Decan, Director de Departament, Prof. dr. ing. Gheorghe Voicu Prof. dr. ing. Sorin Ștefan Biriș TEMA Proiectului de diplomă al absolventei MĂNTĂRĂU… [607284]
UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCUREȘTI
FACULTATEA DE INGINERIA SISTEMELOR BIOTEHNICE
DEPARTAMENTUL SISTEME BIOTEHNICE
APROBAT, APROBAT,
Decan, Director de Departament,
Prof. dr. ing. Gheorghe Voicu Prof. dr. ing. Sorin Ștefan Biriș
TEMA
Proiectului de diplomă al absolvent: [anonimizat] : “Decantor primar longitudinal cu sistem de racloare pe lan țuri”
Date inițiale: Localitatea deservită de stația de epurare are 79 000 locuitori. Pe teritoriul localității
își desfășoară activitatea: o fabrică de zahăr cu producția de 10 t/zi, o fabrică de hârtie cu
producția de 8 t/zi, o crescătorie de taurine cu 700 capete și o crescătorie de rate cu 75 000 capete.
1. Studiu documentar privitor la epurarea apelor uzate urbane
1.1. Calitatea și proprietățile apelor naturale . Poluarea apelor. Caracteristicile apelor uzate
menajere. Epurarea și autoepurarea apelor uzate.
1.2. Metode de epurare a apelor uzate .
1.3. Tipuri de stații de apurare a apelor uzate .
1.4. Echipamente și instalații din treapta mecanică a stațiilor de epurare a apelor uzate
menajere.
1.5. D ecantoare .
1.6. Alegerea și motivarea soluției de instalație care va fi utilizat .
2. Proiectarea unui decantor primar longitudinal cu sistem de racloare pe lanțuri de la
stația de epurare a unei localități cu 79 000 locuitori .
2.1. Stabilirea debitelor caracteristice de apă uzată ale localității.
2.2. Stabilirea parametrilor principali ai decantorului prim ar longitudinal cu sistem de
racloare pe lanțuri .
2.3. Proiectarea mecanismului de acționare a podului rulant de raclare a nămolului .
2.4. Probleme legate de exploatarea și întreținerea decantorului primar longitudinal cu
sistem de racloare pe lanțuri.
2.5. Probleme legate de protecția muncii în stații le de epurare a apelor uzate.
3. Material grafic.
3.1. Profilul tehnologic și proiecția în plan orizontal a unei stații de epurare mecano –
biologică .
3.2. Desenul de ansamblu al d ecantorului primar longitud inal cu sistem de racloare pe
lanțuri .
3.3. Desenul de ansamblu al reductorului din cadrul mecanismului de acționare a podului
rulant.
3.4. Desen e de execuție din cadrul reductorului.
Data elaborării temei: 12. 11. 2014
Termen de predare: 26. 06.2015
Titular de dișciplină
Ș. l. dr. ing. Victor -Viorel Safta
Conduc ător științific Absolvent ă,
As. Drd. Ing. Gîrleanu Iulian -Cezar Emilia MĂNTĂRĂU
2
Cuprins
CAPITOLUL 1 . Studiu documentar privitor la epurarea apelor u zate menajere………… ……… 4
1.1.Calitatea și proprietațile apei. Poluarea apelor. Caracteristicile apelor uzate menajere. Epurarea
și autoepurarea apelor uzate menajere ……………………………………… …………………………… ……………. 4
1.1.1. Calitatea și proprietațile apei ………………………………………………………….4
1.1.2. Poluarea apelor …………………………………………………. ……………………………….. ……….. …7
1.1.2.1. Prevenirea și combaterea pol uării apei……………………………… ……………………..11
1.1.3. Caracteristicile și proprietățile apelor uzate…………………………………………… ………. …11
1.1.4. Epurarea și autoepurarea ape lor uzate ………..…………………………………….14
1.1.4.1.Epurarea apelor uzate…………………………………………………………14
1.1.4.2.Autoepurarea ap elor uzate……………………………………………………17
1.2. Metode de epurare a apelor uzate menajere ……………………………… ………………… ……….. ……20
1.2.1. Epurarea mecanică…………………………………………………………………………. ………. …….21
1.2.2. Epurarea chimică …………………………………. …………………….. ……………….. ……….. …..24
1.2.3. Epurarea biologică……………………… …………………………… ……………………… ……….. ….26
1.3. Structura stațiilor de epurare a apelor uzate……. ……………………………………….. …………….. ..31
1.4. Echipamente și utilaje folosite în treapta mecanică a staț iilor de epurare a apelor uzate
menajere……………………………………………………………………………………………………… …………………39
1.4.1. Echipamente pentru reținerea suspensiilor grosiere (corpuri mari)……….. ………………39
1.4.1.1. Instala țiile de sitare a apelor uzate …………………………………………39
1.4.1.2. Dezintegratoarele ……………………………………………………………50
1.4.1.3.Echipamente pentru reținerea suspensiilor sub formă de peliculă….. ………….. 51
1.4.2. Echipamente pentru separarea gravitațională……………………………………………………… .55
1.5. Decantoare primare……………………………………………………………….. …………………….. …………..64
1.6. Alegerea și motivarea soluției de decantor care va fi proiectat…………….. ……………. ………. …69
CAPITOLUL 2 . Proiectarea unui decantor primar longitudinal cu racloare pe lanțuri de la o
stație de epurare a apelor uzate a unei localități cu 79.000 locuitori ……………………………72
2.1. Stabilirea debitelor caracteristice de ape uzate ale localității. ………………………………………… 73
2.2 Stabilirea parametrilor principali ai decantorului primar longitudinal cu racloare pe
lanțuri……………………………………………………………………………………………. …………………….. ..83
2.2.1. Determinarea parametrilor principali ai instalației de sitare cu grătar plan ……….. 83
2.2.2. Determinarea parametrilor principali ai deznisipatorului …………………………………… .84
3 2.2.3. Determinarea parametrilor principali ai separatorului de grăsimi cu insuflare de aer la
joasă presiune… ………………………………………………………………………………85
2.2.4. Determinarea parametrilor principali, dimensionali și funcționali ai decantorului
primar longitudinal cu sistem de racloare pe lanțuri…………………………………………… …86
2.2.5. Stabilirea structurii și determinarea parametrilor principali ai mecanismului de
acționare a sistemului de raclare pe lanțuri de la decantorul primar longitudinal cu sistem de
raclare pe lanț……………………………………………………………………………………… ………………………….88
2.3. Proiectarea mecanismului de acționare al sistemului de racloare pe lanțu ri……………………..90
2.3.1. Proiectarea reductorului………………………………………………………… …………………….90
2.3.1.1. Reductor treapta I………………………………………………………………………… ……..90
2.3.1.2. Reductor treapta a II -a………………………………………………. …………………………96
2.3.1.3. Reductor treapta a III -a…………………………………………………. ………………….. 105
2.3.2. Proiectarea transmisiei cu lanț………………………………………………………………… …..114
2.3.3. Proiectarea transmisiei cu curea trapezoidală………………………………… ………………120
2.4. Probleme legate de exploatarea și întreținerea decantorului ………………… ………….…… 121
2.4.1 .Exploatarea decantoarelor…………………………………………………. ……… …..121
2.4.2.Exploatare și întreținere ………………………………………………………………………………… 122
2.4.3. Deranjamente în expl oatare………………………………………………………..124
2.5. Probleme legate de protecția muncii în stații de epurare …………………………………………….. 126
Bibliografie …………………………………………………………………………………………………………….. …..131
4 CAPITOLUL 1. Studiu documentar privitor la epurarea apelor uzate menajere
1.1. Calitatea și propriet ățile apei. Poluarea apelor. Caracteristicile apelor uzate menajere.
Epurarea și autoepurarea apelor uzate menajere .
Apa este cea mai răspândită substanță compusă și reprezintă trei sferturi din suprafața
globului terestru. Apa este o resursă naturală, regenerabilă, vulnerabilă și limitată. Este un
element indispensabil pentru viață, este materia primă pentru activitățil e productive, este o sursă
de energie, cale de transport și factor determinant în menținerea echilibrului ecologic. Protecția,
punerea în valoare și dezvoltarea durabilă a resurselor de apă sunt acțiuni de interes general.
Pe pământ există un circuit de a pă foarte precis, al cărui motor este căldura soarelui. Ea
provoacă evaporarea apei la suprafața mărilor și oceanelor (în special). Vaporii formează norii pe
care vânturile îi vehiculează spre uscături și, la contactul cu fronturile reci, vaporii se conden sează
sub formă de ploi, grindină sau zăpezi. Oparte din apa ce cade pe uscat se infiltrează în pământ,
alimentând pânzele freatice, o altă parte se scurge pe panta terenuluiși, în sfârșit, o mai mică parte
se evaporă. Soarta și valorile de distribuție a a pelor de precipitații depind de latitudine, de pantă,
de sol, de existența vegetației etc. Acest mare circuit al apei în natură este azi foarte echilibrat și
de el depinde însăși viața pe pământ [13].
1.1.1. Calitatea și proprietățile apei
1.1.1.1. Calitatea ap ei
Protecția mediului ambiant a devenit una din principalele probleme ale contemporaneității.
Progresul tehnic și industrial a însemnat uneori, un regres din punct de vedere ecologic mai ales
atunci când în mediu au apărut efecte secundare, de natură toxic ă pentru biosferă. Pe lângă
poluarea naturală, poluarea antropică prezintă o importanță deosebită și este cauza principală a
contaminării aerului, apei și solului.
Satisfacerea cerințelor de apă ale populației și economiei, valorificarea de noi resurse de
apă, folosirea rațională a apelor și protecția acestora împotriva epuizării și poluării, precum și
amenajarea complexă a cursurilor de apă, trebuie să se realizeze în mod unitar și în concordanță
cu dezvoltarea economică și socială.
Dezvoltarea economico -socială fără precedent, folosirea de substanțe chimice în
agricultură, conduc nemijlocit la evacuarea unor mari cantități de ape uzate conținând importanți
poluanți. Descărcarea lor în receptori are ca rezultat, atunci când măsurile de protecția mediului
sunt insuficiente, impurificarea acestora.
În prezent se fac numeroase eforturi pentru păstrarea și îmbunătățirea calității apei. Se
dezvoltă și apar numeroase și variate tehnologii de epurare a apelor uzate care, în final, au ca scop
protecția calității apelor. Cu toate acestea, măsurile de protecție a apelor se dovedesc, în unele
cazuri insuficiente , ele rămânând în urmă față de ritmul de creștere a impurificării lor [2].
Apa pură nu există în natură, ci doar apa naturală care conține impurități sub for mă de
particule de natură minerală sau naturală aflate în suspensie sau dizolvate, constituindu -se ca un
sistem dispers cu concentrație mică [21].
Calitatea apelor naturale este determinată de totalitatea substanțelor minerale sau organice,
a gazelor dizolvate, a particulelor în suspensie și organismelor vii prezente în acestea. Din punct
de vedere al stării lor naturale, impuritășile din apă pot fi solide, lichide sau gaze. Acestea pot fi
dispersate în apă și se pot clasifica după gradul de finețe în suspensii, coloizi și soluții. În apele
5 naturale se pot întâlni, de asemenea, și alte elemente impurificatoare, precum plumbul sau cuprul
datorită proceselor de tratare a apelor sau sistemului de transport. Unele ape naturale conțin
seleniu sau arsen într -o cantitate suficientă ca să le afecteze calitatea; toate apele naturale conțin
trasori de substanțe radioactive, în principal radiu, dar numai în unele cazuri de ape subterane
concentrația acestora atinge valori periculos de mari. Alte surse naturale conțin crom, cianuri,
acizi, alcalii, diferite metale sau poluanți organici, toate aduse în receptori de apele uzate
provenite din mine, industrii sau aglomerații urbane.
Conform STAS 1846 -65, se disting după proveniență și calitate următoa rele tipuri de ape
de canalizare:
– ape uzate menajere și fecaloide , rezultate din satisfacerea nevoilor de apă gospodărești ale
centrelor populate, precum și a nevoilor gospodărești igienico -sanitare și social –
administrative ale diferitelor feluri de unităț i industriale, agro -zootehnice etc.;
– ape uzate publice , rezultate din satisfacerea nevoilor de apă publice ale centrelor populate,
ca: stropitul și spălatul străzilor, stinsul incendiilor, fântâni publice etc.;
– ape uzate de la unități agro -zootehnice ;
– alte ape uzate , indiferent de proveniență, precum și orice fel de substanțe care se
îndepărtează prin obiectele ce compun canalizările;
– ape uzate rezultate din satisfacerea nevoilor tehnologice proprii ale canalizării;
– ape uzate de la spălatul și stropitul străzilor și incintelor de orice natură, precum și de la
stropitul spațiilor verzi din centre populate, unități industriale, agro -zootehnice și altele;
– ape meteorice provenite din precipitații;
– ape de suprafață provenite din cursuri de apă, lacuri, bălți, sau mlaștini, atunci când se
îndepărtează prin canalizări;
– ape subterane provenite din drenaje, desecări și din construcții pentru coborârea nivelului
apelor subterane;
– ape subterane infiltrate în canalizare.
Compoziția apelor uzate determină,în mare măsură, atât dimensiunile stațiilor de epurare,
cât și valitatea apelor de suprafață (emisarii cei mai des folosiți), care pot interveni la alegerea
procedeului și a schemei de epurare.
Compoziția apelor uzate și a celor de suprafață se stabilește prin analize de laborator, care:
determină cantitatea și starea materiilor, de orice fel, conținute în apă și, în special ,
prezența materiilor specifice apelor uzate (materii în suspensie, azot, grăsimi, cloruri etc);
ajută la urmărirea procedeului de descompunere a apelor uzate sau de suprafață (prin
determinarea CBO 5, O2, pH etc.);
stabilesc prezența și felul organismelor din apă, în scopul cunoașterii stadiului epurării, în
diferite trepte ale stației de epurare [2].
1.1.1.2. Propriet ățile apei
Apa reprezintă habitatul comunităților acvatice și un vector esențial în răspândirea
agenților poluanți produși de diferite surse. Apa este un bun dizolvant, mediu electrolitic și
reactant, de aceea participă la multe reacții bi ochimice din bazinele de apă sau de epurare. În
urma acestor reacții, unii poluanți pot fi transformați în compuși netoxici. Caracteristicile ei
influențează evoluția atât a procesului natural de autoepur are, cât și a celui industrial [13].
Proprietățile a pei sunt:
organoleptice;
6 fizico -chimice;
biologice .
Propriet ățile organoleptice ale apei
Proprietățile organoleptice ale apei sunt acele caracteristici ce se detrmină cu ajutorul
simțurilor umane (miros, gust, văz). Mirosul apelor apare din cauza prezenței în apă a unor
substanțe/materii de origine minerală sau organică (hidrogen sulfurat), su bstanțe chimice de
sinteză rezultate în urma unor procese industriale (fenoli). Gustul apei apare din cauza unor
substanțe dizolvate, care se găsesc in concentrații mai mari în apă, de exemplu:
gustul sărat este dat de sărurile de sodiu;
gustul amar este r ezultat al prezenței sărurilor de magneziu (sulfați, cloruri de magneziu);
gustul dulceag este dat de sărurile de calciu.
Aprecierea mirosului și gustului apei este subiectivă și profesional se face de degustători
specializați care clasifică apa pe 6 clase (de la inexistent la foarte puternic).
Proprietățile fi zico-chimice
Apa pură reprezintă combinația chimică dintre H și O (H2O), care la presiunea atmosferică
de 760 mmHg și temperaturi în intervalul 0 -100o C se prezintă ca un lichid incolor, transparent,
fără miros sau gust și care, într -un strat gros este ușor colorată în albastru. Apa are densitatea la 4o
C ρ=1000 kg /m3, greutatea specific ă γ=9810 N/m3, vâscozitatea dinamică la 10o C η= 1,31*10-3
Ns/m2 vâscozitatea cinematică υ=1,31*10-6 m2/s și tensiunea specifică ϭ=0,077 N/m2. [21]
Din categoria propriet ăților fizico -chimice fac parte:
Tulbureala exprimată prin raportu l dintre materiile solide în suspensie și cantitatea de apă
dintr -o probă; depinde de cantitatea si natura materiilor aflate în suspensie și se măsoară prin
compararea suspensiei cu o soluție etalon din clasa silicei. Un grad de tulbureală este dat de un
mg de silice fin pulverizată și împrăștiată într -un litru de apă distilat.
