plasate la capătul (ieșirea) sistemelor centralizate de canalizarea a localităților, și care realizează epurarea apelor uzate care sunt captate și transportate prin acestea; de regulă, apele din sistemele centralizate de canalizare pot fi compuse din diferite categorii de ape uzate, în proporții variabile și anume: ape uzate menajere și sociale, ape uzate industriale și agrozootehnice, ape meteorice, ape de drenaj, etc.; efluenții rezultați din stațiile de epurare generale sunt deversați în receptori naturali, de regulă, ape de suprafață, după ce sunt aduși la un grad admisibil de epurare, corespunzător evacuării acestora în siguranță, prin respectarea condițiilor stipulate în Normativul privind condițiile de evacuare a apelor uzate în receptori naturali NTPA 001/1997;[7]

– stații de epurare locale, care sunt aferente unei unități economice, industrială sau agrozootehnică și care prelucrează apele uzate rezultate din procesul tehnologic al acesteia, având caracteristici specifice; stațiile de epurare locale au de regulă următoarele roluri: rețin din apele uzate substanțe valoroase în scopul reutilizării în cadru procesului tehniologic; rețin substanțe toxice (periculoase pentru mediu) în scopul neutralizării acestora; aduc apele prelucrate la grade de epurare admisibile pentru evacuarea acestora în siguranță; asigură uniformizarea debitelor de apă uzată și ale efluenților; efluenții rezultați pot fi deversați în sistemele centralizate de canalizarea a localităților (acest tip de stații de epurare locale purtând denumirea de stații de preepurare apelor uzate), caz în care calitatea acestora trebuind să corespundă condițiilor stipulate în Normativul privind condițiile de evacuare a apelor uzate în rețelele de canalizare ale localităților NTPA 002/1997,[8] sau efluenții rezultați pot fi deversați în receptori naturali (acest tip de stații de epurare locale poartă denumirea de stații de epurare specializate a apelor uzate), caz în care calitatea efluenților trebuind să corespundă condițiilor stipulate în Normativul privind condițiile de evacuare a apelor uzate în receptori naturali NTPA 001/1997.[7]

La epurarea apelor uzate menajere se folosesc trei metode, denumite după procesele principale pe care se bazează și anume: mecanică, mecano – chimică și mecano – biologică.[6]

1.3.1 Epurarea mecanică.

Constă în reținerea prin procedee fizice a substanțelor insolubile care se află în apele uzate. Metoda este larg folosită în epurarea apelor uzate menajere ca epurare prealabilă sau ca epurare unică (finală) în funcție de gradul de epurare necesar impus de condițiile sanitare locale, adică după cum ea trebuie să fie urmată sau nu de alte construcții (trepte) pentru epurare.

Se obișnuiește insă ca la toate stațiile de epurare – indiferent de gradul de epurare necesar și deci de metodele folosite – să se prevadă epurare mecanică, deoarece prin aceasta se poate realiza o simțitoare reducere a substanțelor în suspensie și creșterea productivității instalațiilor de epurare.

Totodată prin efectele importante de reținere a suspensiilor, epurarea mecanică ușurează posibilitatea de eșalonare a investițiilor pentru realizarea stațiilor de epurare, construindu-se, în măsura în care permite emisaml, la inceput o singură treaptă și prevăzându-se pentru o etapă viitoare realizarea altor trepte de epurare.[4]

Tipuri de instalații folosite pentru epurarea mecanică sunt în general următoarele:

grătarele și sitele, care rețin corpurile și murdârile plutitoare aflate în suspenisie în curentul apei (cârpe, hârtii, cutii, fibre, etc.)

separatoarele de grăsimi care rețin grăsimile și uleiurile care plutesc la suprafața apei, funcționând prin flotare cu sau fără aer comprimat;

desnisipatoarele, care rețin și elimină particulele minerale mai grele din apă, ca: nisip, pietricele, etc;

decantoarele care rețin restul și cea mai mare parte a impurităților insolubile a căror greutate specifică este mai mare decât a apei.

Instalațiile ale treptei de epurare mecanică sunt:

Instalații pentru colectarea, fărâmițarea (dezintegrarea) și evacuarea corpurilor plutitoare reținute pe grătare și site;

Instalații pentru colectarea.transportul , spălarea și uscarea depunerilor (nisipului) reținute în desnisipatoare;

Instalații pentru digestia (fermentarea) depunerilor (nămolului) reținute la decantoare; -Instalații pentru deshidratarea nămolurilor fermentate: câmpuri de uscare, filtre presa, filter cu vid, mașini centrifuge.

Suspensiile reținute din apele uzate formează nămolul care este o masă vâscoasă urât mirositoare cu un aspect neplăcut și cu un inalt grad de nocivitate. În funcție de condițiile locale nămolul poate fi indepărtat în stare proaspătă sau este prelucrat în instalații auxiliare ca:

Centrală termică ce produce energie caloric necesară uscării nămolurilor;

Rezervoare unde se inmagazinează gazelle produse la fermentarea nămolurilor;

Stații de pompare de ape uzate și de nămol;

Platform pentru depozitarea nămolurilor;

Rețea de alimentare cu apă potabilă și industrial;

Dispositive și aparate de măsură și control;

Fig.1.15 Schema epurării mecanice cu decantor.[6]

Această schemă cuprinde în mod obișnuit, grătare și dezintegratoare de deșeuri, deznisipatoare, separatoare de grăsimi, decantoare, vărsarea apei în emisar și rezervoare sau bazine de fermentare a nămolurilor, instalații pentru deshidratarea nămolurilor.

Traseul apei uzate, al nămolului și altor agenți necesari epurării se figurează cu linii diferite de cele pentru nămol și alți agenți necesari epurării, (aici este figurat traseul apei cu linie plină, traseul nămolului cu linie – punct, traseul gazelor cu cercuri mici, traseul apei calde cu linie dreaptă – linie unduită).

Profilul tehnologic trebuie să țină seama de pierderile de sarcină care se produc la trecerea apelor și nămolurilor prin diferite construcții și instalații din stația de epurare.[6]

1.3.2 Epurarea mecano – chimică.

Constă în reținerea substanțelor în suspensie, coloidale și dizolvate prin tratarea apelor uzate cu substanțe chimice (reactivi). Procedeele folosite sunt: neutralizarea, extracția, diluarea, coagularea și altele care reduc concentrația substanțelor conținute în apele uzate.

Epurarea chimică este insoțită de obicei și de o epurare mecanică, aceasta fiind alcătuită din grătare, decantoare, filtre, centrifuge etc. și de aceea poartă denumirea de epurare mecano-chimică.

La apele uzate menajere epurarea chimică se aplică la dezinfectarea apelor epurate parțial prin alte metode, la coagularea nămolurilor, la dezinfectarea instalațiilor etc. Tot prin metodele de epurare mecano-chimică trebuie incluse și metodele electrolitice. Metoda constă în trecerea unui curent electric prin apa uzată. Ionii de electrolit care se formează se colectează în mod corespunzător spre electrozi, care se fac din oțel, și cu care întreă în combinație. Se formează oxizi de fier care acționează ca un coagulant.

Această schemă cuprinde obiectele pentru epurarea mecanică, la care se adaugă obiectele corespunzătoare tratării cu coagulanți sau stația de dezinfectare. Schema în plan orizontal a unei asemenea instalații este indicată în figura 1.15 .

Fig.1.16 Schema de epurare mecano-chimica.[6]

Treapta mecanică se face cu clor gazos sau hipoclorit de calciu, ceea ce va duce la instalații diferite. Amestecul de clor cu apă uzată se poate realiza în canalul de vărsare a apei epurate în emisar sau (în funcție de calculele tehnico- economice comparative) între-un bazin de contact.

Nămolurile reținute în bazinul de contact sunt conduse în decantoarele primare iar de aici, (sau direct de la stația de pompare) la instalațiile de fermentare, în cazul folosirii apelor uzate la irigații, clorizarea apei trebuie examinată și sub aspectul calității solului care urmează a fi irigat, respectiv al calității de clor remanent până la locul de folosință al apei.[6]

1.3.3. Epurarea mecano – biologica.

Se consideră în prezent cea mai eficientă metodă de eliminare a substanțelor organice din apele uzate. Realizarea ei a devenit necesară aproape în toate stațiile de epurare, datorită numărului mare de industrii și creșterii populației la orașe.în epurarea biologică impuritățile organice din apă uzată sunt transformate de către o cultură de microorganisme, în produși de degradare inofensivi (C02, H20, alte produse) și în masă celulară nouă (biomasa). Rolul principal în epurarea biologică îl dețin bacteriile. Aceste microorganisme care consumă substanțele organice din apă uzată pot trăi în prezența sau în absența oxigenului (obligat aerobe, facultativ aerobe și obligat anaerobe). Prin urmare, în funcție de necesarul de oxigen, procesele de epurare pot fi aerobe sau anaerobe.

Epurarea mecano-biologică trebuie precedată în mod obligatoriu de epurarea mecanică, aceasta din urmă având ca scop îndepărtarea materiilor solide în suspensie, decantabile; epurarea biologică respectiv treaptă a doua de epurare are ca scop, îndepărtarea materiilor dizolvate și coloidale din apă uzată. [gen]

Epurarea biologică poate fi realizată prin două grupe mari de construcții și

anume:

construcții în care epurarea se petrece în condiții apropiate de cele naturale. Întree acestea se incadrează câmpurile de irigații, câmpurile de infiltrații și iazurile biologice.

construcții în care epurarea biologică se realizează în condiții create artificial sub acțiunea bacteriilor aerobe puternic alimentate cu oxigen și anume filtre biologice numite și biofiltre și bazine cu nămol activat numite și aerotancuri. La apele uzate menajere această epurare se face între-una sau cel mult două faze (trepte).

În construcțiile de epurare din cel de al doilea grup, apele rezultate conțin cantități insemnate de nămol activat, adică bogat populat în bacterii oxidante (mineralizatoare) și care nu pot fi evacuate în emisar pentru că ar provoca acolo aproximativ aceleași pagube ca și apele uzate netrecute prin stația de epurare. Aceste nămoluri trebuie reținute în stația de epurare intocmai ca și depunerile și nămolurile separate prin epurarea mecanică, operație ce se realizează în decantoare, asemănătoare cu decantoarele folosite la epurarea primară.

Pentru diferențiere, decantoarele poartă denumirea treptei de epurare din care fac parte. Astfel la epurarea mecanică se numesc decantoare primare, la epurarea biologică cu o singură fază decantoare secundare, iar cele de la epurarea biologică cu două faze decantoare terțiare.

După decantarea secundară apele uzate mai conțin incă bacterii banale și patogene, întreucât construcțiile pentru epurarea mecanică și biologică nu asigură distrugerea lor totală. Pentru distrugerea bacteriilor se folosește dezinfectarea apei prin clorizare sau prin alte mijloace. În asemenea cazuri, epurarea mecano – biologică se completează deci și cu o epurare chimică.

Nămolul reținut după epurarea biologică este supus prelucrării o dată cu acela provenit de la epurarea mecanică. Cum insă el conține o mare cantitate de apă (98 – 99%) inainte de a fi trimis la fermentare este trecut uneori prin bazine de concentrare a nămolului. Se obține astfel o oarecare reducere a cheltuielilor pentru fermentare.

Existența în stație a nămolului activat din decantoarele secundare este folosită adeseori pentru completarea epurării mecanice cu biocoagulatoare, decantoare în care apa întreă în contact preliminar cu nămolul activ și este supusă aerării. Această operație folosește mai puțin epurării mecanice insă are efecte favorabile asupra treptelor biologice ulterioare.

Epurarea biologică cu nămol activat necesită pe lângă construcțiile de bază indicate anterior și construcții și instalații de deservire suplimentare celor indicate la epurarea mecanică și anume:

-instalații pentru producerea sau întreoducerea artificială a aerului;

-stații de pompare și conducte pentru transportul și distribuția nămolului activ, a aburului, etc.

-recipiente și dispozitive pentru condiționarea nămolului.

Epurarea biologică asigură un inalt grad de epurare, adeseori practic completă (la construcțiile de epurare în condiții naturale). La construcțiile de epurare în condiții artificiale și indeosebi la epurarea cu nămol activ, factorii principali: apa, bacteriile mineralizatoare și aerul pot fi manevrați după necesitate incât întreg procesul de epurare poate fi dirijat. Aceste avantaje implică insă și cunoștințe adâncite asupra proceselor ce se desfășoară și asupra construcțiilor ce se exploatează.

De aceea, datele de bază asupra calităților apelor ce se supun epurării trebuie cunoscute în mai mare măsură decât la epurarea mecanică și adeseori, insăși sistemul de epurare biologică trebuie ales pe bază de experimentări pe stații pilot, dimensionate la debitul de circa 1/10 din debitul total de ape uzate.[6]

În figura 1.17 este prezentată schema structurii unei stații mecano-biologice, la care treapta biologică este dotată cu bazine de aerare cu nămol activ (varianta de stații de epurare cea mai răspândită în lume), iar în figura 1.18 este prezentată schema structurii unei stații mecano-biologice, la care treapta biologică este dotată cu biofiltru.[curs]

Fig. 1.17 Schema unei stații de epurare mecanico-biologică, cu treaptă biologică dotată

cu bazine de aerare cu nămol active.[6]

Fig. 1.18 Schema unei stații de epurare mecanico-biologică, cu treaptă biologică dotată cu biofiltru.[6]

1.4 Statii de epurare a apei uzate provenite din fabricile de zahăr din sfecla de zahăr.

1.4.1 Sedimentare materiilor în suspensie.

Regula generală de urmat, pentru sedimentarea materiilor în suspensie, este ca aceasta să fie efectuată rapid și în mod complet, dat fiind caracterul acestor ape uzate de a fermenta foarte ușor și că diferitele tipuri de ape uzate trebuie să fie tratate separat.

Apele de transport și de spălare a sfeclei trebuie mai intâi să fie curățate de paie, ierburi, frunze de sfeclă antrenate ca și de diverse solide, ca rădăcini depuse la spălare.

Cantitatea de ierburi și frunze de sfeclă reprezintă de la 1 la 3% din greutatea sfeclei.

Pentru a reține din apele uzate aceste suspensii flotante stânjenitoare, diferiți tehnologi prevăd o întreeagă serie de utilaje și instalații speciale. În multe din cazuri se dispun succesiv mai multe utilaje de sitare, cu site având ochiuri de mărimi diferite. Reținerile astfel obținute sunt utilizate pentru hrana vitelor, și mai rar, ca ingrășăminte.[2]

1.4.2.Sedimentarea materiilor minerale.

Sedimentarea materiilor minerale (pământoase), căror cantitate variază foarte mult de la o campanie la alta, după condițiile climatice, structura solului și condițiile de transport, se efectua uneori în iazuri sau bazine ingropate de dimensiuni mai mult sau mai puțin importante. Dat fiind mirosurile intense care se degajă și, de asemenea, în scopul de a elimina apele rezultate din descompunerea marilor cantități de nămoluri putrescibile decantate, s-a ajuns azi să se utilizeze instalații moderne de decantare, cu timp de staționare redus.

Cea mai mare parte a fabricilor de zahăr, bazându-se pe tehnologiile utilizate pentru epurarea apelor uzate orășenești, rețin mai intâi nisipul în desnisipatoare ca fracțiunea cu greutatea specifică cea mai mare. Aceasta permite deja să se reducă volumul nămolurilor cu aproximativ 1/3. În multe cazuri se instalează în desnisipator dispozitive care evacuează în mod continuu nisipul, și-l incarcă în camioane sau vagoneți. Desnisipatoarele au dat rezultate deosebit de bune pentru separarea nisipului din această categorie.

Hidrocicloanele sunt de asemenea potrivite pentru epurarea grosieră a apelor de transport și spălare a sfeclei destinată recirculării. Efectul epurării între-un hidrociclon depinde în mod esențial de caracteristicile sale de construcție, dar și între-o anumită măsură, de natura terenului de cultivare a sfeclei. Eficiența epurării între-un hidrociclon este, de exemplu, de 75 la 85% pentru un teren argilos și de 85 la 95% pentru un sol nisipos; este posibil totuți, prin folosirea unui hidrociclon cu două etaje, să se amelioreze epurarea astfel incât să nu mai existe dificultăți datorate calității apelor în procesul de recirculare. Continuitatea funcționării și trecerea unui debit constant de ape uzate sunt condiții importante pentru reușita sedimentării din hidrocicloane. Concentrația apelor uzate nu trebuie să depășească 1000 md/dm3, pentru a evita riscurile de obturare a țevilor de legătură.

Sedimentarea suspensiilor (mai mari ca 10-4 mm) care sunt incă prezente în apele uzate sa face în decantoare în general de tip radial. Prin folosirea floculanților, nu numai că se accelerează, dar i se poate mări foarte mult eficacitatea decantării. Cea mai largă folosire ca floculant o are sulfatul de aluminiu (în doză de 100 mg/dm3) sau polielectroliții organici de sinteză, de exemplu poliacrilamidă, care, chiar și în doze de numai câteva miligrame la dm3 , are o foarte mare eficiență. Nămolurile produse prin epurare mecanică sunt evacuate mecanic. Dat fiind că, în acest procedeu, durata de contact întree apă și nămoluri este scurtă și că nămolurile nu au timp să fermenteze, procesele de descompunere, între-o astfel de instalație, nu au decât o influență minimă asupra apelor uzate.

Fig. 1.19 Hidrociclon.[12]

Instalațiile moderne, dacă sunt dimensionate în mod convenabil, au un randament de epurare suficient pentru a permite reutilizarea apelor epurate ca ape de transport și spălare. Trebuie în acest caz să se evite procesul de descompunere prîntre-o clorurare a apei. Entru evacuarea directă între-un emisar, o epurare mai avansată este totuși indispensabilă.

Cu un conținut în apă de 40 până la 50%, nămolurile obținute pot fi pompate cu ușurință, și prin urmare, eliminate ușor și în flux continuu. Pompate pe terenuri cu valoare scăzută, aceste nămoluri se pot usca până la primăvara următoare și îmbogățesc solul în humus, necesar culturii plantelor timp de mai mulți ani.

Eliminarea de mici resturi de tăiței de sfeclă (pulpă), în efluenții de la difuzie și apele de presare a tăițeilor este o necesitate absolută pentru tratarea ulterioară a acestor ape. Instalația care se întreebuințează în acest scop cu succes este grătarul pentru pulpă, care se folosește și la reținerea fibrelor în industria textilă. În vederea recirculării apelor uzate, se pot dispune succesiv mai multe grătare pentru pulpă, cu site cu ochiuri descrescătoare.

