STUDIUL DOCUMENTAR PRIVIND EPURAREA APELOR UZATE MENAJERE [308998]
CUPRINS
Capitolul 1.
STUDIUL DOCUMENTAR PRIVIND EPURAREA APELOR UZATE MENAJERE
1.1. Calitatea și proprietățile apelor. Poluarea apelor. Caracteristicile apelor uzate menajere. Epurarea și autoepurarea apelor uzate
1.1.1. Calitatea și proprietățile apelor
Apa pură este combinația chimică dintre hidrogen și oxigen (H2O) [anonimizat].
[anonimizat], în scopul obținerii elementelor fundamentale pentru aprecierea evoluției calității apelor și pentru elaborarea deciziilor în domeniul gospodăririi apelor.
[anonimizat], [anonimizat] ([anonimizat], extracții, etc.), [anonimizat].[anonimizat], [anonimizat], este deosebit de importantă în politica de gospodărire juridicioasă a resurselor de apă.
Aceasta a [anonimizat], problemele de calitate a surselor de apă și a [anonimizat].
Planul mondial de supraveghere a [anonimizat] 3 categorii de parametrii:
Parametrii de bază: temperatura, pH-ul, conductivitatea, [anonimizat];
Parametrii indicatori ai poluării persistente: cadmiu, mercur, [anonimizat];
Parametrii opționali: [anonimizat], [anonimizat], arsenic, clor, sodiu, cianuri, [anonimizat].
[anonimizat]- chimice ale apelor pentru gospodărirea cât mai eficientă a acestora.
Calitatea este principala dimensiune a apei. Protecția calității apelor a apărut ca o necesitate a [anonimizat], datorită dificultăților apărute în procesul de îndepărtare a reziduurilor solide și lichide.
Dezvoltarea intensivă a industriei a mărit cantitățile de ape uzate evacuate ca și tipurile de poluanți.
Creșterea nivelului de cunoaștere și a severității în domeniul igienei au demonstrat că poluarea apelor este un pericol pentru sănătatea publică.
[anonimizat]-au îmbunătățit legislația prin prevederea interdicției de a polua apele. În acest sens există obligația construirii unor de stații de epurare care au rolul de reținere a poluanților, înainte de evacuarea apelor uzate în apele de suprafață.
În tabelul 2.1. sunt prezentate cerințele pentru evacuarea apelor uzate orășenești. Tabelul include două seturi de valori limită ([anonimizat]), așa cum se menționează în Directiva 91/271/EC.
Tabelul 1.1.
Standardele de efluenți pentru stații de epurare cu echivalent de populație mai mare de 100.000
Prin zone „sensibile” [anonimizat] (sau pot deveni eutrofe dacă nu se iau măsurile necesare). De regulă, în cazul evacuărilor de ape uzate în aceste zone, se va urmări îndepărtarea azotului și fosforului pentru împiedicarea apariției fenomenului de eutrofizare.
Din categoria zone sensibile fac parte și apele de suprafață care conțin nitrați peste limitele prevăzute în reglementările referitoare la calitatea apelor de suprafață care sunt utilizare la obținerea apei potabile.
Zonele ne-sensibile sunt caracterizate de lipsa pericolului apariției fenomenului de eutrofizare. Acestea sunt influențate de eventualele evacuări de ape uzate.
În România s-a construit un număr important de stații de epurare a apelor uzate din orașe, industrii și ferme agrozootehnice. Din totalul stațiilor de epurare, numai cca. 45% realizează, parțial, parametrii, iar cca. 30% nu au deloc eficiență, din motive de depășire a capacității sau din lipsă de instruire a personalului de exploatare.
Calitatea apelor naturale este caracterizată printr-o serie de caracteristici care pot fi grupate în mai multe categorii și anume: caracteristici organoleptice, caracteristici fizice, caracteristici chimice, caracteristici biologice și caracteristici microbiologice.
Caracteristicile organoleptice ale apelor naturale sunt acele caracteristici care se determină pe baza simțurilor umane și anume mirosul și gustul. Aprecierea acestor caracteristici se face de către specialiști, denumiți degustători, cu simțurile olfactiv și gustativ foarte dezvoltate care pot clasifica apele din punct de vedere al caracteristicilor organoleptice în câte șase gradații de la "inexistent" la "foarte puternic".
Mirosul apelor naturale apare din cauza substanțelor organice în descompunere, microorganismelor vii (alge, protozoare, etc.), sau prezenței unor substanțe chimice provenite în urma unor procese industriale (fenoli, creozoli, etc.).
Gustul apelor naturale apare din cauza sărurilor minerale dizolvate, fiind caracteristic unei anumite ape în funcție de concentrațiile sărurilor conținute (în genere sărurile de sodiu conferă apei un gust sărat, sărurile de magneziu, un gust amar, iar sărurile de calciu un gust dulceag).
Caracteristicile fizice ale apelor naturale sunt:
Turbiditatea (tulbureala) apei, datorată prezenței în apă a suspensiilor minerale sau organice, este un indicator prin care se exprimă limpezimea sau transparența apei. Tulbureala apei depinde de cantitatea, mărimea și natura materiilor aflate în suspensie. Suspensiile gravimetrice se depun la fundul vasului probei de apă dacă aceasta este lăsată în repaus o perioadă suficientă de timp.
Măsurarea turbidității se face prin compararea aspectului probei de apă cu o emulsie etalon în scara silicei, obținută prin înglobarea unei cantități de pulbere de silice fin divizată într-un dm3 de apă distilată. Un grad de turbiditate se obține prin înglobarea a 1 mg de pulbere de silice în 1 dm3 de apă distilată.
Culoarea apei este datorată prezenței în apă a unor substanțe dizolvate (oxizi ferici, compuși de mangan, clorofilă, acizi humici, etc.).
Culoarea apei se determină prin compararea aspectului probei de apă cu o soluție etalon în scara platino-cobalt. Soluția care conține la 1 dm3 apă distilată, 500 mg platină și 241 mg cobalt, sub formă de cloroplatinat de potasiu și clorură de cobalt hidratată, reprezintă etalonul pentru 500 grade de culoare. Celelalte trepte ale scării culorii, se deduc din soluția etalon prin diluare, fiecare gard de culoare corespunzând la 1 mg/dm3 de platină.
Temperatura apei este o mărime locală de stare care variază în funcție de proveniența apei (subterană sau de suprafață) și de climă.
Conductibilitatea apei este proprietatea acesteia de permite trecerea curentului electric și care este dependentă de natura și concentrația ionilor din apă. În practică nu se determină conductibilitatea electrică a apei ci rezistivitatea electrică a apei care este mărimea inversă conductibilității.
Radioactivitatea apei este proprietatea acesteia de a emite permanent radiații α, β, sau γ. Această caracteristică apare la unele ape subterane sau de izvor care intră în contact cu diferite roci cu care intră în echilibru radioactiv acumulând o anumită cantitate de emanații radioactive, la apele care vin în contact cu gazele care se degajă din păturile subterane sau cu apele care transportă suspensii care conțin materiale radioactive (uraniu, radiu, etc.), dintre care o parte se solubilizează conferind "radioactivitatea permanentă a apei" (trebuie menționat ca majoritatea suspensiilor care conțin materiale radioactive se precipită și se depun la contactul cu oxigenul atmosferic). Apa mai poate deveni radioactivă atunci când vine în contact cu emanații radioactive rezultate în urma unor accidente nucleare sau conflicte armate. Valorile efective și admisibile ale radioactivității apei se măsoară în μCi/cm3.
Reziduul fix reprezintă totalitatea substanțelor solide minerale sau organice, dizolvate sau insolubile, aflate în apă. Reziduul fix se determină prin cântărire după evaporarea completă a apei din probă, care se realizează prin încălzire la 105oC. Valoarea reziduului fix se exprimă în mg/dm3.
Caracteristicile chimice ale apelor naturale sunt:
Reacția apei-poate fi acidă, (pH < 7), neutră (pH = 7) sau alcalină (pH > 7), în funcție de conținutul de săruri dizolvate în apă. Se exprimă prin indicele pH, care este cologaritmul concentrației ionilor de hidrogen la 1 l de apă.
Duritatea apei este propritatea conferită apei de prezența compușilor de calciu și magneziu aflați în soluție care pot fi: carbonați, sulfați cloruri, azotați, fosfați sau silicați. Din punct de vedere al durității, o apă naturală poate fi caracterizată prin duritatea temporară și duritatea permanentă, care prin compunere dau duritatea totală. Duritatea temporară este rezultatul prezenței în apă a bicarbonaților solubili de calciu și magneziu, care prin fierberea apei un timp mai îndelungat se transformă, în urma degajării bioxidului de carbon, în carbonați insolubili, și în consecință separabili din apă. Duritatea permanentă se datorează prezenței în apă a celorlalți compuși de calciu și magneziu, care rămân în soluție chiar și după fierbere.
Duritatea apei se măsoară în grade de duritate. Un grad de duritate este echivalent cu un conținut de 10 mg de oxid de calciu (CaO) într-un dm3 de apă naturală.
Conținutul de substanțe organice în apa naturală reprezintă cantitea de substanțe provenite din resturi de plante sau animale care se găsesc dizolvate sau în suspensie în apa naturală. Substanțele organice au propritatea de a putea fi arse, adică oxidate complet și se găsesc în apă sub formă de compuși binari (conținând C și H), ternari (conținând C, H și O), sau cuaternari (conținând C, H O și N). Conținutul de substanțe organice în apă se apreciază global și indirect prin cantitatea de permanganat de potasiu (KMgO4) necesar oxidării totale a acestora, și se exprimă în mg de permanganat de potasiu necesar pentru un dm3 de apă naturală.
Conținutul total de substanțe organice nu poate caracteriza suficient o apă naturală din punct de vedere al salubrității ei și de aceea este în plus necesar să fie puse în evidență și analizate individual conținuturile în apă a unor substanțe organice semnificative cum ar fi: amoniac (NH3), anhidridă azotoasă (N2O3), anhidridă azotică (N2O5) și eventual anhidridă fosforică (P2O5):
– amoniacul poate ajunge în apele naturale doar în urma contaminării acestora cu ape provenite de la latrine, depozite de gunoaie sau canalizări;
– anhidrida azotoasă este un element component al azotiților, prezența ei în apele naturale datorându-se fie acțiunii microbiene, fie bacteriilor nitrificante care oxidează amoniacul, fie acțiunii unor bacterii patogene (vibronul holerei, bacilul febrei tifoide sau bacilul coli);
– anhidrida azotică se găsește în apă în soluție sub formă de acid azotic care în reacție cu oxizii alcalino-pământoși și oxizii de fier dă azotați; prezența azotaților în apă indică o contaminare mai veche a apei cu fecale, la care procesul de contaminare s-a efectuat complet;
– anhidrida fosforică din apa naturală provine din fosfați, prezența acesteia indicând o contaminare a acesteia cu fecale sau urină.