Culoarea reprezintă proprietatea câmpurilor vizuale de a deosebi două părți vecine,
omogene și egal luminate și se datorează prezenței în apă a unor substanțe dizolvate (oxizi ferici,
compuși de mangan, clorofilă din frunze, oxizi lumici). Ea se determină prin comp arație cu o
soluție etalon de clorură de platină și potasiu și clorură de cobalt. Un grad de culoare corespunde
1 mg clorură de platină pe litru.
Temperatura reprezintă o mărime standard locală ce variază funcție de proveniența apei
subterane sau de supra față și de anotimp.
Conductivitatea electrică reprezintă proprietatea apei de a permite trecerea curentului
electric. De obicei se măsoară inversul conductibilității și anume rezistivitatea electrică. O variație
bruscă a rezistivității indică o apariție a sursei de infecție.
Radioactivitatea reprezintă proprietatea apei de a emite radiații permanente: alfa, beta si
gamma. Apele subterane ca și cele de izvor în contact cu diferite roci intră în echilibru radioactiv
cu acestea acumulând în acest fel o canti tate de emanație radioactive care pot preveni și din
gazele care se degajă din păturile subterane. Unele ape în special cele termale și cele minerale pot
transporta material solid care conține uraniu, radiu, actiniu. În prezența oxigenului acest material
solid se depune, o parte stabilizându -se, conferind așa numita radioactivitate persistentă a apei.
Concentrațiile admisibile se exprimă în microCurrie pe mililitru [mC/ml].
7 Reziduul fix reprezintă totalitatea substanțelor solide minerale dizolvate sau inso lubile și
organice aflate în apă. Valoarea sa se exprimă în mg/l și se determină prin încălzirea apei până la
temperatura de 105 °C când se realizează vaporizarea completă după care se cântărește. Reziduul
fix din apă potabilă trebuie să fie maxim 500mg/l în cazuri excepționale 1000mg/l.
Reacția apei se exprimă prin indicele pH și poate fi acidă , neutră sau alcalină , funcție de
consumul de săruri dizolvate în apă. Aciditatea apei se datorează prezenței în apă a bioxidului de
carbon libera acizilor minerali și a sărurilor de acizi tari cu baze slabe. Alcalinitatea se datorează
ionilor de bicarbonat și fosfor.
Duritatea apei reprezintă proprietatea apei dată de sărurile de calciu și magneziu dizolvate
care o fac improprie utilizării în diverse procese indust riale datorit ă formării crustelor de săruri.
Proprietăți bacteriologice
Din punct de vedere al igienei apei bacteriile care există în aceasta se pot împărți în
categorii cum ar fi:
Bacterii banale fără influență asupra organismelor
Bacterii coli care în proporție mai mare indică contaminarea apei cu ape din rețeaua de
canalizare. Aceste bacterii însoțesc bacilul febrei tifoide
Bacterii saprofite care dau indicații asupra contaminării cu dejecții animale și
semnalizează prezența bacilului febrei tifoide
Bacterii patogene care produc îmbolnăvirea organismului.
Numărul de elemente din cadrul fiecărei categorii de calitate trebuie stabilizat de la caz la
caz în funcție de condițiile specifice și de scopul urmărit. Având în vedere că indicatorii sun t
mărimi variabile în timp și spațiu, una dintre cele mai importante probleme care apar la aprecierea
calității apei se referă la stabilirea sau alegerea valorilor cele mai reprezentative pentru o anumită
situație cum ar fi valorile medii sau extreme. Natu ra și numărul indicat de calitate care urmează a
fi măsurați trebuie stabilite funcție de condițiile specifice ale fiecărei situații considerate impuse
de regulă de natura surselor de impurificare și a folosințelor de apă importante [21].
1.1.2. Poluarea apelor
În cazul apelor , poluarea este creșterea temperaturii apei, fără nici o modificare a
compoziției acesteia (poluare termică) sau introducerea unor suspensii insolubile, inerte din punct
de vedere chimic , alături de schimbarea compoziției chimice prin crește rea concentrației unor
componenți minerali sau compuși organici.
Forma de poluare cea mai des întâlnită o constituie impurificarea cu compuși toxici,
nebiodegradabili (organici și minerali).
Apa reziduală reprezintă apa care a rezultat în urma utilizării î n diferite scopuri în unități
casnice, unități industriale, instituții publice și alte entități similare. Termenul de apă reziduală
este sinonim cu termenul de apă uzată cu toate că apa uzată este un termen mult mai general care
se referă la orice apă polu ată (incluzând apa reziduală) care conține substanțe organice și
anorganice, deșeuri industriale, ape subterane care pot fi poluate în momentul în care au loc
infiltrații cu ape contaminate, cu ape de precipitație sau cu diverse lichide. Anumite ape rezidu ale
nu pot fi ape uzate. În definiția “apelor reyiduale” termenii cheie sunt “uzat ă” sau “folosit ă”, ceea
ce înseamnă că apa care a fost utilizată devine apă reziduală. Pe de altă parte, pentru a deveni
“apă uzată ” este necesar ca apa să fie poluată, chia r dacă a fost sau nu utilizată [23].
8 Poluarea apelor receptoare poate fi naturală și artificială. Poluarea naturală se datorează
surselor de poluare naturală, de exemplu o asemenea poluare se produce la treceerea apei prin roci
solubile -când apa se înc arcă cu diferite săruri -urmare dezvoltării excesive a vegetației și
viețuitoarelor acvatice etc. Poluarea artificială se datorează surselor de ape uzate de orice fel,
apelor meteorice, nămolurilor , reziduurilor, navigației etc. [16].
Cele mai importante surse a rtificiale de poluare sunt reprezentate de reziduurile menajere,
industriale și agrozoot ehnice [25].
Uneori se vorbește despre poluare controlată (organizată) și necontrolată (neorganizată).
Poluarea controlată se referă la cea care provine din ape uzate transportate prin rețeaua de
canalizare și evacuate în anumite puncte, stabilite prin proiecte; poluarea necontrolată provine din
surse de murdărie care ajung în emisari pe cale naturală și de cele mai multe ori prin intermediul
apleor de ploaie. În această ordine de idei, trebuie menționate deșeurile animale, produsele
petroliere din zonele de extracție a țițeiului, gunoaielor, etc.
Poluarea naturală și accidentală reprezintă categorii de impurificare, folosite deseori
pentru a defini grupuri de surse de ape uzate. Poluarea normală provine din surse d e poluare
cunoscute, colectate și transportate prin rețeaua de canalizare la stația de epurare sau direct în
receptor. Poluarea accidentală rezultă, de exemplu, ca u rmare a dereglării unor procese industriale
când cantități mari (anormale) de substanțe nocive ajung în rețeaua de canalizare, defectării unor
obiecte din stația de epurare sau a unor stații de pre -epurare etc.
Se mai deosebesc poluarea primară și secundară. Depunerea substanțelor în suspensie din
apele uzate, evacuate într -un emisar, pe patul acestuia, constituie o poluare primară; poluarea
secundară începe imediat ce gazele rezultate în urma fermentării materiilor organice din
substanțele în suspe nsii depuse, antrenează restul de suspensii și le aduce la suprafața apei, de
unde sunt apoi transpor tate în aval de curentul de apă [16].
După natura substa nțelor impurificatoare se deosebesc:
a. poluare fizică (poluarea datorată apelor termice);
b. poluarea chimică (poluarea cu reziduuri petroliere, fenoli, detergenți, pesticide, substanțe
cancerigene, substanțe chimice specifice diverselor industrii );
c. poluarea biologică (poluarea cu bacterii patogene, drojdii patogene, protozoare patogene,
viermii paraziți , enterovirusurile, organisme coliforme, bacterii saprofite, fungii, algele, crustaceii
d. poluarea radioactiv ă [16].
Sursele de poluare a apei sunt clasificate în “surse punctiforme ” și “ surse difuze ”. Sursele
punctiforme elimină poluanții la suprafața apei sau în apele subterane printr -un punct detectabil,
cum ar fi conductele de la unitățile industrial, instalațiile de tratare și canalele colectoare. Clee
mai multe puncte de golire sunt strict controlate prin autorizații special și se supun acțiunilor de
constrângere. Deși sursele punctiforme încă mai contribuie la poluarea apei, măsurile de control
au redus simțitor impactul acestora.
Sursele difuze sunt, totuși, mult mai greu de identificat și deversează marea majoritate a
poluanților în apă. Sursele dif uze includ depunerile atmosferice, sedimentele contaminate și
practicile agrochimice efectuate necorespunzător care generează scurgeri poluante ca cele din
agricultură, construncăii și depozite de deșeuri menajere.
Efectul surselor de poluare asupra calit ății emisarilor în care aceștia ajung depinde în principal de
tipul și concentrația poluanților. Compușii organici solubili exprimați prin valorile mari ale
consumului biochimic de oxigen consumă oxigenul din apele de suprafață. Aceasta conduce la
moartea peștilor din ecosistemele acvatice, la dezvoltarea (creșterea) speciilor acvatice nedorite și
9 la apariția mirosului neplăcut al apei. Concentrația unor compuși organici crește de -a lungul
lanțului trofic din ecosistemele acvatice (biocreștere).
Poluarea c u substanțe chimice modifică proprietățile organoleptice și fizice ale apei. De
asemenea, poluarea apei poate avea efecte ecologice și economice. Efectele ecologice se referă la
perturbările pe care le înregistrează dezvoltarea unei biocenoze în apa poluat ă. Se poate înregistra
fie distrugerea sau întârzierea dezvoltării microorganismelor, fie dezvoltarea excesivă a unor
specii cu valență ecologică mare (în special a unor specii vegetale). Efectele economice se referă
la limitarea sferei de folosire a apei, ca urmare a dificultăților legate de epurarea acesteia.
Particulele solide în suspensie determină scăderea clarității apei și împiedică procesele de
fotosinteză. Dacă particulele solide se depun se formează depozite de nămoluri care conduc la
modificări a le ecosistemelor din bentos.
Conținutul excesiv de azot și fosfor conduc la creșterea excesivă a conținutului de alge și
în consecință la apariția fenomenului de eutrofizare a apelor. Clorurile determină gustul sărat al
apei. L a concentrații mari de clorur i utilizarea apei este limitată . Acizii, bazele și substanțele
toxice pot determina moartea peștilor și apariția de dezechilibre în ecosistemele acvatice.
Deversarea apelor calde determină dezechilibre și reducer ea capacității de utilizare a autoepurării
emisarului în care apele calde ajung. Î n urma deversării efluenților calzi, crește temperatura apelor
de suprafață , Ceea ce modifică proprietățile fizice ale apei: presiunea de vapori, vâscozitatea,
densitatea, tensiunea superficială, solubilitat ea și difu zivitatea oxigenului [23].
După mărimea și starea agentului impurificator poluanții pot fi:
corpuri mari (bețe, cârpe);
materii plutitoare;
corpuri fluide (lichide sau gaze miscibile sau nemiscibile dispersate în masa de apă).
În funcție de concentrație și compoziția apei se disting următoarele stadii ale procesului de
poluare:
a) impurificare – acțiunea prin care unele substanțe modifică compoziția apei reducându -i
capacitatea de utilizare;
b) murdarirea – acțiunea pe care o au substanțele poluante de a modific a compoziția și
aspectul fizic al apei;
c) degradarea – polare gravă, apa nu se poate folosi deoarece este copromisă viața;
d) otrăvire – poluare gravă cu substanțe toxice.
Poluarea este mult mai puternică în perioade de ape mari, când râul are capacitate mare de
transport și slabă în perioadele de secetă. De fapt prima poluare naturală a apărut ca urmare a
activitații vulcanilor de aruncare în atmosferă a cenușei și datorită ulterior precipitațiilor a junge în
apele de suprafaț ă [16].
Se disting urm ătoarele tip uri de poluare : poluarea urbană, industrială, agricolă, radioactivă
și polarea termică.
Poluarea menajer ă (urbană ) provine ca un rezultat al activitații oamenilor pe teritoriile
concentrărilor urbane. Apele uzate colectate de pe teritoriul unui oraș sunt ape uzate menajere și
ape uzate publice. Apele uzate menajere se formează in locuințe prin folosirea apei potabile în
procesele de preparare a hranei, la spălatul rufelor, vaselor, la wc-uri, la întreținerea curent ă a
locuințelor. În medie fiecare locuitor al unui oraș modern aruncă zilnic cel putin 230gr reziduuri
solide ân apele de spălare din care 120 g sunt substan țe solide dizolvate, 80g materii decantabile și
50g produse iremediabile. Astfel un oraș cu 2 000 000 locuitori produce 2000m3 noroi pe zi,
extrem de nociv, care intrat ân stația de epurare se duce prin rețeaua de canalizare direct in sursa
10 de apă de supra față. Aceste ape uzate se caracterizează în special prin prezența substanțelor
organice – materii putrescibile care nu au grad înalt de nocivitate deci ele sunt însoțite de produse
formate prin descompunerea amoniac -ului, hidrogen sulfurat, etc.
Poluarea industrială provine de la înte prinderile industriale ca un ef ect al activității
omului în diverse sectoare economice. Industria folosește cantități importante de apă pentru
procesele tehnologice de producție în care apa intră ca materie primă sau ca mediu de transport și
îndepărtare a diferitelor reziduuri în procese de spălare și deversând în emisar (cursul natural) ape
puternic impurificate. Felul și gradul de impurificare este specific fiecărei ramuri de activitate, dar
caracteristica lor comună este pr ezența impurificărilor în concentrație mare și a unor substanțe
deosebit de toxice cu o mare stabilitate chimică în timp. Uzinele de produse chimice deversează
mari cantități de substanțe toxice produși produși reziduali ai diverselor reacții chimice, din cele
mai diferite substanțe: fenoli, fosfați, detergenți,etc. întreprinderile din industria metalurgică
evacuează prin apele uzate ioni ai unor metale grele ca plumb, zinc, crom, acizi și baze. Industria
alimentară aruncă prin apele uzate resturi de origin e animală și vegetală, substanțe organice de
diverse proveniențe și o mare cantitate de virusuri (unii microbe patogeni).
Poluarea agro -zootehnic ă. Apele uzate agricole apar pe zone concentrate la complexele
agrozootehnice de creștere și îngrășe a animal elor și păsărilor (complexe de porcine, taurine,
păsări) aceste ape au o mare âncărcare organică ce prezintă un înalt grad de pericol. Ape uzate
agricol apar și pe zone foarte întinse cele ale solurilor tratate cu erbicide, substanțe chimice
fertilizante, fungicide. Apele din precipitații spală solurile tratate și se încarca cu aceste substanțe
chimice toxice care au o mare stabilitate chimică în timp, din nefericire aceste ape nu pot fi
colectate și epuarte, ele ajungand în cursurile naturale direct fără u n control și o epurare prelabilă.
Este adevărat cădozele cu care se tratează hectarul de pământ arabil sunt reduse dar întinderea
mare a suprafețelor cultivate face ca această poluare să nu poată fi neglijată.
Poluarea termică . Centralele termice și nucl eare cu circuit deschis de răcire prelevă
importante cantități de apă de suprafață pe care le evacuează după efectuarea schimbului de
căldură. Poluarea termică se datorează căldurii reziduale provenită din apele de racier. Încălzirea
emisiilor au ca efecte poluante importante deoarece cantitățile de căldură cedate sunt enorme și în
continuăcreștere. Modificările echilibrului termic în cursurile naturale are ca effect creștera
excesiva a unor specii ale florei acvatice cu un consum exagerat de oxigen fapt ca re reduce
supraviețuirea faunei acvatice.
Poluarea radioactive rezultă din surse controlate – uzine producătoare de combustibil
nuclear, de izotopi radioactivi, ape de răcire de la centrale atomoelectrice și surse necontrolate –
căderi de substanțe radio active di exploziile atomice, accidente nucleare, etc. dezvoltarea
activitațiilor care utilizează izotopi radioactivi sau conduce la o paluare nouă, poluarea radioactivă
prin descărcarea acestora în oceane, mări sau în pânzele freatice de mare adâncime.
Felul și gradul de poluare este dependent de :
a) gradul de alimentație al poluantului – raportul dintre cantitatea poluantului și debitul
respective volumul receptorului
b) structura evacuatorului și modul în care se realizează dispersia poluantului în receptor
(evacuare concentrată sau difuză)
c) tipul receptorului – dacă emisarul este o apa curgatoare sau stătătoare
d) condițiile spațiale și temporare ale difuziei și dispersiei poluantului în affluent
e) compozitia si concentrația receptorului – structura calitativă a acestuia apreciată prin
conținutul chimic, bi ologic și de temperatură [1].
