Stație de Alimentare și Epurare a Apei Potabile
CUPRINS:
Capitolul 1. TEMA LUCRĂRII ……………………………………………..….. 4
Capitolul 2. MEMORIU TEHNIC ………………………………………….….. 5
Capitolul 3. CONSIDERENTE PRIVIND EPURAREA APELOR UZATE ORĂȘENEȘTI …………………………………….……………………………… 7
3.1. Poluanți caracteristici, impactul asupra mediului, necesitatea epurării apelor uzate ……………………………………………………………………………..…8
3.2. Condiții de calitate pentru apele uzate urbane. Normative …………………… 10
3.3. Caracteristicile apelor uzate urbane …………………………………..…. 13
3.3.1. Caracteristici fizice …………………………………………………. 13
3.3.2. Caracteristici chimice ……………………………………………… 14
3.3.3. Caracteristici bacteriologice și biologice ………………..…………. 16
Capitolul 4. TEHNOLOGIA ADOPTATĂ PENTRU EPURAREA APELOR UZATE …………………………………………………………………..……… 18
4.1. Variante tehnologice de epurare a apelor uzate municipale ………….….. 18
4.2. Factorii care influențează selecția operațiilor și proceselor unitare ….….. 21
4.3. Determinarea gradului de epurare necesar ………………………….…… 23
4.4. Alegerea variantei tehnologice optime …………………………………… 32
4.5 Calculul concentrațiilor intermediare, realizate pentru etapele de epurare mecanică, biologică și verificarea realizării gradului de epurare necesar ……….. 34
4.6. Elaborarea schemei boc tehnologice …………………………………………………. 45
4.7. Materii prime și auxiliare ………………………………………………… 48
4.8. Utilități și energie …………………………………………………….….. 48
4.9. Subproduse materiale și energetice, deșeuri …………………………….…….. 50
Capitolul 5. PROIECTAREA TEHNOLOGICĂ A UTILAJELOR ………… 51
5.1. Debite de calcul și de verificare utilizate în stațiile de epurare municipale ………………………………………………………………………………………………………………… 51
5.2. Calculul utilajelor din cadrul treptei mecanice de epurare (grătare, deznisipator, bazin de egalizare, separator de grăsimi, decantor primar) ………….. 51
5.3. Calculul utilajelor în cadrul treptei biologice (bazin de nămol activ, decantorul secundar) …………………………………………………………………………………. 63
5.4. Tratarea nămolului activ …………………………………………………………………. 71
Capitolul 6. CONSTRUCȚII ȘI INSTALEȚII PREVĂZUTE ÎN CADRUL STAȚIEI DE EPURARE …………………………………………………………………………. 75
6.1. Construcții și instalații legate direct de procesul tehnologic al stației de epurare …………………………………………………………………………………………………….. 75
6.2. Construcții și instalații anexe stației de epurare ………………………………….. 76
Capitolul 7. SCHEMA TEHNOLOGICĂ DE EPURARE A APELOR UZATE ORĂȘENEȘTI ………………………………………………………………………………………… 77
Capitolul 8. CALCULUL COSTURILOR DE PRODUCȚIE ȘI A INDICATORILOR DE EFICIENȚĂ ECONOMICĂ ……………………………….. 78
CONCLUZII …………………………………………………………………………………………… 82
BIBLIOGRAFIE …………………………………………………………………………………….. 83
Capitolul 1. Tema lucrării:
Să se proiecteze o stație de alimentare și epurare a apei potabile pentru un oraș de 30000 locuitori și o industrie reprezentată de unități din industria chimică și alimentară
Capitolul 2. Memoriu tehnic:
Acestă lucrare de licență are în vedere elaborarea unei instalații de epurare a apelor uzate orășenești.
Pentru acest lucru, au fost propuse mai multe variante tehnologice dintre care, varianta optimă este cea de epurare mecano – bilogică:
Lucrarea cuprinde 8 capitole structurate astfel:
Capitolul 1: prezintă tema lucrării ce se referă la proiectarea unei instalații de epurare a apelor uzate.
Capitolul 2: cuprinde memoriul tehnic.
Capitolul 3: cuprinde considerentele privind epurarea apelor uzate orășenești și anume: poluanții caracteristici, impactul lor asupra mediului și necesitatea epurării apelor uzate; condiții de calitate normative pentru factorul de mediu; caracteristicile apelor uzate municipale.
Capitolul 4: pune în evidență tehnologia adoptată pentru epurarea apelor uzate. Aici se prezintă:
patru variante tehnologice de epurare a apelor uzate municipale,
factorii care influențează selecția operațiilor și proceselor unitare,
determinarea gradului de epurare necesar, descrierea detaliată a procesului tehnologic adoptat,
calculul concentrațiilor intermediare realizate pentru etapele de epurare mecanică și biologică și verificarea realizării gradului de epurare necesar.
tot aici este elaborată schema bloc tehnologică,
sunt puse în evidență materiile prime și auxiliare,
utilitățile și consumul de energie, subprodusele materiale și energetice, precum și deșeurile.
Capitolul 5: aici are loc proiectarea tehnologică a utilajelor. S-au analizat:
debitele de calcul și de verificare utilizate în stațiile de epurare municipale,
calculul utilajelor din cadrul treptei mecanice de epurare (de tipul grătare, deznisipator, separator de grăsimi, decantor primar),
calculul utilajelor în cadrul treptei biologice de epurare (bazin cu nămol activ, decantor secundar),
tratarea nămolurilor (aspecte generale privind colectarea și tratarea nămolurilor),
sunt prezentate și fișele tehnice pentru două utilaje din cadrul procesului tehnologic de epurare.
Capitolul 6: sunt prezentate construcțiile și instalațiile prevăzute în cadrul stației de epurare.
Capitolul 7: este desenată schema tehnologică de epurare a apelor uzate municipale.
Capitolul 8: sunt prezentate costurile de producție.
CAPITOLUL 3. CONSIDERENTE PRIVIND EPURAREA APELOR UZATE ORĂȘENEȘTI
Se dau urmatoarele date:
Debite de calcul
Qzi, med = 0,38 m3/s
Qzi, max = 0,42 m3/s
Qor, min = 0,30 m3/s
Qor, max = 0,40 m3/s
Compoziția apelor uzate care sunt introduse în stația de epurare
Solide în suspensie – Ciss = 640 mg/l
Compuși organici – CBO5 = 550 mg/l
– CCOCr = 770 mg/l
Azot total – CiN = 15 mg/l
Temperatura apei uzate: 200C
pH = 7
Constanta vitezei de consum a oxigenului din apele uzate: k1 = 0,1 zi-1
Analize de laborator ale emisarului în care se deversează apele epurate:
Concentrația de oxigen dizolvat din receptor – COr = 6 mg O2/l
C(cco-cr)r = 20 mg/l
Solide în suspensie – (CSS)r = 50 mg/l
Azot total – CNr = 2,5 mg/l
Temperatura medie a apei – 100C
Studiile hidrologice ale emisarului indică:
Viteza medie a apei – v = 1,5 m/s
Debitul emisarului – Qe = 5 m3/s
Coeficientul de sinuozitate al râului – ф = 1,2
Constanta de oxigenare a apei din emisar – K2 = 0,17 zi-1
Utilaje ce urmeaza a fi proiectate:
Treapta mecanică:
Grătar
Deznisipator
Separator de grăsimi
Bazin de egalizare
Decantor primar
Treapta biologică:
Bazin de aerare cu namol activ
Decantor secundar
3.1. Poluanți caracteristici, impactul asupra mediului, necesitatea epurării apelor uzate:
Apele uzate cu cea mai mare încărcătură de poluanți sunt apele uzate menajere și cele industriale. O parte din poluanți le sunt comuni.
Principalele tipuri de poluanți care conferă apelor „calitatea” de ape uzate datorită modificării caracteristicilor fizice, chimice, bacteriologice sau radioactive sunt:
Compuși organici biodegradabili care provin din apele uzate menajere, industriale etc. Cele mai încărcate sunt cele din industriile alimentare, cea organică de sinteză și de hârtie, din complexe de creștere a animalelor (abatoare, zootehnie).
Impactul acestor compuși constă în reducerea concentrației de oxigen dizolvat cu repercursiuni asupra florei, faunei. Are loc procese anaerobe; există riscul reducerii capacității de autoepurare. Prezența acestor compuși este indicată de CBO5 (indicator specific).
Compuși organici nebiodegradabili (refractari sau poluanți prioritari) rezultați din surse precum ape uzate din industria organică de sinteză, cea a celulozei și hârtiei, petrochimică și metalurgică. Sunt compuși organici cu toxicitate acută sau cronică și/sau cu caracter mutagen sau cancerigen.
Impactul este deosebit asupra cursurilor de apa, asupra oamenilor și asupra organismelor acvatice. Încetinesc sau stopează procesele de autoepurare sau epurare biologică și pot da produși secundari de dezinfecție.
Oxidabilitatea este mai mică decât la compușii organici biodegradabili datorită structurii chimice pe care o au.
Compușii organici toxici sau nebiodegradabili se pot clasifica după cum urmează:
-compuși halogenați ai hidrocarburilor saturate și nesaturați ciclici sau aciclici;
-compuși aromatici monociclici;
-compuși fenolici;
-compuși aromatici policiclici;
-compuși ai acidului ftalic de tipul esterilor și eterilor;
-compuși cu azot;
-pesticide;
-compuși policlorurați ai fenilbenzenului.
Toți compușii citați provin din industria organică de sinteză, industria textilă, industria celulozei și hârtie, rafinării de petrol, industria metalurgică, industria minieră și industria lemnului.
Clorurile și sulfurile din apele uzate pot influența procesele biologice de epurare dacă cantitățile lor depasesc anumite limite. Clorurile sub formă de ioni de clor din apa uzată menajeră provin în special, din urina de origine animală sau umană, ca urmare a consumului în alimentație a clorurii de sodiu. Sulfurile din apele uzate menajere pot fi determinate și puse în evidență sub formă de sulfuri totale, sulfuri de carbon și hidrogen sulfurat (care ne dă indicații asupra lipsei oxigenului din apă și apariția proceselor anaerobe).
Metalele grele existente, în special, în apele uzate industriale sunt toxice pentru microorganismele care participă la epurarea biologică a apelor și la fermentarea anaerobă a nămolurilor. Limitele admisibile pentru Cu, Zn, Cd, Pb, Hg, Co sunt evidențiate în STAS 4706 – 88. Determinarea lor în laborator prin analize standard necesită durate mari de timp și un echipament complex derivat din necesitatea utilizării unei game largi de reactivi. În ultimul timp se practică metoda spectrofotometriei cu absorbție atomică al cărui aparat este capabil să determine un număr de 27 elemente minerale, între care și metalele grele menționate.
Substanțe radioactive folosite din ce în ce mai mult în medicină, tehnică etc, precum și la centralele atomice crează noi probleme celor care se ocupă cu protecția calității apelor. Aceste substanțe care emit radiații influențeză procesele de epurare și pot fi periculoase pentru personalul de exploatare.
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 0, iar în apa lipsită de oxigen, substanțele organice se descompun prin procese anaerobe care au loc concomitent cu producerea hidrogenului sulfurat și a altor gaze rău mirositoare și toxice (indol, scatol, etc).
Nutrienți includ N2, P, compuși anorganici și organici cu azot și fosfor, Si și sulfați. Principalele surse de generare le constituie apele uzate menajere și efluenții din industria îngrasamintelor chimice. Azotul și fosforul stimulează cresterea necontrolată a algelor și microorganismelor producând fenomenul de eutrofizare.
Substanțe toxice (poluanți prioritari) includ detergenți, cianuri, compuși organici clorurați, lignină, compuși proveniți din industria chimică, industria celulozei și hârtiei, industria petrochimică.
Poluanții prioritari sunt compuși organici sau anorganici selectați pe baza toxicității foarte mari, a efectelor cancerigene sau mutagene. Acești poluanți sunt denumiți și compuși toxici refractari și se găsesc în majoritatea cazurilor în apele uzate industriale, fiind însă depistați uneori în cantități foarte mici în apele de a
-compuși aromatici monociclici;
-compuși fenolici;
-compuși aromatici policiclici;
-compuși ai acidului ftalic de tipul esterilor și eterilor;
-compuși cu azot;
-pesticide;
-compuși policlorurați ai fenilbenzenului.
Toți compușii citați provin din industria organică de sinteză, industria textilă, industria celulozei și hârtie, rafinării de petrol, industria metalurgică, industria minieră și industria lemnului.
Clorurile și sulfurile din apele uzate pot influența procesele biologice de epurare dacă cantitățile lor depasesc anumite limite. Clorurile sub formă de ioni de clor din apa uzată menajeră provin în special, din urina de origine animală sau umană, ca urmare a consumului în alimentație a clorurii de sodiu. Sulfurile din apele uzate menajere pot fi determinate și puse în evidență sub formă de sulfuri totale, sulfuri de carbon și hidrogen sulfurat (care ne dă indicații asupra lipsei oxigenului din apă și apariția proceselor anaerobe).
Metalele grele existente, în special, în apele uzate industriale sunt toxice pentru microorganismele care participă la epurarea biologică a apelor și la fermentarea anaerobă a nămolurilor. Limitele admisibile pentru Cu, Zn, Cd, Pb, Hg, Co sunt evidențiate în STAS 4706 – 88. Determinarea lor în laborator prin analize standard necesită durate mari de timp și un echipament complex derivat din necesitatea utilizării unei game largi de reactivi. În ultimul timp se practică metoda spectrofotometriei cu absorbție atomică al cărui aparat este capabil să determine un număr de 27 elemente minerale, între care și metalele grele menționate.
Substanțe radioactive folosite din ce în ce mai mult în medicină, tehnică etc, precum și la centralele atomice crează noi probleme celor care se ocupă cu protecția calității apelor. Aceste substanțe care emit radiații influențeză procesele de epurare și pot fi periculoase pentru personalul de exploatare.
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 0, iar în apa lipsită de oxigen, substanțele organice se descompun prin procese anaerobe care au loc concomitent cu producerea hidrogenului sulfurat și a altor gaze rău mirositoare și toxice (indol, scatol, etc).
Nutrienți includ N2, P, compuși anorganici și organici cu azot și fosfor, Si și sulfați. Principalele surse de generare le constituie apele uzate menajere și efluenții din industria îngrasamintelor chimice. Azotul și fosforul stimulează cresterea necontrolată a algelor și microorganismelor producând fenomenul de eutrofizare.
Substanțe toxice (poluanți prioritari) includ detergenți, cianuri, compuși organici clorurați, lignină, compuși proveniți din industria chimică, industria celulozei și hârtiei, industria petrochimică.
Poluanții prioritari sunt compuși organici sau anorganici selectați pe baza toxicității foarte mari, a efectelor cancerigene sau mutagene. Acești poluanți sunt denumiți și compuși toxici refractari și se găsesc în majoritatea cazurilor în apele uzate industriale, fiind însă depistați uneori în cantități foarte mici în apele de alimentare datorită unor infiltrații sau datorită epurării necorespunzatoare a apelor din amonte.
Suspensii inerte, materiale coloidale sau materii fin divizate rezultă ca urmare a proceselor de spălare din diverse industrii. Prin depunerea solidelor în suspensie se perturbă viata acvatică normală.
Apa caldă este produsă de multe industrii, cum ar fi industria enegetică, petrochimică și de sinteză organică care utilizează apa ca agent de răcire. Deversată ca atare în emisar, apa caldă perturbă desfașurarea procesului de autoepurare. Limita la noi în țară la deversare este de 300C.
