SPECIALIZAREA : INGINERIA ȘI PROTECȚIA MEDIULUI ÎN SPAȚIUL RURAL CURSURI CU FRECVENȚĂ REDUSĂ DISERTAȚIE Coordonator științific, Prof. Dr. Ing. IANCU… [308129]

UNIVERSITATEA DE ȘTIINȚE AGRONOMICE ȘI MEDICINĂ VETERINARĂ BUCUREȘTI

FACULTATEA DE ÎMBUNĂTĂȚIRI FUNCIARE ȘI INGINERIA MEDIULUI

CICLUL ΙΙ – MASTER

SPECIALIZAREA : [anonimizat]. IANCU PAULINA

Absolvent: [anonimizat]. ANTON NICOLAE

2018

UNIVERSITATEA DE ȘTIINȚE AGRONOMICE ȘI MEDICINĂ VETERINARĂ BUCUREȘTI

FACULTATEA DE ÎMBUNĂTĂȚIRI FUNCIARE ȘI INGINERIA MEDIULUI

CICLUL ΙΙ – MASTER

SPECIALIZAREA : INGINERIA ȘI PROTECȚIA MEDIULUI ÎN SPAȚIUL RURAL

CURSURI CU FRECVENȚĂ REDUSĂ

EPURAREA BIOLOGICĂ AVANSATĂ A [anonimizat]. IANCU PAULINA

Absolvent: [anonimizat]. NICOLAE ANTON

2018

UNIVERSITATEA DE ȘTIINȚE AGRONOMICE ȘI MEDICINĂ VETERINARĂ BUCUREȘTI

FACULTATEA DE ÎMBUNĂTĂȚIRI FUNCIARE ȘI INGINERIA MEDIULUI

CICLUL ΙΙ – MASTER

SPECIALIZAREA : INGINERIA ȘI PROTECȚIA MEDIULUI ÎN SPAȚIUL RURAL

CURSURI CU FRECVENȚĂ REDUSĂ

DISERTAȚIE

Tema lucrării: "Epurarea biologică avansată a apelor uzate orășenești la stația de epurare Glina"

[anonimizat]. IANCU PAULINA Absolvent: [anonimizat]. NICOLAE ANTON

CUPRINS

Prefața………………………………………………………………………………………………………………7

Necesitatea epurării avansate a apelor uzate orășenești ale Municipiului București…………………………………………………………………………………………………………….7

Capitolul 1

DATE GENERALE……………………………………………………………………………………….8

1.1 Amplasamentul stației de epurare ape uzate……………………………………………..8

1.2. Schema stației de epurare ape uzate………………………………………………………….9

Capitolul 2

EPURAREA BIOLOGICĂ AVANSATĂ ÎN BAZINELE CU NĂMOL ACTIV…………………………………………………………………………………………………………….11

2.1. Epurarea biologică în bazinele cu nămol activ……………………………………….11

2.2. Camera de distribuție și amestec a bazinelor de aerare………………………….12

2.3. Bazinele de aerare…………………………………………………………………………………….13

2.4. Stația de suflante………………………………………………………………………………………21

2.5. Stația de pompare Nămol Activ Recirculat…………………………………………….25

2.6. Stația de pompare Nămol Activ în Exces……………………………………………….25

2.7. Bazinele tampon Nămol Activ în Exces…………………………………………………27

2.8. Stațiile chimice…………………………………………………………………………………………28

2.9. Bazinele BIO-P…………………………………………………………………………………………29

2.10. Decantoarele secundare………………………………………………………………………….31

2.11. Îngroșarea/deshidratarea nămolului activ în exces………………………………36

2.12. Stația de pompare supernatant……………………………………………………………….37

2.13. Bazinele de fermentare a nămolului……………………………………………………..37

2.14. Bazinele de nămol fermentat…………………………………………………………………40

Capitolul 3

EFICIENȚA STAȚIEI DE EPURARE……………………………………………………..44

3.1. Calitatea apelor uzate în rețeaua de canalizare……………………………………….44

3.2. Calitatea apelor uzate la intrarea și la ieșirea din stația de epurare ape uzate………………………………………………………………………………………………………………….45

Capitolul 4

SĂNĂTATE ȘI PROTECȚIA MUNCII……………………………………………………47

4.1. Căderea într-un bazin de aerare……………………………………………………………….47

4.2. Accesul într-un bazin golit………………………………………………………………………47

4.3. Pericolul de explozie………………………………………………………………………………..47

4.4. Manipularea soluțiilor de clorură ferică și hidroxid de sodiu……………….47

CONCLUZII…………………………………………………………………………………………………..48

Listă figuri :

Fig. 1.1.Amplasamentul stației de epurare…………………………………………………………………8

Fig.1.2. Circuitul hidaulic al apei uzate în stația de epurare Glina………………………………10

Fig.1.3. Ecran principal pentru centrul de comandă și control SCADA……………………….11

Fig. 2.1. Schema de epurare biologică avansată în bazinele cu nămol activ…………………12

Fig.2.2. Camera de distribuție și amestec în amonte de bazinele cu nămol activ…………..12

Fig.2.3. Difuzoarele de pe fundul bazinelor de aerare……………………………………………….14

Fig.2.4. Mixer dintr-un bazin de aerare…………………………………………………………………..14

Fig.2.5. Dispunerea bazinelor cu nămol activ și nămol activ recirculat……………………….17

Fig.2.6. Bazinele cu nămol activ și nămol activ recirculat, linia 1………………………………17

Fig.2.7. Bazinele cu nămol activ și nămol activ recirculat, linia 2………………………………18

Fig.2.8. Schema cicuitului hidraulic al nămolului…………………………………………………….19

Fig.2.9. Stația de pompare nămol activ recirculat…………………………………………………….24

Fig.2.10. Stația de pompare nămol activ in exces……………………………………………………..26

Fig.2.11. Bazinele de nămol activ în exces și bazinele de nămol primar îngroșat în amestec cu nămol activ în exces îngroșat………………………………………………………………..27

Fig. 2.12. Stația de dozare clorură ferică…………………………………………………………………28

Fig.2.13. Instalația de dozare clorură ferică……………………………………………………………..29

Fig.2.14. Bazin Bio-P…………………………………………………………………………………………..30

Fig.2.15. Decantoarele secundare (sublinia B)…………………………………………………………31

Fig.2.16. Canal de distribuție decantoare secundare………………………………………………….32

Fig.2.17. Colector de spumă decantor secundar……………………………………………………….33

Fig.2.18. Cămin de spumă pentru șase decantoare secundare…………………………………….33

Fig.2.19. Sistemul de acționare al vanelor hidrostatice……………………………………………..34

Fig.2.20. Apa epurată evacuată din decantoarele secundare………………………………………35

Fig.2.21. Bazinele de fermentare a nămolului………………………………………………………….39

Fig.2.22. Bazinele cu nămol fermentat……………………………………………………………………41

Fig.3.1. Analizorul BIOTECTOR B7000………………………………………………………………..45

Fig.3.2. Ecran cu valori ale carbonului total organic, obținute din prelevări efectuate din debitele influent și efluent ale stației de epurare ape uzate…………………………………………46

Fig.3.3. Ecran cu valori ale azotului total și fosforului total, obținute din prelevări efectuate din debitele influent și efluent ale stației de epurare ape uzate……………………..46

Listă tabele :

Tabelul 1. Calitatea apelor uzate la intrarea în stația de epurare, provenite din rețeaua de canalizare în martie 2018 ………………………………………………………………………………………7

Tabelul 2. Raportul dintre debitul de nămol activ recirculat și debitul influent în treapta biologică în funcție de concentrația substanțelor solide din bazinele de nămol activ și bazinele de nămol activ recirculat…………………………………………………………………………..23

Tabel 3. Fișă de analize fizico-chimice……………………………………………………………………42

Tabel 4. Calitatea apelor uzate în rețeaua de canalizare…………………………………………….44

Tabel 5. Calitatea apelor uzate la intrarea și ieșirea din stația de epurare…………………….45

Listă simboluri și abrevieri……………………………………………………………………………..48

Bibliografie………………………………………………………………………………………………………49

Prefața

Necesitatea epurării avansate a apelor uzate orășenești ale Municipiului București.

Datorită substanțelor reziduale existente în apele uzate menajere și orășenești ale Municipiului București, substanțe care afectează în mod defavorabil și în unele cazuri deosebit de grav sănătatea oamenilor, fauna, flora acvatică și mediul înconjurător, a fost nevoie de construirea stației de epurare ape uzate de la Glina.

Tabelul 1.1. Calitatea apelor uzate la intrarea în stația de epurare, provenite din rețeaua de canalizare, în martie 2018 .

Capitolul 1

DATE GENERALE

1.1. Amplasamentul stație de epurare ape uzate

Bucureștiul este deservit de un sistem unitar de canalizare, care transportă apa uzată și de ploaie în principal gravitațional. În zonele joase sunt amplasate stații de pompare care evacuează în sistemul gravitațional. Toată apa uzată este colectată într-un colector principal, Caseta, amplasată sub răul Dâmbovița, care transportă apa uzată către stația de epurare localizată lângă comuna Glina, la 11 km sud-est de centrul orașului.

