Tratamente biologice avansate la stația de epurare a apelor uzate din municipiul Giurgiu [309480]

Tratamente biologice avansate la stația de epurare a [anonimizat]: [anonimizat]

2020

Cuprins

Cap. 1. Tratamente biologice utilizate la epurarea apelor uzate 4

1.1 Epurarea biologică a apelor uzate 6

1.2. Metode biologice de epurare avansata 7

1.3. Procese de epurare biologica 9

Cap. 2 Instalatii specifice tratamentelor biologice ale apelor uzate 15

2.1 Filtre biologice si biodiscuri 15

2.2.Bazine aerate cu namol activ 20

2.3 Decantoare secundare 23

Cap. 3. Tratamente biologice la Stația de Epurare a [anonimizat] 27

3.1 Treapa primara mecanica 29

3.2. Treapta secundara biologica 30

Cap. 4. Dinamica performanțelor instalațiilor de tratare biologică a apelor uzate la Stația de Epurare a municipiului Giurgiu 38

4.1 Considerente privind epurarea apelor uzate municipale din municipiul Giurgiu 38

4.2. [anonimizat] 40

4.3 Caracterizarea apelor uzate municipale. 42

4.4 Variante tehnologice de epurare a apelor uzate municipale 45

4.5. Determinarea gradului de epurare 46

4.6. Variația gradului de epurare a apelor uzate procesate de Stația de Epurare a Apelor Uzate Giurgiu 47

CAP. 5. CONCLUZII 54

Bibliografie: 56

[anonimizat], transformandu-[anonimizat].

[anonimizat], detergent, [anonimizat], [anonimizat]. Capacitatea unei substanțe de a [anonimizat], [anonimizat], plantele și animalele din mediu.

[anonimizat], care este principalul colector.

Procesul de epurare constă în îndepartarea din apele uzate a substanțelor toxice, a microorganismelor, în scopul protecției mediului înconjurator.

[anonimizat].

[anonimizat], chimică și biologică și rezultă ape epurate numite efluent și nămoluri care vor fi valorificate.

Cap. 1. Tratamente biologice utilizate la epurarea apelor uzate

Pentru apele uzate se deosebesc patru mari categorii de caracteristici: fizice, chimice, bacteriologice și biologice.

Caracteristici fizice: turbiditatea, culoarea, mirosul și temperatura; [anonimizat], de care depinde mersul proceselor biologice;

– Turbiditatea apelor uzate indică conținutul de materii în suspensie ale acestora și se exprimă în grade în scara silicei;

– Culoarea apelor uzate proaspete este gri deschis; apele uzate în care fermentarea materiilor organice a început au culoare gri închis; [anonimizat], etc.

– Mirosul. Apele uzate proaspete au un miros specific aproape insensibil. Mirosul de ouă clocite -datorită H2S – sau alte mirosuri indică o apă uzată în care materia organică a intrat în descompunere sau existența unor substanțe chimice aduse de apele uzate industriale;

– Temperatura influențează cele mai multe reacții chimice și biologice care se produc în apele uzate și chiar procesul de sedimentare a acestora. Temperatura are o deosebită influență asupra descompunerii substanțelor organice din apele uzate. La temperaturi mai mari ,viteza de descompunere a substanțelor organice este mai mare, iar timpul până la terminarea acestui proces este mai mic, însă, pe de altă parte, odată cu creșterea temperaturii conținutul de oxigen și alte gaze se micșorează și respectiv procesele de decompunere își încetinesc ritmul. [1]

Caracteristici chimice. Consumul de apă pe cap de locuitor influențează compoziția apelor uzate. Cu cât consumul de apă este mai mare sau mai mic,cu atât apa uzată este mai diluată și viceversa. [1]

– Materii solide totale Materiile solide totale precum și cele două componente ale acestora –materiile solide în suspensie și materiile solide dizolvate-prezintă caracteristici importante, care servesc la stabilirea eficienței procesului de epurare în diferite etape. Materiile solide în suspensie separabile prin decantare constituie nămolul din decantare și sunt ușor de observat cu ochiul liber. [1]

– Oxigenul dizolvat Apele uzate, în general, nu conțin oxigen dizolvat. Solubilitatea oxigenului în apă este în funcție de temperatură, turbulența la suprafața apei, presiunea atmosferică, mărimea suprafeței de contact, cantitatea de oxigen din apă sau din atmosferă. Prezența substanțelor organice în apă poate reduce oxigenul din apă până la zero, cazul apelor uzate. Suprasaturarea apei în oxigen se datorează fie turbulenței excesive a apei, fie prezenței plantelor acvatice în cantități mari, care consumă dioxidul de carbon și elimină oxigenul în cadrul procesului de metabolism, îndeosebi în timpul zilelor însorite. Trebuie adăugat însă că în timpul nopții plantele consumă oxigenul din apă.

Conținutul de oxigen din apă este unul dintre elementele chimice care caracterizează cel mai bine starea de murdărire a unei ape, precum și stadiul descompunerii acesteia în instalațiile biologice și în apele naturale. [1]

– Azotul Amoniacul liber, azotul organic, nitriții și nitrații constituie azotul total (25-85 mgf/dm3 în apa uzată brută). La analiza apei uzate se mai determină și amoniacul albuminoid.

Amoniacul liber este rezultatul descompunerii bacteriene a materiilor organice. Apele uzate proaspete au un conținut relativ mare de azot organic și scăzut de amoniac proaspăt,iar apele mai puțin proaspete au un conținut mare în amoniac și scăzut în azot organic. Concentrația totală a acestor două elemente constituie un bun indicator al gradului de impurificare a apei și este important în alegerea tipului instalației de tratare ce trebuie adoptată.

Nitriții(RNO2) și nitrații (RNO3) sunt conținuți în apa uzată proaspătă în concentrații mai mici. Prezența nitriților indică o apă proaspătă în curs de transformare. Nitriții pot apărea câteodată în mod natural în apele de ploaie sau în cele provenite de la topirea zăpezii.

Nitrații reprezintă cea mai stabilă formă a materiilor organice azotoase. Prezența nitraților în râuri este de dorit, deoarece reprezintă o sursă de oxigen; nitrații stimulează creșterea algelor și a altor plante verzi, care prin acțiunea de fotosinteză pot conduce la suplimentarea oxigenului și la apariția fenomenului de eutrofizare.

În bazinele cu nămol activ prezența nitraților indică producerea procesului de nitrificare la o cantitate mare de nămol sau un timp mare de parcurgere a apei prin bazin. [1]

– Clorurile si sulfurile Clorurile sunt substanțe anorganice provenite din urină. Sulfurile rezultă din descompunerea materiilor organice, precum și din apele industriale. [1]

– Acizii volatili Progresul fermentării anaerobe a materiilor organice este indicat de acizii volatili (acidul acetic, propionic, etc.) Din acești acizi, rezultați prin combinarea apei cu materia organică solidă, iau naștere prin descompunere bioxidul de carbon și metanul. [1]

– Grăsimi și uleiuri Grăsimile și uleiurile vegetale sau minerale sau substanțele asemănătoare în cantități mari, formând o peliculă la suprafața apei, sunt dăunătoare în stația de epurare deoarece ele pot colmata filtrele biologice și împiedică dezvoltarea proceselor biochimice în bazinele cu nămol activ sau de fermentare a nămolului. În apa uzată se găsesc cantități de grăsimi cuprinse între 0,0 și 40 de mgf/dm3 și uneori chiar mai mult. [1]

– Gaze În tehnica epurării apelor uzate intervin trei feluri de gaze: hidrogenul sulfurat, bioxidul de carbon și metanul. Hidrogenul sulfurat se determină chiar în cantități mici prin miros; prezența acestuia indică o apă uzată mai veche și care a fost ținută un timp mai îndelungat în condiții anaerobe. În concentrații mari este toxic. Metanul și bioxidul de carbon sunt indicatori ai fermentării anaerobe. [1]

– Detergenți sintetici Dintre cele trei categorii de detergenți sintetici(anionici, cationici și neionici), detergenții anionici evacuați din gospodării și din industrii sunt cei mai dăunători proceselor de epurare. Prejudiciile cele mai importante produse de detergenți sunt:

-emulsifică grăsimile și uleiurile,

-disperesează sau defloculează materiile coloidale,

-plutesc și spumează,

-distrug bacteriile și alte organisme necesare epurării biologice,

În bazinele cu nămol activ detergenții sintetici provoacă o spumă deasă la suprafața apei, care împiedică aerarea apei. [1]

– Aciditate,alcalinitate

Aciditatea sau alcalinitatea apelor uzate reprezintă capacitatea acestora de a neutraliza baze sau respectiv acizi. În general apele uzate menajere sunt slab alcaline, cele industriale au de cele mai multe ori un caracter pronunțat acid sau alcalin.

Pentru epurarea apelor uzate este de dorit ca acestea să fie slab alcaline; în acest fel procesele biologice se desfășoară în condiții bune. Activitatea ionilor de hidrogen este determinată de valoarea pH-ului. Controlul pH-ului se face în toate punctele importante ale stației de epurare, deoarece de acesta depinde: activitatea organismelor care acționează în cadrul proceselor aerobe și anaerobe; condițiile în care se produc precipitații chimice; activitatea unor compuși ai clorului cu care se face dezinfectarea apei uzate etc. În stația de epurare pH-ul apei trebuie să fie cuprins între 6,5 și 8,5. [1]

– Putrescibilitatea Putrescibilitatea este o caracteristică a apelor uzate care indică posibilitatea ca o apă să se descompună,mai repede sau mai încet. [1]

1.1 Epurarea biologică a apelor uzate

Aspecte generale privind epurarea biologică

Epurarea biologică este o treaptă superioară a procesului de epurare a apelor uzate orășenești și se mai numește și epurare secundară.

Epurarea biologică a apelor uzate se impune atunci când prin procedeele clasice nu pot fi separate acele substanțe și elemente chimice care prin conținutul lor pot produce poluarea emisarilor, făcându-i improprii pentru alimentările cu apă, pentru creșterea peștilor sau pentru zonele de agrement .

Substanțele poluante care se pot elimina prin metode biologice de epurare avansată sunt: combinații ale fosforului și cele ale azotului, combinațiile amoniacului, suspensiile fine de natura organică, etc.

In conformitate cu legislatia Comunitatii europene privind protectia mediului cu precadere a apelor, este obligatorie aplicarea acestui procedeu de epurare pentru a sigura o calitate superioara procesului de epurare.

Epurarea biologică este procesul complex prin care materiile organice existente în apele uzate provenind din cele mai diverse activități antropice sunt transformate cu ajutorul unor culturi de microorganisme, în produși de degradare fără nocivitate (CO2, H2O, CH4 și altele) și o masă celulară nouă (biomasă).

În prezent acest proces de epurare biologică se poate realiza în două moduri și anume:

1. Cu ajutorul unor microorganisme noi, dispersate în întregul volum al bazinului de epurare biologică.

2. Prin dezvoltarea unor microorganisme pe un suport mobil sau fix.

În procesul de epurare biologică a apelor uzate ce conțin materii organice, un rol principal îl dețin bacteriile organofage (care se hrănesc cu substanțe organice). Aceste bacterii, în funcție de predispoziția lor de a trăi în prezența sau absența oxigenului se clasifică în trei grupuri:

● Bacterii numai aerobe;

● Bacterii numai anaerobe;

● Bacterii mixte.

Bacteriile, sunt de fapt organisme microscopice, microcelulare sau grupate în colonii cu nucleu simplu, majoritatea fără clorofilă, heterotrofe (care sunt obligate să-și preia singure hrana sub formă de substanțe organice din mediu) îndeplinesc rolul de a epurare apele ce conțin materii organice.

Bacteriile aerobe sunt microorganisme care într-o proporție însemnată se pot dezvolta și reproduce numai în mediile care conțin oxigen. Aceste bacterii aerobe din care amintim cele saprofite, nitrificatoare, sulfobacterii și microbii patogeni trăiesc numai în prezența oxigenului molecular.

Bacteriile anaerobe sunt organisme capabile să trăiască fără prezența oxigenului liber, acestea își iau oxigenul din descompunerea substanțelor organice. Dintre acestea amintim infuzoriile, Clostridium pasteurianum și Clostridium sporogenes. [2]

Clostridium pasteurianum Clostridium sporogenes

1.2. Metode biologice de epurare avansata

Epurarea biologică se poate realiza în bazine cu nămol activ,bazine de aerare,iazuri biologice și în bazine cu film biologic(filtre biologice,biodiscuri etc.).Această epurare poate folosi bacteriile anaerobe în bazine septice,tancuri,metatancuri sau bacteriile aerobe în aerotancuri,bazine biologice sau de stabilitate,heleștee sau folosind filtrele biologice.Ceea ce este esențial de realizat în aceste metode de epurare este asigurarea unei mari suprafețe de contact între apa poluată și masa de microorganisme.În situația folosirii metodelor aerobe se pune și problema asigurării unei cantități suficiente de oxigen.