Contaminarea bacteriologică poate fi produsă de către industria alimentară, crescatoriile de animale sau canalizarea apelor menajere și industriale în sistem combinat.
Alți poluanți sunt substanțele petroliere, sărurile, bazele și acizii peste concentrația limita (C.M.A.), agenții reducători (grupe de sulfiți, sulfați), uleiuri care apar în efluenții generați în diferite industrii.
Impactul: consum de oxigen dizolvat sau împiedică transferul de oxigen din atmosferă în apă. Influențează procesele de tratare a apei și viața organismelor subacvatice care duc la modificări de pH și depuneri în albie.
Condiții de calitate pentru apele uzate urbane. Normative:
În vederea asigurării condițiilor de calitate privind evacuările de ape epurate în mediul acvatic trebuiesc considerate HG 351/21.04.2005 respectiv programul de evacuări treptate de ape epurate în mediul acvatic și HG 352/21.04.2005 privind modificarea și completarea HG nr. 188/2002 pentru aprobarea unor norme privind condițiile de descărcare în mediu acvatic a apelor epurate (NTPA 001/2005 și 002/2005).
NTPA 001/2005 denumește valorile limită pentru poluanții apelor uzate evacuate în receptorii naturali. Aceștia sunt prezentați în Tabelul 1.
Tabel 1. Valori limită de încărcare cu poluanți a apelor uzate industriale și urbane evacuate în receptori naturali
NTPA 002 denumește indicatorii de calitate ai apelor uzate evacuate în rețele de canalizare ale localităților. Aceștia sunt prezentați în Tabelul 2.
Tabel 2. Indicatori de calitate ai apelor uzate evacuate în rețelele de canalizare ale localităților
În proiectare dacă evacuarea de ape uzate se face într-un receptor natural de tip emisar, pentru asigurarea condițiilor de calitate ale emisarului, respectiv a apei de suprafață, trebuiesc cunoscute prevederile Ordonanței MAPM nr. 1146/2002 pentru aprobarea normativului privind obiectivele de referință pentru clasificarea calității apelor de suprafață.
Tabel 3. Determinări fizico-chimice la apă
Caracteristicile apelor uzate urbane:
Determinarea caracteristicilor apelor uzate orășănești este necesară pentru proiectarea stațiilor de epurare dar și pentru controlul și operarea acestora în condiții optime.
Prin caracterizarea apelor uzate se înțelege determinarea parametrilor calitativi (indicatori de calitate) cu referire la:
-indicatori fizici ;
-indicatori chimici ;
-indicatori biologici .
3.3.1. Caracteristici fizice:
Temperatura apelor uzate influențează majoritatea reacțiilor fizice și biochimice care au loc în procesul de epurare. Apele uzate menajere au o temperatură cu 2-30C mai ridicată decât cea a apelor de alimentare, cu excepția cazului de deversări de ape calde tehnologice sau când în retea se infiltrează ape subterane.
Turbiditatea apelor uzate este dată de particulele foarte fine aflate în suspensie, care nu sedimentează în timp. Turbiditatea nu constituie o determinare curenta a apelor uzate, deoarece nu exista o proporționalitate directă între turbiditate și conținutul lor în suspensii. Analizele de laborator se exprimă în grade de turbiditate, 1 grad de turbiditate corespunzând la 1 mg SiO2/dm3 de apă. Orientativ, apele uzate menajere prezintă valori ale gradului de turbiditate în limitele de 400 – 5000 în scara silicei.
Culoarea apelor uzate menajere proaspete este gri deschis, iar culoarea gri inchis indică începutul procesului de fermentare a materiilor organice existente în aceste ape. Pentru apele uzate care prezintă alte nuanțe de culori, rezultă că amestecul acestora cu apele uzate industriale care pătrund în rețeaua de canalizare este dominat de acestea din urmă (ape verzi de la industriile de legume, ape galbene de la industriile prelucratoare de clor, ape roșii de la uzine metalurgice etc).
Mirosul apelor uzate menajere proaspete este aproape inperceptibil: intrarea în fermentație a materiilor organice este indicată de mirosuri de hidrogen sulfurat, de putregai sau de alte mirosuri de produse de descompunere. Apele uzate orășenești pot avea mirosuri diferite imprimate de natură și 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 (organice și minerale). Materiile solide în suspensie, la rândul lor, pot fi separabile prin decantare și materii coloidale. În funcție de dimensiunile diferitelor particule (gradul de dispersie) și de greutatea specifică a acestor particule, materiile solide în suspensie se pot depune sub formă de sediment, pot pluti la suprafața apei sau pot pluti în masa apei (materiile coloidale).
Analizele apelor uzate menajere indică o cantitate totala a materiilor solide de 65 g/om zi, din care, materiile solide decantabile reprezinta 35 – 50 g/om zi (în medie 40 g/om zi), ceea ce reprezintă 60-75% din materiile solide totale. În cazul îndepărtarii unei părți din rezidurile menajere solide prin marunțire (tocare) și evacuare apoi hidraulic, prin rețeaua de canalizare, se înregistrează o creștere semnificativă (cca 100 g/om zi) a depunerilor în stația de epurare.
3.3.2. Caracteristici chimice:
Apele uzate conțin carbohidrați, grăsimi și uleiuri, proteine, fenoli, pesticide, poluanți prioritari, compuși organici volatili. Aceștia pot proveni di dejecțiile umane și aminale, resturi alimentare, legume și fructe sau alți compuși organici de sinteză proveniți din apele uzate industriale. Prezența materiilor organice pot reduce O2 dizolvat favorizând apariția proceselor anaerobe. Analiza conținutului de compuși organici prezintă o importanță deosebită pentru funcționarea stațiilor de epurare, testele putând fi grupate în două categorii:
analize care măsoară concentrații mai mari de compuși organici mai mari de 1mg/L precum CBO5, CCOCr , CTCO (conținutul total de carbon organic), CTO (consum teoretic de oxigen).
analize care determină urme de compuși organici (10-12 – 10-3 mg/L) folosind metode instrumentale de analiză, cum ar fi cromatografia în fază lichidă/gazoasă, spectrofotometrice
analize anorganice : aciditatea, alcalinitatea, pH, sulfați, nitrați, etc
CBO5 este consum biochimic de oxigen în interval de cinci zile la o temperatură standard de 20C. Este un indicator general care dă informații asupra conținutului de substanțe organice biodegradabile din apa uzată sau despre necesarul de oxigen al microorganismelor din apă. Practic se determină diferența dintre cantitatea de oxigen inițială din apa uzată și cea de după 5 zile de incubație la temperatura constantă.
Pentru ape uzate menajere CBO5 are valorile 100÷400 mg/L, în timp ce în apele uzate industriale variază în limite mai largi funcție de proveniența lor. Este un indicator important pentru proiectarea treptelor biologice. Procesele consumatoare ale oxigenului dizolvat sunt cele de transformare ale carbonului organic în CO2 și de transformare a NH3 în NO2 și NO3.
CCO este consumul chimic de oxigen. Se poate determina prin doua metode:
– Metoda cu KMnO4 în mediu acid (nu se folosește în cazul apelor uzate decât foarte rar).
– Metoda cu K2Cr2O7 în mediu acid pentru determinările specifice analizei apelor uzate (la 100C). Este măsura cea mai potrivită a oxidabilității, dacă concentrația de ioni Cleste mai mare de 300mg /L se folosește ca inhibitor pentru HgSO4.
CCOCr ia valori de 300÷800 mg/L pentru apele uzate municipale în general dar se poate ajunge la 900÷1200 mg/L în unele cazuri.
CTO este consumul teoretic de oxigen determinat pe principiul cromatografiei în fază gazoasă evidențiază toate substanțele organice și anorganice existente în proba de ape uzate care intră în reacții chimice până la nivelul de oxizi stabili. Se poate calcula dacă se cunoaște natura compușilor organici impurificători.
CTCO este conținutul total de carbon organic din apă. Este un indicator global pentru concentrații destul de mici. Principiul de determinare constă în introducerea unor volume exact măsurate de apă în dispozitive de oxidare chimică sau în cuptoare cu temperatură înaltă. Carbonul este transformat în CO2 în prezența unui catalizator și apoi se determină CO2 într-un analizor cu raze IR. Înaintea determinării se realizează filtrarea probei și eventual o acidifiere pentru a elimina interferentele.
Aciditatea apelor uzate este determinată de prezența bioxidului de carbon liber, a acizilor minerali și a sărurilor acizilor tari cu baze slabe. Aciditatea se exprimă în ml substanță alcalină normală pentru neutralizarea unui dm3 de apă. Acest parametru este indicat a fi determinat pentru apele uzate industriale care ajung în stația de epurare orășenească.
Alcalinitatea apelor uzate este dată de prezența bicarbonaților, carbonaților alcalini și a hidroxizilor. Apele uzate menajere sunt ușor alcaline, caracterizate prin valoarea pH-ului în limitele de 7.2 – 7.6. În laborator aceasta caracteristică chimică se determină prin neutralizarea unui dm3 de apă de analizat cu o soluție de HCl diluat la 0.1N exprimată în ml.
pH-ul apelor uzate poate fi acid sau alcalin și constituie o cauză importantă perturbatoare a proceselor biologice din cadrul unei statii de epurare. Spre deosebire de aciditatea sau alcalinitatea unei ape, acest parametru exprimă numai intensitatea acidității sau alcalinității, adică nu există o legatură directă între pH-ul unei ape și cantitatea de acizi sau alcali care este în compoziția apei respective. Este posibil ca doua soluții apoase să prezinte aceleași valori ale pH-ului, cu toate ca concentrația lor în acizi sau baze poate fi diferită.
Concentrația în ioni de hidrogen a apelor naturale, adică pH-ul care exprimă reacția activă a apei prezintă valoarea 7 (ape neutre). Reacția apelor va fi acidă pentru pH = 0 – 7 si va fi alcalină pentru pH = 7 – 14.
3.3.3. Caracteristici bacteriologice și biologice:
Apele uzate în compoziția cărora se află materii organice, sunt poluate și cu specii de organisme care valorifică resursele de hrană respective și care, în decursul dezvoltării lor, s-au adaptat unor condiții unilaterale de mediu. Aceste organisme constituie indicatorul biologic ce caracterizează pozitiv gradul de încărcare al apei cu substanțe organice sau gradul de saprobitate. Organismele respective sunt formate din bacterii, protozoare, alge.
Din punct de vedere al nutriției, bacteriile se împart în autotrofe și heterotrofe. Bacteriile autotrofe utilizează pentru hrana substanțe minerale. Carbonul necesar pentru sinteza glucidelor, lipidelor și proteinelor îl iau din bioxidul de carbon, carbonați și bicarbonați.
Bacteriile heterotrofe au nevoie de materii organice ca sursă de carbon și de energie. Din grupa acestor bacterii fac parte: saprofitele care utilizează materii organice moarte și care joacă rolul principal în procesul de autoepurare, și parazite, care se dezvoltă în corpul organismelor animale și umane și care apar numai întâmplător în apele poluate; unele sunt patogene, reprezentând un pericol pentru sănătatea omului (bacteriile tifosului intestinal, a dizenteriei, a holerei, a febrei tifoide etc.).
Pentru a determina gradul de infectare a apei cu bacterii patogene se efectuiază o analiza a apelor pentru a pune în evidență existența bacteriilor din grupa Coli – bacterii care prezintă un component tipic al microflorei intestinale. Bacteria Coli nu constituie o bacterie patogenă (este o bacterie banală), dar constituie un indicator al existenței în apa uzată a dejecțiilor de animale și umane și deci existența de bacterii patogene.
Determinarea organismelor existente în apele uzate după sistemul saprobiilor care cuprine speciile de organisme caracteristice apelor impurificate cu substanțe organice își găsește o aplicare din ce în ce mai largă. Astfel, prezența sau absența unor organisme poate oferi indicații asupra desfășurării procesului de epurare biologică din cadrul unei stații de epurare. Aceeași observație este valabilă și în cazul proceselor de fermentare anaerobă a nămolurilor. Varietatea organismelor în procesele tehnologice mentionate este mai mare față de cea existentă în apele uzate brute unde speciile de organisme sunt foarte reduse, ceea ce impune efectuarea de analize biologice, în mod sistematic, în statiile de epurare.
Față de analiza chimică, analiza biologică a apelor uzate prezintă unele avantaje și dezavantaje.
Avantajul cel mai important constă în valoarea ei retrospectivă. Dacă analiza chimică oferă informații asupra unor caracteristici ale apei valabile numai pentru momentul prelevării probelor, analiza biologică furnizează date medii ce oglindesc situația în trecut pe o perioadă îndelungată de timp. Acest avantaj este consecința asa-numitei inerții biologice ce caracterizează materia primă. Reacția unui organism, răspunsul acestuia față de factorii de mediu (temperatura, oxigen, pH) nu au loc imediat, ci se petrec într-o anumită perioadă de timp. Analiza biologică, în schimb, nu poate furniza valori cantitative asupra proceselor de poluare și nici nu poate indica natura poluantului. În aceasta situație, metodele de analiză fizico-chimică a apelor uzate se completează reciproc cu metodele de analiză biologică. Dacă o poluare puternică nu este greu de identificat, în schimb când intervine o poluare slabă se poate pune în evidență numai printr-o analiză atentă a condițiilor biologice corelate cu datele chimice.
CAPITOLUL 4. TEHNOLOGIA ADOPTATĂ PENTRU EPURAREA APELOR UZATE
4.1. Variante tehnologice de epurare a apelor uzate municipale:
Epurarea apelor uzate se poate realiza prin metode ce se bazează pe procese fizice, chimice și biologice, care diferă în funcție de tipul poluanților și concentrația lor în apa uzată. Se poate face o clasificare a acestor metode luând în considerare tipul procesului care stă la baza metodei de epurare:
Epurare mecanică
Epurare chimică
Epurare biologică
Epurare avansată
sau considerând operațiile și procesele unitare necesare pentru a realiza îndepărtarea poluanților, într-un anumit stadiu al sistemului de epurare în:
Epurare primară
Epurare secundară
Epurare terțiară (avansată)
Procedeele de epurare mecanică asigură reținerea, prin procese fizice, a substanțelor poluante sedimentabile din apele uzate, folosind în acest scop, construcții și instalații în a căror alcătuire diferă mărimea suspensiilor reținute. Astfel, pentru reținerea corpurilor și suspensiilor mari se folosesc gratare și site; în unele situații de scheme de epurare, această operație se numește epurare preliminară. Pentru separarea, prin flotare sau gravitațională, a grăsimilor și emulsiilor care plutesc în masa apei uzate, se folosesc separatoare de grăsimi, iar sedimentarea sau decantarea materiilor solide, în suspensie separabile prin decantare, are loc în deznisipatoare, decantoare, fose septice etc. Acest procedeu de epurare este folosit frecvent în epurarea apelor uzate menajere, constituind o etapă intermediara de realizare totală a epurării apelor, îndeosebi pentru localitațile în care stația de epurare se construiește simultan cu canalizarea localității. În cazul cănd în canalizarea orășenească sunt deversate mari cantități de ape uzate industriale, pentru a proteja desfășurarea normală a proceselor de epurare în treapta mecanică, se prevede o epurare preliminară alcătuită din bazine de egalizare a debitelor de uniformizare a concentrațiilor (în cazul apelor uzate industriale evacuate în șarje tehnologice), sau în bazine de neutralizare pentru apele puternic acide sau alcaline.