Fig.1.1.Amplasamentul stației de epurare

1.2. Schema stației de epurare

Linia apei cuprinde următoarele etape:

A. Tratarea mecanică prin grătare rare și dese, deznisipatoare și decantoare primare.

1. Grătarele rare, 10 unități cu deschiderea între bare de 50mm;

2. Grătarele dese, 6 unități cu deschiderea între bare de 6mm.

Au rolul de a reține deșeurile solide din apă spre a fi colectate și evacuate din stație.

3. Stația de pompare apă brută , formată din 5 grupuri de 2m³/s, pompează apă la cota necesară funcționării gravitaționale a procesului în continuare.

4. Desnisipatoare aerate echipate și cu separatoare de grăsimi, în număr de 6 unități, servesc la colectarea pietrișului și nisipului din apa uzată, care este spălat și evacuat din stație. Grăsimile reținute sunt reintroduse în fluxul nămolului spre a fi valorificate prin potențialul energetic.

5. Decantoarele primare, 2 linii a câte 4 unități radiale cu diametrul de 55m, rețin prin sedimentare suspensiile fine și coloidale în nămolul primar raclat la baza acestora.

O parte din efluentul primar de cca 5m³/s este introdus în treapta biologică, debitul rămas fiind restituit la emisar printr-un canal de by-pass.

B. Tratarea biologică în bazinele de aerare și bazinele de sedimentare secundare.

Tratarea biologică presupune asigurarea condițiilor de nitrificare/denitrificare a amestecului de efluent primar cu nămol activ recirculat și regenerat în cicluri secvențiale de aerare/amestec și sedimentarea finală a efluentului. Tot în treapta biologică are loc reținerea fosforului, atât prin procedee biologice , cât și chimice.

1. Bazinele cu nămol activ sunt în număr de 14 unități, din care 8 bazine cu nămol activ, 4 bazine de regenerare/recirculare nămol activ și 2 bazine anaerobe Bio-P.

Epurarea biologică cu biomasă bacteriană duce la mineralizarea substanțelor organice coloidale și dizolvate pe bază de carbon și la reținerea nutrienților, azotul și fosforul. Adiția de clorură ferica contribuie la o eliminare mai eficientă a fosforului și la îmbunătățirea procesului de sedimentare secundară.

2. Decantoarele secundare în număr de 48 unități asigură limpezirea finală a efluentului. La descărcarea în răul Dâmbovița a efluentului combinat (biologic și mecanic), funcționează o microcentrală cu trei turbine având o putere instalată de 400kw.

Linia nămolului cuprinde următoarele etape:

A. Stabilizarea nămolului prin îngroșare.

1. Îngroșătoarele primare sunt în număr de 4 unități, reduc volumul de nămol evacuat din decantoarele primare, gravitațional, prin creșterea concentrației de substanță uscată la cca 6%.

2. Mesele de îngroșare, 4 unități funcționând cu adaos de polimer, aduc nămolul activ în exces la o concentrație de cca 6%.

B. Fermentarea anaerobă.

Rezervoarele de fermentare a nămolului în număr de 5 unități de 8000 m³ fiecare, reprezintă locul în care nămolul de amestec îngroșat este stabilizat anaerob prin fermentare în condiții de amestec și recirculare permanentă la 36-37°C.

C. Deshidratarea nămolului stabilizat.

În stația de deshidratare nămolul fermentat este deshidratat pe 7 filtre presă și 3 centrifuge cu adaos de polimer și alte materiale până la obținerea unei concentrații de 30% substanță uscată, care să permită utilizarea lui în agricultură.

În urma procesului de fermentare se produce biogaz care este stocat în două gazometre a câte 3000 m³, apoi purificat și uscat în unitatea de desulfurizare, în scopul valorificării.

În stația de cogenerare funcționează două gazmotoare de 2MWh fiecare care produc energie electrică și termică.

Fig.1.2. Circuitul hidaulic al apei uzate și al nămolului în stația de epurare Glina.

Fig.1.3. Ecran principal pentru centrul de comandă și control SCADA.

Capitolul 2

EPURAREA BIOLOGICĂ AVANSATĂ ÎN BAZINELE CU NĂMOL ACTIV

2.1. Epurarea biologică în bazinele cu nămol activ

Procesul de epurare biologică aplicat are la bază conceptul nămol activ recirculat așa cum este prezentat în următoarea schemă combinat cu procesul BIO-P cu hidroliza nămolului activ în debit lateral.

Principalele avantaje ale configurației cu nămol activ recirculat sunt:

– Capacitate hidraulică și organică îmbunătățită. În comparație cu configurația cu nămol activ recirculat, cea convențională cu nămol activ necesită o suprafață mai mare a bazinelor de sedimentare secundare sau un volum mai mare al bioreactoarelor.

– Realizarea unui proces complet de nitrificare – denitrificare chiar și la temperaturi scăzute ale apei uzate ca 12°C. Aceasta reprezintă o cerința esențială pentru o operare stabilă, având în vedere că în perioadele de tranziție de la non – nitrificare la nitrificare – denitrificare, tratarea nu este stabilă și calitatea efluentului se deteriorează.

QBIO

Fig. 2.1. Schema de epurare biologică avansată în bazinele cu nămol activ

În scopul obținerii unei nitrificări stabile la 12°C, se impune o vârstă anaerobă minimă a nămolului de aproximativ 7 zile. Cu încorporarea denitrificarii, o vârstă totală a nămolului de aproximativ 9 zile devine necesară.

2.2. Camera de distribuție și amestec a bazinelor de aerare

Sistemul bazinelor de aerare este alcătuit din două camere de amestec-distribuție și doisprezece bazine de aerare. Sistemul este împărțit pe două sublinii, fiecare cu o cameră de distribuție și șase bazine de aerare dintre care patru sunt bazine cu nămol activ și două bazine cu nămol activ recirculat.

Apa tratată primar gravitează în camera de amestec-distribuție, unde este amestecată cu nămol activ recirculat provenit de la cele două bazine de nămol activ recirculat. Lichidul în amestec este distribuit în mod egal în cele patru bazine cu nămol activ.

Fig.2.2. Camera de distribuție și amestec în amonte de bazinele cu nămol activ.

2.3. Bazinele de aerare

Sistemul bazinelor de aerare dintr-o sublinie poate fi ocolit total sau parțial prin închiderea completă sau parțială a stăvilarului din canalul de conectare a tratării primare cu cea biologică din acea sublinie. Apa tratată primar va curge prin două deversoare instalate în canalul de admisie de la tratarea primară. Apa de bypass gravitează în canalul efluentului de la bazinele de sedimentare secundare. Conform încărcărilor revizuite 2.5m³/s sunt trecuți în bypass și 2.5m³/s sunt direcționați în tratarea biologică pentru fiecare sublinie, în total 5m³/s în trepta biologică.

Sistemul bazinelor de aerare este alcătuit din două camere de amestec/distribuție și doisprezece bazine de aerare. Sistemul este împărțit pe două sublinii, fiecare cu o cameră de distribuție și șase bazine de aerare dintre care patru sunt bazine cu nămol activ și două cu nămol activ recirculat. Bazinele cu nămol activ primesc un amestec de apă și nămol de recirculare și operează într-o concentrație normală de solide în suspensie în lichidul în amestec. Bazinele cu nămol activ recirculat primesc nămol activ recirculat și supernatant de recirculare și operează cu o concentrație de solide în suspensie de două până la trei ori mai mare decât în bazinele cu nămol activ, astfel fiind făcută o economie semnificativă în privința volumului bazinului față de un proces convențional cu nămol activ . În cele ce urmează este descrisă funcționarea subliniei A. Aceeași filosofie se aplică și subliniei B. Apa tratată primar gravitează în camera de amestec /distribuție, unde este amestecată cu nămol activ recirculat provenit de la cele două bazine cu nămol activ recirculat. Lichidul în amestec este distribuit în mod egal în cele patru bazine cu nămol activ. Pentru aerarea bazinelor cu nămol activ și a celor cu nămol activ recirculat, stația suflantelor furnizează debitul de aer necesar. Solidele în suspensie din lichidul în amestec sunt menținute în suspensie prin aerare. Trei mixere țin solidele în suspensie în fiecare bazin în perioadele fără aerare.

Lichidul în amestec deversează din bazinele cu nămol activ către canalul de evacuare și gravitează către camera de distribuție a bazinelor de sedimentare secundare. Nămolul activ de recirculare și supernatantul de recirculare sunt pompate din stația de pompare nămol activ de recirculare și stația de pompare supernatant și distribuite în bazinele cu nămol activ de recirculare printr-un canal de distribuție. Nămolul activ de recirculare provenit de la bazinele de nămol activ de recirculare este evacuat în camera de amestec /distribuție în amonte de bazinele de nămol activ.

O parte a debitului provenit de la tratarea primară este trimis în canalul efluent de la treapta biologică. Cantitatea care intră în treapta biologică este controlată manual prin stăvilarele pentru subliniile 1 și 2 și este măsurată de debitmetre în canalul efluent de la tratarea secundară.

