Fiabilitatea Instalatiei DE Epurare
FIABILITATEA INSTALAȚIEI DE EPURARE
CUPRINS
Lista figurilor
Lista tabelelor
INTRODUCERE
CAPITOLUL 1. EPURAREA APELOR UZATE ORASĂȘENEȘTI
Indicatorii calitativi și cantitativi ai apelor uzate
Determinări specifice apelor uzate
Standarde de calitate a apelor uzate
Surse de poluare și agenți poluanți ai apei
CAPITOLUL 2. METODE DE EPURARE
2.1. Trepte de epurare
2.2. Procese de epurare
2.3. Evacuarea apelor uzate în emisari
CAPITOLUL 3. MEMORIU TEHNIC DE CALCUL. ELEMENTE DE BAZA PENTRU STAȚIA DE EPURARE
3.1. Parametri de intrare ai apei uzate
3.2. Parametri de ieșire ai apei tratate
3.3. Proiectarea echipamentelor treptei mecanice
CAPITOLUL 4. FIABILITATEA INSTALAȚIEI DE EPURARE
4.1. Definirea conceptului de fiabilitate
4.2. Definirea conceptului de mentenanță
4.3. Definirea conceptului de disponibilitate
4.4. Defecte ale instalațiilor de epurare
4.5. Fiabilitatea proceselor de epurare
Concluzii
Bibliografie
LISTA FIGURILOR Pagina
Figura …….Denumire ……………………………………………………………………………………… 15
LISTA TABELELOR Pagina
Tabelulqnr.q1.1.qIndicatoriqdeqcalitateqaiqapelor uzate evacuate în rețelele de canalizare ale localitățilorq……………………………………………………………………………………………………………………17
Tabelul 2.1. Domeniul de utilizare a apelor de suprafață și valorile limită pentru unele caracteristici de calitate a apei………………………………………………………………………………………….19
Tabelul 2.2. Valori limită de încărcare cu poluanți a apelor uzate industriale și urbane evacuate în receptori naturali…………………………………………………………………………………………………………….21
INTRODUCERE
Repartizarea neuniformă a resurselor de apă pe teritoriul țării, gradul insuficient de regularizare a debitelor pe cursurile de apă, poluarea semnificativă a unor râuri sunt principalii factori care pot face ca zone importante ale țării să nu dispună de surse suficiente de alimentare cu apă în tot cursul anului, mai ales în perioadele de secetă sau în iernile cu temperaturi scăzute.
Apele uzate – reprezintă apele folosite în procese industriale de producție sau în gospodăriile populației, poluate cu diferite substanțe fizico-chimice, evacuate prin intermediul sistemului de canalizare în receptori naturali (râuri, lacuri, Marea Neagră). Apa uzată, prin încărcătura microbiologică pe care o transportă, este un factor major de risc pentru sănătatea umană.
În orice stat în curs de dezvoltare se cunosc problemele legate de penuria de apă și energie, în special în zonele urbane, chiar și în țările lumii care nu se găsesc în regiunile afectate de secetă. Având în vedere că tehnologiile de purificare a apei tind să devină mai eficiente și, în general, rentabile, este inevitabil ca recuperarea și reutilizarea efluentului să fie mult mai răspândită în viitor. Procesele de membrană joacă un rol esențial în recuperare și vom arăta mai multe scheme de reutilizare în industrie. Aplicarea lor în toate sectoarele industriale a crescut exponențial în ultimii douăzeci de ani și nu există semne ca această creștere să se atenueze.
Reutilizarea apelor uzate conservă furnizarea de apă dulce și aceasta prezintă clar avantaje în ceea ce privește protecția mediului. Mai pragmatic, refolosirea apelor uzate poate fi reglementată direct prin legislație, care poate constrânge deversarea apei poluate. Pentru reciclarea apei menajere, (reciclarea apei pentru consum de altă natură decât cel de uz casnic), cum ar fi în sistemele de irigare, percepția publică a problemei e poate mai mare decât barierele tehnice impuse. Regenerarea este procesul de recuperare și de tratare a apei pentru a o face disponibilă pentru reutilizare; reciclarea este o operație de recuperare și reutilizare (fie că este sau nu supusă unui tratament).
CAPITOLUL 1. EPURAREA APELOR UZATE ORASĂȘENEȘTI
1.1. Indicatorii calitativi și cantitativi ai apelor uzate
Apa uzată este rezultată prin consumul apei în diferite activități: menajere, sociale, economice (industriale, în agricultură, în ferme zootehnice). Aceste ape conțin o varietate de poluanți sau reziduuri, în concentrații care variază în funcție de scopul în care au fost utilizate și care alterează caracteristicile fizice, chimice, biologice și bacteriologice inițiale ale apei. Tot în categoria apelor uzate sunt incluse și apele de ploaie care străbat terenuri poluate, depozite de reziduuri menajere sau industriale.
Efectul de poluare a apelor uzate neepurate sau insuficient epurate asupra apelor de suprafață se manifestă în principal prin conținutul de materii în suspensie, de materii organice, în săruri nutritive, amoniu și în microorganisme patogene. De exemplu, sărurile nutritive de azot și fosfor provoacă eutrofizarea apelor de suprafață, cu efect de consumare a oxigenului dizolvat necesar pentru susținerea vieții acvatice. Amoniul este deosebit de toxic pentru vietățile acvatice. Apele uzate neepurate sau insuficient epurate poluează apele subterane printre altele cu nitrați, amoniu și bacteriologic. Apele uzate se împart în:
• ape uzate urbane – ape uzate menajere sau amestec de ape uzate menajere cu ape uzate industriale și/sau ape meteorice;
• ape uzate menajere – ape uzate provenite din gospodarii și servicii, care rezultă de regulă din metabolismul uman și din activitățile menajere;
• ape uzate industriale – orice fel de ape uzate ce se evacuează din incintele în care se desfășoară activități industriale și/sau comerciale, altele decât apele uzate menajere și apele meteorice.
Asigurarea calității apei care urmează a fi utilizată într-un anumit scop se realizează și se menține prin:
• reducerea cantității și concentrației poluanților – prin folosirea unor tehnologii de fabricație care să reducă cantitatea de apă implicată, reutilizarea apei în circuit închis după epurări parțiale sau totale, majorarea suprafețelor irigate cu apă uzată etc.;
• mărirea capacității de autoepurare a cursurilor naturale prin: mărirea diluției la deversarea efluenților în cursurile naturale, mărirea capacității de oxigenare naturală a râurilor prin crearea de praguri, cascade etc.;
• epurarea apelor uzate, realizată prin procedee avansate în stații specializate care folosesc tehnologii și echipamente moderne, fiabile, eficiente;
Caracteristicile apelor uzate și de suprafață sunt atât fizice (turbiditatea, culoarea, mirosul, etc.) cât și chimice (materii totale în suspensie, consum chimic de oxigen, consum biochimic de oxigen, nitrați, fosfați, sulfuri, cloruri, acizi volatili etc.) și biologice (specii de organisme și microorganisme, iar absența bacteriilor dintr-o apă poate fi un indiciu clar al prezentei unor substanțe toxice). Factorii care influențează procesul biologic sunt: timpul de contact sau timpul de traversare a obiectului tehnologic în care se desfășoară procesul biologic, temperatura, pH-ul, oxigenul, încărcarea obiectului tehnologic cu ape uzate (diluție) cu nămol, nutrienți, prezența inhibitorilor de proces, condițiile hidrodinamice ale procesului – omogenizare și amestecare.
– pH-ul apelor uzate influențează sensibil activitatea enzimatică a microorganismelor implicate în procesul de epurare. Procesele de epurare biologică se pot realiza în limite destul de largi ale pHului apelor uzate (6,5-8,5), dar desfășurarea optimă a unor procese are loc în limitele de pH = 7,0-7,5.
– Materiile în suspensie influențează procesul de epurare mai ales din punct de vedere funcțional. Concentrații ale materiilor în suspensie mai mari 80-120 mg/dm3 fac să crească concentrația de nămol în bazinele de aerare, ducând la colmatarea acestora.
– Consumul biochimic de oxigen la 5 zile (CBO5) și consumul chimic de oxigen prin metoda cu bicromat de potasiu (CCOCr), exprimă concentrația substanțelor organice conținute în apa uzată. În apele uzate menajere, precum și în apele uzate industriale care au o compoziție apropiată cu cea a apelor uzate menajere, mărimea CBO5 variază în limitele foarte largi în funcție de proveniența lor.
– Temperatura apelor uzate influențează majoritatea reacțiilor fizice și biochimice, care au loc în procesul de epurare. Apele uzate menajere au o temperatură cu 2-3° C mai ridicată decât temperatura apelor de alimentare cu excepția cazului de deversări de ape calde tehnologice sau când în rețea se infiltrează ape subterane.
– Turbiditatea apelor uzate este dată de particulele foarte fine aflate în suspensie, care nu sedimentează în timp. Orientativ, apele uzate menajere prezintă valori ale gradului de turbiditate în limitele de 400-500° în scara silicei.
– Culoarea apelorquzateqmenajereqproaspeteqeste gri deschis, iar culoarea gri-închis indică începutul procesuluiqdeqfermentareqaqmateriilorqorganiceqexistente în aceste ape. Pentru apele uzate care reprezintă alte culori, rezultă că amestecul acestora cu apele uzate industriale care pătrund în rețeaua de canalizare este dominat de acestea din urmă (apeleqverziqdeqla industriile de legume, ape galbeneqdeqlaqindustriileqprelucrătoareqdeqclor, ape roșii de la uzinele de metalurgie, etc).
– Mirosul apelor uzate menajere proaspete este aproape imperceptibil. Intrarea în fermentație a materiilorqorganiceqesteqindicatăqdeqmirosuri de hidrogen sulfurat, de putregai, sau alte mirosuri de produse de descompunere.qApelequzateqorășenești pot avea mirosuri diferite imprimate de natura și de proveniența apelor uzate industriale.
– Materiile solide totale (MST) care se găsesc în apa uzată pot fi în stare de suspensie (organice și minerale) și materii solide dizolvate. Materiile solide în suspensie, la rândul lor, pot fi separabile prin decantare și materii coloidale. În funcție de dimensiunile diferitelor particule (gradul de dispersie) și de greutatea specifică a acestor particule, materiile solide în suspensie se pot depune sub formă de sediment, pot pluti la suprafața apei sau pot pluti în masa apei (materii coloidale). Prin termenul general de solide se definesc materiile care rămân ca reziduu după evaporarea apei la 103-105° C și au în componența atât materii solide nefiltrabile prin filter de 1,2µm (solide în suspensie) cât și materii solide filtrabile (coloizi și compuși dizolvați).
– Conductivitatea aduce informații asupra cantității de săruri dizolvate.
– Substanțele organice din apele uzate menajere provin din dejecțiile umane și animale, din resturile de alimente, legume și fructe, precum și din alte materii organice evacuate în rețeaua de canalizare. Prezența substanțelor organice în apă poate reduce oxigenul din apă până la zero, iar în lipsă de oxigen, substanțele organiceqseqdescompunqprin procese anaerobe care au loc concomitent cu producerea H2S și a altor gaze rău mirositoare și toxice.