1.2.1 Filtrele biologice (filtrele picurătoare)

Biofiltrul este format dintr-un turn de 1-4 m înălțime ,ce conține o umplutură de material inert și un decantor secundar.Apa uzată, care este menținută în decantorul primar este introdusă prin partea superioară a biofiltrului și circulă prin picături,prin cădere liberă ,pe materialul de umplutură,în contracurent cu aerul.Pe suprafața materialului de umplutură se dezvoltă o peliculă biologică-biogenă-cu o compoziție asemănătoare nămolului activ,de care se deosebește prin repartiția microorganismelor.În partea superioară a filtrului bioderma are o compoziție predominant bacteriană,după care urmează succesiv grupe de microorganisme are utilizează produșii de metabolism sau componenții grupei precedente.

După o perioadă de limpezire a apei în decantorul primar,aceasta se pulverizează cu ajutorul unor distribuitoare speciale,astfel încît să se asigure o împrăștiere uniformă.Lichidul se scurge prin filtru,apoi este drenat printr-o rețea de drenuri și evacuat într-un emisar.

În pelicula biologică putem întîlni: Bacterii:-Shaerotilus natans, Zooglea ramigera; Cianoficee-Oscillatoria formosa; Diatomee-Navicula cryptocephala; Protozoare-Arcella vulgaris, Colpidium colpoda, Paramecium caudatum, Podophrya fixa, Tokophrya sp.

Cu cît perioada de contact între apa reziduală și suprafața peliculei biologice este mai scurtă cu atît curgerea hidraulică este mai rapidă și cu atît mai mare va fi încărcarea cu substanțe organice a efluentului evacuat din biofiltru.O dezvoltare masivă a peliculei biologice conduce la o colmatare a biofiltrului.

După eficiența și randamentul lor deosebim două tipuri de biofiltre:

Biofiltre de mică încărcare-încărcarea hidraulică este mică,iar timpul de contact între apa reziduală și microorganismele peliculei este relativ mare ,ceea ce determină o epurare de 80%.Efluentul se prezintă limpede și bine stabilizat,iar amoniacul este oxidat la azotați.

Biofiltre de mare încărcare.Randamentul este mai mare însă timpul de contact între apă și pelicula biologică fiind mic,procentul de reducere a încărcării organice este de 65-75%.

1.2.2. Aerotancurile

Pentru epurarea apelor uzate se folosește nămolul activ.

Nămolul se obține prin aerarea unei ape uzate încărcată cu substanțe organice biodegradabile pînă se formează o masă solidă biodecantabilă.Se formează practic flocoane din materia coloidală și microorganisme,mai ales bacterii și protozoare.Nămolul activ are capacitatea de a adsorbi substanțele organice și de a le mineraliza cu ajutorul bacteriilor.Astfel,epurarea apelor uzate în aerotancuri se face prin activitatea microorganismelor aerobe.O aerare prelungită duce la moartea tuturor organismelor prin inaniție.Prin formarea flocoanelor de nămol care suntt dispersate și menținute continuu prin agitare în masa apei se realizează o suprafață de contact foarte mare între microorganisme și substanța organică favorizîndu-se procesul de oxigenare.

Flocoanele care se formează sunt antrenate în bazinul secundar pentru clarificare.Aici se depune un nămol activ grosier.O parte din acest nămol este reciclat în bazinul de aerare (aerotanc),iar nămolul în exces este evacuat în metatanc unde suferă un proces de fermentație anaerobă cu producere de gaz metan.

Instalațiile cu nămol activ au o eficiență mai mare sau mai mică în funcție de :

-caracteristicile flocoanelor

-capacitatea lor de adsorbție a substanțelor organice

-componența biologică

-capacitatea de a se menține în flotație

Urmărind activitatea biologică din aerotancuri putem deduce că:

-bacteriile sunt principalii agenți ai epurării

-protozoarele ne indică modul în care se desfășoară procesul de epurare

-flagelatele nu se întîlnesc decît în apele uzate proaspete

-fitoflagelatele concurează cu bacteriile pentru substratul lichid

-zooflagelatele sunt consumatoare de batcerii

-ciliatele libere sunt prădători de vîrf

Atîta timp cît se găsesc bacterii în număr mare se dezvoltă ciliatele libere. Odată cu scăderea bacteriilor încep să crească ciliatele fixate, care au un necesar energetic mai redus. Ciliatele fixate sunt înlocuite treptat cu rotiferele, ceea ce indică o epurare eficientă a apelor uazate.

1.2.3. Iazurile biologice(de stabilizare,de oxidare)

Aceste iazuri servesc pentru epurarea apelor reziduale pe cale naturală.Au loc procese biologice aerobe,ceea ce solicită o bună oxigenare a apei.Ca urmare,iazul trebuie să aibă o suprafață mare și o adîncime mică,însă nu sub 0,6 m,pentru a favoriza dezvoltarea macrofitelor.

Apa reziduală se introduce în iazul biologic după o limpezire,pentru a nu se produce colmatarea,ceea ce înseamnă că iazul constituie treapta a doua de epurare.Aceste iazuri nu au funcție piscicolă.În situația în care sunt populate cu pești,aceștia servesc ca bioindicatori ai calității apei.

Oxigenul se asigură prin difuzie din atmosferă și din fotosinteza fitoplanctonului.În timpul iernii procesele metabolice sunt încetinite.

1.2.4. Heleșteele alimentate cu ape uzate

Heleșteele reprezintă bazine de creștere intensivă a peștilor,dar pot deveni și bazine de epurare a apelor uzate.Pentru buna lor funcționare se impun anumite condiții:

-amestecul apei uzate menajere cu apă curată în proporție de 1/6-1/8

-alimentarea să se facă prin mai multe guri

-prezența unor dispozitive de pulverizare a apei.

1.3. Procese de epurare biologica

Procesele de epurare biologică se pot împărții în:

– Procese aerobe, cu aplicații la eliminarea substanțelor organice din apele uzate;

– Procese anaerobe aplicate cu precădere la tratarea nămolurilor prin fermentare cu obținere de biogaz, dar și la epurarea apelor uzate foarte concentrate în poluanți organici pentru eliminarea nitriților și nitraților.

La fiecare proces tehnologic de epurare biologică vom întâlni deci biocenoze selectate specific procesului ales, respectiv aerob sau anaerob.

Substanțele organice pot fi îndepărtate din apă de către microorganisme care le utilizează ca hrană, respectiv sursă de carbon. [2]

1.3.1. Procese de transformare bacteriană

Bacteriile folosite în procesul de epurare biologică preiau din mediul înconjurător în care sunt cultivate, energia și materia nutritiva folosindu-le pentru:

– biosinteză și dezvoltare;

– activități fiziologice secundare ca spre exemplu mobilitatea, luminescența, și altele.

Procesele de catabolism, de dezasimilație, de degradare a substanțelor din mediu sunt exogene. Procesele în care se sintetizează componenții celulari corespund anabolismului și sunt consumatori de energie. Ambele tipuri de procese metabolice se produc în același timp astfel încât diversele reacții bio-chimice care alcătuiesc metabolismul realizează următoarele funcții esențiale pentru viața celulei:

1.asimilarea substanțelor nutritive și producerea substanțelor folosite la construcția edificiilor celulei;

2. eliberarea de energie și stocarea acesteia;

3. constituirea de nou material celular, prin folosirea materiei organice.

Pentru a cuantifica posibilitățile metabolice ale bacteriilor în procesul de epurare s-au făcut experimente pe diverse specii de astfel de organisme și s-a arătat că un gram de substanță uscată bacteriană, are o activitate respiratorie de câteva sute de ori mai intense in comparație cu cea a omului.

Condiția esențială pentru producerea reacțiilor biochimice metabolice este ca în mediul natural sau cultura artificială să existe toate materiile necesare formării constituenților celulari și produceri de energie. În aceste instalații pentru epurare biologică în mediile de cultură trebuie să existe în primul rând materiale care să conțină: C, H ,O, N, P, S, și în cantități mai mici sursa de: K, Mg, Mn, Na, Ca, Fe, Cl, PO4 3-, SO4 2-, și în concentrații foarte reduse oligoelementele: Zn, Ca, Mo [2].

1.3.2. Epurarea biologică aerobă

În practică, epurarea biologică aerobă se realizează în incinte deschise, construcții în care biomasa este fie suspendată în apă sub formă de agregate de microorganism (flocoane), fie este fixată pe suprafața unui suport solid sub forma unei pelicule gelatinoase. În ambele cazuri, sistemele sunt aprovizionate cu oxigen, de obicei din aer prin insuflare.

Cea mai uzuală variantă de epurare în care microorganismele sunt suspendate în apă sub formă de flocoane este procesul numit cu nămol activ, având schema reprezentată în figura 1.1.

Fig. 1.1. Schema de principiu a epurării biologice aerobe

În care: bioreactorul aerob – este reprezentat de baterii active care consumă materiile organice și unde influentul suportă un tratament de epurare prin acțiunea unei flore bacteriene de înaltă concentrare astfel încât aceasta capătă un aspect gelatinos, decantor – sedimentare gravitațională, influent – apa poluată, efluent – apa epurată.

Apa uzată este introdusă într-un bioreactor aerob care conține o suspensie de flocoane biologice (nămol activ) și în care se administrează oxigenul necesar respirației. Debitul oxigenului introdus depinde de cantitatea de biomasă din sistem și de cantitatea poluanților organici care trebuie degradați. Pe măsura admisiei de apă uzată, suspensia din bazinul de aerare trece într-un decantor, unde biomasa este separată prin decantare, iar lichidul limpezit (apa epurată) este evacuat din sistem. O parte din biomasa sedimentată, corespunzătoare vitezei de înmulțire a microorganismelor, este eliminată din sistem, dar cea mai mare parte este readusă în bazinul de aerare pentru a menține constantă populația de baterii care pot fi saprofite, nitrificatoare etc [2]

1.3.3. Epurarea biologică anaerobă

Epurarea anaerobă a apelor uzate se realizează în incinte închise (bazine de fermentare) ferite de accesul oxigenului care inhibă activitatea microorganismelor anaerobe. Este aplicat la prelucrarea nămolurilor fermentate și la epurarea apelor uzate foarte concentrate înpoluanți.

Bazinele septice sunt utilizate pe scară largă, fiind construite din PE (polietilenă lineară), și sunt alcătuite din două încăperi monobloc: bazinul principal – bazin de fermentare și un bazin de sedimentare.

Elementele principale care compun bazinul septic sunt: 1. intrare ape uzate; 2. racord de evacuare bio-gaz; 3. capac de inspecție a bazinului sedimentare și preluare a nămolului din bazinul de fermentare; 4. bazin de sedimentare; 5. orificiu ieșire lichid tratat; 6. bazin de fermentare sau de descompunere; 7. zona de inspecție bazin de sedimentare; 8. orificiu preluare nămol.

Epurarea anaerobă prezintă față de cea aerobă avantaje mai ales din punct de vedere energetic, întrucât treapta de aerare, mare consumatoare de energie electrică, este eliminată, iar din descompunerea poluanților organici rezultă gaze de fermentare combustibile (datorită conținutului ridicat de metan) care pot servi la acoperirea unor nevoi de energie din stația de epurare. Pe de altă parte, producția de nămol excedentar este nulă și neînsemnată, prin aceasta evitându-se cheltuielile legate de evacuarea finală a unor astfel de nămoluri. [12]

1.3.4. Procese de epurare în peliculă biologică

Epurarea biologică în film este un procedeu avansat de epurare și se utilizează în mai multe echipamente statice: filtre biologice sau dinamice; biodisc; biotambur; bioșurub. Filmul biologic care conține biomasa, este fixat pe un suport solid care poate fi în repaus sau antrenat în mișcare pentru o mai mare eficacitate.

Instalațiile de acest tip mai poartă denumirea de instalații de epurare biologică cu culturi fixate.

Filmul biologic este pus alternativ în contact cu oxigenul din aerul atmosferic și cu apa uzată supusa procesului de epurare.

Între procesul de epurare cu nămol activ și cel din filmul biologic sunt deosebiri structurale. În procesul cu nămol activ floconul este unitatea structurală de bază care conține toate speciile comunității din lanțul trofic necesar mineralizării substanțelor organice. În procesul cu film biologic speciile sunt organizate în lungul tehnologiei de epurare, în sensul reacțiilor succesive de degradare a materiei organice, astfel că apa uzată, pe măsura descompunerii substanțelor organice, în fiecare etapă a desfășurării fenomenului biochimic întâlnește bacteriile următoare din lanțul trofic. Pelicula biologică utilizează o succesiune de comunități biologice stabilite la diferite niveluri ale filmului și asociate cu diferite grade de epurare. [2]

1.3.5. Nitrificarea si denitrificarea

În epurarea apelor uzate eliminarea azotului se face prin două procese biologice consecutive și anume nitrificarea și denitrificarea. În cazul proceseler de tratare biologică de nitrificare și denitrificare, acestea se bazează pe utilizarea unor organisme, care au proprietăți specifice, respectiv necesită energie radiantă pentru creștere, necesită compuși organici ca nutrienți, folosesc donori (electroni) anorganici (de exemplu, gaz hidrogen), necesită oxigen molecular pentru creștere (ca oxidant), necesita sau nu oxigen din aer.

Cele mai multe sisteme biologice de tratare a reziduurilor organice depind de organisme heterotrofice, care folosesc carbonul ca sursa lor de energie.

Există trei clase de metabolism cu reacții de oxidare: fermentare, respirație aerobică (cu oxigen molecular) și respirație anaerobică (fără oxigen). Aceste reacții se descriu prin procese.