11
1.1.2.1. Prevenirea și combaterea poluării apei
Problema purificării apelor reziduale are atât un aspect economic (recuperarea produselor
petroliere antrenate și refolosirea apei recirculate), cât și un aspect sanitar, pentru a evita o
impurificare apelor primitoare (emisar).
Asigurarea calității apei ce urmează a fi utilizată într -un anumit scop se r ealizează și se
menține prin:
1. Reducerea cantității și concentrației poluanților prin folosirea unor tehnologii de fabricație
care să reducă cantitatea de apă implicată, reutilizarea apei în circuit închis după epurări parțiale
sau totale, renunțarea la fab ricarea unor produse toxice (DDT, detergenți nebiodegradabili etc.),
majorarea suprafețelor irigate cu apă uzată etc.
2. Mărirea capacității de autoepurare a cursurilor naturale prin: mărirea diluției la deversarea
efluenților în cursurile naturale, mărirea capacității de oxigenare naturală a râurilor prin crearea de
praguri, cascade etc., reaerarea artificială a cursurilor naturale cu echipamente mecanice
plutitoare, amenajarea complexă a cursurilor naturale cu acumulări, derivări, turbinări etc.
3. Epurarea a pelor uzate , realizată prin procedeee avansate în stații specializate care folosesc
tehnologii și echipamen te moderne, fiabile, eficiente [12].
Pentru prevenirea impurificării bazinelor naturale cu produse petroliere sunt prevăzute
următoarele măsuri:
1. Reducerea cantității de ape reziduale .
Conținutul de produse petroliere al apelor reziduale la ieșirea din sistemele de purificare
(separatoare) se va reduce prin micșorarea la minimum a cantității de ape evacuate, p rin:
a) raționalizarea utilizării apei de răcire ceea ce poate duce la reducerea cantității de apă
recirculată cu cca 20 -25% (utilizarea în trepte a apei de răcire, folosind apa pentru produse mai
ușoare și apoi pentru cele mai grele);
b) înlocuirea răcitoarelor -condensatoarelor cu aparate cu aer, vehiculat de ventilatoare,
reducându -se și cheltuielile de întreținere și chiar cele de investiții;
c) utilizarea apei în sistem închis, răcirea în trepte etc.
2. Reducerea pierderilor de produse petroliere.
Pierderile de pr oduse petroliere se vor minimiza aplicând următoarele măsuri :
a) reducerea pierderilor și scurgerilor la rezervoarele de țiței prin prelucrarea unui țiței cât
mai “Curat”, iar scurgerile rezervoarelor să fie automatizate;
b) etanșarea corespunzătoare a conducte lor și utilajelor instalațiilor tehnologice;
c) colectarea cu grijă a produselor petroliere (ex. pu nctele de prelevare a probelor) [2].
1.1.3. Caracteristicile apelor uzate menajere
Stabilirea originii și a caracteristicilor calitative ale apelor uzate necesită cunoașterea
procesului tehnologic industrial pentru o proiectare judicioasă a stațiilor de epurare. Deci este
necesară cunoașterea originii principalilor afluenți și caracteristicilor lor principale pentru
definirea modului de epurare. Reducerea debitelor de apă uzată necesită utilizarea unor tehnologii
noi. Principalele substanțe nocive ale apelor uzate industriale sunt substanțele organice
(exprimate prin CBO 5), substanțele în suspensie, substanțele toxice și metalele grele. Recuperarea
substanțelor val oroase din apele uzate are ca scop valorificarea acestora și reducere a substanțelor
nocive evacuate.
12 Există ape uzate industriale și ape uzate orășenești. Când acestea au debite mici, se
recomandă epurarea lor în comun, dar această s oluție trebuie bine fun damentată [21].
Există cazuri când pentru apele uzate industriale sunt necesare materiale specifice și
scumpe. De exemplu apele uzate industriale pot conține substanțe organice (exprimată prin
CBO 5). Ori încărcarea organică a apelor la stațiile de epurare poate provoca deranjamente în
funcționarea acestora, deoarece oxigenul este necesar proceselor aerobe, respectiv bacteriilor
aerobe, care oxidează substanța organică. Substanțele în suspensie plutitoare (țiței, uleiuri)
împiedică absorbția de oxigen pe la suprafața apei și deci autoepurarea, colmatează filtrele pentru
tratarea apei. Substanțele în suspensie care se depun pe fundul receptorului (a bazinului de
acumulare) îngreunează tratarea apei. Acizii și alcalii conduc la distrugerea faunei și florei
acvatice, a vaselor pentru navigație.
Caracteristici chimice
Oxigenul și substanțele organice
Oxigenul dizolvat (O 2) se gasește în cantități mici în apele uzate (1 -2 mg/dm3), dar numai
când sunt proaspete și după epurarea biologică. În funcție de gradul de poluare, apele de suprafața
conțin cantități mai mari sau mai mici de oxygen. La saturare și la diferite temperaturi, cantitățile
de oxygen conținute de apa curată sunt trecute în tabelul 1.1.
Tabel 1.1. Cantitățile de oxigen în a pă, la saturare în funcție de temperatura apei
Temperatură [0C] 0 5 10 12 14 16 18
O2 în apă [mg/dm3] 14,23 12,80 11,33 10,83 10,37 9,95 9,64
Temperatură [0C] 20 22 24 26 28 30 32
O2 în apă [mg/dm3] 9,17 8,83 8,53 8,22 7,92 7,63 7,32
O apă care conține cantitățile de oxigen prevazute în tabelul 1 este considerată saturată;
peste aceste valori se spune ca apa este suprasaturată, iar sub aceste valori apa este subsaturată.
Cantitatea de oxigen care lipsește unei ape pentru a atinge valoarea d e saturație se numește deficit
de oxigen.
Conținutul de oxigen din apa este una dintre caracteristicile apei care caracterizează cel
mai bine starea de murdarire a unei ape, precum și stadiul descompunerii substanțelor organice în
instalațiile biologice ș i in apele naturale. Concluziile importante se pot trage cand această
caracteristică este analizată în asociație cu consumul biochimic de oxigen și stabilitatea relativă.
Consumul biochimic de oxigen (CBO 5) al unei ape uzate urbane sau a unei ape de râu
impurificat reprezintă cantitatea de oxigen consumată pentru descompunerea biochimică în
conditii aerobe a materiilor solide totale organice, la temperatura și timpul standard; tipul standard
se ia de obicei cinci zile, iar temperatura de 200C. Parametrul d aterminat în aceste condiții se
noteaza CBO 5.
Consumul biochimic de oxigen măsoară indirect cantitatea de materii organice care se pot
descompune și direct consumul de oxigen cerut de organismele care produc descompunerea. În
apele uzate orașenești CBO 5 variază de obicei între 100 și 400 mg/dm3, iar în apele industriale
poate atinge valori de 50 mg/dm3.
Consumul biochimic de oxigen se realizează în două faze:
13 1. Faza primară (a carbonului) – în care oxigenul se consuma pentru oxidarea materiilor
organice, fază care incepe imediat și are pentru apele de râu poluate cu ape uzate menajere sau
industriale, de obicei o durată de 20 zile, la temperatura de 200C. Ca produse ale oxidării
materiilor oganice care conțin carbon, azot, sulf și potasiu, rezultă dioxid de carbon (CO 2), care
rămâne ca gaz în soluție sau se degajă.
2. Faza secundară (a azotului) – în care oxigenul se consuma îndeosebi pentru transformarea
amoniacului în nitriți (NO 2) și apoi în nitrați (NO 3) și care începe aproximativ dupa 10 zile de la
începutul procesului de descompunere și se desfășoară pe o durată mai lungă (100 zile sau chiar
mai mult).
Consumul chimic de oxigen (CCO) – măsoară conținutul de carbon din toate categoriile
de materie organică, prin stabilirea oxigenului consumat de bicromat ul de potasiu în soluție acidă
sau de permanganate de potasiu.
Azotul total este alcătuit din ammoniac liber, azot organic, nitriți și nitrați. La analiza apei
uzate se mai determină și amoniacul albuminoid.
Azotul organic si amoniacul liber sunt utilizați ca indicatori ai substanțelor organice
azotoase prezente în apa uzată, iar amoniacul albuminoidal ca indicator al azotului organic care se
descompune.
Amoniacul liber este rezultatul descompunerii bacteriene a substanțelor organice. Cantități
de ammoniac liber mai mari de 0,2 mg/dm3 indică existența unei impurificări cu ape uzate a unei
ape de analizat.
Apele uzate proaspete au un conținut ridicat de azot organic și unul scăzut de amoniac
liber, iar apele mai puțin proaspete conțin aceste substanțe în proporții inverse – adica au conținut
ridicat de ammoniac liber si scazut de azot organic.
Nitriții sunt instabili și sunt reduși la amoniac sau sunt oxidați la nitrați. Prezența acestora
indică o apă proaspătă î n curs de transformare. Cantitățile maxime de nitriți din apele uzate
urbane nu depășesc aproximativ 0,1 mg/dm3.
Sulfurile sunt rezultatul descompunerii substanțelor organice sau anorganice și provin, de
cele mai multe ori din apele uzate industriale. Sul furile dau naștere la mirosuri neplăcute.
Clorurile pot proveni din diferite surse (de exemplu, urină). Deși un om elimină pe zi
cantități de 8 -15 g clorură de sodium, acesta nu constitue un bun indicator al impurificării apei,
doarece clorurile pot proven i din multe alte surse.
Acizii volatili indică progresul fermentării anaerobe a substanțelor organice. Acesti acizi
formează prin fermentare bioxid de carbon și metan. În cazul unei bune fermentări, pentru apele
uzate menajere, acizii volatili, exprimați î n acid acetic, trebuie să se în jur de 500 mg/dm3 (peste
300 mg/dm3 si sub 2000 mg/dm3).
Grăsimile și uleiurile, vegetale sau minerale, în cantități mari formează o peliculă la
suprafața apei, care poate împiedica aerarea, colmată filtrele biologice, inhib ă procesele anaerobe
din bazinele de fermentare, etc.
Gazele cel mai des întâlnite la epurarea apelor sunt hidrogenul sulfurat (H 2S) , bioxidul de
carbon și metanul. Hidrogenul sulfurat indica o apă uzată ținută un timp mai îndelungat în condiții
anaerobe. În concentrații mari hidrogenul sulfurat este foarte toxic. Metanul și bioxidul de carbon
sunt indicatori ai fermentării anaerobe.
Concentrația de ioni de hidrogen (pH -ul) – determină în mare măsură atât procese
biologice și chimce, cât și o serie de tra tamente ale apei, precum și caracterul corosiv al acesteia.
14 Pentru desfășurarea normală a proceselor biochimice este necesar un domeniu de pH cuprins intre
6,5-8,5. depașirea acestor limite duce la distrugerea completă a ciclului biologic.
Controlul pH -ului se face la punctele importante ale stației de epurare, deoarece de acesta
depinde activitatea microorganismelor care acționează în cadrul proceselor aerobe și anaerobe,
condițiile în care se produc precipitările chimice și activitatea unor compuși ai cl orului cu care se
face dezinfectarea apei uzate, etc.
Potențialul de oxidoreducere (potențialul Redox, rH -ul)- furnizează informații asupra
puterii de oxidare sau reducere a apei sau nămolului. În scara Redox, notația rH exprima inversul
logaritmului presi unii de oxigen. Scara de măsura a potențialului dox are ca valori extreme 0 și
42. Valorile sub 15 caracterizează o probă în faza de reducere, corespunzător fermentării
anaerobe, iar valorile peste 25 o probă în faza de oxidare aerobă, de exemplu n ămolul a ctiv.
Caracteristici biologice
În majoritatea cazurilor, diferitele organisme care se găsesc în apele uzate urbane au
dimensiuni foarte mici. Cele mai mici sunt virusurile șsi phagii, urmate de bacterii. Organismele
mai mari sunt reprezentate de ciuperci, alge, protozoare, rotoferi, larve de insecte,viermi,melci.
Numeroase bacterii din apele uzate pot supraviețui timp îndelungat chiar dacă nu au condiții
favorabile de dezvoltar e și determină răspândirea unor boli hidrice fiind deci vătămătoare; unele
bacterii care intervin în procesele de epurare (bacteriile aerobe) sunt folositoare.
Absența bacteriilor dintr -o apă poate fi un indiciu clar al prezenței unei substanțe toxice.
Determinarea diferitelor organisme din apa uzată brută și tratată în stațiile de epurare este de mare
importanță pentru cunoașterea eficienței acestora și stabilirii de măsuri pentru un cât mai mare
randament. Prezența unor organisme sau absența lor poate ind ica mersul epurarii bologice din
stația de epurare sau autoepurării din cursurile de apă.
Cunoașterea speciilor din sistemul saprobiilor conduce la stabilirea gradului de
impuificare a emisarului (diverse calitați ale apei corespund diverselor organisme) ș i la
cunoașterea procesului de autoepurare.
Specii de animale și vegetale din sistemul saprobiile sunt grupate in patru categorii:
1. specii polisaprobe, caracteristice apelor cu impurificare organica puternică (în nunăr foarte
mic);
2. specii α -mezosaprobii, ca racteristice apelor cu impurități organice (în număr mic);
3. specii β -mezosaprobii, caracteristice apelor cu impurificare organică mai mică (în numar
mai mare decât cele din categoria α -mezosaprobii);
4. specii oligosaprobii, caracteristice apelor curate, neimp urificate ( în număr mare) [23].
1.1.4. Epurarea si autoepurarea apelor uzate menajere
1.1.4.1. Epurarea apelor uzate menajere
Epurarea apelor uzate este un proces complex de reținere și/sau neutralizare prin diferite
mijloace a substanțelor poluante aflate în apele uzate sub formă de suspensii, în stare coloidală
sau în stare dizolvată, în scopul reintroducerii acestora în circui tul hidrologic, prin deversare în
emisari, fără ca prin aceasta să se aducă prejudicii atât florei și faunei acvatice cât și omului
În urma procesului de epurare a apelor uzate rezultă două produse:
– apa epurată, în diferite grade de epurare, care se deversează în receptor, sau poate fi valorificată
la irigații sau în alte scopuri;
– substanțele poluante extrase, care poartă denumirea generică de nămolur i [21].
15 Astfel, epurarea are ca rezultate finale :
– ape epurate , în diferite grade, vărsate în emi sar sau care pot fi valorificate în irigații sau alte
scopuri;
– nămoluri , care sunt prelucrate, depozitate, descompuse sau valorificate.
Metodele principale de epurare a apelor reziduale diferă în funcție de poluanții prezenți
[12]. Se pot clasifica, în primul rând, în funcție de mecanismul care conduce la reducerea
poluantului prin metode “convenționale”:
– fizico -mecanice;
– fizico -chimice;
– biochimice sau biologice.
Combinarea acestor metode permite o purificare avansată , efluenții epurați putând fi
reintroduși în circuitul economic. Adoptarea unui anumit procedeu depinde de:
– cantitatea efluentului;
– conținutul în poluanți;
– condițiile de calitate impuse la evacuarea apei epurate în emisar;
– mijloacele finaciare ale agentu lui economic respectiv.
Se poate calcula gradul de epurare corespunzător fiecărui echipament mecanic, chimic sau
biologic. Gradul de epurare se stabilește cu relația :
𝜀=𝑐𝑖−𝑐𝑓
𝑐𝑖∙100 ( % (1.1)
în care: ci și cf sunt concentrația inițială și respectiv finală a poluantului în apa supusă epurării.
Există ape uzate provenite din industrie care conțin poluanți specifici și care nu pot fi
înlăturați prin cele tre i metode așa zis convenționale.
Este cazul apelor uzate care conțin substanțe minerale solubile și substanțe organice
nedegradabile biologic. În aceste situații se recurge la tehnici de epurare avansate .
Ca eficiență și cost cele mai bune rezultate s -au obținut în procedeele de epurare cu
adsorbție, cu schimbăt ori de ioni și procedeele de oxidare chimică.
Procedeele de epurare cu adsorbție permit eliminarea cantităților mici de substanțe
organice rămase după etapa biologică. Uzual, ca material adsorbant se folosește, cărbunele activ
obținut prin condiționarea sp ecială a cărbunelui vegetal sau fosil.
Procedeele de epurare cu adsorbție se aplică, în special, pentru îndepărtarea avansată a
fenolilor, detergenților și a altor substanțe ce pot da un miros sau gust neplăcut apei de băut.