– Oxigenul dizolvat este un indicator care arată în mod global gradul de poluare al apelor cu substanțe organice. Cantitatea de oxigen care se poate dizolva în apa curată – așa numita limită satutație – depinde de temperatură și variază de la 7,63 mg/dm3 la 30° C la 9,17 mg/dm3 la 20° C și la 14,23 mg/dm3la 0° C. Solubilitatea oxigenului în apă mai depinde și de turbulența la suprafața apei de presiunea atmosferică , mărimea suprafeței de contact, cantitatea de oxigen din apă sau din atmosferă etc. Oxigenarea apei poate poate avea loc prin dizolvarea oxigenului din aer sau în anumite condiții speciale, prin degajarea oxigenului în procesul de fotosinteză al vegetației acatice.
– Substanțele radioactive folosite din ce în ce mai mult în medicină precum și în centralele atomice creează probleme celor care se ocupă cu protecția calității apelor. Aceste substanțe influențează procesele de epurare.
– Detergenții din apele uzate sunt substanțe tensioactive a căror structură moleculaglobal gradul de poluare al apelor cu substanțe organice. Cantitatea de oxigen care se poate dizolva în apa curată – așa numita limită satutație – depinde de temperatură și variază de la 7,63 mg/dm3 la 30° C la 9,17 mg/dm3 la 20° C și la 14,23 mg/dm3la 0° C. Solubilitatea oxigenului în apă mai depinde și de turbulența la suprafața apei de presiunea atmosferică , mărimea suprafeței de contact, cantitatea de oxigen din apă sau din atmosferă etc. Oxigenarea apei poate poate avea loc prin dizolvarea oxigenului din aer sau în anumite condiții speciale, prin degajarea oxigenului în procesul de fotosinteză al vegetației acatice.
– Substanțele radioactive folosite din ce în ce mai mult în medicină precum și în centralele atomice creează probleme celor care se ocupă cu protecția calității apelor. Aceste substanțe influențează procesele de epurare.
– Detergenții din apele uzate sunt substanțe tensioactive a căror structură moleculară este formată din două grupări. Detergenții sintetici pot favoriza acțiunea nocivă a unor toxine ușurând absorbția acestora.
– Nitriți și nitrați sunt prezenți în apa uzată în cantități mai reduse. Nitriții din apa uzată provin din oxidarea incomplete a amoniacului, în prezența bacteriilor nitrificatoare. Cantitățile maxime de nitriți din apele uzate menajere nu depășesc 0,1mg/dm3. Nitrații provin din mineralizarea substanțelor organice poluante de natură proteică ce conțin azot. Cantitățile de nitrați în apa uzată menajeră variază între 0,1-0,4 mg/dm3.
– Produsele petroliere, grăsimi, uleiuri formează o peliculă plutitoare, care împiedică oxigenarea apei. În apele uzate menajere prezența acestor substanțe este nesemnificativă, însă prezența acestor substanțe în stația de epurare este dăunătoare, deoarece pot colmata filtrele biologice și în procesele de fermentare a nămolurilor.
1.2. Determinări specifice apelor uzate
– Determinarea temperaturii se efectuează numai la locul de recoltare prin introducerea termometrului în apa de cercetat, iar citirea temperaturii se face după 10 minute de la introducerea termometrului fără a-l scoate din apă.
– Turbiditatea nuqconstituieqdeterminareqcurentăqaqapelorquzate, deoarece nu există o proporționalitate directă între turbiditate și conținutul lor în suspenii. Analizele de laborator se exprimă în grade de turbiditate, 1 grad de turbiditate corespunde la 1 mg SiO2/dm3.
– Cantitatea de oxigen care lipsește unei ape pentru a atinge limita de saturație se numește deficit de oxigen și indică o impurificare anterioară cu substanțe organice, care a condus la consumarea totală sau parțială a oxigenului dizolvat. Conținutul de oxigen din apa uzată indică gradul de prospețime al apei brute, precum și stadiul decsompunerii substanțelor organice în instalații biologice și în apele naturale. Fiind un factor global care pune în evidență starea de impurificare organică a apelor uzate, se recomandă ca acest indicator privind oxigenul dizolvat să fie analizat în asociație cu consumul biochimic de oxigen, consumul chimic de oxigen și stabilitatea relativă a apelor uzate.
– Consumul biochimic de oxigen (CBO) exprimat în mg/dm3 reprezintă cantitatea de oxigen consumat de către bacterii și alte microorganisme pentru descompunerea biochimică, în condiții aerobe, a substanțelor organice biodegradabile la temperatura și în timpul standard, de obicei la 20° C și 5 zile. Detreminarea mărimii CBO5 se face în funcție de destinația analizei probei atât pentru apele uzate căt și pentru apele epurate mecanic. Rezultă că CBO5 va indica cantitatea de oxigen necesară pentru oxidarea materiilor oraganice coloidale și dizolvate, precum și a celei părți de materiale organice nedizolvată, care a fost reținută în decantoare.
– Consumul chimic de oxigen (CCO) sau oxidabilitatea apei, care reprezintă cantitatea de oxigen în mg/dm3, necesară pentru oxidarea tuturor substanțelor organice sau minerale oxidabile, fără ajutorul bacteriilor. Oxidabilitatea reprezintă cantitatea de oxigen echivalentă cu consumul de oxidat. Pentru apele uzate industriale, care conțin substanțe toxice se distrug microorganismele din apă și deci nu se poate determina CBO, în schimb nu oferă posibilitatea de a diferenția materia organică stabilă și instabilă din apa uzată.
Determinarea consumului chimic de oxigen după metoda standard se efectuează prin metoda cu KMnO4, iar pentru cele intens poluate, prim metoda cu bicromat de potasiu. Prima metodă evidențiază cantitatea de substanțe organice și anorganice oxidabile prin oxidarea acestora cu KMnO4 în mediu acid și la cald, iar KMnO4 rămas în exces se determină cu acid oxalic. La a-II-a metodă, substanțele organice din apa uzată sunt oxidate cu bicromat de potasiu în mediu de acid sulfuric, la cald în prezența sulfatului de argint.
– Carbon organic total (COT) constituie o metodă de determinare a nivelului de poluare organică a apelor uzate, care spre deosebire de determinările prin CBO și CCO rezultatele sunt mai exacte datorită eliminării variabilelor care intervin în analizele CBO și CCO.
În esență, metoda constă în oxidarea materiilor organice cu carbon și conversia lor în CO2 și apă. Gazul generat se captează printr-o soluție caustică de concentrație standard și cu ajutorul unui analizor de carbon se determină concentrația materiilor organice din apă. Principiul metodei constă în oxidarea completă a unei probe de apă uzată, iar CO2 rezultat este injectat într-o coloană cu un suport ce formează faza staționară și care se încălzește la o anumită temperatură.
– Consumul total de oxigen (CTO) este aplicat în general pentru concentrații mici de compuși organici. Testul este realizat prin introducerea unei cantități cunoscute de probă într-un dispozitiv de oxidare chimică sau un cuptor cu temperatură înaltă. Înaintea analizei se realizează acidifierea și aerarea probei pentru a elimina erorile datorate carbonului organic.
– Tratabilitatea unei ape uzate reprezintă capacitatea acesteia de a-si micșora complexitatea și numărul compușilor organici, datorită acțiunii microorganismelor în procesul de epurare biologică. Pot fi considerate tratabile biologic apele uzate care la trecerea prin instalațiile de epurare biologică permit îndepărtarea compușilor biodegradabili în proporție de 80-98% și a compușilor organici totali în proporție de 60-90%.
– Azotul sub formă de ammoniac liber, azotul organic, nitriții și nitrații constituie azotul total din apa uzată brută. Amoniacul liber constituie rezultatul descompunerii bacteriene a materiilor organice. În apele uzate menajere amoniacul poate varia în limitele 15-50 mg/dm3. Azotul organic și amoniacul liber reprezintă indicatori de baze pun în evidență gradul de poluare organică azotoasă ale apelor uzate. În general apele uzate menajere au un conținut ridicat de azot organic și scăzut de amoniac liber.
– Aciditatea apelor uzate este determinată de prezența CO2 liber, a acizilor minerali și a sărurilor acizilor tari cu bazele slabe. Se exprimă în ml substanță alcalină normală pentru neutralizarea unui dm3 de apă.
– Alcalinitatea apelor uzate este dată de prezența bicarbonaților și carbonaților alcalini și a hidroxizilor. Apele uzate menajere sunt ușor alcaline cu ph 7,2-7,6. Se determină prin neutralizarea unui dm3 de apă de analizat cu o soluție de NCl 0,1 N exprimată în ml.
– Determinarea conținutului de săruri cloruri, sulfuri, sulfați este importantă pentru desfășurarea proceselor de epurare biologică.
– Determinarea caracteristicilor bacterilogice au drept scop determinarea numărului, genului și condițiile de dezvoltare ale bacteriilor în emisar sau în efluenții stațiilor de epurare. Apele uzate conțin foarte multe specii bacteriene, care s-au adaptat unor condiții specifice de poluare. Pentru determinarea gradului de impurificare a apei cu bacterii, se utilizează titrul coli, care pune în evidență existența bacteriilor din grupa coli-bacterii.
– Determinarea caracteristicilor biologice se referă la determinarea speciilor de organisme și a densităților, oferind informații asupra gradului de poluare sau a capacității de autoepurare a apelor. Astfel prezența sau absența unot tipuri de organisme poate oferi indicații asupra desfășurării procesului de epurare biologică sau de fermentare a nămolurilor.
1.3. Standarde de calitate a apelor uzate
Normativul din 28/02/2002 – privind condițiileqdeqevacuareqa apelor uzate în rețelele de canalizare ale localităților și direct înqstațiileqdeqepurare, NTPA-002/2002, (HG nr.352/2005), sunt redate în tabelul 2.3.
Valoarea concentrației CCO(Cr)qesteqcondiționatăqde respectarea raportului CBO5/CCO mai mare sau egal cu 0,4. Pentru verificareaqacesteiqcondițiiqvorqputea fi utilizate și rezultatele determinării consumuluiqchimicqdeqoxigen,qprinqmetoda cu permanganat de potasiu, urmărindu-se cunoașterea raportuluiqCCO(Mn)/CCO(Cr)qcaracteristicqapeiquzate. Pentru localitățile în care apa potabilă din rețeaua de distribuțieqconțineqzincqînqconcentrație mai mare de 1 mg/dm3 se va accepta aceeași valoare și la racordare, darqnuqmaiqmareqde 5 mg/l. Metoda de analiză va fi cea corespunzătoare standardului în vigoare.
Tabelul nr. 1.1 Indicatori deqcalitateqaiqapelorquzateqevacuateqînqrețelele de canalizare ale localităților
1.4. Surse de poluare și agenți poluanți ai apei
În general, sursele de poluare și principalele materii poluante sunt aceleași atât pentru apele de suprafață (fluvii, râuri, lacuri etc.) cât și pentru cele subterane (straturi acvifere, izvoare etc.). Apelequzateqcuqceaqmaiqmareqîncărcătură de poluanti sunt apele uzate menajere și cele industriale. O parteqdinqpoluanțiqleqsuntqcomuni. Principalele categorii de poluanți care conferă apelor ce îiqconținqcaracteristiciqdeqape uzate, prin alterarea caracteristicilor fizice, chimice și biologice aleqacestoraqsunt:
• Reziduri organiceqprovenindqdinqapelequzateqmenajere, industriale și complexe de creștere a animalelor. Cele mai încărcateqsuntqceleqdinqindustria alimentară, cea organică de sinteză și de hârtie. Impactulqacestorqcompușiqconstăqîn reducerea concentrației de oxigen dizolvat cu repercursiuni asupraqflorei,qfaunei. Prezența acestor compuși este indicată de CBO5.