Aerarea este realizată cu difuzoare cu bule fine montate pe rețele ce acoperă fundul bazinelor de aerare. Fluxul de aer în timpul aerării este controlat prin vane de reglare a debitului de indicatoarele de măsurare a concentrației de oxigen dizolvat sau amoniu în fiecare bazin cu nămol activ și nămol activ de recirculare și de măsuratorile de fosfați în fiecare bazin cu nămol activ.

Trei mixere țin solidele în suspensie în fiecare bazin în perioadele fără aerare. Fiecare bazin de aerare este dotat cu dispozitiv de măsurare a concentrației de solide în suspensie. Înregistrarea permanentă a concentrației de substanțe solide în suspensie în fiecare bazin este utilizată de către operator pentru determinarea cantității de nămol activ în axces care trebuie eliminată din proces.

Fig.2.3. Difuzoarele de pe fundul bazinelor de aerare.

Fig.2.4. Mixer dintr-un bazin de aerare.

La configurația cu nămol activ recirculat adoptată (41.000 m³ volum bazin nămol activ recirculat și 74.800 m³ volum bazin nămol activ) și concentrații maxime de substanțe solide în suspensie de 8 și respectiv 3.2 g/l, vârstele nămolului impuse sunt respectate. Solidele în suspensie din lichidul în amestec se vor depune în bazinele finale de sedimentare pentru a rezulta un efluent bine decantat. Patruzeci și opt (48) de decantoare secundare sunt destinate acestui scop, echipate cu colector lanț – și – raclete. Substanțele solidele sedimentate în bazine sunt raclate în pâlniile de nămol în fiecare bazin. Nămolul activat de recirculare a fost calculat la aprox. 67% conform procesului tehnologic. Lichidele rezultate din procesele de îngroșare și deshidratare sunt pompate și transportate la admisia în bazinele cu nămol activ recirculat. Datorită concentrației mari de azot, în special în lichidul rezultat în urma deshidratării, se previzionează un efect pozitiv pentru nitrificare, după cum s-a experimentat în cazul plantelor când a fost aplicată acesta soluție. Mai mult decât atât, în cazul prezenței în exces a solidelor în lichidul de deshidratare, fermentarea nămolului datorată activității bacteriilor anaerobe din bazinele de sedimentare primare și îngroșătoarele primare este împiedicată. Procesul cu nămol activ recirculat combină efectele din bazinul de reactivare anaerobă, bazinul cu nămol activ recirculat aerat pentru creșterea vârstei nămolului aerat, procesul de stabilizare prin contact (bio-absorbție) și efectele sistemului de alimentare în etape. La punctul de contact între nămol activ recirculat din bazinele cu nămol activ recirculat și apa uzată influentă, marea parte a CCO va fi absorbită în particulele de solide în suspensie și, în acest mod, marea parte a conversiei CCO și a azotului este realizată în bazinele cu nămol activ recirculat și nămol activ, direct proporțional cu biomasa prezentă.

Prin operarea bazinului cu nămol activ recirculat în cicluri de proces (aerare-nitrificare/ amestec-denitrificare), se obține o soluție compactă pentru eliminarea CCO, ca și a azotului prin alternarea condițiilor aerobe și anoxice (sau chiar anaerobe), și procesul de hidroliză în faza cu nămol.

Aceasta permite reactoarelor principale (bazinele cu nămol activ) să elimine în mare parte substanțele organice ușor degradabile și compușii solubili de azot, pe când marea parte a CCO urmează masa de nămol recirculat în sistem și este transformat gradual odată cu vârsta nămolului atât în bazinele cu nămol activ, cât și în bazinele cu nămol activ recirculat.

Restul necesarului de oxigen pentru CCO ușor degradabil și o parte a azotului solubil se va produce în reactorul cu nămol activ, întrucât această materie ușor convertibilă urmează apa și este eliminată înainte ca nămolul să fie transferat în bazinele secundare de sedimentare și în debitul de nămol activ recirculat.

După cum s-a precizat anterior, principalul efect care conferă procesului cu nămol activ recirculat capacitatea ridicată de eliminare este reprezentat de CCO absorbit în particulele de nămol activ, ceea ce indică faptul că marea majoritate a consumului de oxigen este dat de nămol-CCO.

Acest proces reprezintă de asemenea conceptul de bază al stabilizării prin contact, dar în cadrul conceptului de nămol activ recirculat, calitatea efluentului poate fi controlată pentru a se elimina azotul prin nitrificare/denitrificare.

Efectul absorbției poate fi dovedit prin câteva metode. O analiză bazată pe acidul ribonucleic RNA (rRNA) din celulele biomasei dovedește că principiile de bază adoptate în analizele anterioare și următoare sunt solide din punct de vedere științific.

Procesul BIO-P cu hidroliză a nămolului activ în debit lateral va fi implementat în scopul îmbunătățirii eliminării biologice a fosforului și a denitrificarii prin producerea de substanțe organice ușor degradabile. Hidroliza nămolului activ recirculat are loc în condiții controlate în bazinele anaerobe în debit lateral. Aproximativ 5-10 % din debitul de nămol activ recirculat este direcționat în bazinele pentru eliminarea biologică a fosforului (BIO-P), proiectate pentru un timp de retenție de aproximativ 30 de ore.

Este prevăzută de asemenea precipitarea chimică pentru a se reduce concentrația de fosfor sub 1mg/l.

Principalele trăsături ale procesului adoptat sunt:

– Cele două bazine centrale din cele două grupuri de bazine de aerare din fiecare sublinie sunt transformate în bazine de nămol activ recirculat. Nămolul activ recirculat va fi alimentat în fiecare bazin de nămol activ recirculat prin pompele de nămol activ recirculat instalate în stația de pompare adiacentă.

– Concentrația de nămol activ recirculat din bazinele de nămol activ recirculat se va încadra între 7-8 g/l, conform indicelui de recirculare.

– Nămolul activ recirculat va trece peste deversoare în camera de amestec, unde va fi amestecat cu efluentul primar.

– Amestecul nămol activ recirculat + apă uzată va fi alimentat în cele 4 bazine de aerare existente, amplasate în stânga și în dreapta bazinelor cu nămol activ recirculat (bazine cu nămol activ). Concentrația de nămol în bazinele cu nămol activ va fi de 2-3.2 g/l, conform temperaturii și vârstei nămolului.

– Bazinele anaerobe (BIO-P) vor opera cu un timp de retenție de aproximativ 30 de ore. Nămolul activ recirculat va fi pompat din stația de pompare nămol activ recirculat în fiecare bazin BIO-P, la un debit de 3000m³/h. Nămolul supus hidrolizei va fi recirculat în admisia bazinului cu nămol activ recirculat. Întrucât în configurarea BIO-P, fosforul în efluent se previzionează a se încadra în 12mg/l, este necesară precipitarea chimică pentru a menține concentrația de fosfor în efluent sub 1mg/l. Este prevăzută o stație chimică pentru un dozaj corespunzător.

Prin adoptarea aerării intermitente (durata ciclului de aerare 50-85% din timp), se optimizează eficiența nitrificării și denitrificarii. Datorită necesarului variabil de oxigen determinat de variațiile mari de temperatură (10-25°C), ciclurile de nitrificare și denitrificare (aerare-amestec) trebuie ajustate corespunzător.

Fig.2.5. Dispunerea bazinelor cu nămol activ și nămol activ recirculat.

Fig.2.6. Bazinele cu nămol activ și nămol activ recirculat, linia 1.

Fig. 2.7. Bazinele cu nămol activ și nămol activ recirculat, linia 2.

Formule de bază pentru dimensionare:

Determinarea Q(pompe de recirculare nămol): Q(NAR)/Q = X(NA)/(X(NAR) – X(NA))

SS med. în sistemul BNAR: X(NAR)*1/Y + X(NA)*(Y-1)/Y

Încărcare specifică de nămol în decantoarele secundare : (1 + Q(NAR)/Q)*X(NA)= SSL

QBIO

Fig.2.8.Schema cicuitului hidraulic al nămolului

VOL(BNAR) + VOL(BNA) = VOL(TOTAL)

VOL(BNAR) = 1/Y*VOL(TOTAL)

VOL(BNA) = (1-1/Y)*VOL(TOTAL)

Formule de calcul nămol activ recirculat

Legendă :

X(NA)= Nămol-concentrație SS(substanțe solide) în bazinele de nămol activ imediat înainte de decantoarele secundare (DS), kg SS/m³;

X(NAR)= Nămol-concentrație SS(substanțe solide in suspensie) în bazinele de nămol activ recirculat, kg SS/m³;

1/Y= Raport volum nămol activ recirculat din Volum Total (NA + NAR) ;

SSL= kg SS în apa uzată influentă în DS/Q ;

SSL= Încărcare specifică nămol în sedimentare.

Formulele de mai sus se aplică utilizându-se valorile din calculele de proces.