Conținutul de substanțe minerale în apa naturală se referă la prezența în apă a unei multitudini de elemente (metaloizi sau metale) dizolvate sub formă de combinații chimice sau libere în suspensie care ajung în apă naturală în urma contactului sau a acțiunii acesteia.
Metaloizii care se întâlnesc cel mai frecvent în apă sunt carbonul, clorul, fluorul, iodul, sulful, siliciul și fosforul:
– carbonul se găsește în apele naturale sub formă de carbonați sau bicarbonați precum și ca bioxid de carbon liber sub formă gazoasă;
– clorul se găsește în apele naturale sub formă de clor liber (clor rezidual provenit de la tratarea apei) sau sub formă de cloruri (de obicei, de origine minerală);
– sulful se găsește în apele naturale sub formă de sulfați (de obicei, de origine minerală), dar uneori compușii sulfului pot avea și origine biologică din cauza contaminării apelor naturale cu ape murdare provenite din rețeaua de canalizare;
– fluorul, iodul și siliciul se găsesc în mod normal în cantități foarte mici în apele naturale;
– fosforul se găsește în mod normal în cantități foarte mici în apele naturale, iar atunci când cantățile de fosfor conținute sunt mai mari înseamnă că fosforul este de origine biologică, deci s-a produs o contaminare a apei cu fecale sau urină (care conțin mult fosfor).
Metalele ai căror compuși se găsesc cel mai frecvent în apele naturale sunt fierul, manganul, aluminiul, cuprul, zincul, plumbul:
– calciul și magneziul se găsesc în apele naturale sub formă de bicarbonați, sulfați și cloruri, aceste substanțe fiind cele care conferă duritate apei;
– sodiul și potasiul se găsesc în apele naturale de obicei sub formă de cloruri, iar prezența acestora sub formă de sulfați sau fosfați în cantități semnificative indică o contaminare a apei cu dejecții;
– fierul se găsește în anumite ape subterane sub formă de compuși solubili; atunci când aceste ape, inițial limpezi, vin în contact cu oxigenul atmosferic, acestea se tulbură devenind opalescente, iar în timp se formează fulgi de oxid de fier (Fe(OH)3) de culoare galben-roșiatică;
– manganul, care frevent însoțește fierul în apele subterane, însă în cantități mai mici, conferă apei aceleași inconveniente ca și fierul cu diferența că fulgii rezultați din compuși ai manganului au o culoare brună-închisă;
– aluminiul se găsește în unele ape subterane sul formă de alumină (Al2O3) care în cantități mai mari dau apei un gust de pământ;
– cuprul, zincul și plumbul se găsesc foarte rar în apele naturale, de regulă în urma cotaminării cu ape de la instalațiile de preparare a acestor metale, formînd în contact cu apa oxizi foarte otrăvitori pentru organismele vii.
Conținutul de gaze în apele naturale se datorează contactului apelor cu aerul atmosferic sau cu anumite emanații gazoase din subsol și depinde de capacitatea de dizolvare a gazelor în apă. În general, apele naturale conțin gaze prezente în aerul atmosferic (oxigen, azot, bioxid de carbon) dar uneori mai pot conține hidrogen sulfurat, metan, etc.:
– oxigenul este prezent în stare dizolvată în apele naturale curate până la limita de saturație (vezi figura 1.1., în care este prezentată curba de variație a valorii de saturație a oxigenului dizolvat în apele curate în funcție de temperatura apei, în condiții normale 0-30oC); atunci când o apă conține substanțe organice, cantitatea de oxigen dizolvat scade față de valoarea de saturație în ape curate, uneori pâna la absența totală, din cauza prezenței și activității bacteriilor mineralizante care acționează asupra substanțelor organice, rezultând deci că, conținutul de oxigen liber dizolvat într-o anumită apă naturală se constituie ca un indicator principal al gradului de salubritate al acelei ape.
Fig. 1.1. Curba de variație a valorii de saturație a oxigenului dizolvat în apele curate în funcție de temperatură
– azotul dizolvat în apele naturale nu prezintă importanță pentru calitatea apelor naturale din punct de vedere al salubrității;
– bioxidul de carbon (CO2) se găsește în apele naturale în stare liberă (sub formă de gaz dizolvat), semilegat (sub formă de bicarbonați: de calciu Ca(HCO3)2 sau de magneziu Mg(HCO3)2) sau legat (sub formă de carbonați: de calciu CaCO3 sau de magneziu MgCO3); bioxidul de carbon din apele naturală provine din aerul atmosferic sau din emanațiile subterane; dacă o apă conține mai mult bioxid de carbon decât cel obținut din dizolvarea completă a carbonaților sub formă de bicarbonați, atunci se consideră că apa are conținut de bioxid de carbon agresiv, caz în care este foarte corozivă pentru oțel, mortar sau beton din ciment;
– hidrogenul sulfurat (H2S) este un gaz foarte solubil în apă căreia îi conferă miros și gust neplăcute; hidrogenul sulfurat poate fi prezent în apă ori ca produs al descompunerii substanțelor organice (deci se poate constitui ca un indicator al contaminării apelor naturale cu dejecții) ori ca produs mineral provenit din straturile adânci, caz în care nu este dăunător și dispare prin ventilație;
– metanul (CH4) se găsește rar în apele naturale fie ca produs al fermentării anaerobe a substanțelor organice, fie ca emanație în unele ape subterane din zonele cu zăcăminte petrolifere sau de gaze naturale.
Caracteristicile biologice ale apelor naturale sunt legate de încărcarea cu organisme microscopice vegetale sau animale, vii, moarte ori în stare latentă, care se găsesc în apele naturale în suspensie împreună cu diferite particule anorganice (granule de nisip, de argilă, praf de piatră, praf de cărbune, etc.). Analiza biologică a unei ape naturale permite caracterizarea acesteia din punct de vedere calitativ, al salubrității, deoarece prin această analiză sunt puse în evidență speciile de organisme care trăiesc în apa respectivă și densitățile acestora, elemente care se constituie în indicatori de calitate, deoarece o apă curată este populată cu anumite specii de organisme și în anumite cantități pe când o apă murdară este populată cu alte specii de organisme și în alte cantități, specifice acesteia.
Astfel, de exemplu, murdărirea unei ape cu materii organice putrescibile este indicată de un mare număr de specii de organisme reunite în sistemul saprobiilor, sistem care cupinde patru grupe de diferențiere după gradul de impurificare astfel:
– specii polisaprobe care se găsesc în ape foarte puternic impurificate;
– specii α-mezosaprobe care se găsesc în ape puternic impurificate;
– specii β-mezosaprobe care se găsesc în ape moderat impurificate;
– specii oligosaprobe care se găsesc în ape curate.
Caracteristicile bacteriologice ale apelor naturale se referă deci la încărcarea apelor naturale cu bacterii și microbi, care sunt organisme microscopice unicelulare, cu dimensiuni de cca. 3 μm în sens longitudinal și de cca. 0,2 μm în sens transversal. Dintre aceste microorganisme, unele pot trăi doar în prezența oxigenului liber din apă, purtând numele de microorganisme aerobe, altele trăiesc în medii puțin aerate, asimilând oxigenul legat chimic din substanțele organice din apă, pe care acestea le descompun și care poartă denumirea de microorganisme anaerobe, iar altele care pot asimila atât oxigenul liber din apă cât și oxigenul legat chimic din substanțele organice, acestea purtând numele de microorganisme facultativ anaerobe.
Din punct de vedere al analizei bacteriologice, salubritatea apei este caracterizată de prezența următoarelor categorii de microorganisme:
– bacterii banale – a căror prezență nu are de obicei nici o influență directă asupra organismului uman, decât dacă se găsesc într-un număr mult mai mare decât cel natural normal când pot avea o acțiune nocivă prin cantitatea de toxine eliminate în apă, de aceea la apele potabile se impune ca numărul de bacterii banale să fie mai mic decât o valoare limită admisibilă;
– bacterii coliforme – a căror prezență într-un număr redus este inofensivă pentru organismul uman, însă existența în proba de apă a anumitor specii de bacterii coliforme, și în număr mare, poate indica murdărirea apei cu dejecții sau se poate constitui într-un indicator al prezenței bacilului febrei tifoide, care de cele mai multe ori însoțește colibacilii și a cărui prezență este mai dificil de decelat;
– bacterii saprofite – care produc putrezirea materiilor organice și a căror prezență este un indicator asupra contaminării apei cu dejecții animale și umane, precum și un indicator al prezenței bacilului febrei tifoide;
– bacterii patogene – a căror prezență produc îmbolnăvirea organismului; prin analiza bacteriologică se pun în evidență în special bacteriile care se transmit prin apă și provoacă așa-numitele boli hidrice și anume: bacilul febrei tifoide, bacteria holerei și bacilul dizenteriei;
– bacteriofagii – care sunt microorganisme care se hrănesc cu bacterii și care pot fi puși mai ușor în evidență și a căror prezență poate indica o contaminare a apei cu fecale;
Analiza bacteriologică a apei este o analiză de laborator și se realizează numai în laboratoare specializate autorizate.
Clasificarea calității apelor de suprafață din țara noastră se face în cinci clase de calitate și anume:
la clasa a I-a de calitate valorile maxime admisibile ale substanțelor din apă corespund condițiilor naturale de referință sau concentrațiilor specifice fondului natural din bazinul hidrografic analizat în secțiunile în care influența antropică este sub 10%, iar pentru substanțele toxice (sintetice), pragului de interes minim posibil în activitatea de monitoring;
la clasa a II-a de calitate valorile maxime admisibile ale substanțelor din apă corespund valorilor-țintă (obiectivelor de referință) care reflectă condițiile de calitate pentru protecția ecosistemelor acvatice, iar cazul altor substanțe toxice, pragului de risc;
la clasele III și IV de calitate valorile maxime admisibile sunt de 2 – 5 ori mai mari decât cele ale obiectivelor de referință reflectând ponderea influenței antropice,
clasa a V-a de calitate se încadrează apele în care substanțele depășesc valorile limită de la clasa a IV-a de calitate.