• Nutriențiqinclude:qazotul,qfosforul,qcompușii cu azot și fosfor, siliciul și sulfații. Principalele surse deqgenerareqleqconstituieqapele uzate menajere și efluenții din industria îngrășămintelor chimice. Azotulqșiqfosforul stimulează creșterea algelor provocând fenomenul de eutrofizare.
• Substanțe toxiceq(poluanțiqprioritari)qrespectiv metale grele, ciauri, compuși organici clorurați, lignina, proveniți dinqindustriaqchimică,qcelulozei și hârtiei, petrochimică. Poluanții prioritari sunt compuși organiciqsauqanorganiciqselectațiqpe baza toxicității foarte mari, efectelor cancerigene sau mutagene.qAceștiqpoluanțiqsunt denumiți și compuși toxici (refractari) și se găsesc în majoritatea cazurilor înqapelequzateqindustriale,qfiind însă uneori depistați în cantități foarte mici în apeleqalimentareqfieqdatorită unor infiltrații, fie epurării necorespunzătoare a apelor din amonte. Oqclasificareqa compușilor organici nebiodegradabili care reprezintă majoritatea poluanților organici prioritariqs-aqrealizatqpe clase de compuși astfel:
– compuși halogenațiqaiqhidrocarburilorqsaturateqși nesaturate;
– compuși aromaticiqmonociclici;
– compușiqfenolici;
– compuși policiclici;
– eteri siesteriqaiqaciduluiqftalic;
– compuși cu azot;
– pesticide;
– compuși policlorurațiqaiqfenil benzenului.
Impactul esteqdeosebitqasupraqcursurilorqde apă, asupra oamenilor și asupra organismelor acvatice. Încetinesc sauqstopeazăqproceseleqdeqautoepurare sau epurare biologică și pot da produși de dezinfecție.
• Suspensii inerte, materiiqcoloidaleqsauqmateriale fin divizate rezultate ca urmare a proceselor de spălare din diverseqindustrii.qPrin depunerea solidelor în suspensie se perturbă viața acvatică normalăq(înfundareaqbranhiilorqpeștilor)qîn emisarul în care a fost deversată apa uzată.
• Alți compuși cumqarqfi:qsărurileqsauqagenții reducători (sulfiți sau săruri feroae) acizi, baze, uleiuri, care apar înqefluențiiqrezultațiqdinqdiverse industrii. În cantități mici, sărurile nu au efecte negative asupra mediuluiqînconjurător,qdarqcompușii reducători, prin consumarea oxigenului dizolvat micșoreazăqcapacitateaqdeqautoepurare a emisarului.
• Apa caldă produsăqdeqmaiqmulteqindustrii care utilizează apa ca agent de răcire. Deversarea ca atare a apeiqcaldeqînqemisar perturbă desfășurarea proceselor biologice de autoepurare (temperaturaqmaximăqadmisă 30° C).
• Contaminarea bacteriologicăqpoateqfiqprodusă de către industriile alimentare, crescătoriile de animale sauqcanalizareaqapelorqmenajereqși industriale în sistem combinat.
Odată cu creșterea numărului populației și necesității ei se înregistrează o creștere considerabilă a producerii diferitor substanțe și articole sintetice în compoziția cărora intră compuși chimici care în timpul fabricării și utilizării prezintă un pericol mare pentru sănătatea oamenilor și mediul ambient. A sporit considerabil și utilizarea pesticidelor în agricultură, aplicarea intensivă a acestora provoacă efecte toxice asupra tuturor ființelor vii.
O categorie deosebit de periculoasă a compușilor menționați o prezintă poluanții organici persistenți (P.O.P) care se utilizează în industrie și agriculură și în unele cazuri se generează în cadrul proceselor industriale. În majoritatea bazinelor acvatice, cursurilor de apă, mărilor sunt depistate diferite concentrații de pesticide și alte substanțe organice persistente. În cazul unor cantități mai mari de pesticide apa capătă un miros specific, carac-teristic acestor tipuri de substanțe. Datorită proceselor de migrare,pesticidele impreună cu apa de ploaie se infiltrează în straturile freatice și chir în cele arteziene. Sursa cu cel mai mare număr potențial de poluare este agricultura. Reziduurile netratate de la formele zootehnice sunt împrăștiate pe terenuri și o parte își croiesc drum până la cursul de apă.
CAPITOLUL 2. METODE DE EPURARE
2.1. Trepte de epurare
Epurarea apelorqreprezintăqunqprocesqcomplexqde reținere și neutralizare a substanțelor nocive dizolvate,qînqstareqcoloidalăqsauqde suspensii, prezente în apele uzate industriale și orășenești, care nuqsuntqacceptateqînqmediulqacvaticqînqcare se face deversarea apelor tratate și care permite refacerea proprietățilorqfizico-chimiceqaleqapei înainte de utilizare. Epurarea apelor uzate cuprindeqdouăqmariqgrupeqdeqoperații succesive:
• reținerea sauqneutralizareaqsubstanțelorqnociveqsau valorificabile prezente în apele uzate;
• prelucrareaqmaterialului rezultatqdinqprimaqoperație. Astfel, epurarea are ca rezultate finale:
– ape epurate, înqdiferiteqgrade,qvărsateqînqemisar sau care pot fi valorificate în irigații sau alte scopuri;
– nămoluri,qcareqsuntqprelucrate,qdepozitate,qdescompuse sau valorificate.
În funcție de tipulqșiqtehnologiaqdeqepurareqfolosită,qse pot întâlni diferite instalații de epurare a apelor uzate, cuqcosturiqșiqperformanțeqde epurare diferite. Pentru a respecta condițiile de evacuare impuse, o sursă de poluareqtrebuieqsăqaleagă tehnologiile și instalațiile adecvate, astfel încât efluentulqstațieiqdeqepurare să aibă caracteristici cantitative și calitative corespunzătoare. Trepteleqdeqepurareqa apelor uzate, întâlnite în acest proces tehnologic, denumite după procesele careqseqbazează,qsuntqurmătoarele:
• epurarea mecanică – înqcareqprocedeeleqdeqepurare sunt de natură fizică;
• epurarea chimică – în careqprocedeeleqdeqepurareqsuntqde natură fizico-chimică;
• epurarea biologică – înqcareqprocedeeleqdeqepurareqsunt atât de natură fizică cât și biochimică;
• treapta terțiară – areqrolulqdeqaqînlăturaqcompuși în exces.
Combinarea acestor metodeqpermiteqoqpurificareqavansată, efluenții epurați putând fi reintroduși în circuitul economic.qAdoptareaqunuiqanumitqprocedeu depinde de:
– cantitateaqefluentului;
– conținutul înqpoluanți;
– condițiile deqcalitateqimpuseqlaqevacuareaqapei epurate în emisar;
– mijloacele financiareqaleqagentuluiqeconomic respectiv.
2.2. Procese de epurare
Procesele epurării apelor uzate – fizice, chimice și biologice – constituie baza științifică a procedeelor de epurare, respectiv a construcțiilor și instalațiilor de epurare corespunzătoare acestora. Procesele de natură mecanică sunt unele dintre cele mai importante procese care intervin în cadrul epurării apelor uzate; ele își găsesc largă aplicație în sedimentarea acestora.
Procesele de natură chimică, ca atare, intervin în timpul clorinării apelor uzate sau a coagulării materiilor solide în suspensie separabile prin decantare. Procesele de natură chimică intervin de obicei paralel cu cele biologice constituind așa-numitele procese de natură biochimică (denumite și procese biologice), în timpul cărora materiile organice din apele uzate și din nămoluri sunt descompuse. Materiile organice (combinații ale carbonului cu alte elemente) fiind instabile, sunt ușor de descompus și, odată cu acestea, se produce și epurarea apei uzate.
Din punct de vedere chimic, toate procesele biologice care intervin în timpul descompunerii sunt de două categorii și iau două direcții opuse: procese aerobe, în cadrul cărora se produce combinarea materiilor organice cu oxigenul (oxidarea), cu producere de căldură, și procese anaerobe, caracterizate prin dezintegrarea oxigenului (reducția), cu consum de căldură.. oxidarea materiilor organice este specifică proceselor aerobe care au loc în apa uzată care traversează filtrele biologice, bazinele cu nămol activ sau câmpurile de irigare și filtrare etc.; reducția este specifică proceselor anaerobe ce transformă nămolul în bazinele de fermentare a nămolului, în fosele septice, în decantoare cu etaj etc. Se menționează că epurarea biologică se realizează numai ca urmare a activității proceselor biologice.
Procesele aerobe sunt condiționate de existența bacteriilor aerobe care acționează atâta timp cât au oxigen, furnizat de atmosferă sau apă. Când aceste surse nu mai pot fi folosite, intră în acțiune bacteriile anaerobe, care se mulțumesc cu oxigenul din materiile organice sau din nitrați, nitriți și sulfați. Trebuie menționat că oxigenul este necesar atât apei uzate cât și maselor de bacterii. În timpul proceselor de transformare a materiei organice pH-ul apei trebuie să fie peste 6,5.Împreună cu bacteriile trăiesc protozoarele (animale mici, primitive) și de asemenea, când se găsesc în contact cu aerul, o serie întreagă de animale inferioare. În timpul procesului de descompunere, bacteriile pentru a trăi mănâncă (consumă) substanțe organice prin absorbție, eliminându-le în mod continuu sub formă lichidă sau gazoasă prin învelișul care acoperă celulele.
Această activitate se poate desfășura numai în prezența oxigenului, necesar bacteriilor pentru oxidarea substanțelor organice absorbite, eliminarea lor și absorbirea altora. Problema furnizării oxigenului necesar proceselor biologice este destul de dificilă; se menționează că în apă există numai 0,8% oxigen, în volum, în soluție, la temperatură normală, în comparație cu 21% cât se găsește în atmosferă.
Bacteriile aerobe, respectiv coloniile lor, pot fi văzute cu ochiul liber în filtrele biologice, unde constituie membrana biologică; în bazinele cu nămol activ, unde constituie nămolul activ; pe câmpurile de irigare și filtrare, unde constituie membrana biologică de la suprafața granulelor constitutive ale solului etc.
Bacteriile anaerobe acționează în scopul mineralizării materiilor organice din nămolul rezultat din decantarea apei uzate (materiilor solide în suspensie separabile prin decantare), proces care se realizează în bazinele de fermentare a nămolului, decantoare cu etaj, fosele septice etc., după cum s-a spus mai sus. Dacă nu se intervine în procesul de fermentație, la început, acesta are un caracter acid (pH = 5…6). Nămolul poate fi evacuat din instalații și tratat în continuare în vederea deshidratării. Dacă deshidratarea se face pe platforme de uscare, bacteriile aerobe intervin din nou pentru mineralizarea ultimelor materii organice.