Materie organică + O2 + NH3 + celule –> CO2 + H2O + noi celule

Sursa principală a amoniului în apă o constituie apele reziduale casnice de lângă orașe și centre turistice naționale și internaționale.

Aceste ape reziduale pot conține până la 40-70 mg/l de combinații azotoase, din care, prin prezența bacteriilor și a oxigenului se naște amoniac și săruri de amoniu.

Amoniul popriu-zis se transformă în prezența oxigenului în nitrit și pe urmă în nitrat. Acest proces este mare consumator de oxigen și din acest motiv nu se dorește desfășurarea acestor reacții în apele de suprafață.

Sub aceste premize, pentru a obține un randament ridicat de purificare biologică, încărcarea nămolului activat se menține redusă (bacteriile sunt menținute într-o stare subnutrită) și amoniul-azot (NH4- N) se oxidează în nitrat-azot (NO2-N).

Din descrierea acestui proces se constată că o supraveghere și un control asupra acestui proces se poate obține numai prin intermediul analiticii de măsurare a NH4-N și NO2-N. Nitritul este o stare metastabilă și o formă intermediară toxică a oxidării bacteriale. Nitrații pot fi reduși cu bacterii heterotrofice, care însă necesită o sursă de carbon organic. [2]

Nitrificarea este un proces biologic aerob în două faze prin care azotul amoniacal sau organic este oxidat mai întâi prin acțiunea unor bacterii autotrofe la nitriți (NO2-), după care nitriții sunt oxidați prin acțiunea acelorași bacterii aerobe la nitrați (NO3-). Ambele faze se desfășoară simultan, biomasa bacterială găsindu-se dispersată în apa uzată supusă tratamentului sub formă de nămol activ (în cadrul unor bazine aerate) sau sub formă de peliculă biologică, fixată pe diferiți suporți (în cadrul biofiltrelor, biodiscurilor sau a bioreactoarelor cu pat integrat sau mobil).

Bacteriile nitrificatoare cele mai reprezentative pentru prima fază a procesului sunt din specia Nitrosomonas dar mai pot contribui și alte specii cum ar fi Nitrosococcus sau Nitrosospira, în timp ce bateriile cele mai reprezentative pentru a doua fază a procesului sunt din specia Nitrobacter dar mai contribuie și alte specii bacteriene cum ar fi Nitrospina, Nitrococcus și Nitrospira .[2]

Fig. 1.2 Schema procesul biologic aerob de nitrificare

Denitrificarea este un proces biologic realizat de o varietate de bacterii comune heterotrofe care în mod normal se găsesc în procesele biologice aerobe, cele mai multe fiind bacterii facultativ aerobe care au abilitatea de a utiliza nitrații, nitriții sau oxigenul elementar pentru oxidarea materiilor organice. Bacteriile capabile de a realiza denitrificare aparțin următoarelor specii: Achromobacter, Acinetobacter, Agrobacterium, Alcaligene, Arthrobacter, Bacillus, Chromobacterium, Corynebacterium, Flavobacterium, Hypomicrobium, Moraxella, Nesseria, Paracoccus, Propinibacteria, Pseudomonas, Rhizobium, Rhodopseudomonas, Spirillum și Vibrio. Studii recente au arătat că reducerea nitriților la azot gazos este realizată de un număr mult mai mare de specii specializate decât cele care reduc nitrații la nitriți.

Bacteriile heterotrofe denitrificatoare, care după cum s-a arătat anterior sunt bacterii facultativ aerobe, care în mod normal ar utiliza preferențial oxigenul liber, dizolvat în apă, însă în absența acestuia, vor utiliza și oxigenul legat chimic din nitrați și nitriți realizând reducerea acestora în cadru unui proces anaerob. De menționat că, pentru a face o distincție între condițiile anaerode specifice procesului anaerob aplicat materiilor organice și condițiile procesului anaerob aplicat nitraților și nitriților, acesta din urma va purta denumirea de proces “anoxic. [3]

Fig. 1.3 Schema procesului biologic anoxic de denitrificare

Pentru denitrificare se pot folosi bazinele cu namol activ,  echipate cu agitatoare imense, cu scopul de a se asigura o agitare continua pentru a menține in stare de suspensie flocoanele de namol activate.

Procesele de nitrificare – denitrificare se pot desfasura in treapta unica (bazine comune) sau in trepte separate (bazine separate) cu conditia de a asigura mediul corespunzator dezvoltarii microorganismelor specifice.

In figura de mai jos este prezentată schema unei instalații de nitrificare și postdenitrificare cu sursa externă de carbon organic.[2]

Fig. 1.4 Schema tehnologică de nitrificare si postdenitrificare

1–agitatoare; 2- sursa externă de carbon organic; 3-nămol recirculat

Procedeul de nitrificare – denitrificare in treaptă unică cu namol activ elimină necesitatea sursei de carbon  externe prezentand urmatoarele avantaje:

 reduce necesarul de oxigen  pentru îndepartarea materiei organice si realizarea nitrificării;

 elimină necesarul de carbon organic  suplimentar impus de procedeul de denitrificare;

 elimina decantoarele intermediare pentru recircularea namolului.

Un astfel de sistem conduce la o eficiență de îndepartare a azotului total de (60-80)% dar se  poate ajunge pana la (85-95)%. [3]

1.3.6. Defosforizarea

Eliminarea fosforului ca procedeu de epurare avansată se poate realiza atat pe cale fizico-chimică, cât și pe cale biologică.

Pe cale biologică, eliminarea fosforului se realizeaza in două trepte, prin efectul bacteriilor aerobe si anaerobe.

Pentru eliminarea fosforului pe cale biologică, trebuie ca in apa uzata supusă procesului de epurare in  treaptă biologica să existe o cantitate satisfăcătoare de substanțe de natură organică ușor degradabilă pentru a se putea forma  acizi organici și pentru imbogatirea mediului cu substanțe de rezervă pentru bacterii.

In figura de mai jos se prezintă o schemă de defosforizare biochimică caracterizată prin aceea că bazinul de activare este construit din trei compartimente: anaerob (AN), anoxic (NY) si aerob (A).

Prin circuitul intern (RI) namolul activ din compartimentul de aerare este introdus in  compartimentul anoxic, iar prin circuitul exterior pentru recircularea  nămolului, din decantorul secundar (DS) nămolul este introdus in compartimentul anaerob (AN). [3]

Fig. 1.5 Schema de principiu al defosforizarii biochimice

Cap. 2 Instalatii specifice tratamentelor biologice ale apelor uzate

După ce din apă supusă procesului de epurare, în treapta mecanică au fost extrase impuritățile grosiere, suspensiile granuloase, suspensiile ușoare, suspensiile decantabile precum și suspensiile nedecantabile aduse în stare decantabilă prin procedee fizico-mecanice, efluentul rezultat este supus în treapta biologică unui tratament biologic prin care se încearcă eliminarea substanțelor organice dizolvate aflate în apa uzată.În acest scop, în treapta biologică, într-o primă etapă, apa supusă tratamentului este pusă în contact cu ocultură de microorganisme (dintre care rolul principal îl au bacteriiile aerobe care utilizează încărcarea organică ca substrat (proces care are loc într-o multitudine de faze succesive ce poartă denumirea de fermentare aerobă, rezultand produși de fermentație inerți din punct biologic (dacă procesul se desfășoară în echilibru materia organic fiind transformată pană în final în bioxid de carbon și apă, apoi, într-o a doua etapă, apa supusă tratamentului este separată de biomasa bacteriană (care a realizat epurarea biologic prin separare gravitațională (proces de decantare. După modul în care cultura de microorganisme care realizează fermentarea biologică se găsește în bazinulde reacție sub formă de peliculă biolo gică fixată pe suporți inerți saudispersată în apa supusă tratamentului, obiectele tehnologice în care are loc epurarea biologică sunt de tip filtre biologice sau biodiscuri sau de tip bazine aerate cu nămol activ.Separarea gravitațională se face în decantoare, care se găsesc în treapta biologică care este treaptă secundară, poartă denumirea de decantoare secundare [4]

.

2.1 Filtre biologice si biodiscuri

Filtrele biologice (biofiltrele sunt obiecte tehnologice ale stațiilor de epurare în care impuritățile organice din apele uzate sunt eliminate de către o cultură de microorganisme aerobe care se găsește sub formă de peliculă biologică fixată pe suprafața unui material granular de umplutură inert din punct de vedere biologic.Pe scurt, procesul de epurare biologică într-un biofiltru are loc astfel apa uzată cu conținut de impurități organice este introdusă pe la partea superioară a biofiltrului, străbate materialul granular la suprafața căruia se dezvoltă pelicula biologică și părăsește instalația pe la partea inferioară. ca urmare a activității microorganismelor, pelicula biologică se îngroașa și la anumite intervale de timp se desprinde de pe umplutura (fenomen de” năparlire” și este antrenată de către efluent. Bucățile desprinse de peliculă biologică se îndepărtează din efluent în cadrul unui decantor secundar cu care filtrul biologic lucreză în agregat. De menționat că rolul principal în procesul de epurare îl au bacteriile aerobe, dar pe langă acestea, în filtrele biologice mai trăiesc și un număr mare de alte microorganisme și organisme cum ar fi protozoare, viermi, crustacee, larve de insecte, etc. În general o singură parcurgere a materialului de umplutură nu este suficientă pentru obținerea unei eficiențe corespunzătoare de epurare a efluentuluiși din această cauză în cele mai multe cazuri efluentul se recirculă după decantare. Schema de principiu a unei instalații de epurare cu biofiltru este prezentată în figura 1. [4]

Fig. 2.1 Schema de principiu a unei instalații de epurare bilogică cu biofiltru

Constructiv filtrele biologice sunt ansambluri de construcții supraterane și instalații compuse, în principiu,din următoarele subansambluri principale (vezi figura 2) [4]

Fig. 2.2 Schema constructivă a unui filtru biologic

Pereții laterali ai fitrului biologic se construiesc în general din beton armat și au grosimi de 0,2-0.3m. Forma în plan transversal orizontal a filtrelor biologice poate fi dreptunghiulară sau circulară (la început biofiltrele au avut mai ales formă dreptunghiulară, dar în prezent majoritatea biofiltrelor au formă circulara).

Radierul drenant este elementul de susținere a materialului drenant de umplutură și este executat de regulă din semifabricate (de exemplu plăci din beton cu dimensiuni de 1m x 0.5 mx 0.08 dispuse astfel încat să formeze între ele fante de 0.03 m așezate pe grinzi de susținere fixate pe radierul compact.

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

Materialul granular de umplutură trebuie sa îndeplinească o serie de condiții și anume: să aibă rezistență mecanică, să reziste la variațiile de temperatură și de compoziție ale apelor uzate, să aibă o suprafață cat mai poroasă și cat mai rugoasă pentru a oferi peliculei biologice suprafețe de contact cat mai mari, să nu conțină substanțe inhibitoare pentru procesul de epurare biologică, să aibă o constituție uniformă și să nu conțină părți fine care ar putea duce la colmatare și să fie curat. Inițial s-au utilizat materiale de umplutură cum ar fi zgura provenită de la cazane cocsul, roca spartă de diferite origini, cărămida, pietriș, materiale ceramice, etc. Dimensiunile ale particulelor constitutive ale umpluturii sunt în gama 30-100 mm, uzual 30-60 mm. În prezent au fost concepute si se utilizează pe o scară din ce în ce mai largă materiale de umplutura din mase plastice cu diferite forme și structuri care oferă peliculei biologice suprafețe de contact și condiții de dezvoltare mult superioare materialelor de umplutură clasice. Înălțimea uzuală stratului granular de umplutură variază între 1si 4m depinzand de mulți factoricum ar fi: concentrația impurităților organice în influentul de apă uzată, tratabilitatea biologigă a apei uzate,dimensiunile granulelor materialului de umplutură, modul de aerare a biofiltrului, gradul de epurare urmărit, etc. În general la biofiltrele obișnuite înălțimea stratului granular este de cca 1.8-2m.

Sistemul de distribuție a influentului pe suprafața filtrului biologic are rolul de a repartiza cat mai uniform influentul de apă uzată pe suprafața materialului de umplutură. La modul cel mai general, distribuția apei uzate în biofiltru se poate face continuu sau intermitent. În ambele cazuri pentru distribuția apei sunt necesare distribuitoare,iar în cazul distribuției intermitente, pe langă distribuitoare mai sunt necesare și rezervoare de dozare.Distribuitoarele pot fi fixe sau mobile, iar la randul lor cele mobile pot fi rotative (utilizate în cazul filtrelor biologice cu secțiune circulară sau de translație, de regulă cu mișcare du-te vino (utilizate în cazul filtrelor biologice cu secțiune dreptunghiulară). Constructiv distribuitoarele pot fi sub forma unor conducte sau jgheaburi cu orificii sau de cunducte cu diuze (sprinklere). Conductele cu diuze se poziționează la o distanță de 0,3- 0.75 m de suprafața materialului de umplutură, iar în cazul în care se utilizează material granular de umplutură clasic, pentru o uniformitate superioară de distribuție a influentului la suprafața umpluturii se formează un strat de repartiție de cca.0,2 m grosime din granule cu dimensiuni de 20-30 mm.