Procedeele de epurare cu schimb ători de ioni se utilizează frecvent pentru eliminarea
poluanților minerali care se găsesc în apă sub formă ionică: calciu, magneziu, sodiu, sulfați,
nitrați, fosfați, amoniu, metale grele etc. Anumite tipuri de schimbători de ioni, sintetizate, pot
epura și compuși organici de tipul fenolilor, d etergenților, coloranților etc.
Procedeele de oxidare chimică se aplică eficient la eliminrea substanțelor poluante
anorganice (cianuri, sulfuri, anumite metale grele etc.) și organice (fenoli, colo ranți, anumite
pesticide etc.).
Ca reactivi sunt utilizate substanțe chimice cu proprietăți oxidante: ozonul, apa oxigenată,
clorul cu produșii săi derivați (hipoclor itul, bioxidul de clor)
Ca tehnici de epurare aplicabile în viitor se menționează:
– eliminarea poluanților la temperaturi mari în reactoare cu plasmă;
– tratarea cu radiații ultraviolete.
Schema instalației de epurare descrie succesiunea etapelor principale arătând legăturile
16 între ele și indicând elemente de tehnologie. Schema aleasă poate include un anumit număr de
etape de tratare (epurare), corelate astfel încât să realizeze gradul de epurare impus.
Schema unei instalații de epurare se stabilește în funcție de :
– caracteristicile apei uzate;
– de proveniența lor;
– de gradul de purificare necesar;
– de metodele de tratament a nămolului;
– de suprafața disponibilă;
– de tipul echipamentului ce va fi folosit;
– de condițiile locale.
Alegerea metodei de epurare depinde de eficiența obținută în diferite procedee. Acestea
sunt prezentate centralizat în tabelul 1.2.
Tabelul 1.2. Eficien ța obținută prin anumite procedee de epurare
Procedeu Îndepărtare, %
CBO 5 CCO Suspensii Bacterii
Trecere prin site 5-10 5-15 2-20 10-20
Clorinare 15-30 – – 90-95
Decantare 25-40 20-35 40-70 25-75
Coagulare,floculare 50-85 40-70 70-90 40-80
Epurare în biofiltru 50-95 50-80 50-92 90-95
Epurare cu nămol activ 55-95 50-80 55-95 90-98
Epurare în iaz biologic 90-95 70-80 85-95 95-98
Clorinare finală – – – 98-99
O stație de epurare ape poate funcționa cu una, două sau trei trepte după proveniența
și caracteristicile apelor uzate (tabelul 1.3.).
Tabelul 1.3. Proveniența apelor uzate și tratamentele aferente
Ape uzate din Tratamente aplicate
Industrii prelucrătoare de materii – treapta mecanică
prime și substanțe anorganice – treapta chimică
– ambele trepte aplicate succesiv
Industrii prelucrătoare de materii – treapta mecanică
organice – treapta chimică
– ambele trepte aplicate succesiv
– epurare mecano – chimică
Activitatea socială – epurare mecano -biologică
– ambele trepte
– treapta mecanică
Zootehnie – treapta chimică
– treaptă biologică
Într-o instalație de epurare ape reziduale se urmărește, în general, epurarea sau pasivizarea
17 tuturor substanțelor poluante [16].
1.1.4.2. Autoepurarea apelor uzate menajere
După evacuarea în receptori a apelor uzate epurate sau neepurate, acestea sunt supuse în
continuare unor procese de transformare, de natură fizică, chimică și biologică, asemănătoare
celor care au loc în stațiile de epura re. Toate aceste procese conduc în final la autoepurarea apei
din receptor.
Autoepurarea apei reprezintă, în general, ansamblul de procese autonome, de natură
fizică, chimică și biologică, care au drept consecință redarea apei poluate cu materii minerale,
organice, în suspensie, soluție sau coloidale, puritatea inițială.
Capacitatea unui bazin natural de a primi și autoepura efluenți de ape uzate depinde de
intensitatea de desfășurare a proceselor de mai sus.
în timp ce procesele de epurare, care, de altfel au aceeași natură ca și cele de autoepurare, sunt
dirijate în mod permanen t de mâna omului, cele de auto epurare se realizează în mod natural, fără
nici o intervenție din afară [21].
Din punct de vedere al proceselor care intervin pentru realizarea autoepu rării apelor de
suprafață, se poate vorbi despre:
autoepurare fizică și fizico -chimică , în cadrul căreia acționează procesele fizice (diluare,
sedimentare, absorbție, dizolvarea oxigenului în apă) și într -o măsură mai mică cele
chimice, care se rezumă la unele procese de oxidare,. precipitare, neutralizare, coagul are.
Procesele de natură fizico -chimică au o importanță mai redusă în realizarea autoepurării.
Materiile solide în suspensie și cele coloidale de natură minerală sau organică sunt eliminate în
întregime sau parțial în zonele unde viteza apei este mică. La cursuri de ape mari datorită
amestecului insuficient dintre apa uzată și cea a emisarului, procesele menționate anterior se
termină după un timp îndelungat, cursul de apă rămânând impurificat pe o distanță mare în aval.
autoepurare biologică și biochimică , realizată prin procesul de descompunere
(biodegradare) a materiilor organice, având ca efect final mineralizarea acestora.
Biodegradarea se produce sub acțiunea microflorei saprofite din apă, la care se adaugă, cu
rol secundar, protozoare, alge, plante acvatice și chiar unele animale. Aceste comportamente ale
biocenozelor acvatice pot fi specifice pentru anumite clase de compuși chimici (glucide, lipide,
proteine) sau pentru diferite etape ale deg radării (aerobă, anaerobă).
Ținând seama de materiile poluante care pătrund în emisari prin intermediul apelor uzate
autoepurarea poate fi: organică; anorganică; radioactivă; microbiană; termică (disiparea
căldurii). Uneori în loc de autoepurare se foloseș te noțiunea de capacitate de asimilare a
materiilor poluante.
Fenomenele cele mai importante care intervin în timpul autoepurării apelor de suprafață
sunt:
– diluția;
– amestecul;
– mineralizarea.
Cunoașterea procesului de autoepurare, precum și a factorilor care contribuie la aceasta,
este de o importanță deosebită, deoarece, pe emisar și în zonele unde se poate lua în considerare
autoepurarea, cantitatea de impurități evacuate direct poate fi mai mare, micșorându -se
capacitatea stațiilor de epurare.
18 Diluți a
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.
Diluția sau gradul de diluție, d, este reprezentat de raportul dintre debitul emisarului, Q și
debitul apelor uzate, q, adică:
d = 𝑄
𝑞 (1.2)
După amestec, cantitatea de substanțe de un anumit tip (în suspensie, minerale sau
organice etc.) se determină cu ecuația:
Cam = 𝐶×𝑄+𝑐×𝑞
𝑄+𝑞 (1.3)
unde: Cam – cantitatea de substanță de un anumit fel în amestecul dintre apa uzată și apa
emisarului;
C – cantitatea din aceeași substanță din apa emisarului; c – cantitatea din aceeași substanță
din apa uzată;
Q – debitul emisa rului; q – debitul apelor uzate [2].
Amestecul
Diluția, dată de ecuația 1.2, poate fi folosită doar în cazul realizării amestecului complet
dintre cele două feluri de apă. Amestecul complet se realizează numai după un anumit timp,
respectiv la o distanță mai mică sau mai mare în aval de punct ul de evacuare a apei uzate.
Realizarea amestecului celor două tipuri de apă se datorează în principal regimului de mișcare
turbulentă a apei, respectiv fenomenului de pulsație a vitezei locale, cu schimb intens de substanțe
între straturi (fenomenul de di fuzie turbulentă).
Cu cât diluția d este mai mare, cu atât punctul de amestec complet se află mai departe de
locul de evacuare a apelor uzate. Î n astfel de situații, pentru ca amestecul complet să se realizeze
cât mai rapid se folosesc instalații de dispersie a apei uzate, care au drept scop răspândirea cât mai
uniformă a apelor uzate în secțiunea transversală a emisarului. Cu ajutorul unor asemenea
instalații se obține de obicei un amestec aproape complet după câteva sute de metri de la punctul
de ev acuare a apelor uzate.
Între punctul de evacuare a apelor uzat e și cel de amestec complet, dilu ția nu poate fi
stabilită cu ecuația 1.2. Prin urmare, în această zonă s -a convenit ca diluția reală, d' să fie definită
prin intermediul unui coeficient de ames tec a, care indică gradul de amestec și de diluare a celor
două tipuri de apă:
d' = a Q/q (1.4)
Coeficientul de amestec este subunitar, crescând pe măsură ce secțiunea de calcul este mai
aproape de secțiun ea de amestec complet, unde a= 1.
Coeficientul de amestec a se determină de obicei cu formula stabilită de I.D. Rodziler:
a=1−𝑒−𝛼∛𝐿
1+𝑄
𝑞𝑒−𝛼∛𝐿 (1.5)
în care:
L este distanța dintre secțiunea de evacuare a apelor uzate și secțiunea de calcul;
a – coeficientul care ia în considerare condițiile hidra ulice de amestec. Coeficientul α , se
determină, după V. A. Frolov, cu formula:
19 𝛼=𝜁𝜑∛DT
𝑞 (1.6)
în care :
𝜁 este coeficientul care depinde de felul și poziția construcției de evacuare a apei uzate în
secțiunea transversală. Pentru evacuări la mal, concentrate, 𝜁 =1,0; pentru evacuări în zona de
viteză maximă a emisarului, 𝜁=1,5; pentru evacuări prin instalați i de dispersie = 3,0; φ=L/1 este
coeficientul de sinuozitate al emisarului, egal cu raportul dintre distanța între secțiunea de
evacuare a apei uzate și secțiunea de calcul, L și distanța între aceleași secțiuni în linie dreaptă, 1;
DT – coeficientul de difuzie turbulentă, care se stabilește cu ecuația:
DT = 𝑉𝐻
200 (1.7)
în care: V este viteza medie a cursului de apă în zona considerată, în m/s;
H – adâncimea medie a cursului de apă în zona considerată, în m.
Prin rezolvarea ecuației 1.5 în raport cu L, se poate determina distanța dintre secțiunea de
evacuare a apelor uzate și o secțiune oarecare, corespunzătoare unui anumit grad de amestec între
cele două feluri de apă, rezultând așa numita distanță de amestec, L a, dată de ecuația următoare:
𝐿𝑎=[2,31
𝛼𝑙𝑔𝑎∗𝑄+𝑞
(1−𝑎)∗𝑞]3 (1.8)
Din această ecuație rezultă că, pentru amestecul complet (a =1), valoarea distanței de
amestec devine, L a=∞.
Uneori, distanța de amestec complet poate avea valori relativ mari, ai chiar zeci de
kilometri, ceea ce conduce la fo rmarea în lungul emisarului a unei unei fâșii de apă uzată , cure
conferă un aspec t neplăcut apei emisarului și împiedică în același timp desfășurarea normal ă a
proceselor de autoepurare care s -ar putea realiza în cazul unui amest ec complet, chiar imediat
după evacuarea apelor uzate. În a semenea situații se folosește în mod insuficient capacitatea
emisarului de a primi ape uzate. Astf el, dacă se are în vedere că vârful procesului de epurare în
condiții normale de amestec (imed iat după evacuarea apelor uzate), se găsește la o dist anță de 2-3
zile de punctul de evacuare, respectiv la distanțe de zeci de kilometri, prin deplasarea î n aval a
punctului de amestec complet, se realize ază și o deplasare a vârfului. Î n aceste condiți i emisarul
rămâne impuri ficat pe distanțe mult mai mari.
Din acest motiv, se consideră obligatorie realizarea de instalații de dispersie a apelor
uzate, deoarece numai în acest fel se poate folosi posibilita tea de autoepurare a emisarului [2].
Mineralizarea
Mineralizarea materiilor organice este procesul cel mai important al autoepurării, care
conduce la înlăturarea pericolului pe care îl prezintă acestea în apa receptorului. Procesul de
mineralizare din receptori este asemănător celui care se produce artific ial în stațiile de epurare,
oxigenul având rolul principal în cadrul acestui proces.
Mineralizarea este rezultatul complex al oxidării materiilor organice, când se consumă
oxigenul din apă și al împrospătării cu oxigen a apei, ca urmare îndeosebi a reaerăr ii. Oxidarea
materiilor organice se face aerob sau anaerob, după cum cantitatea de oxigen disponibilă din apă
este mai mare sau mai mică.
Atât timp cât cursul de apă conți ne suficient oxigen, procesul de autoepurare se desfășoară
în mod normal; el operează prin intermediul plantelor și animalelor, de toate felurile, îndeosebi a
bacteriilor, care în fapt nu sunt decât plante microscopice. Ansamblul de organisme în suspensie
din apele naturale, care intervi n pentru realizarea autoepurării, se numește plancton . Apele sărace
20 în plancton oferă condiții insuficiente autoepurării; dacă în acestea sunt evacuate ape uzate cu
conținut de materii organice, ele ajută la proliferarea planctonului. Astfel, deși apare ca o
contradicție, prin materiile organice (care nu trebuie să fie în cantitate prea mare) care
alimentează planctonul, apele de suprafață se autoepurează biologic și în același timp parțial și
fizico -chimic.
Dintre tipurile de organisme care se pot găsi înt r-o apă puternic poluată, se menționează:
Eristalis (larva coadă de șobolan); Chironomus (vierme de sânge); Tubifex (vierme de nămol);
Limnodrilus (vierme de nămol); Sphaerotilus (mucegaiul apei uzate); Leptomitus (mucegaiul apei
uzate).
Dintre bacteriile aerobe care iau parte la mineralizare, trebuie citate cele producătoare de
pigmenți ca: Bacterium prodigiosum , Pseudomonas pyocyanea și alți bacili de sol, care formează
spori, ca B. substilus , B. mycoides , B. mesentericus etc.; mai trebuie menționate de asemenea,
actinomicelele și ciupercile, care în mare parte provin din sol.
Dintre bacteriile anaerobe se menționează Bacillus putrificus, cu rol determinant în
descompunerea proteinelor , Bacterium vulgare și Bacterium coli, care i ntervin mai rar.
Numeroase organisme responsabile de autoepurare sunt indicatori deosebit de utili pentru
exprimarea gradului de poluare a apei, iar organismele specifice precum și diferitele asociații
biologice caracterizează diversele zone de poluare.
Mineralizarea în condiții aerobe se realizează fără producere de miros, apa este în general
limpede și populația animală ș i vegetală se dezvoltă normal. Î n condiții anaerobe apa este de
culoare închisă, miroase urât, iar flora și fauna normală dispare. Mineralizarea în condiții
anaerobe se realizează mai încet decât cea aerobă.
Temperatura, luminozitatea și pH -ul sunt alți factori importanți care contribuie la
mineralizarea ma teriilor organice din apa receptorilor.
Temperatura acționează în con formitate cu legea lui Van t'Hof f care arată că
transformarea materiei organice este cu atât mai intensă cu cât temperatura este mai mare și că
viteza de reacție se dublează la ridicarea temperaturii cu 10oC [2].
1.2. Metode de epurare a apelor uzate
Diferențierea metodelor de epurare ale apelor uzate menajere se face în mod curent după
natura fenomenelor principale pe care se bazează operațiile în prima grupă adică în epurarea
apelor uzate, independent de fenomenele care se produc la prelucrarea substanțelor reținute, spre
deosebire de apele uzate ale anumitor industrii, la care scopul principal al epurării fiind
recuperarea substanțelor valorificabile (de ex. Fenoli substanțe extractive etc. ), metodele de
epurare se diferențiază după aceste operații productive.
Aplicarea unor anumite metode de epurare, chiar pentru aceeași apă uzată, se poate realiza
prin diferite tipuri de construcții și instalații. Alegerea soluției optime depinde de mai mu lți
factori, o deosebită importanță având criteriile tehnico -economice.
Pentru prelucrarea substanțelor conținute în apele menajere uzate se folosesc metode având
efecte distructive sau regenerative. În general se urmărește distrugerea adică descompunerea sau
cel puțin neutralizarea prin operații cât mai simple a substanțelor conținute; se folosesc metode
regenerative prin utilizarea apelor uzate menajere în agricultură sau pentru introducerea
substanțelor pe care le conțin în unele ape uzate industriale s ervind bacteriilor necesare în
epurarea ca substanțe nutritive. La epurarea apelor uzate menajere se folosesc trei metode,
21 denumite după procesele princip ale pe care se bazează și anume: mecanică, chimică și biologică
[38].