În cadrul proceselor aerobe, după cum s-a arătat anterior, sub acțiunea bacteriilor de nitrificare (bacterii aerobe) se produce oxidarea compușilor azotului (în special a amoniacului) transformându-l în nitriți (N2O3), care ulterior se transformă în nitrați (N2O5). Compușii azotului se transformă în nitrați prin intermediul bacteriilor nitrosomonas, iar aceștia în nitrați prin intermediul bacteriilor numite nitrobacterii. Acest proces se numește nitrificare. Atunci când toți compușii azotului s-au oxidat, epurarea apelor uzate se consideră completă. La această descompunere participă și compușii azotului din nămol.
În cadrul proceselor anaerobe oxigenul legat de azot din nitriți și nitrați este dezintegrat cu bacterii de denitrificare (bacterii anaerobe), oxigenul eliberat fiind folosit pentru oxidarea materiilor organice. Acest proces se numește denitrificare.
Procesele de coagulare-floculare sunt metode de tratare a apelor, care facilitează eliminarea particulelor coloidale din apele brute, prin adăugarea de agenți chimici, aglomerarea particolelor coloidale și respectiv separarea lor ulterioară prin decantare, flotație cu aer dizolvat, filtrare. În afară de eliminarea coloizilor și reducerea urbidității din apele de suprafață, prin coagulare se reduc parțial culoarea, gustul, mirosul, respectiv conținutul de microorganisme. Procesul de coagulare-floculare are loc în trei etape:
Neutralizarea sarcinilor electrice prin adaosul de agenți de coagulare. În această etapă a procesului de coagulare-floculare se realizează premiza îmbunătățirii posibilităților de aglomerare sub agitare intensă, într-un timp foarte scurt (30s-1min). Formarea microflocoanelor prin aglomerarea particulelor lipsite de sarcina lor inițială aglomerarea se face întâi în microflocoane și apoi în flocoane voluminoase, separabile prin decantare, se numește floculare. După modul în care se realizează aglomerarea particulelor, flocularea este de două tipuri:
– floculare pericinetică, această fază începe imediat după terminarea agitării rapide și se produce numai pentru particule mai mici de 1;
– floculare ortocinetică, care conduce la formarea de microflocoane și se produce în pracică datorită unui gradient de viteză produs prin curgerea lichidului sau prin agitare mecanică. Aceasta fază se realizează prin agitare lentă timp de 15-30 min. Și are ca rezultat formarea de flocoane mari, dense și ușor sedimentabile.
– separarea flocoanelor prin sedimente, filtrare sau flotație cu aer dizolvat. Sedimentarea sau flotația cu aer dizolvat se pot realiza în același utilaj în care s-a făcut flocularea sau în utilaje separate.
2.3. Evacuarea apelor uzate în emisari
În vederea protecției apelor ca factor natural al mediului înconjurător, ca element de bază pentru viață și desfășurarea activitătilor social economice, evacuarea apelor uzate în apele de suprafață se face numai în condițiile prevăzute de Legea Apelor nr. 107/1996.
Pentru respectarea acestor condiții, sunt necasare numeroase studii și cercetări în vederea stabilirii schemei optime a statiei de epurare. Codițiile tehnice de calitate pe care trebuie să le îndeplinească apele de suprafată, după amestecul lor cu apele uzate brute sau epurate sunt specificate de către Legea „Apelor Române”, în grija cărora se află bazinele hidrografice.
Conform domeniului de utilizare, apele de suprafață se clasifică în 3 categorii de calitate notate cu I, II, III, așa cum sunt arătate în tabelul 2.1, la care s-au prezentat și valorile limită pentru diferiți indicatori de calitate. Aceste valori trebuiesc realizate în secțiunea de control situate la 1 km amonte de punctul sau zona de folosință pentru apele de suprafață din categoria I și a-II-a respective pentru apele din categoria a-III-a. Condițiile de calitate ale apei din categoria a-III-a corespund și cerințelor de desfășurare a proceselor biologice care asigură autoepurarea.
În tabelul 2.1. sunt prezentate valorile limită a principalelor substanțe poluante din apa uzată, corespunzătoare gradelor de diluție cu valori 1-50-100
Tabelul 2.1. Domeniul de utilizare a apelor de suprafață și valorile limită pentru unele caracteristici de calitate a apei
Se recomandă ca evacuarea în emisar a apelor uzate ale căror grade de diluție sunt cuprinse între 50-100 să se realizeze prin guri de vărsare speciale de difuzie în vederea obținerii de valori limită admise. Obiectivul acestei Directive este reducerea poluarii cu substante din Lista II în toată Uniunea Europeana și eliminarea poluarii cu cele mai periculoase substante (prevăzute pe Lista I a Directivei). Directiva aceasta este asimilată acum cu Directiva Cadru privind Apa, dar majoritatea prevederilor, cu exceptia Listei I și Listei II înlocuite de Lista de substanțe prioritare/prioritar periculoase, au rămas în vigoare până în 2013.
În legislatia din Romania aferentă acestei directive, respectiv HG nr. 118/2002, termenul de „substanțe din Lista I si Lista II” a fost înlocuit cu termenul „substanțe prioritare/prioritar periculoase din Lista de substanțe prioritare în domeniul politiciii apelor, prezentă și în Legea Apelor nr. 310/2004.
Hotărâre nr. 188/2002 din 28/02/2002 – pentru aprobarea unor norme privind condițiile de descărcare în mediul acvatic a apelor uzate. Actualizat în 2005. Normativ din 28/02/2002- privind stabilirea limitelor de încărcare cu poluanți a apelor uzate industriale și orășenești la evacuarea în receptorii naturali, NTPA-001/2005.
Tabelul 2.2. Valori limită de încărcare cu poluanți a apelor uzate industriale și urbane evacuate în receptori naturali.
Sursa: http://www.anpcnet.ro/ro/wpcontent/uploads/manual/Le-gislatie/HG-188-2002.pdf, accesat la 20.04.2015.
În apele uzate sunt prezente o serie de substanțe care nu pot fi reținute prin epurare clasică mecano-biologică, substanțe denumite rezistente sau refractare, ca de exemplu compuși ai azotului, fosforului, metale grele, pesticide, anumiți germeni patogeni precum și alte substanțe nebiodegradabile. Aceste substanțe ramân în efluentul epurat mecano-biologic și ajung în emisar. Deversarea apelor uzate epurate mecano-biologic în emisarii naturali se manifestă în diferite moduri, de la afectarea sănătății umane, până la probleme complexe de natură ecologică, tehnică și economică:
– germenii patogeni, virușii compușii azotului din efluentul epurat mecano-biologic periclitează sănătatea oamenilor;
– amoniacul este toxic, având efecte cumulative sub-letale;
– azotiții sunt foarte periculoși, atât pentru oameni cât și pentru fauna acvatică;
– azotații reprezintă o formă mai puțin periculoasă pentru adulți însă pentru nou-născuți, provoacă methemoglobinemia sau boala albastră.
Poluanții reziduali existenți în efluentul epurat mecano-biologic au efecte negative semnificative asupra mediului:
– produc eutrofizarea lacurilor și a râurilor cu curgere lentă,
– consumă oxigenul dizolvat în apa lacurilor și râurilor cu curgere lentă,
– produc variația pH-ului care la rândul lui modifică echilibrul ionic din apa emisarilor,
– apa devenind toxică pentru fauna piscicolă;
– modifică culoarea apei emisarilor cu toate consecințele care decurg din aceasta.
Cu privire la efectele tehnico-economice ale deversării efluenților epurați mecano-biologic, ce conțin substanțe reziduale, în emisarii naturali, trebuie menționate următoarele aspecte:
– în cazul unor astfel de efluenți, se impun tehnologii de tratare a apei pentru potabilizare, complicate tehnic și costisitoare din punct de vedere economic;
– apele sunt îmbogățite cu uleiuri eterice care imprimă gust neplăcut și sunt foarte greu de îndepărtat în procesele de tratare pentru potabilizare;
– sunt împiedicate activitățile legate de navigație și agrement datorită eutrofizării.
Cunoașterea poluanților caracteristici apelor uzate mecano-biologic, precum și a efectelor pe care le au aceștia asupra mediului și sănătății umane, permit stabilirea modalităților de epurare avansată, în scopul respectării standardelor de calitate în vigoare. Efectele potențiale ale substanțelor reziduale existente în efluenții mecano-biologici pot fi foarte variate. Suspensiile solide și compușii organici biodegradabili sunt reținuți în special prin epurare mecano-biologică; sunt unele situații însă în care pentru acești poluanți pot fi impuse rețineri suplimentare.
Nitrificarea debitelor de apă uzată este de asemenea necesară în multe cazuri pentru reducerea toxicității amoniacului sau reducerea impactului asupra resurselor de oxigen în cursuri de apă sau estuare. O atenție deosebită, se acordă nemetalelor, metalelor, compușilor organici, compușilor organici volatili, pesticidelor, ierbicidelor, insecticidelor, toți acești poluanți fiind considerați toxici pentru oameni și mediul acvatic.
Majoritatea stațiilor de epurare din țara noastră dispun numai trepte de epurare mecanică și biologică. În prezent treapta de epurare biologică a devenit necesară, aproape în toate stațiile de epurare, datorită numărului mare de industrii și creșterii numărului populației la orașe. Pentru ca organismele să dezvolte o activitate maximă, biomasa trebuie să fie alimentată ritmic și în cantități suficiente.
Procesul de epurare poate fi prejudiciat prin dezvoltarea peste măsură a biomasei; astfel, prin îngroșarea membranei sau prin mărirea volumului de flocoane, scade atât capacitatea de oxidare, cât și gradul de epurare a apelor uzate șî de aici o serie de influente negative asupra mediului. Treapta mecanică permite reținerea substanțelor în suspensie, decantabile și grăsimile, în timp ce treapta biologică asigură îndepărtarea parțială a substanței organice aflată fie sub formă dizolvată, fie sub formă coloidală. Din nefericire, nu sunt reținute o serie de substanțe denumite rezistente sau refractare, ca de exemplu compuși ai azotului (N), fosforului (P), metale grele, micropoluanți organici persistenți, pesticide, anumiți germeni patogeni, precum și alte substanțe nebiodegradabile.
Aceste substanțe sunt prezente în efluentul epurat mecano-biologic și ajung în emisar. Dacă acesta constituie sursă de alimentare cu apă pentru comunitățile din aval de punctul de deversare, efectul lor cumulativ și expunerea continuă a oamenilor la aceste substanțe, poate avea efecte negative (uneori chiar letale) asupra sănătății umane. În plus, unele dintre ele constituie hrană ideală pentru alge și plante acvatice.
Impactul descărcării apelor uzate epurate mecano-biologic (conținând poluanți reziduali de tipul celor amintiți anterior) în emisarii naturali se manifestă pe planuri diverse, de la afectarea sănătății umane, până la probleme complexe de natură ecologică, tehnică și economică. Germenii patogeni, virușii, compușii azotului din efluentul epurat mecano- biologic periclitează sănătatea oamenilor. Gazul amoniac este toxic, având efecte cumulative sub-letale, încetinind creșterea și dezvoltarea copiilor și a adolescenților. Cei mai periculoși sunt azotiții, atât pentru oameni (produce cancerul gastric), cât și pentru fauna acvatică. Azotații reprezintă o formă mai puțin periculoasă, nederanjantă pentru adulți (poate determina anumite afecțiuni gastrice); pentru nou-născuți însă, provoacă methemoglobinemia (boala albastră).