Procedeele de epurare mecano – chimică se aplică la apele uzate în compoziția cărora predomină materii solide în suspensie, coloidale și dizolvate care nu pot fi reținute decât numai prin tratarea acestor ape cu reactivi chimici de coagulare. Pentru a crește eficiența procesului chimic, apele vor fi supuse, în prealabil, epurării mecanice, de aceea acest procedeu poartă denumirea de epurare mecano – chimică. La apele uzate menajere, acest procedeu se aplică la dezinfectarea apelor uzate, procedeul fiind aplicat frecvent în epurarea apelor uzate industriale.
În mod obișnuit epurarea mecanică și epurarea mecano – chimică constituie epurarea primară a apelor uzate, iar construcțiile și instalațiile aferente alcătuiesc treapta mecanică a unei stații de epurare.
Procedeele de epurare mecano – biologică se bazează pe acțiunea comună a proceselor mecanice, chimice și biologice și pot avea loc în condiții naturale (câmpuri de irigare și de infiltrare, iazuri biologice etc), sau în bazine de aerare cu nămol activ de mică sau de mare încărcare, cu aerare normală sau prelungită. Pentru apele uzate industriale în compoziția cărora lipsesc substanțele nutritive (azot și fosfor) necesare bacteriilor aerobe, se prevăd bazine speciale pentru introducerea acestor substanțe chimice (este mai economică soluția de epurare în comun a acestor ape industriale cu apele uzate menajere, deoarece deșeurile orășenești conțin suficiente cantități de azot și fosfor).
Construcțiile și instalațiile în care se realizează procesele biochimice de epurare biologică, alcătuiesc treapta secundară a stației de epurare, având drept scop final, reținerea materiilor solide în soluții și în special a celor organice. Nămolul produs în treapta biologică este reținut prin decantare, în decantoarele secundare, numite și bazine clarificatoare. În această treaptă de epurare sunt necesare, dat fiind complexitatea proceselor, unele construcții și instalații de deservire (instalații pentru producerea și introducerea artificială a aerului, stații de pompare și conducte pentru transportul și distribuția nămolului activ etc).
În condițiile funcționării normale a treptei de epurare primare și secundare, eficiența acestora exprimată prin gradul de epurare realizat în ceea ce privește materiile organice și a materiilor în suspensie, separabile prin decantare, poate fi apreciat la 75 – 92 %. De exemplu, apele uzate menajere epurate complet ( primar și secundar), vor conține 15 – 20 mg CBO5 / dm și 20 – 30 mg suspensii / dm la deversare în receptor. Apele uzate orășenești vor avea valori superioare acestora, marimea lor depinzând de încărcarea în poluanți a apelor uzate industriale. În acest caz obținerea de valori mai mici presupune suplimentarea schemei clasice a stației de epurare (de exemplu, introducerea de mai multe trepte de epurare biologică).
Variante tehnologice:
1. Epurare mecanică:
G/S – grătare/site;
DZ – deznisipator;
D.P. – decantor primar;
2. Epurare mecano-chimică:
G/S – grătare/site;
Dz – deznisipator;
C-F – separator grăsimi;
D.P. – decantor âprimar;
3. Epurare mecano-biologică:
G/S – grătare/site;
Dz – deznisipator;
D.P. – decantor primar;
B.N.A. – bazin cu nămol activ;
D.S. – decantor secundar.
4. Epurare mecano-biologică:
.
G/S – grătare/site;
Dz – deznisipator;
D.P. – decantor primar;
B.N.A. – bazin cu nămol activ;
D.S. – decantor secundar;
C.A – adsorbție pe cărbune activ.
4.2. Factorii care influențează selecția operațiilor și proceselor unitare:
Factorii cei mai importanți care intervin în evaluarea și selecția operațiilor și proceselor unitare sunt prezentați sintetic în Tabelul 4:
Tabel 4.
Tabel 5. Influența proceselor tehnologice asupra mediului
4.3. Determinarea gradului de epurare necesar:
Gradul de epurare (GE) este definit ca procentul de reducere, ca urmare a epurării, a unei părți din elemente poluante de natură fizică, chimică și biologică din apele uzate astfel încăt concentrația rămasă în apa epurată să reprezinte sau să se încadreze în valoarea limită admisibilă stabilită prin NTPA 001/2005.
După tipul apei de suprafață, deosebim trei categorii de ape de suprafață care pot fi supuse procesului de epurare, și anume: ape potabile, ape de agrement și ape industriale.
Formula generala pentru calculul gradului de epurare (GE) este:
(%)
unde: ci – concentrația inițiala a poluanților din apele uzate pentru care se determină gradul de epurare (mg/l);
cf – concentrația finală a poluanților din apele uzate după procesul de epurare (mg/l).
Se definește gradul de diluție, notat cu d, care se determină cu relația:
unde: Qe – debit de emisar (m3/s);
q – debit de ape uzate considerat a fi debitul maxim zilnic (m3/s).
Înlocuind cu valorile cunoscute, și avem:
Qe = 5 m3/s; q = 0.42 m3/s.
Având în vedere faptul că diluția nu se realizează în bune condiții în punctul de deversare a apei uzate în emisari decât după o anumită lungime a cursului de apă (Lamestec), se va calcula un coeficient de dilutie real d’ cu relația:
unde: a – coeficient de diluție corespunzător secțiunii considerate. Se calculează în doua moduri:
a = 0.7 – 0.9 (cu precizarea că numai în secțiunea de amestec complet, secțiune ideală, teoretică, poate avea o valoare egala cu unitatea). Se adopta a = 0.8.
Acest coeficient de diluție poate fi determinat și cu ajutorul unei formule stabilită de I.B. Rozdiler:
unde: – coeficient ce caracterizează elementele hidraulice ale emisarului asupra desfășurării procesului de autoepurare, respectiv asupra amestecării și diluției și se calculează cu relația lui Frolov:
unde: – coeficient care arată modul de evacuare al apei epurate în emisar. Poate lua urmatoarele valori:
= 1 – evacuarea se face la mal;
= 1.5 – evacuarea se face în talveg (în mijlocul curgerii);
= 3 – evacuarea se face într-o instalație de dispersie în emisar.
Se adoptă = 1.5 (viteza maximă de curgere);
– coeficient de sinuozitate al râului. Se calculează prin raportul între distanța reală după talveg (L) și distanța în linie dreaptă (L’) între secțiunea de evacuare a apelor ți secțiunea examinată.
Din tema de proiectare = 1.2;
T – coeficient de difuzie turbulentă, care se calculează cu relația:
[m2/s]
v – viteza medie de curgere a emisarului(m/s); v = 1.5m/s (din tema de proiectare);
H – adâncimea medie a emisarului (m). Se adoptă H = 1.8 m;
;
;
L – distanța reală după talveg de la punctul de vărsare al apelor uzate, în secțiunea transversală examinată (m). În calcul se consideră situată la 1km amonte de secțiunea de folosință, care se consideră a fi de 15km.
L = 15 – 1= 14 Km = 14000 m;
q – debit de ape uzate (m3/s); q = 0.42 m3/s;
Se determina coeficientul de diluție:
.
Calculam d’ prin două variante:
Pentru a = 0.8
Pentru a = 0.99
.
Se calculează lungimea de amestec (Lamestec), lungimea după care se consideră că s-a realizat amestecul complet între apa uzată epurată și apa emisarului.
Se calculează Lamestec cu relatia:
(m);
Se compară valorile lui Lam cu L; Lam L.
Se folosesc ambele valori ale lui a.
Pentru a = 0.8
;
L = 14000 m; Lam < L;
Pentru a = 0.99
;
Lam < L.
După determinarea lui a, se calculează gradele de epurare necesare pentru poluanții majori sau cantitatea de O2 dizolvat, astfel încât după epurare, și amestecare cu apele emisarului, acesta din urmă să se încadreze în Normativul 1146/2002. Conform acestui normativ:
CBO5 = 5 mg/l;
CCO – Cr = 10 mg/l;
Ntotal = 4 mg/l;
O2diz = 6 mg/l.
Calculul gradului de epurare necesar după materii în suspensie:
Se calculează gradul de epurare cu ajutorul relației:
(%);
unde: – cantitatea de materii în suspensie din apa uzată care intră în stația de epurare; din tema de proiectare = 640 mg/l;
– cantitatea de materii în suspensie din apa uzată care poate fi evacuată în emisar (din NTPA 001/2005); = 35 mg/l.
.
Calculul gradului de epurare după materia organică exprimat prin CBO5.
Se calculează prin trei metode:
Se ține seama pe lângă diluție și amestecare și de capacitatea de autoepurare a apei, ca urmare a oxigenării/reoxigenarii la suprafață;
Se ține cont numai de diluție și amestecare;
Se ține cont de prevederile NTPA 001/2005.
Se ia în considerare diluția, amestecarea și capacitatea de autoepurare a apei. La baza calculării gradului de epurare, în ceea ce priveste CBO5 stă ecuația de bilant :
(4.9)
– concentrația de substanțe organice exprimate prin CBO5 la gura de vărsare în emisar (mgO/l);
q – debit masic zilnic de apa uzată;
10-K1t – termen ce ține cont de procesul de autoepurare a apei unde K1- constanta de consum a O2 a cărei valoare este impusă prin tema de proiectare în zile-1; K1 = 0.1 zi-1;
t = timpul între secțiunea de evacuare și cea de calcul (zile); se determinaăcu relația:
zile;
L – lungimea de la talveg la punctul de calcul (m); L = 14000 m;
v – viteza de curgere a apei (m/s); v = 1.5 m/s;
a – coeficient de diluție;
Qe– debit de emisar (m3/s); Qe= 5 m3/s;
– concentrația de substanțe organice exprimate prin CBO5 a apei în amonte de gura de vărsare (mg/l); = 2 mg/l;
K2 – constanta de oxigenare a apei emisarului;
Emisar cu viteză – foarte mică; mica; mare; foarte mare, în funcție de temperatură.
La 100C se consideră emisar cu viteză mică de curgere cu valoarea coeficientului de deversare K2 = 0.17 zile-1;
– concentrația de substanțe organice exprimate sub formă de CBO5 după secțiunea de amestec (mg/l). În general se impune =7mg/l.
(mg/l); (4.11)
Pentru a = 0.8
mg/l;
Pentru a = 0.99
mg/l;
Gradul de epurare se calculează cu relația:
(%) (4.12)
= 550 mg/l;
;
.
Se ține cont de diluție și amestecare
La baza calcului gradului de epurare în ceea ce privește materia organică exprimată prin CBO stă ecuația de bilanț este:
;
Pentru a = 0.8
;
Pentru a = 0.99
;
;
.
Se ține cont de valorea impusă pentru CBO5 prin NTPA 001/2005
Gradul de epurare se calculează cu ajutorul relației:
(%)
= 25 mg/l (NTPA 001/2005)
.
Calculul gradului de epurare după O2 dizolvat
Se calculează al celor două tipuri de ape (uzată și emisar) imediat după gura de vărsare.
= F Dmax (mg/l); (4.15)
unde: F – factor maxim de diluție care i-a valori între 1.5 – 2.5. Se adoptă
F = 2;
Dmax – deficit maxim de oxigen în aval de secțiunea de evacuare și care rezulă din diferența dintre oxigenul la saturație și oxigenul care trebuie să existe în orice moment în apă.
Dmax = OS – OR (4.16)
OR – concentrația oxigenului în apa receptoare, concentrație ce ar trebui să existe permanent ăn apă; OR =6 mg/l;
OS – concentrația oxigenului dizolvat la saturație pentru temperatura de 200C; OS = 9.2 mg/l;
Dmax = 9.2 – 6 = 3.2 mg/l;
= 2 3.2 = 6.4 mg/l.
Se aplică ecuația de bilant, care permite calcularea concentrației de materie organică în ceea ce privește CBO5 pentru apa epurată deversată în apa receptoare:
Pentru a = 0.8
Pentru a = 0.99
Se calculeaza valoarea concentrație de materie organică exprimată prin CBO dupa 20 zile :
(mg/l)
;
;
(mg/l)
Se calculeaza deficitul de oxigen din apa de suprafață în amonte de gura de varsare, după ce în prealabil s-a calculat .
(mg/l)
Se calculează deficitul de oxigen ca fiind diferența dintre concentrația oxigenului dizolvat la saturație și concentrația de oxigen dizolvată, care ar trebui să existe în apa de supafață:
DO = OS – Or (mg/l)
Unde: OS – oxigen la saturație în funcție de tipul emisarului (la temperatura de 100C); OS = 11.3 mg/l;
Or – cantitatea minimă de oxigen din apa emisarului (Ordin 1146/2002); Or = 6 mg/l.
DO = 11.3 – 6 = 5.3 mg/l.
Se calculează timpul critic la care se realizează deficitul maxim de oxigen (după gura de varsare din apa emisarului).
(zile)
zile;
zile.
Se calculează deficitul critic (Dcr) de oxigen cu relația:
,
.
.
Se compară valoarea deficitului critic prin determinarea concentrației minime de oxigen în apa emisarului
COmin = OS – Dcr ,
OS = 11.3 mg/l (la 100C);
COmin = 11.3 – 5.605 = 5.695 mg/l > 4 mg/l.
COmin = 11.3 – 5.306 = 5.994 mg/l > 4 mg/l
Determinarea gradului de epurare în ceea ce privește consumul chimic de oxigen
Calcul consumului chimic de oxigen se face cu ajutorul relației:
(%)
Unde: – concentrația inițială a materiei organice la intrarea în stația de epurare, exprimată prin CCO-Cr;
– concentrația de materie organică exprimată prin CCO-Cr în apa epurată deversată în emisar, ce corespunde valorii din NTPA 001/2005;
= 125 mg/l
(%)
Determinarea gradului de epurare în ceea ce priveste azotul total
Se calculează gradul de epurare (GE) cu formula:
(%)
unde: – cantitatea de N2 total la intrarea în stația de epurare;
= 15 mg/l;
– cantitatea de N2 total la ieșirea din stația de epurare comform NTPA 001/2005;
= 10 mg/l.
% .
4.4. Alegerea variantei tehnologice optime:
(cu justificare din punct de vedere tehnic, economic și ecologic) și descrierea detaliată a procesului adoptat.
Pentru epurarea apelor uzate s-a ales o schemă tehnologică alcătuită din două trepte de epurare: una mecanică și cea de-a doua treaptă biologică.
Procedeele de epurare mecano – biologică se bazează pe acțiunea comună a proceselor mecanice, chimice și bilogice și pot avea loc în condiții naturale (câmpuri de irigare și de filtrare, iazuri biologice etc.) sau în condiții artificiale prin filtrare biologică (filtre biologice de mică sau mare încărcare, filtre biologice scufundate, filtre turn, aerofiltre) sau în bazine de aerare cu namol activ de mică sau mare încarcare, cu aerare normlă sau prelungită.
Construcțiile și instalațiile în care se realizează procesele biochimice de epurare biologică alcătuiesc treapta secundară a stației de epurare, având drept scop final reținerea materiilor solide în soluții și în special a celor organice. Nămolul produs în treapta biologică este reținut prin decantare, în decantoare secundare, numite și bazine clarificatoare. În această treaptă de epurare sunt necesare, dat fiind complexitatea proceselor, unele constructii și instalații de deservire (pentru producerea și introducerea artificială a aerului, stații de pompare și conducte pentru transportul și distribuția nămolului activ etc.).
În condițiile funcționării normale a treptei de epurare primare și secundare, eficiența acestora exprimată prin gradul de epurare realizat în ceea ce privește materiile organice și a materiilor în suspensie, separabile prin decantare, poate fi apreciat la 75 – 92%.