Fig. 1.1. Schema generală a operațiilor de epurare a apelor uzate menajere [10 ]
unde:1 – evacuarea apelor uzate menajere de la nivelul locuințelor individuale; 2- evacuarea apelor
uzate menajere de la nivelul grupurilor de locuințe; 3- ape uzate menajere, 4 – conformitatea
reglementă rile legislative din domeniu; 5 – evacuarea apelor uzate menajere în mediul natural; 6 –
procese de autoepu rare a apelor uzate menajere; 7 – autoepurare în straturile solului și în acvi fer,
8 – autoepurare în ape de suprafață curgătoare; 9 – autoepurare în ape de suprafață stătătoare; 10 –
evacuare apelor uzate menajere în sisteme antropice de epurare; 11 – evacuare apelor uzate
menajere în sisteme extensive de epurare; 12 – sisteme extensive de epurare; 13 – epurarea prin
lagune, iazuri etc.; 14 – epura re prin infiltrare în anumite straturi de sol; 15 – epurare folosind
plante acvatice; 16 – evacuare apelor uzate menajere în sisteme int ensive de epurare; 17 – epurare
preliminară; 18 – epurare primară; 19 – epurare secundară; 20 – epurare terțiară; 21- evacuarea
apelor uzate menajere epurate în sisteme intensive; 22 – evacuarea apelor uzate menajere epurate
în sisteme extensive; 23 – conformitatea cu reglementările legislative din domeniu; 24 – evacuarea
apelor epurate pe suprafața solului; 25 – sol de inf iltrare al apelor epurate; 26 – evacuarea apelor
uzate epurate în emisarii naturali; 27 – emisar.
1.2.1. Epurarea mecanic ă a apelor uzate menajere
Epurarea mecanică constă în reținerea prin procedee fizice a substanțelor insolub ile care
se află în apele uzate [21]. Epurarea mecanică a apelor uzate constituie prima treaptă de epurare a
apelor uzate ( primary treatment ) și se bazează pe procese fizice de separare a poluanților din apele
uzate. În această treaptă se îndepărtează, în special, materiile solide (cu d ensitatea mai mare de
1g/cm3) sau cele solide și lichide cu densități mai mici decât 1 g/cm3. De asemenea sunt reținute
și substanțele organice , dar cu o eficiență relativ redusă (între 20 și 30%) [16].
22 În cadrul epurării mecanice se disting următoarele etape :
1. Reținerea corpurilor și suspensiilor mari;
2. Prelucrarea depunerilor de pe grătare și site;
3. Sedimentarea;
4. Deznisiparea;
5. Decantarea .
Reținerea corpurilor și suspensiilor mari împreună cu deznisiparea formează etapa de
pretratare . Instalațiile pentru epurarea mecanică se amplasează astfel încât apa să treacă prin ele
succesiv și pe cea mai scurtă cale [12 ].
Totodată prin efectele importante de reținere a suspensiilor, epurarea mecanică ușurează
posibilitatea de eșalonare a investiți ilor pentru realizarea stațiilor de epurare, construindu -se, în
măsura în care permite emisarul, la început o singură treaptă și prevăzându -se pentru o etapă
viitoare realizarea altor trepte de epurare.
Reținerea substanțelor din apele uzate se realizează prin construcții și instalații, a căror
alcătuire diferă după mărirea suspensiilor și procedeelor utilizate și anume: grătare, site,
deznisipatoare, separatoare de grăsimi, decantoare.
Prelucrarea substanțelor reținute din apele uzate, adică nămolurile, care alcătuiesc o masă
vâscoasă, se realizează în funcție de condițiile sanitare locale: ele pot fi îndepărtate în starea
proaspătă în care se obțin sau trebuie în prealabil supuse unor operații care le modifică parte din
calități și anume: gradul de nociv itate, vâscozitatea, mirosul, aspectul și umiditatea. Modificarea
acestor calități se obține prin fermentarea și reducerea umidității nămolurilor.
Fermentarea are drept efect principal mineralizarea substanțelor organice reținute și
transformarea acestora în elemente mai simple ca: bioxi dul de carbon (CO 2), metan (CH 4), azot
(N) și altele.
Reducerea umidității are ca scop crearea condițiilor pentru o mai ușoară manipulare a
nămolurilor care se depozitează sau se utilizează cu folos. Aceste operații au loc atât în spațiile
prevăzute la decantoarele în care au fost reținute nămolurile (dacă au fost construite în acest
scop), rezervoare sau bazine de fermentare a nămolurilor, numite și metantancuri sau iazuri
biologice sau de nămol, cât și pe platforme de usca re denumite și paturi sau câmpuri de uscare, în
instalații de deshidratare sub vacuum, instalații de uscare termică, instalații de incinerare a
nămolurilor și altele; funcționarea unora din aceste utilaje necesită instalații de tratare cu
coagulanți, stați i de spălare a nămolului.
În figura 1.1 . este prezentată o schemă simplificată prin care este descris termenul general de
epurare a apelor u zate menajere [14].
Realizarea acestor procese tehnologice impune existența unor construcții și instalații de
deservire și anume :
– conducte și canale de legătură între elementele tehnologice de bază;
– dispozitive și aparate de reglări automate sau comandate, măsură contro l și semnalizări;
– rezervoare de înmagazinare a gazelor produse la fermentarea nămolurilor;
– centrală termică pentru producerea energiei calorice (și eventual electrice);
– stații de pompare ape uzate (după caz) și pentru nămol;
– construcție pentru vărs area în emisar a apelor epurate;
– platforme pentru depozitarea nămolului fermentat;
– rețeaua de alimentare cu apă potabilă și industrială;
– drumuri de acces și de exploatare;
23 – clădiri administrative;
– instalații electrice exterioare și interioare de f orță și lumină;
– laborator (în funcție de mărimea stației);
– plantații, împrejmuiri [21 ].
Schema de epurare mecanică cuprinde în mod obișnuit, grătare și dezintegratoare de
deșeuri, deznisipatoare, separatoare de grăsimi, decantoare, vărsarea apei în emisar și rezervoare
sau bazine de fermentare a nămolurilor, instalații pentru deshidratarea nă molurilor. Schema în
plan orizontal se prezintă ca în figura 1.2 .
Fig. 1. 2. Schema de epurare mecanică cu fermentare separată a nămolurilor [21]
Traseul apei uzate, al nămolului și altor agenți necesari epurării se figurează cu linii
diferite (aici este figurat traseul apei cu linie plină, traseul nămolului cu linie punct, traseul
gazelor cu cercuri mici, traseul apei calde cu linie dreaptă – cerc mic). Când pentru epurare se
folosesc decantoare cu etaj, schema se prezintă ca în figura 1.3, fermentar ea nămolului făcându -se
chiar în aceste decantoare.
24
Fig.1.3 Schema de epurare mecanică cu decantor cu etaj [21]
1.2.2. Epurarea chimic ă a apelor uzate menajere
Această etapă intervine în cazul în care sedimentarea naturală a suspensiilor din apă nu
este suficientă pentru îndepărtarea completă a suspensiilor fine sau coloidale și a substanțelor
chimice dizolvate.
Epurarea chimică are la bază procedee și fenomene chimice de neutralizare, precipitare,
coagulare, floculare, realizate prin tra tarea ap ei cu reactivi chimici.
Metoda se aplică apelor uzate industriale și altor categorii de ape atunci când se urmărește
o epurare rapidă și eficientă. Epuarea chimică se aplică atât poluanților în suspensie, cât și celor
dizolvați.
Materiile aflate în suspensie fină, care nu s -au decantat în decantorul primar, fiind
dispersate coloidal, se elimină cu ajutorul unor reactivi chimici (coagulanți). Aplicarea
procedeului de decantare cu coagulanți asigură eliminarea materiilor în suspensie în proporție de
peste 95% și reduce conținutul d e substanțe organice dizolvate.
Eliminarea poluanților dizolvați se realizează prin reacții chimice în care reactivul introdus
formează cu poluantul un produs greu solubil. Acesta fie se depune la baza bazinului de reacție,
fie este descompus sau transformat într -o substanță inactivă chimic. Se pot elimina în acest mod
din soluție metalele grele, cianurile, fenolii, coloranți etc. Ca reactivi se utilizează laptele de var,
clorul, ozonul.
25
De asemenea, apele uzate cu caracter ac id sau alcalin, înainte de deversarea în emisar, se
supun preepurării prin neutralizarea lor în bazine cu ajutorul unor reactivi corespunzători [13].
Procesul de coagulare -floculare comportă două faze :
a) COAGULAREA care este interacțiunea chimică dintre coagulant, apă și suprafața
particulelor coloidale;
b) FLOCULAREA care reprezintă procesul fizic de alipire a particulelor destabilizate în
micele ma croscopice.
Reactivi de coagulare . La ora actuală se produ ce un număr mare de coagulanți, care fac
parte din următoarele categorii de substanțe:
– anorganice;
– organice;
– naturale;
– modificate.
Dintre cei mai uzuali coagulanți, se menționează: sărurile de aluminiu
(sulfat, AlCl 3), sărurile de fier (FeCl 3, Fe2(SO 4)3, argilele etc.
Un loc aparte îl ocupă agenții de coagulare sintetici rezultați prin polimerizare și sunt așa
numiții polielectroliți. Există polielectroliți cationici, anionici (se încarcă negativ), dar și neionici .
Procesul de coagulare a compușilor poluanți prezenți în apele reziduale este dependent de:
a) doza de coagulant;
b) pH-ul de hidroliză;
c) potențialul ζ;
d) condițiile hidrodinamice în care se desfășoară procesul de coagulare;
e) temperatura.
Dozarea coagulanților s e poate face uscat sau umed. Amestecarea apei supusă
epurării cu reactivii se poate realiza:
– gravitațional (cu șicane);
– pneumatic, cu aer comprimat;
– mecanic (cu agitatoare mecanice).
Schema de epurare chimică: această schemă cuprinde obiectele pentru e purarea mecanică,
la care se adaugă obiectele corespunzătoare tratării cu coagulanți sau stația de dezinfectare.
Schema în plan orizontal a unei asemenea instalații este identică cu cea prezentată în figura 1.4.
Epurarea chimică se face cu clor gazos sau hipoclorit de calciu, ceea ce va duce la instalații
diferite.
Amestecul de clor cu apa uzată se poate realiza în canalul de vărsare a apei epurate în
emisar sau într -un bazin de contact. Nămolurile reținute în bazinul de contact sunt conduse în
decantoarele primare iar de aici, (sau direct de la stația de pompare) la instalațiile de ferment are
[10].
În cadrul acestei etape , tratarea chimică a apelor reziduale are ca scop :
– coagularea materiilor solide în suspensie aflate în stare coloidală sau dispersate în particule
foarte fine;
– corectarea pH -ului;
– recarbonatarea;
– adăugarea de nutrienți în vederea epurării biologice;
– condiționarea pentru filtrare etc. [21 ]
26
Fig.1.4. Schema de epurare mecano – chimică [21]
1.2.3. Epurarea biologică a apelor uzate menajere
Procesele biologice de epurare a apelor uzate (reziduale) sunt procese în timpul cărora
materiile organice biodegradabile din apele uzate și din nămoluri sunt descompuse cu ajutorul
microorgan ismelor, în principal bacterii
Factorii care influențează procesul biologic sunt: timpul de contact sau timpul de
traversare a obiectivului tehnologic în care se desfășoară procesul biologic, temperatura, pH -ul,
oxigenul, încărcarea obiectului tehnologic cu ape uzate (diluție), cu nămol, nutrienți, prezența
inhibitorilor de proces, condițiile hidrodinamice ale procesului – omogen izare și amestecare.
Procesul de epurare biologică este deosebit de complex și la rezolvarea lui intervin o serie de
fenomene: 1. fizice – transferul de masă al oxigenului și substratului la nivelul celulelor, al
oxigenului din aer în apă, adsorbția partic ulelor coloidale și a suspensiilor fine la suprafața
biomasei, desorbția produșilor metabolici, sedimentare gravitațională etc.; 2. chimice – reacții de
hidroliză, de hidratare, de oxido -reducere, de precipitare și coagulare, modificarea pH -ului; 3.
biochi mice – reacții de oxidare biochimică a substratului, respirație endogenă, creșterea biomasei,
inhibarea reacțiilor enzimatice; 4. hidraulice – regimul de curgere, distribuția mediului polifazic
în bazinul de aerare, curenți de convecție și de densitate, ti mpul hidraulic de retenție, viteze de
sedimentare, încărcări hidraulice etc.
Optimizarea tehnologiei de epurare prin procese biologice are în vedere sistemul costurilor
efective. Ea se realizează în două etape. În prima etapă este necesară selecționarea s istemului
optim din mai multe variante analizate de proiectant. În etapa a doua se pune problema alegerii și
dimensionării optime a unităților din sistemul adoptat. Se menționează că această analiză
tehnicoeconomică trebuie să considere și costurile de inv estiție și exploatare ale subsistemului de
tratare a nămolului reținut în decantorul secundar caracterizat prin concentrația în solide și debitul
27 recirculate [46].
Transformările prin care microorganismele degradează substanțele în produși de ultimă
degrad are sunt:
a) descompunere aerobă (în prezență de oxigen)
b) descompunere anaerobă (în lipsa oxigenului)
c) descompunere anoxică (în prezența ionului nitrat).
Epurarea apelor se poate realiza prin una sau printr -o succesiune a acestor etape de
transformare. Cel m ai des utilizată este cea aerobică realizată în prezența unui nămol activ, sau
prin o xidare pe straturi cu bacterii.
Eliminarea substanțelor organice dizolvate în apă se face prin adsorbția lor la suprafața
celulelor bacteriilor. Astfel, din acest proces rezultă noi celule de bacterii și metaboliții: CO 2,
săruri minerale etc.
Materialul celular format se prezintă sub formă de flocoane aglomerate sau pelicule relativ
ușor decantabile [26].
Populația microorganismelor care realizează epurarea are o compoziție mixtă. Ponderea o
dețin bacteriile aerobe și alături de ele se dezvoltă o serie de alte microorganisme de natură
vegetală și animală, cu reprezentanți din clasele: c iuperci inferioare, alge albastre, protozoare,
metazoare. Toate aceste microorganisme alcătuiesc o biocenoză specifică, a cărui echilibru este în
strânsă corelație cu condițiile de explo atare a instalației de epurare.
Biodegradarea = procesul de descompune re a tuturor substanțelor organice desfășurat de
un număr impresionant de microorganisme (bacterii, drojdii, ciuperci microscopice, alge,
protoazoare) omniprezente în toate mediile (ape dulci și marine, soluri și sedimente, instalații de
epurare). Biodegra dabilitatea poate fi privită ca eliminarea produșilor organ ici de către agenții
biologici.
Biodegradabilitatea intrinsecă, reală sau totală este capacitatea unei molecule sau produs
de a se transforma, prin intermediul agenților biologici în bioxid de carb on și constituenți
microb ieni sau biomasă. În ceea ce privește biodegradabilitatea unei substanțe din punct de
vedere al protecției mediului, se discută despre biodegradabilitatea acceptabilă și
biodegradabilitatea totală. Biodegradabilitatea totală este p rocesul prin care o substanță este
efectiv și total eliminată de către microorganisme în con diții naturale sau artificiale.
Urmărirea procesului biochimic se face prin testele de biodegradabilitate care constau în :
– punerea în contact a produsului de testat cu nămol activ;
– urmărirea evoluției și/sau a metaboliților rezultați fie a nămolului activ. Realizarea acestor
teste implică îndeplinirea unor probleme tehnice:
– alegerea condițiilor de cultură;
– originea inoculur ilor bacteriene; adaptarea prealabilă a nămolului.
În procesul biochimic există diverse scheme metabolice observate, dependente de natura
microorganismelor biodegradatoare și de condițiile de mediu. Pot fi observate numeroase tipuri de
reacții: β -oxidare, dezalchilare oxidativă, oxidare tioeterică, decarboxilare, epoxidare, hidroxilarea
hidrocarburilor aromatice, hidroliza (esterilor, amidelor, fosfoesterilor, nitrililor), dehalogenarea
(hidrolitică, reducătoare), dehi drohalogenarea, nitroreducerea.
Epurarea biologică a apelor uzate se realizează în:
– instalații de epurare biologică naturală (câmpuri de irigare și filtrare, iazuri biologice etc.);
– instalații de epurare biologică artificială (filtre bi ologice, bazine cu nămol activ, iazuri de
oxidare etc.) [16].