Cele mai importante trei componente ale controlului procesului cu nămol activ sunt reprezentate de menținerea:

1. Cantității corespunzătoare de rezerve de nămol activ (microorganisme) ;

2. Concentrației adecvate de oxigen dizolvat în nămolul activ (OD) în timpul nitrificării, fără OD în faza anoxică și ,

3. Controlul decantoarelor secundare.

1. Controlul rezervelor de nămol activ

Cea mai importantă tehnică utilizată pentru controlul procesului cu nămol activ este de a controla rezerva de solide din sistem față de indicele de risipă a acestora. Risipa nămolului afectează procesul mai mult decât orice altă ajustare de control a procesului. Optimizarea procesului cu nămol activ depinde de un control adecvat al masei de microorganisme active în sistem. Risipirea solidelor controlează în ultimă instanță masa de microorganisme. Nămolul activ este risipit prin eliminarea unei părți a debitului de Nămolul Activ de Retur.

Cea mai utilizată metodă de control a cantității de nămol risipite este aceea a Timpului de Retenție al Nămolului Constant (TRN). TRN reprezintă numărul mediu de zile cât microorganismele sunt menținute în procesul cu nămol activ înainte de a fi spălate, intenționat sau neintenționat.

Ecuația de bază pentru TRN este: TRN = (solide nămol activ în sistem )/ (masă solide nămol activ ce părăsește sistemul zilnic).

Solidele din Decantoarele Secundare (DS) nu sunt incluse în rezerva de solide. De asemenea solidele neaerate nu ar trebui incluse atunci când se calculează TRN pentru nitrificare. Se vor calcula doi TRN, un TRN aerat (TRNaer) pentru a se respecta cerințele cu privire la nitrificare și un TRN neaerat (TRNneaer) pentru a se respecta cerințele cu privire la denitrificare. Metoda de control TRN este utilizată pe scară largă și fiabilă. Aceasta este valabilă în special atunci când în selectarea celui mai adecvat TRN sunt utilizate diverse măsurători de control al procesului ca gradul de sedimentare al nămolului, indicele de respirație și examinarea microscopică. Ca în cazul tuturor parametrilor de operare, risipirea nămolului și în consecință a TRN nu trebuie modificată cu mai mult de 10%/zi.

În timpul operării de probă, TRN va fi determinat să fie cel optim pentru stația de operare în cauză și este denumit TRN țintă. TRN-ul țintă va fi selectat lunar prin monitorizarea procesului, observarea evoluțiilor și ținând cont de efectele implicate de sezon.

2. Aerarea și concentrația de oxigen dizolvat.

În timpul fazei aerobe-nitrificare, Oxigenul Dizolvat (OD) din lichidul în amestec este păstrat într-un interval de 2 la 3 mg/l și în timpul fazei anoxice -denitrificare, Oxigenul Dizolvat (OD) din lichidul în amestec este păstrat la un maxim de 0.5 mg/l.

În faza anaerobă (bazinele BIO-P) atât nivelul de OD și NO3-N trebuie menținute la o valoare scăzută (OD sub 0.5 mg/l și NO3-N sub 5 mg/l). În toate cazurile (aerobic, anoxic și anaerobic) conținutul bazinelor trebuie să fie suficient amestecat pentru a menține solidele din nămol în suspensie.

3. Controlul decantoarelor secundare.

Pentru a opera în mod corespunzător procesul cu nămol activ, trebuie obținut și menținut un lichid amestecat cu o bună sedimentare. Solidele în Suspensie ale Lichidului în Amestec (MLSS) se sedimentează în decantoarele secundare și majoritatea sunt recirculate în Bazinul de Nămol Activ de Recirclare (BNAR) ca Nămol Activ de Recirclare (NAR) și pe rând în Bazinul de Nămol Activ (BNA). Recircularea nămolului activ din decantoarele secundare în bazinul de nămol activ de recirculare reprezintă un parametru cheie pentru proces. Nămolul recirculat din decantoarele secundare în bazinele de nămol activ recirculat reprezintă un procent constant din debitul secundar influent (debit influent în treapta biologică).

Indicele NAR este calculat pe baza balanței masei de solide ce intră și ies din bazinul de nămol activ sau bazinele de sedimentare secundare. Grosimea stratului de nămol este monitorizată direct, astfel încât să fie menținută la un optimum în bazinele de sedimentare secundare. Nivelul este determinat din experiență și este reprezentat de unul destul de scăzut ca să permită o sedimentare eficientă și destul de ridicat încât să asigure o rezervă suficientă de nămol de recirculare și să furnizeze o concentrație adecvată în nămolul îngroșat de recirculare. În mod normal stratul de nămol trebuie menținut între 0.3m și 0.9m și nu trebuie să se ridice peste 25% din adâncimea nominală laterală a bazinului.

2.4. Stația de suflante

Stația suflantelor alimentează cu aer ambele sublinii de bazine de aerare. Aerul ambiental este filtrat și alimentat în două sisteme de conducte, unul operând pentru toate bazinele cu nămol activ și celălalt pentru toate bazinele cu nămol activ recirculat la o presiune puțin mai ridicată decât sistemul pentru bazinele cu nămol activ. Fiecare sistem de conducte este alimentat de către două suflante de serviciu. O suflantă de rezervă este comună pentru cele două sisteme de conducte. Chiar dacă sistemele operează la presiuni diferite, proiectul permite ca toate unitățile să acționeze ca suport în cazuri extreme pentru ambele sisteme; așadar toate suflantele sunt conectate la ambele sisteme de conducte prin vane motorizate.

Fiecare suflantă are propriul panou electric de control ce combină controlul funcțiilor de utilitate internă a suflantei cu alimentarea cu aer “AUTO” a stației printr-un sistem lider cu un control mai mic. (Un sistem lider cu control mai scăzut este acel sistem în care nu există un lider specificat și fiecare suflantă poate opera ca lider controlând cele două suflante din grup).

Suflantele operează la o viteză de rotație constantă și sunt dotate cu palete de ghidaj reglabile și palete de evacuare variabile pentru difuzoare pentru un control eficient al debitului de aer la un necesar variabil.

Necesarul variabil de debit de aer într-un bazin cu nămol activ și altul cu nămol activ recirculat rezultă într-o presiune variabilă în cele două sisteme de conducte de alimentare cu aer. Sistemele sunt astfel operate să mențină o presiune reglată de necesar în conductele de aer și să asigure că valoarea setată a presiunii:

– a crescut până când punctul setat pentru oxigen a fost atins în bazinul de aerare când vana de reglaj debit de aer pentru bazinul respectiv este deschisă complet;

– a scăzut până ce a fost atinsă presiunea pre-setată de operator.

Eficiența maximă a unei suflante în orice moment al operării se atinge atunci când aceasta se încadrează pe curba caracteristică de la 40% la 100% din debitul maxim pentru fiecare suflantă. Când două suflante sunt în funcțiune pentru un sistem de conducte, condițiile de operare trebuie să fie aceleași pentru ambele pentru a se obține o eficiență maximă și a minimiza consumul de energie.

Pentru aerarea bazinelor cu nămol activ și a bazinelor cu nămol activ recirculat, stația suflantelor furnizează debitul de aer necesar. Solidele în suspensie din lichidul în amestec sunt menținute în suspensie prin aerare. Trei mixere țin solidele în suspensie în fiecare bazin în perioadele fără aerare.

În bazinele cu nămol activ aerarea are loc în cicluri în care într-o prima perioadă de aerare forțată este determinată de concentrația de oxigen dizolvat din bazin. În această perioadă CCO/CBO este degradat și amoniacul este transformat în nitrat. Perioada de aerare forțată este urmată de o perioadă în care concentrația de azot amoniacal (NH4-N) determină dacă este necesară aerarea sau nu. Dacă NH4-N atinge un nivel peste ex. 4mg/l, aerarea este inițiată pentru a asigura nitrificarea până când NH4-N scade sub de ex. la 1mg/l, când aerarea este oprită pentru a împiedica degradarea CCO/CBO necesar pentru denitrificarea nitraților.

Controlul NH4-N are un suprareglaj în funcție de concentrația de fosfați (PO4-P). Dacă concentrația NH4-N este sub 1mg/l, dar cea de PO4-P depășește 3mg/l, aerarea este inițiată pentru a se asigura că fosforul are o legătură biologică crescută în biomasă până când PO4-P scade sub 0.5mg/l.

În bazinele cu nămol activ recirculat aerarea are loc de asemenea în cicluri cu o durată egală a perioadei de aerare forțată și a perioadei următoare cu aerare determinată de concentrația de NH4-N. În perioada de aerare forțată, aerarea este determinată de concentrația de oxigen dizolvat din bazin. În această perioadă CCO/CBO este degradat și amoniul este transformat în nitrat. În perioada următoare concentrația de azot amoniacal (NH4-N) determină dacă este necesară aerarea sau nu. Dacă NH4-N atinge un nivel peste 4mg/l, aerarea este inițiată pentru a asigura nitrificarea până când NH4-N scade de la 1mg/l, când aerarea este oprită.

2.5. Stația de pompare Nămol Activ Recirculat

Subliniile sunt prevăzute fiecare cu câte o stație de pompare NAR identică pentru recircularea nămolului activ. Stația este dotată cu trei pompe de serviciu și una de rezervă. Toate pompele sunt centrifuge instalate în mediu umed. Pompele sunt axiale și cu control al turației.