Pulpa separată este foarte indicată, mai ales în amestec cu alte reziduuri organice, mai bogate în azot, pentru fabricarea compostului (trebuie pentru acesta un raport C:N optim de 30:1 și un conținut în apă optim 40 la 60%). Apele de precipitare și condensare nu necesită o tratare în privința materiilor în suspensie. Apele de spălare a sacilor și țesăturilor filtrante sunt foarte adesea tratate în comun cu apele de transport și nu au influență semnificativă din cauza debitelor mici. La fel se intâmplă și cu apele de fabricare și curățare.[2]

1.4.3 Epurarea biologică avansată a apelor uzate.

Perioada de inceput de toamnă în care pornește campania de fabricare a zahărului este, sub aspectul debitelor și capacității de autoepurare a râurilor, în mod normal defavorabilă.

Apele care au prezentat intotdeauna mari dificultăți pentru o epurare biologică sunt apele de presare a tăițeilor și efluenții de difuzie, datorită concentrației lor ridicate și puternicei tendințe de fermentare acidă. O parte importantă a literaturii specializate tratează posibilitățile de epurare pentru apele uzate de acest tip. Dacă se dispune de rezultate bazate pe practică, se poate ca după o epurare preliminară avansată a apelor uzate să se efectueze irigarea prin fâșii, brazde sau aspersiune pe o surafață de cel puțin 20-30 ha de pășune sau câmpuri cultivabile, la 1000 t sfeclă prelucrată zilnic.

Este necesar și un drenaj al acestor câmpuri. În cazuri speciale, este necesar să se utilizeze reactivi chimici de precipitare în decantoare. Irigarea cu apele uzate epurate, în cursul campaniei, este considerată ca o udare de aprovizionare. Procedeul constând în inmagazinarea anumitor ape uzate în vederea irigării în timpul perioadei de vegetație a culturilor dă, în general, rezultate din cele mai bune.

Dacă terenurile de care se dispune nu sut convenabile din punctele de vedere ale suprafeței și structurii, cea mai bună soluție constă între-o recirculare parțială sau completă a apelor uzate.

Epurarea biologică a apelor uzate de la fabricile de zahăr se realizează totodată prin metode biologice artificiale, cu sau fără adăugarea de săruri nutritive, după tratare preliminară. Ele trebuie avute în vedere insă împreună cu recircularea apelor uzate.

1.4.4 Recircularea apelor uzate.

Ca urmare a utilizării repetate a apelor de fabricație în circuit inchis, cantități crescute de produse din leșii trec de la sfeclă în apă. Aceste substanțe nu pot fi separate prin decantare și se produce deci o îmbogățire a apelor de fabricare. Cum experiența arată că această îmbogățire în produse de leșiere nu trebuie să depășească o anumită limită, se întreoduce periodic o anumită cantitate de apă proaspătă. În cazul apelor de transport, se intâlnesc valori ale CBO5 care – după cum tehnologia în circuit este mai mult sau mai puțin completă – pot merge de la 7000 la 12000 mg/dm3. Conținutul în zahăr poate atinge cifre mergând până la 4900 mg/dm3. Ca acizi organici volatili, se formează mai ales acizii acetic și propinic.

Necesitatea unei recirculări se impune atunci când fabrica nu dispune de apă de fabricație în cantiate suficientă. Procedeul de recirculare este indicat, de asemenea, atunci când emisarul nu o permite, iar fabrica nu dispune de terenuri utilizabile pentru evacuarea apelor sale uzate. Punerea în aplicare a acestui procedeu poate face să se elimine aproape degradările susceptibile a de a se produce în emisar .

Recircularea totală a apelor uzate este posibilă, dar este necesară o gestiune și o supraveghere deosebit de atentă a disponibilului de apă. Este totuși necesar să se injecteze în circuit, în mod continuu, o mică cantitate de apă proaspătă și să se inmagazineze apele uzate produse, pentru a fi tratate și evacuate ulterior la debitele crescute ale emisarului. O condiție prealabilă necesară pentru reîntreoducerea în circuit a apelor de fabricație între-o fabrică de zahăr este separarea netă a circuitelor pentru diferitele tipuri de ape uzate.

Un fapt inerent datorat naturii problemei este că apele de fabricație lucrând în circuit inchis prezintă, în urma îmbogățirii lor în materii organice, o tendință de a fermenta mai puternic decât apele utilizate o singură dată. De aici decurg, ca o consecință a acidificării apelor, coroziuni, degajări de gaze și alte fenomene care jenează sau perturbă fabricarea, dacă nu se iau măsuri pentru suprimarea sau măcar limitarea foarte strictă a posibilităților de fermentare. Nu trebuie uitat, în această privință, că fermentarea este un proces biologic, și nu poate fi evitat decât reducând activitatea vitala a organismelor care participă la ea.

Este absolut indispensabil să se elimine toate elementele nedizolvate, căci această fracțiune constituie una din cauzele principale ale coroziunii țevilor care prin pori oferă suprafețe pentru fixarea bacteriilor. În afară de aceasta, trebuie ca apa în circuit să fie pe cât posibil menținută sterilă. Sterilizarea se poate face prin aplicarea căldurii (apă de difuzie) sau prin intermediul agenților obișnuiți: de exemplu, clorul (ape de precipitație și de transport).

Pentru sterilizarea prin căldură, trebuie ca apa, în timpul întregului său circuit, să fie menținută la o temperatură care garantează sterilizarea, ceea ce, de asemenea din punct de vedere al bilanțului termic, cere o prelucrare rapidă și curată, evitând orice inmagazinare de apă. În rezervoarele de apă, nu numai că temperatura scade rapid, dar se formează, de asemenea, depozite de nămoluri, de la care se produc în mod continuu contaminări, cu toate consecințele negative ce decurg din aceasta.

Sterilizarea prin căldură, în mod general, revine puțin mai scumpă ca sterilizarea prin agenți chimici, totodată, în fabricile de zahăr, ea este mai ușoară și mai bine adaptată caracterului fabricației, pentru că se dispune de o cantitate suficientă de căldură reziduală și pentru că folosirea unor produse chimice poate să antreneze cu ușurință formarea între-o proporție mai ridicată a melaselor .

Clorul este, de asemenea, indicat pentru sterilizarea chimică. Doza de aplicat este în funcție de natura și calitatea apelor uzate. Pentru apele de transport și de spălare, ea poate fi de 5 – 6 g/m3; pentru apele de difuzie merge până la 10 – 12 g/m3, în timp ce pentru apele de precipitare, o cantitate de 1 g/m3 este în general suficientă.. clorarea permite și evitarea degajărilor de mirosuri care, în fabricile de zahăr, pot ușor să devină supărătoare. În apele uzate proaspete, clorarea împiedică descompunerea resturilor de sfeclă prin fermentație sau putrefacție; de asemenea, formarea unor substanțe străine producătoare de melase – ca sărurile acizilor formați cu ocazia fermentării – este suprimată.

Dacă se respectă condițiile de mai sus și dacă se menține o valoare a pH-ului de 6, nu trebuie să ne așteptăm la fenomene de coroziune între-o măsură superioară celei normale. În procesul de difuzie este recomandabil să se întreebuințeze pompe și țevi din bronz sau alamă, cu scopul de a suprima de la inceput coroziunea. Pentru a scădea gradul de aciditate al apei, se poate adăuga la sectorul de difuzie, chiar în canalul de tăiței, o parte din apa de condensare, puternic amoniacală, provenind de la ultimul post de evaporatori, pentru completare.

După observațiile care s-au făcut, formarea spumelor la difuziune poate fi menținută în limite acceptabile în lucrul la cald, așa cum o cere procedeul de recirculare. Orice contact intim și prelungit al tăițeilor de sfeclă cu aerul trebuie evitat. La fel și pentru zeama de sfeclă. De aceea, în locul elevatoarelor, este recomandabil să se folosească pompe de tăiței a căror funcționare corecta și sigură, după observații practice, nu poate fi pusă la îndoială, dacă se are grijă să se utilizeze modele potrivite și de dimensiuni adecvate.

Pentru distrugerea spumelor în transportul sfeclei se folosesc produse antispumante sau, de asemenea, uleiuri saturate care trebuie dispersate în apă. Aceștia sunt utilizabili mai ales pentru distrugerea spumelor în zeama de difuzie și de recirculare, atât la temperaturi joase cât și inalte.

În multe cazuri, s-a relevat, de asemenea, că avantajos, chiar de la inceputul campaniei, decât inainte de formarea spumei, să se adauge picătură cu picătură antispumante în apă. Dacă de la inceput se luptă astfel contra spumei, este mai ușor să se combată bruștele formării de spume și să fie menținute în limite acceptabile.

Degajarea gazului, la difuzie, care a fost adeseori atribuită utilizării apelor de fabricație în circuit inchis, trebuie atribuită în primul rând fermentației butirice, care se produce ușor în timpul fabricației, așa cum o indică de altfel compoziția gazelor colectate în cazuri de acest gen (mici cantități de oxigen, cantități importante de acid carbonic și hidrogen). Menținerea apei în stare sterilă permite evitarea acestei formări de gaz.[2]

Statie de epurare a apei dîntre-o fabric de zahar construita de firma ARTAS

Fig.1.20 Stație de epurare dîntre-o fabric de zahăr[13]

1.5. Instalații și echipamente folosite în treapta biologica (filtre biologice).

După ce din apă supusă procesului de epurare, în treapta mecanică au fost extrase impuritățile grosiere, suspensiile granuloase, suspensiile ușoare, suspensiile decantabile precum și suspensiile nedecantabile aduse în stare decantabilă prin procedee fizico-mecanice, efluentul rezultat este supus în treapta biologică unui tratament biologic prin care se incearcă eliminarea substanțelor organice dizolvate aflate în apa uzată.

În acest scop, în treapta biologică, între-o primă etapă, apa supusă tratamentului este pusă în contact cu o cultură de microorganisme (dîntree care rolul principal îl au bacteriiile aerobe) care utilizează încărcarea organică ca substrat (proces care are loc între-o multitudine de faze succesive ce poartă denumirea de fermentare aerobă), rezultând produși de fermentație inerți din punct biologic (dacă procesul se desfășoară în echilibru materia organică fiind transformată până în final în bioxid de carbon și apă), apoi, între-o a doua etapă, apa supusă tratamentului este separată de biomasa bacteriană (care a realizat epurarea biologică) prin separare gravitațională (proces de decantare).

După modul în care cultura de microorganisme care realizează fermentarea biologică se găsește în bazinul de reacție sub formă de peliculă biologică fixată pe suporți inerți sau dispersată în apa supusă tratamentului, obiectele tehnologice în care are loc epurarea biologică sunt de tip filtre biologice sau biodiscuri sau de tip bazine aerate cu nămol activ.

Separarea gravitațională se face în decantoare, care deoarece se găsesc în treapta biologică care este treaptă secundară, poartă denumirea de decantoare secundare.[4]

1.5.1 Filtre biologice.

Filtrele biologice (biofiltrele) sunt obiecte tehnologice ale stațiilor de epurare în care impuritățile organice din apele uzate sunt eliminate de către o cultură de microorganisme aerobe care se găsește sub formă de peliculă biologică fixată pe suprafața unui material granular de umplutură inert din punct de vedere biologic.

Procesul de epurare biologică între-un biofiltru are loc astfel: apa uzată cu conținut de impurități organice este întreodusă pe la partea superioară a biofiltrului, străbate materialul granular la suprafața căruia se dezvoltă pelicula biologică și părăsește instalația pe la partea inferioară. Ca urmare a activității microorganismelor, pelicula biologică se ingroașe și la anumite intervale de timp se desprinde de pe umplutura (fenomen de năpârlire) și este antrenată de către efluent. Bucățile desprinse de peliculă biologică se indepărtează din efluent în cadrul unui decantor secundar cu care filtrul biologic lucreză în agregat. De menționat că rolul principal în procesul de epurare îl au bacteriile aerobe, dar pe mai lângă acestea, în filtrele biologice mai trăiesc și număr mare de alte microorganisme și organisme cum ar fi: protozoare, viermi, crustacee, larve de insecte, etc. În general o singură parcurgere a materialului de umplutură nu este suficientă pentru obținerea unei eficiențe corespunzătoare de epurare a efluentului și din această cauză în cele mai multe cazuri efluentul se recirculă după decantare.

Schema de principiu a unei instalații de epurare cu biofiltru este prezentată în figura 1,21.

Fig. 1.21 Schema de principiu a unei instalații de epurare bilogică cu biofiltru.[6]

Constructiv filtrele biologice sunt ansambluri de construcții supraterane și instalații compuse, în principiu, din următoarele subansambluri principale (vezi figura 1.22):

Pereții laterali ai fitrului biologic se construiesc în general din beton armat și au grosimi de 0,2 -0,3 m. Forma în plan transversal orizontal a filtrelor biologice poate fi dreptunghiulară sau circulară (la inceput biofiltrele au avut mai ales formă dreptunghiulară, dar în prezent majoritatea biofiltrelor au formă circulară).[4]

Fig. 1.22 Schema constructivă a unui filtru biologic.[6]

Fig. 1.23 Biofiltre.[16]

Radierul drenant este elementul de susținere a materialului drenant de umplutură și este executat de regulă din semifabricate (de exemplu: plăci din beton cu dimensiuni de 1m × 0,5m ×0,08m dispuse astfel incât să formeze întree ele fante de 0,03m) așezate pe grinzi de susținere fixate pe radierul compact.

Radierul compact se execută din beton sau beton armat și este așezat pe o fundație de nisip și pietriș. Radierul compact este construit cu o pantă de 1 – 5% pentru a dirija scurgerea efluentului între-o rigolă periferică.

Materialul granular de umplutură trebuie îndeplinească o serie de condiții și anume: să aibă rezistență mecanică, să reziste la variațiile de temperatură și de compoziție ale apelor uzate, să aibă o suprafață cât mai poroasă și cât mai rugoasă pentru a oferi peliculei biologice suprafețe de contact cât mai mari, să nu conțină substanțe inhibitoare pentru procesul de epurare biologică, să aibă o constituție uniformă și să nu conțină părți fine care ar putea duce la colmatare și să fie curat. Inițial s-au utilizat materiale de umplutură cum ar fi: zgura provenită de la cazane, cocsul, roca spartă de diferite origini, cărămida, pietriș, materiale ceramice, etc. Dimensiunile ale particulelor constitutive ale umpluturii sunt în gama 30 – 100 mm, uzual 30 – 60 mm.

Fig. 1.24 Biofiltre cu materiale de umplutură clasice.[17]

Fig 1.25 Diferite tipuri de umpluturi din material plastic.[6]

În prezent au fost concepute și se utilizează pe o scară din ce în ce mai largă materiale de umplutură din mase plastice cu diferite forme și structuri care oferă peliculei biologice suprafețe de contact și condiții de dezvoltare mult superioare materialelor de umplutură clasice. Inălțimea uzuală stratului granular de umplutură variază întree 1 – 4 m depinzând de mulți factori cum ar fi: concentrația impurităților organice în influentul de apă uzată, tratabilitatea biologigă a apei uzate, dimensiunile granulelor materialului de umplutură, modul de aerare a biofiltrului, gradul de epurare urmărit, etc. În general la biofiltrele obișnuite inălțimea stratului granular este de cca. 1,8 – 2 m.

Fig. 1.26 Biofiltru cu umplutură din material plastic.[6]

Sistemul de distribuție a influentului pe suprafața filtrului biologic are rolul de a repartiza cât mai uniform influentul de apă uzată pe suprafața materialului de umplutură. La modul cel mai general, distribuția apei uzate în biofiltru se poate face continuu sau intermitent. În ambele cazuri pentru distribuția apei sunt necesare distribuitoare, iar în cazul distribuției intermitente, pe lângă distribuitoare mai sunt necesare și rezervoare de dozare. Distribuitoarele pot fi fixe sau mobile, iar la rândul lor cele mobile pot fi rotative (utilizate în cazul filtrelor biologice cu secțiune circulară) sau de translație, de regulă cu mișcare „du-te vino” (utilizate în cazul filtrelor biologice cu secțiune dreptunghiulară). Constructiv distribuitoarele pot fi sub forma unor conducte sau jgheaburi cu orificii sau de cunducte cu diuze (sprinklere).

Fig. 1.27 Sistem de distribuție fix și mobil.[18]

Conductele cu diuze se poziționează la o distanță de 0,3 – 0,75 m de suprafața materialului de umplutură, iar în cazul în care se utilizează material granular de umplutură clasic, pentru o uniformitate superioară de distribuție a influentului la suprafața umpluturii se formează un strat de repartiție de cca. 0,2 m grosime din granule cu dimensiuni de 20-30 mm.

Aerarea în filtrele biologice este absolut necesară deoarece procesul de epurare este aerob. Aerul se întreoduce prin ventilație naturală sau artificială. Ventilația naturală se obține ca urmare a diferenței de temperatură dîntree aerul din interiorul , respectiv exteriorul biofiltrului. Circulația aerului din biofiltru este în funcție de climă și anume: iarna, aerul din interiorul biofiltrului este de regulă mai cald decât cel din afara acestuia, și se ridică favorizând admisia aerului proaspăt pe la partea inferioară a biofiltrului, deci o circulație a aerului de jos în sus; vara, aerul din interiorul biofiltrului este mai rece decât cel din afara, deci coboară și părăsește biofiltrul pe la partea inferioară, favorizând admisia aerului proaspăt pe la partea superioară a biofiltrului, deci o circulație a aerului de sus în jos; de multe ori, în anumite perioade, circulația aerului se inversează de câteva ori pe zi, deoarece temperatura aerului din interiorul biofiltrului este egală cu cea a apei care este relativ constantă pe când temperatura din exteriorul biofiltrului poate avea mari fluctuații; de asemenea se poate intâmpla ca în anumite condiții circulația aerului din biofiltru chiar să stagneze, situație deloc favorabilă. Pentru a permite circulația aerului prin biofiltru, în zona inferioară a acestuia întree radierul drenant și cel compact sunt prevăzute deschideri pe unde să treacă curentul de aer (normele americane prevăd ca suprafața deschiderilor dîntree radierele biofiltrului să reprezinte cca. 15% din suprafața transversală orizontală a acestuia). În anumite cazuri se practică ventilația artificială caz în care biofiltrele poartă numele de aerofiltre.[4]

Fig. 1.28 Aerofiltru.[6]

Pentru un control riguros al procesului de lucru din biofiltre împotriva manifestărilor meteorologice precum și a variațiilor climatice, o tendință actuală este acoperirea biofiltrelor cu acoperișuri de tip dom (vezi figura 1).

Fig. 1.29 Biofiltre acoperite.[6]

Pe lângă filtrele biologice clasice, a căror construcție și funcționare au fost descrise pe larg anterior, în practică se mai intâlnesc două categorii distincte de filtre biologice și anume: filtrele biologice de contact și filtrele biologice scufundate.