1.1.2.Poluarea apelor
Conform definiției ONU, poluarea apelor reprezintă modificarea directă sau indirectă a compoziției naturale datorită activităților umane, în așa fel încât este afectată utilizarea apei pentru diverse folosințe.
Problemele actuale majore ale omenirii o reprezintă degradarea continuă a mediului natural ca urmare a consecințelor care decurg din dezvoltarea societății omenești. Degradarea se produce din cauză că mecanismele de autoreglare complexe ale sistemelor ecologice nu mai pot face față la neutralizarea cantităților de deșeuri rezultate în urma activităților umane, afectând calitatea și caracteristicile factorilor de mediu (atmosferă, ape, sol, floră și faună) și producând poluarea acestora.
Poluarea cu aerosoli și substanțe nocive a atmosferei, care este un înveliș foarte mobil al pământului și care acționează în sensul dispersării poluanților, conduce pe lângă deteriorarea calității aerului, făcându-l de multe ori impropriu respirației organismelor vii, și la afectarea calității apelor, solului, florei și faunei. Astfel, din cauza marii mobilității a atmosferei, substanțele poluante din atmosferă revin pe sol (pe terenuri, ape de suprafață sau pe vegetație), prin depunere, în perioadele de calm, sau prin antrenare de către precipitații, de multe ori la mari distanțe față de locul emisiei, producând poluarea terenurilor și apelor. De asemenea poluarea atmosferei cu aerosoli poate conduce și la opacizarea acesteia, fenomen care are efecte dăunătoare asupra florei, modificând randamentul fenomenului de fotosinteză, deci implicit eliberarea oxigenului atât de necesar vieții.
Spre deosebire de atmosferă, care se comportă ca un factor de dispersare a poluanților, apele se comportă ca un factor de concentrare a poluanților. Poluanții pot ajunge în apele de suprafață prin deversarea efluenților de la canalizări (fenomen denumit poluare primară a apelor), sau pot ajunge în apele de suprafață sau freatice prin antrenarea acestora de pe sol sau din atmosferă sub acțiunea precipitațiilor sub formă de șuvoaie sau viituri sau prin infiltrare (fenomene denumite poluare secundară a apelor). Anumiți poluanții din ape afectează dezvoltarea florei și faunei acvatice specifice și de multe ori aceștia pătrund și sunt concentrați în țesuturile organismelor acvatice. De aceea, utilizarea unor ape poluate pentru consumul direct al oamenilor și animalelor, includerea în ciclul alimentar a unor produse provenite din ape poluate, folosirea apelor poluate la irigarea culturilor agricole, pot avea efecte multiple, negative asupra sănătății oamenilor. Datorită ciclului hidric, poluanții din apele dulci sunt transportați și deversați în mări și oceane, care se constituie ca adevărate rezervoare de deșeuri. Deșeurile acumulate în mări și oceane au influențe nefaste asupra florei și faunei marine, cu consecințe deosebit de periculoase asupra mediului și sănătății omului, cum ar fi: dezechilibrarea aportului de oxigen al fitoplanctonului marin, consumul de produse infestate de proveniență marină, etc.
Poluarea solurilor are loc prin pătrunderea în acestea a unor substanțe care sau influențează negativ dezvoltarea plantelor, sau care se concentrează în țesuturile unor plante care sunt folosite direct sau indirect în ciclul alimentar al oamenilor, având efecte nocive asupra sănătății acestora. Poluarea are loc fie prin depozitarea directă a unor substanțe poluante pe sol, fie prin depunerea și pătrunderea în sol a unor substanțe poluante ca rezultat al acțiunii atmosferei sau a precipitațiilor, fie prin efectuarea unor lucrări agricole incorecte (de exemplu: tratamente ale culturilor cu pesticide interzise). Depozitarea directă a substanțelor poluante pe sol duce de cele multe ori la afectarea uneori ireversibilă a locurilor de depozitare, existând și pericolul ca substanțele poluante periculoase să fie antrenate și împrăștiate de vânturi, în atmosferă (mai ales dacă este vorba de substanțe volatile), sau de precipitații producând poluarea zonelor adiacente locurilor de depozitare. De asemenea, se pot produce degradări importante ale solurilor și prin antrenarea stratului fertil de către ploi, mai ales în cazul unor intervenții hazardate ale omului asupra vegetației (defrișări, despăduriri, lucrări agricole incorecte, etc.).
Tabelul 1.3. Determinări fizico-chimice la apă
Tabelul 1.3.1.2. Determinări fizico-chimice la sedimente (fracțiunea<63μm)
Tabelul 1.3.1.4. Analize biologice
Tabelul 1.3.1.5. Analize microbiologice
* număr probabil de colonii/100 ml
Tabelul 1.3.1.6. Valori pentru nutrienți
Tabelul 1.3.1.7. Valori pentru biomasa fitoplanctonică
Tabelul 1.3.1.8. Valori pentru clorofila "a"
Tabelul 1.3.1.9. Valori ale saturației de oxigen dizolvat []
Poluarea sau poluanții care afectează sursele de apa pot fi clasificați după natura lor , sau după proveniență, astfel: poluarea fizică, poluarea chimică și poluarea biologică.
Poluarea fizică a apei rezultă din evacuarea în ape a particulelor solide insolubile (antrenabile de ape și sedimentabile în anumite zone cu viteze mici), precum și a căldurii reziduale, respectiv a deșeurilor radioactive.
Particulele solide (in general considerate inerte din punct de vedere chimic și biologic) provin din eroziunea solurilor (ca efect al măsurilor agrotehnice necorespunzătoare, al defrișării pădurilor , al carierelor de materiale extrase din pământ etc.) fat datorită căruia cantități imense de material pământos (cca. 20-30 miliarde tone anual) sunt primite de către ape.
Poluarea termică este datorată în principal căldurii reziduale provenite din apa utilizată ca agent de răcire în centralele termo- și nuclearo-electrice.
Poluarea radioactivă se referă la pătrunderea în ape a unor materiale sau reziduri radioactive provenite în urma unor accidente nucleare sau scăpări de la obiective nucleare.
Poluarea chimică a apei constă în evacuarea în ape a diferitelor substanțe chimice incluse în reziduurile industriale, antrenate de pe terenurile agricole tratate cu îngrășăminte sau pesticide sau incluse în apele uzate orășănești provenite, în principl, de la detergenți. Se semnalează ,în funcție de natura activităților umane riverane bazinelor hidrografice sau de proveniență(din ploi) reziduurilor din atmosferă (sau sedimentate in prealabil pe sol) săruri are unor metale(cupru, plumb, zinc, mercur , cadmiu), fluoruri, acizi și baze, nitrați și fosfați(foarte frecvent întâlniți, în special în zonele cu agricultură avansată, în care se utilizează intens îngrășăminte sau în apele din canalizările care conțin detergenți),hidrocarburi , petrol și alte substanțe chimice (unele de proveniență farmaceutică). Contaminări importante sunt din cauza pesticidelor (erbicide, insecticide, ca: DDT, policlorobifenili etc). Râurile și fluviile transportă către mări si oceane , pe care le poluează ritmic (la care se adaugă poluarea directă, care survine prin aruncarea deșeurilor , accidental sau voit , direct în mări si oceane), cantități impresionante de reziduuri chimice.
Poluarea biologică a apei se referă la prezența unor macro și/sau microorganisme care au o acțiune negativă asupra caracteristicilor sau condițiilor igienico-sanitare ale apei. Astfel dezvoltarea masivă a unor alge, pe lângă că dau cursului de apă un aspect neplăcut, produce o degradare a calității apei și provoacă neajunsuri lucrărilor hidrotehnice și instalațiilor de alimentare. Unele organisme (bacterii patogene, virusuri, protozoare, viermi paraziți, etc.) au o acțiune directă asupra sănătății oamenilor.
După proveniența poluanților din ape, aceștia pot fi clasificați astfel:
– dejecții animale și umane;
– dejecții și reziduri industriale, minerale sau organice;
– reziduri vegetale (agricole, forestiere, nutrienți vegetali, etc.);
– îngrăsăminte și pesticide (rezultați în urma lucrărilor agricole);
– sedimente rezultate din eroziunea solului și hidrosoli reziduali de diferite proveniențe;
– materii radioactive (provenite din reziduri sau căderi radioactive în urma unor accidente);
– căldură reziduală (rezultată din activitățile industriale sau din necesitățile centrelor urbane).
După caracterul surselor de poluare, se deosebesc:
– surse de poluare organizate (surse punctiforme de poluare) care au o localizare bine precizată și prin care se deversează ape urbane și menajere provenite din rețelele de canalizare ale localităților și ape reziduale industriale sau agrozootehnice provenite din rețelele proprii de canalizare ale unităților industriale și agrozootehnice; dintre industriile mari poluatoare se pot menționa: industria minieră, industria petrolului, industria metalurgică, industria chimică, industria alimentară, industria lemnului, industria pielăriei, etc.;
– surse de poluare difuze, la care apa din precipitații, antrenează substanțele poluante din atmosferă sau de pe suprafețe teritoriale întinse, și le transportă sub forma unor șuvoaie sau torente în cursurile de apă.
După calendarul de manifestare al surselor de poluare, acestea se împart în:
– surse cu caracter continuu (permanent) cum ar fi: sistemele de canalizare urbane sau sistemele de canalizare ale unităților industriale sau agrozootehnice;
– surse cu caracter discontinuu cum ar fi: canalizațiile pentru precipitații din sistemele de canalizare separative, apele provenite de la șantiere sau colonii.
1.1.3. Caracteristicile apelor uzate menajere
Caracteristicile organoleptice, pentru apele uzate caracteristica semnificativă este mirosul.
Mirosul apelor uzate menajere este specific, aproape insesizabil. Mirosul de ouă clocite al apelor uzate, ca urmare a degajării de hidrogen sulfurat, indică intrarea în descompunere a materiilor organice conținute în acestea. Alte mirosuri ale apelor uzate indică existența unor substanțe chimice, și sunt specifice de obicei apelor uzate industriale.
Caracteristicile fizice definitorii pentru apele uzate
Turbiditatea apelor uzate, care indică doar într-o oarecare măsura conținutul de suspensii ale acestora, poate lua valori între 400 – 500o pe scara silicei, în cazul apelor uzate menajere neîncărcate puternic cu ape industriale.