Capacitatea stațiilor de pompare este determinată de operator ca procent din debitul de admisie în stație. Un indicator de densitate a nămolului este instalat în puțul umed al fiecărei stații de pompare pentru ca operatorul să poată compara concentrația în materie uscată a nămolului activ recirculat cu valoarea previzionată. În scopul prevenirii refluxului ca rezultat al unei sifonari când pompa se oprește, conductele sub presiune ale pompelor de nămol activ recirculat sunt echipate cu vane de întrerupere sifonare.

Debitul de nămol activ recirculat (QNAR) este reglat ca procent din debitul influent în treapta biologică (QBIO):

Tabelul 2. Raportul dintre debitul de nămol activ recirculat și debitul influent în treapta biologică în funcție de concentrația substanțelor solide din bazinele de nămol activ și bazinele de nămol activ recirculat.

Fig. 2.9.Stația de pompare nămol activ recirculat.

Cantitatea de nămol activ recirculat recirculat în bazine este determinată de operator ca procent din debitul de admisie măsurat de debitmetrele către tratarea biologică, cu posibilitatea independentă pentru fiecare sublinie de a acoperi o distribuție inegală a debitului în sublinii. Procentajul din debitul de admisie este definit ca o valoare prestabilită de controlorul PID (amplificare Proporțională-timp Integral-timp Diferențial). Ca rezultat, acest controlor va ajusta dispozitivul de control al frevenței electrice a unei pompe ce va juca rolul de "dispozitiv reglaj debit". Întotdeauna o singură pompă de nămol activ recirculat va acționa drept "dispozitiv reglaj debit". Secvența de pornire a fiecărei pompe este determinată de operator (determinarea priorității). Pompele de nămol activ recirculat evacuează într-un canal de unde debitul este împărțit între bazinele de nămol activ recirculat și măsurat cu debitmetre ultrasonice. Debitul total de nămol activ recirculat (valoarea efectivă) este utilizat ca referință pentru controlorul PID.

Filosofia de control este următoarea:

Cerința: Creșterea debitul total de nămol activ recirculat de la minimum la o valoare stabilită.

Acțiune: Pompa prioritate 1 pornește la minimum. Controlorul PID ajustează frecvența electrică pentru a atinge valoare presetata. Pompa prioritate 1 atinge maximum. Valoare presetata nu este atinsă. Pompa prioritate 1 scade la minimum. Pompa prioritate 2 pornește la minimum. Controlorul PID continuă să ajusteze frecvența electrică a pompei prioritate 1, în încercarea de a atinge valoarea presetata până când pompa prioritate 1 atinge maximum. Dacă pompa prioritate 1 atinge maximum și pompa prioritate 2 minimum. și valoarea presetată nu este atinsă, controlorul PID se comută pe pompa prioritate 2, pe când pompa prioritate 1 rămâne la maximum.

Controlorul PID continuă să ajusteze frecvența electrică a pompei prioritate 2 în încercarea de a atinge valoarea presetată până când pompa prioritate 2 atinge maximum. Pompa prioritate 2 atinge maximum. Valoare presetată nu este atinsă. Pompa prioritate 2 scade la minimum. Pompa prioritate 3 pornește în minimum. Controlorul PID continuă să ajusteze frecvența electrică a pompei prioritate 2 în încercarea de a atinge valoarea presetată până când pompa prioritate 2 atinge maximum. Dacă pompa prioritate 2 atinge maximum și pompa prioritate 3 minimum și valoarea presetată nu este atinsă, controlorul PID se comută pe pompa prioritate 3, pe când pompa prioritate 2 rămâne la maximum. Controlorul PID continuă să ajusteze frecvența electrică a pompei prioritate 3 până când valorea presetată este atinsă.

Cerința: Scăderea debitului total de nămol activ recirculat de la max la valoarea presetată.

Se aplică filosofia de control inversă.

2.6. Stația de pompare Nămol Activ în Exces

Subliniile sunt prevăzute fiecare cu câte o stație de pompare nămol activ în exces identică pentru eliminarea nămolului activat. Stația este dotată cu o pompă de serviciu și una de rezervă. Toate pompele sunt centrifuge instalate în mediu umed. Capacitatea stațiilor de pompare este determinată de operator ca și cantitate zilnică de nămol activ în exces ce trebuie eliminată. Aceasta rezultă în capacitatea totală efectivă de pompare, iar nivelul în puțul umed este utilizat ca parametru de control pentru ca eliminarea de nămol din bazinele de sedimentare secundare să se coordoneze cu necesarul efectiv de pompare. Nivelul este măsurat de trei indicatoare de nivel. Unul din indicatoare selectat de operator este utilizat în scop de control și celalat în scop de verificare, iar semnalul de alarmă este declanșat dacă măsuratorile depășesc o valoare presetată. Indicatoare de nivel sunt utilizate pentru protecție anti-operare pe uscat al pompelor. Un indicator de densitate a nămolului este instalat în puțul umed al fiecărei stații de pompare pentru ca operatorul să poată compara concentrația în materie uscată a nămolului activ recirculat cu valoarea previzionată.

Volumul zilnic de nămol activ în exces ce trebuie eliminat din sistem este determinat de operator. Cantitatea este dată ca valoare presetata în sistemul SCADA. În funcție de capacitatea pompei de nămol activ în exces și a numărului permis de porniri pe oră ale pompei este determinată secvența de intervale pornit-oprit pentru ca pompele în funcțiune selectate să asigure o eliminare ușoară a nămolului activ în exces. În cazul în care subliniile sunt alimentate în mod inegal, operatorul va determina eliminarea de nămol activ în exces în același procent. Volumul de nămol activ în exces eliminat din fiecare sublinie este măsurat cu un debitmetru electromagnetic.

Zilnic, operatorul trebuie să decidă dacă valorile transmise sistemului SCADA în ziua anterioară cu privire la cantitatea de nămol activ în exces ce trebuie îndepărtată zilnic.

Cantitatea zilnică de nămol activ în exces de evacuat trebuie mărită dacă concentrația nămolului în bazinele de nămol activ în ultimele zile a crescut constant peste 3.5kg/m³.

Ca exemplu, cantitatea de nămol activ în exces ce trebuie eliminată este determinată la 5400m³/zi (0.8% materie uscată) = 225m³/h (0.8% materie uscată). Capacitatea nominală a îngroșătoarelor bandă gravitaționale este de 155 m³/h (0.8% materie uscată) semnalând că trebuie utilizate două linii de îngroșare la o capacitate a pompelor de alimentare de 112.5m³/h.

Pompele sunt protejate împotriva funcționării pe uscat cu interblocaje de la indicatoarele de nivel. În cazul în care debitmetrul nu detectează flux într-un timp presetat de la pornirea pompei, aceasta nu funcționează. Pomparea nu este permisă dacă nicio vană de admisie în bazinele de nămol activ în exces nu este confirmată ca deschisă sau ambele bazine sunt pline.

Fig.2.10.Stația de pompare nămol activ în exces.

2.7. Bazinele tampon Nămol Activ în Exces

Depozitarea nămolului activ în exces înainte de îngroșare se realizează prin două bazine tampon (unul în funcțiune și unul de rezervă), fiecare echipat cu câte un mixer. Nămolul activ în exces este pompat din stațiile de pompare nămol activ în exces în bazine printr-o conductă comună și poate fi evacuat într-unul sau ambele bazine. Utilizarea unuia sau a ambelor bazine este selectabilă de către operator prin vane motorizate. Operarea mixerelor este controlată de nivel. Indicatoarele de nivel deservesc și ca sisteme de siguranță împotriva supraumplerii bazinelor, oprind pompele.

În condiții de operare normale vanele de admisie și de evacuare pentru bazinul în funcțiune sunt deschise și vanele pentru bazinul de rezervă închise, atunci când este selectată operarea cu un singur bazin. Dacă bazinul în funcțiune se umple într-un timp prestabilit ajustabil până la un nivel ridicat măsurat de un indicatorul de nivel se declanșează un semnal de alarmă, iar operatorul trebuie să aleagă dacă bazinul de rezervă este pus în funcțiune sau capacitatea de îngroșare a solidelor în suspensie va fi mărită. Operatorul poate de asemenea să aleagă ca pentru o perioadă scurtă (1-2 zile) să reducă cantitatea de nămol activ în exces și să mărească concentrația nămolului din bazinele de aerare.

Fig.2.11. Bazinele de nămol activ în exces și bazinele de nămol primar îngroșat în amestec cu nămol activ în exces îngroșat.

2.8. Stațiile chimice

Sunt instalate două stații chimice identice pentru dozarea clorurii ferice în apa uzată – câte una pentru fiecare sublinie – pentru precipitarea fosforului și respectarea cerinței cu privire la efluent în cazul în care eliminarea biologică a fosforului nu este suficientă. Soluția de clorură ferică, 38-40% (corozivă) este alimentată dintr-o cisternă într-un rezervor de stocare. În camera motorului sunt instalate o pompă de dozare de serviciu și una de rezervă pentru adăugarea unei cantități de clorură ferică determinată de operator în efluentul de la bazinele de nămol activ către bazinele de sedimentare secundare.