Epurarea mecano – bilogică naturală constituie o soluție obișnuită pentru numeroase stații de mică capacitate, deoarece în acest scop se poate folosi emisar terenul din apropiere sau depresiunea de teren fără apă, în loc să se construiască un canal lung până la receptor. În acest scop, se aplică tehnica de infiltrare subterană (puțuri absorbante sau câmpuri de filtrare) și de irigare subterană. Puțurile absorbante (utilizate tot mai rar) constituie o soluție admisibilă numai când terenul este permeabil și nu afectează calitatea apei freatice care se gaseste la mare adâncime. De obicei aceste epurări necesită pompări; stația de pompare se montează înainte sau după fosa septică.
Dezavantajul principal al acestui procedeu de epurare mecano – biologică naturală îl constituie necesitatea scoaterii din circuitul agricol al unor suprafețe mari de teren care în cazul localităților mici sunt greu de obținut.
Epurarea mecano – biologică artificială se realizează în filtre biologice și bazine de aerare cu nămol activ. Filtrele biologice sunt preferate bazinelor de aerare deoarece sunt mai simplu de realizat și rezistă la șocuri hidraulice. Se folosesc filtre obișnuite de mică încărcare , filtre biologice cu discuri, filtre bilogice scufundate, tranșee filtrante etc. În ceea ce privește bazinele de aerare cu namol activ, utilizarea lor comportă deci grătare, decantoare, bazine de aerare, decantoare secundare, spații pentru fermentare și platforme de uscare a nămolurilor. În general, se preferă bazinele pentru oxidarea totală, bazinele combinate, șanțurile de oxidare etc.
Pentru alegerea variantei optime, se consideră urmatoarele variante pentru care vom calcula concentrațiile itermediare pentru solidele în suspensie, CBO5, CCO-Cr si N2 pe fiecare treapta. Se vor compara cu valorile din NTPA 001/2002 pentru verificarea gradului de epurare necesar.
Avem urmatoarele caracteristici inițiale ale influentului (apa uzată municipală):
– = 640 mg/l;
– CBO5 = 550 mg/l;
– CCO – Cr = 770 mg/l;
– = 15 mg/l.
Pentru fiecare utilaj avem eficiența construcțiilor de epurare, exprmata în %. Cu ajutorul acestor grade de epurare standard, calculăm concentrația la ieșire care reprezintă și intrarea în următoarea treaptă.
Folosim următoarea relație:
(mg/l)
4.5 Calculul concentrațiilor intermediare, realizate pentru etapele de epurare mecanică, biologică și verificarea realizării gradului de epurare necesar:
Schema 1. Epurare mecanică
G/S – grătare/site;
Dz – deznisipator;
C-F – separator grăsimi;
D.P. – decantor primar;
pentru solide în suspensie:
Grătare/site: GE = 5%; ciss = 640mg/l;
;
Deznisipator: GE = 50%; ciss = 608 mg/l;
;
Decantor primar: GE = 50%; ciss = 304mg/l;
;
Comparând cu valoarea din NTPA 001/2005, conform căreia css = 35 mg/l, se constată că valoarea obținută prin calcul este mai mare decât valoarea din NTPA 001/2005.
pentru CBO5:
Grătare / site: GE = 0%; ciCBO5 = 550 mg/l;
;
Deznisipator: GE = 30-40%; adoptam GE= 30%; ciss = 550 mg/l;
;
Decantor primar: GE = 30-40%, adoptam GE = 35%; = 385 mg/l;
;
Comparând cu valoarea din NTPA 001/2005 conform căreia =25 mg/l, se constată că valoare obținută prin calcul este mai mare.
pentru CCO – Cr:
Grătare / site: GE = 0%; ciCBO5 = 770 mg/l;
;
Deznisipator: GE = 30-40%; adoptam GE= 30%; ciss = 770mg/l;
;
Decantor primar: GE = 35%; = 539 mg/l;
;
Comparând cu valoarea din NTPA 001/2005 conform căreia =125 mg/l, se constată că valoare obținută prin calcul este mai mare.
pentru N2:
Grătare / site: GE = 0%; ciN2 = 15 mg/l;
;
Deznisipator: GE = 35%; ciN2 = 15 mg/l;
;
Decantor primar: GE = 35% ciN2 = 9.75 mg/l;
;
Comparând cu valoarea din NTPA 001/2005, conform căreia valoarea obținută prin calcul este mai mică decât cea din NTPA.
Schema 2 Epurare mecano-chimică
G/S – grătare/site;
Dz – deznisipator;
D.P- decantor primar
C- F- coagulare-floculare
pentru solide în suspensie:
Grătare / site: GE = 5%; ciss = 640 mg/l;
;
Deznisipator: GE = 50%; ciss = 608 mg/l;
;
Coagulare-floculare: GE = 50%; ciss = 304 mg/l;
;
Decantor primar: GE = 50 %; ciss = 152 mg/l;
;
Comparând cu valorile din NTPA 001/2005, valoarea obținută prin calcul este mai mare decât cea din NTPA.
b) pentru CBO5:
Grătare / site: GE = 0%; ciCBO5 = 550 mg/l;
;
Deznisipator: GE = 30%; ciCBO5 = 550mg/l;
;
Coagulare-floculare: GE = 50%; = 385mg/l;
;
Decantorul primar: GE = 35%; adoptam GE = 50%; = 192.5mg/l;
;
Comparând cu valoarea din NTPA 001/2005 se constată că valoare obținută prin calcul este egală cu cea prevăzută de NTPA 001/2005.
pentru CCO – Cr:
Grătare / site: GE = 0%; ciCBO5 = 770 mg/l;
;
Deznisipator: GE = 30%; ciCCO-Cr = 770 mg/l;
;
Coagulare-floculare: GE = 50%; = 539mg/l;
;
Decantor primar: GE =35%; = 269.5mg/l;
;
Comparând cu valoarea din NTPA 001/20025 se constată că valoare obținută prin calcul este mai mare.
pentru N2:
Grătare / site: GE = 0%; ciN2 = 15 mg/l;
;
Deznisipator: GE = 35%; ciN2 = 15mg/l;
;
Coagulare-floculare: GE = 70%; = 9.75 mg/l;
;
Decantor primar: GE =35%; ciN2 = 2.92 mg/l;
;
Comparând cu valoarea din NTPA 001/2005 se constată că valoare obținută prin calcul este mai mică.
Schema 3. Epurare mecano-biologică
G/S – grătare/site;
Dz – deznisipator;
D.P. – decantor primar;
B.N.A. – bazin cu nămol activ;
D.S. – decantor secundar.
pentru solide în suspensie:
Grătare/site: GE = 5%; ciss = 640 mg/l;
;
Deznisipator: GE = 50%; ciss = 608 mg/l;
;
Decantor primar: GE = 50%; ciss =304 mg/l;
;
Bazin cu nămol activ: GE = 80%; ciss = 152 mg/l;
;
Comparând cu valoarea din NTPA 001/2005 se constată că valoare obținută prin calcul este mai mare.
pentru CBO5:
Grătare / site: GE = 0%; ciCBO5 = 550 mg/l;
;
Deznisipator: GE = 30%; = 550 mg/l;
;
Decantor primar: GE = 30 – 40%, adoptam GE = 35%; = 385mg/l;
;
Bazin cu nămol activ: GE = 80%; = 250.25mg/l;
;
Comparând cu valoarea din NTPA 001/2005 se constată că valoare obținută prin calcul este mai mare.
pentru CCO – Cr:
Grătare / site: GE = 0%; ciCCO-Cr = 770 mg/l;
;
Deznisipator: GE = 30%; = 770 mg/l;
;
Decantor primar: GE = 35%; = 539mg/l;
;
Bazin cu nămol activ: GE = 80%; = 350.35 mg/l;
;
Comparând cu valoarea din NTPA 001/2005 se constată că valoare obținută prin calcul este mai mare.
pentru N2:
Grătare / site: GE = 0%; ciN2 = 15 mg/l;
;
Deznisipator: GE = 35%; ciN2 = 15mg/l;
;
Decantor primar: GE = 35% ciN2 = 9.75mg/l;
;
Bazin cu nămol activ: GE = 70%; ciN2 = 6.33 mg/l;
;
Comparând cu valoarea din NTPA 001/2005 se constată că valoare obținută prin calcul este mai mică.
Schema 4. Epurare mecano-biologică
G/S – grătare/site;
Dz – deznisipator;
D.P. – decantor primar;
D.S. – decantor secundar;
C.A – adsorbție pe cărbune activ.
pentru solide in suspensie:
Grătare/site: GE = 5%; ciss = 640 mg/l;
;
Deznisipator: GE = 50%; ciss = 608 mg/l;
;
Decantor primar: GE = 50%; ciss = 304 mg/l;
;
Filtru biologic: GE = 80%; ciss = 152 mg/l;
;
Adsorbție pe cărbune activ: GE = 75%; ciss = 30.4 mg/l;
.
Comparând cu valoarea din NTPA 001/2005 se constată că valoare obținută prin calcul este mai mică.
pentru CBO5:
Grătare / site: GE = 0%; ciCBO5 = 550mg/l;
;
Deznisipator: GE = 30%; ciss =550mg/l;
;
Decantor primar: GE = 30 – 40%, adoptam GE = 35%; = 385mg/l;
;
Filtru biologic: GE =75%; = 250.25mg/l;
;
.
Adsorbție pe cărbune activ: GE = 75%; ciCBO5 = 62.56 mg/l;
.
Comparând cu valoarea din NTPA 001/2005 se constată că valoare obținută prin calcul este mai mică.
pentru CCO – Cr:
Grătare / site: GE = 0%; ciCCO-Cr = 770 mg/l;
;
Deznisipator: GE = 30%; = 770 mg/l;
;
Decantor primar: GE = 35%; = 539mg/l;
;
Filtru biologic: GE = 70%; = 350.35 mg/l;
;
Adsorbție pe cărbune activ: GE = 75%; ciCCO-Cr = 105.105mg/l;
.
. Comparând cu valoarea din NTPA 001/2005 se constată că valoare obținută prin calcul este mai mică.
pentru N2:
Grătare / site: GE = 0%; ciN2 = 15 mg/l;
;
Deznisipator: GE = 35%; ciN2 = 15 mg/l;
;
Decantor primar: GE = 35% ciN2 = 9.75 mg/l;
;
Filtru biologic: GE = 70%; ciN2 = 6.33 mg/l;
;
Adsorbție pe cărbune activ: GE = 45%; ciCBO5 = 1.9 mg/l;
Comparând cu valoarea din NTPA 001/2005 se constată că valoare obținută prin calcul este mai mică.
Conform calculelor efectuate, cea mai bună epurare a apelor uzate urbane se realizează cu cea din urmă schemă tehnologică, și anume printr-o epurare avansată.
4.6. Elaborarea schemei boc tehnologice:
S-a constatat că varianta tehnologică optimă este stația de epurare macano – biologică.
Schema bloc este prezentată mai jos:
Grătare/site
Bazin de egalizare
B.N.A
Grătarele și sitele, conform STAS 12431/86, se prevăd la toate stațiile de epurare, indiferent de sistemul de canalizare adoptat și indiferent de procedeul de intrare a apei în stația de epurare. Scopul grătarelor este de a reține corpurile plutitoare și suspensiile mari din apele uzate (crengi și alte bucăți de material plastic, de lemn, materiale moarte, legume, cârpe și diferite corpuri aduse prin plutire) pentru a proteja mecanismele și utilajele din stația de epurare și pentru a reduce pericolul de colmatare a canalelor de legatura dintre obiectele stației de epurare.
Deznisipatoarele se prezintă sub forma unor bazine speciale din beton armat unde sunt reținute suspensiile granulare sub formă de particule discrete care sedimentează, independent unele de altele, cu o viteză constantă. În compoziția acestor depuneri predomină particulele de origine minerală, în special nisipuri antrenate de apele de canalizare de pe suprafața centrelor poluante. Necesitatea tehnologică a deznisipatoarelor în cadrul unei stații de epurare este justificată de protecția instalațiilor mecanice în mișcare împotriva acțiunii abrazive a nisipului, de reducerea volumelor utile ale rezervoarelor de fermentare a namolului organic ocupate cu acest material inert, precum și pentru a evita formarea de depuneri pe conductele sau pe canalele de legătură care pot modifica regimul hidraulic al influentului.
Decantoarele primare sunt bazine deschise în care se separă substanțele insolubile mai mici de 0.2 mm care în majoritatea lor, se prezintă sub formă de particule floculente, precum și substanțele ușoare care plutesc la suprafața apei. În funcție de gradul necesar de epurare a apelor uzate, procesul de decantare este folosit, fie în scopul prelucrării preliminare a acestora înaintea epurării lor în treapta biologică, fie ca procedeu de epurare finală, dacă în conformitate cu condițiile sanitare locale se impune numai separarea suspensiilor din apele uzate.
Bazinele cu nămol activ sunt construcții în care epurarea biologică aerobă a apei are loc în prezența unui amestec de nămol și apa uzată, agitat în permanență și aerat. Epurarea apei în aceste bazine poate fi asemuită cu autoepurarea care se produce în apele de suprafață; în bazinele cu nămol activ însă în afară de agitarea și aerarea amestecului, se realizează și accelerarea procesului de epurare, ca urmare a măririi cantității de nămol prin trimiterea în bazine a nămolului de recirculare. Influentul cu conținut de impurități organice este pus în contact într-un bazin cu namol activ cu cultură de microorganisme care consumă impuritățile degradabile biologic din apa uzată. Apa epurată se separă apoi gravitațional de namol activ în decantorul secundar. O parte din nămolul activ, separat în decantorul secundar este recirculată în bazinul de aerare, iar alta parte este evacuată ca nămol în exces în decantorul primar în așa fel încât în bazinele de aerare se menține o concentratție relativ constantă de nămol activ; în bazinul de aerare cultura de microorganisme este menținută în condiții de aerare printr-un aport permanent de aer sau oxigen.
Decantoarele secundare constitue o parte componentă importantă a treptei de epurare biologică; ele au drept scop să rețină nămolul, materiile solide în suspensie separabile prin decantare. Nămolul din decantoarele secundare are un conținut mare de apă, este puternic floculat, este ușor și intră repede în descompunere; dacă rămâne un timp mai îndelungat în decantoarele secundare, bulele mici de azot, care se formează prin procesul chimic de reducție, îl aduc la suprafață și astfel nu mai poate fi evaluat.
4.7. Materii prime și auxiliare:
Materia primă reprezintă un ansamblu de material destinat prelucrării, într–o instalație industrială, în vederea obținerii unui produs.
Într–un proces de epurare a apelor uzate se utilizează materii prime de diferite proveniențe, acestea putând fi:
materii prime naturale;
materii prime fabricate industrial;
produse secundare ale industriei chimice sau a altor ramuri industriale.
Materiile prime pot fi:
amestecuri omogene de doua lichide organice ce urmează a fi separate prin rectificare;
soluțiile diluate ale unor săruri supuse concentrării prin operația de evaporare;
amestecuri gazoase ce urmează a fi separate prin absorbție;
– diverse materiale sub formă granulară supuse uscării.
4.8. Utilități și energie:
În funcție de utilizarea care se dă apei se deosebesc mai multe categorii: apă tehnologică, apă de răcire, apă potabilă, apă de incendiu, apă de încălzire.
Apa
Apa ca agent de încălzire poate fi :
apă caldă cu temperatura până la 90C;
apă fierbinte, sub presiune, până la temperatura de 130 – 150C.
Apa este un agent termic cu capacitate calorică mare, ușor de procurat. Pentru încălzire, se preferă apa dedurizată în scopul evitării depunerilor de piatră.