Aerarea în filtrele biologice este absolut necesară deoarece procesul de epurare este aerob. aerul se introduce prin ventilație naturală sau artificială. ventilația naturală se obține ca urmare a diferenței de temperatură dintre aerul din interiorul , respectiv exteriorul biofiltrului. circulația aerului din biofiltru este în funcție de climă și anume:

iarna, aerul din interiorul biofiltrului este de regulă mai cald decat cel din afara acestuia, și se ridică favorizand admisia aerului proaspăt pe la partea inferioară a biofiltrului, deci o circulație a aerului de jos în sus;

vara, aerul din interiorul biofiltrului este mai rece decat cel din afara, deci coboară și parasește biofiltrul pe la partea inferioară, favorizand admisia aerului proaspăt pe la partea superioară a biofiltrului, deci o circulație a aerului de sus în jos;

De multe ori, în anumite perioade, circulația aerului se inversează de cateva ori pe zi, deoarece temperatura aerului din interiorul biofiltrului este egală cu cea a apei care este relativ constantă pe cand temperatura din exteriorul biofiltrului poate avea mari fluctuații; de asemenea se poate întampla ca în anumite condiții circulația aerului din biofiltru chiar să stagneze, situație deloc favorabilă. pentru a permite circulația aerului prin biofiltru, în zona inferioară a acestuia între radierul drenant și cel compact sunt prevăzute deschideri pe unde să treacă curentul de aer (normele americane prevăd ca suprafața deschiderilor dintre radierele biofiltrului să reprezinte cca. 15% din suprafața transversală orizontală a acestuia). În anumite cazuri se practică ventilația artificială caz în care biofiltrele poartă numele de aerofiltre. [4]

Filtrele biologice se pot clasifica după mai multe criterii și anume după modul de exploatare, după numărul de trepte succesive de filtre biologice din instalație, după modul în care se face alimentarea și se realizează contactul dintre apa uzată și biomasa bacteriană și după numărul de straturi de umplutură.

După modul de exploatare, filtrele biologice pot fi clasificate în:

filtre biologice de mică încărcare,

filtrebiologice de încărcare medie,

filtre biologice cu încărcare normală

filtre biologice de mare încărcare.

De menționat că după modul cum sunt exploatate filtrele bilogice se obțin diferite valori ale indicatorilor de eficiență(eficiența de îndepărtare a CBO5, concentrația de CBO5 a efluentului, stabilizarea conținutului de nitrați din efluent)în funcție de încărcare, obținerea unor valori corespunzătoare pentru unii parametri făcandu-se în defavoarea celorlalți.

După numărul de trepte succesive de filtre biologice din instalație, instalațiile cu filtre biologice seclasifică în:

instalații cu o singură treaptă de filtre biologice

instalații cu două trepte de filtre biologice

De menționat că, la instalațiile cu o singură treaptă de filtre biologice, fluxul influent de apă uzată parcurge filtrele biologice după care este dirijat la decantorul secundar unde este clarificat, după care o parte din efluentul decantorului este recirculată la intrarea în filtrele biologice, iar cealaltă parte de efluent este evacuată, în timp ce la instalațiile cu două trepte de filtre biologice, fluxul influent de apă uzată parcurge succesiv treptele de filtre biologice după care o parte din efluentul treptei a doua de filtre biologice este recirculat la intrarea în prima treaptă de filtre biologice, în timp ce cealaltă parte de efuentul treptei a doua este diriajtă la decantorul secundar în vederea clarificării.

După modul în care se face alimentarea și se realizează contactul dintre apa uzată și biomasa bacteriană,filtrele biologice pot fi clasificate în:

filtre biologice clasice – a căror construcție și funcționare au fost descrise anterior

filtre biologice de contact – care sunt instalații sunt constituite din bazine puțin adanci (sub 1m umplute cu material granular inert (de obicei piatră spartă în care apa uzată este introdusă o dată sau de două ori pe zi și estereținută timp de 3-4 ore, după care este evacuată) în restul timpului biofiltrul rămane fără apă în scopul aerării și formarii peliculei biologice

filtrele biologice scufundate – care sunt instalații în care materialul granular de umplutură este menținut în permanență sub apă( această categorie de filtre lucrează numai cu aerare artificială, aerul furnizat de către o suflantă sau un compresor fiind insuflat permanent prin intermediul unor conducte perforate care se găsesc în partea inferioară a materialului granular de umplutură) pelicula biologică, care se formează la suprafața materialului de umplutură, se dezvoltă și “năparlește), bucățile de peliculă biologică desprinse fiind antrenate de curentul ascendentde apă și bule de aer către partea superioară a biofiltrului de unde sunt evacuate împreună cu efluentul de apă tratată biologic către decantorul secundar (avantajul filtrelor biologice scufundate este realizarea unor eficiențe pe unitatea de volum ridicate, mai mari chiar decat cele obținute în bazinele cu nămol activ, dar prezintă și dezavantajul major al înfundărilor rapide în condițiile unei exploatări necorespunzătoare.

După numărul de straturi de umplutură, filtrele biologice pot fi clasificate în:

filtre biologice obișnuite – care au un singur strat de umplutură, cu caracteristicile prezentate anterior

filtre biologice turn – alcătuite din 2-4straturi din material granular de umplutură, fiecare avand înălțimide 2 -4m (în general materialul granular de umplutură utilizat la biofiltrele turn are o granulație mai grosieră și anume 40-100mm )între straturile succesive se lasă interspații cu dimensiuni de 04 -0.5m; înălțimea mare aacestui tip de biofiltru precum și interspațiile mari dintre straturile de umplutură creează un tira natural foarte pronunțat care contribuie la o aerare foarte accentuată; filtrele biologice turn se utilizează mai ales pentru epurarea apelor uzate orășenești cu încărcătură organică mare. [4]

Un alt tip de instalație pentru epurarea biologică a apelor uzate la care cultura bacteriană aerobă este sub formă de peliculă dezvoltată pe suporți inerți din punct de vedere biologic sunt contactoarele biologice rotative denumite și biodiscuri

Constructiv o instalație cu biodiscuri este constituită dintr-un număr de discuri (care formează o baterie din material plastic sau metalice fixate pe un arbore orizontal rotativ (vezi figura 3). Bateria de discuri este parțial imersată în bazinul de reacție în care este introdusă apa uzată supusă tratamentului. În timpul procesului de epurare biologică pe suprafețele discurilor se formează sio peliculă biologică care elimină încărcarea organică din apa.

De menționat că atata timp cat o porțiune de peliculă biologică este imersată în apa cu încărcare organică, îi este asigurată hrană, iar atunci cand se găsește în afara apei, îi este asigurată aerarea, aceste două faze successive repetandu-se la fiecare rotație a biodiscurilor.

Fig. 2.3 Biodiscuri (schema constructivă, plasare, principiu de funcționare)

2.2.Bazine aerate cu namol activ

Bazinele aerate cu nămol activ sunt reactoare biologice în care apa uzată supusă tratamentului este pusă în contact cu o cultura de microorganisme (care poartă denumirea generică de nămol active) care este dispersată în aceasta, în condiții de aerare corespunzătoare. [4]

Fig. 2.4 Schema tipică a unei trepte biologice dotată cu bazine de aerare cu nămol activ

În figura 2.4 este prezentată schema tipică a unei trepte biologice dotată cu bazine de aerare cu nămol activ care are următoarea funcționare- influentul de apă uzată cu încărcare organică (dizolvată sau coloidală), care provine de la treaptă mecanică a stației de epurare, pătrunde în bazinul de aerare cu nămol activ, unde are loc fenomenul de fermentare aerobă în urma căruia apa este eliberată de impuritățile organice biodegradabile, apoi amestecul de apă epurată biologic și nămol activ părăsește bazinul de aerare cu nămol activ și este dirijat către decantorul secundar unde apa epurată se separă gravitațional de nămolul activ rezultand efluentul clarificat al treptei biologice;o parte din nămolul activ separat în decantorul secundar este recirculată către bazinul de aerare, în scopul menținerii unei concentrații relativ constante de nămol activ, iar cealaltă parte esteevacuată ca nămol secundar în exces și transmisă către treapta de prelucrare a nămolurilor a stației de epurare.

De menționat că în bazinul de aerare cu nămol activ cultura de microorganisme este menținută permanent în condiții de aerare prin asigurarea unui aport corespunzător de aer sau oxigen. De asemenea trebuie menționat că o mică parte din nămolul recirculat este dirijat și către decantorul din treapta mecanică (decantorul primar pentru inocularea apei cu microorganisme) înainte de ajungerea acesteia în treapta biologică, în scopul învingereii lagului biologic șiasigurării unui proces biologic normal încă de la pătrunderea efluentului treptei mecanice în bazinul de aerare cu nămol activ. [4]

Fig. 2.5 Schemele de principiu ale celor mai reprezentative variante de sisteme de epurare biologică cu nămol active :I – influent, E – efluent, BA – bazin de aerare, DS – decantor secundar, BR – bazin de regenerare a nămolului; NR – nămol recirculat, NE – nămol în exces

Pentru ca eficiența procesului biologic de fermentație biologică să fie cat mai mare, în practică au fostdezvoltate diferite variante ale procesului cu nămol activ, în scopul asigurării unor concentrații de nămol activ și încărcare organică cat mai adecvate în tot volumul bazinului de aerare. În figura 2.5 sunt prezentate schemele de principiu ale celor mai reprezentative variante de sisteme de epurare biologică cu nămol activ, și anume:

– schema epurării cu nămol activ clasică convențională (vezi figura 2.5). – care a fost prezentată pe larg anterior

-schema distribuției în etape a influentuluide apă uzată cu încărcare organică

(figura 2.5b)- se caracterizează prin alimentarea cu influent în mai multe puncte de-a lungul bazinului realizandu-se o alimentare uniformă a culturii de microorganisme cu substanță organică de-a lungul bazinului de aerare, ceea ce conduce la anularea în parte a efectului variației concentrației încărcării organice asupra nămolului activ-

-schema distribuției în etape atat a influentului de apă uzată cu încărcare organică cat și a nămolului recirculat (vezi figura 2.5.c.- realizează o distribuție uniformă atat a încărcării organice cat și concentrației nămolului activ în întregul volum al bazinului de aerare; dacă în plus accesul fracționat al influentului și nămolului recirculat se face prin deversare pe la suprafața apei, atunci se realizează o aerare suplimentară, cu efecte foarte favorabile asupra procesului de fermentare aerobă, și în plus se combate și efectul de spumare produs de detergenți sau alte substanțe tensioactive din apa uzată supusă tratamentului;-

-schema epurării în două trepte (vezi figura 2.5d) – constă în trecerea apei uzate prin două perechi succesive de bazine de aerare și decantoare secundare, rezultand două calității de nămol activ care pot fi mai corespunzător folosite printr-o distribuție rațională în cadrul instalație

– schema epurării cu regenerarea nămoluluil activ (vezi figura 2.5 e) – regenerarea nămolului activ separata în decantorul secundar se face într-un bazin special de regenerare în care nămolul este reținut un timp mai îndelungat și aerat în vederea îmbunătățirii calității, micșorării volumului și îmbunătățirea capacităților sale de pompare în procesul de regenerare a nămolului trebuie să fie adăugată și hrana corespunzătoare care este supernatant (apă de nămol) provenit de la instalațiile de fermentare anaerobă a nămolurilor; prin regenerarea nămolului activ se asigură eficiențe superioare ale procesului de epurare biologică cu volume de nămol activ semnificativ reduse, în acelați timp evitandu-se umflarea nămolului și mărindu-se decantabilitatea acestuia. La bazinele de aerare cu nămol activ, oxigenul necesar desfășurării procesului biologic de fermentareeste preluat din aerul atmosferic (în unele fiind introdus chiar oxigen gazos) care este introdus prin intermediul sistemelor de aerare. [4]

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

-sisteme de aerare pneumatic (vezi figura 2.6 a)- la care aerul este comprimat și introdus în bazinul de aerare cu nămol activ prin intermediul unor echipamente sub formă de bule fine (cu diametre de 1-1.5 mm), bule mijlocii (cu diametre de 1.5-3 mm) sau bule grosire (cu diametre de 3-120mm);

– sisteme de aerare mecanice (vezi figura 2.6 b)- la care conținutul bazinului cu nămol activ se pune în contact cu aerul atmosferic printr-o agitare (amestecare foarte intensă)

– sisteme de aerare mixte (vezi figura 2.6 c)- care utilizează atat dizpozitive pneumatice de insuflare a aerului cat și dispozitive mecanice de agitare a conținutul bazinului cu nămol activ.

Dintre sistemele de aerare pneumatică cu bule fine cele mai frecvent întalnite sunt difuzoarele cu plăci poroase fixate pe radierul bazinului; difuzoarele cu tuburi poroase plasate pe radierul bazinului sistemele dedifuzoare de tip dom montate pe un sistem de conducte metalice amplasat pe radierul bazinului, sistemele dedifuzoare cu tuburi membranoase montate pe un sistem de conducte metalice amplasat pe radierul bazinului, sistemele de conducte membranoase plasate pe radierul bazinului etc.

Dintre sistemele de aerare pneumatică cu bule mijlocii cele mai frecvent întalnite sunt sistemele de tip INKA de țevi metalice perforate plasate în bazinul de aerare la o adancime medie.