Culoarea apelor uzate menajere proaspete este gri deschis. Apele uzate în care are loc fermentarea materiei organice capătă o culoare gri închis. Apele uzate industriale pot avea culori diferite în funcție de natura impurităților pe care le conțin (de exemplu: ape care conțin clor au culoare galbenă, ape de la spălătorii de lână au culoare brună, ape de la fabricile de conserve au culoare verde, etc.)
Temperatura apelor uzate menajere este de regulă cu 2-3oC mai mare decât cea a apelor de alimentare. De asemenea temperatura este un factor cu o influență complexă în procesul tehnologic de epurare a apelor uzate; creșterea temperaturii influențează procesul de fermentare a materiilor organice conținute în apa uzată în sensul creșterii vitezei procesului, dar în același timp influențează și conținuturilor de oxigen și alte gaze dizolvate în apa uzată în sensul scăderii acestora; la rândul său, scăderea conținutului de oxigen în apa uzată conduce la scăderea vitezei proceselor de fermentare a materiilor organice.
Caracteristicile chimice ale apelor uzate
Încărcarea apelor uzate urbane cu materii solide este o caracteristica foarte diferită de la un caz la altul, fiind puternic influențată de consumul specific de apă pe cap de locuitor al localității analizate, de tipul sistemului de canalizare utilizat și de natura apelor industriale care se deversează în sistemul de canalizare.
Se menționează că materiile solide din apele uzate se pot clasifica după starea și natura lor.
După stare, materiile solide din apele uzate se împart în materii solide în suspensie și materii solide dizolvate.
La rândul lor, materiile solide în suspensie pot fi clasificate în: corpuri mari (sau impurități grosiere), materii solide separabile pe cale gravitațională și materii coloidale.
Prin corpuri mari (sau impurități grosiere) se înțeleg gunoaie, resturi vegetale (frunze, crengi, resturi lemnoase rezultate în urma tăierilor și fasonărilor, etc.), materiale plastice, textile sau metalice, cartoane sau hârtii, etc. care sunt transportate la suprafața sau în interiorul curentului de apă uzată. Impuritățile grosiere reprezintă cca. 3 – 5% din totalul materialelor în suspensie transportate de apa uzată și sunt de regulă separate din apă prin sitare.
Materiile solide separabile pe cale gravitațională au în general dimensiuni de ordinul milimetrilor sau zecimilor de milimetri (până la 0,1 mm). Procedeele prin care aceste materii sunt separate din apa uzată se aleg în funcție de densitatea acestora astfel: materiile cu densități mai mari decât densitatea apei (materii minerale dar și unele materii de proveniență organică) se separă mai ales prin sedimentare formând nisipuri (compuse din particule granuloase cu dimensiuni peste 0,25 mm) sau nămoluri (compuse din particule cu dimensiuni între 0,1 – 0,25 mm), iar materiile cu densități mai mici decât densitatea apei (materii organice în general) se separă mai ales mai ales prin flotație, formând pelicule la suprafața curentului de apă uzată.
Materiile coloidale sunt materii solide cu dimensiuni cuprinse între 1 – 100 μm (0,001 – 0,1 mm) care în mod natural nu sunt separabile din apa uzată din cauza legăturilor electrochimice dintre acestea și apă. Materiile coloidale devin separabile pe cale gravitațională în urma unui tratament de coagulare-floculare care se aplică apei uzate.
Materiile solide dizolvate au dimensiuni de sub 1 μm. De menționat că materiile solide dizolvate minerale nu sunt separabile în procesele clasice de epurare a apelor uzate urbane, în timp ce materiile solide dizolvate organice constituie însăși impurificarea organică a apelor uzate și sunt îndepărtate în instalațiile de tratare biologică a stațiilor de epurare urbane.
După natura lor, materiile solide din apele uzate se clasifică în materii minerale și materii organice, foarte important pentru alegerea adecvată a tehnologiei de epurare fiind raportul dintre conținuturile de materii minerale și organice în apele uzate.
Oxigenul dizolvat se găsește în cantități mici (1 – 2 mg/dm3) în apele uzate, însă numai atunci când sunt proaspete sau după epurarea biologică a acestora.
Consumul biochimic de oxigen (CBO) din apele uzate se constituie într-un indicator al impurificării apelor cu materie organică și reprezintă cantitatea de oxigen cosumată pentru descompunerea biochimică în condiții aerobe a materiilor organice totale în condiții standard și anume: temperatură de 20°C și durată de 5 zile (CBO5) sau 20 zile (CBO20). Se exprimă în mg/dm3 și cu cât este mai mare cu atât apa este mai poluată cu materie organică.
Alte caracteristici chimice semnificative care de regulă se stabilesc prin analize de rutină ale probelor de apă uzată sunt: consumul chimic de oxigen (CCO), azotul total (compus din amoniac liber, azot organic, nitriți și nitrați), sulfuri, cloruri, acizi volatili, grăsimi și uleiuri, gaze (dintre care des întâlnite în apele uzate sunt hidrogenul sulfurat H2S, bioxidul de carbon CO2 și metanul CH4), reacția apei pH, potențialul redox și altele.
Alte caracteristici semnificative care caracterizează apele uzate mai sunt: putrescibilitatea (care indică posibilitatea ca încărcarea organică a apelor uzate să intre în putrefacție mai încet sau mai repede) și stabilitatea (care este inversul putrescibilității).
1.1.4.Epurarea și autoepurarea apelor uzate
Epurarea apelor uzate este un proces complex de reținere și/sau neutralizare prin diferite mijloace a substanțelor poluante aflate în apele uzate sub formă de suspensii, în stare coloidală sau în stare dizolvată, în scopul reintroducerii acestora în circuitul hidrologic, prin deversare în emisari, fără ca prin aceasta să se aducă prejudicii atât florei și faunei acvatice cât și omului.
Procesele de epurare sunt, în mare măsură, asemănătoare cu cele care au loc în timpul autoepurării, numai ca sunt dirijate de către om și se desfășoară cu o viteză mult mai mare . Instalațiile de epurare sunt realizate tocmai în scopul intensificării și favorizării proceselor care se desfășoară în decursul autoepurării. Procesele de epurare sunt de natura fizico-chimica, chimica și biologică. În urma aplicării acestor procese rezultă ca pricipalele produse apele epurate(efluentul epurat)- care sunt evacuate în receptor sau pot fi valorificate în irigații sau alte folosințe-, nămoluri-care sunt îndepărtate din stație și valorificate.
În urma procesului de epurare a apelor uzate rezultă două produse:
– apa epurată, în diferite grade de epurare, care se deversează în receptor, sau poate fi valorificată la irigații sau în alte scopuri;
– substanțele poluante extrase, care poartă denumirea generică de nămoluri.
Pe parcursul procesului tehnologic de epurare, poluanții extrași din apele supuse procesului sunt concentrate în nămoluri foarte nocive, care dacă sunt evacuate ca atare, constituie un pericol deosebit pentru mediul înconjurător, compromițând menirea instalației de depoluare prin nerealizarea integrală a scopului său principal, acela de protejare a mediului. Procesul tehnologic de prelucrare a nămolurilor în scopul neutralizării potențialului deosebit de poluant al acestora, deține o pondere importantă în procesul tehnologic general al stațiilor de epurare (costuri de investiții și exploatare mari, comparabile, dacă nu superioare celor pentru epurarea apelor uzate), și trebuie să fie subordonat cerințelor de evacuare finală sau valorificare a nămolurilor.
Procesul tehnologic general al stațiilor de epurare a apelor uzate cuprinde deci două mari grupe succesive de operații și anume:
– reținerea și/sau neutralizarea încărcării poluante din apele uzate, rezultând nămoluri;
– prelucrarea nămolurilor în scopul valorificării sau evacuării acestora în siguranță în mediul înconjurător, fără pericol de contaminarea acestuia.
Dintre măsurile care pot fi aplicate surselor de apă poluată se pot menționa:
– introducerea și utilizarea în unitățile economice a unor tehnologii de producție, cu consum redus de apă sau total neconsumatoare, puțin poluante sau total nepoluante;
– recircularea apelor uzate evacuate, care este un procedeu care poate diminua semnificativ debitele de apă uzată deversate în receptori, degrevându-i astfel;
– folosirea la irigații a unor categorii de ape uzate, direct sau după un tratament adecvat.
Dintre măsurile care pot fi aplicate cursurilor de apă receptoare se pot menționa:
– aerarea intensă a râurilor sau lacurilor poluate folosind aeratoare speciale, prin aceasta asigurându-se o oxigenare suplimentară, rezultând o reducere, uneori spectaculoasă, a gradului de poluare cu materii organice;
– destratificarea termică a apelor stătătoare, care constă în înlocuirea apei de la adâncime, care prin stagnare își înrăutățește uneori considerabil calitatea, cu apă de bună calitate de la suprafață;
– creșterea debitelor minime ale cursurile de apă receptoare ale apelor uzate, prin intermediul unor lucrări hidrotehnice (acumulări sau derivații), prin care să se reducă semnificativ gradul de diluție al apelor uzate în apele receptoare, fapt cu o contribuție deosebită în calitatea amestecului;
– crearea pe cursurile de apă receptoare ale apelor uzate a condițiilor de autoepurare, proces care dirijat corespunzător poate crea un minim de condiții care duc la îmbunătățirea naturală a calității apelor de suprafață.
Autoepurarea este un ansamblu de procese naturale de epurare prin care receptorii sunt readuși la caracteristicile lor calitative pe care le-au avut înainte de primirea apelor uzate.
Indiferent de receptor și de natura apelor uzate , procesele naturale de epurare sunt asemănătoare , însă desfășurarea lor ca durată sau ca ordine de succesiune si amploare , ca și măsură în care iau parte toate felurile de procese sau nu numai unele dintre ele depind de caracteristicile receptorului și ale apelor introduse în acesta. Autoepurarea variaza și în timp, chiar dacă rămân constante caracteristicile apelor. Capacitatea de autoepurare a receptorilor nu este nelimitată. Din acest motiv, se înregistrează un regres continuu al acestei capacități, mai ales atuci când se au în vedere solul pentru irigație sau infiltrare, sau chiar apele de suprafață și îndeosebi, lacurile.
Autoepurarea se realizeaza, în esență , prin îndepărtarea din masa apei a materiilor solide în stare de suspensie și prin transformrea unor substanțe pe cale chimică sau biochimică.
Aceste procese, în dinamica lor, sunt influențate de numeroși factori de mediu: fizici, chimici și biologici.