28 Schema bloc a unei instalații de tratare mecano -biologică este prezentată în figura 1.5.
Fig. 1.5. Tratarea mecano -biologică artificială a apelor uzate [13]
29 1.2.3.1. Tratarea biologică naturală
Tratarea biologică naturală se realizează de obicei pe câmpuri de irigare, câmpuri de
irigare subter ană, iazuri de stabilizare etc.
a) Câmpurile de irigare și filtrare sunt suprafețe de teren folosite, fie pentru epurarea și
irigarea în scopuri agricole, f ie numai pentru epurare, î n cazul câmpurilor de filtrare.
Pe plan mondial se evită folosirea apelor uzate industriale pentru irigații, din motive de
igienă și protecție a m uncii.
În dimensionarea câmpurilor de irigare și filtrare cea mai importantă problem ă o constituie
stabilirea cantității de apă necesară culturilor. Aceasta se obține prin înt ocmirea bilanțului apei în
sol.
Necesarul specific de apă se determină pe mai mulți ani, calculându -se pe perioade fixe cu
durata de o lună și pe suprafețe gale cu 1 ha. Relația de calcul este următoarea:
Wr = Ep – 10P – Gw – Ri + Rf (1.9)
b) Câmpuri de filtrare (filtre intermitente de nisip).
Pentru construcția unui asemenea filtru de nisip este nevoie de un sol nisipos care se
împarte în parcele mai mici de 0,40 ha. Solul natural de la suprafață este îndepărtat până la
stratul de nisip. Apa distribuită pe parcele este evacuată prin conducte de drenaj cu diametrul
de 10 cm, așezate la adâncimea de 1,0 m de la suprafața nisipului și plasate la dist anțe de 10,0
m unele de altele.
În timpul exploatării, fiecare parcelă se încarcă cu apă uzată până la o înălțime de 5 -10
cm ceea ce corespunde la o încărcare de 500 -1000 m3/ha și se așteaptă infiltrarea apei în
nisip. Dacă în 4 ore apa nu s -a infiltrat în nisip, se sco ate parcela din funcțiune și se
îndepărtează stratul de nămol de la suprafața nisipului. Perioada normală de funcționare este
de 10 -15 ani, după care filtrul de nisip trebuie ab andonat din cauza colmatării.
c) Iazuri de stabilizare (lagune)
Procesele de tr atare care se desfășoară în iazuri pot fi aerobice, anaerobice sau
complexe. Iazurile aerobice și complexe pot fi folosite ca iazuri aerate artificial, utilizând în
acest scop aeratoare de supr afață sau difuzoare de aer.
Iazurile de stabilizare sunt folosite, atât pentru tratarea apelor uzate menajere, cât și
pentru cele industriale cu condiția ca acestea să nu conțină substanțe toxice. Aceste amenajări
sunt bazine de pământ construite în depresiuni naturale având adâncimi de 1,0 – 2,0 m,
destinate ep urării apelor uza te, folosind factorii naturali.
Dimensiunile iazurilor de stabilizare depind de gradul de epurare cerut, de calitatea
apei uzate, de condițiile climatice, de adâncimea iazului, etc. Se recomandă pentru zone în
care variațiile sezoniere de temperatură sunt mari (cazul țării noastre), ca adâ ncimea să se ia
2,0 – 3,0 m .
Parametri principali care condiționează proiectarea iazurilor de stabilizare sunt:
necesarul de oxigen, încărcarea organică de suprafață, timpul de stațion are și temperatura .
Temperatura este factorul cel mai important și influențează în mare măsură procesul
biologic de tratament în iazuri. Viteza de descompunere a materiei organice scade
semnificativ cu descreșterea temperaturii. Pierderea de căldură se datorează convecției,
radiației și evaporării; creșterea de căldură datorită radiației solare are, de o bicei, o valoare
neînsemnată [13 ].
30
Fig. 1.6 . Schema tratării biologică naturală [23]
1.2.3.2. Tratarea biologică artificială
Tratarea biologică artificială se realizează în principal în filtre biologice și în bazine cu
nămol activ.
A. Filtrele biologice (biofiltre) sunt construcții specifice în care apa uzată este tratată
biologic în condiții specifice în timpul traversării materi alului filtrant, de sus în jos.
Biofiltrul propriu -zis format dintr -un turn de 1 4 m înălțime și un decantor secundar.
Apa uzată provenită de la decantorul primar este introdusă prin partea superioară a biofiltrului și
cade liber pe umplutură, colect ându -se în decantorul secundar.
B. Epurarea biochimică a ap elor uzate cu impurificare organică prin procedeul cu nămol
active . În aprilie 1914 se demonstrează posibilitatea epurării apelor uzate menajere prin aerare și
având ca rezultat un depozit format prin sedimentarea suspensiilor numit ”nămol activ ”.
Se disting 3 linii generale pentru realizarea unei bun e funcționări a aerotancurilor:
1. Crearea suprafețelor specifice mari necesare dezvoltării microorganismelor, deziderat
atins prin agitarea permanentă a flocoanelor de nămol activ, care să contacteze
permanent apa reziduală. Se constată că 1 mg de cultură bacteriană cuprinde o sută de
milioane organisme, a căror suprafață totală este de 4,2 m2.
2. Introducerea într -o cantitate suficientă a oxigenului în apa reziduală (aerarea cu bule
mari și agitarea ape i și cu perii și palete).
3. Aducerea oxigenului pe suprafața celulei și îndepărtarea produselor de metabolism.
Progrese se înregistrează în domeniul perfecționării utilajelor de aerare, al optimizării
instalațiilor (recircularea nămolului, ditribuția apei uzate, folosirea oxi genului în locul aerului
etc.).
Mai nou, se impun procedeele de biofiltrare care combină filtrarea și biodegradarea într –
un singur reactor umplut cu un mediu granular fin imersat. Pe lângă avantajele tehnice (sunt
compacte, modulare, as igură limpezirea, se pot automatiza), biofiltrarea realizează îndepărtarea
azotului amoniacal, a azotaților și a poluării organice și a mteriilor în suspensie [9]
31
Fig.1.7. Schema epur ării cu nămol activ [21]
1.3. Structura s tațiilor de epurare a apelor uzate
Epurarea apelor uzate se face în funcție de caracteristicile apei și de cerințele evacuării în
emisar, astfel că există stații de epurare simple mecano -biologice și stații de epurare complexe .
Apele uzate cu caracter anorganic vor fi tratate in stații de epurare doar prin procese fizico –
chimice de reținere și neutralizare: sedimentare, neutralizare, precipitare, coagulare, floculare,
adsorbție pe carbine activ, schimb ionic. Apele uzate cu car acter organic vor fi tratate într -o stație
de epurare prin procese fizico -chimico -biologice.
Schema de epurare se alege pe baza unor calcule tehnico -economice având în vedere
următorii factori: existența de terenuri disponibile pentru stații de epurare, po sibilitatea asigurării
zonei de protecție sanitară în jurul stației de epurare, obligativitatea asigurării gradului de epurare
necesar, distanța față de emisarul în care se deversează apele purificate, cantitățile de nămoluri
rezultate în fiecare proces de epurare și posibilitățile de depozitare sau de distrugere a lor,
posibilitatea asigurării stației de epurare cu personal calificat.
Stațiile de epurare reprezintă ansamblul de construcții și instalații, în care apele de
canalizare sunt supuse proceselor tehnologice de epurare, care le modifică calitățile astfel încât să
îndeplinească condițiile prescrise de primire în emisar și de îndepărtare a substanțelor reținute din
aceste ape .
În funcție de obiectivele pe care le deservesc stațiile de epurare, aceste a se pot clasifica în:
stații de epurare locale (de preepurare) și stații de epurare generale. Stațiile de epurare locale sunt
aferente unităților industriale sau agrozootehnice din al căror proces tehnologic rezultă ape uzate
cu car acteristici specifice a cestuia. În prezent, stațiile de epurare pot fi clasificate în două mari
categorii: orășenești și industriale .
Stațiile de epurare orășenești primesc spre epurare ape uzate menajere, industriale,
meteorice, de drenaj și de suprafață, în proporții variabile.
Structura și dimensiunile stațiilor de epurare a apelor uzate sunt determinate de
caracteristicile apelor uzate prelucrate și de gradul de epurare impus.
32 În general, în practică se întâlnesc:
– stații de epurare într -o singură treaptă (mecanică);
– stații de epurare în două trepte: epurare mecano -biologică sau epurare mecano -chimică;
– stații de epurare în trei trepte: epurare mecano -biologică și în plus o treaptă terțiară care
poate fi chimică de diverse tipuri sau dezinfecție, filtrare cu nisip, microfiltrare etc.
Rezultatele acțiunii de combatere a poluării prin stațiile de epurare pot fi apreciate
analizând eficiența în cele trei trepte de epurare (tabelul 1.5 ) [9].
Tabelul 1.5 . Eficiența de epurare a apelor uzate în stațiile de epurare
Treapta de
epurare Eliminare prin epurare %
Materii în
suspensie Încărcare organică
(CBO 5)
Mecanică 50 – 70 25 – 30
Chimică 70 – 90 50 – 80
Biologică 60 – 90 80 – 95
1.3.1. Stații de epurare cu o singură treaptă (mecanică)
Aceste stații se adresează apelor uzate cu conținut redus de substanțe organice și chimice,
adică apelor în care pa rticulele minerale în suspensie sunt predominante.
În figura 1.8 este prezentată schema de principiu a unei stații de epurare mecanică.
Fig.1.8 . Schema de principiu a unei stații de epurare cu o singur ă treaptă [13]
Profilul tehnologic (figura 1.9 ) trebuie să țină seama de pierderile de sarcină care se
produc la trecer ea apelor și nămolurilor prin diferitele construcții și instalații din stația de epurare.
33 Fig. 1.9 Profilul tehnologic al unei sta ții de epurare mecanică [9]
1.3.2. Stații de epurare în două trepte
1.3.2.1. Stații de epurare mecano -chimică
Aceste stații sunt mai complexe, fiind formate dintr -o treaptă mecanică și una chimică.
Astfel, se pot realiza:
– neutralizarea: corectarea pH -ului apelor uzate;
– schimbul ionic : procedeu care se bazează pe însușirea unor substanțe de a schimba ioni
proprii c u ionii din soluția cu care vin în contact formând compuși care nu se dizolvă;
– oxidarea chimică : procedeu care se aplică apelor uzate care conțin substanțe organice
biorezistente sau substanțe anorganice nedorite;
– dezinfecția : procedeu prin care se distrug celulele vii prin tratări chimice cu reactivi care
difuzează în interiorul acestora;
– flocularea -coagularea : care se realizează prin introducerea în apele uzate a unor reactivi
(sulfat de aluminiu, clorură ferică etc.) care realizează coagularea substanțelor coloidale,
permițând separarea lor prin sedimentar e [21 ].
Fig. 1.10 . Schema de principiu a unei s tații de epurare mecano -chimică [13 ]
34 1.3.2.2. Stații de epurare mecano -biologică
Aceste stații au două structuri tipice după modul în care se realizează epurarea, și anume:
în condiții apropiate de cele naturale sau în condiții artificiale.
În cazul în care epurarea se face în condiții apropiate de cele naturale, aceasta se realizează
pe câmpuri de irigații (atunci când impuritățile organic e sunt pe bază de fosfor și azot) sau pe
câmpuri de infiltrație dotate cu sisteme de conducte de drenaj care colectează apele purificate și le
varsă în emisar. Pe lângă acestea, epurarea biologică se mai poat e realiza și în iazuri biologice
[16].
În cazul în care epurarea se face în condiții artificiale, treapta biologică poate fi de tipul cu
bazine de aerare cu nămol activ sau cu biofiltre.
Aceste stații realizează o epurare mecano -biologică, având însă și o a treia treaptă de
epurare (terțiară), treaptă care poate fi chimică de diverse tipuri sau dezinfecție, filtrare cu nisip,
microfiltre etc .[21].
În figura 1.1 1 este prezentată schema de principiu a unei stații de epurare mecano –
biologică urmată de treapta terțiar ă (treaptă chimică).
Fig. 1.11 . Schema de principiu a unei sta ții de epurare mecano -biologică [13 ]
1-grătar, 2 -deznisipator, 3 -dispozitiv de măsurat debitele, 4 -separator de grăsimi, 5 -decantor
primar, 6 -bazin cu nămol activ, 7 -decantor secundar, 8 -bazin de amestec a apei uzate cu re activii
chimici, 9 -bazin de reacție, 10 -decantor terțiar, 11 -stație de pompare a nămolului activ, 12 -stație
de suflante, 13 -gospodărie de reactivi, 14 -stație de pompare a nămolului chimic, 15 -stație de
pompare a nămolului proaspăt, 16 -îngroșător nămol proa spăt, 17 -cameră de manevră la bazinele
de fermentare, 18 -bazine de fermentare, 19 -ăngroșător de nămol fermentat, 20 -platforme de
uscare nămol, 21 -gazometru
1.3.2. Exemple de sta ții de epurare
Stațiile de epurare pentru comunități mari se realizează în general datorită dimensiunilor
foarte mari din beton. Deversarea din cauza debitelor mari se face în receptor natural, ceea ce
35 impune atingerea unor valori mici ale principalilor parametric de evacuare.
Fig. 1.12 . Schema tehnologică a un ei stații de epurare pentru comunități mari [38]
A. Stații într -o singură treaptă de epurare
Stația de epurare Babadag a fost dimensionatã pentru un debit de 25 l/s, prevãzutã cu
douã trepte de tratare: o treaptã mecanicã, o treaptã biologicã si o treaptã chimicã. În prezent
statia de epurare functioneazã cu o singurã treaptã, cea mecanicã, descãrcarea apelor uzate
neepura te fiind fãcutã in pârâul Tabana, afluent al lacului Babadag [http://www.aquaserv ].
Fig.1.13 Stația de epurare Babadag [http://www.ncsd.ro/ pdf]
B. Stații de epurar e in două trepte
În figura 1.14 . este prezentată o stație de epurare a apei uzate urbane produsă de compania
Foxboro, U.S.A. Stația de epurare a apelor uzate urbane este de tipul mecano -biologic, fiind
36 compusă dintr -o treaptă mecanică, o treaptă biologică, o instalație de dezinfecție și un ansamblu
de echipamente și instalații pentru tratarea și valorificarea nămolurilor.
Treapta mecanică este compusă dintr -o instalație de sitare cu curățare mecanică pentru
separarea impurităților mari; deznisipator și decantor primar.
Treapta biologic ă este formată dintr -un bazin aerat cu nămol activ și un decantor secundar.
Instalația de dezinfecție clorinează apa uzată în două faze: clorinarea influentului și clorinarea
efluentului din treapta biologică.
Tratarea nămolului se face prin următorul flu x tehnologic: nămolul primar este trecut
printr -un îngroșător de nămol, în timp ce nămolul secundar este trecut printr -o instalație de
flotație în vid în vederea îngroșării prin separarea apei de impurități.
După îngroșare, cele două tipuri de nămol sunt amestecate și introduse într -o instalație de
fermentare anaerobă a nămolurilor din care rezultă gaz de fermentare, apă de nămol și nămol
fermentat.
Nămolul fermentat este deshidratat prin intermediul unor filtre cu bandă iar apoi incinerat.
Gazul de fermentare este captat și folosit pentru producerea de energie. Apa de nămol este
colectată și reintrodusă în circu itul apei din stația de epurare [8]
Fig. 1.14. Schema stației de epurare a apelor uzate urbane produsă de Compania Foxboro
(U.S.A.) [8]
37 C. Sta ții de epurare mixte (în trei trepte de epurare)
Stația de epurare din Someșeni este a doua ca și capacitate din România, după cea de la
Glina, care deservește Bucureștiul. Aceasta deservește municipiul Cluj -Napoca și comunele din
amonte Florești, Gilău, Baciu și Săvădisla, cca 370.000 de locuitori stabili (cca.440.000 cu
studenț i, școlari din alte localități) [42].
Fig. 1.15. Stația de epurare din Someșeni [42]
Stația de epurare Baia Mare. Capacitatea de tratare este de 1 448 l/s adică 165 000
locuitori echivalenți. Etapa de pretratare nu există, ea fiind inclusă în proiect. Această soluție,
specifica OTV, este o filieră clasică: grătare grosiere, stație de pompare apă brută, grătare fine,
deznisipatoare, degresoare, compactoare reziduuri și separator de nisip. Decantoarele primare,
bazinele de nămol activat cu aerator de suprafață, clarificatoarele, au fost reabilitate pentru faza
geniu civil, iar partea mecanică este complet nouă. Pentru tratarea nămolurilor, au fost construite
două îngroșătoare de 14 m diametru fiecare. Nămolurile sunt îngroșate până la o concentrație de
20 % cu ajutorul unui filtru cu bandă, iar un tratament final cu var conduce la o îngroșare de 35%
a nămolului. Stația este gestionată în întregime cu ajutorul unui sistem SCADA [50].