Aburul
Aburul este cel mai utilizat agent de încălzire și poate fi: abur umed; abur saturat; abur supraâncălzit.
Aburul umed conține picături de apă și rezultă de la turbioanele cu contra presiune sau din operațiile de evaporare, ca produs secundar. Este cunoscut sub denumirea de abur mort.
Aburul saturat este frecvent folosit ca agent de încălzire, având căldura latentă de condensare mare și coeficienți individuali de transfer de căldură mari. Temperatura aburului saturat poate fi reglată ușor prin modificarea presiunii. Încălzirea cu abur se poate realiza direct, prin barbotare, sau indirect, prin intermediul unei suprafețe ce separă cele două fluide.
Aburul supraâncălzit cedează, în prima fază, căldură sensibilă de răcire, până la atingerea temperaturii de saturație, când coeficientul individual de transfer de căldură este mai mic și apoi căldura latentă prin condensare.
Energia electrică
Aceasta reprezintă una din formele cele mai folosite datorită ușurinței de transport la distanțe mari și la punctele de consum și randamentelor mari cu care poate fi transformată în energie mecanică, termică sau luminoasă.
Energia electrică transformată în energie mecanică este utilizată la acționarea motoarelor cu care sunt dotate diversele utilaje.
Energia electrică este folosită și la încălzire, prin transformare în căldură, folosind mai multe tehnici:
trecerea curentului prin rezistențe electrice;
transformarea energiei electrice în radiații infraroșii;
folosirea curenților de înaltă frecvență, medie și mică;
folosirea pierderilor dielectrice;
încălzirea prin arc electric.
Avantajul încălzirii electrice constă în reglarea ușoară a aparaturii, posibilitatea generării căldurii într-un punct, introducerea unei cantități mari de căldură într- un volum mic, realizarea unei încălziri directe, fără impurificarea mediului și la orice presiune.
Dezavantajul utilizării energiei electrice îl costituie costul ridicat și impunerea unor măsuri speciale de protecția muncii.
Aerul comprimat
Aerul comprimat poate fi utilizat în urmatoarele scopuri:
ca purtator de energie (pentru acționarea aparatelor de măsură și de reglare, în atelierul mecanic);
pentru amestecare pneumatică;
pentru diferite scopuri (curațirea utilajelor, uscare, etc).
4.9. Subproduse materiale și energetice, deseuri:
O cantitate importantă de deșeuri provin de la treapta mecanică de epurare și sunt constituite din corpuri plutitoare de dimensiuni mari care sunt reținute de grătare și site și din depuneri minerale de la deznisipatoare. Aceste deșeuri sunt colectate în containere unde se usucă și apoi sunt deversate la groapa de gunoi a localității
Epurarea apelor uzate, în vederea evacuării în receptorii naturali sau recirculării lor, conduce la reținerea și formarea unor cantități importante de nămoluri ce înglobează atât materiile poluante din apele brute, cât și cele formate în procesul de epurare. O stație de epurare poate fi considerată eficientă nu numai dacă efluentul se încadrează în limitele impuse de calitatea receptorului, ci și dacă nămolurile rezultate au fost tratate suficient de bine în vederea valorificării lor finale, fără a afecta calitatea factorilor de mediu din zona respectivă.
La baza tuturor procedeelor de tratare a nămolurilor stau două procese tehnologice și anume stabilizarea prin fermentare (anaerobă sau aerobă) și eliminarea apei din nămol (deshidratarea). Între aceste doua procedee de bază există diverse combinații de procedee a căror aplicare se face diferențiat în funcție de condițiile locale definite de cantitatea și calitatea nămolurilor, de posibilitatea asigurării terenurilor pentru amplasarea instalațiilor și construcțiilor respective, de disponibilitatea de energie.
Procedeele de prelucrare conduc la obținerea următoarelor tipuri de nămoluri:
nămol stabilizat (aerob sau anaerob);
nămol deshidratat (natural sau artificial);
nămol igienizat (prin pasteurizare, tratare chimică sau compostare);
nămol fixat rezultat prin solidificare în scopul imobilizării compușilor toxici;
cenușa rezultată din incinerarea nămolurilor.
CAPITOLUL 5. PROIECTAREA TEHNOLOGICĂ A UTILAJELOR:
Debite de calcul și de verificare utilizate în stațiile de epurare municipale:
Calculul utilajelor din cadrul treptei mecanice de epurare (grătare, deznisipator, bazin de egalizare, separator de grăsimi, decantor primar):
A. Grătare:
Toate stațiile de epurare, indiferent de sistemul de canalizare adoptat și independent de procesul de intrare a apei în stația de epurare (curgere garvitațională sau compactă) au montate la intrare grătare (fie că sunt două grătare, unul cu bare mai rare, iar altul cu bare mai dense, fie că sunt 2 sisteme în serie de grătare etc). În acest caz grătarele se prevăd înaintea stației de pompare. Scopul grătarelor este de a reține corpurile plutitoare și suspensiile mari din apele uzate pentru a proteja mecanismele și utilajele din stația de epurare și a reduce pericolul de colmatare a canalelor de legătură dintre obiectivele stației de epurare. În general, se construiesc sub forma unor panouri metalice plane sau curbe în interiorul cărora se sudează bare de oțel paralele prin care sunt trecute apele uzate. În cazul unor debite mari de ape uzate, grătarele se consideră că sunt prevăzute cu sisteme de curgere mecanică cu o înclinare de 45 – 950C. Aceste grătare sunt amplasate în camere speciale care prezintă o supralărgire a canalului din amonte sub un unghi de raportare de 900 pentru a se evita formarea de curenți turbionari. Pentru evitarea colmatării este prevăzut un canal de ocolire (by – pass) care asigură evacuarea apelor uzate fară a inunda camera grătarelor și zonele din vecinatatea lor.
Barele cele mai frecvent folosite sunt cele de secțiune dreptunghiulară (10x40mm sau 8x60mm), dimensiunea minimă fiind așezată normal pe direcția de parcurgere a apei. Pentru a reduce mărimea pierderilor hidraulice la trecerea apei prin gratar, se recomandă rotunjirea muchiilor barelor. În unele situații se poate accepta soluția cu bare cu secțiune rotundă care, sub aspect hidraulic, prezintă rezistențe minime, în schimb sunt dificile de curățat în timpul exploatării.
Grătarele rare îndeplinesc, de obicei, rolul de protecție a grătarelor dese împortiva corpurilor mari plutitoare. Distanța între barele acestui grătar variază în limitele 50-100mm.
Grătarele dese prezintă deschiderile dintre bare de 16-20 mm, când curățirea lor este manuală, și de 25-60 mm, când curaățirea lor este mecanică. Cele din fața stațiilor de pomapare a apelor uzate brute au interspațiile de 50-150 mm.
Grătarele cu curătire manuală se utilizează numai la stațiile de epurare mici cu debite până la 0,1 , care deservesc maximum 15 000 locuitori. Curățirea se face cu greble, căngi, lopeți, etc., iar pentru ușurarea exploatării se vor prevedea platforme de lucru la nivelul parții 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 2 panouri de grătare aferente debitelor respective.
Grătarul cu curațire mecanică constituie soluția aplicată la stațiile de epurare ce deservesc peste 15 000 locuitori, deoarce, în afară de faptul că elimină necesitatea unui personal de deservire continuă, aigură condiții bune de curgere a apei prin interspațiile grătarului fără a exista riscul apariției mirosurilor neplacute în zonă.
Spre deosebire de grătarele cu curațire manuală unde nu se prevăd panouri grătare de rezervă, la cele cu curațire mecanică este necesar să se prevadă minimum un grătar de rezervă. Curățirea grătarului este realizată de cele mai multe ori cu grable macanice care se deplasează prin deschizăturile barelor grătarului prin intermediul unor lanțuri sau cabluri.
Lațimea grătarelor este limitată, ceea ce presupune adoptarea de mai multe compartimente în camera grătarelor. Fiecare compartiment va fi prevăzut cu stavile de închidere pentru a permite repararea grătarelor și a mecanismelor de curățire. În cazul când depunerile reținute pe grătare depășesc cantitatea de 0,1 , iar procedeul de curațire este mecanizat, se vor pervedea obligatoriu utilaje pentru tocarea (fărămițarea) acestor depuneri.
În afară de grătarele plane, se pot folosi și grătare curbe cu curațire mecanică, care se compun dintr-un schelet metalic încastrat în beton, prevăzut cu două greble care curăță, prin intermitență,grătarul.
Distanța dintre barele panoului se consideră de 16 mm, iar viteza apei printre bare variază între 0,8 si 1,1m/s.
Dimensionarea grătarului se face în funcție de debitul apei uzate, de marimea interspațiilor adoptate între barele grătarului și de lațimea barelor metalice din care se execută panouri-grătar. Se va avea în vedere ca viteza apei prin grătar, din condiția de a nu se antrena depunerile prin interspațiile grătarului, sau nu depășească 0,7 m/s la debitul zilnic mediu și de maximum 1,2 m/s pentru debitul orar maxim.
În amonte de grătar, limita maximă vitezei este 0,4 m/s la dibitul minim al apelor uzate, iar limita maximă este de 0,9 m/s corespunzatoare debitelor maxime și a celor pe timp de ploaie (aceste limite de viteze nu vor permite depunerea materiilor în suspensie pe radierul camerei grătarului).
Dimensionarea gătarelor:
Grătarele rețin aproximativ 3-5% din materialele solide transportate de apele uzate. Din varianta tehnologică aleasă s-a propus un grad de epurare în ceea ce privesc materiile solide de 5 %.
Debite de calcul și de verificare ale grătarelor:
Qc = 2Qmax, orar (m3/s)
Qmax, orar = 0.40 m3/s
Qc = 2*0.40 = 0.80 m3/s;
Qv = Qmin, orar (m3/s)
Qmin, orar = 0.30 m3/s.
Se consideră că grătarele rețin 3 – 5% din materialele solide transportate de apele uzate.
Prin varianta tehnologică aleasă s-a propus un G.E.=
Viteza apei uzate prin interspațiile grătarelor, vg
Ea trebuie să fie cuprinsă între 0.7 – 1.1 m/s. Se adoptă vg = 0.8 m/s.
Caracteristicile celor doua gratare
lațimea grătarelor (s); s = 10 mm = 0.01 m;
coeficientul de formă al barelor (); = 1.83;
distanța dintre (bi); bi = 20 mm = 0.02 m;
unghiul de înclinare (); = 750.
Viteza apei în amonte de grătar, va
va = 0.4 – 0.75 m/s. În perioadele cu ape abundente va = 0.4 – 0.9 m/s.
Se calculeaza cu relatia:
(m/s)
unde: Qc – debit de calcul (m3/s); Qc = 0.8 m3/s;
Bc – înaltimea grătarelor (m); se adoptă Bc = 2 m;
hmax – înălțimea apei în amonte de grătar (m); hmax = 0.25 – 0.6 m; se adoptă hmax = 0.4 m.
.
Se calulează suma lațimilor interspatiilor dintre bare, b
(m)
vg = 0.8 m/s; hmax = 0.4 m;
.
Se calculează numarul de bare, nb
unde: c – lațimea de prindere a barelor; c = 0.3;
s – lațimea barelor, s = 10 mm = 0.01m;
.
Se verifică viteza apei în amote de grătare, va
va = 74R2/3j1/2 (m/s)
R – raza hidraulică: ;
;
j – panta grătarului; j = 0.5mm = 0.0005 m;
.
Se calculează pierderile de sarcină pe gratar, h
;
unde : – coeficient de formă a barelor; = 1.83;
s – lațimea barelor; s = 0.01 m;
b – interspțiu dintre bare; b = 0.02 m;
va – viteza apei în amonte; va = 0.5 m/s;
g – accelerația gravitațională; g = 9.81;
– unghiul de înclinare; = 750;
m.
B. Deznisipatoare:
Se prezintă sub forma unor bazine speciale din beton unde sunt reținute suspensiile granulare sub formă de particule discrete care sedimentează independent unele de altele cu o viteză constantă.
Această viteză depinde de forma, marimea și greutatea particulei.
În compoziția acestor depuneri predomină particulele de origine minerală, în special nisipurile antrenate de apele de canalizare de pe suprafața centrelor populate, motiv pentru care se numesc deznisipatoare.
Necesitatea tehnologică este justificată de protecția instalațiilor mecanice în mișcare împotriva acțiunii abrazive a nisipului, de reducerea volumelor utile ale rezervoarelor de fermentare a nămolului organic ocupate cu acest material inert, precum și pentru a evita formarea de depuneri pe conductele sau canalele de legătură care pot modifica regimul hidraulic al influentului.
Ampalsamentul deznisipatoarelor se va prevedea de la începutul liniei tehnologice de epurare mecanică a apelor uzate, imediat după grătare, poate sa fie precedată și de stația de pompare, cu condiția ca aceasta să fie echipată cu pompe elicoidale de tip melc.
În funcție de modul de curațire a depunerilor, se deosebesc deznisipatoare cu curățire manuală și deznisipatoare cu curățire mecanică și curățire hidraulică.
În deznisipatoare sunt reținute și cantități mici de materii organice antrenate de particule minerale sau depuse împreună cu acestea, mai ales la viteze mici. Sunt reținute particulele de nisip, cu diametrul mai mare de 0,2-0,3 mm pana la maxim 1 mm. Eficiența deznisipatoarelor scade în cazul în care particulele prezintă dimensiuni mai mici de 0,2 mm (50% din cantitatea totală).
Se va dimensiona un deznisipator orizontal tip canal, lățimea acestuia este puțin mai mare ca cea a canalelor apei uzate în stație.
Au formă în plan, dreptunghiular, cu raportul L/l=10-15, fiind prevăzut cu două sau mai multe compartimente. La proiectarea deznisipatoarelor orizontale trebuie să se stabilească dimensiunile corespunzatoare realizării unei eficiente cât mai mari în sedimentarea suspensiilor granulare.
O influență hotărâtoare a eficienței în deznisipator o are suprafața bazinului de sedimentare a deznisipatorului și nu adâncimea lui.
După direcția de mișcare a apei, în aceste bazine se deosebesc deznisipatoare orizontale cu mișcarea apei în lungul bazinului și deznisipatoare verticale unde miscarea apei se face pe verticală.
Se mai numesc și deznisipatore tip canal deoarece lățimea lor este puțin mai mare față de cea a canalului de intrare a apelor uzate brute în stație.
Patru debite mici se preconizează bazine alcătuite din două compartimente separate prin stavilare care permit funcționarea lor prin intermitență. În acest mod se asigură condiții pentru curățirea manulă a fiecărui compartiment, având în vedere faptul că nisipul este reținut la suprafața unui material drenant sub care se prevede un dren comandat de o vană. Apa rezultată de la golirea compartimentului ce urmeaza a fi curățat este dirijată înapoi în stație. În secțiunea transversală, fiecare canal are formă dreptunghiulară, iar radierul are o pantă de 0,02-0,05 în sens invers direcției de mișcare a apei.
Evacuarea manuală a nisipurilor este admisă numai pentru cantități de până la 0,5 . În acest scop se curăță nisipul de pe radier cu unelte terasiere, iar îndepărtarea lui se face prin rețele de lopătare sau benzi transportoare.
La proiectarea deznisipatoarelor orizontale se recomandă a avea în vedere proiectele tip elaborate de PROED Bucuresti. Un astfel de bazin, cu două compartimente are lățimea de 1,50m iar adâncimea totală variază între 1,50 si 3,0 m în funcție de mărimea debitului.