Existența poluanților reziduali în efluentul epurat mecano-biologic are efecte negative și asupra mediului, asupra peisajului, deoarece:
– Se produce eutrofizarea lacurilor și a râurilor cu curgere lentă (fenomen datorat compușilor de azot și de fosfor, substanțe nutritive pentru alge și microplancton, constând în dezvoltarea accelerată și masivă a microplanctonului și vegetație acvatice);
– Consumă oxigenul dizolvat din apa lacurilor și a râurilor cu curgere lentă, conținutul în oxigen al straturilor de adâncime fiind și așa foarte sărac. Nămolul căzut pe fundul lacurilor intră în fermentație anaerobă și la fluctuații de nivel se produc mirosuri neplăcute;
– Variația de pH modifică echilibrul ionic din apa emisarilor, apa devenind toxică pentru fauna piscicolă;
– Se modifică culoarea apei emisarilor cu toate consecințele (în special asupra peisajului) care decurg din aceasta.
– Nu trebuie omise efectele tehnico-economice ale deversării efluenților epurați mecano-biologic, conținând substanțe reziduale, în emisarii naturali, în sensul că:
– Se impun tehnologii de tratare a apei pentru potabilizare, complicate tehnic și costisitoare din punct de vedere economic;
– Apele sunt îmbogățite cu uleiuri eterice care imprimă gust neplăcut și sunt foarte greu de îndepărtat în procesele de tratare pentru potabilizare;
– Datorită eutrofizării sunt împiedicate activitățile legate de navigație și agrement.
O dată cu dezvoltarea cunoașterii științifice a elementelor poluante găsite în apa uzată, precum și disponibilitatea unei baze informaționale extinse, provenită din studiile de monitorizare a mediului, cerințele impuse pentru calitatea efluentului epurat descărcat în mediul înconjurător, au devenit tot mai stricte.
CAPITOLUL 3. MEMORIU TEHNIC DE CALCUL. ELEMENTE DE BAZA PENTRU STAȚIA DE EPURARE
Pentru asigurarea cantitativă și calitativă a apei necesare tuturor folosințelor (industrii, irigații, orașe) este necesar, ca pe lângă alte lucrări și măsuri de gospodărire a apelor, să se asigure utilizarea cu randament maxim a instalațiilor de epurare existente și să se dezvolte noi tehnologii de epurare capabile să asigure din apa epurată o nouă sursă 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 a mediului înconjurător. Epurarea constitue unul din aspectele poluării apei. Stabilirea comportarii multiplelor substanțe care poluează apele de suprafață, precum și efectelor asupra organismelor vii fac obiectivul epurării apelor.
Epurarea apelor uzate se efectuează în construcții și instalații grupate într-o anumită succesiune tehnologică în cadrul unei stații de epurare. Mărimea stației de epurare va depinde de cantitatea și calitatea apelor uzate ale receptorului, de condițiile tehnice de calitate, care trebuie să le îndeplinească amestecul dintre apa uzată și a receptorului în aval de punctul de deversare a apelor uzate, astfel încât folosințele din aval să nu fie afectate.
O caracteristică a stațiilor de epurare o reprezintă „materia primă” care este apa uzată a cărei puritate este destul de ridicată. Randamentul impus la eliminarea poluanților din apă (gradul de epurare) este adesea la ordinul a 80% și chiar peste 95%, valori superioare celor obișnuite în prelucrărle industriale. Una din metodele de bază aplicate pentru eliminarea poluanților organici din apele uzate,epurarea biologică operează cu populații de microorganisme,cu evoluție deosebit de greu de dirijat.
Stațiile de epurare se realizează cu costuri de investigații mari și cu cheltuieli de exploatare ridicate, care, numai parțial pot fi recuperate. Se impun studii tehnico-economice aprofundate în vederea găsirii soluțiilor care să contribuie la reducerea diferitelor costuri.În acest scop se are în vedere aplicarea unor măsuri preliminarede prevenire a poluării apelor, respective ușurarea epurării apelor uzate.
3.1. Parametri de intrare ai apei uzate
Selecția proceselor și operațiilor unitare, în vederea alcătuirii procesului tehnologic de epurare a apelor uzate este cea mai importantă etapă în proiectarea unei stații de epurare a apelor uzate. Aspectul cel mai important, în procesul de selecție, este evaluarea diverselor combinații de operații și procese unitare și interacțiunile dintre acestea, cu referiri atât la treptele de epurare, dar și la egalizarea debitelor și concentrațiilor, alternativelor de prelucrare a nămolului rezultat, bilanțul de masă. În general alegerea factorilor care influențează selecția operațiilor și proceselor unitare dintr-o stație de epurare a apelor uzate municipale sunt prezentați în tabelul 3.1.
Tabelul 3.1 Factorii care intervin în evaluarea și selecția operațiilor și proceselor unitare
3.2. Parametri de ieșire ai apei tratate
3.3. Proiectarea echipamentelor treptei mecanice
Grătarele, conform STAS 12431-86, se prevăd la toate stațiile de epurare, indiferent de sistemul de canalizare adoptat și independent de procentul de intrare a apei în stația de epurare-prin curgere gravitațională sau sub presiune. În acest caz grătarele se prevăd înaintea stației de pompare. Scopul grătarelor este de a reține corpurile plutitoare și suspensiile mari din apele uzate (crengi și alte bucăți din material plastic, de lemn, animale moarte, legume, cârpe și diferite corpuri aduse prin plutire, etc.), pentru a proteja mecanismele și utilajele din stația de epurare și pentrua reduce pericolul de colmatare ale canalelor de legătură dintre obiectele stației de epurare.
Grătarele se confecționează sub forma unor panouri metalice, plante sau curbe, în interiorul căreia se sudează bare de oțel paralele prin care sunt trecute apele uzate. În funcție de distanța dintre aceste bare, se deosebesc grătare rare și grătare dese. Grătarele rare îndeplinesc de obicei rolul de protecție a grătarelor dese împotriva corpurilor mari plutitoare. Distanța între barele acestui grătar variază în limetele 50-100 mm. Grătarele dese prezintă deschiderile dintre bare de 16-20 mm, când curățirea lor este manuală și de 25-60 mm, la curățirea lor mecanică. Cele din fața staților de pompare a apelor uzate brute au interspațiile de 50-150 mm. Grătarele sunt alcătuite din bare metalice. Distanța dintre bare, grătarele pot fi:
– cu deschidere mare (2,5-5 cm.);
– cu deschidere mai mică (1,5-2,5 cm.).
Pentru grătarele plasate înaintea stației de pompare, distanța dintre bare se recomandă a fi între 5-15 cm. Înclinarea grătarelor față de orizontală, depinde de modul lor de curățire (mecanic sau manual). Se recomandă pentru grătare cu curățare manuală înclinarea de 30-75°, iar pentru cele mecanice, înclinarea va fi mai mare de 45-90°. Înclinările mai mici favorizează curățirea grătarelor mai repede și descresc căderea de presiune pe grătar. Viteza de curgere a apei prin grătare se recomandă a fi între 60-100 cm/s pentru a se evita depunerile.
Curățirea manuală a grătarelor se realizează pentru instalații mai mici, cu cantități mai reduse de reținere și se efectuează cu o greblă de pe o patformă situată deasupra nivelului maxim al apei. Grătarele cu curățire manuală se utilizează numai la stațiile de epurare mici cu debite pană la 0,1 , care deservesc maximum 15000 locuitori. Curățirea se face cu greble, căngi, lopeți, etc., iar pentru ușurarea exploatării se vor prevedea platforme de lucru la nivelul părții superioare a grătarului, lățimea minimă a acestora fiind de 0,8 m. având în vedere variațiile mari de debite ce se înregistrează în perioadele ploioase sau uscate de-a lungul unui an, exploatarea va fi mult ușurată dacă se prevăd două panouri grătare aferente debitelor respective.
Grătarul de curățire mecanică constituie soluția aplicată la stațiile de epurare ce deservesc peste 15000 locuitori, deoarece, în afară de faptul că elimină necesitatea unui personal de deservire contină asigură condiții bune de curgere a apei prin interspațiile grătarului fără a exista riscul apariției mirosurilor neplăcute în zonă. Curățirea mecanică, se realizează atunci când cantitatea de materii obținute sunt mari, astfel încât, este necesară curățarea continuă și frecventă. Se pot utiliza grătaare cu curățare rotativă, la canale cu adâncimi mai mici de 1m., și greble de curățare cu mișcări de translație pentru bazinele drepte cu adâncimi mari.
Dimensionarea grătarelor
a) Debite de calcul:
Se specifică gradul de reținere a solidelor: GE = 5%;
Viteza apei uzate prin interspațiile grătarului variază între 0,7 – 1 m/s.
Se adoptă: vg = 0,8 m/s.
Caracteristicile grătarelor din tehnologia de epurare:
Lățimea barelor: s = 10 mms=0,01m;
Coeficientul de formă a barelor: β= 1,83;
Distanța dintre bare: b = 20 mmb=0,02m;
Unghiul de înclinare: θ = 75°
Viteza în amonte de grătar trebuie să varieze între 0,4 – 0,6 m/s și în condiții de precipitații abundente poate varia între 0,4 – 0,9 m/s. Această viteză se poate calcula cu relația:
Qc = debit de calcul;
Bc = înălțimea grătarului, Bc = 2 m;
hmax = înălțimea lichidului în amonte de grătar. Acesta variază între 0,25 – 0,65 m. Vom adopta hmax = 0,4 m.
b)
c)
b
unde :
c = lățimea pieselor de prindere a barelor grătarului. Se adoptă 0,3 m.
d)
unde:
R = raza hidraulică
j = panta grătarului j=0,5mmJ=0,0005m
e)
B* = coeficient de formă al barelor; B* = .
Deznisipatorul. Deznisiparea este operația unitară prin care se elimină pietriș și alte materii solide cu dimensiuni ≥ 0,2 mm., care au densitatea mult mai mare decât a apei sau a componenților organici din apele uzate. În general materialul eliminat prin deznisipare este considerat inert și destul de uscat. Compoziția materialului care se elimină prin deznisipatoare urmărește:
– umidatatea, cuprinsă între 13-65%;
– substanțe volatile, cuprinsă între 1-56%;
– densitatea specifică, cuprinsă între 1300-2700 kg/m³. Pentru proiectare se va folosi densitatea de 1600 kg/m³.
Bazinele de deznisipare sunt realizate cu scopul de a proteja echipamentul mecanic în mișcare de abraziune, de a reduce depunerile cu densitate mare în canale, în conducte și de a reduce frecvența curățirii decantoarelor și instalația de epurare biologică. Este absolut necesară plasarea acestor bazine înaitea centrifugelor, schimbătoarelor de căldură, a pompelor de presiuni mari. Localizarea deznisipatoarelor se face de obicei după grătare și site și instalația de flotație și înaintea decantoarelor primare. Se recomandă folosirea acestor utilaje atunci când curba de sedimentare indică faptul că într-un timp scurt, aproximativ 120-180 secunde, se depun 25-30% din totalul suspensiilor conținute în apă. Prin deznisipatoare se îmbunătățește procesul tehnologic în celelalte trepte de epurare, cu implicații directe asupra funcționării decantoarelor. Viteza de trecere a apei prin deznisipatoare este de obicei cuprinsă între 0,1-0,5 m/s, iar timpul de deznisipare este de 30 – 120 s.