Dintre sistemele de aerare pneumatică cu bule grosiere cele mai frecvent întalnite sunt aeratoarele cu deversor, aeratoarele cu ejector, aeratoarele statice cu șicane etc.

Dintre sistemele de aerare mecanică cele mai frecvent întalnite sunt aeratoarele cu perii (Kessener sau perii pentru șanțuri de oxidare) și aeratoarele cu rotoare (lente sau rapide).

Sistemele de aerare mixte sunt sisteme combinate, formate de regulă dintr-un dispozitiv de insuflare a aerului sub formă de bule fine și un dispozitiv mecanic de agitare de tip perie sau amestecător. [4]

Fig. 2.6 Tipuri de sisteme de aerare utilizate la bazinele cu nămol activ

2.3 Decantoare secundare

Decantoarele secundare sunt obiectele tehnologice din treapta secundară în care apa supusă tratamentului biologic în bazinele de aerare cu nămol activ sau în filtrele biologice este separată gravitațional de biomasa de microorganisme, rezultand efluentul clarificat al treptei biologice. Nămolul activ sedimentat în decantoarele secundare (denumit șinămol secundar ) este colectat de pe radierele acestora prin intermediul unor sisteme de colectare și apoi este dirijat ca nămol secundar recirculat către bazinele de aerare sau către decantoarele primare sau evacuat ca nămol secundar în exces către treapta de prelucrare a nămolurilor.

Constructiv categoriile de decantoarele secundare cel mai frecvent întalnite în practică sunt decantoarelesecundare orizontale longitudinale și decantoarele secundare orizontale radiale.

.Aceste categorii de decantoare secundare sunt similare cu categoriile decantoare primare de același tip, din punct devedere al desfașurării procesului de lucru și din punct de vedere constructiv, însă prezintă anumite particularități. De menționat că la fel cu decantoarele primare similare, decantoarele secundare au dimensiuni standardizate, sub forma deserii tipodimensionale [4]

Fig. 2.7 Decantor secundar orizontal radial

Particularitățile constructive ale decantoarelor secundare se referă în special la faptul că datorită naturii nămolului secundar (mult mai lax dec!t nămolul primar) sistemele tipice de colectare a nămolului pentru decantoarele secundare sunt sub forma unor sisteme de guri de aspirație montate pe poduri rulante în cazul decantoarelor secundare longitudinale sau pe poduri pivotante în cazul decantoarelor secundare radiale care aspiră nămolul depus pe radieruldecantoarelor în timpul deplasării podurilor.

Fig. 2.8 Variante de sisteme de colectare a nămolului pentru decantoarele secundare longitudinal

În figura 2.8 sunt prezentate două variante constructive de poduri rulante cu sisteme de aspirație pentrudecantoare secundare longitudinale, o variantă la care, în timpul deplasării podului rulant, nămolul aspirat este evacuat prin sifonare în jgheaburi îngropate plasate paralel cu compartimentele decantorului (vezi figura 2.8 sus ) și o altăvariantă la care, în timpul deplasării podului rulant, nămolul aspirat este evacuat prin pompare în jgheaburi suspendate,de asemenea plasate paralel cu compartimentele decantorului (vezi figura 2.8 jos).

O variantă de pod pivotant cu sistem de aspirație a nămolului pentru decantoare secundare radiale este prezentat în figura 2.7; (cazul tipodimensiunilor standardizate de decantoare secundare radiale cu diametre de peste 25 m în care se remarcă particularitatea constructivă a acestor variante de decantoare secundare radiale că au radierul planorizontal și nu conic și cu bașă în centru așa cum este la decantoarele primare radiale cu dimensiuni similare, care suntdotate cu sistem de lame racloare montate pe podul pivotant.

Există însă și variante constructive de sisteme de colectare a nămolului din decantoarele secundare prin raclare similare celor de la decantoarele primare. De exemplu în figura 2.9 este prezentat un decantor secundar longitudinal la care colectarea a nămolului se face cu un sistem de racloare fixate pe lanțuri, a cărui construcție este în principiu similară cu cea de la decantorul primar longitudinal similar, cu particularitatea construtivă că în acest caz ramura superioară sistemului de raclare se întoarce prin apă și nu pe la suprafața apei cum este la decantorul primar la care ramura superioară a sistemului de raclare are rol de colectare, dirijare și evacuare a spumei de la suprafața apei. [4]

Fig. 2.9 Decantor secundar longitudinal cu sistem de colectare a nămolului cu sistem de racloare fixate pe lanțuri

De asemenea o altă variantă construtivă de sistem de colectare prin raclare a nămolului din decantoarele secundare se întalnește în cazul tipodimensiunilor standardizate de decantoare secundare radiale cu diametre sub 25 m care au construcții absolut similare cu cele ale decantoarelor primare radiale cu dimensiuni similare (vezi figura 2.10 ).

Fig. 2.10 Decantor secundar radial cu colectarea nămolului prin raclare cu lame fixate pe podul pivotant

Cap. 3. Tratamente biologice la Stația de Epurare a apelor uzate din municipiul Giurgiu, județul Giurgiu

Județul Giurgiu este situat în partea de sud a Romaniei, avand o suprafata de 3526 km² si 297 859 locuitori. Are in componența sa 3 orașe ( din care 1 oraș este reședința de județ), 51 de comune si 167 de sate.

Cele trei asezari urbane din judetul Giurgiu sunt municipiul Giurgiu cu o populatie de 69345 locuitori,orasul Bolintin Vale cu o populatie de 11 702 locuitori si orasul Mihailesti cu 7490 locuitori.

In economia județului Giurgiu se disting ca activități cu pondere semnificativă, agricultura, industria și comerțul. În cadrul industriei județului reprezentative sunt: industria alimentară, a băuturilor și tutunului, producția de energie electrică și termică, captarea, tratarea și distribuția apei, extracția petrolului și gazelor naturale, industria textilă și a confecțiilor din textile.

În anul 1996 a luat ființă Regia autonomă “Zona Liberă “ Giurgiu amplasată în partea de sud-est a municipiului Giurgiu, pe o suprafață de 163.54 ha, care s-a transformat începând cu 01.06.2004 în societate comercială pe acțiuni.

Amplasata in partea de sud a municipiului Giurgiu, pe o suprafata de 28 000 m², la o distanta de 800 de metri de fluviul Dunarea, statia de epurare Giurgiu proceseaza apele menejere din aglomerarea Giurgiu-Slobozia, avand o capacitate corespunzatoare pentru o populatie echivalenta de 82 400 p.e

Figura 3.1 – Vedere aeriana Statia de epurare a apelor uzate Giurgiu [5]

Reabilitarea si extinderea statiei de epurare a municipiului Giurgiu a facut parte din proiectul ,,Extinderea si reabilitarea sistemelor de alimentare cu apa si canalizare in judetul Giurgiu “.

Inaugurarea noii statii a avut loc in 7 august 2012.

Statia realizeaza epurarea apelor uzate menajere pe baza tehnologiei cu namol activat incluzând trepte de tratare mecano-biologica, tratarea namolului prin stabilizarea anaeroba si recuperarea energiei din gazul de fermentare prin intermediul blocului cogenerator. [5]

Fig. 3.2 Plan general Statia de epurare a apelor uzate a municipiului Giurgiu [5]

Fig. 3.3 Tratamente de biologice la statia epurare a municipiului Giurgiu – linia tehnologica apa uzata [5]

La statia de epurare a apelor uzate apartinand SC Apa Service SA Giurgiu, epurarea apelor uzate se realizeaza in doua trepte: treapta primara, mecanica si treapta secundara, biologica. [5]

3.1 Treapa primara mecanica

Apa menajera este colectata in trei statii de pompare si ajunge in treapa primara mecanica.

Aceasta este formata din:

-camera de admisie

-camera gratarelor

-desnisipator

-doua decantoare primare

Fig. 3.3 Statia epurare a apelor uzate a municipiului Giurgiu – Camera admisie si camera gratarelor [5]

Fig. 3.4 Statia epurare a apelor uzate a municipiului Giurgiu – Deznisipatorul si decantoarele primare [5]

3.2. Treapta secundara biologica

S-a construit un bazin de aerare, cu 2 linii si V = 9.600 m³. Acesta contine 3 zone:

Zona Bio-P (eliminare biologica a fosforului): 2 x 450 m³

Zona DN (denitrificare): 2 x 1.050 m³

Zona N (nitrificare): 2 x 3.300 m³.

Zona Bio-P este operata in cazul in care este necesar si ca zona DN, pentru a asigura si la temperaturi scazute eliminarea fosforului. Fosfatul trebuie eliminat apoi prin precipitare suplimentara, atunci cand temporar nu mai este disponibila nici o zona Bio-P. Astfel este asigurata o functionare flexibila a treptei biologice si indeosebi prin variatia marimii zonei de denitrificare poate fi comandata precis incadrarea in limitele impuse ale efluentului de Ntot = 10 mg/l chiar si la temperaturi joase. In cazul temperaturilor de peste 15°C poate fi obtinuta prin cresterea eliminarii biologice a fosforului o reducere a consumului de agenti de precipitare chimica pentru fosfatul remanent. Amestecul de apa uzata – namol activat curge printr-un canal deschis cu o latime de 1,0 m labazinul de aerare. Printr-o conducta DN 600 namolul de recirculatie ajunge de la statia depompare a namolului de recirculatie la apa uzata, si pe un traseu de cca. 12 m al canalului, are loc amestecul apei uzate cu namolul de recirculatie. [5]

Fig. 3.5 Statia epurare a apelor uzate a municipiului Giurgiu – Treapta biologica [5]

Intr-o camera de distributie aflata in interiorul bazinului de aerare, amestecul apa uzata – namol activat deverseaza peste 2 praguri cu latime de trei metri, realizand astfel o distributie uniforma pe ambele linii ale bazinului. Prin vane stavilar poate fi blocat accesul la fiecare linie de aerare. Prin intermediul unei pompe submersibile mobile poate fi evacuata fiecare linie in cazul scoaterii ei din functiune.

Apa uzata patrunde mai intai in zona Bio-P V = 2 x 450 m³. Aceasta este dotata cu cate un mixer. In cazul in care se considera necesar poate fi adus in aceasta zona namol de recirculare bogat in nitrati din canalul pentru namol de recirculare aflat mai sus, prin deschiderea a doua vane DN 500 (in cazul folosirii ca zona DN suplimentara).

Prin goluri deversoare de 2 m latime, apa uzata patrunde apoi in zona DN V = 2 x 1.050 m³ Namolul bogat in nitrati este transferat prin cate o vana de perete deschisa DN 500 din canalul pentru namol recirculat de sus in zona DN. Ambele bazine DN sunt dotate cu mixere.

Prin goluri deversoare de 2 m latime, apa uzata patrunde in continuare in zona N V = 2 x 3.300 m³. Ambele bazine sunt dotate cu aeratoare de suprafata cu bule fine pe fundul bazinului. In zona de evacuare/amplasare a pompelor de recirculare nu este prevazuta pe cativa metri patrati aerarea de suprafata, pentru ca in bazinul de decantare secundara si in namolul de recirculare sa fie introdusa o cantitate cat mai redusa de oxigen. In rest, intreaga zona de nitrificare este acoperita de aeratoare. Astfel se obtine un aport uniform de oxigen, iar depunerile de namol sunt evitate. Bazinul de aerare este dotat cu o pasarela centrala din beton, amplasata deasupra canalului pentru namol de recirculare. De aici pot fi manevrate clapetele de aer ale tevilor aeratoarelor, precum si vanele si mixerele si pompele de recirculare. [5]

La sfarsitul zonei de nitrificare este extras namol de recirculare prin 4 pompe de recirculare intr-un canal aflat la mijloc. In zona pompelor canalul este evazat si dotat cu un perete de ghidaj. Fiecare pompa este dotata cu o vana actionata cu motor, care se inchide automat la deconectarea pompei. Prin numarul pompelor se asigura o esalonare dubla a debitului de recirculare.

Apa uzata curge la iesirea din bazinul de aerare prin praguri de evacuare cu latimea de 2,85 m intr-un camin de evacuare aflat in exterior si este condusa apoi la camera de distributie a decantarii secundare (cod D1).

Statia de pompare a namolului de retur (D3) este instalata direct langa bazinul de aerare.

Este vorba de o statie de pompare in camin deschis (partial acoperit) cu dimensiuni constructive de cca. 9,00 m x 4,50 m x 5,00 m (inaltime medie). Peretele exterior al caminului se afla la cca. 2,25 m deasupra cotei proiectate a terenului. [5]

Fig. 3.6 Statia epurare a apelor uzate a municipiului Giurgiu – Decantoare secundare [5]

Namolul de retur patrunde de la cele doua bazine de decantare secundara prin conducte de namol pozate la adancime (DN 450) in doua camere de namol separate deschise. O a treia camera de namol situata in mijloc este separata prin doua vane stavilar 700 x 700 mm si serveste drept camera de rezerva.

In cele trei camere de namol sunt amplasate cate o pompa submersibila axiala (de aspiratie) pentru namolul retur (Q = 540 m³/h pe fiecare pompa, 1 pompa ca utilaj de rezerva). Pompa de rezerva intra in functiune, atunci cand una din vane este deschisa si camera de namol de rezerva se umple. Pompele ridica namolul retur intr-o camera comuna de namol aflata la canalul din fata bazinului de aerare.