Rezervorul de stocare este amplasat într-o cuvă de retenție pentru protecția mediului în caz de scurgeri. Nivelul din rezervor este monitorizat printr-un indicator de nivel mecanic echipat cu un contact de nivel bistabil pentru indicarea nivelului de la care este necesară comandarea soluției și a celui minim.

Fig. 2.12. Stația de dozare clorură ferică.

Fig.2.13. Instalația de dozare clorură ferică.

Pe lângă indicatorul de nivel mecanic, rezervorul este echipat cu un senzor de nivel pentru protecție contra supraumplerii, care declanșează un semnal luminos de avertizare local și o alarmă sonoră în caz de supra-umplere.

Pompele de dozare cu conductele aferete sunt montate pe un panou de montaj cu un colector de picături. Colectorul de picături este echipat cu un senzor de nivel, iar în caz de pierderi se declanșează o alarmă și pompele de dozare sunt oprite.

2.9. Bazinele BIO-P

Pentru a se obține un indice mai mare de eliminare biologică a azotului și fosforului, ~5% din nămolul de recirculare este supus hidrolizei în condiții anaerobe cu flux lateral în două bazine pentru eliminarea biologică a fosforului identice, câte unul pentru fiecare sublinie.

Nămolul activ recirculat de la bazinele de sedimentare secundare este condus gravitațional în bazinul pentru eliminarea biologică a fosforului, în care primul compartiment este reprezentat de o stație de pompare cu o pompă de serviciu și una de rezervă. Nămolul activ recirculat este pompat în compartimentul principal al bazinului pentru eliminarea biologică a fosforului unde este amestecat în mod continu înainte de a fi deversat în compartimentul de evacuare și în continuare în stația de pompare nămol avtiv recirculat și nămol activ în exces.

Două pompe centrifuge submersibile (una de serviciu și una de rezervă) sunt instalate pentru a crea un flux lateral de nămol activ recirculat în fiecare sublinie. Debitul este măsurat de debitmetru.

Pentru menținerea solidelor în suspensie în fiecare bazin sunt instalate șase mixere cu operare continuă. Oprirea și pornirea mixerelor este determinată de către operator.

Fig.2.14. Bazin Bio-P.

2.10. Decantoarele secundare.

Sedimentarea secundară se realizează în douăzeci și patru de bazine rectangulare pentru fiecare sublinie. Bazinele dintr-o sublinie sunt dispuse pe două linii paralele fiecare cu câte doisprezece bazine.

Fig.2.15. Decantoarele secundare (sublinia B)

În fiecare sublinie, lichidul în amestec din bazinele de aerare (bazinele cu nămol activ) curge gravitațional într-un canal de admisie de unde debitul este împărțit în două canale de distribuție prin intermediul a două deversoare. Din canalul de distribuție, lichidul în amestec este distribuit în mod egal în cele doisprezece bazine. În traversarea bazinelor, nămolul se depune, iar apa decantată este evacuată prin deversoare într-un canal de efluent comun pentru ambele linii și ambele sublinii.

Fig.2.16. Canal de distribuție decantoare secundare.

Nămolul este colectat în câte două pâlnii în fiecare bazin și extras prin două vane hidrostatice într-un canal de nămol comun (unul pe linie). Nămolul colectat din ambele linii este transferat în camera umedă a stației de pompare nămol activ recirculat și nămol activ în exces pentru sublinia respectivă.

Spuma de suprafață este colectată într-un colector (unul pe bazin) și evacuată în opt cămine de spumă fiecare deservind câte șase bazine. Spuma colectată în căminul de spumă este golită printr-o vidanjă și evacuată în puțul umed al stației de pompare nămol primar.

Fig.2.17. Colector de spumă a unui decantor secundar.

Fig.2.18. Cămin de spumă pentru șase decantoare secundare.

Fiecare bazin poate fi izolat de canalul de distribuție printr-un stăvilar motorizat, care este deschis în condiții de operare normale.

Un raclor cu lanț motorizat funcționează permanent în fiecare bazin pentru eliminarea nămolului și a spumei.

Golirea de nămol se realizează în fiecare bazin prin două vane hidrostatice. Nivelul de evacuare al vanelor hidrostatice din fiecare sublinie (48 bucăți) este determinat în condiții de operare normale de nivelul din camera umedă a stației de pompare nămol activ recirculat și nămol activ în exces pentru a furniza o cantitate de nămol egală cu capacitatea efectivă a stației de pompare.

Fig.2.19. Sistemul de acționare al vanelor hidrostatice.

Nivelul stratului de nămol este măsurat pentru fiecare bazin cu un senzor ultrasonic montat pe o consolă mobilă. În scopul asigurării acurateții măsurătorii, senzorul pentru stratul de nămol este echipat cu un sistem de autocuratare.

Controlul vanelor hidrostatice este suprareglat de măsuratorile stratului de nămol. Un nivel ridicat ajustabil al stratului de nămol în bazin declanșează o alarmă și scade nivelul vanelor hidrostatice pentru o perioadă presetata (ex. 20-60 minute). În cazul în care nivelul stratului de nămol se menține ridicat în această perioadă, se declanșează o alarmă de gradul 2, fiind necesară intervenția operatorului pentru rezolvarea situației.

În cazul în care cele două sublinii operează la debite diferite, operatorul trebuie să ajusteze debitul de nămol de recirculare în sublinii în mod corespunzător, prin sistemul SCADA. În situația în care într-unul din bazine se efectueza operațiuni de întreținere nu este necesară o ajustare întrucât debitul de nămol de recirculare este determinat de capacitatea efectivă a stației de pompare nămol activ recirculat și nămol activ în exces. Spuma de la suprafața bazinului este transportată de sistemul raclor și evacuată printr-un colector de spumă plutitor. Spuma este transportată împreună cu un flux de apă continuu peste un deversor în prima porțiune a colectorului de spumă. Din această porțiune, un debit de spumă mai concentrată deversează în cea de-a doua porțiune a colectorului de spumă și este evacuată în căminul de spumă. Apa este drenată din prima porțiune a colectorului de spumă printr-un deversor ajustabil către deversorul efluent al decantoarelor secundare. Instalarea în sistem plutitor asigură eliminarea spumei la diferite nivele în bazin.

Fiecare cămin de colectare spumă este echipat cu o pompă centrifugă submersibilă și un indicator de nivel. Pompele operează automat în funcție de nivel și evacuează la depășirea nivelului în cel mai apropiat canal de recirculare nămol.

Apa tratată evacuată din decantoarele secundare este colectată într-un canal comun al efluentului pentru ambele sublinii și evacuată într-un bazin de liniștire localizat în amonte de turbinele pentru recuperarea energiei.

Fig.2.20. Apa epurată evacuată din decantoarele secundare.

2.11.Îngroșarea/deshidratarea nămolului activ in exces.

Clădirea îngroșării și deshidratării nămolului activ în exces îndeplinește următoarele funcții principale:

1. Îngroșarea nămolului activ în exces pe patru linii cu îngroșătoare bandă gravitaționale, pompe de alimentare și evacuare (trei de serviciu și una de rezervă pe linie).

2. Alimentarea bazinelor de fermentare cu două pompe (una de serviciu și una de rezervă).

3. Deshidratarea nămolului pe șapte linii cu sistem mixt de îngroșător bandă gravitațional și presă filtru și pompe de alimentare (șase de serviciu, două dintre ele pot opera alternativ pentru întreținere/ în caz de urgență și una de rezervă pe linie) pentru deshidratarea nămolului fermentat în condiții normale de operare sau deshidratarea alternativă a nămolului nefermentat în paralel cu nămolul fermentat sau deshidratarea pentru întreținere / de urgență a nămolului dintr-un singur bazin de fermentare, celalate bazine de fermentare funcționând normal.

Clădirea îndeplinește următoarele funcții suport pentru cele principale:

4. Depozitarea polielectrolitului cu spațiu pentru de două ori câte doisprezece saci mari și două silozuri tampon pentru polielectrolitul pudră.

5. Prepararea polielectrolitului pentru îngroșarea nămolului activ în exces cu o unitate de serviciu și una de rezervă.

6. Prepararea polielectrolitului pentru deshidratare cu o unitate de serviciu și una de rezervă.

7. Trei sisteme de transport al nămolului deshidratat în containere. Fiecare sistem este proiectat să deservească trei unități de deshidratare cu evacuare într-unul din cele trei containere.

8. Alimentare cu apă tehnologică pentru spălarea unităților de îngroșare și deshidratare, pentru diluția polielectrolitului, pentru udarea pompelor elicoidale și pentru curățare în general.