Filtrele biologice de contact au fost di punct de vedere istoric primele instalații în care s-a folosit procesul de epurare biologică, construcția lor incepând incă din secolul al XIX-lea. Constructiv aceste instalații sunt constituite din bazine puțin adânci (sub 1m) umplute cu material granular inert (de obicei piatră spartă) în care apa uzată este întreodusă o dată sau de două ori pe zi și este reținută timp de 3-4 ore, după care este evacuată. În restul timpului biofiltrul rămâne fără apă în scopul aerării și formarii peliculei biologice. În figura 2 este prezentat un exemplu de filtru biologic de contact.

Fig. 1.30 Filtre biologice de contact.[6]

Filtrele biologice scufundate sunt instalații în care materialul granular de umplutură este menținut în permanență sub apă. Această categorie de filtre lucrează numai cu aerare artificială, aerul fiind insuflat permanent de către o suflantă sau compresor prin intermediul unor conducte perforate care se găsesc în partea inferioară a materialului granular de umplutură. Pelicula biologică, care se formează la suprafața materialului de umplutură, se dezvoltă și „năpârlește”, bucățile de peliculă biologică desprinse fiind antrenate de curentul ascendent de apă și bule de aer către partea superioară a biofiltrului de unde sunt evacuate împreună cu efluentul de apă tratată către decantorul secundar.

Avantajul filtrelor biologice scufundate este realizarea unor eficiențe pe unitatea de volum ridicate, mai mari chiar decât cele obținute în bazinele cu nămol activ, dar prezintă și dezavantajul major al unei infundări rapide în condițiile unei exploatări necorespunzătoare.

În figura 1.31 este prezentată schema de principiu a unui filtru biologic scufundat.

Fig. 1.31 Schema de principiu a unui biofiltru scufundat.[6]

În figura 1,32 sunt prezentate două exemple reprezentative de biofiltre scufundate în plin proces de lucru.

Fig. 1.32 Exemple de biofiltre scufundate.[6]

În lume, în afară de filtrele biologice clasice, cu un singur strat de umplutură, au mai fost construite și filtre biologice cu mai multe straturi de umplutură dispuse suprapus care poartă numele de biofiltre turn.

Filtrele biologice turn sunt alcătuite din 2 – 4 straturi din material granular de umplutură, fiecare având inălțimi de 2 – 4 m (în general materialul granular de umplutură utilizat la biofiltrele turn are o granulație mai grosieră și anume: 40 – 100 mm). Întree straturile succesive se lasă interspații cu dimensiuni de 0,4 – 0,5 m. Inălțimea mare a acestui tip de biofiltru precum și interspațiile mari dîntree straturile de umplutură creează un tiraj natural foarte pronunțat care contribuie la o aerare foarte accentuată. Filtrele biologice turn se utilizează mai ales pentru epurarea apelor uzate orășenești cu incărcătură organică mare.

Fig. 1.33 Schema de principiu a unui filtru biologic turn.[6]

În figura 1.33 este prezentată schema de principiu a unui filtru biologic turu care are următoarea funcționare: Influentul de apă uzată brută întreă în biofiltru pe la partea superioară a acestuia și este distribuit uniform pe suprafața stratului superior al biofiltrului prin intermediul sistemului de distribuție 1. De aici apa uzată se infiltrează prin umplutură și coboară (datorită gravitației) parcurgând succesiv straturile de umplutură 2 și interspațiile 3 (de menționat că interspațiile sunt mărginite de placi poroase care susțin umplutura straturilor dar care totodată permit circulația apei și aerului). La biofiltrele turn clasice umplutura era pormată din rocă spartă, cocs, zgură, pietriș, etc dar tendința actuală este de a se inlocui aceaste materiale cu corpuri din material plastic cu diferite forme și structuri care oferă peliculei biologice suprafețe de contact și condiții de dezvoltare mult superioare materialelor de umplutură clasice (în figura 5 este prezentat un exemplu de astfel de material de umplutură care se pretează foarte bine la acest tip de biofiltre).[4]

În figura 1.31 este prezentat un exemplu de filtru biologic turn care lucrează conform schemei de principiu prezentate anterior, iar în figura 7 este prezentat un filtru biologic mai deosebit în care se epurează concomitent atât apă uzată cât și aer care au incărcări cu substanțe organice.

Fig. 1.34 Filtru biologic turn

Fig. 1.35 Filtru biologic turn pentru epurarea incărcării organice atât a apei cât și a aerului [19]

1.6. Bazine cu nămol active

Epurarea biologică se realizează în bazine cu nămol activ în care se produce o aerare artificială, prin întreoducerea de aer prîntre-un sistem de conducte. Sunt construcții în care epurarea biologică aerată a apei are loc în prezenta unui amestec de nămol și apă uzată, accelerarea procesului se realizează prin întreoducerea unei cantități de nămol activ, numit astfel întreucât conține microorganisme ce prelucrează substanțele organice din apă și prin insuflarea de aer ce conține oxigen pentru a susține procesele de oxidare.

Bazinele de epurare biologică utilizând nămolul de la bazinele de decantare sunt de o formă alungită, asemenea unor canale longitudinale, în care procesul de epurare avansează pe măsură ce apele din bazin se apropie de zona de evacuare.

Epurarea este activată pe de o parte de către aerul întreodus forțat în apa bazinului, pe de altă parte de către agitația permanentă a apei ce asigură o omogenizare a lichidului din bazin și în mod deosebit de către nămolul întreodus suplimentar. Nămolul întreodus în acest bazin provine din decantorul secundar, întreucât doar o mică parte din nămol este întreodus în bazin, restul nămolului, numit nămol în exces este trimis la fermentare împreună cu nămolul din decantoarele primare.

Fig. 1.36 Schema tipică a unei trepte biologice dotată cu bazine de aerare cu nămol active.[6]

Bazinele de epurare biologică cu nămol, din punct de vedere al modului de întreoducere a aerului în interiorul apei uzate se împart în două mari grupe:

cu aerare pneumatică;

cu aerare mecanică;

Ambele variante trebuie să îndeplinească 3 funcții esențiale:

să transfere cât mai intens apei uzate și flocoanelor existente oxigenul necesar ca procesul de epurare să se desfășoare în condiții aerobe.

să mijlocească circulația flocoanelor în apa uzată și să creeze un contact cât mai intens întree flocoane și apă.

să împiedice flocoanele să se sedimenteze pe radierul bazinelor unde ar putea să întree în fermentație anaerobă și să prejudicieze calitatea procesului de epurare biologică.

Pentru ca eficiența procesului biologic de fermentație biologică să fie cât mai mare, în practică au fost dezvoltate diferite variante ale procesului cu nămol activ, în scopul asigurării unor concentrații de nămol activ și încărcare organică cât mai adecvate în tot volumul bazinului de aerare. În următoarele figuri sunt prezentate schemele de principiu ale celor mai reprezentative variante de sisteme de epurare biologică cu nămol activ, și anume:

Schema epurării cu nămol activ clasică convențională

Fig.1.37 schema epurării cu nămol activ clasică convențională.[6]

Schema distribuției în etape a influentuluide apă uzată cu încărcare organică- se caracterizează prin alimentarea cu influent în mai multe puncte de-a lungul bazinului realizându-se o alimentare uniformă a culturii de microorganisme cu substanță organică de-a lungul bazinului de aerare

Fig. 1.38 Schema distribuției în etape a influentuluide apă uzată cu încărcare organică

I – influent, E – efluent, BA – bazin de aerare, DS – decantor secundar, NR – nămol recirculat, NE – nămol în exces.[6]

Schema distribuției în etape atât a influentuluide apă uzată cu încărcare organică cât și a nămolului recirculat – realizează o distribuție uniformă atât a incărcării organice cât și concentrației nămolului activ în întregul volum al bazinului de aerare; dacă în plus accesul fracționat al influentului și nămolului recirculat se face prin deversare pe la suprafața apei, atunci se realizează o aerare suplimentară, cu efecte foarte favorabile asupra procesului de fermentare aerobă, și în plus se combate și efectul de spumare produs de detergenți sau alte substanțe tensioactive din apa uzată supusă tratamentului;

Fig. 1.39 Schema distribuției în etape atât a influentuluide apă uzată cu încărcare organică cât și a nămolului recirculat.[6]

Schema epurării în două trepte – constă în trecerea apei uzate prin două perechi succesive de bazine de aerare și decantoare secundare, rezultând două calității de nămol activ care pot fi mai corespunzător folosite prîntre-o distribuție rațională în cadrul instalației;

Fig. 1.40 Schema epurării în două trepte

I – influent, E – efluent, BA – bazin de aerare, DS – decantor secundar, NR – nămol recirculat, NE – nămol în exces.[6]

Schema epurării cu regenerarea nămoluluil activ – regenerarea nămolului activ separat în decantorul secundar se face între-un bazin special de regenerare în care nămolul este reținut un timp mai îndelungat și aerat în vederea îmbunătățirii calității, micșorării volumului și îmbunătățirea capacităților sale de pompare; în procesul de regenerare a nămolului trebuie să fie adăugată și hrana corespunzătoare care este supernatant (apă de nămol) provenit de la instalațiile de fermentare anaerobă a nămolurilor; prin regenerarea nămolului activ se asigură eficiențe superioare ale procesului de epurare biologică cu volume de nămol activ semnificativ reduse, în acelați timp evitându-se umflarea nămolului și mărindu-se decantabilitatea acestuia.

Fig. 1.41 Schema epurării cu regenerarea nămoluluil activ

I – influent, E – efluent, BA – bazin de aerare, DS – decantor secundar, BR – bazin de regenerare a nămolului, NR – nămol recirculat, NE – nămol în exces.[6]

Fermentarea (stabilizarea) anaeroba

Namolurile cu compozitie preponderent organica (namoluri primare orasenesti, namoluri biologice etc.) prezinta inconvenientul de a constitui un material usor putrescibil, putand da nastere la mirosuri dezagreabile, de asemenea de a atrage insecte și rozatoare, constituind, totodata, un potential infectios.

În toate cazurile în care evacuarea finala a namolurilor comporta utilizare agricola, stocare temporara sau punere în depozit, este necesar ca namolul sa fie în prealabil stabilizat, astfel incat sa se evite inconvenientele aratate; problemastabilizarii nu se pune în cazurile în care namolul urmeaza a fi incinerat.

Procesul de stabilizare consta în degradarea controlata a materiilor organice mai putin stabilizate, astfel incat sa se obtina un produs final cu un raport mineral/organic modificat și în care materiile organice remanente sa fie mai stabile (cu degradare microbiana lenta). Stabilizarea namolului poate fi realizata fie prin procedee biochimice – fermentarea anaeroba sau stabilizarea 'aeroba – fie prin procedee fizice – tratarea termica, oxidarea umeda.

Exista, de asemenea, procedee pur chimice, care constau fie în oxidare cu clor, fie în aducerea namolului în asemenea conditii de pH incat procesele de biodegradare sa nu se poata produce.

Dîntree procedeele enumerate, cel mai raspandit este fermentarea anaeroba.

Fig.1.42 Schema treptei de prelucrare a nămolului a unei stații mecano-biologice.[6]

După principiul de funcționare sistemele de aerare pot fi clasificate în:

Sisteme de aerare pneumatice la care aerul este comprimat și întreodus în bazinul de aerare cu nămol activ prin intermediul unor echipamente sub formă de: bule fine (cu diametre de 1 – 1,5 mm), bule mijlocii (cu diametre de 1,5 – 3 mm) sau bule grosire (cu diametre de 3 – 120 mm);

Sisteme de aerare mecanice – la care conținutul bazinului cu nămol activ se pune în contact cu aerul atmosferic prîntre-o agitare (amestecare) foarte intensă;

– sisteme de aerare mixte – care utilizează atât dizpozitive pneumatice de insuflare a aerului cât și dispozitive mecanice de agitare a conținutul bazinului cu nămol activ.

În cazul bazinelor cu aerare pneumatică oxigenul necesar se întreoduce o dată cu aerul atmosferic, în unele fiind întreodus chiar oxigen gazos. Întreoducerea aerului în interiorul masei de apă uzată se face prin conducte, iar eliminarea aerului în apă se face prin intermediul unor difuzoare poroase fine, prin duze cu orificii mici sau prin plăci poroase:

Fig.1.43 Difuzor poros tubular.[20]

Fig 1.44 Bazin de aerare cu plăci poroase.[6]

Fig. 1.45 Difuzoare poroase de tip disc amplasate pe tubur.[21]

Important de reținut este faptul ca întreoducerea apei în bazin  trebuie sa imprime apei o mișcare în spirala a apei de la întrearea spre ieșirea apei din bazin.

Acest curent de apa cu bule de aer în forma de spirala ce se realizează în apa asigura antrenarea tuturor particulelor din apa și astfel se împiedică formarea de depuneri de nămol pe fundul bazinelor. Se recomanda la  construcția bazinelor rotunjirea colturilor de la fundul bazinului și de la partea superioara, pentru a dirija  circulația apei în spirala. În figura 1.46 este prezentat un astfel de bazin, precum și modul de întreoducere a aerului pentru a se putea forma spirala amestecului aer plus apa.

Fig1.46 Bazine cu aerare pneumatica

a.cu placa poroasa; b. cu conducte cu orificii.[22]

În cazul aerării mecanice se realizează o agitație puternica a apei din bazin, ceea ce face sa se producă o amestecare intensa întree apa, nămol și aerul atmosferic. După modul în care se realizează absorbția aerului, sistemele de aerare mecanica sunt de următoarele tipuri:

aeratoare mecanice cu aspirație;

aeratoare mecanice cu rotor;

aeratoare mecanice cu palete sau perii.

Fig. 1.47 Bazin cu aerare mecanica cu palete.[22]

Fig. 1.48 Bazin de aerare cu perie

1- grup de antrenare; 2 – perie ( palete)

3- ecran; 4 – bazin de aerare.[22]

Fig. 1.49 Bazin cu aerare mecanica cu aspiratie.[22]

Bazine cu aeratoare mecanice cu rotor. Aeratoarele cu rotoare se grupeaza în doua categorii:

cu tub central sub rotor

fără tub central

Fig. 1.50 Bazin de aerarea echipat cu aerator mecanic de suprafata.[22] [23]

1 – axul rotorului; 2 – motor de antrenare; 3 – rotor cu palete.

Fig.1.51 Aerator mecanic de mare adancime

1 -palnie pentru absorbtia aerului; 2 – tub pentru adsorbtia

aerului; 3 – motorul pentru antrenarea rotorului; 4 – bazinul

de aerare.[24]

Sistemele de aerare mixte sunt sisteme combinate, formate de regulă dintre-un dispozitiv de insuflare a aerului sub formă de bule fine și un dispozitiv mecanic de agitare de tip perie sau amestecător

CAPITOLUL 2: PROIECTAREA UNUI BAZIN DE AERARE CU ROTOR VERTICAL DE LA O STAȚIE DE EPURARE CARE DESERVEȘTE O FABRICA DE ZAHĂR DIN SFECLĂ DE ZAHĂR CU PRODUCȚIE DE 15 T/ZI.

Date inițiale referitoare la fabrica de zahăr:

Producție: P=15t/zi;

Personal: 220 (20 birouri, 60 gr. I, 90 gr. II, 50 gr. VI);

Clădiri: 20 (se consideră ca un probabil incendiu afectează 6 clădiri);

Volum maxim: 25000m3;

Necesar de apă specific pentru fabrica de zahăr din sfeclă de zahăr este de 85m3/t.

2.1 Determinarea debitelor caracteristice de apă uzată provenite din unitatea industrială.

2.1.1 Determinarea debitelor caracteristice ale necesarului de de apa de alimentare ale unității industrială.

Debitul de ape uzate preluat din unitatea industrială și prelucrat de stația de epurare nu este constant pe perioada unei zile, prezentând fluctuații în funcție de modul în care se consumă apa de alimentare. De aceea se utilizează mai multe mărimi caracteristice care să definească cât mai bine acest debit fluctuant și anume:

– debitul zilnic mediu Qu zi med exprimat în unitatea caracteristică [m3/zi], sau în unitatea S.I. [m3/s] este valoarea medie a debitelor zilnice de apă uzată produse în unitatea industrială pe parcursul unui an;

– debitul zilnic maxim Qu zi max [m3/zi, m3/s] este valoarea maximă a debitelor zilnice de apă uzată produse în unitatea industrială pe parcursul unui an;

– debitul orar maxim de ape uzate Qu orar max [m3/h, m3/s] este valoarea maximă a debitelor orare de apă uzată produse în unitatea industrială pe parcursul unei zile;

– debitul orar minim de ape uzate Qu orar min [m3/h, m3/s] este valoarea minimă a debitelor orare de apă uzată produse în unitatea industrială pe parcursul unei zile;

Debitului de apă uzată produsa în unitatea industrială se determină în funcție de consumul de apă de alimentare, valorile caracteristice ale acestuia obținându-se după următorul algoritm succesiv: se calculează valorile caracteristice ale necesarelor și cerințelor de apă de alimentare, apoi se calculează calculează valorile caracteristice ale debitului de apă uzată a unității industriale.

Necesarul de apă de alimentare al unității industriale se exprimă prin următoarele mărimi caracteristice: debitul necesarului zilnic mediu de apă de alimentare QnI zi med [m3/zi], debitul necesarului zilnic maxim de apă de alimentare QnI zi max [m3/zi] și debitul necesarului orar maxim de apă de alimentare QnI orar max [m3/h].

= m3/zi (2.1)

=6471 m3/zi

(2.2)

=6473 m3/zi

(2.3)

=270,71 m3/ora

în care: l – indice referitor la numărul categoriilor de produse industriale fabricate;

Utl – numărul de unități din mărimea caracteristică a categoriei de produse

industriale: tone, m3, bucăți, etc. (producție finită, materie primă sau după caz producție intermediară) în perioada considerată (în cazul de față pe zi).

ntl [m3/unitate caracteristică a categoriei de produse industriale] – necesarul de apă

specific corespunzător unităților de capacitate a categoriei de produse industriale. În tabelul 2.9 sunt date orientative despre necesarul specific de apă pentru produse din diferite unități industriale;

mI – indice referitor la numărul de întreeprinderi industriale care realizează categorii

de produse;

m – indice referitor la numărul de folosințe;

Ugm – numărul de unități din mărimea caracteristică a folosinței: persoane, clădiri,

schimburi, vehicule, etc. sau combinații: persoaneschimburi, vehiculeschimburi, etc. în perioada considerată (în cazul de față pe zi);

ngm [l/unitate sau combinații de unități caracteristice ale folosinței] – necesarul

specific de apă corespunzător unităților sau combinațiilor de unități ale folosinței (vezi tabelul 2.6);

Kzi, Ko – coeficienți de neuniformitate a debitului zilnic (vezi tabelul 2.1),

respectiv coeficientul de variație orară (vezi tabelul 2.2);

ninc – indice referitor la numărul de incendii simultane la unități industriale;

n – indice referitor la numărul clădirilor din unitatea industrială atinsă de incendiu;

Qinc [l/s] – debitul specific de apă pentru stingerea din exterior a incendiilor din

clădiri, ținându-se seama de volumul Vn [m3] al clădirii n atinsă de incendiu și gradul de rezistență la foc al clădirilor, cu valori orientative indicate în tabelele 2.10, 2.11, 2.12.