Namolul in exces este extras din camera de namol recirculat prin deschiderea vanei electrice (masurarea debitului cu MID) si este condus printr-o conducta DN 250 impreuna cu namolul flotant de la bazinele de decantare secundara in cadere libera la statia de pompare a namolului. Caminul de masurare uscat a namolului in exces amplasat in constructie poate fi vizitat printr-un gol de montaj si o scara. [5]

Fig. 3.7 Statia epurare a apelor uzate a municipiului Giurgiu – linia tehnologica namol [5]

Extragerea namolului primar si statia de pompare a namolului

Namolul primar din decantoarele primare este transportat printr-o conducta la noul camin de vane de la statia de pompare a namolului. In caminul de legatura la cele doua decantoare primare se face prin doua vane manuale selectia, din care bazin se face extragerea namolului. Vanele pot fi deservite printr-o tija de prelungire de la cota terenului. Pozitia vanelor trebuie adaptata mereu la punerea / scoaterea din functiune a cate unui bazin. [5]

Fig. 3.8 Statia epurare a apelor uzate a municipiului Giurgiu – depozitul si rezervoarele de namol [5]

In cazul in care conducta de namol existenta nu mai poate fi utilizata, se va monta o conducta noua pentru namol de la caminul de legatura al decantoarelor primare pana la statia de pompare a namolului..Extragerea namolului primar din bazinele de decantare primara se realizeaza prin conectarea locala a vanei cu actionare electrica la caminul nou de extragere a namolului Vana poate fi deschisa individual pentru o anumita perioada de timp (timp reglabil, de ex. 2 sau 3 minute) si se inchide automat dupa trecerea perioadei setate. Suplimentar este instalata in conducta de namol o vana montate in pamant cu tija verticala ca vana manuala pentru protectie, in cazul in care vana electrica nu inchide.

Namolul primar patrunde din caminul de namol in admisia pompelor la statia de pompare B3. In plus namolul in exces (de la statia de pompare a namolului recirculat D3 de la bazinul de aerare) patrunde in statia de pompare a namolului, la fel ca si grasimile si materiile in suspensie de la deznisipator si bazinele de decantare primara.

Sunt instalate pompe submersibile si conducte:

– 2 pompe submersibile pentru namolul in amestec

– 1 pompa submersibila pentru namol ca sursa de carbon pentru bazinul de aerare,

Q = 10 la 30 m3/h [5]

Statie de suflante

Direct langa bazinul de aerare esteo cladire cu un nivel unde sunt amplasate urmatoarele utilaje:

– 4 suflante cu piston rotativ, 2.300 Nm³/h de fiecare suflanta (din care 1 echipament de rezerva)

– 4 grinzi macara pentru demontarea suflantelor

– Instalatii de aerare si dezaerare cu amortizor de zgomot

– Camera electro separata ca panou de joasa tensiune pentru treapta biologica.

Toate suflantele sunt dotate cu FU (convertor de frecventa). Cate doua suflante sunt repartizate unei conducte de aer comprimat. Pentru situatia de incarcare medie sunt suficiente doua suflante (pentru fiecare linie de nitrificare cate una) pentru alimentarea cu oxigen a treptei biologice. Numai in situatia de incarcare de varf sunt necesare trei suflante. Puterea

suflantelor este reglata in ambele bazine de nitrificare prin intermediul necesarului de oxigen. Toate suflantele pot fi blocate individual prin actionarea clapetelor de aer. In cazul scoaterii din functiune a unei suflante se introduce debitul necesar de aer prin intermediul celor trei suflante ramase.

Statia de suflante are goluri de ventilatie si de dezaerare cu amortizor de zgomot cu culisa. In spatiul de echipamente electrice este amplasata distributia pentru instalatia biologica. [5]

Precipitarea fosfatului

Instalatia de precipitare este amplasata langa sala masinilor de la tratarea namolului.

Rezervorul este montat afara pe o placa de beton. Alaturat se afla panoul cu stut de alimentare. Statia de dozare cu doua pompe de dozare a agentului de precipitare este amplasata in sala masinilor pe un perete. Dozarea se face selectiv in namolul de recirculare la statia de pompare a namolului recirculat (precipitare simultana), respectiv in camera de distributie a decantarii secundare (D1) (precipitare finala). [5]

Decantare secundara cu camera de distributie

De la caminul de evacuare al bazinului de aerare apa uzata este dirijata la camera de distributie . Prin deversare peste praguri de constructie egala are loc o distributie uniforma asupra celor doua decantoare secundare urmatoare (cod D2).

Prin intermediul vanelor din camera de distributie poate fi blocat si scos din functiune individualfiecare bazin de decantare secundara. [5]

Bazinele de decantare secundara sunt executate de forma circulara cu un diametru de 30 m, baza usor inclinata si palnie de namol amplasata central. Fiecare bazin este dotat cu un pod raclor unilateral cu lame pentru namol si canal de colectare a namolului in suspensie.

Namolul depus pe fundul bazinului este impins de lamele racloare pentru namol in palnia de namol amplasata central. Namolul este transportat de la cele doua palnii de namol prin conducte aflate la adancime la pompele de namol recirculat in statia de pompare namol recirculat.

Pentru colectarea namolului in suspensie de la suprafata bazinelor de decantare secundara este prevazut un jgheab basculant cu pompa submersibila pe podul raclor. Namolul in suspensie este transportat prin cate o conducta speciala in caminul pentru namol in suspensie de la statia de pompare a namolului recirculat. De acolo acesta ajunge impreuna cu namolul in exces la statia de pompare namol si mai departe la treapta de tratare a namolului.

Admisia la decantorul secundar se face in constructia mediana pe directie radiala in bazin. Apa epurata se scurge peste praguri dintate cu perete suspendat intermediar intr-un canal de evacuare.

Apa uzata epurata este dirijata printr-un canal nou de scurgere pana la conducta actuala de evacuare. [5]

Fermentarea si deshidratarea namolului

Extragerea namolului fermentat se face pe principiul dislocarii din palnia central de namol si pe o scara in caminul de namol. De acolo namolul fermentat curge in panta libera in ingrosatorul final.

Este prevazut un preaplin pentru siguranta la supraincarcare a metantancului, ca si o a doua conducta de extractive a namolului din partea superioara a metantancului. Exista de asemenea posibilitatea de a scadea nivelul namolului in metantanc cu un metru, de exemplu in cazul unui volum mare de spuma.

Namolul de recirculare pentru incalzirea metantancului poate fi extras din palnia central de namol sau de la mijlocul bazinului.

Cele doua pompe pentru namolul de incalzire (1 + 1) sunt amplasate in sala masinilor (E3). Aici se afla si schimbatorul de caldura cu serpentine, cazanul de incalzire, repartitoarele de caldura cu schimbator de cale hidraulic si cazanul de incalzit, precum si pompele de namol pentru bazinele de namol. In afara cladirii este amenajat un cos pentru cazanul de incalzire.

Cladirea este dotata cu instalatii de ventilatie si de dezaerare. Alimentarea schimbatorului de caldura pentru namol se face prin intermediul pompei de namol ingrosat al centrifugei, care este amplasata in cladirea masinilor (E1). In functie de adausul de polimer, centrifuga de ingrosare poate ingrosa namolul in amestec pana la 6-11 % SU [5]

Fig. 3.9 Statia epurare a apelor uzate a municipiului Giurgiu – Ingrosare si deshidratare namol [5]

In cladirea masinilor (E1) se afla si centrifugele de deshidratare a namolului, centrifuga de rezerva (multifunctionala), 2 pompe de namol ingrosat, 2 instalatii de polimer cu 2 containere IWC, transportorul de extractie a namolului catre depozitul de namol, si tabloul de dozare a instalatiei de precipitare (E10).

Centrifuga de deshidratare a namolului poate deshidrata namolul fermentat din postingrosator (E8) cu adaus de polimer la un continut de solide de 22 – 26 % SU. Namolul deshidratat este extras printr-un transportor cu melc la depozitul de namol. Centrifugatul ce este generat la preingrosarea namolului si la deshidratarea namolului este transportat la statia de pompare Namolul de decantare deshidratat prin centrifuge este transportat prin alimentator cu melc (E2) intr-un depozit intermediar de namol betonat.

Depozitul de namol are un acces auto cu o latime de 4,5 m. Si aici este amplasata o rigola de drenaj, pentru a asigura ca apa uzata nu curge pe drum.

Biogazul produs la fermentarea namolului este introdus intr-un gazometru cu un volum de stocare de 1.000 m³ si stocat intermediar, realizandu-se un timp mediu de stocare de 15 ore. Biogazul este curatat prin filtre grosiere si fine, iar condensul format este condus la caminul de gaz . [5]

Fig. 3.10 Statia epurare a apelor uzate a municipiului Giurgiu – bazin fermentare namol [5]

Ca gazometru se utilizeaza un rezervor de forma sferica de tip Sattler cu suflanta de sustinere. Dupa stocarea gazului are loc dirijarea biogazului la consumatorii CHP si/sau cazan de incalzire.

Fig. 3.3 Statia epurare a apelor uzate a municipiului Giurgiu – rezervorul de gaz [5]

Cap. 4. Dinamica performanțelor instalațiilor de tratare biologică a apelor uzate la Stația de Epurare a municipiului Giurgiu

4.1 Considerente privind epurarea apelor uzate municipale din municipiul Giurgiu

În acest proiect este prezentată dinamica performantelor instalatiilor de tratare biologica a apelor uzate la stația de epurare a municipiului Giurgiu, apartinand SC Apa Service Giurgiu, principalele considerente privind epurarea apelor uzate municipale (poluanți caracteristici, condiții de calitate, normative, etc.) cu accent asupra gradului de epurare a substanțelor organice și nutrienților.

Principala sursă de poluare permanentă o constituie apele uzate reintroduse în receptori după utilizarea acestora în diverse domenii.

Principalele tipuri de poluanți care conferă apelor „calitatea” de ape uzate, datorită modificării caracteristicilor fizice, chimice, bacteriologice ale apei sunt:

Compușii organici biodegradabili (reziduuri organice biodegradabile).

Surse: provin din apele uzate menajere, industriale (apele din industria alimentară, fabricile de obținere a mezelurilor, de la fermele de creștere a animalelor, din biotehnologii.

Impact: scade concentrația de oxigen dizolvat în apa cu repercusiuni asupra faunei și florei acvatice, scade capacitatea de autoepurare;

Indicatori: CBO5

Nutrienții (compușii cu N, P, Si)

Surse: din apele menajere și apele industriale

Impact: eutrofizarea surselor de apă de suprafață.

3. Compușii solizi: solide de dimensiuni mari (materie vegetală, animală, PET-uri, metale etc.); nisip, pietriș (peste 1 mm); solide în suspensie (sub 0,1 mm); coloizi.

Surse:

– menajer

– industrial

Impact: colmatarea, înfundarea branhiilor la pești, mărirea numărului de repetări a procesului de deznisipare, creșterea cantității de sedimente.

Indicatori: turbiditatea, solide în suspensie.

4. Compuși organici nebiodegradabili

Sunt generați de deversările de ape uzate industriale .Sunt compuși organici care sunt selectați pe baza toxicității acute sau cronice și respectiv a caracterului cancerigen și mutagen. Acești compuși se oxidează mai greu decât compușii organici biodegradabili (datorită structurii chimice) și au un impact deosebit atât asupra cursurilor de apă, asupra ecosistemelor, asupra utilizării ulterioare ale apei și asupra oamenilor sau organismelor acvatice. Acești compuși încetinesc sau chiar inhibă complet activitatea microorganismelor în cadrul procesului de autoepurare sau a microorganismelor din cadrul procesului de epurare biologică din stațiile de epurare.

Acești poluanți au mai fost denumiți și refractari. În 1970 au fost semnalate primele studii în această direcție. Atunci USEPA propuneau 65 de compuși pe care i-au denumit poluanți prioritari. Actual sunt 129 ce compuși poluanți prioritari din care 114 sunt compuși organici, cianuri, azbest și 13 din acestea sunt metale.

Sunt delimitate următoarele clase:

compuși halogenați ai hidrocarburilor saturate și nesaturate aciclice și ciclice;

compuși aromatici monociclici;

compuși fenolici;

compuși policiclici;

eteri;

esteri, esterii acidului ftalic;

pesticide;

compuși cu azot;

compuși policlorurați ai fenilbenzenului.

5. Compuși anorganici toxici (poluanți prioritari)

CN-

metale grele: Hg2+, Pb2+,Cd2+,Zn2+, Cr3+.

Impact:

în funcție de starea de oxidare , acești compuși pot consuma oxigenul dizolvat în apă;

acești compuși prezintă toxicitate acută și cronică;

se depun, apar în sedimente;

determină existența culturii de microorganisme.

6. Alți poluanți

Substanțe petroliere, Detergenți, Sărurile, acizii, bazele, Agenți reducători (,Fe2+), Substanțe radioactive.

Impact:

Consumă oxigenul dizolvat și îngreunează procesul de transfer al oxigenului din fază gazoasă în fază lichidă și implicit procesul de autoepurare a emisarilor;

Influențează ecosistemele, organismele vii;

Influențează tratarea ulterioară a apei.