Aceștia pot interveni în proces simultan sau într-o anumită succesiune, iar între acțiunile acestor factori există anumite interdependențe, astfel încât momentul în care intră în acțiune un anumit factor și intensitatea cu care acționează sunt de regulă condiționate de acțiunile altor factori.
Factorii fizici cei mai importanți care intervin în procesul de autoepurare sunt sedimentarea, lumina, temperatura și mișcarea curenților de apă.
Factori chimici joacă de asemenea un rol foarte important în procesul de autoepurare, contribuind direct și/sau indirect la crearea condițiilor de viață a organismelor din apa supusă procesului. Dintre aceștia, factorii chimici cu cea mai mare importanță sunt oxigenul (de concentrația acestuia depinzând intensitatea de descompunere a materialelor organice poluante, oxidarea unor substanțe minerale poluante precum și popularea cu organisme a sistemelor acvatice) și bioxidul de carbon (care constituie sursa principală de carbon pentru sistetiazrea substanțelor organice de către plante). Procesul de autoepurare mai este influențat și de alți componenți chimici din apă, care contribuie la crearea condițiilor de viață ale organismelor acvatice sau favorizează unele reacții chimice sau biochimice, cum ar fi: fierul, manganul, azotul, fosforul, potasiul, sulful, siliciul, magneziul, aluminiul și unele oligoelemente.
Factorii biologici care intervin în procesul de autoepurare sunt organismele acvatice și anume: bacteriile, protozoarele, macrovertebratele și plantele clorofiliene.
Dintre acești factori, rolul principal în autoepurare îl au bacteriile, restul organismelor, cu puține excepții, continuând transformările inițiate de bacterii și eventual stimulând unele dintre ele. Unele dintre bacteriile din apă (împărțite după modul de nutriție în autotrofe și heterotrofe) se dezvoltă în prezența oxigenului molecular liber, dizolvat în apă, și poartă numele de bacterii aerobe, acestea având rolul principal în procesul de autoepurare a apei. Alte bacterii din apă utilizează în procesele metabolice oxigenul combinat chimic din apă (din sulfați, azotiți, etc.) și poată numele de bacterii anaerobe, acestea având și ele un anumit rol și în procesul de autoepurare a apei, dar mai ales în procesele din interiorul sedimentelor de pe fundul apelor. Având în vedere că principala caracteristică a bacteriilor este capacitatea extraordinară de adaptare, există bacterii care, în funcție de situație, se dezvoltă atât în prezența oxigenului molecular liber din apă, cât și în prezența oxigenului legat chimic, acestea purtând numele de bacterii facultativ aerobe.
În general toate procesele biologice bacteriene se produc într-o multitudine de trepte susccesive, care dacă se desfășoară în echilibru, descompun materia organică (poluatoare) din apă, în bioxid de carbon și apă, în cazul proceselor aerobe, și în bioxid de carbon și metan, în cazul proceselor anaerobe.
1.2. Metode de epurare a apelor uzate
Metodele de epurare a apelor uzate se pot împărți în trei mari categorii și anume:
– metode de epurare mecanice;
– metode de epurare chimice;
– metode de epurare biologice.
Dintre cele mai frecvent utilizate metode mecanice utilizate în epurarea apelor uzate se pot enumera:
– sitarea apei în scopul separării împurităților grosiere din apele supuse procesului de epurare;
– sedimentarea sau decantarea în scopul separării suspensiilor solide decantabile din apele supuse procesului de epurare sau îngroșării nămolurilor;
– flotarea în scopul separării împurităților ușoare cu structură ramificată sau a impurităților coloidale hidrofobe din apele supuse procesului de epurare;
– filtrarea în scopul clarificării apelor supuse procesului de epurare sau dezhidratării nămolurilor;
– centrifugarea în scopul dezhidratării nămolurilor;
– evaporarea și infiltrarea în scopul dezhidratării nămolurilor
– procedee termice în scopul condiționării, pasteurizării, uscării și incinerării nămolurilor;
– iradierea cu raze UV în scopul dezinfectării apelor supuse procesului de epurare a apelor;
Dintre cele mai frecvent utilizate metode chimice utilizate în epurarea apelor uzate se pot enumera:
– neutralizarea în scopul corectării pH-ului apelor supuse procesului de epurare;
– coagularea -flocularea în scopul clarificării apelor supuse procesului de epurare sau îngroșării nămolurilor;
– schimbul ionic în scopul demineralizării sau a îndepărtării unor compuși chimici din apele supuse procesului de epurare;
– oxidarea chimică în scopul îndepărtării unor substanțe organice biorezistente sau a unor substanțe minerale nedorite din apele supuse procesului de epurare sau dezhidratării nămolurilor;
– clorinarea în scopul dezinfectării apelor supuse procesului de epurare;
– ozonizarea în scopul dezinfectării apelor supuse procesului de epurare;
– tratarea cu reactivi chimici în scopul condiționării chimice a nămolurilor;
– tratarea cu reactivi chimici în scopul recuperării de metale sau substanțe toxice din nămoluri.
Principalele metode biologice utilizate în epurarea apelor uzate sunt:
– fermentarea aerobă în scopul epurării biologice a apei sau a stabilizării nămolurilor (preponderent pentru epurarea biologică a apei);
– fermentarea anaerobă în scopul epurării biologice a apei sau a stabilizării nămolurilor (preponderent pentru stabilizărea nămolurilor).
1.2.1. Epurarea mecanică
Epurarea mecanică constă în reținerea prin procedee fizico – mecanice a substanțelor insolubile care se află în apele uzate. Prin acest procedeu sunt eliminate din apa uzată corpurile mari, impuritățile care se depun și cele care plutesc sau pot fi aduse în stare de plutire. Reținerea substanțelor din apele uzate, prin metoda mecanică, se realizează în construcții și instalații, a căror principiu de funcționare diferă în funcție de mărimea suspensiilor și anume:
– grătare și site, care rețin particulele grosiere și impuritățile plutitoare;
– separatoare de grăsimi, care rețin grăsimile și uleiurile de la suprafața apei;
– deznisipatoarele, care elimină particulele grele din apă precum: nisip, pietriș, etc.;
– decantoare, care rețin cea mai mare parte a impurităților sedimentabile.
Metoda este larg folosită în epurarea apelor uzate menajere ca epurare prealabilă sau ca epurare unică în funcție de gradul de epurare necesar impus de condițiile sanitare locale, adică după cum ea trebuie să fie urmată sau nu de alte trepte de epurare. Se obișnuiește însă ca la toate stațiile de epurare, indiferent de gradul de epurare necesar, să se prevadă epurare mecanică, deoarece prin aceasta se poate realiza o simțitoare reducere a substanțelor în suspensie și creșterea productivității instalațiilor de epurare. Reținerea substanțelor din apele uzate se realizează prin construcții și instalații, a căror alcătuire diferă după mărimea suspensiilor și procedeelor utilizate și anume: grătare, site, deznisipatoare, separatoare de grăsimi, decantoare. Prelucrarea suspensiilor reținute din apele uzate, adică nămolurile, care alcătuiesc o masă vâscoasă, se realizează în funcție de condițiile sanitare locale: ele pot fi îndepărtate și depozitate în starea proaspătă în care se obțin, sau trebuie în prealabil supuse unor operații care le modifică o parte din calități și anume: gradul de nocivitate, vâscozitatea, mirosul, aspectul și umiditatea. Modificarea acestor calități se obține prin fermentare și reducerea umidității nămolurilor. Fermentarea are drept efect principal mineralizarea substanțelor organice reținute și transformarea acestora în elemente mai simple cum ar fi: bioxidul de carbon, metan, azot, etc. Reducerea umidității are drept scop crearea condițiilor pentru o mai ușoară manipulare a nămolurilor care se depozitează sau se utilizează cu folos. Aceste operații au loc atât în spațiile prevăzute la decantoarele în care au fost reținute nămolurile, rezervoare sau bazine de fermentare a nămolurilor, cât și pe platformele de uscare, în instalații de deshidratare sub vacuum, instalații de uscare termică, instalații de incinerare, etc.
Realizarea acestor procese tehnologice impune existența unor construcții și instalații de deservire și anume:
– conducte și canale de legătură între elementele tehnologice de bază;
– dispozitive și aparate de reglări automate sau comandate, măsură, control și semnalizări;
– rezervoare de înmagazinare a gazelor produse la fermentarea nămolurilor;
– centrală termică pentru producerea energiei calorice necesare prelucrării nămolurilor;
– stații de pompare pentru ape uzate și pentru nămol;
– construcții pentru vărsarea în emisar a apelor epurate;
– platforme pentru depozitarea nămolului fermentat;
– rețeaua de alimentare cu apă potabilă și industrială;
– clădiri administrative, plantații, împrejurimi;
– instalații electrice exterioare și interioare de forță și lumină.
Fig. 1.. Epurarea mecanică ]
G/S – grătare/site; Dz – deznisipator; D.P. – decantor primar
1.2.2. Epurarea chimică
Epurarea chimică constă în reținerea substanțelor în suspensie, coloidale și dizolvate prin tratarea apelor uzate cu substanțe chimice (reactivi). Procedeele folosite sunt: neutralizarea, diluarea, coagularea și altele care reduc concentrația substanțelor conținute în apele uzate. Procesul de coagulare este influențat de o serie de factori precum: temperatura, turbiditarea, pH-ul și calitatea substanței coagulante. Ca substanțe coagulante se folosesc: sulfatul de aluminiu, sulfatul de fier, clorura ferică, bentonita (silicat natural), coagulanți complecși care conțin elemente active ale procesului de coagulare (Fe, Al, Ti) preparați din diferite deșeuri industriale pe bază de zguri metalurgice sau de termocentrală. Epurarea chimică este însoțită de obicei și de o epurare mecanică, aceasta fiind alcătuită din grătare, decantoare, centrifuge. La apele uzate menajere epurarea chimică se aplică la dezinfectarea apelor epurate parțial prin alte metode, la coagularea nămolurilor, la dezinfectarea instalațiilor, etc. Tot printre aceste metode de epurare mecanică și chimică trebuie incluse și metodele electrolitice. Metoda constă în trecerea unui curent electric prin apa uzată. Ionii de electrolit care se formează se colectează în mod corespunzător spre electrozi, care se fac din oțel, și cu care intră în combinație; se formează oxizi de fier care acționează ca un coagulant. Epurarea chimică se face cu clor gazos sau hipoclorit de calciu, ceea ce va duce la instalații diferite. Amestecul clorului cu apa uzată se poate realiza în canalul de vărsare a apei epurate în emisar, sau într-un bazin de contact. Nămolurile reținute în bazinul de contact sunt conduse în decantoarele primare iar de aici, la instalațiile de fermentare. Se aplică la apele uzate în compoziția cărora predomina 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 primara a apelor uzate, iar construcțiile și instalațiile aferente alcătuiesc treapta mecanică a unei stații de epurare.