Tabelul 2.1 Necesarul de apă specific pentru diferite unități industriale.[2]

Tabelul 2.2. Debitul de apă pentru stingerea din exterior a incendiilor la clădiri civile izolate, pentru invățământ, spitale, clădiri cu săli aglomerate, clădiri social-administrative.[2]

Tabelul 2.3. Debitul de apă pentru stingerea din exterior a incendiilor la clădiri industriale obișnuite.[2]

Tabelul 2.4. Debitul de apă pentru stingerea din exterior a incendiilor la clădiri industriale monobloc.[2]

2.1.2 Determinarea debitelor caracteristice ale cerinței de apa de alimentare ale unității industriale.

Practic, cerința de apă de alimentare pentru unitățile industriale se determină prin considerarea debitelor zilnice QnI [m3/zi] în cazul surselor de apă neamenajate, respectiv prin considerarea debitelor lunare medii QnI [m3/lună] în cazul surselor de apă cu lucrări de regularizare a debitelor, cu evidențierea variației acestora în timpul anului. În lipsa unor date concrete despre variația acestor debite în timpul anului, în continuare în lucrare se vor lua în considerare valorile caracteristice ale debitului zilnic al necesarului de apă pentru alimentarea unităților industriale.

(2.4)

=7474 m3/zi

(2.5)

=7476 m3/zi

(2.6)

=312,67 m3/ora

Debitele cerintei de apa exprimata în m3/s au urmatoarele valori:

(2.7)

=0,087 m3/s

(2.8)

= 0,086 m3/s

(2.9)

= 0,087 m3/s

2.1.3 Determinarea debitelor caracteristice de ape uzate produse în unitatea industrială.

Valorile caracteristice ale debitului de ape uzate provenite din unitatea industrială, respectiv debitul de ape uzate zilnic mediu QuI zi med [m3/zi, m3/s], debitul de ape uzate zilnic maxim QuI zi max [m3/zi, m3/s], debitul de ape uzate orar maxim QuI orar max [m3/h, m3/s] și debitul de ape uzate orar minim QuI orar min [m3/h, m3/s] se stabilesc în funcție de valorile caracteristice similare ale cerinței totale de apă de alimentare a centrului populat, cu următoarele relații:

(2.10)

= 5979 m3/zi

(2.11)

= 5981 m3/zi

(2.12)

= 250,13 m3/ora

(2.13)

= 44.86 m3/ora = 0,114 m3/s

Debitele de ape uzate provenite din unitatea industrială exprimate în [m3/s] au urmatoarele valori:

(2.14)

=0,069 m3/s

(2.15)

= 0,069 m3/s

(2.16)

= 0,012 m3/s

în care: Qs tot zi med [m3/zi, m3/s], Qs tot zi max [m3/zi, m3/s] și Qs tot orar max [m3/h, m3/s] sunt valorile caracteristice ale debitului cerinței totale zilnice medii, zilnice maxime, respectiv orare maxime de apă de alimentare ale unității industriale.

p – coeficient adimensional în funcție de numărul de locuitori ai centrului populat (vezi tabelul 2.5).

Tabelul 2.5 Coeficientul adimensional în funcție de numarull de locuitori.[2]

2.2 Stabilirea parametrilor principali ai bazinului cu nămol active cu aerare prin rotor vertical.

2.2.1 Determinarea indicatorilor caracteristici și parametrilor principali ai bazinului de aerare cu nămol activ.

Determinarea debitului de calcul de apa uzată care pătrunde în bazinul de aerare cu nămol activ din cadrul statiei de epurare – Qc.

Qc=[NUME_REDACTAT]=5979 [m3/zi]

Qch=

Qch=294.125

Qc[m3/zi] – debitul de calcul (dimensionare) de apa uzată care pătrunde în bazinul de aerare cu nămol activ.

Qch[m3/zi] – debitul de calcul (dimensionare) de apa uzată care pătrunde în bazinul de aerare cu nămol activ.

Quzimax[m3/zi] – debitul zilnic maxim de apa uzată a fabricii deservite de Stația de epurare.

Determinarea debitului maxim admis în exploatare de recirculare a nămolului active preluat din decantorul secundar și reîntreodus în bazinul de aerare – Qrmax.

QRmax=

QRmax=174.387

QRmax[m3/h] – debitul maxim admis în exploatare de recircualre a nămolului active preluat din decantorul secundar și reîntreodus în bazinul de aerare.

Determinarea debitului de verificare de apa uzată care pătrunde în bazinul de aerare cu nămol active din cadrul statiei de epurare – Qv.

Qv=Qch + QRmax

Qv =423.512

Qv [m3/h] – debitul de verficare, de apa uzată care pătrunde în bazinul de aerare cu nămol activ din cadrul statiei de epurare.

Determinarea cantiatii de substanță organic (exprimata CBO) care întrea în Stația de epurare între-o zi prin apa uzată influenta – L5.

L5 =10-3 ∙ CBO5 ∙ Qc

L5=2033

L5[kg/zi] – cantitatea de substrata organic (exprimata în CBO5) care întrea în Stația de epurare între-o zi prin apa uzată influenta.

CBO5[mg/dm3] – consumul biochimic de oxygen al apei uzate a fabricii deservite de Stația de epurare cu valori orientative pentru apele uzate brute întree 100-400 mg/dm3.

CBO5 =340

Determinarea cantității de substrata organic ( exprimata în CBO) care întrea în treapta biologica a statiei de epurare între-o zi prin apa uzată influenta – L5B.

L5B=() ∙ L5

ɳM= 25

L5B =1525

L5B[kg/zi] – cantitatea de substanță organic (exprimata în CBO5) care întrea în treapta biologica a statiei de epurare între-o zi prin apa uzată infuenta.

ɳM[%] – eficienta treptei mecanice privind reducerea substanțelor organice, cu valor întree 20 -30%

Determinarea incărcării organice a nămolului active din bazinul de aerare – ION.

ION =

ION =0.812

ION[kg/zi] – încărcarea organic a nămolului active din bazinul de aerare, cu valori în funcție de funcție de procesul tehnologic adoptat și anume:

-pentru bazine de medie încărcare: ION =0.3 …. 1.5kg/kg zi.

Determinarea incărcării organice a bazinului de aerare – IOB.

IOB =CN ∙ ION

IOB =2.029

CN[kg/m3] – concentrația nămolului activat din bazinul de aerare, cu valori recomandate întree 2.5 – 4 kg/m3.

CN =2.5

IOB[kg/m3 zi] –incarcarea organic a bazinului de aerare.

Determinarea cantității totala de nămol activat (exprimata în materii toatale în suspensie) care se găsește în bazinul de aerare – GN.

GN =

GN =1878

GN[kg] – cantitatea totala de nămol activat (exprimat în materii totale în suspensie) care se găsește în bazinul de aerare.

Determinarea indicelui volumetric al nămolului activat recirculat – IVN.

IVN =150

IVN[cm3/g] – indicele volumetric al nămolului activat recirculat.

Determinarea concentrației a nămolului activat recirculat – CR.

CR=

CR= 6.667

CR [kg/m3] –concetratia nămolului activat recirculat.

Determinarea coeficientului de recirculare a nămolului activat – R.

R=

R=60

R[%] – coeficientul de recirclare a nămolului activat.

Determinarea debitului de nămol activar recirculat – QR.

QR=

QR =3587

QR[m3/zi] –debitul de nămol active recirculat.

Determinarea cantităților de azot amoniacal influenta, respective efluenta statiei de epurare – Nzi și Nze.

Nzi=10-3 ∙ Ni ∙ [NUME_REDACTAT] =30

Nzi =179.37

Nze =10-3 ∙ Ne ∙ [NUME_REDACTAT] =1

Nze =5.979

Ni[mg/dm3] – cantiatea influenta de azot amoniacal, cu valori uzuale orientative întree 30 -100 mg/dm3.

Ne[mg/dm3] – cantitatea efluenta de azot amoniacal, cu valori uzuale orientative întree 1 -2 mg/dm3.

Nzi[kg/zi] – cantitatea zilnica de azot amoniacal influenta statiei de epurare.

Nze[kg/zi] – cantitatea zilnica de azot amoniacal efluenta statiei de epurare.

Determinarea cantității de oxygen necesare respirației de substrat, respirației endogene și proceselor de nitrificare – ON.

ON = a ∙ ∙ L5B +b ∙ GN +c ∙(Nzi –Nze)

ON =1040

a =0.5

b =0.15

c =3.4

a[kg/kg] – coeficientul respirației de substrat, care are valoarea medie 0.5 kg/kg pentru apele uzate urbane;

b[kg/kgzi] – coeficientul respirației endogene, cu valori întree 0.12 -0.17kg/kgzi;

c[kg/kg] – coeficientul respirației de substrat în procesul de nitrificare , care are valoarea medie de 3.4kg/kg pentru apele uzate urbane;

ON[kg/zi] – cantitatea de oxygen necesara respirației de substrat, respirației endogene și proceselor de nitrificare.

Determinarea concentrației a oxigenului în apa, la saturație pentru apa curate la presiunea barometrica de 760 mm col Hg – CS.

CS =

CS =9.177

T =20

T[grade C] – temperatura de lucru a procesului de epurare biologica, intervalul de valori recomandate fiind 9 -24 grade C;

CS[mg/dm3] – concentrația oxigenului în apa, la saturație, pentru apa curate la presiunea barometrica de 760 mm col Hg.

Determinareaa concentrației oxigenului în amescul apa-namol, la saturație – CSA.

CSA= 11.321683 -0.42157243∙ T0.74271808

CSA =7.421

CSA[mg/dm3] – concentrația oxigenului în amestecul apa-namol, la saturație.

Determinarea raportului al coeficienților de transfer – rapt.

rapT =e0.18737922-0.018699274T

rapT =0.83

rapT –raportul (K10/KT)^0.5, al coeficienților de transfer ai oxigenului la 10grade C, respective la temperature de lucru a procesului de epurare biologica.

Determinarea capacității de oxigenare necesare proceselor de epurare biologica – CO.

CO = ON ∙ ∙ ∙ rapT ∙

CO=2002

α =0.9

p =760

α = raportul dîntree capacitatea de transfer a oxigenului în apa uzată și capacitatea de transfer a oxigenului în apa curata care are valoarea 0.9 pentu ape uzate urbane;

p[mm col Hg] – presiunea barometrica medie anuala la care are loc procesul de epurare biologica, intervalul de valori recomandate fiind 750 -765 mm col Hg.

Determinarea cantității de nămol biologic activat în exces – Nex.

Nex = 1.2 ∙ ION0.23 ∙ ∙ L5B

Nex =1482

Nex[kg/zi] – cantitatea de nămol biologic activat în exces.

2.2.2 Determinarea parametrilor generali dimensionali și funcțional ai bazinului cu nămol activat.

Determinarea tipului de bazin de aerare cu nămol activat.

Qch=170.583 <= 3.6 ∙ 50

Se allege tipul de bazin de aerare cu nămol activat omogen.

Determinarea volumului util al bazinului de aerare – V.

V =

V =751.39

V[m3] – volumul util al bazinului de aerare.

Determinarea timpului de aerare corespunzător debitului de calcul – t.

t =

t =3.016

t[h] -timpul de aerare corespunzător debitului de calcul, care trebuie sa aibă valori mai mari de 3h la eficiente ale treptei biologice de peste 85%.

Determinarea timpului de aerare prin care se tine seama și de debitul de recirculare – tr.

tr =

tr =1.77

Qoramax =171.5

tr[h] – timpul de aerare care tine seama și de debitul de recirculare, care trebuie sa aibă valori mai mari de 2h la eficiente ala treptei biologice de peste 85%;

Qoramax[m3/h] – debitul orar maxim de apa uzată a fabricii deservite de Stația de epurare.

Determinarea coeficientului pentru determinarea capacității de oxigenare orare – δ.

Qch=170 <=3.6 ∙ 50, δ=20

δ – coeficient pentru determinarea capacității de oxigenare orare.

Determinarea capacității de oxigenare orara a sistemelor de aerare.

COprim =

COprim =100.10

COprim[kg/h] – capacitatea de oxigenare orara a sistemelor de aerare.

Impunerea vitezelor pentru fluide din conductele instalațiilor aferente bazinului de aerare cu nămol activat.

Viteza vau[m/s] a apei uzate prin conductele instalațiilor aferente bazinului de aerare trebuie sa aibă valori admisibile inte 0.7 -1.6m/s.

Se impune viteza vau = 1.5

Viteza vna[m/s] a nămolului activat prin conductele instalațiilor aferente bazinului de aerare trebuie sa aibă valori admisibile întree 0.7 -1m/s.

Se impune viteza vna = 0.9

Viteza vs[m/s] a aerului prin conductele instalațiilor aferente bazinului de aerare trebuie sa aibă valori admisibile întree 8 -20m/s.

Se impune viteza va = 15

2.3 Stabilirea parametrilor principali și alegerea aeratorului axial.

2.3.1 Determinarea parametrilor specifici dimensionali și funcționali ai bazinului cu nãmol activat dotat cu aeratoare axiale.

Alegerea variantei tipodimensionale de aerator axial se face pe baza unei analize avându-se în vedere numărul, dimensiunile și plasarea dorita ale compartimentelor bazinului de aerare.

În urma analizei se alege varianta corespunzătoare de aerator axial, și anume: AA = AA7,5.

Determinarea numărului de compartimente necesare în bazinul de aerare – icba.

icba=

icba –numarul de compartimente necesare în bazinul de aerare icba = 6.262

Determinarea volumului efectiv al unui compartiment al bazinului de aerare – Vcomp.

Vcomp =

Vcomp= 107.342

Vcomp [m3] – volumul efectiv al unui compartiment al bazinului de aerare

Determinarea adâncimii utile a unui compartiment al bazinului de aerare – Haa.

Haa = rapHaa

Haa= 2.03

Haa [m] – adâncimea utila a unui compartiment al bazinului de aerare.

Determinarea laturii a unui compartiment al bazinului de aerare – Laa.

Laa =

Laa =7.272

Laa[m] – latura unui compartiment al bazinului de aerare

[NUME_REDACTAT] [m] a,trebuie sa aibă valoarea astfel incât raportul rapLaaHaa sa aibă valoarea cuprinsa întree 2-4,iar raportul rapLaaAA2 sa aibă valoarea cuprinsa întree 4 – 20.

rapLaaHaa=3.582

rapLaaAA2 = rapLaaAA2= 17.911

Determinarea inălțimii totale a compartimentului bazinului de aerdere dotat cu aeratorul axial – haatot.

Haatot = Haa +hs

Haatot = 2.53

Haatot [m] – inălțime totala a compartimentului bazinului de aerare dotat cu aerator axial.

2.3.2 Determinarea principalilor parametri dimensionali, de montaj și de exploatare ai aeratorului axial.

daa = AA1

daa = 304

daa[mm] – diametrul rotorului aeratorului axial.

Daa = AA2

Daa = 406

Daa[mm] – diametrul gurii de aspirație a aeratorului axial.

haa = AA3

haa = 820

haa[mm] – distant de montaj întree nivelul apei din compartimentul de aerare și flanșa de

fixare a aeratorului axial.

Htotaa = AA4

Htotaa = 1900

Htotaa[mm] – inălțime de gabarit a aeratorului axial.

dfaa = AA5

dfaa = 600

dfaa[mm] – diametrul gulerului de centrare al flanșei de fixare a aeratorului axial.

ddsaa = AA6

ddsaa = 800

ddsaa[mm] – diametrul de dispunere al șuruburilor flanșei de fixare a aeratorului axial.

măă = AA7

măă = 465

măă [kg] – masa aeratorului axial.

COaa = AA8

COaa = 360

COaa[kgO2/zi] – capacitatea de oxidarea a aeratorului axial.

Vuaa = AA9

Vuaa =120

Vuaa [m3] – volumului util de aerare al aeratorului axial.

Paa = AA0

Paa = 7.5

Paa[kW] – puterea nominal a aeratorului axial.

Determinarea capacității de oxidare a bazinului de aerare dotat cu aeratoare axiale – COtotaa.

COtotaa = icba COaa

COtotaa = 2520

CO = 2002

COtotaa[kg/zi] – capacitatea de oxidare totala a bazinului de aerare dotat cu aeratoare axiale, care trebuie sa aibă o valoare mai mare sau egala cu capacitatea CO [kg/zi] necesara de oxidare a proceselor de epurare biologice

2.3.3 Tipuri de aeratoare axiale.

Aeratorul axial tip AA.

Aeratorul tip AA este un aerator axial, prevăzut pentru montaj pe pasarela la statiile de epurare a apelor uzate, treapta biologica, cat și pentru utilizarea la aerarea bazinelor, lacurilor și canalelor. În funcționare întreoduce aer în apa. respectiv realizează oxigenarea și recircularea apei în vederea omogenizării aerului și a masei de apa și nămol

Construcția utilajului corespunde unei pompe axiale, la care refularea se face prîntre-un difuzor cilindric care realizează pulverizarea apei pompata de rotor. Recircularea se datorează pompei axiale, iar pulverizarea în vederea aerării se datorează difuzorului de refulare care împrăștie apa.

Aeratorul se compune din:

corp de pompa

difuzor de refulare

rotor axialcu doua pale

arbore

cuplaj

rama incastrata

electromotor

Turația rotorului este egala cu turația electromotorului.

Aeratoarele se executa în șase mărimi având caracteristicile dimensionale conform tabelului 1. Parametrul aeratorului este puterea nominala care determina capacitatea de oxigenare a cărei valoare este variabila funcție de geometria bazinului.

Aeratorul poate fi echipat și cu electromotor cu doua turații. La turația maxima puterea corespunde puterii menționate în catalog, iar la turația minima care este turația imediat inferioara turației maxime (1000/1500 rot/min la puteri pana la 15 kW și 750/1000 rot/min pentru puteri peste 22 kW) puterea este de circa 1/3.[9]

Fig. 2.1 Aerator axial tip AA.[9]

Tabel 2.6 Caracteristici ale aeratorului.[9]

Aerator axial pe flotoare tip AAF.

Aeratorul tip AAF este un aerator axial montat pe flotori în asa fel ca urmărește variația de nivel a apei.