Proiectarea deznisipatoarelor orizontale constă în stabilirea formei și dimensiunilor interioare ale bazinului, în dimensionarea instalațiilor de evacuare a depunerilor și în dimensionarea dispozitivelor pentru menținerea unei viteze constante a apei în deznisipator.
Viteza orizontală a apei în bazine este în strânsă dependență de viteza critică la care este antrenat materialul depus pe radierul deznisipatorului. Prin cercetări experimentale îndelungate s-a ajuns la concluzia că viteza orizontală a apei trebuie sa fie mai mică sau egală cu viteza critică la care apa uzată antrenează suspensiile depuse pe fundul bazinului. Valoarea maximă a acestei viteze orizontale este de 0,3 m/s corespunzatoare debitului orar maxim, iar valoarea minimă este de 0,05 m/s pentru debitul orar minim.
Dimensionarea deznisipatorului:
Am ales GE = 50 % pentru materii solide, GE = 30 % pentru CBO5 și GE = 35 % pentru CCOCr.
a) Debite de calcul și de verificare
Qc = 2Qmax, orar = 2 0.40 = 0.80 m3/s;
Qv = Qmin, orar = 0.3 m3/s.
b) Volumul util al deznisipatorului, Vdez
Vdez = Qctd (m3)
unde: Qc – debit de calcul, m3/s; Qc = 0.80 m3/s;
td – timp de deznisipare, s; td = 30 – 60 s; se adopta td = 50 s;
Vdez = 0.80 50 = 40 m3.
Calculul suprafeței orizontale, A0
(m2)
unde: – coeficient ce ține cont de regimul de curgere și gradul de epurare pentru matriile solide. Se adoptă, pentru GE = 30%, = 1.5;
vs – viteza de sedimentare în deznisipator; se adoptă vs = 2.3 cm/s;
vs = 0.023 m/s;
B – lațimea deznisipatorului;
L – lungimea deznisipatorului.
.
Se calculează încarcarea superficială, vsi
(m/s)
.
Se calculează aria tranzversală, At
(m2)
unde: Qc – debit de calcul, m3/s; Qc = 0.80 m3/s;
va – viteza de trecere a apei prin deznisipator; va = 0.05 – 0.3 m/s. În funcție de diametrul particulelor reținute (nisip) se adopta va = 0.15 m/s.
.
Se calculează lungimea și lățimea deznisipatorului
L = va td (m)
L = 1.5 0.15 50 = 11.25 m;
(m)
.
Se calculează înălțimea deznisipatorului
(m)
.
Se compartimentează deznisipatorul
Deoarece lățimea deznisipatorului (B) este mai mare de 2 m, B = 4.63 m, se recurge la decompartimentarea acestuia. Lățimea unui compartiment nu va depăși 0.6 – 2 m și se notează cu b1. Se adoptă b1 = 1.15 m.
Se calculează numarul de compartimente, n
C. Bazinul de egalizare:
Variațiile de debit și de concentrație ce apar ca urmare a proceselor tehnologice industriale și activității umane sau gospodărești, provoacă dereglări în funcționarea stației de epurare, de aceea se impune un bazin de egalizare și uniformizare a debitelor respective. Operația de uniformizare și egalizare a debitelor și concentrațiilor apelor uzate prezintă urmatoarele avantaje: evitarea problemelor de operare și instabilitatea regimului hidraulic, evitarea instabilității parametrilor de operare și scăderii gradului de epurare a diferitelor trepte de epurare, pentru epurarea fizico – chimică și biologică concentrațiile uniforme reprezintă un avantaj atât prin prisma consumului de reactivi, cât și a problemelor de menținere constantă a eficienței procesului de epurare și în special pentru evitarea „încărcărilor soc”, prin utilizarea unor debite și concentrații uniformizate se evită cheltuieli suplimentare datorate supradimensionării utilajelor.
Bazinul de egalizare a debitelor este de formă cilindrică și pentru proiectarea sa se urmarește determinarea diametrului și înălțimii.
Schema de principiu a unui bazin de egalizare și unuformizare a debitelor este prezentată mai jos:
hs
hu
hd
D
Figura 5.1. Secțiunea tranzversală prin bazinul de egalizare
h = înălțimea utilă, m; hu = 1.8 – 2 m; adoptam hu = 2 m;
hs – înălțimea de siguranță, m; hs = 0.2 – 0.4 m; adoptăm hs = 0.4 m;
hd – înălțimea zonei de depunere, m; hd = 0.2 – 0.4 m; adoptam
hd = 0.4 m;
D – diametrul bazinului, m; D = 12 – 20 m;
H = hs + hu + hd = 0.4 + 0.4 + 2 = 2.8 m.
Se adoptă H = 2m.
m2
m2
D. Decantorul primar:
Decantorul este un bazin deschis în care se separa substanțele insolubile mai mici de 0.20 mm, care în majoritatea lor, se prezintă sub formă de particule floculente, precum și substanțele ușoare care plutesc la suprafața apei.
În funcție de gradul necesar de epurare a apelor uzate, procesul de decantare este folosit, fie în scopul prelucrării preliminare a acestora înaintea epurării lor în treapta biologică, fie ca procedeu de epurare finală, dacă în conformitate cu condițiile sanitare locale se impune numai separarea suspensiilor din apele uzate.
După direcția de mișcare a apei uzate în decantoare, acestea se împart în două grupe: decantoare orizontale și decantoare verticale,; o variantă a decantoarelor orizontale sunt decantoarele radiale. În decantoarele orizontale apele uzate circulă aproape orizontal; în cele verticale apa circulă de jos în sus, iar în cele radiale apa se deplasează de la centru spre periferie, cu aproximativ aceeasi înclinare față de orizontală ca și la decantoarele orizontale.
După amplasarea lor în stația de epurare, se deosebesc: decantoare primare, amplasate înainte de instalațiile de epurare biologică și care au drept scop să rețină materiile în suspensie din apele brute; decantoare secundare, amplasate după instalațiile de epurare biologică și care au drept scop să rețină asa-numitele nămoluri biologice, rezultate în urma epurării în instalații biologice.
Randamentul sedimentării particulelor floculente depinde de numeroși factori, cum ar fi: timpul de decantare, încarcarea superficială sau viteza de sedimentare și accesul sau evacuarea cât mai uniformă a apei din decantor.
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, în m3/m2h. Conform STAS 4162/1-89, marimea acestei încărcări de suparfață variază în funcție de concentrația inițială a materiilor în suspensie din apa uzată și de eficiența decantoarelor.
În scopul maririi eficienței de reducere a suspensiilor în decantorul primar se folosesc urmatoarele soluții tehnologice:
creșterea duratei de decantare;
adaugarea unor substanțe în suspensie care sedimentează usor;
aerarea preliminară a apelor uzate care contribuie la formarea flocoanelor prin intesificarea numarului de contacte ale particulelor floculente.
Ansamblul bazinelor de decantare trebuie sa prevadă cel putin două compartimente în funcțiune cu dispozitive de separare; un canal de ocolire va asigura scoaterea din functiune a fiecarei unutati de decantare.
La alegerea dimensiunilor decantorului s-a avut în vedere ca la suprafața apei în bazinele largi se pot forma valuri datorită vântului, vor influența eficiența procesului de decantare.
Decantorul primar orizontal longitudinal:
Este un bazin din beton armat cu formă în plan dreptunghiulară, având lungimi cuprinse între 30 – 100 m și adâncimi medii de 3.0 m. Acest bazin se construește separat sau în grupuri, în scopul obținerii unor reduceri ale suprafetelor de teren și economisirea volumelor de beton în pereți, precum și pentru utilizarea în comun ale instalațiilor de curățire. Radierul bazinului se executa cu o pantă medie de 0.01 m, inversă sensului de curgere al apei, pentru o mai ușoară alunecare a nămolului spre pâlnia de colectare situată la capătul amonte al decantorului.
Colectarea nămolului spre pâlnia de nămol se poate face mecanic prin mecanisme răzuitoare montate pe un carucior sau pe un lanț fără sfârșit, precum și manual, cu ajutorul hidromonitoarelor. Când se folosește răzuitorul mobil montat pe cărucior, în fața căruciorului se prevede o lamă pentru colectarea spumei și a substanțelor grase care, plutesc la suprafața apei, acestea fiind împinse spre un jgheab pentru evacuarea materiilor plutitoare, fiind așezat la partea amonte a decantorului.
Îndepărtarea nămolului din pâlnie se face prin gravitație (dacă condițiile locale permit) folosind o conductă cu diametrul minim de 200 mm, sau prin pompare folosind o conductă de refulare cu un diametrul mai mare de 150 mm, precum și prin presiunea hidrostatică (cazul cel mai raspandit) diametrul minim al conductei fiind de 200 mm.
O deosebită importanță în ceea ce privește asigurarea unei eficiențe maxime a decantoarelor orizontale, o reprezintă, accesul uniform al apei în decantor. În acest scop se poate aplica soluția cu orificii prevăzute cu deflectoare sau soluția numai prin pereți găuriți, orificiile fiind îndreptate către radier pentru că prin schimbarea ulterioară a direcției de curgere a apei, să se asigure uniformizarea curentului pe toată înălțimea apei în bazin.
Forma și dimensiunile uzuale ale decantoarelor orizontale longitudinale sunt prezentate în STAS 4162/1-89.
Dimensionarea decantorului:
În conformitate cu STAS 4162/1-89, în decantorul primar se pot obtine orientativ urmatoarele eficiențe:
40 – 60% în reducerea concentrației suspensiilor solide;
20 –25% în reducerea concentrației CBO5.
În cazul decantorului primar s-au propus următoarele grade de epurare:
Gess = 50%; GECBO5 = 35%; GECCOcr = 35%; GENt = 35%.
Debite de calcul și de verificare
Qc = Qmax,zi (m3/s);
Qc = 0.42 m3/s;
Qv = 2Qmax,orar (m3/s);
Qv = 2 0.40 = 0.80 m3/s.
Determinarea vitezei de sedimentare, vs
Viteza de sedimentare se determină în doua moduri:
cu ajutorul testelor de sedimentare;
se adopta din STAS 4126 – 1/1989 în funcție de gradul de epurare stabilit pentru solidele în suspensie și în funcție de concentrația inițiala a materiilor în suspensie din tema de proiectare:
Viteza de sedimentare se propune a avea valori de vs = 1,5 m/h = 0,00041 m/s pentru încărcări inițiale cu materii în suspensie mai mici de 200 mg/L.
Calculul vitezei de circulație a apei prin decantor, va
Va = 10 mm/s = 10 10-3 m/s.
Timpul de staționare în decantor, ts
Variază între 1.5 – 2.5 h, dar conform STAS 4162 – 1/89, se recomandă a fi de maxim 1.5 h.
ts = 1.5 h = 5400 s.
Calculul volumului spațiului de decantare, Vs
Vs = Qc ts (m3)
Vs = 0.42 5400 = 2268 m3.
Se calculează aria orizontală și aria tranzversală
(m2)
;
(m2)
.
Se calculează lungimea decantorului, L
L = va ts (m)
L = 0.01 5400 = 54 m.
Se calculează înălțimea totală a decantorului, H
H = Hs + Hu + Hd (m)
Hs = înălțime de siguranță; Hs = 0.2 –0.6 m; se adopta Hs = 0.5 m;
Hu = înălțimea efectivă a zonei de sedimentare, m;
Hu = vs ts = 0.00041 5400 = 2.25 m;
Hd = înălțimea zonei de depuneri; Hd = 0.2 – 0.6 m; se adoptă
Hd = 0.4m;
H = 0.4 + 2.25 + 0.5 = 3.15 m.
Se calculează lațimea decantorului, B
(m)
Deoarece B depășește valoarea standardizată de 4 – 5 m, se recurge la decompartimentarea decantorului și la calcularea numarului (n) de compartimente în funcție de lățimea adoptată pentru un compartiment și notată cu B1. Se adoptă B1 = 5 m.
; ; adoptăm n = 4 compartimente.
Calculăm volumul total de nămol depus în decantor, Vtnamol
(m3/zi)
unde: GE = 50% = 0.5;
n – densitatea nămolului rezultat în bazinul de decantare primar;
n = 1100 – 1200 Kg/m3; adoptăm n = 1150 Kg/m3;
Cssi – concentrația inițiala de solide în suspensie la intrarea în decantor;
Cssi = 307mg/l = 307 10-3 Kg/m3;
p – umiditatea nămolului; alegem p = 95%;
Qc = 0.42 m3/s= 36288 m3/zi
5.3. Calculul utilajelor în cadrul treptei biologice (bazin de nămol activ, decantorul secundar):
Epurarea biologică constituie un proces prin care se elimină prin fenomene biochimice conținutul de substanțe organice dizolvate și uneori a unor suspensii coloidale de natură organică. În cadrul procesului ce are loc în epurarea biologică sunt folosite microorganisme care participă la procese ce pot fi grupate în aerobe și anaerobe.
Microorganismele aerobe sunt folosite în mod curent la epurarea majorității apelor uzate cu caracter preponderent organic și în ultima vreme și la fermentarea aerobă a nămolului.
Deși procedeele aerobe de epurare biologică în biofiltre, în bazine cu nămol activ, pe câmpuri de irigații și în iazuri diferă între ele cu privire la timpul de contact între microorganisme și apa uzată, necesarul de oxigen, modul de utilizare a nămolurilor biologic, etc., fenomenele biochimice esențiale sunt identice.
Procesele de epurare biologică nu pot avea loc decât în cazul în care apele uzate supuse epurării au valoare biologică, respectiv conțin, pe de o parte suficiente substanțe nutritive, iar pe de altă parte, dispun de substanțele necesare sintezei organice. Apele uzate menajere, prin natura lor, având un conținut complex de substanțe organice biodegradabile, întrunesc condițiile unei epurări biologice.
Componența organică a apelor uzate industriale variază în funcție de specificul industriei și a materiilor prime prelucrate. Unele substanțe organice existente în apele uzate industriale sunt degradate cu ușurință de către microorganisme, alte substanțe solicită, pentru îndepărtarea lor, o floră selecționată adecvat, iar alte substanțe sunt rezistente la atacul microorganismelor sau sunt degradate în timp îndelungat.
Bazinul de nămol activ, are ca principal scop principal degradarea sau eliminarea substanțelor organice din apele uzate prin procese biochimice care conduc la scăderea CBO5 și a materiei solide coloidale preponderent de materie organică.
Procesul epurării biologice în bazinul de nămol activ este asemănător celui care se dezvoltă în locurile sau cursurile naturale când se produce autoepurarea apei, aici aplicându-se un complex de măsuri care contribuie la intensificarea proceselor: mărimea concentrației nămolului activ, aerarea artificială a operației, pentru intensificarea oxigenării acesteia, agitarea artificială a apei în vederea dispersării în apa uzată brută a nămolului recirculat.
Avantajele folosirii bazinului cu nămol activ sunt: realizarea unei eficiențe mai ridicate, atât iarna cât și vara, sunt lipsite de mirosul neplăcut și de prezența muștelor, suprafețele specifice constituente sunt mai reduse, permite o mai bună adaptare a procesului tehnologic din stația de epurare la modificări de durată ale caracteristicilor apelor uzate, etc.
Marele inconvenient al acestui proces este de ordin energetic deoarece necesită un consum specific de energie mai ridicat, această energie fiind absorbită de utilajele care furnizează oxigenul necesar proceselor aerobe.
Un bazin de aerare se prezintă sub forma unui bazin rectangular din beton armat, unde epurarea biologică are loc în prezența unui amestec de nămol activ și apă uzată. Pentru asigurarea unui contact intim și continuu a celor doi componenți ai amestecului, se impune o agitare permanentă a acestora cu ajutorul aerului care asigură, în același timp și oxigenul necesar coloniilor de microorganisme aerobe existente în compoziția nămolului activ, sub formă de flocoane. În bazin se urmărește a se menține o concentrație cvasiconstantă a nămolului activ în decantorul secundar.