Fig. 1.16. Stația de epurare Baia Mare [49]
38
Fig.1.17. Schema Stației de epurare Baia Mare [50]
39 1.4. Echipamente și instalații din treapta mecanică a stațiilor de epurare a apelor uzate
menajere
Instalațiile pentru epurarea fizico -mecanică se amplasează astfel încât apa să treacă prin ele
succe siv și pe cea mai scurtă cale .
O instala ție de acest tip se compune din :
– bazin de egalizare;
– grătar și denisipator;
– separator de țiței;
– bazin de decantare suplimentară (eleșteu);
– pompe etc.
Apa reziduală trece mai întâi prin bazinul de egalizare și apoi printr -un deznisipator,
pentru depunerea suspensiilor solide. În cazul pătrunderii în canalizare a apelor meteorice, bazinul
de egalizar e permite dirijarea excesului de apă într -un bazin de rezervă denumit bazin de avarii.
Din deznisipator apele trec prin camera de distribuție în separatorul de țiței, unde se reține cea mai
mare parte a produselor petroliere și a mâlului și apoi în eleșteu , unde are loc egalizarea și o
separare suplimentară în produse. De aici, apele reziduale trec la o purificare suplimentară sau se
recirculă în instalație [24 ].
În continuare se vor prezenta principalele echipamente necesare în epurarea fizico –
mecanică.
1.4.1. Echipamente pentru reținerea suspensiilor grosiere (corpuri mari )
Principalele categorii de utilaje pentru reținerea suspensiilor grosiere sunt:
instala țiile de sitare ;
dezintegratoarele;
echipamente pentru reținerea suspensiilor sub form ă de peliculă [21 ].
1.4.1.1. Instala țiile de sitare a apelor uzate
Grătare
Reținerea corpurilor de dimensiuni mari se face pe grătare [7]
Grătarele sunt construcții din bare de oțel , care au rolul de a reține corpurile și suspensiile
mari din apele uzate. Sunt amplasate l a intrarea apelor uzate în stația de epurare. În funcție de
distanța între bare (b), ele pot fi :
– grătare rare ( cu b = 50 -150 mm);
– grătare dese :
curățate manual (cu b = 40 -60 mm);
curățate mecanic (cu b = 16 -20 mm ) [21].
Grătarele rare se amplasează în amontele grătarelor dese. Ele pot fi plane sau curbe.
Unghiul pe care grătarele îl fac cu planul orizontal depinde de metoda de curățire folosită :
grătarele curățate manual au înclinația cuprinsă între 30 -75°, pe când cele curățate mecanic au
înclinați i de 45 -90°.
Formele tipice ale barelor de grătare sunt prezentate în figura 1.18 , iar modul de
amplasare al grătarelor cu curățire manuală este ilustrat în figura 1.19 [10].
40
Fig. 1.18 . Forme tipice ale barelor de grătare [7]
Fig. 1.19. Amplasarea grătarelor cu curățire manuală [7]
Dimensionarea grătarelor se face astfel încât viteza medie a apei să fie 0,8 – 0,9 m/s în
canalul din amontele grătarului și 1,0 – 1,1 m/s printre barele grătarului. La trecerea debitului de
verificare (Q u orar min ), viteza medie în canalul din amontele grătarului trebuie să fie minim 0,4
m/s în scopul evitării depunerilor [21].
Grătarele pot fi drepte sau curbe, cu înclinații de 30 – 90° față de orizontală, fiind plasate
în calea curentului de apă.
Grătar înclinat cu curățire mecanică
În figura 1.20 se prezintă un grătar cu curățire mecanizată. Mașina de curățat grătare este
mobilă, cu roți care se deplasează pe șine, ce sunt dispuse paralel cu gră tarul, amplasate pe
coronament. Mașina curăță cu ajutorul un ui carucior pe două roți ș i a unei greble care este
acționată prin cabluri, astfel ca la coborâre, este scoasă în afara gră tarului, iar la cursa de ridicare,
culisează pe barele grătarului curățând și transportâ nd reț inerile sus pe coronament. Corpurile
reținute sunt descărcate într -un container plat susținut pe patru roți care se deplasează odată cu
mașina. Pentru golirea containerului acesta se poate desprinde de mașină .
În cazul alimentărilor cu apă din țara noastră, acest tip de grătar nu este folosit,
preferându -se grătare rare ce nu cer curățire mecanică, dublate cu site sau g rătare dese. Soluția
este mai economică , mai eficientă și mai ușor de exploatat, necreând o problema a gheții ș i
zaiului. Grătarul de curățare mecanizată poate fi ut ilizat la captă rile mari din lacurile de
acumulare prevă zute cu baraje și hidrocentrale de vâ rf [16].
41
Fig. 1.20 . Grătar înclinat cu curățare mecanică [16]
1 – grătar ; 2 – cadrul maș inii; 3 – roata de rulare;
4 – troliu de acț ionare; 5 – cablu de deplasare;
6 – cablu de oscilare; 7 – container pe roț i.
Grătar orizontal
Se utilizează la captările de ap ă cu prize pe coronament ( prize tiroleze). Grătarul se
montează orizontal, fiind asemăn ător unui c apac cu balamale înspre aval. Axa de oscilație este
orizontală, perpendiculară pe direcția de curgere a râului. Barele grătarului au secțiune
trapezoidal ă, cu baza ma re la partea superioară, circulația apei fiind de sus în jos. Curățirea
grătarulu i se face hidraulic, prin simplă bascu lare spre poziție verticală. Apa râului circulă prin
grătar în sens invers funcționării și, antrenând re ținerile, produce spălarea. În acest timp admisia
apei în priză este oprit ă [7].
Fig. 1.21. Grătar orizontal pentru priza tiroleza [7]
42 unde: 1 -ramă pentru batardou; 2 – grătar în poziție de lucru; 3 – zonă de captare; 4 – grătar rabătut
în poziție de curățare. A – grătar rar; B – grătar des
Grătar cu curățire manuală
Aceste grătare sunt de tip plan (figur a 1.22 ), dispuse față de orizontală, î nclinat la 60 -75o,
pentru a putea fi ușor curăț ate manua l cu ajutorul unei greble. Curățarea manuală se face de pe o
pasarelă care, în multe cazuri, se află la niv elul terenului. Întrucâ t deasupra nivelului apei d in
colectoarele de canalizare, în care se a dună reținerile de pe grătare se află gaze mai grele decat
aerul ș i lipsite de oxige n, este absolut necesar ca lucrătorul, aflat pe pasarelă în poziția de curăț are
(adică aplecat), să aibă capul d easupra nicelului terenului. Adâncim ea maximă admisă între
pasarelă și partea inferioară a gră tarului este de 3m [33].
Fig. 1.22. Grătar plan cu curățare manuală [33]
1-umplutură din b eton; 2 -bara LT 60×8; 3 -traversă ; 4-pasarelă
Grătar cu autocurățare SCC
Grătarele cu autocurăț are SCC sunt separatoare universale pentru materialele solide
insolubile din fluide. Pot fi folosite la stații de epurare, procesarea cărnii, industria chimică,
tăbăcării, fabrici de bere, stații de potabilizare, staț ii de pompare, et c.
De obicei, grătarele cu autocurățare sunt montate la intrarea î n treapta de pre -epurare
mecanică a staț iilor de epurare, la baza canalului de intrare, de unde reziduurile reținute (de la o
adâncime de 0,4 -8 m) sunt ridicate deasupra nivelului canalului sau la un alt nivel, la o înălțime
necesară unei o lichi dări suplimentare (contain er, transportor elicoidal, presă , etc.).
Particulele î n suspensie sunt separate prin curgerea apei uzate prin banda filtrantă a
grătarului, care ridica particulele separate la jgheabul de evacuare, în timp ce apa fără suspensii
va curge la o urmă toare treapt ă de evacuare [28]
43
Fig. 1. 23. Grătare cu autocurățare SCC – funcționare [28]
Fig. 1.24 . Tipuri de g rătare cu autocurățare SCC [28]
44
Fig. 1.25. Grătare cu autocurățare [23]
Echipamentul de sitare cu grătar cilindric și încărcare frontală (figura 1.26 ) este compus
din următoarele subansambluri principale: grătarul cilindric rotativ (poz.I), transportorul –
compactor (poz.II), instalația de dirijare și spălare a reținerilor (poz .III) și instalația de
automatizare.
45
Fig. 1.25 . Echipament de sitare cu grătar cilind ric mobil și încărcare frontală [9]
1 – cadrul; 2 – grătarul propriu -zis; 3 – vergele de antrenare; 4 – braț de acționare ; 5 – lagăr de
alunecare ;6 – capac posterior fix; 7 – gură de alimentare; 8 – jgheab cilindric închis; 9 – melc;
10 – manta; 11 – conduct ă; 12 – gură de evacuare; 13 – pubelă; 14 – folie; 15 – motor electric;
16 – transmisie; 17,18 – conduct e cu duze.
Instalația de automatizare funcționează comandând pornirea sau oprirea acționării
echipamentului în funcție de gradul de îmbâcsire cu rețineri a suprafeței active, sesizat prin
compararea cu o valoare de referință a diferenței nivelelor apei uzate din cana lul în care este
instalat echipamentul cu grătar cilindric mobil, în amontele respectiv avalul acestuia.
Condițiile de instalare sunt similare cu cele ale echipamentului cu grătar cilindric fix, atât
ca orientare cât și ca înclinare.
Echipamentul de sitare cu grătar cilindric orizontal (figura 1.26 .). Echipamentul este
compus din următoarele subansambluri principale: grătarul cilindric orizontal propriu -zis 1,
transportorul orizontal 2 și transportorul -compactor 3.
Funcționarea echipamentului de sitare cu grătar cilindric orizontal este următoarea: apa
uzată ajunge pe suprafața exterioară a grătarului cilindric propriu -zis 1, pe direcție radială prin
rama cilindrică din amonte a acestuia trece apa uzată din care sunt reținute impuritățile grosiere.
Datorită faptului că grătarul cilindric se găsește în mișcare de rotație, acesta antrenează în
mișcarea sa impuritățile reținute scoțându -le din apă și transportându -le spre jgheabul aflat la
partea din aval a grătarului un de sunt deversate și conduse spre transportorul -compactor 3, care le
transportată , le deshidratează și le compactează, după care sunt evacuate în pubele, containere
sau instalații de transport. Impuritățile rămân pe grătar de la scoaterea din apă până l a depozitarea
lor în transportorul orizontal 2, datorită turației suficient de mici a grătarului cilindric orizontal
astfel încât să nu determine arunc area reținerilor de pe acesta [9 ].
46
Fig. 1.26 . Instalație de sitare cu grătar cilindric orizontal [8]
1 – grătar cilindric orizontal propriu -zis; 2 – transportor orizontal; 3 – transportor -compactor.
Site
Sitele au ca scop reținerea materialelor mai fine din apele uzate, care au trecut printre
grătare și constau din discuri perforate, împletituri din sârmă in ox, cu ochiuri de 0,75 -1,75 cm.
Substanțele reținute sunt transportate special, iar în stațiile mari sunt fie incinerate , fie
fermentate sau compostate [21].
Sunt echipamente destinate re ținerii part iculelor mai mici decât cele reținute de gr ătare :
– Macrosite, cu ochiuri mai mari de 0,3 mm.
– Microsite, c u ochiuri mai mici de 0,1 mm.
Macrositele au rolul de a reține materiile în suspensie, cele flotante și semiflotante: f runze,
insecte, alge, ierburi. Micrositele sunt utilizate pentru reținerea planctonului. În mod frecvent sunt
utilizate: – site articulate (curățitoare cu sită) – tamburi cu sită.
Datorit ă fenomenului de îmbâcsire a site i, dimensiunile particulelor re ținute sunt mai mici
decât diametrul ochiurilor sitei.
Sunt echipate cu țes ături din materiale anticorozive (bronz, o țel in oxidabil, fibre
sintetice). Țesătura este montată pe o ramă ce formează un panou, echipamentul conținând mai
multe panouri. Curățirea se face cu jet invers de ap ă sau de aer comprimat [7].
Sitele se mai pot clasifica astfel :
a. după modul de mișcare al suprafe ței sitei: − site statice;
− site rotative;
− site vibratoare;
b. după forma suprafeței active: − site plane;
− site conice;
− site cilindrice.
47 Grătar sită cu efect Coandă
Acest tip de sit ă (figura 1.27 ) poartă denumirea de Hydrasieve ș i este executat de firma
Vickerys din Anglia, pe baza licenței Bauer din SUA. Apa uzată este introdusă , prin deversar e,
peste o serie de bare cu secțiunea trapezoidală (cu muchiile rotunjite) dis puse orizontal,
prezentând trei por țiuni cu pante diferite față de verticală cu unghiuri de 15o, 30o și 45o, de sus î n
jos. Apa, datorita efectului Coandă ce apare la profil ul trapezoidal rotunjit, curge în spatele
grătarului, iar reținerile, datorită vit ezei se dezlipesc de grătar și cad î n față, la partea inferioară.
Sita se execută cu lumina având valori cuprinse între 0.5 -1.5mm, funcție de apa uzată [16].
Fig. 1.27. Sită cu efect Coandă [16]
a-schema grătarului ; b-detaliu profil; 1 -ramă din oțel inoxidabil; 2 -sită din oțel inoxidabil; 3 –
rețineri; 4 -variantă de intrare; 5 -golire; 6 -evacuare lichi d clarificat; 7 -cutie superioară ; 8-
alimentare cu suspensii.
Sita tambur are o construție similară cu tamburul cu sită utilizat pentru alimentările cu apă
în cazul debitelor mari în domeniul macrositării. Pentru debite relativ mici, echipamentul se
compune dintr -o tobă sprijinită la exterior pe patru role, câte două la fiecare capăt, antrenarea
realizându -se prin fricțiune . Toba este prevăzută cu tablă perforată din inox sau cu bare de
secțiune trapezoidală ce funcționează cu efect Coandă. Tamburii sunt prevăzuți la interior cu
palete, dispuse elicoidal, astfel că prin rotire reținerile sunt dirijate către un capăt în stare uscată.
Apa uzată este distribuită în interiorul tamburului, ier evacuarea lichidului sitat se face pe la
partea inferioară. Sitarea se face pe circa 20% din suprafața sitei. În funcție de mărimea ochiului
sitei sau a luminii barelor și de proveniența ape i uzate se adoptă viteze de 0,05 – 0,15 m/s înaintea
secțiunii strangulate [21 ].
48
Fig. 1.28. Sită tambur pentru ape uzate [21]
A –admisie apă uzată; B –deversare; C –zonă de lucru; D –colectare apă clarificată; E –zonă de
deshidratare; F – descărcare solide; 1 – palele sitei; 2 – sens de rotație; 3 – descărcarea solidelor;
4 – role de susținere; 5 – evacuarea lichidului din această suprafață; 6 – stavilă de intrare cu pale;
7 – deversor de amortizare; 8 – deversor de descărcare; 9 – came ră de amortizar e; 10 – intrare
Sita disc se prezintă sub forma unei roți cu spițe acoperită de o țesătură de sârmă,
suprafața de filtrare corespinde unui unghi la centru de 1200 – 1500, în funcție de diametrul
discului , care este etanșat la partea inferioară cu cauciuc . Sita se execută în general din inox și se
utilizează în domeniul macrofiltrării. Desprinderea acestora de pe sită se face hidraulic sau
pneumatic, în sens invers sitării, fiind necesară acoperirea canalului amonte și asigurarea unui
sistem de colectare ș i transport a reținerilor [16].
Fig. 1.29 . Sită disc [16]
49 unde : 1-sită disc; 2 -racletă ; 3-ax; 4 -lagăr; 5 -transmisie lanț ; 6-motoreductor;
7-suport; 8 -instalație de curăț are.