Necesitatea tehnologică a desnisipatoarelor în cadrul unei stații de epurare este justificată de protecția instalațiilor mecanice în mișcare împotriva acțiunii abrazive a nisipului, de reducerea volumelor utile a rezervoarelor de fermentare a nămolului organic ocupate cu acest material inert, preum și pentru a evita formarea de depuneri pe conductele sau canalele de legătură care pot modifica regimul hidraulic a influentului.
Amplasamentul deznisipatoarelor, din considerentele menționate, se va prevedea la începutul liniei zehnologice de epurare mecanică a apelor uzate, imediat după grătare. Normativul prevede construirea de deznisipatoare la toate stațiile de epurare indiferent de sistemul de canalizare adoptat cu mențiunea că pentru apele uzate din sistemul separativ de canalizare opotunitatea lor este justificata pentru debite care depășesc 3000. În deznisipatoare sunt reținute particule de nisip cu diameetrul mai mare de 0,2-0,3mm și până la maximum 1mm.
După direcția de mișcare a apei în aceste bazine se deosebesc deznisipatoare orizontale cu mișcarea apei în lungul bazinului și deznisipatoare verticale , unde mișcarea apei se face pe verticală. În funcție de modul de curățire a depunerilor, se deosebesc deznisipatoare cu curățire manuală, desnisipatoare cu curățire mecanică și hidraulică. Alegerea soluției constructive de deznisipator și a procedeului lui de curățire depinde de mărimea debitului, de cantitatea și calitatea nisipului, de tipul de echipament mecanic ce poate fi ușor procurat, spațiul disponibil pe amplasamentul stației de epurare, etc. Se va avea în vedere că în deznisipatoare dunt reținute și cantități mici de materii organice antrenate de particule minerale sau depuse împreună cu acetea, mai ales la viteze mici.
Gradele de epurare pentru solide în deznisipator sunt cuprinse între 25 – 45%. Vom alege GE=25%
Debite de calcul:
Pentru dimensionarea deznisipatorului, sunt importante ariile următoare:
L = lungimea deznisipatorului; , L=11,25m;
B = lățimea deznisipatorului; B=4,1159m;
vs = viteza de sedimentare; =0,023m/s.
Aria transversală a deznisipatorului:
H = înălțimea deznisipatorului;
va = viteza apei în deznisipator; =0,15m/s.
Se calculează volumul util al deznisipatorului:
tdez = timpul de deznisipate care variază între 30 – 50 s. Se adoptă 50 s.
Calculul suprafeței orizontale:
α = coeficient ce ține seama de regimul de curgere, α = 1,5.
vs se adoptă 2,3 /s=0,023m/s.
Încărcarea superficială:
Calculul ariei transversale:
va = 0,05 – 0,3 m/s, funcție de diametrul particulei de nisip. Se adoptă va = 0,15 m/s.
Se calculează lungimea și lățimea deznisipatorului:
Se calculează înălțimea deznisipatorului
Se împarte deznisipatorul într-un număr de canale de deznisipare separate iar lățimea unui compartiment canal b1 trebuie să fie cuprinsă între 0,6 – iar în cazuri extreme poate fi cuprinsă între 3-. Se adoptă b1 = 1,4 m. Numărul de compartimente utilizate va fi:
Decantor primar. Decantoarele sunt bazine deschise în care se separă substanțele insolubile mai mici de 0,2 mm. Care se prezintă sub formă de particule floculente, precum și substanțe ușoare care plutesc la suprafața apei. În funcție de gradul necesar de epurare a apelor uzate, procesul de decantare poate fi folosit, fie în scopul prelucrării preliminare a acestora înaintea epurării lor în treapta biologică, fie ca procedeu de epurare finală. După direcția de deplasare a apei uzate în decantoare, acestea se împart în două grupe:
– decantoare orizontale, în decantoarele orizontale apele uzate circulă aproape orizontal;
– decantoare verticale, în decantoarele verticale apa circulă de jos în sus.
Randamentul sedimentării particoleleor floculente depinde de numeroși factori, dintre aceștia cei mai importanti, pot fi considerați, timpul de decantare, încărcarea suprficială sau viteza de sedimentare și accesul sau evacuarea cât mai uniformă a apei din decantor. La decantoare o deosebită semnificație este timpul de decantare. Durata de decantare, conform STAS 4162/1-89 „Canalizări. Decantoare primare”, se recomandă de minimum 1,5 ore corespunzător debitului de calcul.
În ceea ce privește viteza de sedimentare sau de ridicare la suprafață a materiilor în suspensie, exprimată global, prin încărcarea superficială sau hidraulică, în /·h. Conform STAS 4162/1-89, mărimea acestei încărcări de suprafață, variază în funcție de concentrașia inițială meteriilor în suspensie din apa uzată și de eficiența decantoarelor în ceea ce privește eliminarea suspensiilor conform tabelului 3.2.
Tabelul 3.2. Încărcarea superfcială (viteza de sedimentare) la decantoarele primare.
În scopul măririi eficienței de reducere a suspensiilor în decantorul primar, în afară de decantorul primar, în afară de creșterea duratei de decantare se mai folosesc următoarele soluții tehnologice:
– adăugarea unor substanțe în suspensie care sedimentează ușor, în speță nămolul activ din deantorul secundar, care îndeplinește rolul de adjuvant și de biocoagulator;
– aerarea preliminară a apelor uzate care contribuie la formarea flocoanelor, separatorul de grăsimi care funcționează prin flotare contribuie la preaerarea apelor;
-pentru apele uzate industriale se recomandă tratarea preliminară cu coagulanți chimici care contribuie la creșterea dimensiunilor aglomerărilor.
Eficiența decantării primare asupra reducerii materiilor organice exprimată în CBO5, este de 20-25% . Pentru proiectarea decantoarelor sunt necesare studii privitoare la viteza de sedimentare sau de ridicare la suprafață a materiilor în suspensie, exprimată global, prin încărcarea superficială sau hidraulică. Conform STAS 4162-1/89, mărimea acestei încărcări de suprafață, variază în funcție de concentrația inițială a materiilor în suspensie din apa uzată și de eficiența decantoarelor în ceea ce privește eliminarea suspensiilor.
Dimensionarea tehnologică constă în stabilirea numărului și dimensiunilor geometrice ale decantoarelor în conformitate cu prevederile STAS 4162/89.
a) Debit de calcul:
Se adoptă un grad de epurare pentru solide în suspensie de și pentru CBO5 de .
b) Determinarea vitezei de sedimentare (vs), se face în funcție de eficiența sedimentării, care se urmărește și de concentrația inițială a suspensiilor. În cazul acesta se adoptă vs:
vs = 1,5 m/h = 0,0004166 m/s
c) Se calculează încărcarea hidraulică:
unde α = coeficient ce ține seama de regimul de curgere și GE, α = 1,5.
Viteza de circulație a apei prin decantor:
va = 10 mm/s = 0,01 m/s
Timpul de staționare în decantor:
Se calculează volumul spațiului de decantare:
d) Se calculează ariile transversale și orizontale
e) Se calculează lungimea decantorului
f) Se calculează înălțimea totală a decantorului:
Hs = înălțimea de siguranță a decantorului primar, 0,2 ÷ ; se adoptă,Hs = 0,4 m;
Hd = înălțimea depunerilor în decantorul primar, 0,2 ÷ 0,6 m; se adoptă 0,45;
0,000416672002,99m
H=0,4+2,99+0,45H=3,8495m
g) Se calculează lățimea decantorului
Dacă lățimea decantorului primar este mai mare decât valorile standardizate (3-5) m se recurge la compartimentarea bazinelor de sedimentare. Se adoptă lățimea unui compartiment b1= 3,5 m și se calculează:
n=n=n = 0,3
h) Se calculează volumul total de nămol depus
unde:
γn = densitatea nămolului, γn = 1100 ÷ 1200 kg/m3. Se adoptă γn = 1150 kg/m3;
P = umiditatea nămolului, P = 95 %;
gradul de epurare,
concentrația inițiala a solidelor în suspensie,
Figura 3.1. Decantor orizontal longitudinal
Sursa: Dima M. s.a., Bazele epurării biologice a apelor uzate. Ed. ETP Tehnopress, Iași, 2002, p. 75.
CAPITOLUL 4. FIABILITATEA INSTALATIEI DE EPURARE
4.1. Definirea conceptului de fiabilitate
Menținerea calității în timp și asigurarea unei perioade cât mai lungi de bună funcționare reprezintă obiectivele conceptului de fiabilitate. Fiabilitatea nu este altceva decât o caracteristică de calitate a produselor de folosință îndelungată, care descrie capacitatea acestora de a se menține în stare de bună funcționare. Bineînțeles că nu există produse capabile să se mențină în stare de bună funcționare la infinit și în orice condiții de exploatare. Din acest motiv, fiabilitatea descrie capacitatea produselor de a funcționa adecvat, într-un timp dat și în anumite condiții de funcționare. Problema fiabilității produselor de îndelungată folosință se pune indiferent dacă produsele sunt reparabile sau nereparabile.
Fiabilitatea este proprietatea sistemului de a funcționa fără defectare un interval de timp în condițiile de exploatare date. Principalul indicator de fiabilitate în cazul sistemelor este timpul mediu de funcționare între defecțiuni. Asigurarea unei fiabilitati operațional ridicate se realizează ușor atât prin proiectare cât și prin întreținere, dar alegerea unei soluții cât mai fiabile în etapa de proiectare ridică, în mod corespunzător, costurile cu investiția (utilaje fiabile dar scumpe) în timp ce alegerea unei soluții ieftine, mai puțin fiabile ridică costurile cu întreținerea.
La produsele nereparabile disponibilitatea este egală cu fiabilitatea acestora:
A(t) = R(t), (4.1)
deoarece nefiind reparabile mentenabilitatea lor este nulă (G(t’) = 0).
Dacă se analizează expresia coeficientului de disponibilitate și cea a disponibilității staționare se observă că sunt asemănătoare. Elementele care definesc oricare din cei doi indicatori sunt inversele matematice ale elementelor ce-l definesc pe celălalt.
Foarte des este folosit în practică coeficientul de disponibilitate. El are și o semnificație ușor de înțeles, fiind raportul între un parametru care desemnează timpul util (în care produsul se află în stare de bună funcționare) și timpul total avut la dispoziție. Din acest motiv, acest coeficient are semnificația unui „randament de exploatare a produsului”. Cu cât MTBF crește și MTR scade mai mult, cu atât valoarea coeficientului de disponibilitate crește. Valoarea crescută a acestuia arată că produsul este exploatat eficient datorită unei bune fiabilități (MTBF mare) și unei bune mentenabilități (MTR mic).
Legătura matematică dintre cele trei concepte: disponibilitatea, fiabilitatea și mentenabilitatea produselor, se poate exprima prin relația:
D(t) = R(t) + [1 – R(t)] xM(t’) (4.2) sau prin relația
A(t) = R(t) + [1 – R(t)] xG(t’) (4.3)
Relațiile anterioare se deosebesc doar prin notațiile folosite:
A(t) = D(t) – reprezintă disponibilitatea
M(t’) = G(t’) este mentenabilitatea, iar R(t) este fiabilitatea produsului.