7. Apa caldă.

Provine din deversările industriale și are un impact asupra procesului de autoepurare datorită faptului că temperatura optimă pentru microorganisme e depășită și sunt favorizate procesele anaerobe. Temperatura de deversare nu trebuie să depășească valoarea de 30°C.

8. Microorganismele

Provin din apele uzate menajere și din unele activități industriale (industria alimentară, biotehnologiile). Un impact negativ îl au microorganismele patogene.

Epurarea apelor uzate reprezintă ansamblul de măsuri și procedee prin care impuritățile de natură chimică sau bacteriologică conținute în apele uzate sunt reduse sub anumite limite, astfel încât aceste ape să nu mai dăuneze receptorului în care se evacuează ( Dunarea) și să nu mai pericliteze folosirea apelor acestuia.

4.2. Condiții de calitate pentru factorul de mediu apă, normative

Principalele normative utilizate pentru apele uzate sunt NTPA 001/2002 și NTPA 002/2002.

Tabel 4.1. Indicatori de calitate a apelor uzate evacuate în rețelele de canalizare ale localităților – NTPA 002/2002 [7]

* Valoarea concentrației CCO-Cr este condiționată de respectarea raportului CBO5/CCO-Cr mai mare sau egal cu 0,4. Pentru verificarea acestei condiții, vor putea fi utilizate și rezultatele determinării consumului chimic de oxigen, prin metoda cu permanganat de potasiu, urmărind cunoașterea raportului CCO-Mn/CCO-Cr, caracteristic apei uzate.

** Pentru localitățile a căror apă de alimentare din rețeaua de distribuție conține zinc în concentrație mai mare de 1 mg/dm3, se va accepta aceeași valoare și la evacuare.

Tabel 4.2. Limite de încărcare a apelor uzate cu poluanți evacuate în resursele de apă –NTPA 001/2002 [8]

* Prin primirea apelor uzate, temperatura resursei de apă nu va crește cu mai mult de 2-5 °C sau nu va depăși 30°C.

** Suprafața resursei de apă în care se evacuează apele uzate să nu prezinte irizații.

*** Suma ionilor metalelor grele nu trebuie să depășească 1 mg/l. În situația în care, în localitățile ce nu au stație de epurare, apa din rețelele de distribuție a apei potabile conține zinc în concentrație mai mare ca 0,5 mg/l, această valoare se va accepta și la evacuarea apelor uzate.

4.3 Caracterizarea apelor uzate municipale.

Caracterizarea apelor uzate se realizează prin metode cu specific fizic, chimic, biologic sau bacteriologic în conformitate cu standardele aprobate la nivel național sau armonizate cu cele din Comunitatea Europeană.

Acești indicatori de calitate reflectă gradul de poluare al apei uzate sau gradul de epurare obținut pe fiecare treaptă de tratare sau pe efluentul general.

Indicatori fizici

Mirosul – indică gradul de descompunere a apelor uzate. În funcție de contribuția apelor uzate industriale pot exista mirosuri foarte diferite.

Culoarea – este datorată procesului natural de descompunere a materiei organice biodegradabile. Apele uzate menajere au culoarea de la gri deschis spre gri închis. Pentru apele uzate industriale culorile sunt diferite:

galben: apele rezultate din industria clorului;

verde de la operațiile de spălare a fructelor și legumelor;

roșu: apele rezultate din industria metalurgică.

Temperatura – este importantă pentru procesele de epurare biologică. Temperatura apelor uzate este mai mare cu 2÷5 °C decât temperatura emisarului.

pH-ul

Materii solide totale – prin termenul „materii solide „ se definesc materiile care rămân după evaporarea apei la 103÷105 °C și acestea au în componență solide nefiltrabile prin filtre de 1,2 μm numite solide în suspensie cât și materii solide filtrabile prin filtre de 1,2 μm care sunt constituite din coloizi și compuși dizolvați. Materiile solide pot avea origine anorganică sau organică și în funcție de densitatea lor se pot separa ca sediment sau pot pluti în masa apei.

Turbiditatea – dă indicații asupra conținutului de coloizi din apă.

Conductivitatea – dă indicații asupra conținutului de săruri din apă.

Indicatori chimici

Aceștia se pot grupa după mai multe criterii

cu referire la conținutul de compuși organici;

cu referire la conținutul de compuși anorganici;

cu referire la conținutul de gaze dizolvate.

Acești indicatori se determină prin metode chimice sau fizico-chimice de analiză și alegerea metodei de analiză este și în funcție de concentrația compusului vizat sau de concentrația unor alți compuși care pot interfera în analiză.

– teste care măsoară concentrații mai mari sau egale cu 1 mg/l: CBO5, CCO-Cr, CTCO (conținut total de carbon organic), CTO (consum teoretic de oxigen).

– teste care măsoară concentrații mici de compuși organici și care utilizează metode instrumentale de analiză (cromatografie, spectrometrie de masă, spectrofotometrie)

Consumul biochimic de oxigen la 5 zile (CBO5)

Este un indicator general care dă informații asupra conținutului de compuși organici biodegradabili și reprezintă o măsură a cantității de oxigen necesară pentru descompunerea de către microorganisme a materiilor organice pe o perioadă de incubare de 5 zile, la o temperatură standard de 20°C. Se determină concentrația oxigenului în proba inițială, apoi în final (după 5 zile) prin metoda Winkler sau în analizoare de oxigen. Este un indicator de bază în ceea ce privește eficiența procesului de epurare biologică, pentru a selecta utilajele de epurare.

Pentru apele uzate industriale CBO5 nu este cel mai sugestiv indicator și se lucrează cu atenție pentru a preîntâmpina inactivarea culturilor de microorganisme. Pentru apele uzate menajere CBO5 este între 100÷400 mg/l. Pentru apele uzate industriale variația CBO5 este foarte mare în funcție de industria ce le generează.

Consumul biochimic de oxigen la 20 zile (CBO20)

Descompunerea biochimică se produce în două faze:

– Faza primară (a carbonului), care se consideră că începe imediat de la deversarea apelor uzate în prezența culturii de microorganisme și care durează aproximativ 20 zile la temperaturi de 20°C pentru apele uzate menajere. La sfârșitul acestei faze se indică CBO20.

– Faza secundară (a azotului) implică consumul oxigenului rămas în apa uzată pentru transformarea amoniacului în azotiți și azotați, în prezența bacteriilor nitrificatoare. Această fază se consideră că începe la 10 zile de la deversarea apei uzate.

Oxigenul dizolvat

Cantitatea de oxigen care se poate dizolva în apă variază de la :

7,36 mg/l la 30°C;

9,17 mg/l la 20°C;

14,23 mg/l la 0°C.

Limita minimă de oxigen dizolvat pentru existența vieții acvatice este de 4÷5 mg/l. Deficitul de oxigen din apele uzate dă informații asupra gradului de poluare al apei.

Consumul chimic de oxigen (CCO)

Reprezintă o măsură a oxidabilității compușilor organici din apele uzate dar poate da informații și asupra oxidabilității substanțelor anorganice. Pentru substanțele anorganice oxidarea se realizează la rece (15-20°C), pentru substanțele organice oxidarea se realizează la temperaturi de 100°C sau mai mari.

După agenții chimici care sunt folosiți, acest indicator este simbolizat prin:

CCO-Mn, în mediu de H2SO4 cu permanganat de potasiu la 100°C;

CCO-Cr, în mediu de H2SO4 cu dicromat de potasiu folosind drept catalizator Ag2SO4, la temperatura de 150°C.

CCO-Cr este un indicator care sugerează transformarea totală a compușilor organici în CO2 și H2O și este o măsură a oxidabilității atât a compușilor organici biodegradabili cât și cei nebiodegradabili. Este un test specific apelor uzate. Când concentrația de Cl- este mai mare de 300 mg/l se utilizează auxiliar o sare de Hg (HgSO4) care se adaugă ca reactiv de analiză. Valorile CCO-Cr sunt mai mari decât valorile CCO-Mn. Este de preferat utilizarea CCO-Cr deoarece determinarea este mai rapidă și face referire la conținutul total de compuși organici din apa uzată.

Pentru apele uzate municipale valoarea CBO5 se regăsește în intervalul 200÷500 mg/l iar valoarea CCO-Cr între 300÷900 mg/l.

Pentru apele uzate industriale valoarea CBO5 se regăsește în intervalul 400÷600 mg/l iar valoarea CCO-Cr între 800÷2500 mg/l.

Consumul teoretic de oxigen (CTO)

Este un indicator care se poate calcula în condițiile în care se cunoaște formula chimică a compușilor organici impurificatori. Se consideră că în prima fază de oxidare C și N se transformă în CO2 și NH3 iar apoi NH3 este oxidat la HNO2 și HNO3.

CTO rezultă din însumarea cantităților de O2 stoechiometric necesare pentru aceste procese de oxidare. Din punct de vedere practic pentru apele uzate este aproape irealizabil determinarea CTO.

Conținutul total de carbon organic (TOC)

Este foarte mult utilizat pentru analizele de compuși organici; este aplicabil pentru concentrații mici. În acest sens se introduc volume exact măsurate de ape uzate într-un dispozitiv de oxidare chimică sau într-un cuptor cu temperatură înaltă. Carbonul organic este oxidat la CO2 în prezența unui catalizator iar apoi se determină cantitativ CO2 rezultat, într-un analizor IR. Înaintea analizei propriu-zise se realizează o filtrare a probei, o acidifiere și uneori o aerare pentru a minimiza interferențele datorate C anorganic. Dacă în apă sunt prezenți compuși organici volatili atunci aerarea nu mai are loc deoarece s-ar produce o stripare a COV.

Indicatori specifici pentru compuși organici.

Se fac în funcție de cerințele specifice, fie pentru a stabili structura proceselor tehnologice, fie pentru a verifica calitatea efluentului general al stației de epurare.

Se analizează:

Fenolii

BTX (benzen, toluen, xilen)

Pesticide

Hidrocarburi aromatice polinucleare (PAN)

Compuși organici clorurați ciclici sau aciclici.

Cele mai frecvente metode de analiză sunt:

Spectrofotometria

Cromatografia în fază gazoasă

Cromatografia în fază lichidă

Spectrometria de masă

„Purge and trap analissys” – stripare și captare a compușilor organici volatili.

Conținutul de compuși anorganici (TIC)

Sunt necesare informații privind următoarele tipuri de compuși anorganici:

Nutrienți – se determină N2 amoniacal, azotiți, azotați, N2 organic, N2 total, fosfați, ortofosfați, olifosfați, fosfor legat organic.

Caracterul acid – aciditate sau alcalinitate, pH. Sunt informații importante deoarece în funcție de caracterul acid sau alcalin se determină necesarul de reactivi și necesitatea epurării chimice.

Conținutul de compuși ai C anorganic: CO2, ,.

Săruri: .

Metale grele și compușii lor: Pb2+, Hg2+, Zn2+,Cd2+.

Ionii CN-.

rH – este simbolizarea de la potențialul de oxido-reducere și reprezintă logaritmul cu semn schimbat al presiunii O2 atmosferic în echilibru cu oxigenul dizolvat în soluție. Acesta dă informații asupra potențialului reducător/oxidant al apei uzate. Dacă rH <10 atunci apa uzată se află în stare de reducere corespunzătoare cu procesele anaerobe. Dacă rH>25 apele uzate suferă procese de oxidare anaerobă.

Conținutul de gaze dizolvate în apă

Oxigenul dizolvat – este un indicator cheie pentru procesul de epurare biologică dar dă informații și asupra tipului de procese care au loc înainte de epurarea biologică, dacă materia organică întră în procese anaerobe.

Hidrogenul sulfurat – se determină obligatoriu în efluentul general rezultat de la epurarea anaerobă.

Indicatori bacteriologici

Determinarea numărului, a genului și a condițiilor de dezvoltare a microorganismelor din apa uzată sau pentru efluenții rezultați din stațiile de epurare înainte de deversarea în emisar sau pentru cazurile în care se practică recircularea sau reutilizarea apei uzate.

Titrul coli – pune în evidență microorganismele patogene prin intermediul E. Coli/l Se exprimă prin numărul bacterii lor coli/100 cm3 și nr. bacterii totale/100 cm3.

Indicatori biologici

Înțelegem numărul și speciile de organisme vii din apele uzate sau din emisari, putând oferi informații asupra gradului de epurare a emisarului și clasificarea apelor emisarului după sistemul saprobiilor.

4.4 Variante tehnologice de epurare a apelor uzate municipale

Aceste variante sunt sintetizate în următorul tabel:

4.5. Determinarea gradului de epurare

Apele uzate epurate într-o măsură mai mare sau mai mică, evacuate în Dunare , sunt expuse în continuare unor procese de transformare fizice, chimice și biologice, asemănătoare celor care acționează la mineralizarea substanțelor organice din apele uzate, neamestecate cu apa emisarului. Diluția, amestecul și mineralizarea contribuie în cea mai mare măsură la transformările care se produc în apa emisarului și care au ca rezultat final autoepurarea acestora. Aceste transformări, la rândul lor, depind de gradul de epurare a apei, de temperatură, de timpul de curgere a apei până la punctul de folosință, de hidrografia bazinului, de scopul în care urmează a fi folosită.