Aeratorul tip AAF se utilizează pentru aerarea apei la statiile de epurare a apelor uzate, treapta biologica, cat și pentru utilizarea la aerarea bazinelor, lacurilor și canalelor. În funcționare întreoduce aer în apa, respectiv realizează oxigenarea și recircularea apei în vederea omogenizării aerului și a masei de apa și nămol.

Construcția utilajului corespunde unei pompe axiale, la care refularea se face prîntre-un difuzor cilindric, care realizează pulverizarea apei pompata de rotor. Recircularea se datorează pompei axiale, iar pulverizarea în vederea aerării se datorează difuzorului de refulare care împrăștie apa deasupra flotoarelor.

Aeratorul se compune din corp de pompa,

difuzor de refulare;

rotor axial cu doua pale;

arbore;

cuplaj;

flotoare;

electromotor.

Aeratoarele se executa în doua variante constructive, și șapte mărimi. Astfel:

pe un flotor (monoflotor), mărimile AAF 4, AAF 7.5, AAF 15, AAF 22.

pe trei flotoare (triflotor). mărimile AAF 22, AAF 37, AAF 75.

Flotorul în varianta monoflotor este în forma torica, iar în varianta triflotor este de forma cilindrica cu fundurile bombate.

În ambele variante flotoarele sunt metalice umplute cu poliester expandat.

Parametrul aeratorului este puterea nominala care determina capacitatea de oxigenare a cărei valoare este variabila funcție de geometria bazinului.

Aeratorul poate fi echipat și cu electromotor cu doua turații. La turația maxima puterea corespunde puterii menționate în catalog, iar la turația minima care este turația imediat inferioara turației maxime (1000/1500 rot/min la puteri pana la 15 kW și 750/1000 rot/min pentru puteri peste 22 kW) puterea este de circa 1/3.

Aerator axial AAF pe mono flotor.

Fig. 2.2 Aerator axial pe monoflotor.[9]

Tabel 2.7 Caracteristi ale aeratorului.[9]

Aerator axial pe triflotor

Fig. 2.3 Aerator axial pe triflotor.[9]

Tabel 2.8 Caracteristici ale aeratorului.[9]

Fig. 2.4 Aerator axial cu flotor.[10]

2.4 Probleme legate de exploatarea și întreținerea bazinelor cu nămol active.

Exploatarea acestor instalații necesita o atenție deosebita mai ales în dozarea concentrațiilor de nămol recirculat și a debitelor tratare, iar operațiile ce trebuie efectuatre sunt complexe. Indicațiile generale legate de exploatare se adaptează pentru fiecare tip de instalație conform specificului și mărimii ei.

2.4.1 Operații în cadrul unei exploatări normale.Punerea în funcțiune a unui bazin de aerare.

Punerea în funcțiune a unui bazin de aerare.

Inainte de se da în funcțiune o statie noua, trebuie ca toate bazinele și conductele sa fie curățate de nisip și de resturile ramase de la execuția lucrărilor, tot echipamentul mechanic sa fie în perfecta stare de funcționare și bine gresat.

Obținerea unui nămol active corespunzător din apele uzate se realizează rapid, între-o perioada variind de la câteva zile la 2-3 săptămâni. Pentru aceasta trebuie sa fie indeplinite următoarele condiții:

sa se asigure cantiatea de oxygen ceruta de procesul de epurare pentru a oxida impuritățile organice și pentru menținerea viabilității microorganismelor;

sa se dispună de un volum al bazinelor de aerare suficient de mare pentru a asigura un timp de staționare adecvat în care sa se facă epurarea;

sa se recircule nămolul depus în decantoarele secundare, în asa fel incât aceasta nu întree în fermentare anaeroba.

În ciuda simplității aparente a procesului de epurare, aplicarea practica a procesului de epuare nu se efectuează ușor.

Probleme speciale rezulta din natura diferita a microorganismelor care efectuează epurarea, din schimbarea continua a caracteristicilor apelor uzate, precum și din dificultățile menținerii unui nămol ușor sedimentabil.

Se poate incepe epurarea unei porțiuni pana la o treime din debitul de ape uzate influent statiei, folosind numai acele parti din statie care sunt necesare prelucrării acestui debit.

Admisia efluentului primar trebuie crescuta treptat, iar întregul debit de apa poate fi trevut prin statie numai atunci când concetratia de substanțe solide în suspensie în apa reziduala amestecata cu nămol recirculat ajunge întree 500 și 800 mg/l. Tot nămolul care se sedimentează în bazinele de decantare finala trebuie recirculat imediat în bazinele de aerare.

Cantitatea de aer folosita trebuie sa fie sufficient de mare pentru a menține oxigenul dizolvat în apele reziduale amestecate cu nămol active întree 2 și 4mg/l. Este necesar de asemenea sa se asigure o agitare suficienta a apelor amestecate. Nerealizarea agitării va favoriza depunerea nămolului în colturile sau spatiile moarte ale bazinului, unde va întrea în descompunere.

Formarea nămolului active depinde în mare măsură de temperature. Creșterea masei biologice intârzie în perioadele mai reci și se accelerează în perioadele de timp mai cald. Rezulta ca temperaturile predominante ale aerului și apelor uzate au o influenta directa asupra timpului în care se dezvolta flocoanele de nămol active.

Controlul și menținerea concentrației de nămol.

Sunt 3 categorii de nămoluri care intervin în funcționarea bazinelor de aerare: nămolul active din bazinul de aerare, nămolul de recirculat și nămolul în exces. Stația trebuie exploatata în asa fel, prin reglarea cantităților de nămol recirculat și evacuate ca excedentar, incât în bazinul de aerare sa se păstreze o concentrație aproximativ constanta și cat mai ridicata.

Totuși, aceasta concentrație este limitata de capacitatea de oxigenare a statiei și de posibilitatea decantorului secundar de a efectua o separare eficienta. În mod obișnuit, performantele decantorului secundar de a efectua o separare eficienta. În mod obișnuit, performantele decantoarelor secundare sunt cele care determina concentrarea nămolului și realizarea unei anumite concentrații a acestuia în bazinul de aerare.

Pentru a putea stabili concentrația nămolului active în bazinul de aerare se poate folosi valoarea indicelui de nămol În și a debitului de recirculare q. Desigur ca metoda este aproximativa, întreucât indicele de nămol este un parametru cu limite largi de variație. Cu toatea acestea, aproximațiile care se obțin sunt acceptabile pentru explatarea corecta a unei statii de epurare.

În scopul unui control operativ, se intocmesc diagrame și monograme care evidențiază dependent dîntree principalii parametric ai procesului.

Se consideră ca debitul mediu influent inițial al bazinului de aerare este Q, debitul de recirculare al nămolului active din decantorul secundar este q, iar debitul de nămol în exces Qw, este nul. Volumul maxim ocupat de nămol, exprimat în ml raportat la un litru suspensie din bazinul de aerare, se poate calcula cu relația:

Volumul de namol = =Vn (ml)

Acest volum poate fi comparat cu volumul de nămol care sedimentează timp de 30 minute în cadrul testelor de determinare a indicelui de nămol. Pentru apele uzate orășenești acest raport variază întree 10 -25%, cu o medie de 12%,volumul de nămol depus reprezentând 100 – 250 ml/l.

Eficienta procesului de epurare cu nămol activat pentru reducerea incărcării nămolului depinde de cantitatea de suspensii din nămolul activat din sistem și de sănătatea organismelor care sunt o parte din suspensii. Pentru a menține cu success controlul suspensiilor și al sănătății organismelor se cere observarea și verificarea continua de către operatori.

Determinarea vârstei nămolului.

Atunci când se pornește o nouă instalație sau se verifică funcționarea instalației existente, vârsta nămolului este utilizată pentru a indica momentul când ar trebui inlăturat nămol activat și, dacă este necesar, cantitatea de nămol în exces de pompat.

Vârsta nămolului este una din metodele folosite de operatori pentru a determina și a menține cantitatea dorită de substanță solidă din nămolul activat în bazinele de aerare. Vârsta nămolului se recomandă pentru controlul operațional din cauză că suspensiile sunt relativ ușor de măsurat. În plus, vârsta nămolului ia în considerare doi factori esențiali pentru succesul operațiunii :substanța solidă (hrana) care întreă în procesul de epurare și substanța solidă (organisme) disponibile pentru tratarea nămolului întreodus (hrana). Un aspect dificil de admis este că testul suspensiilor este capabil să indice atât cantitatea de hrană transportata de influent în proces cât și numărul de organisme disponibile pentru tratarea nămolului.

Informația necesară pentru a determina vârsta nămolului include:

Suspensiile din amestecul apă-nămol = 2.380 mg/l

Suspensii solide din efluentul primar compozit (media valorilor zilnice pentru săptămâna anterioară) = 72mg/l

Media zilnică a debitului de influent = 176 l/s.

Factorul de aerare = 2,475

Determinarea masei suspensiilor solide în amestecul apa-namol din bazinul de aerare.

Suspensii în bazin, Kg = MLSS, mg/l x Volumul aeratorului, mc x 1.000 Kg/mc

= 2.380 mg/l x 2,475

= 5.890 Kg, sau aprox. 6.000 Kg.

Determinarea masei suspensiilor adăugate zilnic sistemului din efluentul primar.

Materii solide adăugate de efluentul primar, Kg/zi.

= s.s. din efluentul primar, mg/l x debit, mc/zi x 1.000 Kg/mc

= 72 mg/l x 15.200 mc/zi x 1.000 Kg/mc

= 72 x 15,2 Kg/zi

= 1090,908 Kg/zi, sau aprox. 1.100 Kg/zi.

Fig. 2.5 Debitul, CBO și suspensii solide ale influentului și efluentului.[11]

Calcularea vârstei nămolului în zile.

Vârsta nămolului,zile =

= = 5.36 zile

Dacă rezultatele testelor de laborator și calculele indică o vârsta a nămolului de 5,36 zile atunci când se țintește spre o vârstă a nămolului de 5 zile, nu ar trebui evacuat nămol.

Dacă o vârstă a nămolului de 5 zile a fost obținută în timpul amorsării instalației din exemplu, operatorul ar trebui să continue sa permită materiilor solide să crească în aerator.

Între-o instalație existentă, dacă vârsta nămolului este sub nivelul dorit, orice evacuare de nămol ar trebui redusă sau oprită.

Un mod de a găsi masa dorită de suspensii în bazinul de aerare care să fie menținută este de a multiplica cantitățile medii zilnice de suspensii din efluentul primar adăugate zilnic cu vârsta dorită a nămolului.

Evacuarea nămolului activat în exces.

Cantitatea de nămol activat evacuată poate varia întree 1 și 20 procente din totalul debitului de alimentare. În mod normal nămolul activat evacuat se exprimă în mc/zi sau greutatea materiei solide indepărtata din sistemul de aerare. Se preferă evacuarea continuă. incercați să nu modificați debitul nămolului evacuat cu mai mult de 10-15 procente de la o zi la alta. Scopul principal este de a menține o vârstă a nămolului care produce cel mai bun efluent.

Evacuarea este în mod normal realizata prin dirijarea unei părți din nămolul recirculat spre decantorul primar, ingroșător, ingroșătorul gravitațional cu bandă, bazinul de fermentare anaerobă sau de fermentare aerobă. Exploatarea obișnuită între-o instalație convențională de nămol activat va efectua recircularea nămolului și evacuarea nămolului de 3 până la patru ori în funcție de concentrația de materie solidă din amestecul apă-nămol. Aceasta poate furniza un nămol recirculat cu o concentrație de 2.000 până la 10.000 mg/l, sau 0.2 până la 1,0 procente de suspensii solide totale.

Dacă traseul de evacuare a nămolului descarcă direct în sistemul de fermentare anaerobă, acesta ar conține de 10-20 ori mai multă apă decât ar trebui să întree în sistemul anaerob cu această cantitate de materii solide. Funcționarea unui sistem anaerob ar fi dificilă în aceste condiții. Ar fi mai ințelept să se evacueze în decantorul primar unde combinația cu nămolul primar reduce adaosul de apă în exces pentru fermentator.

Scăpări de nămol activat vor interveni în efluent în orice caz în mod controlat sau necontrolat. În toate instalațiile de nămol activat evacuarea trebuie să Fie controlată de către operator. Suspensiile solide din amestecul apă-nămol care trebuie evacuat se acumulează din două surse. Prima este reprezentată de suspensiile solide din efluentul decantorului primar sau din apa uzată brută. A doua și principală sursă este reprezentată de producția nouă de celule a microorganismelor.

Pentru fiecare cantitate de CBO sau suspensii inlăturate din sistemul de nămol activat, o parte din această cantitate va rămâne în sistem ca microorganisme. Valoarea producției de nămol în exces va depinde de tipul de proces care funcționează și de natura incărcării evacuate. Instalația de nămol activat de mare capacitate este capabilă să producă 0,75 Kg de substanță volatilă în nămol pentru fiecare Kg de CBO indepărtat. O instalație convențională produce în jur de 0,55 Kg substanță volatilă în nămol pe Kg de CBO indepărtat din sistemul de nămol activat. Instalația de aerare extinsă se oprește la aproximativ 0,15 Kg de substanță volatilă în nămol pe Kg de CBO inlăturat. Materialul mâlos sau inert în exces poate crește producția de nămol dincolo de cea indicată prin testul de CBO.

Determinarea cantității de nămol în exces evacuată prin pompare.

Pentru a ilustra determinarea cantității de nămol evacuată prin pompare, presupuneți următoarele date ale instalației:

Suspensia solidă din amestecul apă-nămol = 2.985 mg/l

Nămol recirculat, suspensii solide = 6.200 mg/l

Efluent primar, suspensii solide = 72 mg/l

Debitul zilnic mediu = 176 l/s

Valoarea curentă a nămolului evacuat prin pompare = 2,2 l/s

Utilizând procedurile prezentate anterior în această lecție, pot fi calculate următoarele informații:

Suspensii în bazinul de aerare = 6.228,4 [NUME_REDACTAT] adăugate de efluentul primar = 1.088,64 Kg/zi

Vârsta nămolului = 5,7 zile

Rezultatele calculelor indică faptul că vârsta nămolului este prea mare (5,7 zile în loc de 5 zile) și suspensiile în bazinul de aerare sunt de asemenea prea ridicate (6.228,4 Kg în loc de 5.448 Kg). Pentru a reduce vârsta nămolului și suspensiile în aerotanc, o parte din nămolul activat indepărtat de decantorul secundar ar trebui pompat la întrearea decantorului primar sau la ingroșătorul de suspensii, în funcție de posibilitățile instalației pentru nămolul activat.

Formula de calcul a volumului suplimentar de nămol recirculat evacuat prin pompare este:

Volumul suplimentar de nămol recirculat evacuat prin pompare, Kg/mc:

= = =

=125 mc/zi

Calcularea volumului total de nămol recirculat prin pompare.

Volumul de nămol recirculat pompat, mc/zi :

=Volumul curent, mc/zi + Volumul suplimentar, mc/zi mc/zi

= 190 mc/zi + 122 mc/zi

= 312 mc/zi

În mod obișnuit volumul de nămol pompat se exprima în l/s în loc de mc/zi.

Volumul de nămol pompat, l/s :

= (Volumul de nămol, mc/zi) (0.0116)

= 312 mc/zi x 0.0116

=3.6 l/s

Volumul de nămol evacuat prin pompare se stabilește la 3.2 sau 3.5 l/s pentru următoarele 24 de ore. Este mai bina sa se evacueze mai putin nămol activat decât în calculul teoretic.

2.4.2 Ghidul incărcării bazinului de aerare.

Oxigenul dizolvat în bazinul cu nămol active.

Factorii care determina oxigenul dizolvat sunt:

-cantiatea de aer difuzat și absorbit de lichidul din bazinul de aerare

-perioada de staționare a apei în bazine

-concentratia apelor brute

-concentratia și caracterul nămolului active în lichidul aerat

Concentrația optimă de oxigen dizolvat în bazinul de aera re se recomandă a se menține întree 3 și 5 mg/l, iar în unele cazuri chiar întree 1 și 5 mg/l.

Măsurile care se pot lua pentru a menține acest regim sunt:

În cazul în care aerarea se face cu difuzoare de aer:

Se amplifică debitul de aer prin:

mărirea numărului de suflante;

mărirea vitezei suflantei;

Se micșorează debitul de ape reziduale prin:

punerea în funcțiune a mai multor bazine de aerare;

creșterea debitului în anumite bazine astfel incât debitul în alte bazine să fie suficient de scăzut pentru a menține concentrația de oxigen la nivelul convenabil.

În cazul în care aerarea se realizează cu dispozitive mecanice:

Se mărește viteza dispozitivului mecanic;

Se pun în funcție mai multe agregate.

Procesul cu nămol activat poate fi controlat prin schimbări în incărcările bazinului de aerare bazate pe vârsta nămolului, raportul hrană/microorganisme sau timpul mediu de retenție al celulelor semnificative ( MCRT). Toate cele trei metode de control sunt similare din punct de vedere matemetic. În fiecare caz, operatorul incepe exploatarea cu încărcarea bazinului de aerare bazată pe datele și experiențele altor stații similare. Această valoare (rata de încărcare) este apoi reglată de către operator până ce este găsit domeniul de exploatare care produce cea mai bună calitate a efluentului stației.

Factorul critic în orice metodă de control a bazinului de aerare este factorul hrană/ microorganisme și acesta nu poate fi estimat precis pentru o anumită stație. Operatorul incearcă să țină suficiente suspensii (microorganisme) în bazinul de aerare pentru a utiliza nămolul care vine (hrana). În bazinul de aerare nu trebuie să fie nici prea multe organisme nici prea puține față de hrana care vine. Exploatarea procesului cu nămol activat cere îndepărtarea organismelor (nămolul activat decantat) din deantorul secundar cât de repede posibil. Organismele sunt fie recirculate în bazinul de aerare pentru utilizarea hranei care vine, fie sunt eliminate ca nămol în exces.

Raportul de încărcare hrană- microorganisme este bazat pe hrana furnizată zilnic masei de microorganisme în bazinul de aerare. Hrana (nămolul întreat) furnizată este măsurată de preferință prin consumul chimic de oxigen (CCO) al influentului în bazinul de aerare. Este recomandat CCO din cauză că rezultatele testului se pot obține în 4 ore și schimbările de proces pot fi făcute inainte ca procesul să fie dereglat. Mulți operatori incarcă bazinele de aerare pe baza testului CBO (consumul biochimic de oxigen), dar rezultatele aflate peste 5 zile sunt prea târzii pentru un control operativ. O comparație a valorilor CBO și CCO ale influentului vor da operatorului, după o perioadă de timp, o imagine suficient de exactă a materiilor organice care sunt disponibile pentru utilizarea de către microorganisme atât timp cât poluanții industriali sunt fie constanți (greu de crezut), fie au o contribuție nesemnificativă.