Disponibilitatea reprezintă de fapt măsura în care sistemul sau elementul permite folosirea sa atunci când este nevoie sau, altfel spus, disponibilitatea reprezintă probabilitatea ca un produs să fie în stare de funcționare la momentul ,,t“.
4.2. Definirea conceptului de mentenanță
În prezent, în literatura de specialitate românească din domeniu se consideră că termenul de mentenanță are drept componente de bază activitățile de întreținere și reparații, dar și cele administrative și manageriale, în întreaga lor complexitate. Se consideră că mentenanța reprezintă o treaptă superioară a deservirii mijloacelor fixe, către care trebuie să aspire toate organizațiile, o nouă cultură și o optică modernă, care conduce la obținerea unei eficiențe maxime a activității economice. În general, organizațiile românești aplică mai mult „întreținere și reparații” decât „mentenanță”.
Deoarece, rolul mentenanței este încă adeseori subestimat, iar funcția sa productivă nu este pe deplin recunoscută, se poate afirma că se va realiza în mod real „mentenanță” doar după ce firmele românești vor parcurge un proces îndelungat de transformări și evoluție tehnico-economică și socială. Prin urmare, „mentenanța” trebuie să devină obligatoriu un partener al producției și de aceea, misiunea prezentului curs este de a sensibiliza factorii de răspundere din firmele românești în legătură cu rolul și importanța managementului activităților de mentenanță asupra progresului vieții economice și sociale din România.
Mentenabilitatea, se poate defini astfel:
• calitativ: mentenabilitatea reprezintă capacitatea unui produs de a putea fi întreținut și reparat într-o perioadă de timp specificată și în anumite condiții;
• cantitativ: mentenabilitatea reprezintă probabilitatea ca un produs defect să fie repus în stare de funcționare într-un timp dat, în condiții de întreținere specificate.
Mentenanța reprezintă, în abordarea clasică, totalitatea operațiilor efectuate în scopul menținerii unui sistem în stare de funcționare și cuprinde operațiile de întreținere și reparație. Mentenanța poate avea caracter preventiv sau corectiv.
Reparațiile cu caracter preventiv se clasifică astfel:
• Reparațiile curente (RC) includ activități de curățire, reglaj, repararea și înlocuirea unor componente cu uzură fizică accelerată sau supuse la solicitări puternice. Aceste reparații sunt denumite uneori revizii tehnice.
• Reparațiile mijlocii (RM) sau intermediare au ca obiectiv înlocuirea componentelor cu uzură normală, într-un volum și o amploare ce depășesc reparațiile curente. În unele situații sunt identificate două grade de complexitate în cadrul acestor reparații intermediare (RM1 și RM2).
• Reparațiile capitale (RK) cuprind revizuirea completă a utilajelor, demontarea completă a tuturor părților, verificarea tuturor punctelor ce pot genera căderi, înlocuiri masive a pieselor care sau uzat, ori și-au epuizat ,,resursa“ de funcționare (deci ca durată au funcționat un interval care a atins limita apreciată ca rezistență maximă).
Fig. 4.1. Ciclul total de funcționare
Intervalul dintre două reparații capitale consecutive exprimat în ore, poartă numele de ciclu total de funcționare; după cum cel dintre o reparație capitală și una mijlocie este denumit ciclu mediu (fig. 4.1). Indicatorii de mentenabilitate sunt următorii:
G(t) = P(t>T) – funcția de mentenabilitate; (4.4)
M(t) = 1- G(t) – funcția nonmentenabilitate; (4.5)
μ = f(t) / M(t) – rata reparațiilor; (4.6)
MTR = 1 / μ(t) – media timpului de reparație. (4.7)
Dintre toți indicatorii de mentenabilitate, numai doi se folosesc în mod frecvent, datorită utilității lor practice. Acești doi indicatori sunt rata reparațiilor și media timpului de reparație. Cu cât un produs are o medie a timpului de reparare mai scăzută, cu atât el are o mentenabilitate mai bună.
Fig. 4.2. Exploatarea unui produs reparabil
Mentenabilitatea se referă doar la produsele reparabile, pentru care funcționarea se poate reprezenta ca în figura 4.2. Pe axa timpului se reprezintă diferențiat cele două stări în care se poate găsi produsul: starea de bună funcționare (F) sau starea de reparare (R). Este adevărat că de multe ori timpii de reparare sunt lungiți în mod inutil, fie din lipsa unor piese de schimb, fie din alte cauze.
Repunerea în funcționare a unui produs este condiționată de 3 aspecte cheie:
• Accesibilitatea, care reprezintă proprietatea unui produs complex de a permite demontarea și montarea cu ușurință a oricărui element component. Deoarece o bună accesibilitate duce la ridicarea disponibilității produsului prin creșterea operativității activității de întreținere, în activitatea de cercetare și proiectare a produselor se acordă o atenție sporită modului de așezare a elementelor componente în funcție de numărul de operații de întreținere, respectiv de ușurința demontării și montării fiecărui element în parte.
• Piesele de schimb și piesele de rezervă sunt elemente strict necesare efectuării reparațiilor și repunerii produselor în stare de funcționare. De aceea, asigurarea la timp a pieselor de schimb reprezintă o sarcină de bază a tuturor factorilor care concură la realizarea produsului.
• Service-ul. Alături de accesibilitate și piesele de schimb echipele de reparații și întreținere constituie de asemenea, elemente de bază în realizarea mentenabilității produselor. Timpul de reparație depinde și de abilitatea și experiența personalului care execută întreținerea și reparațiile necesare. În zilele noastre activitatea echipelor ,,service” reprezintă un mijloc operativ și eficient de a urmări modul de comportare al produselor în exploatare, fiabilitatea și accesibilitatea lor, necesarul de piese de schimb, care să permită producătorului realizarea unor produse cu un nivel de disponibilitate cât mai ridicat.
Automentenanța presupune deprinderea operatorilor de producție de a păstra în bune condiții instalațiile și utilajele din dotare, ca urmare a verificărilor cotidiene, a gresărilor regulate, a înlocuirii unor anumite piese, a reparațiilor, a măsurării corecte a parametrilor de funcționare etc. Aceasta presupune transferarea anumitor sarcini de mentenanță către operatorii de producție. În acest fel, serviciul de mentenanță este degrevat de unele activități repetitive, de rutină, putându-se orienta cu precădere spre cele de esență. Cel mai adesea, automentenanța este aplicată întreprinderilor cu grad înalt de automatizare, în care cea mai mare parte a operatorilor de producție nu au un contact direct cu procesul tehnologic condus. În caz de pană sau anomalie în funcționare, muncitorul trebuie să fie capabil să stabilească un anumit diagnostic și chiar să intervină. De aici rezultă și necesitatea unei dotări a operatorului de producție cu sculele și instrumentele de intervenție necesare. În cazul în care remedierea defecțiunii necesită o acțiune a serviciului de mentenanță, operatorul de producție va asista și va contribui la înlăturarea acesteia.
Pe durata reparației, el va face parte din echipa de intervenție și va contribui la succesul acțiunii. În sprijinul acestei opțiuni se poate cita cazul mentenanței roboților firmei Nissan, unde, pentru micșorarea timpului de intervenție în caz de avarie sub un minut (metoda SMED), muncitorii nu numai că au fost instruiți cum să intervină, dar au fost și dotați și cu piesele de schimb necesare. Ca o definiție generală rezultată din cele afirmate, automentenanța reprezintă implicarea competentă a personalului de producție în activitățile de mentenanță ale mijloacelor de producție utilizate în procesul de fabricație. Conform definiției de mai sus, automentenanța are ca direcții:
• aplicarea unui plan eficient de mentenanță preventivă;
• urmărirea funcționării utilajelor și instalațiilor, crearea și utilizarea unei baze de date istorice privind indicatorii tehnici și economici specifici;
• adaptarea mijloacelor de producție la condițiile tehnice și de mediu în care sunt utilizate;
• implicarea operatorilor de producție în efectuarea de reglaje și intervenții de mică dificultate;
• recurgerea la mentenori calificați pentru operațiunile de mentenanță mai dificile.
Pornind de la sarcinile enumerate, automentenanța prezintă o triplă importanță și anume:
• previne dereglările ce pot conduce la creșterea cheltuielilor de mentenanță;
• evită deplasările inutile ale tehnicienilor mentenori pentru intervenții minore;
• asigură un ansamblu de sarcini de mentenanță preventivă simple la nivelul utilizatorilor mijloacelor de producție.
Automentenanța definește un sistem de noi relații între om și mașină, relații care conduc la:
Un plus de productivitate. Întreprinderea este în permanență în căutarea soluțiilor de obținere a unui plus de competitivitate în raport cu concurența. Interesul este dublu:
– de a se menține în elita ramurii industriale din care face parte;
– de a câștiga în permanență avans față de concurență.
Această cursă contra cronometru pentru performanță face ca firma să fie comparată în permanență cu întreprinderile de vârf din domeniu, managerii încercând în același timp să preia din mediul industrial cele mai noi metode de muncă, dacă se poate, ceea ce concurența aduce novator. Scopul unei astfel de acțiuni, este denumită și „benchmarking”. De cea mai mare importanță în creșterea performanței firmei este raportul stabilit între om, posesor de inteligență și know-how și utilaj, caracterizat prin forță și precizie. Omul își poate îmbunătăți capacitățile fizice și intelectuale prin antrenament și instruire, iar întreprinderile pot progresa depunând în mod constant eforturi pentru instruirea continuă a angajaților. Mașina își îmbunătățește performanțele în exploatare dacă este bine întreținută și corect utilizată. În mod clasic, operatorul de producție exploatează utilajul, sarcinile de mentenanță revenind unei alte categorii de angajați, respectiv mentenori. Ca urmare, cel care contribuie efectiv la uzura și defectarea mașinii rămâne în afara procesului de repunere în funcțiune, devenind neproductiv în perioada intervenției, alături de utilaj. În acest mod se creează o depărtare artificială între om și mașină, combinată cu scăderea responsabilității utilizatorului. Automentenanța contribuie la creșterea productivității muncii și a rezultatelor de ansamblu ale întreprinderii prin:
• mai buna folosire a timpului de lucru a operatorilor de producție, prin reducerea timpilor de așteptare pe durata intervenției;
• deplasarea unei părți din personalul de producție spre sfera serviciilor de mentenanță, conducând la micșorarea relativă a efortului depus și resurselor alocate acestui serviciu;
• creșterea fiabilității (caracteristica unui produs -sistem, dispozitiv etc. – definită prin probabilitatea ca acesta să-și îndeplinească funcția specifică, în condiții date și de-a lungul unei durate de timp date), disponibilității (caracteristica unui produs definită prin probabilitatea ca acesta să-și îndeplinească funcția specifică la un moment dat, luând în considerare și probabilitatea repunerii în funcțiune în urma eventualelor defectări) și randamentului utilajelor;
• micșorarea timpilor de diagnostic și intervenție în caz de pană;
• responsabilizarea operatorilor în ceea ce privește utilizarea mijloacelor de producție, datorită unui nou raport om-mașină;
• creșterea calității de ansamblu a producției și micșorarea ratei de non-calitate datorate mentenanței;
• utilizarea mai eficientă a mentenorilor, aceștia fiind apelați numai în cazul unor intervenții cu grad ridicat de dificultate, etc.