În momentul evacuării apelor uzate în emisar se produce o diluare a acestora, la început parțială și apoi completă, realizându-se în final un amestec omogen al celor două feluri de ape.

Gradul de epurare (GE) reprezintă procentul de reducere ca urmare a epurării a unei părți din elementele poluante de natură fizică, chimică și biologică din apele uzate astfel încât partea rămasă în apa epurată să reprezinte valoarea limită admisibilă prin NTPA 001/2002 iar după amestecare și diluție cu apele emisarului să fie realizați indicatorii tehnici de calitate din Ordin 161 din 2006:

Ci = concentrația inițială a poluantului din apele uzate pentru care se determină gradul de epurare, (mg/l).

Cf = concentrația aceluiași poluant după epurarea apelor uzate, (mg/l). [6]

Varianta optimă pentru fiecare etapă din procesul de epurare se alege în urma evaluării criteriului economic, ecologic si în urma calculului concentrațiilor intermediare (solide în suspensie, CBO5, CCO-Cr, N) și verificarea realizării gradului de epurare necesar.

Din punct de vedere economic se constată ca varianta mecano –biologică oferă un grad de epurare a apei în conformitate cu NTPA 001 la costul cel mai avantajos, fiind cea mai aplicată în România.

4.6. Variația gradului de epurare a apelor uzate procesate de Stația de Epurare a Apelor Uzate Giurgiu

Pentru studierea gradului de epurare a apelor uzate s-au utilizat valorile indicatorilor chimici obținute în anul 2018, valori obținute de laboratorul din cadrul SC Apa Service SA – Giurgiu – valori intrare SEAU și Laboratorul de Calitatea Apei Giurgiu, apartinand Administrației Bazinale de Apă Argeș Vedea – valori ieșire SEAU. Monitorizarea indicatorilor chimici atat pentru intarea SEAU , cat si pentru iesire SEAU s-a facut cu frecventa lunara. In afara de indicatorii ale caror valori au fost prelucrate in aceasta lucrare, mai sunt monitorizati cu frecventa lunara, pentru iesirea SEAU, micropoluanti organici si metale. Au fost calculate mediile aritmetice pentru fiecare indicator chimic, pe câte doua luni calendaristice, cu exceptia fosforului total pentru care au fost calculate medii trimestriale.

Sunt prezentate in continuare valorile medii a următorilor parametrii chimici: materii totale in suspensie (MTS), consum biochimic de oxigen după 5 zile (CBO5); consum chimic de oxigen CCoCr, Amoniu NH4+, azot total, fosfor total, precum si variația temporală pentru punctele de studiu intrare SEAU si iesire (efluent final) SEAU.

Tabel 4.3 – Valorile indicatorului Materii totale în suspensie MTS monitorizat

la SEAU Giurgiu în anul 2018

Figura 4.1. Variația parametrului materii totale in suspensie pentru punctele de analiză intrare si iesire SEAU Giurgiu

Figura 4.2. Variația gradului de epurare a materiilor totale in suspensie in anul 2018 SEAU Giurgiu

Valorile monitorizate pentru parametrul materii in suspensie au avut o maxima de 354 mg/l pentru punctul de monitorizare intrare SEAU în perioada martie – aprilie 2018, respectiv de 24,4 mg/l in perioada noiembrie – decembrie pentru punctul de monitorizare iesire SEAU, randamentul de epurare fiind cuprins intre 92 – 97 %.

Parametrului Materii totale in suspensie nu prezintă variații semnificative pentru punctul de Intrare SEAU, valorile in creștere pentru punctul Iesire SEAU din a doua jumatate a anului 2018 fiind cauzate de temperaturile ridicate ce conduc la pierderi de nămol activ.

Tabel 4.4 – Valorile indicatorului Consum biochimic de oxigen CBO5 monitorizat

la SEAU Giurgiu în anul 2018

Figura 4.3. Variația parametrului consum biochimic de oxigen pentru punctele de analiză intrare si iesire SEAU Giurgiu

Figura 4.4. Variația gradului de epurare a consumului biochimic de oxigen in anul 2018 SEAU Giurgiu

Valorile monitorizate pentru parametrul consum biochimic de oxigen au avut o maxima de 470 mg/l pentru punctul intrare SEAU, respectiv de 17,98 mg/l în perioada ianuarie – februarie 2018 pentru punctul iesire SEAU. Din datele analizate se poate concluziona ca epurarea biologica cu nămol activ este eficientă pe tot parcursul anului 2018, cu un randament de aproximativ 95%.

Tabel 5.5 – Valorile indicatorului Consum chimic de oxigen CCO monitorizat

la SEAU Giurgiu în anul 2018

Figura 4.5. Variația parametrului consum chimic de oxigen pentru punctele de analiză intrare si iesire SEAU Giurgiu

Figura 4.6. Variația gradului de epurare a consumului chimic de oxigen in anul 2018 SEAU Giurgiu

Valorile monitorizate pentru parametrul consum chimic de oxigen au avut o maxima de 862 mg/l pentru punctul intrare SEAU în perioada ianuarie – februarie, respectiv de 49,62 mg/l în perioada mai-iunie 2018 pentru punctul iesire SEAU, randamentul de epurare fiind cuprins intre 92 – 95 %. Din datele analizate se poate concluziona ca epurarea biologica cu nămol activ a substanțelor organice este eficientă pe tot parcursul anului 2018.

Tabel 4.6 – Valorile indicatorului amoniu NH4+ monitorizat la SEAU Giurgiu în anul 2018

Figura 4.7. Variația parametrului amoniu NH4+ pentru punctele de analiză intrare si iesire SEAU Giurgiu

Figura 4.8. Variația gradului de epurare a amoniului NH4+ in anul 2018 SEAU Giurgiu

Valorile monitorizate pentru parametrul amoniu au avut o maxima de 68,8 mg/l pentru punctul intrare SEAU în perioada martie-aprilie, respectiv de 12,05 mg/l în perioada februarie-martie 2018 pentru punctul iesire SEAU, randamentul de epurare fiind cuprins intre 92 – 100 %. Valorile parametrului amoniu in perioada martie – aprilie și septembrie octombrie sunt cauzate de aportul adus de precipitațiile atmosferice, eficiența epurarii fiind in direct corelație, datorită creșterii debitului influent.

Tabel 4.7 – Valorile indicatorului azot total monitorizat la SEAU Giurgiu în anul 2018

Figura 4.9. Variația parametrului azot total pentru punctele de analiză intrare si iesire SEAU Giurgiu

Figura 4.10. Variația gradului de epurare a azot total in anul 2018 SEAU Giurgiu

Valorile monitorizate pentru parametrul azot total au avut o maxima de 72,2 mg/l pentru punctul intrare SEAU în perioada ianuarie-februarie, respectiv de 10,6 mg/l în perioada noiembrie-decembrie 2018 pentru punctul iesire SEAU, randamentul de epurare fiind cuprins intre 65 – 90 %. In directă corelație cu parametrul amoniu, valorile azotului total a prezentat doua minime, in perioada martie-aprilie si septembrie- octombrie, fiind influențat de debitele influente, ce au condus la o diluție a apelor menajere ce sunt procesate de SEAU Giurgiu.

Tabel 4.8 – Valorile indicatorului fosfor total monitorizat la SEAU Giurgiu în anul 2018

Figura 4.11. Variația parametrului fosfor total pentru punctele de analiză intrare si iesire SEAU Giurgiu

Figura 4.12. Variația gradului de epurare a fosfor total in anul 2018 SEAU Giurgiu

Prelucrarea datelor pentru indicatorul fosfor total s-a facut utilizând valorile medii trimestriale, deoarece frecvența de monitorizare a acestui indicator a fost de două pe trimestru pentru iesire SEAU și lunară pentru intrare SEAU, spre deosebire de ceilalti indicatori monitorizați care au frecvență lunară atat pentru intrare SEAU cât și pentru iesire SEAU.

Valorile monitorizate pentru parametrul fosfor total au avut o maxima de 6,38 mg/l pentru punctul intrare SEAU în trimestrul II, respectiv de 4,05 mg/l în trimestrul II 2018 pentru punctul iesire SEAU, randamentul de epurare fiind cuprins intre 82-37 %. Valorile medii ale fosforului total din trimestrul II si IV a efluentului SEAU Giurgiu au fost influențate de debitele influente cauzate de precipitațiile atmosferice din lunile aprilie și octombrie 2018, ce au condus la o scadere a randamentului de epurare a acestui parametru.

CAP. 5. CONCLUZII

Pentru studierea gradului de epurare a apelor uzate s-au utilizat valorile indicatorilor chimici obținute în anul 2018, valori obținute de laboratorul din cadrul SC Apa Service SA – Giurgiu – valori intrare SEAU și Laboratorul de Calitatea Apei Giurgiu, apartinand Administrației Bazinale de Apă Argeș Vedea – valori ieșire SEAU;

Monitorizarea indicatorilor chimici atat pentru intarea SEAU , cat si pentru iesire SEAU s-a facut cu frecventa lunara, cu excepția fosforului total – analizat de doua ori pe trimestru ;

Au fost calculate mediile aritmetice pentru fiecare indicator chimic, pe câte doua luni calendaristice, cu exceptia fosforului total pentru care au fost calculate medii trimestriale;

Sunt prezentate tabelar si grafic valorile medii a următorilor parametrii chimici: materii totale in suspensie (MTS), consum biochimic de oxigen după 5 zile (CBO5); consum chimic de oxigen CCoCr, Amoniu NH4+, azot total, fosfor total, precum si variația temporală pentru punctele de studiu intrare SEAU si iesire (efluent final) SEAU;

S-a calculat gradul de epurare pentru parametri analizați și s-au prezentat grafic;

Din analiza datelor prezentate, se poate concluziona ca valorile de intrare si iesire urmeaza același model temporal pentru toți indicatorii chimici, eficiența epurarii find influențată de debite afluente si temperatură.

Parametrul Materii totale in suspensie nu prezintă variații semnificative pentru punctul de Intrare SEAU, valorile in creștere pentru punctul Iesire SEAU din a doua jumatate a anului 2018 fiind cauzate de temperaturile ridicate ce conduc la pierderi de nămol activ;

Epurarea biologica cu nămol activ a substanțelor organice (exprimată prin consumul chimic si biochimic de oxigen) este eficientă pe tot parcursul anului 2018, randamentul de epurare fiind cuprins intre 92 – 95 %;

Valorile parametrului amoniu in perioada martie – aprilie și septembrie – octombrie sunt cauzate de aportul adus de precipitațiile atmosferice, eficiența epurarii fiind in directă corelație, datorită creșterii debitului influent;

In directă corelație cu parametrul amoniu, valorile azotului total a prezentat doua minime, in perioada martie-aprilie si septembrie- octombrie, fiind influențat de debitele influente, ce au condus la o diluție a apelor menajere ce sunt procesate de SEAU Giurgiu;

Valorile medii ale fosforului total din trimestrul II si IV a efluentului SEAU Giurgiu au fost influențate de debitele influente cauzate de precipitațiile atmosferice din lunile aprilie și octombrie 2018, ce au condus la o scadere a randamentului de epurare a acestui parametru;

Epurarea avansata a nutrienților – azot total si fosfor total a fost realizat cu o eficienta ridicată pentru indicatorul azot total pe tot parcursul anului 2018. Eficiența epurarii fosforului total are un randament mediu, cu o minima de 37% in trimestrul II 2018, ceea ce conduce la concluzia că este necesară implementarea unei noi trepte de epurare avansată, treapta terțiara ce ar crește eficiența indepărtării fosforului total din apele reziduale evacuate, indeplinind astfel cerintele de mediu privind descărcările apelor menajere in mediul acvatic.

Bibliografie:

[1] ,,Protecția si ingineria mediului,,-Prof. Univ. Dr.Vladimir Rojanschi, Conf. Dr. Florina Bran, Ing. Gheorghița Diaconu – Editura Economică

[2] Tudor Andrei RUSU. Metode avansate de epurare biologic a apelor uzate. A VII Conferinta internationala multidisciplinara “Profesorul Dorin Pavel – fondatorul hidroenergeticii romanesti” Sebes 2016

[3]***. www.creeaza.com – Epurarea avansata (tertiara) a apelor uzate

[4] Robescu, Diana. Procedee, Instalații si echipamente pentru epurarea avansată a apelor uzate, Editura Bren, București,1999

[5] *** www.apagiurgiu.ro – WWTP Giurgiu Technische Beschreibung Abwasser- und Schlammbehandlungsanlage – November 2009 –Memoriu tehnic

[6]. Negulescu, M.: „Epurarea apelor uzate municipale”, Ed. Tehnică, București, 1978;

[7]. *** Monitorul Oficial, Partea I nr. 187 din 20 martie 2002 – Normativul privind stabilirea limitelor de încărcare cu poluanți a apelor uzate industriale și orășenești la evacuarea în receptorii naturali, NTPA-002/2002, din 28.02.2002

[8]. *** Monitorul Oficial, Partea I nr. 187 din 20 martie 2002 – Normativul privind condițiile de evacuare a apelor uzate în rețelele de canalizare ale localităților și direct în stațiile de epurare, NTPA-001/2002 din 28.02.2002