Dacă cunoașteți valoarea nămolului (hrana) care întreă în bazinul de aerare, puteți să prevedeți suficient organisme în sistemul de aerare pentru a trata (mânca) nămolul care vine.Estimați cantitatea de organisme în bazinul de aerare prin măsurarea materiilor solide în suspensie în amestecul apă- nămol (MLSS). Materiile solide în suspensie din amestecul apă- nămol constau din materii organice (volatile) și anorganice. Porțiunea organică reprezintă organismele disponibile pentru tratarea nămolului care vine. Astfel prin măsurarea materiilor solide în suspensie volatile (MLVSS) aveți o măsură mai precisă a organismelor prezente în tratarea nămolului influent.MLSS este o măsură a organismelor și materiilor anorganice sau inerte prezente, dar MLVSS este o măsură mai precisă pentru scopuri de control din cauza că sunt măsurate numai organismele și materiile organice.

Au fost stabilite ghiduri tipice de încărcare (domenii) pentru cele trei moduri de exprimarea a nămolului activat și sunt rezumate după cum urmează :

l.Rata-inaltă

CCO: > lkg CCO pe zi / 1 kg de MLVSS în aerare CBO: > 0,5 kg CBO pe zi / 1 kg de MLVSS în aerare

Convențional

CCO: 0,5 la 1 kg CCO pe zi / 1 kg de MLVSS în aerare CBO: 0,25 la 0,5 kg CBO pe zi / 1 kg de MLVSS în aerare

Aerare extinsă

CCO: < 0,2 kg CCO pe zi / 1 kg MLVSS în aerare CBO: < 0,1 kg CBO pe zi / 1 kg MLVSS în aerare.[11]

Calculul incărcării hrană/microorganisme a bazinului de aerare.

Se determină cantitatea de materii volatile în amestecul apă-nămol ce trebuie menținută în bazinul de aerare al stației convenționale. Se presupune un raport hrană/microorganisme de 0,5 kg CCO pe zi/ 1 kg de materii volatile în amestec apă- nămol în aeraer. În mod frecvent, acestă încărcare este exprimată ca 50 kg CCO pe zi / 100 kg de MLVSS.

Informațiile necesare sunt:

CCO mediu în efluentul primar ;

debitul mediu zilnic

Încărcarea = CCO al efluentului primar, mg/l x debit zilnic, mc/zi

Masa dorită de materii volatile în amestecul apă- nămol în aerare :

MLVSS , kg =

MLVSS este o măsură a organismelor din bazinul de aerare disponibile să lucreze pe nămolul care va veni. Dacă se exploatează stația pe baza lui MLVSS, trebuie să notați orice fluctuație care poate apare în timpul săptămnânii și să faceți reglajele corespunzătoare.

Dacă încărcarea CCO aplicată la bazinul de aerare crește sau scarde la un nivel diferit consemnat timp de 2 ore succesive trebuie calculată o valoaer nouă pentru amestecul apă- nămol și reglat nămolul activ în exces pentru a realiza noua valoare dorită de suspensii în aerare.

Timpul de retenție al celulelor semnificative (MCRT).

O alta medodă de abordare pentru controlul solidelor utilizată de operator este prin timpul de retenție al celulelor semnificative (MCRT) sau timpul de retenție al solidelor (SRT). Acesta este un rafinament derivat din vârsta nămolului. Ambii termeni sunt aproape aceeași. Ecuația pentru MCRT este:

MCRT =

Cel mai dorit MCRT pentru o anume stație este determinat experimental ca și pentru utilizarea vârstei nămolului sau pentru concentrația de suspensii volatile în amestecul apă-namol. MCRT dorit pentru exploatarea unei statii convenționale de obicei va rezulta întree 4 și 15 zile. A nu se confunda acest timp cu domeniul recomandat pentru vârsta nămolului de 3.5 la 10 zile.

Exista 3 cai diferite pentru calcului masei de suspensii în sistemul de aerare:

MLSS mg/l x volumul bazinului de aerare, m3 x 1000kg/m3;

MLSS mg/l x (volumul bazinului de aerare, m3 + volumul decantorului secunda, m3) x 1000 Kg/3;

(mg/l x volumul bazinului de aerare, m3 + nămol recirculat SS, mg/l x volumul stratului de nămol, m3) x 1000kg/m3

2.4.3 Deficiențe în exploatarea bazinelor de nămol activ.

Schimbări ale indicelui de nămol. Cauza: nămolul activ este o cultură de microorganisme, eterogenă, formată dîntre-un număr de specii și genuri, ale cărei proprietăți specifice se modifică datorită variației caracteristicilor apelor uzate și a condițiilor de exploatare; ca urmare a acestor variații, indicele de nămol se schimbă din timp în timp.

Indicele de nămol se modifică atunci când: apele uzate conțin materii inerte, cu densitate mare, cum ar fi argilele, cenușa, particulele fine de nisip etc.; în aceste condiții indicele de nămol scade; Scăderea arată că nămolul sedimentează cu ușurință și că nu sunt probleme deosebite în exploatarea decantoarelor secundare; apele uzate conțin mari cantități de substanțe organice , care contribuie la creșterea incărcării nămolului activ: atunci, indicele de nămol crește. Condițiile care provoacă creșterea indicelui de nămol pot crea probleme deosebite la separarea, concentrarea și recircularea nămolului din decantoarele secundare în bazinele de aerare. Dacă indicele de nămol crește în asemenea măsură incât este afectat procesul de epurare biologică, se spune că nămolul se „umflă";

concentrația de oxigen în bazinul de aerare scade sub anumite limite. Se pare că microorganizmele care „populează nămolul uscat" se dezvoltă mai bine la concentrații scăzute de oxigen.

Prevenirea și remedierea se realizează prin: creșterea concentrațiilor de nămol activ în bazinul de aerare și menținerea acestora la valori ridicate cât mai mult posibil. S-a demonstrat practic că tendința spre „umflare" a nămolului este dată de unele microorganisme filamentoase sau cu aspect gelatinos, a căror creștere este incetinită de concentrațiile mari de biomasă (nămol activ). Menținerea unor concentrații ridicate de biomasă în bazinul de aerare depinde de capacitatea sistemului de aerare de a asigura cu oxigen procesul în asemenea condiții și de cea a instalațiilor de recirculare și evacuare a nămolului excedentar;

creșterea cantității de aer întreoduse în bazinele de aerare; s-a dovedit, uneori, a avea un efect pozitiv asupra umflării nămolului; administrarea nămolului recirculat, a unor doze de clor alese judicios. Dozele considerate, în general, eficiente sunt de 10-20 mg/l (valori raportate la volumul nămolului recirculat). Dozele de clor se pot raporta și la conținutul de suspensiiexprimate ca substanță uscată; în acest sens, se recomandă doze de clor de 0,3-0,6% din substanța uscată. Efectul clorului asupra umflării s-a atribuit mai multor cauze. Prîntree altele , el ar scoate apa strâns legată de materia gelatinoasă din nămolul activ. Aplicarea clorului pentru controlul umflării nu inlătură cauzele fenomenului, așa incât tratamentul este eficace atâta timp cât se aplică. Amestecarea nămolului fermentat aerob cu nămolul activ. Procedeul presupune amestecarea de nămol fermentat anaerob cu nămol activ recirculat în raport de 1:1, aerarea amestecului un anumit interval de timp și întreoducerea nămolului activ astfel obținut în bazinele de aerare. Scăderea indicelui de nămol este cu atât mai pronunțată cu cât cantitatea de nămol fermentat adăugat, exprimată sub formă de substanța uscată, este mai mare.

Aceste intervenții în exploatare sunt recomandate, de obicei, pentru combaterea umflării nămolului în stațiile de epurare a apelor uzate orășenești. Aplicarea lor conduce mai mult sau mai puțin la scăderea indicelui de nămol.

Problema umflării nămolului este insă deosebit de importantă, atât pentru stațiile de epurare mecano-biologice orășenești, cât și pentru unele stații de epurare biologică industriale, iar combaterea acestui fenomen nu este deloc simplă , întreucât „umflarea" apare ca rezultatul influenței unui foarte mare număr de factori.

Ridicarea nămolului activ la suprafață. Cauza, nitrificarea excesivă. Nitrificarea, de fapt, provoacă două dezavantaje majore:

Flotarea nămolului separat în decantor, la suprafața acestuia. Acțiunea se datorează gazelor produse de unele bacterii anaerobe, care în absența oxigenului descompun azoții din apă, producând prîntree altele, azot și bioxid de carbon. Bulele de gaz în drumul lor ascendent antrenează și nămolul activ. Aceste fenomene de nitrificare și flotare a nămolului au loc dacă se lasă să se acumuleze la baza decantorului, pe radier, un strat considerabil de nămol. Când nămolul plutește la suprafața decantorului, în efluentul acestuia se inregistrează o creștere semnificativă a concentrației de suspensii;

Accentuarea fenomenelor de eutrofizare (degradare) a receptorilor, din cauza conținutului mare de săruri de azot (azotați și azotiți). Aceste săruri au rolul de fertilizanți pentru flora acvatică, care se va dezvolta excesiv, iar după moarte, materia organică pe care o conțin contribuie la o scădere pronunțată a concentrației de oxigen, ceea ce pune în pericol existența vieții în receptor.

Prevenirea și remedierea: când apare nămolul plutitor la suprafața apei în decantoarele secundare, se pot lua următoarele măsuri:

-Se mărește debitul de nămol activ recirculat, care se pompează din decantorul secundar; acesta reduce timpul de staționare a nămolului pe radierul decantorului și crește perioada de timp în care nămolul este sub aerare;

-Se reduce încărcarea cu ape uzate a bazinului de aerare, prin punerea în funcțiune a unor unități de rezervă;

-Se mărește viteza de mișcare a mecanismelor de colectare a nămolului;

-Se reduce aerarea prin scoaterea din funcțiune a unor echipamente de aerare;

-Micșorerea aerării are ca efect o reducere a nitrificării.

Nămolul plutitor nu trebuie confundat cu procesul de infoiere. Nămolul se depune și se compactează satisfăcător la fundul decantorului, dar după depunere se ridică la suprafața decantorului secundar în straturi sau mici particule având dimensiunea unui bob de mazăre. Nămolul plutitor produce de obicei o spumă fină sau bule colorate la suprafața bazinului de aerare și a decantorului secundar.

Nămolul plutitor este cauzat de denitrificare sau infectare și rezultă dîntre-un timp de reținere prea îndelungat în decantorul secundar. Decantoarele secundare trebuie să fie echipate cu deflectoare și culegătoare de spumă pentru a împiedica ca acste suspensii să scape în efluentul stației.

Denitrificarea este un proces aerob ce apare când ionii de nitriți sau de nitrați sunt reduși la azot gaz și se formează bule ca rezultat al acestui proces. Bulele se atașează de flocoane biologice și fac să plutească flocoanele la suprafața decantorului secundar. Această condiție este deseori cauza nămolului plutitor observat în decantorul secundar sau ingroșătoarele gravitaționale.

Infectarea este un proces în urma căruia materia organică se descompune pentru a forma produse rau mirositoare asociat cu absența oxigenului liber. Dacă procesul este sever, apa uzată devine neagră, degajă mirosuri urâte, conține oxigen dizolvat puțin sau deloc și generează o cerere mare de oxigen.

Denirtificarea apare de obicei când vârsta nămolului este mare (aerare extinsă). Când acest tip de nămol activat curge de la bazinul de aerare spre decantorul secundar sau devine lipsit de oxigen, organismele folosesc intâi oxigenul dizolvat disponibil și apoi oxigenul din conpușii nitrați rezultând eliberarea de azot gaz. Denitrificarea este o indicație de bună tratare furnizând un nămol care la testul de sedimentare stă cel puțin o oră pe fundul cilindrului, dar plutește la suprafață după două ore.

Dacă se ridică prea devreme în cadrul testului de sedimentare, vârsta nămolului ar trebui redusă sau rata de alimentare cu microorganisme ar trebui mărită. Această soluție ar avea succes dacă bacteriile nitrificatoare sunt eliminate din sistem. Dacă nămolul rămâne pe fund timp de o oră în cadrul testului de sedimentare, dar problemele sunt tot prezente în decantorul secundar, măriți ratele de nămol recirculat pentru a deplasa suspensiile în afara decantorului la o rată mai rapidă, în anumite condiții aceasta nu va ajunge și ar putea fi obținute rezultate mai bune prin descreșterea ratei de nămol recirculat, așa că procedați cu atenție.

Nămolul plutitor poate fi de asemenea controlat prin creșterea incărcării spre bazinul de aerare prin scoaterea din funcțiune a unui decantor primar dacă se utilizează mai multe de unul. în timpul perioadelor de debit scăzut, apa brută uzată poate fi descărcată direct în bazinele de aerare. O altă variantă este de a verifica posibilitatea instalării unor difiizori de aer conici.

Nămolul septic poate apare când orice tip de nămol rămâne prea mult timp în locuri ca brașe și canale. Are un miros greu, se ridică incet și câteodată în pâlcuri. Chiar și cantități mici pot dăuna bazinului de aerare. Poate apare în bașele proiectate sau construite defectuos, în cămine, canale sau sisteme de conducte. Acesta apare când nămolul activat se poate depozita și descompune anaerob. Acumulările de nămol septic se pot de asemenea dezvolta pe radierul bazinului de aerare, datorită ratelor insuficiente de aer care nu mențin amestecul complet. O încărcare mare de suspensii de asemenea poate cauză probleme septice.

Pentru a controla efectiv nămolul septic, bazinele de aerare trebuie menținute sub o puternică agitare și nămolul trebuie pompat des. în canale și conducte o viteză de 0,45 m/s va împiedica formarea de acumulări de nămol care pot devani septice.

Nămolul care devine septic în decantorul secundar poate apare din următoarele cauze:

-rata prea scăzută a nămolului recirculat, reținând astfel suspensiile prea mult timp în decantorul final și permițându-le să devină septice;

-oprirea mecanismului de colectare a decantorului, astfel că nămolul nu este deplasat spre bașa de scurgere;

-conducta de nămol oprită sau vana inchisă;

– pompa de recirculare nămol oprită sau vana inchisă.

Un operator bun verifică sistemul de mai multe ori pe zi. În cele mai multe stații noi cu nămol activat decantoarele secundare au mecanism de preluarea probelor cu air lift sau fotocelule pentru a indica nivelul stratului de nămol din bazin. Oricând nivelul stratului de nămol al decantorului finalse schimbă, trebuie făcută imediat o investigație. în oricare din cazurile menționate mai sus corecția este evidentă- restabiliți debitul de nămol recirculat cât mai repede posibil.

Substanțele toxice. Toxicitatea provoacă incetiniri severe ale creșterii sau moartea organismelor active și produce dereglări ale sistemului sau efluentului. Operatorul are insă un control limitat asupra întreărilor de nămol toxic în stație. Totuși, când aceasta se intâmplă, trebuie imediat oprită evacuarea nămolului în exces și toate suspensiile disponibile returnate spre bazinul de aerare. Materiile toxice, cum ar fi metalele grele, acizii, insecticidele și pesticidele nu ar trebui niciodată descărcate între-un sistem de canalizare fără un control adecvat.

Formarea spumei. Cauza: concentrații mari de detergenți sau alte produse tensioactive în apele uzate.

Spuma tinde să se formeze pe laturile bazinelor de aerare opuse acelora pe care sunt aamplasate dispozitivele de aerare. în cazul turbinelor cu aerare cu ax vertical, spuma se strânge la periferia bazinelor. Spuma se stânge în cantitate mare, se revarsă peste pasarele și scări de acces, făcându-le alunecoase și periculoase, mai ales în porțiunile în care sunt murdare. Vântul poate împrăștia spuma în incinta stației, murdărind construcțiile și constituind un pericol pentru sănătatea muncitorilor.

Cantitatea spumei formate crește în funcție de:

scăderea concentrației de materii solide (nămol activ) în lichidul aerat;

creșterea aerării și a gradului de amestec;

creșterea eficienței de epurare a apelor uzate;

creșterea temperaturilor atmosferice.

Prevenirea și remedierea se realizează astfel:

se stropesc suprafețele acoperite cu spumă cu apă curată, efluent epurat, apă decantată

etc.;

se aplică pe suprafața bazinului cantități mici de substanțe antispumante.

Antispumanții sunt substanțe active care indepărtează rapid spuma, dar care nu sunt eficiente decât pe perioade scurte; este de multe ori necesară aplicarea lor de câteva ori pe oră. Se mărește concentrația de nămol activ din bazinul de aerare, prin creșterea gradului de recirculare și reducerea evacuării de nămol excedentar. Acest mod de combatere a spumei s-a dovedit cel mai eficient. Pentru a putea fi aplicat cu rezultate bune, este necesar ca nămolul activ să aibă un indice al nămolului mic.

Pentru a controla spumarea trebuie să: mențineți concentrații ridicate ale suspensiilor în amestecul apă- nămol; reduceți aerul furnizat pe perioadele de debit scăzut, menținând insă DO; recirculați supernatantul spre bazinul de aerare în perioada debitelor scăzute (fiți precauți cu această metodă- supernatantul trebuie recirculat incet și uniform, pentru că prea mult supernatant ar putea cauza un necesar excesiv de oxigen).

Aceste soluții se aplică numai pentru spuma provenită de la detergenți. în anumite sisteme de aerare extinsă sau sisteme de nitrificare se formează bule care pot fi controlate uneori prin rate ridicate de nămol în exces(reducerea suspensiilor din amestecul apă- nămol).

Spumarea provenită de la organismele Nocardia apare de obicei în bazinele de aerare. Când numărul de organisme Nocardia devine excesiv, acestea pot forma o spumă groasă, maro inchis la suprafața bazinului de aerare. Examinarea microscopică a spumei poate confirma prezența acestor organisme. Aceste filamente scurte se dezvoltă lent și incep să crească în interiorul particuleleor flocoanelor. Pentru detectarea Nocardiei în interiorul floconului în stadiul incipient de creștere este necesară observarea unei probe amprentă. Pe măsură ce Nocardiile se dezvoltă veți incepe să le observați în spațiile libere dîntree particulele floconului. Veți observa deasemenea o cantitate crescută de spumă în bazinele de aerare și mai multă spumă plutitoare în decantoarele secundare. [NUME_REDACTAT] în nămolul activar este mai obișnuită în stațiile de exploatate după modelul cu distribuție fracționată, contact- stabilizare și aerare extinsă. Se pot observa filamente scurte și în stațiile convenționale, dar nu în mod obișnuit. Spuma generată în bazinele de aerare se datorează faptului că celulele de Nocardia sunt sărace în umiditate și apte să se combine cu flocoanele de nămol activat și bulele de aer, pentru a forma o spumă deasă.