O nouă structură organizatorică. Modificarea structurii organizatorice a compartimentului de mentenanță și a firmei în ansamblul ei reprezintă o altă mutație novatoare adusă de automentenanță. Aplicarea efectivă se poate realiza numai în condițiile în care firma se adaptează noului raport mentenanță -producție. În abordarea clasică, mentenanța poate fi organizată în: sistem centralizat, sistem descentralizat sau sistem mixt. Cercetările românești în domeniu, au semnalat faptul că majoritatea firmelor românești în care s-au efectuat analize și cercetări au o organizație de tip funcțional, rigidă, care încearcă să evite subcontractarea mentenanței (aceste tipuri de structuri au început să fie abandonate de către americani la începutul anilor '30) și nici nu se pune problema formalizării automentenanței deși, prin tradiție, aceasta există în forme primare, dar nu este evidentă.
Odată cu introducerea automentenanței, se realizează o comuniune de interese între compartimentele de producție și mentenanță, ceea ce conduce la responsabilizarea celor două echipe privind utilizarea eficientă a mijloacelor de muncă din dotare. Automentenanța implică a schimbare în viața unei organizații. Ca urmare, în defavoarea introducerii unei astfel de opțiuni, apar o serie întreagă de bariere, cum ar fi:
• creșterea responsabilității managerilor de producție. Aplicând automentenanța, în sarcina acestuia vor cădea și unele activități ce de regulă erau executate de către serviciul de mentenanță, implicit responsabilitatea rezultatelor acestor acțiuni. În plus, el nu va mai putea găsi ca scuză pentru ineficacitatea activității de producție, ineficiența activităților de întreținere și reparații;
• scăderea responsabilității managerilor mentenanței; Acesta poate considera că, prin preluarea de către alte persoane a unor responsabilități ce îi aparțineau prin tradiție, îi este subminată autoritatea și se încearcă înlăturarea sa.
• încărcarea operatorilor de producție cu noi sarcini privind mentenanța; Aceștia se vor simți nedreptățiți dacă vor fi puși să execute activități suplimentare. Vor găsi că introducerea automentenanței este o nouă modalitate de îmbogățire a patronilor firmei pe baza lor.
• pierderea prestigiului mentenorilor; Ei pot interpreta drept ofensă faptul că activități care le reveneau prin tradiție sunt efectuate acum de persoane acre nu au experiența și pregătirea lor. Ca urmare, imaginea lor de „persoane-cheie” ale firmei poate fi afectată. Experiența franceză în domeniul MPT a permis observarea și a altor aspecte referitoare la dificultățile implementării automentenanței, respectiv:
• operatorii de producție sunt reticenți în a se policalifica;
• într-o primă fază, automentenanța demotivează angajații; în consecință, trebuie acționat în vederea motivării tuturor salariaților implicați;
• automentenanța poate fi considerată un prim pas spre practicarea managementului contractual, putându-se delimita treptat sarcinile repetitive ce se execută de către operatorii producției și mentenanței;
• este deosebit de greu de evoluat de la o mentalitate de tip „clan” către una participativă, așa cum implică automentenanța.
4.3. Definirea conceptului de disponibilitate
Conform STAS 8174/3 – 77, disponibilitatea este aptitudinea unui produs sau ansamblu – sub aspectele combinate de fiabilitate, mentenabilitate și de organizare a acțiunilor de mentenanță – de a-și îndeplini funcția specificată, la un moment dat sau într-un interval de timp dat. Disponibilitatea se notează cu A(t) – de la cuvântul englez availability – și reprezintă măsura gradului în care un sistem este utilizabil – la un moment dat – și pentru care utilizatorul poate să se angajeze, pentru o anumită misiune. Adesea ea este numită disponibilitate operațională. Ea depinde de doi factori, căci este funcție de timpul de funcționare (factor de fiabilitate) și de timpul de indisponibilitate (factor de mentenabilitate).
Disponibilitatea produselor este alcătuită din fiabilitatea produsului la care se adaugă mentenabilitatea acestuia, așa cum rezultă și din reprezentarea expusă în figura 4.3.
Indicatorii de disponibilitate cei mai utilizați sunt următorii:
D(t) = λ / λ + μ – disponibilitatea staționară; (4.8)
U(t) = 1 – D(t) – indisponibilitatea staționară; (4.9)
D = MTBF / MTBF + MTR – coeficient de disponibilitate. (4.10)
Fig. 4.3. Disponibilitatea produselor
4.4. Defecte ale instalațiilor de epurare
4.5. Fiabilitatea proceselor de epurare
Concluzii
Fără apă viața nu este posibilă pe Pământ, iar fără apă curată nu este posibilă nici viața omului. Din resursa globală de apă a Pământului, resursele de apă dulce reprezintă doar cca. 24 %, din care disponibile pentru utilizare sunt doar cca. 13 %. Viața umană se bazează pe apa dulce potabilă. Pentru susținerea vieții, un om are nevoie anual de cca. 1 m³ de apă potabilă, pentru necesitățile personale 100 m³ și alte 1000 m³ pentru producerea alimentelor necesare consumului anual, iar pentru protecția resurselor de apă este nevoie de alte cel puțin 900 m³ anual de persoană. Rezultă că, pentru susținerea unei dezvoltări durabile, resursele de apă trebuie gospodărite astfel încât, să se poată asigura o capacitate de cel puțin 2000 m³/an pe locuitor.
În prezent cca. 1,2 miliarde de oameni duc lipsa apei, 3 miliarde de oameni nu dispun de apă potabilă curată, iar 3-4 milioane de oameni – majoritatea copii – mor anual din cauze datorate lipsei de apă sau de bolile hidrice, cum sunt dizenteria, febra tifoidă și holera. La copii nou-născuți, nitriții, provoacă cianoza. Compușii nitriților cu proteinele pot provoca cancer, iar amoniul poate provoca de exemplu encefalopatia hepatică, tulburări de concentrare, oboseală. Trebuie știut că, nitrații, și amoniul din apă nu dispar prin fierbere.
Conform datelor guvernamentale, în România 98 % din populația urbană și doar 33 % din populația rurală este racordată la sistemele centrale publice de alimentare cu apă. Conform acelorași date, 90 % din populația urbană și doar 10 % din populația rurala este racordata la rețelele publice de canalizare. La nivelul țării, 31 % din apele uzate (orășenești și industriale) se evacuează fără epurare, 41 % sunt insuficient epurate și doar 25 % sunt epurate corespunzător.
Din cele prezentate rezultă că, epurarea apelor uzate orășenești (și nu numai) este o cerință esențială a dezvoltării civilizației umane. Fiind o necesitate cu implicații sociale și ecologice deosebite, reglementarea unitară și asigurarea generală a infrastructurii necesare reprezintă o prioritate.
BIBLIOGRAFIE
Antoniu, R. și colab., Epurarea apelor uzate industriale, Editura Tehnică, București, 1987.
Avram, Simona, Procedee și echipamente pentru tratarea și epurarea apelor, suport de curs, U.T. Cluj.
Ianculescu, Ovidiu, Racovițeanu, Raluca, Ionescu Ghe., Epurarea apelor uzate, Editura Matrix Rom, București, 2001.
Lupea, Alfa Xenia și colab., Fundamente de chimia mediului, Editura Didactică și Pedagogică, R.A., 2008.
Negulescu, M., Secara, E., Exploatarea instalațiilor de epurare a apelor uzate, Editura Tehnică, București, 1976.
Negulescu, M., Epurarea apelor uzate orășenești, Ed. Tehnică, București, 1978.
Panaitescu, Mariana, Panaitescu, Fănel-Viorel, Drăgănoiu, Aneta, Tehnici experimentale de analiza a apei, Editura ExPonto, 2010.
Panaitescu, Mariana, Tehnici de epurare ape uzate. Îndrumar de proiectare stație de epurare, Editura Nautica, 2011.
Robescu, Dan, Robescu, Diana, Procedee, instalații și echipamente pentru epurarea avansată a apelor uzate, Ed. Bren, 1999.
Rojanschi, V., Ognean, T., Cartea operatorului din stații de tratare și epurare a apelor, Editura Tehnică, București, 1989.
Rojanschi, V., Bran Florina, Gheorghița Diaconu, Protecția și igiena mediului, Editura economică, București, 2000.
Rusu, Tiberiu, Procedee și echipamente pentru tratarea și epurarea apelor, suport de curs, U.T. Cluj.
Rusu, Tiberiu, Tehnologii și echipamente pentru tratarea și epurarea apelor, vol. I, U.T. Press, Cluj-Napoca, 2008.
Stoianovici, Șerban, Robescu, Dan, Procedee și echipamente pentru tratarea și epurarea apei, Ed. Tehnică, București, 1982.
Vaicum L. M., Bazele biochimice ale epurării, Edit. Academiei, București, 1976.
http:/ph.academicdirect.org/CFACI.
BIBLIOGRAFIE
Antoniu, R. și colab., Epurarea apelor uzate industriale, Editura Tehnică, București, 1987.
Avram, Simona, Procedee și echipamente pentru tratarea și epurarea apelor, suport de curs, U.T. Cluj.
Ianculescu, Ovidiu, Racovițeanu, Raluca, Ionescu Ghe., Epurarea apelor uzate, Editura Matrix Rom, București, 2001.
Lupea, Alfa Xenia și colab., Fundamente de chimia mediului, Editura Didactică și Pedagogică, R.A., 2008.
Negulescu, M., Secara, E., Exploatarea instalațiilor de epurare a apelor uzate, Editura Tehnică, București, 1976.
Negulescu, M., Epurarea apelor uzate orășenești, Ed. Tehnică, București, 1978.
Panaitescu, Mariana, Panaitescu, Fănel-Viorel, Drăgănoiu, Aneta, Tehnici experimentale de analiza a apei, Editura ExPonto, 2010.
Panaitescu, Mariana, Tehnici de epurare ape uzate. Îndrumar de proiectare stație de epurare, Editura Nautica, 2011.
Robescu, Dan, Robescu, Diana, Procedee, instalații și echipamente pentru epurarea avansată a apelor uzate, Ed. Bren, 1999.
Rojanschi, V., Ognean, T., Cartea operatorului din stații de tratare și epurare a apelor, Editura Tehnică, București, 1989.
Rojanschi, V., Bran Florina, Gheorghița Diaconu, Protecția și igiena mediului, Editura economică, București, 2000.
Rusu, Tiberiu, Procedee și echipamente pentru tratarea și epurarea apelor, suport de curs, U.T. Cluj.
Rusu, Tiberiu, Tehnologii și echipamente pentru tratarea și epurarea apelor, vol. I, U.T. Press, Cluj-Napoca, 2008.
Stoianovici, Șerban, Robescu, Dan, Procedee și echipamente pentru tratarea și epurarea apei, Ed. Tehnică, București, 1982.
Vaicum L. M., Bazele biochimice ale epurării, Edit. Academiei, București, 1976.
http:/ph.academicdirect.org/CFACI.
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Fiabilitatea Instalatiei DE Epurare (ID: 162485)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.