Simultan cu eliminarea substanței organice impurificatoare, se obține creșterea nămolului activ sub forma materialului celular insolubil și sedimentabil în decantoarele secundare. O parte din acest nămol este utilizat în scopuri tehnologice proprii (nămolul activ de recirculare), iar diferența numită nămolul activ în exces, este dirijată în decantoarele primare pentru a le mări productivitatea de eliminare a suspensiilor datorită prezenței flocoanelor care au efectul unui coagulant.
Pentru apele uzate cu concentrații mari în CBO5, viteza reducerii materiilor organice, raportată la unitatea celulară va rămâne constantă până la o anumită limită de concentrație a substratului, după care, pentru valori ale acestuia mai reduse, viteza variază numai în funcție de concentrația materiilor organice și va fi descrecătoare.
Apele uzate intră în bazinul de nămol activ apoi intră în decantorul secundar de unde o parte din nămol este eliminat în exces sau este recirculat.
Ipoteze pentru proiecterea bazinelor cu nămol activ și a decantoarelor secundare :
1. bazinul de nămol activ este asimilat cu un bazin cu amestecare perfectă în care se consideră că în orice punct din bazin concentrația substratului cât și a nămolului activ este egală cu cea de la ieșirea din bazin;
2. epurarea biologică se realizează în ansamblul format din bazinul de nămol activ și decantorul secundar;
3. procesul biologic de degradare a materiei organice care are loc numai în bazinul de nămol activ, în decantorul secundar se realizează separarea flocoanelor biologice de apa epurată și recircularea unei părți a nămolului activ în bazinul de nămol activ;
4. în decantorul secundar, nămolul activ trebuie menținut în stare proaspătă prin evacuarea excesului și recircularea unei părți de nămol activ în bazinul de nămol activ în conformitate cu raportul de recirculare;
5. principalele caracteristici ale nămolului activ ce sunt avute în vedere în proiect în treapta biologică, sunt:
indicele volumetric a nămolului IVN;
încărcarea organică a nămolului ION;
indicele de încărcare organică a bazinului IOB.
Schema de bază în treapta biologică este prezentată în figura 2, care presupune existența unui BNA alimentat cu aer, urmat de un DS în care are loc separarea flocoanelor.
Figura 2. Schema bloc a treptei de epurare biologică
Dimensionarea bazinului cu namol active:
a) Calculul materiei organice la intrarea în treapta biologică exprimată prin concentrația la intrare în bazin a CBO5:
CCBO5 = 350.35 mg/l
b) Debitul de calcul:
Qc = Qzi, max = 0,42 m3/s
Qv = Qor, max = 0,4 m3/s
c) Calculul gradului de epurare pentru treapta biologică în conformitate cu condițiile de deversare (NTPA 001/2005)
GESS = 80%; GECBO5 = 80%; GECCOCr = 80%; GENt = 70%
d) Calculul încărcării organice a bazinului. IOB reprezintă cantitatea de CBO5 din influent exprimată în Kg CBO5/zi care poate fi îndepărtată dintr-un m3 de bazin de aerare. Se poate calcula în trei moduri:
– Folosind relația de calcul:
IOB =
GEb – gradul de epurare în CBO5;
V – volumul bazinului de aerare, m3;
K – coeficient influențat de temperatură. Dacă temperatura în bazin este:
T = 10 – 20oC, atunci K = 5;
T = 30 – 40oC, K = 7;
T = 20 – 30oC, K = 6;
= 2.236 Kg CBO5/m3zi.
Încărcarea organică a nămolului activ, se poate calcula:
– Folosind relația:
QC – debit de calcul;
CCBO5ib – concentrația inițială a CBO5;
V – volumul bazinului cu nămol activ;
CN – concentrația nămolului; CN = 2,5 – 4 Kg/m3
ION = ;
ION = k·(1 – GEb) = 5·(1 – 0,8) = 1 kg CBO5/Kg NA zi;
f) Se calculează concentrația nămolului activ
kg CBO5/m3
g) Volumul bazinului cu nămol activ
V = m3;
h) Calculul debitului de nămol activ recirculat
QR = r · QC, (m3/s) ;
r = raport de recirculare
r = ;
CR = 10 kg MTS/m3;
CN – concentrația nămolului activ;
CR – concentrația nămolului recirculat.
.
m3/s;
i) Timpul de aerare
Dacă se ia în calcul recircularea namolului
tra = ore
unde: Qr’ = debitul maxim de recirculare; se recomandă a fi max
Qr’ = 0.7 · Qc = 0,7 · 0,42 = 0,294 m3/s
j) Calculul nămolului în exces
Acest calcul se face cu relația Huncken: Kg/zi
unde LSB = VB IOB = 5685,82 2,236 =12715,73 kg/zi
kg/zi
k) Calculul necesarului de oxigen se face cu relația:
kg O2/zi
a GECBO5 C – corespunde necesarului de oxigen pentru respirația substratului
b CNt – reprezintă necesarul de oxigen pentru respirația endogenă neluând în considerare procesul de nitrificare.
unde: a = coeficient corespunzător utilizării substratului de către microorganisme. Pentru apele uzate municipale a = 0,5 kg O2/kg CBO5.
GEb = gradul de epurare realizat în treapta de epurare biologică. GE = 80 %.
C = cantitatea totală de materie organică exprimată prin CBO5 adusă de către apa uzată influentă. C = Qc· (CCBO5)ib [kg CBO5/zi]
C = 0,42 · 350,35 10-3· 3600 · 24 = 12713,50 kg CBO5/zi
b = coeficient necesar respirației endogene a microorganismelor, respectiv de oxigenul consumat de unitățile de nămol activ aflat în bazin, în timp de o zi. Se adoptă b = 0,15 kg O2 / kg CBO5 zi
CNt – cantitatea totală de materii solide totale de nămol activ și se determină cu relația:
kg O2/zi
l) Se calculează capacitatea de oxigenare, CO care reprezintă cantitatea de oxigen ce trebuie introdusă prin diferite sisteme de aerare.
CO = kg/zi
unde: CO = cantitatea de oxigen necesară consumului materiilor organice de către microorganisme. CO = 6992,42 kg O2/zi
α = raportul dintre capacitatea de transfer a O2 în apele uzate și capacitatea de transfer a O2 prin apa curată. α = 0,9 pentru apele uzate municipale.
COS = concentrația de saturație a O2 în apă condiții standard (la temperatura de 10 0C și 760 mm Hg în apă curată). Cs = 11,3 mg/l (conform STAS 11566/91).
CSA = condiții de saturație a O2 în amestecului de apă uzată și nămol activ la temperatura de lucru (200C). CSA = 7,4 mg/l (conform STAS 11566/91).
CB = concentrația efectivă a O2 în amestec de apă uzată și nămol activ la temperatura de lucru (200C). Se recomandă pentru CB valori cuprinse între 1,5-2 mg/l.. Se adoptă CB =1,5 mg/l
= raportul dintre coeficientul de transfer al O2 în apă pentru temperatura de 100C și coeficientul de transfer al O2 pentru temperatura de lucru (20C). Se adoptă = 0,83 (conform STAS 11566/91).
p = presiunea barometrică anuală calculată cu o medie a valorilor zilnice în orașul unde se realizează epurarea apelor uzate. Se adoptă p = 782 mm Hg.
kg/zi
m) Utilizarea sistemelor de aerare – pentru eficientizarea activității bilogice, respirația de oxidare bilogică care permit degradarea substanțelor organice folosește un sistem de distribuție a aerului generat în compresoare sau turbosuflante folosind dispozitive pnematice de dispersie a aerului. Dispersia aerului se paote face sub formă de bule fine (având diametrul mai mic de 0,3 mm), bule mijlocii (cu D = 0,3 – 3 mm) și bule mari (cu D = 10 mm). În proiectare se vor alege dispersarea aerului prin bule fine care caracterizează sistemul de distribuție prin materiale poroase. Se calculează capacitatea de oxigenrare orară.
kg O2/h
n) Se calculează debitul de aer necesar și acesta se află cu formula:
m3/h
unde: COs – capacitatea specifică de oxigenare a BNA-ului prin insuflaera aerului care variază între 8 – 10 g O2/m3 și m3 bazin pentru bule fine. Se alege COs = 9 g O2/m3 aer.
Se va calcula suprafața plăcilor poroase Ap în ipoteza în care distribuitorul de aer este poziționat la o înălțime de imersie în masa de apă uzată față de suprafața bazinului. Se adoptă Himersie = 4 m.
m3/h
m2
unde: Iaer – intensitatea aerării. Se adoptă 1 m3/m2 min aer.
Se calculează energia brută a sistemului de aerare, Eb.
Eb = Himersie Esp kWh/m3
unde: Esp – consumul energetic specific, Esp = 5,5 Wh/m3.
Eb = 4 5,5 103 = 22000 kWh/m3
o) Se calculează dimensiunile BNA-ului și numărul de compartimente.
– înălțimea BNA-ului este cuprinsă între 3 – 5 m.
Ht = Himersie + Hsig (0,5 – 0,8 m) = 4 + 0,75= 4,75 m
– lățimea BNA-ului
B = (1 – 1,5)H = 1,25H = 1,25 4,75 = 5,937 m
– lungimea BNA-ului
L = (8 -18)B = 8B = 8 5,937 = 47,5 m
Decantorul secundar:
În decantoarele secundare se reține membrana biologică sau flocoanele de nămol activ evacuate odată cu efluentul din filtrele biologice, respectiv din bazinele de aerare. Rezultă că decantorul secundar constituie o parte componentă de bază a treptei de epurare biologică.
Decantoarele secundare frecvent folosite sunt de tip longitudinal și radial, echipate cu dispozitive adecvate pentru colectarea și evacuarea nămolului în mod continuu sau cu intermitență, intervalul de timp dintre două evacuări de nămol să nu fie mai mare de 4,0 ore. Având în vedere că acest nămol prezintă un conținut mare de apă, evacuarea lui se face prin sifonare, sau prin pompare; podul raclor este echipat cu conducte de sucțiune care dirijează nămolul spre o rigolă pentru evacuarea lui în exterior.
Se va proiecta un decantor secundar radial în conformitate cu următoarele date:
Debitul de calcul și debitul de verificare
QC = Qzi,max (m3/s);
Qc = 0.42 m3/s;
QV = Qorar, max (m3/s);
QV = 0.40 m3/s.
b) Se stabilește încărcările superficiale ale DS cu materii solide:
Iss = kg/h·m2
unde: CN – concentrația nămolului activ (kg/m3).
QR – debitul de recirculare [m3/h].
Au – suprafața utilă a decantorului radial
Se determină – încărcarea hidraulică a decantorului, se determină pe baza experiențelor în conformitate cu 1,9 m3/m2h la valoarea lui IBN 150 cm3/g. Se va adopta valoarea lui = 1,2 m3/m2h.
m2
Iss = kg/m2·zi
c) Se determină timpul de decantare
În conformitate cu STAS 4162/2-89 valoarea lui tdc = 3,5 – 4 h. Se adoptă tdc = 4 h.
d) Se calculează înălțimea utilă a decantorului și respectiv a volumului decantorului secundar
hu = tdc · v’sc = 4 1,2 = 4,8 m
V = Qc· tdc = 0,42 4 3600 = 6048 m3
Se impune un numar minim de 2 decantoare radiale (pag. 363 din „Canalizări” de Dima) cu:
Ao = 1109 m2 (conform STAS 4162/2-89) => D = 40 m, H = 3,9 m, Vutil = 6048 m3.
e) Se calculează volumul de nămol rezultat din decantorul secundar
Vn =
unde: GE – eficiența separării nămolului activ în DS = 85%.
γn – greutatea specifică a nămolului, care pentru o umiditate a nămolului de 95% este între 1100-1200 kg/m3. Se consideră γn = 1150 kg/m3.
Cssi – concentrația inițială a materiei solide intrate în decantorul secundar; cd = 64,15 mg/l.
p – umiditatea nămolului decantat; p = 95%.
m3/h
5.4. Tratarea nămolului activ:
Procedeele de tratare a nămolurilor sunt multiple și variate, cu mult mai multe față de cele folosite în tehnica epurării apelor uzate
Nu se pot stabili rețele și tehnologii universal valabile, ci fiecare obiectiv trebuie studiat în condițiile sale specifice, pe baza cunoașterii aprofundate a caracteristicilor nămolurilor supuse prelucrării și a performanțelor obținute în procesele unitare.
La baza tuturor procedeelor de tratare a nămolurilor stau două procese tehnologice și anume stabilizarea prin fermentare (anaerobă sau aerobă) și eliminarea apei din nămol (deshidratare). Între aceste două procedee de bază există diverse combinații de procedee a căror aplicare se face diferențiat în funcție de condițiile locale definite de calitatea și cantitatea nămolurilor, de posibilitatea asigurării terenurilor pentru amplasarea instalațiilor și construcțiilor respective, de disponibilitatea de energie.
Clasificarea procedeelor de tratare a nămolurilor se poate face după criteriul reducerii umidității, după criteriul diminuării componentei organice, după criteriul prețului de cost. Procedeele de prelucrare conduc la obținerea următoarelor tipuri de nămoluri:
– nămol stabilizat (aerob sau anaerob);
– nămol deshidratat (natural sau artificial);
– nămol igienizat (prin pasteurizare, tratare chimică sau compostare);
– nămol fixat, rezultat prin solidificare în scopul imobilizării compușilor toxici;
– cenușă, rezultată din incinerarea nămolurilor.
Principalele tipuri de nămol ce se formează în procesele de epurare a apelor uzate sunt:
– nămol primar, rezultat din treapta mecanică de epurare;
– nămol secundar, rezultat din treapta de epurare biologică;
-nămol amestecat (mixt), rezultat din amestecul de nămol primar cu nămol activ în exces;
– nămol de precipitare, rezultat din epurarea fizico-chimică a apei uzate prin adaos de agenți de neutralizare, precipitare, coagulare-floculare.
În funcție de compoziția chimică, nămolurile pot fi:
– nămoluri cu compoziție predominant anorganică, care conțin peste 50 % substanțe minerale;
– nămoluri cu compoziție predominant organică, care conțin peste 50 % substanțe volatile.
Ținând seama de stadiul de prelucrare în cadrul stației de epurare, deosebim:
– nămol primar brut;
– nămol activ în exces proaspăt (nămol secundar);
– amestec de nămol proaspăt;
– nămol stabilizat (aerob sau anaerob).
Fermentarea nămolurilor:
Fermentarea nămolurilor proaspete, în vederea unei prelucrări ulterioare sau depozitării lor, se poate realiza prin procedee sau procese anaerobe sau aerobe, primele fiind cele mai des cunoscute.
Prin fermentarea anaerobă se înțelege procesul de degradare biologică a substanțelor organice, având la bază activitatea bacteriilor metanice. În urma acestui proces are loc o reducere de volum a nămolurilor, ca urmare a bioconversiei substanțelor organice în gaze și apă. Fermentarea anaerobă poate fi socotită ca un procedeu de condiționare, având în vedere modificarea structurii și a filtrabilității. În același timp, prin fermentare sunt distruse bacteriile patogene, ouăle de helminți, motiv pentru care acest procedeu de tratare a nămolurilor a cunoscut o larga aplicabilitate.