Metodele posibile de a controla spuma produsă de microoorganismele Nocardia includ:

scăderea MCRT- ului (timpul de retenție al celulelor semnificative) mai jos de zile,prin reducerea MLSS- suspensiilor solide din amestecul lichid apă- nămol;

clorinarea MLLS și /sau recircularea nămolului activat (RAS);

folosirea duzelor de apă; aplicarea unui agent antispumant.

Metodele de reținere și eliminare a spumei ar trebui să nu permită ca organismele Nocardia să fie recirculate inapoi spre stație și problema să devină și mai gravă.

Majoritatea stațiilor sunt echipate cu duze de apă de-a lungul bazinelor de aerare pentru a disipa spuma. Dacă se permite reducerea suspensiilor din amestecul apă- nămol, duzele de apă care stropesc mai jos nu vor fi suficiente pentru reținerea spumei. Când aceasta se intâmplă, apar două probleme: întreeținere și siguranță.

Mai intâi siguranța: spuma dîntre-un bazin de aerare este un excelent transportor al particulelor de grăsimi, iar atunci când se depozitează pe pereții „Y" sau pasarele va lăsa un strat de grăsimi care este alunecos. Mulți operatori s-au rănit alunecând pe pasarelele acoperite anterior cu spumă. Această depozitare nu numai că este periculoasă, dar și neplăcută la vedere și trebuie curățată imediat. Cea mai bună metodă pentru îndepărtarea acestui gen de depozit este cu apă (fierbinte), curățarea cu fosfat trisodic (TSP) și cu o perie de păr aspru cu coadă de lemn. Umeziți zona ce trebuie curățată, împrăștiați ușor granulele de TSP, lăsați ca acestea să se dizolve câteva minute și indepărtați grăsimea. Lăsați să acționeze timp de 5 minute, reperiați și apoi spălați cu furtunul.

Exploatarea în condiții anormale.O stație cu nămolul activat poate accepta, fară efecte adversare sistemului, din când în când, chiar șocuri de incărcării, dar nu poarte supraviețui la o serie continuă de șocuri. Mulți factori, pe care operatorul nu-i poate anticipa sau controla, pot să se schimbe, dar trebuie să-i compenseze prin adaptarea controalelor de exploatare.De exemplu, o stație convențională cu nămol activat a funcționat satisfăcător mai multe săptămâni. Decantorul secundar a fost limpede (1,7 m) cu un disc Secchi și CBO-ul efluentului și suspensiile aveau valori întree 5 și 18 mg/l. Bazinele de aerare au fost menționate la 6000 kg de suspensii în amestecul apă- nămol, având un conținut volatil 78,5 % și vârsta nămolului de cinci zile.Un minimum de DO de 2,8 mg/l a fost măsurat în ultimele trei sferturi ale bazinului de aerare.Eliminarea nămolului în exces din sistemul a fost de 900 kg/zi. În aceată săptămână situația s-a schimbat limpiditatea în decantorul secundar a scăzut la 0,5 metri. Masa suspensiilor din efluentul decantorului secundar a rămas aproximativ același. în general, efluentul stației s-a deterioarat față de săptămână trecută.

Numai dumneavoastră și inregistrările dumneavoastră ați putea determina cauza și ce acțiuni colective ar trebui luate.

A crescut sau a scăzut debitul stației?

Ratele de alimentare cu aer s-au menținut?

Ați recepționat 20 de soluții de oxigen sau netratable în influent?

Sunt pompele și conductele de nămol reciculat curate?

S-a schimbat încărcarea CBO spre bazinul de aerare?

Suspensiile din amestecul apă- nămol au rămas aceleași?

Acestea sunt doar o parte din condițiile care pot schimba calitatea efluenului.

Decizia dificilă, după determinarea cauzei sau a cauzei probabile este : trebuie făcută o schimbare? De aceea este important ca operatorul să aibă cumoștințe temeinice privind procesele din stație.Dacă știți că situația este neobișnuită și durează numai câteva zile, schimbări minore pot repede îmbunătății calitatea efluentului.Experiența dumneavoastră și a acțiunilor de inregistrare în cadrul stației joacă un rol important în exploatarea nămolului activat. Prin menținerea unor registre exacte (corecte) puteți găsi nivelul dorit de exploatare privind eficiența reținerii nămolului și a costului de exploatare. De obicei, fiecare stație va avea inregistrată concentrația suspensiilor din amestecul apă- nămol pentru care stația a funcțioanat cel mai bine. Această concentrație va produce un efluent limpede, cu o cantitae scăzută de suspensie și CBO cuprins întree 8-20 mg/l. Totuși, în funcție de proiecul stației, tipul nămoluli și anotimp, cea mai bună concentrație a amenstecului a suspensiilor apă- nămol se poate situa întree 1000 și 4000 din mg/l.Când este găsită o concentrație satisfăcătoare a suspensiilor apă- nămol pentru o stație anume în anumite condiții, operatorul ar trebui să incerce să mențină acest nivel până se schimbă ceva.

Dacă suspensiilor din amestec apă-nămol li se permite să inceapă să crească, efluentul final va incepe să se deterioreze, devenind tulbure.Când suspensiilor din amestecul apă- nămol li se permite să se dezvolte prea mult pentru stația convențională cu nămol activat pot să apară alte probleme. Rata anterioară a nămoluli reciculat pentru debitul stației ar putea fi insuficientă. Ratele de recirculare ar trebui mărite considerabil.

Dacă rata nămolului recirculat nu a fost mărită nămolul activat în decantoarele finale ar produce un strat mai gros. Stratul mai gros din bazinul final ar putea face ca suspensiile să fie antrenate peste deversoare în timpul vârfurilor de debit.Un alt factor limitativ este echipamentul pentru aerare.Cantitatea de oxigen furnizat spre bazinul de aerare limitează de asemenea masa microorganismelor care pot fi menținute între-o stare aerobă.Un necesar ridicat de oxigen în bazinul de aerare poate fi cerut de un conținut mare de suspensii în efluentul stației.Celălalt factor este reprezentat chiar de microorganisme. Dacă alimentarea este insuficientă numai un număr limitat de microorganisme va dezvolta energia pentru a se multiplica. În acest moment apare lupta pentru supraviețuirii.Când alimentarea este scăzută microorganismele incep să se mănânce întree ele (respirație endogenă = situația în care unele organismele vii oxidează unele din masele lor proprii celulare în loc de a absorbi sau adsorbi noi materii organice din medii lor inconjurător). Aceasta este perioada de cea mai compelxă oxidare și noua producție de nămol este minimă. Sunt proiecte care prevăd extinderi ale zonei de aerare din stație pentru a funcțioan în aceste condiții, în care există tendința de a se mării masa suspensiilor din efluentul stației.[11]

Modificări în stație. Dacă stația devine depășită, prima acțiune inaintea orcărei schimbări este de a verifica datele statistice, cel puțin ultimele trei săptămânfc Problema a apărut probabil săptămâna trecută sau chiar mai devreme.

Au fost schimbări la alte componente ale stației, cum ar fi fermentatorul sau decantoarele primare? A fost găsit supernatantul fermentatorului având cantități excesive de suspensii recirculare spre decantoarele primare? Recircularea supernatantului trebuie să fie incetată și ușoară în perioade de încărcare scăzute. Suspensiile supernatantului din frmemtarea amestecate cu apa uzată brută și cu nămol activat poate crea un nămol ușor care poate scăpa din decantorul primar. Suspensiile scăpate din decantorul primar creează probleme nedorite de recircularea și incărcări.

Au crescut sau diminuat debitele zilnice și concentrațiile? Ploi abundente urmate de perioade secetoase, o nouă fabrică industrială sau o descărcare diferită de la o industrie existentă pot cauza probleme.

S-a schimbat temperatura influentului în mod semnificativ?

A fost programul de prelevare a probelor corespunzător?

În majoritatea cazurilor depășirea stației se datorează unei probleme interne a stației și nu a apei brute uzate a influentului, în afară de cazul când stația este supraincărcată în mod frecvent.

Condiția 1: (concentrații mari de suspensii în superntantul fermentatorului)

Un conținut ridicat de suspensii î supernatantul ferentatorului poate să rezulte din graficul operatorului. Masa suspensiilor din supernatantul fermantatorului are în general o cerere mai ridicată și imediată de oxigen și conține o cantitate importantă de suspensii coloidale și dizolvate.

Dacă o cantitate mare de suspensii cu conținut scăzut de substanțe volatile este trecută din decantorul primar spre sistemul de aerare, câteva evenimente nedorite pot apare.Suspensiile din supernatant sunt culese de nămolul activat din bazinul de aerare și transmise în sistem. Aceasta creează o cerere suplimentară de oxigen și trebuie mărit debitul de aer. Suspensiile din fermentator realizează o depunere bună a nămolului activat, dar culoarea flaconului va fi mai intunecată.

Masa totală a suspensiilor din bazinul de aerare va crește datorită suspensiilor din supernatant și în mod normal operatorul va mări ratele de nămol activat pentru a menține nivelul suspensiilor sau vârsta nămolului. Prin urmare, efluentul din stație se deteriorează. De ce? Testele de laborator arată că suspensiile din bazinul de aerare au nivelul dorit și DO din amestecul apă- nămol a fost menținut la 2,0 mg/l (probabil a fost necesar mai mult aer).

Ceea ce a apărut nou este că prin eliminarea aparentă a excesului de nămol activat, multe din microorganisme au fost inlocuite în bazinul de aerare prin suspensii fermentate sau inerte. Sunt prelevate la fel ca și suspensiile din amestecul apă- nămol și sunt incluse ca masă totală a suspensiilor sub aerare. De aceea multe stații își bazează incărcările din bazinul de aerare pe suspensiile volatile ale amestecului apă- nămol și nu de suspensiile amestecului apă- nămol. Se presupune că microorganismele ar reprezenta conținutul de substanțe volatile ale suspensiilor din amestecul apă- nămol.

Majoritatea suspensiilor din amestecul apă- nămol al nămolului activat se aliniază la un nivel de 70- 80% al conținutului de substanțe volatile pentru nămolul orășenesc când procesul funcționează corect. Aceasta inseamnă că dacă vă străduiți să mențineți o vârstă a nămolului de 5 zile, incercați să mențineți numărul prevăzut de organisme pentru fiecare unitate de hrană aplicată bazinelor de aerare.

O vârstă a nămolului de cinci zile este echivalentă cu 20 kg hrană la 100 kg de microorganisme. Când supernatantul a fost admis în bazinul de aerare, masa de suspensii din bazinul de aerare a fost mărită.

Când nămolul a fost eliminat pentru a menține vârsta de 5 zile a nămolului, multe din microorganismele necesare pentru tratarea apelor uzate de întreare au fost inlocuite de suspensiile inerte ale supernatantului. Aceasta a plasat o încărcare mai ridicată de hrană asupra organismelor rămase de aproximativ 30- 35 kg la 100 kg de organisme și a redus vârsta efectivă a nămolului de la 5 la posibil 3,5 zile.

Debitul pe timp de ploaie poate antrena excesul de praf spre stație prin infiltrații în canalizare sau în sistemele unitare de canalizare. Suspensiile cresc drastic, dar procentul de suspensii volatile poate scădea la 50% din totalul suspensiilor. Dacă măsurați numai totalul suspensiilor în acest gen de situații, va apare că aveți exces de suspensii care necesită a fi reținute. Totuși, eliminarea suspensiilor în acest caz poate produce pierderi serioase de organisme.

În stație exemplu, pot să nu apară suspensiile supernatantului pentru a produce o schimbare, dar peste o perioadă de câteva zile sistemul poate avea probleme severe.

Când totalul masei de suspensii volatile în bazinul de aerare devine prea scăzut datorită cantitățior excesive de suspenși inerte din supernatantul fermentatorului sau a debitului de ploaie la întreare, soluția problemei este de a reduce sau a stopa eliminarea nămolului pe o perioadă de câteva zile. Aceasta va furniza timpul necesar pentru refacerea populației de microorganisme pentru a trata încărcarea în poluanți a influentului.

Încercați să mențineți suspensiile în fermentator un timp mai îndelungat și incercați să creșteți concentrația suspensiilor în alimentarea nămolului spre fermentator. Este posibil ca slăbiciunea supernatantului să fi fost datorată supraincărcării fermentatorului și/ sau nămolului de insămânțare insuficient în fermentator. în acest caz apare problema „bulgărelui de zăpadă" – intâi fermentatorul este supraîmcărcat, apoi suspensiile supernatantului supraincarcă bazinul de aerare, care supraincarcă decantorul și problema devine din ce în ce mai gravă.

Condiția 2: (schimbări de debit sau poluant) intotdeauna să fiți prevaniți de posibilitatea unor descărcări toxice, a unor deversări accidentale (în special variațiile nocturne), averse sau alți factori din rețeaua amonte care ar putea schimba debitul influentului sau caracteristicile poluantului.

O problemă frecventă este creșterea debitelor de la infiltrațiile provenind din averse sau alte surse. Aceste debite pot crea timpi mai scurți de aerare sau pierderi de suspensii ale nămolului activat din decantoarele finale, datorate unei supraincărcări hidraulice.

Pentru a compensa această condiție prin recirculare, reglați ratele de recirculare și eliminare a nămolului pentru a menține pe cât posibil suspensiile în bazinul de aerare. Sau schimbați exploatarea pe model „distribuție fracționată" sau model de exploatare „contact- stabilizare".

Schimbările caracteristicilor poluantului pot fi cauzate de descărcări sau deversări izolate, sau schimbările pot fi sezoniere. Strângeți relațiile cu responsabilii stațiilor de pre- epurare ale căror activități ar putea cauza schimbări asupra stației dumneavoastră în ceea ce privește incărcările poluante și incurajați aceste persoane să vă inștiințeze ori de câte ori o problemă ar putea apare. incercați să-i convingeți să facă descărcările neobișnuite la o rază scăzută de descărcare, decât totul deodată.

Anumite industrii, cum ar fi cea a zahărului, creează probleme sezoniere la care operatorul trebuie să se pregătească din timp.

Condiția 3: (schimbări de temperatură) Sistemul cu nămol activat este influențat de schimbările temperaturii similar cu reacția biofiltrului la schimbări de temperatură primăvara și toamna.

În timpul verii, stația cu nămol activat poate funcționa satisfăcător la un anumit nivel de încărcare și rate de aer, dar iarna cele mai bune nivele de încărcare și rate de aer se schimbă și stația necesită mai puțin aer și mai multe suspensii sub aerare.

Temperatura este un factor important în cazul oxidării relative la acumularea de nămol. O temperatură ridicată produce o rapidă creștere a ratei de microorganisme și mai mult poluat acumulat în celula organismului cu mai puțină oxidare. De obicei, o activitate biologică mai mare va rezulta în general în producția de nămol, dar nămolul poate fi mai subțire decât de obicei.

Condiția 4: (schimbări în programul de prelevări). Datele asupra performanței sistemului pot fi puternic afectate de programul de prelevări. Dacă sunt utilizate locuri de prelevare improprii și teste de laborator de asemenea improprii, rezultatele de laborator pot varia considerabil.

Când datele de laborator variază mult de la o zi la alta, verificați locul de prelevare a probei, timpul și probele de laborator pentru erori.

Când luați în considerare o schimbare importantă în proces, mai intâi revizuiți datele stației. Apoi, faceți numai o singură schimbare importantă odată.

Dacă sunt făcute două schimbări, nu veți ști dacă una sau ambele schimbări au furnizat acțiunea corectivă. Când o schimbare este realizată, acordați-i sistemului măcar o săptămână până să incercați o a altă schimbare sau modificare. Nu faceți prea multe schimbări prea repede![11]

2.4.4 Echipamente pentru procesul cu nămol activat.

Necesitatea cunoașterii echipamentelor.

Citiți intotdeauna și ințelegeți literatura data de furnizor inainte de a porni, exploata, întreeține sau oprii echipamentul. Puteți sa fiți foarte capabil în a exploata procesul cu nămol activat, dar daca echipamentul dumneavoastră nu este performant, viața poate fi foarte grea. Procedee de oprire corecta pot fi trecute cu vederea în literature furnizorului și în manualelele de exploatare și întreeținere. Daca procedeele de oprire nu sunt corecte, echipamentul poate sa se strice șiș a nu mai pornească din nou.

Aceasta secțiune va identifica pașii importanți de urmărit când se oprește echipamentul sistemului de aerare, când se incearcă sa se trateze condiții anormale sau probleme deosebite sic and se face întreținerea echipamentului. Acești pasi sunt generali și trebuie sa va realizați propria lista detaliata în caz ca nu aveți una disponibila.

Oprirea aeratorului axial.

Oprirea aeratoarelor este ceruta când se realizează întreținerea pentru a preveni vătămarea personalului de întreeținere și posibile defectări ale echipamentului.

Comutați întreerupătorul pe poziția "oprit".

Se decuplează separatorul principal.

Blocați și etichetați separatorul pe poziția "deconectat".

Acum se poate realiza întreținerea. Se va purta veste de salvare sau century de siguranță, depinzând de adâncimea de apa în bazinul de aerare.

Condiții anormale de funcționare a aeratorului axial.

Când se fac verificări de rutina și inspecții, puteți sa găsiți ocazional unele condiții anormale.

Daca aceste condiții nu sunt corectate cat de repede posibil, pot rezulta defecțiuni serioase ale echipantului. Este prezentat în tabelul următor unele condiții anormale ale aeratorului axial.

Tabel 2.9 Condiții anormale ale aeratorului axial. [11]

Întreținerea aeratoarelor axiale.

Un program amplu de întreeținere preventivă este o parte esențială a exploatării stației. O corectă întreeținere va asigura performanțe mai bune și mai de lungă durată ale echipamentului decât în cazul în care i se dă o slabă atenție sau chiar deloc. Această secțiune va fi utilizată ca ghid în realizarea întreeținerii cerute de echipamentul pentru procesul cu nămol activat. Pentru informații mai detaliate, vezi Capitolul 15, "întreeținere", manualul de exploatare și întreeținere al stației dvs. și manualele furnizorului.

MOTOARE

Motoarele trebuie să fie gresate după aproximativ 2000 ore de exploatare. Motorul trebuie să fie oprit când incepe gresarea.

Indepărtați bușoanele de umplere și evacuare, eliberați orificiul de umplere de orice unsoare intărită și adăugați unsoare proaspătă prin orificiul de umplere până când iese afară prin orificiul de evacuare. Porniți motorul și lasați-1 să funcționeze aproximativ 15 minute pentru a elimina excesul de unsoare. Opriți motorul și montați bușoanele de umplere și evacuare.