Fig. 1.. Epurare mecano – chimică []
G/S – grătare/site; Dz – deznisipator; S.P – separator grăsimi; D.P. – decantor primar
1.2.3. Epurarea biologică
Epurarea biologică folosește activitatea unor microorganisme pentru oxidarea și mineralizarea substanțelor organice aflate în apa uzată. Epurarea biologică este precedată în mod obișnuit de epurare mecanică, necesitatea acesteia nefiind impusă de fenomenele biologice, ci de faptul că mărește productivitatea întregii instalații de epurare. Bacteriile folosite în epurarea biologică diferă în funcție de tipul apei uzate. Astfel, pentru apele uzate menajere, epurarea biologică se bazează pe bacterii aerobe care preiau din aer sau din apă oxigenul de care au nevoie, ceea ce implică o bună aerare, capabilă să furnizeze oxigenul necesar. Mineralizarea substanțelor organice din apele uzate se poate realiza de asemenea în condiții anaerobe prin procese de reducere, însă necesită mai mult timp, se produc mirosuri neplăcute și de aceea acest procedeu poate fi utilizat în locuri izolate care să nu creeze folosințelor vecine nocivități necorespunzătoare. Epurarea biologică poate fi realizată prin două grupe mari de construcții și anume:
– construcții în care epurarea se petrece în condiții apropiate de cele naturale; între acestea se încadrează câmpurile de irigații, iazurile biologice și câmpurile de infiltrații;
– construcții în care epurarea biologică se realizează în condiții create artificial sub acțiunea bacteriilor aerobe puternic alimentate cu oxigen și anume: filtre biologice numite biofiltre și bazine cu nămol activ numite și aerotancuri; la apele uzate menajere, această epurare se face într-una sau cel mult două trepte.
În construcțiile din prima treaptă se realizează o epurare foarte înaintată 99 – 99,5% astfel încât apele pot fi vărsate direct în emisari. În construcțiile de epurare din cea de-a doua treaptă, apele rezultate conțin cantități importante de nămol activ, adică bogat populat în bacterii oxidante și care nu pot fi evacuate în emisar pentru că ar provoca acolo aproximativ aceleași pagube ca și apele uzate netrecute prin stația de epurare. Aceste nămoluri trebuie reținute în stația de epurare întocmai ca și depunerile și nămolurile separate prin epurarea mecanică, operație ce se realizează în decantoare, asemănătoare decantoarelor folosite la epurarea primară. Pentru diferențiere, decantoarele poartă denumirea treptei de epurare din care fac parte. Astfel, la epurarea mecanică se numesc decantoare primare, la epurarea biologică cu o singură treaptă decantoare secundare, iar cele de la epurarea biologică cu două trepte decantoare terțiare. După decantarea secundară apele uzate mai conțin încă bacterii patogene, întrucât construcțiile pentru epurarea mecanică și biologică nu asigură distrugerea totală a acestora. Pentru distrugerea bacteriilor se folosește dezinfectarea apelor prin clorinare sau prin alte mijloace. În asemenea cazuri, epurarea mecano – biologică se completează deci cu o epurare chimică. Nămolul reținut după epurarea biologică este supus prelucrării odată cu acela provenit de la epurarea mecanică. Cum însă el conține o mare cantitate mare de apă 98 – 99%, înainte de a fi trimis la fermentare este uneori trecut prin bazine de concentrare a nămolului; se obține astfel o oarecare reducere a cheltuielilor pentru fermentare. Epurarea biologică cu nămol activat necesită pe lângă construcțiile de bază indicate anterior și construcții și instalații de deservire suplimentare celor indicate la epurarea mecanică și anume:
– instalații pentru producerea sau introducerea artificială a aerului;
– stații de pompare și conducte pentru transportul și distribuția nămolului activ, a aburului;
– recipiente și dispozitive pentru condiționarea nămolului.
Epurarea biologică asigură un grad înalt de epurare, adeseori fiind practic completă. Se bazează pe acțiunea comună a proceselor mecanice, chimice si biologice si pot avea loc în condiții naturale (câmpuri de irigare si 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 artificiala a aerului, stații de pompare și conducte pentru transportul și distribuția nămolului activ, etc.).
Fig. 1.. Epurarea mecano – biologică []
G/S – grătare/site; Dz – deznisipator; D.P. – decantor primar;
B.N.A. – bazin cu nămol activ; D.S. – decantor secundar.
1.3. Tipuri de stații de epurare a apelor uzate
Stațiile de epurare a apelor uzate se pot clasifica după mai multe criterii și anume: după destinație, după structură, după calitatea efluentului evacuat, după configurația fluxului tehnologic, după natura procedeelor de epurare utilizate și după modul de distribuție a obiectelor tehnologice componente.
După destinație stațiile de epurare a apelor uzate se clasifică în:
– stații de epurare generale (denumite și urbane sau orășenești), care sunt plasate la capătul (ieșirea) sistemelor centralizate de canalizare a localităților, și care realizează epurarea apelor uzate care sunt captate și transportate prin acestea; de regulă, apele din sistemele centralizate de canalizare pot fi compuse din diferite categorii de ape uzate, în proporții variabile și anume: ape uzate menajere și sociale, ape uzate industriale și agrozootehnice, ape meteorice, ape de drenaj, etc.; efluenții rezultați din stațiile de epurare generale sunt deversate în receptori naturali, de regulă, ape de suprafață, după ce sunt aduși la un grad de epurare admisibil, corespunzător evacuării acestora în siguranță, conform condițiilor stipulate în Normativul privind condițiile de evacuare a apelor uzate în receptori naturali NTPA 001/1997;
– stații de epurare locale, care sunt aferente unei unități economice, industrială sau agrozootehnică și care prelucrează apele uzate rezultate din procesul tehnologic al acesteia, având caracteristici specifice; stațiile de epurare locale au de regulă următoarele roluri: rețin din apele uzate substanțe valoroase în scopul reutilizării în cadru procesului tehniologic; rețin substanțe toxice (periculoase pentru mediu) în scopul neutralizării acestora; aduc apele prelucrate la grade de epurare admisibile pentru evacuarea acestora în siguranță; uniformizează debitele de apă uzată și efluenții; efluenții rezultați pot fi deversați în sistemele centralizate de canalizare a localităților, caz în care acest tip de stații de epurare locale poartă denumirea de stații de preepurare apelor uzate, caz în care calitatea efluentului trebuie să corespundă condițiilor stipulate în Normativul privind condițiile de evacuare a apelor uzate în rețelele de canalizare ale localităților NTPA 002/1997, sau efluenții rezultați pot fi deversați în receptori naturali, caz în care acest tip de stații de epurare locale poartă denumirea de stații de epurare specializate a apelor uzate, caz în care calitatea efluentului trebuie să corespundă condițiilor stipulate în Normativul privind condițiile de evacuare a apelor uzate în receptori naturali NTPA 001/1997.
După structură stațiile de epurare a apelor uzate se clasifică în: stații de epurare într-o singură treaptă, stații de epurare în două trepte și stații de epurare în trei trepte.
1.3.1. Stații de epurare într-o singură treaptă de epurare(mecanică)
Stațiile de epurare într-o singură treaptă sunt de regulă stații de epurare în care se prelucrează ape uzate având un conținut redus de poluanți organici, adică ape uzate cu încărcare preponderent minerală (mai ales suspensii solide), în mare majoritate obiectele tehnologice ale acestor stații bazându-și procesele tehnologice pe principii mecanice și din această cauză această categorie de stații purtând de regulă denumirea stații de epurare mecanice. Schema fluxului tehnologic al unei stații de epurare mecanice este prezentată în figura 3.1. De menționat că acest tip de stații de epurare rețin din apele uzate prelucrate 40 – 60% din suspensiile solide, 10 – 20% din încărcarea cu nutrienți (azot și fosfor) și reduc cu 20 – 40% încărcarea cu CBO5 (materie organică).
Fig. 1.X. Schema unei stații de epurare mecanică (într-o singură treaptă)
1.3.2.Stații de epurare în două trepte de epurare
Stațiile de epurare în două trepte sunt stații mai complexe care se regulă utilizează două categorii de procedee distincte pentru realizarea procesului tehnologic de epurare a apelor uzate. În această categorie de stații de epurare pot fi încadrate stațiile de epurare mecano-chimice și stațiile de epurare mecano biologice.
Stațiile de epurare mecano-chimice sunt stații de epurare formate din două trepte, o treaptă mecanică, de regulă similară cu cea prezentată în cazul stațiilor de epurare mecanică, și o treaptă chimică, de regulă de coagulare –floculare pentru eliminarea coloizilor, dar și pentru alte tratamente chimice aplicate apelor tratate cum ar fi: neutralizare, schimb ionic, oxidare chimică, dezinfecție, etc. În figura 3.2 este prezentat un exemplu structură de stație de epurare mecano – chimică a apelor uzate, cu treaptă chimică de coagulare – floculare, care reduce încărcările cu suspensii solide și coloizi, cu eficiențe de 60 – 85%.
Fig. . Schema unei stații de epurare mecanico-chimică, cu treaptă chimică
de coagulare – floculare
Stațiile de epurare mecano biologice sunt stații de epurare formate tot din două trepte, o treaptă mecanică și o treaptă biologică, această categorie de stații de epurare constituindu-se în structura clasică a stațiilor generale de epurare a apelor uzate urbane, cu o foarte largă răspândire în practică. În figura 3.3 este prezentată schema structurii unei stații mecano-biologice, la care treapta biologică este dotată cu bazine de aerare cu nămol activ (varianta de stații cel mai răspândită în lume), iar în figura 3.4 este prezentată schema structurii unei stații mecano-biologice, la care treapta biologică este dotată cu biofiltre.
Se remarcă faptul că în marea majoritate a cazulilor, în cadrul stațiilor de epurare mecano-biologice sunt utilizate și instalații chimice și anume:
– instalații de coagulare-floculare care sunt plasate de regulă în treapta mecanică, în amontele decantorului primar;
– instalații de dezinfectare chimică (clorinare sau ozonizare) care sunt plasate la finalul fluxului tehnologic, tratând efluentul stației de epurare înainte de evacuarea acestuia în emisar.