Fermentarea anaerobă este un proces ce se desfășoară în două faze:
a) faza de lichefiere a substanțelor organice și de formare a acizilor volatili (faza acidă, nemetanogenă);
b) faza de gazeificare, în care se continuă conversia produșilor din prima fază în gaze (CH4 și CO2);
Procedeul de fermentare aerobă a nămolurilor, cunoscut și sub denumirea procedeului nămolului stabilizat, are la bază procedeele biochimice cunoscute de la epurarea biologică a apelor uzate cu nămol activ. În acest scop, stabilizarea aerobă a nămolului poate avea loc în bazine separate sau în bazine comune cu apa uzată ce urmează a fi epurată biologic.
Fermentarea aerobă în bazine independente este frecvent aplicată în prezent deoarece se suportă mai bine șocurile biologice, întrucât masa de nămol activ în contact cu efluentul este mai mare și CBO5 este mai mic. Necesitatea de oxigen este mai mică deoarece nămolul provenit dintr-un bazin de aerare va solicita numai oxigenul necesar respirației endogene a nămolului. Gradul de stabilizare aerobă a nămolului, față de cea anaerobă care se poate aprecia prin producția de gaz, este dificil de apreciat, motiv pentru care sunt necesare analize repetate de laborator. Comparativ cu fermentarea anaerobă, procesul de stabilizare aerobă este mai puțin influențat de substanțele toxice, este lipsit de miros și necesită o exploatare simplă. Dintre dezavantaje se semnalează, consumul mare de energie pentru utilajele de aerare proprii, comparativ cu fermentarea anaerobă care produce și gaz de fermentare. Comparând cele două sisteme de stabilizare biologică a nămolului, pentru stațiile mari de epurare, apare net avantajos procedeul de stabilizare anaerobă, mai ales sub aspectul energetic.
Îngroșarea nămolului:
Reprezintă cea mai simplă și larg răspândită metodă de concentrare a nămolului, având drept rezultat reducerea volumului și ameliorarea rezistenței specifice la filtrare. Gradul de îngroșare depinde de mai multe variabile, dintre care cele mai importante sunt: tipul de nămol, concentrația inițială a solidelor, temperatura, utilizarea agenților chimici, durata de îngroșare.
Tratarea preliminară a nămolurilor:
Tratarea preliminară a nămolurilor constă în crearea condițiilor favorabile necesare prelucrării ulterioare (deshidratarea naturală, artificială și avansată).
Condiționarea chimică a nămolurilor cu reactivi chimici este o metodă de modificare a structurii sale, cu consecințe asupra caracteristicilor de filtrare. Faza solidă a nămolului este formată, în principal din particule fine dispersate și coloizi care sedimentează greu.
Agenții de condiționare chimică a nămolului se pot grupa în trei categorii:
– minerali: sulfat de aluminiu, clorhidrat de aluminiu, clorură ferică, sulfat feros, oxid de calciu;
– organici: polimeri sintetici, produși de policondensare, polimeri naturali;
– micști: amestec de polimeri sintetici cu săruri minerale sau amestec de coagulați minerali.
Condiționarea termică are în vedere modificarea structurii nămolului cu ajutorul temperaturii și presiunii ridicate, astfel că nămolul poate fi deshidratat mecanic fără a apela la condiționarea chimică. Condiționarea termică se realizează la temperatura de 100 – 200 °C, presiunea de 1 – 2,5 bar și durate de încălzire până la 60 minute, depinzând de tipul și caracteristicile nămolului și de procedeul utilizat.
Elutrierea (spălarea nămolurilor), împreună cu condiționarea chimică ocupă un loc important în cadrul tratării importante a nămolurilor. Elutrierea nămolului este un proces fizic de condiționare care asigură scăderea rezistenței specifice la filtrare prin eliminarea din nămolul fermentat sau brut mineral a coloizilor și a particulelor fin dispersate. Pe de altă parte, elutrierea reduce și alcalinitatea nămolului, necesară în special, când se prevede folosirea de reactivi pentru condiționarea nămolului (cazul vacuumfiltrelor).
Alte procedee de condiționare se referă la procedeul prin înghețarea nămolului care este similar cu condiționarea termică. La temperaturi scăzute, structura nămolului se modifică, iar la dezghețare cedează cu ușurință apa. Condiționarea cu material inert trebuie analizată pentru anumite tipuri de nămol și surse de materiale inerte locale, fie pentru creșterea puterii calorice a nămolului, fie pentru valorificarea nămolului în agricultură.
Deshidratarea nămolului:
În mod obișnuit, nămolurile trebuie transportate cu vehicule la locul de valorificare sau de depozitare finală. Această operație nu este posibilă deoarece nămolurile fermentate conțin mari cantități de apă, umiditatea lor ajungând la 95 – 97%. Această situație impune aplicarea unui proces de deshidratare chiar în stația de epurare; prin aceasta volumul lor se reduce considerabil și devin transportabile la uscat.
Deshidratarea se poate realiza prin următoarele procedee:
– naturale, de evaporare și drenare;
– artificiale care pot fi mecanice și termice.
În funcție de gradul de reducere a umidității, deosebim următoarele metode de prelucrare a nămolurilor:
– deshidratarea naturală cu reducerea de umiditate la 75 – 80%;
– deshidratarea mecanică, până la 50 – 75%;
– deshidratarea termică, până la 20 – 30%.
Valorificarea și evacuarea finală:
Valorificarea nămolurilor nu constituie un scop în epurarea apelor uzate urbane, ea trebuie considerată numai ca fiind un mijloc de îndepărtare rațională a substanțelor nocive din apele uzate.
Nămolul din stațiile de epurare urbane conțin, în afară de gazele de fermentare, unele substanțe care pot fi valorificate. Unele dintre acestea, cum sunt substanțele hrănitoare pentru sol și plante și-au găsit o largă utilizare. În schimb, recuperarea de metale și de alte substanțe utile se aplică în special la nămolurile provenite din apele uzate industriale.
Folosirea nămolului în agricultură se face sub formă de nămol lichid proaspăt, nămol lichid stabilizat aerob, nămol lichid pasteurizat, nămol deshidratat, nămol compostat, nămol uscat, în toate cazurile fiind obligatoriu a respecta normele și restricțiile ecologice recomandate de agențiile de protecția mediului.
Pentru nămoluri ce nu se pretează la valorificare sau pentru cele care nu au încă create condiții de valorificare, se pune problema unei depozitări finale, în condiții corespunzătoare de protecție a mediului înconjurător. În acest scop, se pot folosi iazurile de nămol, halde speciale de depozitare, în subteran, evacuarea în mare la distanțe convenabile față de țărm și la o anumită adâncime.
Capitolul. 6 . CONSTRUCȚII ȘI INSTALEȚII PREVĂZUTE ÎN CADRUL STAȚIEI DE EPURARE:
6.1. Construcții și instalații legate direct de procesul tehnologic al stației de epurare:
Așezarea în plan a construcțiilor și instalațiilor din stația de epurare este cea care urmărește procesul de epurare.
Așezarea pe verticală este dictată de condițiile de curgere hidraulică a apei în stație, care trebuie să se realizeze pe cât posibil prin gravitație, de natura terenului de fundație și de topografia amplasamentului.
Materialul de construcție al utilajelor (bazine în general) este betonul armat sub diferite forme. Pentru părțile metalice, acoperișuri, distribuitoare sau scări, cel mai des folosit este oțelul. Uneori numeroase bazine sau construcții sunt executate în pământ: iazuri de stabilizare, bazine de fermentare naturală a nămolului, filtre de nisip, câmpuri de irigare și filtrare, platforme de uscare a nămolului.
Compartimentarea construcțiilor, atât pentru a evita oprirea întregii stații în caz de avarie, cât și pentru o ușoară exploatare și realizarea dezvoltării pe etape a stației, trebuie avută în vedere în permanență în proiectare.
Conductele și canalele de legătură între diferite construcții și instalații din stație reprezintă un procent important din ansamblul stației de epurare. Conductele trebuie amplasate astfel încât canalul de aducțiune al apei în stație să nu fie pus sub presiune. În stație, de regulă, construcțiile sunt legate între ele prin canale dreptunghiulare deschise. Pe cât posibil, conductele și canalele vor lega pe drumul cel mai scurt construcțiile și vor fi astfel plasate încât să se realizeze o ușoară exploatare și construcție a unor noi legături. La canale, colțurile între radier și pereți vor fi rotunjite, pentru o mai bună antrenare a apei și se vor evita curbele în loc, iar în plan se recomandă raze de curbură egale cu de 5 ori lățimea canalului. Pe conducte, din loc în loc și în special la cele care transportă nămol se vor monta piese de curățire așezate în cămine.
Conductele se execută din fontă, azbociment, oțel izolat la interior și exterior, iar canalele din beton și de cele mai multe ori din elemente de beton armat prefabricate.
Conductele de by-pass pot apare ca necesare în următoarele puncte: la intrarea în stație, după grătare, după deznisipatoare, după decantoarele primare. Alegerea punctelor de amplasare a conductelor by-pass depinde de sistemul de canalizare, de cantitatea de apă introdusă în stația de epurare, de condițiile locale.
Conductele pe care se transportă nămolul, executate de obicei din fontă, trebuie să fie suficient de mari în diametru, deoarece pierderile de sarcină sunt cu 50 – 100% mai mari în comparație cu cele care transportă ape uzate . aceste conducte trebuie să fie prevăzute cu posibilități de curățire din loc în loc și cu ventuze pentru evacuarea gazului. Pentru un ușor transport al nămolului pe conducte, trebuie eliminate în prealabil suspensiile și corpurile mari.
Camerele de repartiție au ca scop asigurarea distribuției automate și uniforme a unor cantități egale de ape uzate și nămoluri la construcții sau compartimente similare. Repartiția apelor uzate pentru stații mici de epurare se face prin stăvilare, așezate în punctele de ramificație care sunt reglate astfel încât, indiferent de nivelul apei din canal, repartizarea să se facă uniform.
Pentru stațiile mai mari repartiția se face prin intermediul unui distribuitor.
În anumite puncte ale stației de epurare se instalează aparate de măsură a debitelor, presiunii, temperaturii, vitezelor, nivelelor de apă, etc.. În privința aparatelor de măsură a debitelor, o condiție esențială a bunei funcționări a acestora constă în calitatea lor de a nu opri sau provoca depunerea nisipului sau a nămolului. Această condiție este îndeplinită de canalele strangulate tip Venturi sau Parshall, care pot fi înzestrate și cu aparate de înregistrare continuă a debitelor, acționate de flotoare sau alte dispozitive amplasate într-un cămin lateral canalului. Debitmetrul principal al stației se instalează de obicei după deznisipator.
Măsurarea debitelor pe conducte se face cu tuburile Venturi, care pot fi folosite atât pentru apă uzată în diferite stadii de epurare, cât și pentru nămol și aer. Măsurarea debitelor de nămol se poate face și cu debitmetre de inducție.
Debitele de gaz se măsoară obișnuit cu contoare uscate. Presiunile se măsoară în modul cel mai simplu cu tubul Bourdon, iar nivelurile de lichid se stabilesc prin citire directă.
În stațiile de epurare sunt utilizate numeroase alte aparate de control pentru măsurarea pH-ului, potențialului de oxido-reducere, etc.
6.2. Construcții și instalații anexe stației de epurare:
Grupul de exploatare cuprinde în principal camera dispecer, laboratorul, birourile, sala de mese și grupul sanitar. La acestea trebuie adăugat aparatul de luat probe de apă uzată brută și în curs de epurare, de nămol în diferite stadii de tratare, etc.
Printre clădirile importante din stație și necesare în principal exploatării trebuie menționate: casa pompelor, camerele vanelor la bazinele de fermentare a nămolului, construcțiile care adăpostesc utilajele pentru filtrarea sau tratarea nămolurilor, camerele grătarelor.
Rețeaua de alimentare cu apă în stațiile de epurare trebuie să asigure necesitățile sanitare (apă de băut, spălat, pentru laboratorul stației), de spălare a diferitelor bazine și instalații, de funcționare a unor echipamente (vane, stăvilare, boilere), de răcire (compresoare, pulverizatoare, incineratoare), proceselor de epurare (elutrierea nămolurilor, diluție, distrugerea spumei).
Rețeaua de canalizare din incinta stației de epurare are drept scop să colecteze apele uzate rezultate de la diferite folosințe și să le evacueze în canalul de aducțiune a apei uzate în stație; apele meteorice pot fi evacuate și în amonte de treapta de epurare biologică.
Rețele de alimentare cu energie electrică, cu gaze, apă caldă, abur, aer comprimat sunt folosite atât pentru necesitățile instalațiilor de epurare cât și pentru exploatarea generală a stației.
CAPITOLUL 7. SCHEMA TEHNOLOGICĂ DE EPURARE A APELOR UZATE ORĂȘENEȘTI:
Schema tehnologică a instalației de epurare mecano – biologică a apelor uzate municipale este prezentată în planșa alăturată.
Capitolul 8. CALCULUL COSTURILOR DE PRODUCȚIE ȘI A INDICATORILOR DE EFICIENȚĂ ECONOMICĂ
Stabilirea necesarului de investiții
Valoarea utilajelor ce necesită montaj
Cheltuieli de transport (1,5% din total valoare utilaj) reprezintă:
1,5% × 2000 = 30
Cheltuieli de montaj (10% din total valoare utilaj) reprezintă:
10% × 2000 = 200
Cheltuieli totale: 2000 + 230 = 2230
Valoarea utilajelor ce nu necesită montaj
Cheltuieli de transport (1,5% din total valoare utilaj) reprezintă:
1,5% × 40000 = 600
Cheltuieli totale: 40600
Cotă amortizare utilaje
Se ia în considerare un termen de amortizare a cheltuielilor cu utilajele de 10 ani.
Pentru un an: CAN
Pentru o lună: CAL
Valoarea suprafeței construite și a terenului:
Valoarea clădirii
Dacă pentru construirea unui m2 de clădire sunt necesari 40000 RON, atunci valoarea clădirii va fi: 4620,92 × 40000 = 184836800 RON
Valoarea terenului
Pentru construcția fabricii sunt necesari 850 m2 teren.
Valoarea terenului este: 850 × 150 = 127500 RON
Fond de investiții
Planul necesarului de forță de muncă și al fondului de salarizare pentru personalul direct și indirect producător
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.
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.
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:
1. Mihai Dima: „Canalizări, Vol. II (Epurarea apelor uzate)”, Litografia U.T.I., Iași, 1998;
2. Mihai Dima: „Proiectarea stațiilor de epurare – îndrumar de proiectare ”, Litografia U.T.I., Iași, 1981;
3. Mircea Negulescu: „Epurarea apelor uzate municipale”, Ed. Tehnică, București, 1978;
4. R. Tudose și colab. : „Fenomene de transfer și utilaje în industria chimică”, Litografia U.T.I., 1980;
5. www.regielive.ro;
6. IanculescuOvidiu, Ionescun Gheorghe, Racoviteanu Raluca, „Epurarea apelor uzate”, Editura Matrix Rom, București 2001;
7. Matei Macareanu, Carmen Teodosiu, Gheorhe Duca, „Epurarea avansată a apelor uzate conținând compuși organici nebiodegradabili”, Editura Gh. Asachi, Iași 1997;
8. Valentin Jumanca, „Instalații de captare, tratare și epurare a apelor: note de curs, Bacău (s. n.) 1994;
9. Albert Gergely, Emilia Bay, Matei Dumitru, „ Tratarea apelor reziduale și recuperarea electroliților în galvanotehnică, Editura tehnică, București 1992.
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: Stație de Alimentare și Epurare a Apei Potabile (ID: 163741)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.