După aproximativ cinci ani de funcționare, bobinajul motorului are tendința de a se deteriora datorită umezelii și căldurii. Faceți o revizie a motorului și scoateți-1 din funcțiune pentru a fi reparat de către un atelier autorizat de reparații de motoare.

REDUCTORUL

În general orice echipament nou cu ungere cu ulei are o perioadă de rodaj de aproximativ 400 de ore. După acest timp, uleiul trebuie să fie scos din reductor, rezervorul golit și pus ulei nou. Acest procedeu indepărtează particulele fine de metal care s-au produs prin uzura componentelor interne ca rezultat al toleranțelor inițiale strânse când echipamentul a fost rodat. Dacă s-au găsit cantități mari de particule de metal după perioada de rodare, trebuie să fie consultat fabricantul.

În reductor este utilizat în mod normal un ulei de inaltă calitate pentru turbine. După ce s-a efectuat o schimbare de ulei, cu capacele de vizitare scoase, verificați ca transmisiile să aibă o funcționare corectă și uleiul o curgere corectă.

Lagărele gresate cu unsoare consistentă vor fi gresate aproximativ la fiecare 500 de ore de exploatare, depinzând de condițiile de lucru.

NOTA: Se pot produce defecțiuni la lagăre prin gresare cu o cantitate mai mare de unsoare consistentă, decât cu o cantitate mai mică.

Uleiul pentru transmisii și pentru lagăre va fi schimbat după aproximativ fiecare 1400 de ore de funcționare în condiții de exploatare normală și dacă este necesar și mai frecvent. NOTA: Este o necesitate tipul corect de ulei. Dacă este prea subțire sau prea.gros, el va împiedica corecta funcționare a lagărelor și transmisiilor.

CUPLAJUL ȘI ROTORUL

La fiecare 6 până la 12 luni trebuie să fie oprit aeratorul și trebuie ca toate șuruburile și piulițele de la rotor și de la cuplaj să fie revizuite (restrânse) conform specificațiilor fabricantului. Acesta este un moment prielnic pentru a inspecta suprafețele metalice pentru constatarea deteriorărilor cum sunt crăpături sau componente uzate. În timp ce unitatea este scoasă din funcțiune, verificați și centrarea corectă a rotorului și arborelui.

După realizarea întreeținerii de rutină, utilajul și zona inconjurătoare trebuie să fie ștearsă sau spălată. Asigurați-\ ă că a fost indepărtată orice urmă de ulei sau grăsime. Aruncați cârpele murdărite de ulei sau grăsime în containere acoperite pentru a evita pericolul de foc.

2.5 Probleme legate de protecția muncii în statii de epurare.

Datorită compoziției apelor uzate pot apărea următoarele pericole: infecții, accidente datorate lipsei de oxigen, intoxicații cu gaze sau vapori otrăvitori, explozii, etc.

Aceste pericole se evită intâi prin executarea unor lucrări de siguranță și folosirea echipamentului de protecție necesar.

Pentru prevenirea leziunilor fizice este necesar ca:

obiectele să se ridice cu grijă, fiind sprijinite pe mușchii de la picioare, nu pe spate. Se folosesc trolii și electromacarale pentru obiecte grele;

să se evite căderile. Trebuie să se acorde atenție la folosirea scărilor verticale și a scărilor inguste. Se instalează bare de protecție la scările mai inalte de 3 m. Uneltele și echipamentul portabil să se păstreze la locurile stabilite. Pasajele și scările să nu fie acoperite cu grăsime, ulei sau gheață. Pământul rămas după lucrări să se indepărteze din zonele de lucru;

să se ridice capacele de la gurile de acces, cu ajutorul unui troliu cu cârlig. Capacele mai puțin grele să nu fie lăsate parțial peste gura de acces, ci să se tragă complet în afară. Să se poarte mănuși la manipularea obiectelor grele. Pentru toate părțile mobile ale mașinilor, să se prevadă apărători de metal

să se evite electrocutările, legătura cu pământul să fie bine făcută și toate firele expuse să fie bine izolate;

să se folosească centuri de siguranță când se pătrunde prin gurile de acces în bazine mai adânci de 2,5 – 3 m;

să se ia măsuri de prevenire și combatere a incendiilor, conform normelor în vigoare.

Pentru prevenirea infectărilor organismului se are în vedere faptul că apele uzate, cât și produsele lor auxiliare constituie un pericol real pentru personalul de exploatare, deoarece conțin un număr mare de bacterii patogene și viruși care pun în pericol sănătatea personalului. Acestea pot provoca o serie de boli, cum ar fi: febra tifoidă , dizenteria, hepatita infecțioasă, tetanosul, etc.

Se recomandă următoarele măsuri preventive:

asigurarea apei de băut necontaminate, prin evitarea racordărilor (petrecerilor) întree conductele de apă potabilă și conductele de ape uzate sau nămoluri. Se impune menținerea în stare corespunzătoare a instalațiilor sanitare și a rețelei de alimentare cu apă;

să se prevadă o trusă de prim ajutor pentru tratarea imediată a tăieturilor și rănilor mai mari;

să se prevadă spații pentru dușuri, chimbul îmbrăcămintei, săli de mese, etc;

să se facă vaccinări periodice contra febrei tifoide și tetanosului, pentru tot personalul;

să se poarte mănuși de cauciuc la curățirea pompelor sau a altor instalații care implică contactul direct cu apele uzate.

Accidente datorate lipsei de oxigen. Concentrația redusă a oxigenului în spațiile adânci cu ventilație slabă (stații subterane de pompare, metantancuri, cămine, conducte, etc.) constituie sursa multor accidente. Scăderea concentrației oxigenului din aer sub 13 % datorită consumului de oxigen prin descompunerea substanțelor organice, constituie un pericol deosebit pentru operatori (în volume, concentrația oxigenului din aer este de 20,93 %).

Detectarea lipsei de oxigen între-un spătui de lucru se face cu ajutorul lămpii de tip minier sau al analizoarelor automate. Se interzice detectarea lipsei de oxigen cu ajutorul flăcării directe, chibrit sau lumânare, deoarece poate apărea pericol de explozie în cazul creșterii concentrației unui alt gaz.

Prevenirea lipsei de oxigen se asigură prin :

asigurarea unei ventilații corespunzătoare pe o perioadă de minimum 30 minute inainte ca operatorul să pătrundă în spațiul de lucru; |

îndepărtarea surselor de gaze care inlocuiesc aerul atmospheric;

determinarea conținutului de oxigen prin folosirea de indicatoare speciale;

realizarea unei ventilări (aerisiri) corespunzătoare. În camere sau alte construcții, ventilația se asigură prin: ferestre deschise, uși, prize de aer curat lângă tavan și canale de aspirație mecanică, ventilatoare. În bazine, ventilația se asigură prin: aer comprimat, ventilatoare portabile, etc.

Prevenirea degajării gazelor sau vaporilor otrăvitori: gazele sau vaporii otrăvitori acționează direct sau indirect, în mod vătămător sau distructiv asupra sănătății sau vieții omului. Ele prezintă pericol de arsuri, explozii, asfixieri, otrăviri, etc.

În gurile de ieșire adânci, puțuri și bazine, prevenirea pericolelor prezentate constă în:

efectuarea de probe pentru gazele sau vaporii inflamabili sau explozivi, cu indicatoare portabile;

efectuarea de probe pentru hidrogen sulfurat și dioxid de carbon, cu fiole speciale;

observarea cu atenție a oricăror mirosuri străine sau irirtarea ochilor.

Inainte de a exploata sau întreeține orice piesă a echipamentului trebuie citit intotdeauna cu grijă manualul fabricantului.

La grătare și instalații aferente, prevenirea pericolelor se face astfel :

se folosește echipamentul electric antiexplozibil și nu se lucrează cu lămpi cu flacără liberă;

se asigură o bună ventilație, prin curent natural de aer sau mijloace mecanice.

În bazinele de nămol , camera de nămol și în bazinele de fermentare prevenirea pericolelor se face astfel :

se va evita revărsarea nămolului;

se asigură o bună aerisire;

se folosește echipament electric exploziv;

se controlează periodic atmosfera cu un indicator pentru gaze;

se evită toate sursele de aprindere din apropierea bazinelor de fermentare;

se controlează regulat toate conductele și instalațiile auxiliare, spre a se detecta eventualele pierderi de gaze, etc.

Oricând trebuie să lucrați împrejurul bazinelor de aerare și decantoarelor, utilizați procedee sigure și aveți tot timpul o grijă extremă.

Purtați cizme de protecție cu tocuri metalice, cu fete și talpă care împiedică lunecarea. Compoziția de plută a tălpilor realizează cea mai bună frecare pentru utilizare generală.

Purtați o vestă de salvare dacă lucrați în jurul unui bazin de aerarecare nu are mână curentă pentru a vă proteja. Căderea între-un bazin de aerare în timp ce se injectează aer are ca rezultat aproape sigur innecul, în afara cazului când este purtată o vestă de salvare.

Creșterile de alge alunecoase trebuie să fie rase și spălate dacă apar pe pasarele.

Păstrați zona curată de ulei împrăștiat sau grăsimi.

Nu lăsați scule, echipamente și materiale acolo unde ele ar putea constitui un pericol pentru protecția muncii.

Trebuie să fie instalata permanent o iluminare corespunzătoare pentru lucrul de noapte, în special în caz de avarii.

Condițiile de gheață în timpul iernii pot cere ghete prevăzute cu cuie și zonele cu gheață trebuie date cu nisip, dacă gheața nu poate fi topită cu apă de spălare.

Indepărtați doar secțiunile de mană curentă cerute de scopul imediat.Secțiunile demontate trebuie depozitate corect, în afara zonei de lucru, și asigurate împotriva căderii. Zona trebuie să fie inconjurată cu frânghie sau baricadată pentru a prevani întrearea și posibila accidentare a personalului neautorizat.

Dacă este necesară întreeținerea sau repararea unui cierator de suprafață, acesta trebuie scos de sub tensiune și separatorul principaltrebuie deconectat, blocat și semnalizat corect. Blocarea trebuie făcută cu un lacăt și trebuie să țineți cheia în buzunarul dumneavoastră. insemnați separatorul cu o etichetă de blocaj și notați data la care aeratorul a fost scos de sub tensiune, motivul și numele persoanei care a blocat aeratorul.

Dacă există o problemă electrică la acționarea aeratorului, numai electricienii autorizați vor fi acceptați la depistarea defecțiunii și la reparație. Au apărut nenorociri serioase la echipament și la persoane necalificate care au vrut „doar să-1 aranjeze".

Aeratoarele de suprafață sunt amplasate direct deasupra bazinului de aerare și se cere precauție atunci când se lucrează în această zonă. Dacă bazinul este gol, o cădere de la 4,5 m sau 12 m poate fi fatală.

Muncitorul trebuie să fie protejat prîntre-o centură de siguranță legată de o bară sigură. Bara sigură trebuie să fie foarte bine fixată de o parte puternică a construcției care va suspenda sigur muncitorul în caz de cădere. Oricând trebuie făcută o lucrare Ia un aerator de suprafață deasupra unui bazin, lucrarea trebuie executată de două persoane care poarte veste plutitoare aprobate sau centuri de siguranță, legate la bare sigure în funcție de starea (plină sau goală) a bazinului.

Când se curăță filtrele de aer, scoateți de sub tensiune șu asigurați sistemul de aerare la care lucrați, chiar dacă acest lucru inseamnă oprirea întregului sistem de suflante. O oprire de 30- 60 minute nu va produce efecte supărătoare în procesul nămolului activat. Nu vă luați răspunderea de a incerca să puneți în funcțiune sistemul de suflante în timpul curățării filtrului. Dacă suflantele sunt în funcțiune în timp ce se incearcă scoaterea instalarea filtrelor, corpurile străine vor fi antrenate în camera filtrului și în final în unitatea de suflante, unde vor produce avarii serioase.

Purtați mănuși când scoateți sau instalați filtrele pentru a vă proteja mâinile împotriva tăieturilor. Trebuie să purtați ochelari de protecție când se curăță filtrele. Se va purta o mască de filtrare a aerului și ceții pentru a prevani indigestiile și inhalarea prafului din filtru. Nu vor fi acceptate la lucru persoane care necesită utilizarea de măști decât dacă s-a determinat că sunt capabile fizic de a realiza lucrarea și a purta echipament de protecție.

Inainte de pornirea oricărei suflante, asigurați-vă că vanele de admisie și refulare sunt deschise în întreg sistemul. indepărtați orice material care ar putea să întree în suflantă. Purtați totdeauna aparat de protecție a urechilor când lucrați în apropierea suflantei. Oricând o suflantă trebuie oprită pentru întreeținere și reparații, asigurați-vă că separatorul principal este deconectat, blocat și etichetat corect.

Zonele bazinului de aerare unde sunt amplasate conductele de distribuție a aerului sunt periculoase și se necesită o atenție deosebită atunci când se lucrează la sistemul de distribuție.

Brațele de aerare și difuzorii în zone periculoase asemănătoare asemănătoare cu cele

intâlnite când se lucrează la sistemul de distribuție.

Inaintea utilizării unui dispozitiv de ridicare electric sau manual hidraulic, familiarizați-vă complet cu comenzile electrice și hidraulice. Robinetul de control al fluidului hidraulic trebuie să fie reglat pentru a permite brațului de ridicare să coboare cu o viteză ce oferă siguranță.

Alte elemente unde trebuie acordată atenție la utilizarea dispozitivului de ridicare:

Niciodată nu ridicați sau coborâți un braț de aer până nu vă asigurați că dispozitivul de ridicare este corect și solid ancorat.

Niciodată să nu ridicați sau să coborâți un braț până când nu indepărtați bolțul de blocare a joantei basculante a pivotului dublu de sus. Ridicarea sau coborârea brațului cu bolțul nescos, va duce la ruperea brațului.

Asigurați-vă că suportul mecanismului de ridicare transmite sarcina la o parte de construcție a bazinului și nu la capacele demontabile. Aceste capace nu sunt proiectate să suporte decât sarcină mai redusă.

Utilizați bolțul de fixare a joantei pivotului de basculare superior pentru a asigura ansamblul brațului de pasarelă. Dacă nu se procedează asa, rezultatul va fi că ansamblul brațului se va coborî în bazin singur dacă mecanismul de ridicare scapă.

Intoxicații cu gaze sau vapori. Asfixierea cu gaze poate avea loc prin reacția chimică a gazului cu diferite organe din organismul uman (cazul oxidului de carbon sau hidrogenului sulfurat) sau prin inlocuirea oxigenului din zona respectivă. Hidrogenul sulfurat este cel mai dec intâlnit în instalațiile de epurare și cel mai periculos deoarece la concentrații de peste 0,002 % poate conduce la intoxicații grave (la 0,2 % provoacă moartea în câteva minute). Detectarea lui se face cu hârtie de filtru impregnată cu soluție de acetat de plumb sau cu fiole indicatoare. Clorul, utilizat ca dezinfectant în stațiile de epurare, conduce la intoxicații grave dacă este în concentrații de numai 0,0001 %. Detectarea prezenței sale se face prin miros. Datorită toxicității, manipularea clorului lichid sau gazos trebuie făcută cu mare atenție.

Explozii. Gazele care rezultă din procesul de fermentație anaerobă sunt un amestec de metan, dioxide de carbon, hidrogen și hidrogen sulfurat ,care prezintă pericol de explozie. Pentru evitarea accidentelor se recomandă:

folosirea echipamentului electric antiexploziv și a dispozitivelor cu flacără liberă;

menținerea unei suprapresiuni a gazelor în toate conductele și controlul pierderilor pe la neetenșeități;

evitarea tuturor surselor de aprindere din apropierea bazinelor sau rezervoarelor de gaze;

la revizia metantancului se recomandă aerisirea cuvei pe o perioadă de cel puțin 24 h cu toate capacele deschise;

pentru desfundarea unei conducte se injectează apă sub presiune și nu aer.

Respectarea normelor de protecție a muncii ca și manevrarea cu atenție a aparatelor din stație și revizia ingrijită a stațiilor prin atitudinea conștientă și responsabilă a tuturor operatorilor conduce la o exploatare corectă și fară pericole.[11]

Bibliografie:

Banu C., coordonator – Manualul inginerului de industrie alimentară, volumul II, editura Tehnică, București 2002.

Chiriac V., [NUME_REDACTAT] și alții – Epurarea apelor uzate și valorificarea rezidurilor din industria alimentară și zootehnie.

[NUME_REDACTAT], Robescu D. – Hidrodinamica instalațiilor de transport hidropneumatic și de depoluare a apei și a aerului, editura Didactică și Pedagogică, București 1982.

Rajanschi V., [NUME_REDACTAT]., Cartea operatorului din stații de epurare a apelor uzate, editura Tehnică, București1997.

[NUME_REDACTAT] – Tehnologie și control în industria alimentară. Note de curs Universitatea POLITEHNICA din București, Facultatea de [NUME_REDACTAT] Biotehnice, [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] – București, 2012-2013.

Safta V. – Sisteme de depoluare în industria alimentară. Note de curs – Universitatea POLITEHNICA din București, Facultatea de [NUME_REDACTAT] Biotehnice, [NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] – București, 2013-2014.

***Normativul privind condițiile de evacuare a apelor uzate în receptori naturali.

***Normativul privind condițiile de evacuare a apelor uzate în rețelele de canalizare a localitaților.

***Prospect adiss s.a. – Furnizor general de utilaje pentru tratarea și epurarea apelor.

***Prospect WWS – [NUME_REDACTAT] Solution – Echipamente și soluții pentru tratarea apelor.

***WASH Project – Program de instruire profesionala pentru personalul stațiilor de epurare, volumul I.

***Prospect SUSZI – Soluții de separare prin centrifugare.

***Prospect ARTAS – Stație de tratare automată a apei uzate povenitș dintr-o fabric de zahăr.

***http://www.timpul.md/articol/sfecla de zahăr.

***http://www.flux.md/editii/201224/articole/13590/.

***http://www.thecityofportland.net/wastewater.

***http://extremeequipment.în/lab3.aspx#.

***http://rosmarus.com/WtTampere/WtPr_1.htm.

***http://www.esi.înfo/detail.cfm/Evoqua-Water-Technologies/ZABOCS-BTF-biotricklîng-filter-odour-control-systems/_/R-98304_TN131BT.

***http://www.stamfordscientific.ro/ssitubediffusers.html.

***http://statiitratare.ro/difuzori-disc-de-270-si-350mm-cu-membrana.

***http://www.creeaza.com/legislatie/administratie/ecologie-mediu/Epurarea-biologica-a-apelor-uz334.php.

***http://www.wastewatersolutions.ro/produse/aerare/.

***http://www.cee-environmental.com/ro/company/products/letter/I.