9. Alimentare cu apă potabilă a facilităților pentru personal.

10. Alimentarea cu aer sub presiune a unităților de îngroșare și deshidratare pentru alinierea și tensionarea benzilor.

11. Instalații de ventilație și încălzire.

12. Macarale pentru manipularea polielectrolitului și operațiuni de întreținere. Nămolul activ în exces este pompat în îngroșătoarele bandă gravitaționale de pompele de alimentare din bazinele tampon de nămol activ în exces. Nămolul activ în exces de la fiecare îngroșător este eliminat printr-un transportor elicoidal spre o pompă volumetrică care evacuează într-o conductă colectoare comună ce transporta nămolul îngroșat către bazinele de amestec nămol primar și nămol activ în exces. Nămolul îngroșat de la bazinele de amestec nămol primar și nămol activ în exces este extras cu o pompă volumetrică și alimentat în bazinele de fermentare prin intermediul clădirii de serviciu a bazinelor de fermentare . Alternativ, nămolul primar îngroșat poate fi extras din bazinul de amestec și alimentat în bazinele de fermentare, pe când nămol activ în exces este extras din bazinul de amestec și transportat spre deshidratare fără fermentare. Nămolul fermentat din bazinele tampon de nămol fermentat este extras cu pompe volumetrice fiecare deservind o linie de deshidratare. În situații de efectuare întreținere / urgență, două linii de deshidratare pot primi în mod individual nămol dintr-un bazin de fermentare prin bazinul tampon de nămol fermentat, în timp ce celalate linii de deshidratare primesc de la celalalte bazine de fermentare prin intermediul bazinului tampon de nămol fermentat. Unitățile de deshidratare sunt dispuse în clădire astfel încât să evacueze nămolul deshidratat în trei benzi transportoare ce operează în paralel, fiecare primind nămol deshidratat de la trei unități de deshidratare. O unitate transportoare deservește trei linii de deshidratare și celalate două unități două linii de deshidratare fiecare. Fiecare unitate de benzi transportoare este alcătuită dintr-o bandă orizontală și una înclinată, care are abilitatea de a comuta evacuarea de la containerul plin spre unul din cele două containere goale. Această comutare este posibilă fără întreruperea procesului de deshidratare.

2.12. Stația de pompare supernatant.

Supernatantul de la îngroșătoarele de nămol primar și clădirea îngroșării/deshidratării este transportat gravitațional în stația de pompare supernatatant.

Trei pompe (una de serviciu și una de rezervă) sunt instalate pentru transportul supernatantului în canalele de admisie în bazinele de nămol activ recirculat.

2.13. Bazinele de fermentare a nămolului

Fermentarea anaerobă reprezintă un proces biologic cu multiple faze. În prima fază, nămolul brut este transformat în acizi organici volatili. Formarea acestor acizi necesită atenție. Formarea acestora în exces și o alcalinitate insuficientă va cauza scăderea ph-ului.

Necesitatea monitorizării bazinului de fermentare nu poate fi trecută cu vederea. Datele vor fi înregistrate și acolo unde este posibil și evoluțiile; modificările vor fi notate și măsurile corective vor fi luate imediat. Acestea sunt critice în timpul perioadei de pornire. Parametrii analitici importanți includ pH-ul, alcalinitatea, acizii volatili, solidele volatile, producția și compoziția gazului. pH-ul la pornire, cât și în timpul operării normale trebuie menținut între 6.6 și 7.2. În general, este de preferat o valoare a pH-ului între 6.8 și 7.0. Un pH între 6.5 și 6.0 inhibă fermentarea, iar aceasta încetează la un ph sub 4.5., pH-ul poate fi ajustat și controlat prin adaos de substanțe chimice. Trebuie menținută o alcalinitate suficientă pentru a menține un tampon pentru acizii volatili produși în timpul procesului de fermentare. Pe măsură ce raportul acizi-alcalinitate crește, ph-ul scade. În mod uzual alcalinitatea trebuie să fie între 1500 și 3000 mg/l pentru a se preveni creșterea acidității în bazin.

Formarea de acizi volatili este controlată de cantitatea de solide volatile alimentată în bazinul de fermentare. Concentrația acizilor volatili se încadrează între 50 și 300 mg/l în timpul unei operări normale. Modul de operare și proiectul determină cantitatea de solide volatile care este alimentată în bazinul de fermentare. Este important ca operatorul să mențină alimentarea aproape de cea de operare proiectată. Supraîncărcarea unui bazin, în special în faza inițială, cauzează mari probleme care pot prelungi și îngreuna cu mult pornirea. De asemenea, determinarea cantității de solide volatile în nămolul fermentat poate ajuta la determinarea în ansamblu a eficienței bazinului de fermentare. Producția de gaz și compoziția acestuia sunt importante în determinarea stării procesului de pornire. O producție de gaz între 0.75 și 1.12 m³/kg de solide volatile distruse indică în general un proces de fermentare adecvat. Aproximativ 55 la 70% din gaz este metan și între 25 și 35% dioxid de carbon. În general dioxidul de carbon împreună cu metanul reprezintă aproximativ 95%. Un nivel ridicat al dioxidului de carbon sau o pierdere în producția de gaz indică o problemă în bazinul de fermentare. În majoritatea cazurilor, aceste două situații necesită reducerea încărcării. Și alți parametrii trebuie investigați pentru confirmarea și corectarea problemei. Parametrii fizici care afectează pornirea include timpul de retenție, temperatura și amestecul. Timpul de retenție este funcție de capacitatea bazinului (volum și indice de alimentare). Mai mult, fermentarea este funcție de timpul de retenție ca bacteriile să se descompună în solide volatile. Supraîncărcarea hidraulică rezultă în fermentare incompletă. Acesta situație impune fie o concentrație mai ridicată în nămolul brut alimentat sau o capacitate suplimentară de fermentare. Temperatura de fermentare este determinată de tipul de sistem de fermentare, fie mezofilic sau termofilic. Dacă bazinul de fermentare nu este păstrat la o temperatură adecvată, timpul de pornire se va prelungi. O temperatură prea ridicată este la fel de dăunătoare ca una prea scăzută. Amestecarea adecvată a conținutului bazinului de fermentare este la fel de importantă ca și în cadrul unui proces cu nămol activ. Amestecul furnizează contactul necesar între hrană și bacterii, ca și asigurarea unei temperaturi uniforme în bazinul de fermentare. La pornire, o amestecare incorectă poate determina creșterea acidității în anumite părți ale bazinului sau cauza producerea de spumă.

Încărcarea în solide în bazinele anaerobe este la fel de importantă ca în procesul cu nămol activ. Dacă nămolul alimentat este prea subțire, conținutul bazinului va fi diluat (prin spălarea solidelor) până la un punct în care alimentarea zilnică cu solide va depăși 8% din inventarul în solide volatile al bazinului. Acesta rezultă în formarea spumei și eventual în eșuarea procesului.

Fig.2.21. Bazinele de fermentare a nămolului.

Fermentarea are loc în cinci bazine de fermentare, care operează în paralel. Nămolul îngroșat în amestec este alimentat în bazinele de fermentare din bazinele de amestec nămol primar și nămol activ în exces cu pompe volumetrice. În clădirea de serviciu nămolul este amestecat cu nămolul fermentat de recirculare și încălzit înainte de alimentarea în bazinele de fermentare. Nămolul fermentat este amestecat în permanență în bazinele de fermentare pentru a se obține condiții de proces similare, a preveni sedimentarea și a reduce cantitatea de spumă formată.

Biogazul produs crează o suprapresiune și este colectat la partea superioară a bazinelor de fermentare. Gazul este evacuat în gazometre.

Nămolul fermentat este evacuat într-un cămin umed cu două compartimente alăturate situate la partea superioară a bazinelor de fermentare și curge gravitațional din cel de-al doilea compartiment în bazinele tampon de nămol fermentat. Primul compartiment al căminului umed servește drept captator de gaz de siguranță, iar nivelul deversorului către cel de-al doilea compartiment limitează presiunea maximă a gazului în bazinul de fermentare. Pentru a se menține constantă temperatura de fermentare, nămolul este recirculat la temperatură controlată și încălzit în schimbătoare de căldură.

În condiții normale de operare, cantitatea de nămol îngroșat ce este alimentată în bazinele de fermentare trebuie să rezulte din suma cantității alese pentru evacuare din îngroșătoarele de nămol primar plus cantitatea previzionată de nămol activ în exces îngroșat.

Exemplu:

Evacuare nămol primar îngroșat: 1300m³/zi.

Evacuare nămol activ în exces: 5400m³/zi cu 0.8% MU sau 8kg/m³ = 43.2 tone MU/zi. -NAE îngroșat 98%: 42.3 tone MU cu 6% MU sau 60kg/m³ = 706m³/zi.

Cantitate totală de nămol îngroșat și alimentată în bazinele de fermentare: (1300m³+706m³)/zi = 2006m³/zi.

Bazine de fermentare în funcțiune: 5; cicluri de alimentare pe zi selectate la: 24; capacitatea pompei de alimentare: 120m³/h.

Alimentare pe bazin de fermentare pe zi: 2006/5 = 401m³/zi; durată ciclu: 1 h; durată de pompare pe ciclu: 2006/(24×120/60) = 41.7min. Alimentare pe bazin de fermentare pe ciclu: 401/ 24 = 16.7m³/ciclu în 16.7/120/60=8.33 min.

2.14. Bazinele de nămol fermentat

Două bazine tampon de nămol fermentat, fiecare dotate cu două mixere și sisteme de aerare, realizează stocarea și amestecul nămolului înainte de deshidratare. Bazinele și facilitățile de deshidratare pot fi operate în două scenarii diferite, operare în condiții normale sau în condiții de efectuare întreținere / urgență.