1.3.3. Stațiile de epurare în trei trepte de epurare
Stațiile de epurare în trei trepte sunt cel mai frecvent întâlnite stații de epurare formate dintr-o structură mecano-biologico clasică la care se adaugă o treaptă terțiară de epurarea avansată. În prezent, în lume, performanțele stațiilor mecano-biologice clasice nu mai sunt suficiente și de aceea acestea sunt completate cu o treaptă distinctă, terțiară, care de regulă asigură prin diferite metode și procedee de epurare (artificiale sau naturale) atât eliminarea avansată din apele uzate a suspensiilor solide și a materiilor organice, cât și eliminarea nutrienților, substanțelor greu biodegradabile și substanțelor toxice din apele uzate, realizându-se grade superioare, cu valori înalte, de epurare ale acestora.
Fig. . Schema unei stații de epurare mecanico-biologică, cu treaptă biologică dotată
cu bazine de aerare cu nămol activ
După calitatea efluentului evacuat, stațiile de epurare a apelor uzate se clasifică în:
– stații de epurare clasice, în care se obține o calitate satisfăcătoare a efluentului evacuat, cu valori ale gradului de epurare de 60 – 80%;
– stații cu epurare avansată, în care se obține o calitate superioară a efluentului evacuat, cu valori ale gradului de epurare de 95 – 99,9%.
După configurația fluxului tehnologic, stațiile de epurare a apelor uzate se clasifică în:
– stații de epurare cu flux tehnologic convențional;
– stații de epurare cu flux tehnologic neconvențional.
Fig. . Schema unei stații de epurare mecanico-biologică, cu treaptă biologică dotată cu biofiltre
1.4. Echipamente și utilaje utilizate în treapta mecanică a stațiilor de epurare a apelor uzate
n SSSS
vor trec În treapta de epurare mecanică se rețin suspensiile grosiere și cele fine . Pentru reținere lor se utilizează grătarele ,sitele ,separatoarele de grăsimi ,deznisipatoarele și decantoarele.
Grătarele rețin corpurile și murdariile plutitoare , aflate în suspensie în apele uzate cum ar fi cârpe hârtii cutii fibre etc. Materialele reținute pe grătare sunt evacuate ca atare, pentru a fi depozitate în gropi sau incinerate. În unele cazuri pot fi mărunțite prin tăiere la dimensiunea de 0,5 -1,5 mm în dezintegratoare mecanice.
Categoriile de echipamente și instalații mecanice de epurare a apelor uzate din treapta mecanică, plasate în succesiunea fluxului tehnologic tipic al stațiilor de epurare clasice sunt: instalațiile de sitare, deznisipatoarele, separatoarele de grăsimi și decantoarele (care poartă denumirea de primare din cauză ca se găsesc în treapta primară, mecanică a stației de epurare.
Sitele cu ochiuri mai mici de 1 mm s-au folosit pentru epurarea mecanică a apelor uzate orășenești; din cauza cheltuielilor mari de investiții și exploatare care sunt din ce în ce mai rar întrebuințate; ele se folosesc încă pentru eliminarea suspensiilor solide din unele ape uzate industriale, cum sunt cele de la abatoare ,crescătorii de porci fabrici de conserve de legume și fructe etc.
Instalații de sitare a apei uzate
În partea anterioară a treptei mecanice (adică la intrarea în treapta mecanică) a stațiilor de epurare a apelor uzate sunt prevăzute echipamente pentru extragerea din apele uzate și reținerea impurităților grosiere denumite generic instalații de sitare. Prin impurități grosiere se înțeleg corpuri sau impurități cum ar fi: crengi, frunze, hârtii, materiale textile, materiale plastice, materiale metalice, alte gunoaie care sunt transportate de apele uzate plutind la suprafață sau în interiorul curentului. În mod uzual se consideră că impuritățile (suspensiile) grosiere reprezintă cca. 3 – 5% din totalul impurităților transportate de apele uzate.
Îndepărtarea impurităților grosiere din curentul de apă uzată supus epurării este, așa cum a fost arătat anterior o măsură de protecție absolut necesară pentru asigurarea bunei funcționări a tuturor obiectelor tehnologice componente ale stațiilor de epurare.
Pe lângă reținerea suspensiilor grosiere, o instalație de sitare trebuie să mai asigure și condiționarea și evacuarea reținerilor sub o formă cât mai adecvată din punct de vedere al protecției mediului.
Actualmente, tendințele pe plan mondial, sunt ca instalațile de sitare a apelor uzate să fie agregate complexe, mecanizate, și în cele mai multe cazuri, cu funcționare automatizată (care nu necesită deloc sau necesită o cantitate redusă de forță de muncă umană) care pe lângă separarea și reținerea impurităților grosiere, realizează și spălarea, (uneori mărunțirea), deshidratarea, compactarea și evacuarea reținerilor în pubele sau containere, prezentând procese de lucru sigure și deosebit de igienice.
Organele principale de lucru ale instalațiilor de sitare sunt suprafețele active de reținere a impuritățior (care în general dau chiar denumirea instalației de sitare). Suprafețele active de reținere tipice ale instalațiilor de sitare sunt suprafețele active de tip grătar (formate din rețele de bare paralele și echidistante, la care spațiile de trecere ale apei uzate sunt sub formă de fante) și suprafețe active de tip sită (formate din împletituri de sârmă, țesături textile sau table perforate, având spațiile de trecere ale apei uzate sub formă de ochiuri) pe care, la trecerea curentului de apă uzată brută, se realizează separarea și reținerea suspensiilor grosiere din fluxul de apă uzată. Pentru ca procesul de reținere și separare a impurităților să se desfășoare corespunzător este necesar ca permanent în timpul funcționării suprafețele active să fie păstrate curate (neînfundate) prin îndepărtarea continuă sau secvențială a impurităților reținute. De menționat că pentru sitarea apelor uzate menajere se utilizează cel mai frecvent suprafețele active de separare de tip grătar, dar există și unele cazuri de instalații de sitare care au suprafețele active de separare de tip sită.
Instalațiile de sitare Huber-Edelstahl (Germania) echipate cu grătare cilindrice sunt destinate stațiilor de epurare a apelor uzate urbane. Sunt construite în două modele și anume: modelul Ro1 (vezi figura 1) la care grătarul cilindric este fix iar curățarea se face cu o greblă rotativă, și modelul Ro2 (vezi figura 2) la care grătarul cilindric este rotativ, curățarea făcându-se prin desprinderea reținerilor aderente la suprafața activă prin intermediul unui răzuitor fix.
Principiile de funcționare ale instalațiile de sitare Ro1 și Ro2 sunt prezentate în figurile 3, respectiv 4 ambele instalații fiind plasate în canale de aducțiune a apei uzate care pătrunde în grătarele cilindrice prin partea frontală (baza) a acestora și este evacuată prin suprafața lor laterală, impuritățile fiind reținute pe suprafața laterală interioară a grătarelor. De pe suprafețele active de reținere, impuritățile sunt antrenate și evacuate (prin mijloacele caracteristice fiecărei model în parte) în gura de alimentare a unui transportor elicoidal unde se realizează și o spălare energică a acestora. În continuare impuritățile spălate sunt transportate într-o secțiune de presare unde sunt deshidratate și compactate apoi sunt evacuate în pubele ecologice.
Fig. Schema de principiu a instalație de sitare Ro1 Fig. Schema de principiu a instalație de sitare Ro2
Instalațiile de sitare Ro1 sunt construite într-o serie tipodimensională cu dimensiuni diametrale ale grătarelor cilindrice între 600 -3000 mm, au dimensiuni ale spațiilor dintre barele gătarelor de 6 mm și 10 mm, și pot prelucra debite de apă uzată până la 10080 m3/h.
Instalațiile de sitare Ro2 sunt de asemenea construite într-o serie tipodimensională cu dimensiuni diametrale ale grătarelor cilindrice între 600 -3000 mm, au dimensiuni ale spațiilor dintre barele gătarelor de 0,5 mm, 1 mm, 2 mm, 3 mm, 4 mm și 5 mm, și pot prelucra debite de apă uzată până la 8640 m3/h.
Instalațiile de sitare Huber-Edelstahl cu grătare cilindrice sunt prevăzute cu sisteme automate de funcționare oferind condiții foarte bune și sigure de funcționare și igienă, spălarea aproape completă a fecalelor din rețineri, deshidratarea prin presare a reținerilor cu o reducere a greutății (cu cca. 50%) și volumului acestora (cu cca.75-85%), evacuarea ușoară și foarte igienică a reținerilor compactate. De asemenea stațiile de sitare Huber-Edelstahl cu grătare cilindrice oferă o întreținere ușoară în exploatare nenecesitând gresare ci doar controale și inspecții periodice regulate.
Instalațiile de sitare Meva (Suedia) membră a grupului scandinav Nordic Water, echipate cu grătare cu lamele profilate autocurățitoare sunt destinate îndepărtării complet automat a impurităților grosiere din apele uzate urbane și industriale. Sunt construite în două modele și anume: modelul Rotoscreen (vezi figura 5) la care grătarul este format din două rețele de bare profilate, una fixă și una mobilă cu mișcare rotativă și modelul Monoscreen (vezi figura 6) de asemenea format din două rețele de bare profilate, una fixă și una mobilă, la care cea mobilă are o mișcare eliptică în partea inferioară și rotativă în partea superioară.
Fig. Instalație de sitare Rotoscreen Fig. Instalație de sitare Monoscreen
Principiile de funcționare ale instalațiile de sitare Rotoscren și Monocreen sunt prezentate în figurile 7, respectiv 8 la ambele instalații barele din rețeaua mobilă fiind cuprinse între barele din rețeaua fixă. Datorită profilului în formă de trepte a barelor din rețelele mobilă și fixă în timpul funcționării, impuritățile reținute pe suprafață activă sunt antrenate de rețeaua de bare mobile, și avansate „treaptă cu treaptă” de la partea inferioară a suprafeței active, către partea sa superioară pe unde sunt evacuate. De aici impuritățile sunt antrenate și evacuate în gura de alimentare a unei prese cu melc, unde mai întâi spălate și mai apoi deshidratate, compactate și evacuate.
Fig. Schema de principiu a instalație de sitare Rotoscreen Fig.Schema de principiu a instalație de sitare Monoscreen
Instalațiile de sitare Rotoscreen sunt destinate mai ales separării impurităților plutitoare de la suprafața curentului de apă uzată, sunt construite într-o serie tipodimensională cu 10 lățimi diferite, au dimensiuni ale spațiilor dintre barele consecutive între 2 mm și 6 mm, și pot prelucra debite de apă uzată între 50 – 3000 l/s.
Instalațiile de sitare Monoscreen sunt destinate mai ales separării impurităților plutitoare din interiorul curentului de apă uzată, sunt de asemenea construite într-o serie tipodimensională cu 6 lățimi diferite, au dimensiuni ale spațiilor dintre barele consecutive între 0,5 mm și 5 mm, și pot prelucra debite de apă uzată între 5 – 1300 l/s.
Instalațiile de sitare ale firmei Meva prezintă următoarele mari avantaje: se face o auto-curățare a suprafeței de reținere, fără a necesita spălare sub jet de apă, au durată mare de exploatare cu costuri minime de întreținere, poosedă mecanisme anti-blocare, permite înlocuirea fără complicații a vechilor grătare, fără reconstrucții și cu cheltuieli minime de instalare.
Instalația de sitare Auger Monster fabricată de JWC Environmental (S.U.A.) este o construcție modulară (vezi figura 9) destinată sitării apelor uzate în stațiile de epurare urbane. Este constituită din următoarele module: două tambure rotative de sitare cu suprafețele active din tablă de oțel INOX perforată, cu dimensiunile ochiurilor de Ø6 mm, un dezintegrator mecanic cu două valțuri de sfărâmare, o instalație de spălare a reținerilor pentru îndepărtarea fecalelor, un trasportor elicoidal pentru evacuarea reținerilor măcinate, un buncăr pentru colectarea reținerilor și o instalație de automatizare și control.
Fig. Instalație de sitare Auger Monster Fig. Schema de principiu a instalație de sitare Auger Monster
Principiul de funcționare al instalației de sitare Auger Monster este prezentat în figura 10, în care se observă că apa uzată din canalul de aducțiune pătrunde prin suprafețele laterale ale tamburelor de sitare rotative, impuritățile grosiere fiind reținute pe acestea și datorită mișcărilor de rotație al acestora sunt aduse în zona dezintegratorului mecanic care le preia și le toacă în fragmente mici. În zona de evacuare a dezintegratorului impuritățile tocate sunt spălate energic pentru îndepărtarea fecalelor după care sunt transportate de un transportor elicoidal și evacuate într-un buncăr de colectare.
Această instalație este deosebit de eficientă și a fost introdusă în ultimul timp în stațiile de epurare a mai multor orașe mari de pe întreg teritoriul Statelor Unite.
Instalații de sitare prevăzute cu suprafețe active de reținere de tip grătar
Suprafețele active de separare de tip grătar ale instalațiilor de sitare se pot clasifica după mai multe criterii și anume: după valoarea dimensiunii fantelor suprafeței active a grătarelor, după valoarea unghiului de înclinare față de orizontală a suprafeței active de reținere a grătarelor, după modul de curățare a suprafeței active a grătarelor și după forma și mișcările suprafeței active și organelor de curățare.
După valoarea dimensiunii fantelor suprafeței active a grătarelor, suprafețe active de separare de tip grătar se clasifică în:
– grătare rare, cu valori uzuale ale fantelor între 40 – 150 mm;
– grătare dese cu valori uzuale ochiurilor între 0,5 – 20 mm.
Fig. Schema de principiu al unei instalații de sitare prevăzută
cu grătare rare și cu grătare dese
După valoarea unghiului de înclinare față de orizontală a suprafeței active de reținere a grătarelor (unghiul α din figura 4.2), se întâlnesc următoarele situații [STAS 12431]:
– unghiul α între 30 – 45° – în cazul grătarelor dese cu curățare manuală;
– unghiul α între 45 – 75° – în cazul grătarelor rare cu curățare manuală;
– unghiul α între 45 – 90° – în cazul grătarelor cu curățare mecanică.
Fig. Înclinarea față de orizontală a suprafețelor active de reținere a grătarelor
După modul de curățare a suprafeței active a grătarelor acestea se pot clasifica în:
– grătare cu curățare manuală;
– grătare cu curățare mecanică.
Fig. Schema de principiu a unui grătar cu curățare mecanică
După forma suprafeței active a grătarelor acestea se pot clasifica în:
– grătare plane cu suprafața activă netedă;
– grătare curbe cu suprafața activă netedă;
– grătare cilindrice cu suprafața activă netedă;
– grătare plane cu suprafața activă profilată;
– grătare cilindrice cu suprafața activă profilată.
După mișcările suprafeței active și organelor de curățare, grătarele se pot clasifica în:.
– grătare cu suprafața activă fixă;
– grătare cu suprafața activă mobilă;
– grătare cu organe de curățare a suprafeței active fixe;
– grătare cu organe de curățare a suprafeței active mobile
Instalații de sitare prevăzute cu suprafețe active de reținere de tip site
Instalațiile de sitare prevăzute cu suprafețe active de reținere de tip site sunt mult mai rar întâlnite în practica epurării apelor uzate. În continuare vor fi prezentate totuși câteva cazuri particulare de instalații de sitare care au fost dezvoltate în scopul utilizării la epurarea unor anumite categorii de ape uzate și anume: instalația cu sită conică rotativă, instalația cu sită vibratoare și instalația cu site de tip Coandă.
Fig. Schema de principiu a sitei conice rotative
Fig. Schema de principiu a sitei de tip Coandă
Dezintegratoare mecanice
În anumite cazuri în stațiile de epurare sunt prevăzute cu echipamente de mărunțire a suspensiilor grosiere reținute care poartă denumirea de dezintegratoare mecanice.
Dezintegratoarele mecanice pot lucra în agregat cu instalațiile de sitare, în acest caz materialul separat pe suprafața activă de reținere a instalației de sitare este antrenat prin transport hidraulic către dezintegratorul mecanic unde este tocat la dimensiuni de 0,15 – 3 mm după care tot prin transport hidraulic materialul tocat este dirijat în amontele instalațiilor de sitare pe care le parcurg urmând a fi reținut și eliminat în alte obiecte tehnologice ulterioare instalației de sitare.
Fig. Schema de principiu a dezintgratorului mecanic cu ax vertical
Separatoarele de grăsimi sau bazinele de flotare au ca scop îndepărtarea din apele uzate a uleiurilor , grăsimilor și, în general a tuturor substanțelor mai ușoare decât apa, care se ridică la suprafață acesteia în zonele linistite cu viteze orizontale mici ale apei .
Separatoarele de grăsimi sunt amplasate după deznisipatoare, dacă rețeaua de canalizare a fost construită în sistem unitar , și după grătare, când rețeaua a fost construită în sistem divizor și din schemă lipsește deznisipatorul.
Flotarea este folosită drept treaptă suplimentară de epurare, înaintea epurării biologice .
Pentru epurarea apelor uzate industriale, flotarea este utilizată în numeroase cazuri, de exemplu pentru apele provenite din industria petrolieră, minieră , alimentară, în special când apele uzate industriale trebuie să fie tratate biologic ,fie separat, fie împreună cu apele uzate orășenești.
Separatoarele de grăsimi pot utiliza pentru îndepărtarea impurităților, flotarea naturală sau flotarea cu aer.
Flotarea naturală se realizează în bazine obișnuite, în care , din cauza vitezelor mici cu care se deplasează apa , particulele ușoare se ridică la suprafață. Flotarea cu aer poate fi de joasă presiune sau sub presiune , in ultimul caz, bulele de aer introduse în apă aderă la materialul în suspensie și jută la deplasarea la suprafață a lichidului , a prticulelor solide sau colodale aflate în masa acesteia.
Procedeele de flotare sunt utilizate și pentru îndepărtarea din apă a particulelor mai grele decât aceasta (exemplu strilul de la prelucrarea minereurilor).
Deznisipatoarele sunt indispensabile unei stații de epurare, în condițiile în care există un sistem de canalizare unitar, deoarece nisipurile sunt aduse în special de apele de ploaie. Nisipul nu trebuie să ajungă în treptele avansate le stației de epurare, pentru a nu apărea inconveniente, cum ar fi
deteriorarea instalațiilor de pompare;
dificultăți în funcționarea decantoarelor;
reducerea capacității utile a rezervoarelor de fermentare a nămolurilor și stânjenirea circulației nămolurilor.
Deznisipatoarele trebuie să rețină prin sedimentare particule mai mari de 0,2 mm , în același timp , trebuie să se evite depunerea materialelor organice , pentru a nu se produce fermentarea lor.
Decantoarele sunt contrucții în care se , sedimentează cea mai mare parte a materiilor în suspensie din apele uzate .
Întrucât procesul de separare prin sedimentare este deosebit de important în epurare apelor uzate, sunt prezentate, în continuare , câteva elemente de bază referitoare la reținerea suspensiilor prin sedimentare .
1.4.1. Echipamente pentru reținerea suspensiilor grosiere (corpuri mari )
Instalatiile de sitare + dezintegratoare
Site, grătare, dezinisipatoare, decantoare primare
1.4.2. Echipamente pentru separarea gravitațională
Sedimentarec curs 5 safta v v rojanschi……etc + decantoarevvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvv
Separatoare de grăsimi și flotație
Sedimentarea este procesul de separare din apele uzate a prticulelor solide prin depunere gravitațională. Ca urmare a separării prin sedimentare a suspensiilor, se formeaza două straturi , unul impede, lipsit de suspensii sau cu suspensii cât mai puține, numit și decantat(deasupra) și altul de suspensii îngroșate (dedesubt), numit , de multe ori, nămol.
În epurarea apelor uzate , în anumite situații, poate fi mai importantă fie funcția de limpezire, fie cea de îngroșare. În raport cu aceata , utilajul în care se realizează sedimentarea se poate numi generic și clarificator (limpezitor), decantor sau îngroșator.
Prin sedimentare se îndepărtează atât suspensiile (particulele) de natură organică, cât și cele anorganice. Totodată, se pot separa și coloizii, dacă în prealabil au fost tratați cu agenți coagulanți pentru destabilizare.
Decantoarele sunt construcții în care se, sedimentează cea mai mare parte a materiilor în suspensie din apele uzate.
Întrucât procesul de separare prin sedimentare este deosebit de important ăn epurare apelor uzate, sunt prezentate, în continuare, câteva elemente de bază referitoare la reținerea suspensiilor prin sedimentare.
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: STUDIUL DOCUMENTAR PRIVIND EPURAREA APELOR UZATE MENAJERE [308998] (ID: 308998)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.