În condiții normale de operare este utilizat un bazin. În condiții de întreținere / urgență ambele bazine sunt utilizate în scopuri diferite. Bazinul nr.1 este utilizat în mod normal pentru nămolul fermentat, iar bazinul nr.2 este utilizat pentru nămolul din bazinul de fermentare ce trebuie golit.

Nămolul fermentat curge gravitațional din bazinele de fermentare în bazinele tampon. Fiecare bazin de fermentare este conectat la două conducte de evacuare comune ce transportă în bazinele tampon. Aceasta face posibilă golirea unui bazin de fermentare în bazinul nr.2, pe când celalate bazine de fermentare evacuează în bazinul nr.1. În condiții normale de operare, nămolul din bazinul de serviciu este pompat în sistemele de deshidratare în funcțiune În cazul golirii unui bazin de fermentare, nămolul din bazinul nr.2 poate fi pompat separat în unitățile de deshidratare, pe când nămolul din bazinul nr.1 poate fi deshidratat în celalate unități în funcțiune. Utilizarea unuia sau a ambelor bazine este selectabilă. Vane motorizate sunt utilizate la admisiile în bazine și la sectarea conductei de alimentare cu nămol din bazinele de fermentare, pe când la interconectarea conductelor de alimentare și la evacuarea din bazine sunt instalate vane manuale pentru utilizare în operațiuni de întreținere/ în caz de urgență. În condiții normale de operare, nămolul fermentat este aerat în permanență pentru a se realiza legarea înapoi în nămol a fosforului eliberat în stare lichidă în timpul fermentării înainte de deshidratare. Aerarea amestecă și menține nămolul în suspensie, astfel încât mixerele sunt folosite numai în cazul în care nămolul nu este aerat. Operarea mixerelor și suflantelor este reglată de indicatoare de nivel. Indicatoarele de nivel îndeplinesc și funcție de dispozitive de protecție contra nivel ridicat. La nivel ridicat acestea protejează împotriva supraumplerii pe când la nivel scăzut împiedică operarea pompelor de alimentare conectate efectiv la bazine.

În cadrul operării zilnice, operatorul trebuie să ajusteze debitele influente și efluente pentru a menține nivelul în bazin(e) la un nivel suficient de ridicat pentru a permite un timp de aerare a nămolului fermentat necesar resorbției fosforului în faza lichidă în timpul fermentării. Nivelul trebuie să fie întotdeauna peste nivelul minim pentru amestecare și sub nivelul de alarmă pentru deversare, în condiții de operare normale.

Fig.2.22. Bazinele cu nămol fermentat.

Tabel 3. Fișă de analize fizico-chimice din data de 14.08.2018

Capitolul 3

EFICIENȚA STAȚIEI DE EPURARE

3.1. Calitatea apelor uzate în rețeaua de canalizare

Data prelevării 08.05.2018, condițiile meteo: umed, (precipitații/24h) : 4 l/m², temperatura : minimă 12°C, maximă 29°C.

Tabel 4. Calitatea apelor uzate în rețeaua de canalizare

Legendă :

Valori peste limita superioară de control;

Valori peste limita NTPA 002:2005.

3.2. Calitatea apelor uzate la intrarea și la ieșirea din stația de epurare ape uzate.

Proba compozită 08.05.2018 ora 09:00 – 09.05.2018 ora 08:00 :

Tabel 5. Calitatea apelor uzate la intrarea și la ieșirea din stația de epurare

Legendă :

Valori peste limita NTPA 002:2005;

Valori peste limita NTPA 001:2005.
Valori ale carbonului organic total, ale azotului total și fosforului total, la intararea și la ieșirea din stația de epurare ape uzate, cu ajutorul analizorului BIOTECTOR B7000.

Fig.3.1. Analizorul BIOTECTOR B7000.

Fig.3.2. Ecran cu valori ale carbonului total organic, obținute din prelevări efectuate din debitele influent și efluent ale stației de epurare ape uzate.

Fig.3.3. Ecran cu valori ale azotului total și fosforului total, obținute din prelevări efectuate din debitele influent și efluent ale stației de epurare ape uzate.

Legendă :

S1 – prelevare din debitul influent al stației de epurare ape uzate;

S2 – prelevare din debitul efluent al stației de epurare ape uzate.

Timpul de tranzit al apei uzate prin toate etapele de tratare este de cca. 6 ore.

Datorită producției de energie electrică și termică în cogenerare, folosind ca și combustibil biogazul produs în urma fermentării nămolului, stația de epurare reușește să acopere aproximativ 55% din necesarul său de energie electrică.

Capitolul 4

SĂNĂTATE ȘI PROTECȚIA MUNCII

4.1. Căderea într-un bazin de aerare.

Flotabilitatea în apa aerată este prea scăzută pentru a menține un înotător și persoana respectivă se va îneca.

INSTRUCȚIUNE: Apăsați imediat butonul de urgent în situația în care o persoană cade în bazin.

Toate butoanele de urgență pentru bazinele de aerare întrerup alimentarea cu energie în sublinie și opresc toate suflantele. Butoanele de urgență sunt amplasate pe platforma de serviciu a fiecărui mixer și trei pe fiecare pasarelă, câte unul la fiecare capăt și unul la jumătatea acesteia.

4.2. Accesul într-un bazin golit.

INSTRUCȚIUNE: Accesul într-un bazin golit atunci când celălalt este în funcțiune nu este permis decât cu respectarea reglementărilor cu privire la accesul în spații închise, datorită riscului de acumulare de hidrogen sulfurat la baza bazinului golit.

4.3. Pericolul de explozie.

Pentru eliminarea riscului de apariție a unui amestec exploziv de biogaz și aer în sistemul de conducte al biogazului, curățarea conductelor trebuie realizată înainte ca acestea să fie puse în funcțiune prima dată, de fiecare dată când sunt scoase din funcțiune și ar fi fost posibilă pătrunderea aerului.

O conductă este curățată suficient atunci când gazul evacuat conține mai puțin de 1% oxigen.

Atunci când o conductă de biogaz trebuie curățată, concentrația de metan trebuie redusă la mai puțin de 1% din limita inferioară de explozie (LEL).

4.4. Manipularea soluțiilor de clorură ferică și hidroxid de sodiu.

Soluția de clorură ferică este corozivă și este obligatorie utilizarea echipamentului individual de protecție atunci când se manipulează lichidul.

INSTRUCȚIUNI:

– Păstrați la îndemână recipientul pentru clătire ochi;

– Purtați mănuși;

– Utilizați protecție facială;

– Purtați sorț de protecție.

Lichidul poate coroda majoritatea metalelor și betonul.

Manipularea hidroxidului de sodiu:

Instrucțiunile sunt aceleași ca cele de la clorura ferică.

CONCLUZII

În condiții normale de funcționare, stația de epurare ape uzate de la Glina asigură epurarea și evacuarea apelor în emisar (răul Dâmbovița) fără a depăși limitele de încărcare cu poluanți, conform NTPA 001.

Simboluri și abrevieri :

BNA = bazin(e) cu nămol activ.

BNAR = bazin(e) cu nămol activ recirculat.

BIO-P = bazin(e) pentru eliminare biologică a fosforului în condiții anoxice.

CBO5 = consumul biochimic de oxigen la 5 zile.

CCO = consumul chimic de oxigen.

CD = camera de distribuție a bazinelor cu nămol activ.

DS = decantoare secundare.

LEL = limita inferioară de explozie.

MLSS = substanțe solide în suspensie ale lichidului în amestec.

MU = substanță uscată.

NA = nămol activ.

NAE = nămol activ în exces.

NAR = nămol activ recirculat.

NH4-N = azot amoniacal.

NO3-N = azotați.

NTPA 001 = normativ privind stabilirea limitelor de încărcare cu poluanți a apelor uzate industriale și orășenesti la evacuarea în receptorii naturali.

NTPA 002 = normativul privind condițiile de evacuare a apelor uzate în rețelele de canalizare ale localităților și direct în stațiile de epurare.

OD = oxigen dizolvat.

QNAR = debitul de nămol activ recirculat.

QBIO = debitul influent în treapta biologică.

pH = potențialul de hidrogen.

PID = proporțional – integral – diferențial.

PO4-P = fosforul din fosfați.

SCADA = camera de comandă și control.

TRN = timpul de retenție al nămolului.

Bibliografie :

B.Kofod, 2011, Manualul de Operare al Stației de Epurare Ape Uzate a Municipiului București .

Gheorghe-Constantin Ionescu, 2010, Sisteme de epurare a apelor uzate, Editura Matrixrom, București.

Iancu Paulina, Pienaru Adriana, 1999,Canalizări și epurarea apelor uzate, Editura Globus, București.

Ovidiu Ianculescu, Gheorghe Ionescu, Raluca Racoviteanu,2001, Epurarea apelor uzate, Editura Matrixrom, București.

Vasilica Stan, 2013, Managementul Deșeurilor Organice, Editura AcademicPres, Cluj-Napoca.

Victor Ianulli, Gheorghe Constantin Rusu, 2008, Stații de epurare a apelor uzate orășenești, Editura Conspress, București.