Sita vibratoare (figura1 .30) este similară unui ciur vibrator pentru materiale granulate, cu
diferența că sita este mult mai fină, având de exemplu ochiuri de 0,3 – 0,4 mm pentru apele
provenite de la fermele de porci. Sita prezintă, prin construcție capotaje pentru dirijarea și
colectarea apei. Sita prezintă avantajul că n u cere spălare întrucât reținerile cad gravitațional
datorită vibrării și a înclinării panoului; prezintă, însă, dezavantajul funcționării cu șoc [21 ].
Fig. 1.30. Sită vibratoare [9]
1 – vas colector; 2 – ramă vibratoare cu sită; 3 – grup de acționare; 4 – mecani sm vibrator; 5 –
racord flanșat
Sitele articulate au lungim i mari, fiind utilizate în captările de ap ă de suprafață care au, de
regulă, un nivel variabil. Apa pătrunde central și e ste evacuat ă lateral, îmbâcsirea s itelor având loc
pe interior. Re ținerile de pe sită sunt transportate și descărcate într -un jgheab odată cu mi șcarea de
întoarcere p este arborele motor superior.
La partea superioar ă, în exte rior, sunt montate duzele de spălare cu jet de apă sub
presiune. Jetul de apă desprinde re ținerile aderente desc ărcându -le în jgheab, de unde prin
transport hidraulic sunt evacuate în aval de captare.
Aceste dispozitive utilizează site cu ochiuri de 2 ÷ 6 mm, care rețin frunze , pești, raci, etc.
Viteza apei prin țesătură este corelată cu mărimea ochiu lui sitei.
Viteza de deplasare a lanțului cu site este de 0,08 – 0,10 m/s, putându -se dubla în cazul în
care îmbâcsirea sitelor se face rapid [7].
În figura următoare este prezen tată o sită articulată.
50
Fig. 1.31 . Site articulate [7]
1– lanț; 2 – element sită; 3 – carcasă de protecție; 4 – jgheab colector; 5 – ghidaj încastrat.
1.4.1.2. Dezintegratoare
Dezintegratoarele , sau grătarele mecanice tăietoare, sunt echipamente mecanice prevăzute
cu rotor cu muchii tăietoare care toacă materialul până la o dimensiune cuprinsă între 0,15 și 3,0
mm. Materialul reținut pe grătare sau pe site este adus prin hidrotranspotor la dezintegrator care
se află amplasat în imediata vecinătate . Pentru apele uzate care conțin nisip, dezintegratorul se
amplasează în aval de deznis ipator [21].
Fig. 1.32 . Dezintegrator [21]
1 – motor electric, 2 – corpul dezintegratorului, 3 – cuțite
Dezintegratorul cu ax vertical ( figura 1.33 ) se compune dintr -un tambur – grătar rotitor
pe exteriorul căruia sunt montate o serie de cuțite și bare de fărâmițare. Materialul de dimensiuni
mai mari rămâne prins pe fante și este fărâmițat continuu până când este antrenat de apa uzată
51 printre barele g rătarului rotor. Materialul tocat este este transportat hidraulic din nou în fața
grătarului unde intră în circuitul normal [21 ].
Fig. 1 .33. Dezintegrator cu ax vertical [21]
1 – bară de fărămițare; 2 – motoreductor; 3 – rotor; 4 – lame; 5 – bare de sfărămițare;
1.4.1.3. Echipamente pentru reținerea suspensiilor sub form ă de peliculă
Procedeele de reținere sunt în funcție de natura grăsimilor, respectiv:
– grăsimi libere, care au tendința de a se ridica la suprafața apei;
– grăsimi sau săpunuri, aflate în dispersie coloidală sau sub formă de emulsii, care în
mod normal nu au tendința de a se ridica la suprafață;
– gudroane, care au tendința de a se depune.
Pentru grăsimile din prima grupă, procedeul se bazează pe micșorarea vitezei de curgere a
apei, gră simile separându -se la suprafață, într -un spațiu amenajat în acest scop. Bazinele sunt, în
general, de formă dreptunghiulară. Evacuarea grăsimilor se face manual, iar apa iese prin
sifonare.
Pentru grăsimile din grupa a doua, bazinele sunt formate din tre i compartimente. În
bazinul central se face insuflarea cu aer și separarea grăsimilor, care sunt dirijate spre un jgheab
colector. Apa se evacuează în compartimentele laterale .
Principalii parametri de proiectare pentru separatoarele de grăsimi sunt:
– timpul de staționare: 5 -10 min;
– cantitatea de aer: 0,2 -0,8 m3 aer/m3 apă;
– adâncimea apei: 1,20 -2,75 m.
Un dispozitiv interesant pentru separarea grăsimilor este acela care combină insuflarea de
aer cu vacuumul întreținut la suprafața apei printr.o pompă de vacuum. În acest scop se folosește
un bazin acoperit etanș.
Apa care trebuie epurată se preaerează și se introduce la semiînălțimea bazinului.bulele de
aer care se formează se ridică la suprafață, antrenînd cu ele materiile flotante și cele decantabile
ușor. Stratul de spumă care se formează este colectat de o lamă care îl conduce spre gura de
evacuare. M ateriile decantabile se depun pe fund, de unde sunt raclate și e vacuate pe la fundul
bazinului [21 ].
52 Separarea materiilor grase în peliculă. Reziduurile petroliere aflate in apa uzată la
suprafața acesteia pot fi colectate în vederea refolosirii lor.
Disp ozitivele mecanice folosite în acest scop se bazează pe proprietatea de adeziune a
lichidelor, a materiilor organice.Principial, dispozitivul este compus din grupul de antrenare,
organul activ de separare prin adeziune (cu disc, cu bandă continuă sau tamb ur), cuțitul raclor și
bazinul de colectare.
Flotarea suspensiilor mai ușoare ca apa . Flotația poate fi considerată o „sedimentare
inversă”, în sensul că particulele suspendate în lichid se deplasează în sens ascendent, spre
suprafața acestuia, pe baza dif erenței de densitate.
Flotația poate fi:
– naturală, când diferența de densitate dintre particule și mediul lichid este suficient de
mare pentru realizarea separării,
– ajutată, când se utilizează mijloace externe pentru a iniția separarea particulelor care
prezintă flotabilitate naturală,
– indusă, când densitatea inițială a particulelor de separat, mai mare decât densitatea
lichidului , este redusă în mod artificial [7 ].
Fig. 1.34. Flotazur BR [7]
1– racloare de suprafață ; 2 – raclor de fund; 3 – motor de antrenare; 4 – braț raclor; 5 – ax
central; 6 – role de ghidaj; 7 – evacuare nămol flotat
53
Fig. 1.35. Flotazur P [7]
1 – floculator; 2 – unitate rectan gulară de flotaț ie; 3 – camere de amestec; 4 – apa presurizată ;
5 – pod raclor mobil; 6 – dispozitiv de antr enare a podului; 7 – evacuare nă mol flotat
Metode de flotație :
dispersia bulelor de aer prin agitare mecanic ă a soluției ;
introducerea aerului prin porii unei membrane;
degajarea aerului din sol sub acțiunea unei suprasaturări cu aer prin comprimare
urmată de o destindere bruscă sub acțiunea vacuumului ;
degajarea de hidrogen și oxigen sub formă de bule prin electroliză.
Principalele metode de flotație clasificate după modul de generare a bulelor de gaz sunt :
flotația cu aer dispersat ;
flotația cu aer dizolvat ;
electroflota ția;
electrocoagularea – flotația.
În domeniul tratării apelor, termenul de flotație se referă la flotația indusă prin bule de aer
fine, cu diametrul de 40 – 70 μm (microbule, similare celor prezente în „apa albă” care curge de la
robinet c ând presiunea este ridicată). Acest procedeu de flotație este cunoscut drept flotație cu aer
dizolvat – FAD (DAF – Dissolved Air Flotation) [7].
Fig. 1.36. Flotația ajutată [7]
54 Separatoare de grăsimi cu insuflare de aer la joasă presiune. La insuflarea aerului prin
materiale poroase, este obligatorie filtrarea aerului furnizat de către suflante, pentru a se evita
colmatarea materialelor poroase. Pentru colectarea uniformă a grăsimilor, de plăci metalice s au
din material plastic cu dinți triunghiulari sau trape zoidali, reglabile pe verticală . Pentru obținerea
unei eficiențe optime în reținerea grăsimilor, acest tip de separator impune realizarea continuă a
insuflării aerului în apă [15].
Fig. 1.37 . Separator de grăsimi cu ins uflare de aer la joasă presiune [15]
Separatoare de grăsimi cu plăci paralele sau cu tuburi înclinate. Acest tip de separator
este alcătuit dintr -un sistem de plăci paralele sau tuburi orientate (față de direcția curentului de
apă), înclinate (față de orizontală) și distanțate (între ele) astfel încât să favorizeze separarea
grăsimilor spre suprafața apei. În același timp ele permit curgerea nămolului depus pe plăci spre
partea inferioară a bazinului.
55 Alimentarea cu apă a pache telor se face ținând seama de sensul de mișcare al apei față de
sensul de mișcare al grăsimilor separate, în contra -curent , în co-curent și lateral .
Separatorul de grăsimi este alcătuit din trei compartimente:
– camera de intrare în care este admisă apa brută și în care se face reapariția uniformă a
debitului spre pachetele din plăci sau tuburi;
– camera de amplasare a pachetelor din plăci paralele sau tuburi , în care are loc
fenomenul de separare a grăsimilor din apă;
– camera de evacuare a apei degresate, din care apa este colectată uniform într -o rigolă ce
dirijează apa spre decantoarele primare [9].
1.4.2. Echipamente pentru separarea gravitațională
Separarea gravitațională este procedeul cel mai larg utilizat pentru reținerea unor
importante cantități din apele uzate. Fenomenul de separare gravitațională se bazează pe diferența
dintre greutățile specifice ale apei și suspensiilor și poate avea două forme:
sedimentare − fenomenul de depunere gravitațională a particulelor aflate în su spensie
în apa uzată ( ρp>ρapă sau γp>γapă).
flotație − fenomenul de separare a particulelor cu ρp>ρapă (γp>γapă) (substanțe grase,
substanțe emulsionate) la sprafața apei , pe cale naturală datorită diferenței de
densități sau pe cale artificială prin intermediul unor bule de aer introduse în apă care
aderă și transportă substanțele la suprafața apei [21]
Sedimentarea este operația prin care fazele unui amestec eterogen sunt separate prin
acțiunea diferențiată a unui câmp de forțe (gravitaționale sau ce ntrifuge) asupra fazelor de
densități diferite. După cum faza dispersă are densitate mai mare sau mai mică decât faza
continuă, particulele dispersate se depun sau se ridică.
Sedimentarea se folosește în diferite faze ale fluxului tehnologic general al ap elor uzate și
se realizează în următoarele instalații:
decantoare − pentru reținerea substanțelor aflate în stare de depresie gravimetrică și
coloidală.
deznisipatoare − pentru reținerea particulelor mai mari de 0,2 mm [20].
1.4.2.1. Deznisipatoare
Deznisipatoarele sunt bazine care se folosesc pentru separarea din apele uzate a
nisipurilor, adică a particulelor minerale având dimensiuni de 0,2 − 2 mm. Se urmărește astfel o
sedimentare diferențiată, prin care să se rețină particulele minerale ce ar oc upa inutil spatiu de
fermentare (întrucât ele nu mai fermentează), ar îngreuna procesele de fermentare și ar mări uzura
pompelor. În realitate, pe lângă substanțe minerale se depun și cantități de substanțe organice care
se găsesc pe particulele minerale s au sunt antrenate de acestea în timpul căderii, ceea ce face ca
substanțele depuse în deznisipator să fie putrescibile și nocive. Deznisipatoarele se întâlnesc la
toate stațiile de epurare a apelor uzate menajere și orășenești, cu debite mari de 300 m3/zi,
canalizate în sistem unitar sau în sistem separativ.
Deznisipatoarele cele mai frecvent utilizate în stațiile de epurare actuale se clasifică după
mai multe criterii, și anume:
după direcția de curgere a apei:
– deznisipatoare orizontale longitudinale;
– deznisipatoare orizontale tangențiale;
56 după modul în care se realizează circulația apei:
– deznisipatoare cu curgere gravitațională;
– deznisipatoare cu antrenare mecanică a curentului de apă;
– deznisipatoare cu insuflare de aer (aerate);
după modul în care se evacuează nisipul:
– deznisipatoare cu evacuare manuală;
– deznisipatoare cu evacuare mecanică;
– deznisipatoare cu evacuare hidraulică [21].
Deznisipatoarele sau decantoarele pentru particule grosiere asigură depunerea pe fundul
bazinelor a nisipului și pietrișului fin și a altor particule ce au trecut de site dar care nu se mențin
în ape liniștite mai mult de câteva minute. Nisipul depus se colectează mecanic de pe fundul
bazinelor și se gestionează ca deșeu împreună cu cele rezultate din etapele anterioare, deoarece
conține multe impurități organice.Rețin suspensiile minerale granulare,caracterizate prin lipsa de
putrescibilitate și viteze de sedimentare super ioare materiilor solide în suspensii organice.
Sunt necesare pentru:
-protecția instalațiilor mecanice în mișcare,contra acțiunii abrazive a nisipului;
-reducerea posibilităților de înfundare a conductelor,prov ocată de depunerea nisipului pe
conducte;
-reducerea frecvenței de curațire a bazinelor de fermentare a nămolului și a decantoarelor de
acumulări excesive de nisip [15].
Deznisipatoarele orizontale sunt cele mai uzuale, constau − de obicei − din două sau mai
multe canale înguste și relativ puțin adân ci, în care apa circulă cu viteză medie de circa 0,30 m/s
(0,20 − 0,40 m/s), având timpul de staționare de 0,5 − 1 min ( figura 1.38 .) [21 ].
Fig. 1.38 . Deznisipator orizontal [41]
Deznisipatoarele verticale sunt cilindrice, apa mișcându -se de jos î n sus cu o viteză de
circa 0,02 -0,05 m/s, depunerile ad unîndu -se jos, într -o bașă tron conică .
Deznisipatoarele tip Vortex sunt fabricate din polipropilenă. De obicei, ele sunt fabricate
cu o conductă de by -pass, spălare nisip și pompă aer -lift, inclusiv vane pentru reglarea și
57 alimentarea aerului și apei presurizate. Opțional, este posibilă echiparea utilajului cu raclor sau cu
o sită fină (oțel, oțel inoxidabil, plastic), cu apă și aer sub presiune, cu dispozitiv de evacuare a
nisipului, cu container și panou de comandă.
Sunt utilizate pentru îndepărtarea suspensiilor solide de natură minerală (nisip cu o
granulație de 0,2 mm, clincher, c enușă, praf mineral, etc). Apa în interiorul deznisipatorului este
forțat pentru o circulație laterală, și datorită forței centrifugale, se produce separarea materialului
organic de particulele cu o densitate mai mare. Rezultă o funcționare simplă, pentru că nu este
necesar evacuarea nisipului și n u apar probleme cu nămolul brut [27].
Fig. 1.39. Deznisipatoare tip Vortex [27]
Deznisipatoarele moderne sunt prevăzute cu poduri racloare cu snec sau pompe pentru
nisip, iar nisipul evacuat din deznisipator e ste spălat și deshidratat pentru utilizare.
Fig. 1.40. Deznisipator Sta ția de epurare Slatina [32]
Spumele și alte substanțe flotante adunate la suprafață (grăsimi, substanțe petroliere etc.)
se rețin și înlătură ("despumare") iar nămolul depus pe fund se colectează și înlătură din bazin (de
exemplu cu lame racloare susținute de pod rulant) și se trimite la metantancuri.
58 Impuritățile grosiere sunt reținute de un grătar, transportate în dezintegrator unde sunt
măcinate, apoi sunt reintroduse în influent . In deznisipator se face separarea prin sedimentare a
particulelor minerale mari și stabilizarea vitezei de curgere a apelor uzate, care trec în separatorul
de grăsimi unde sunt reținute substanțele grase și uleiurile.
Un dispozitiv frecvent folosit, mai ales în industrie este separatorul de tip hidrociclon,
alimentat tangențial cu apă la o oarecare presiune. Corpul hidrociclonului este înclinat, astfel încât
nisipul se evacuează prin ava l, iar apa prin amonte .(figura 1.41). Reglajul ieșirii nisipului se f ace
cu ajutorul unei diagrame.
Fig. 1.4 1. Separator tip hidrociclon [52]
Cantitățile de nisip reținute în deznisipatoare sunt foarte variabile, fiind in funcție de tipul
canalizării, gradul de acoperire al suprafețelor, tipul îmbrăcăminților ruti ere, gradul de urbanizare
etc. Literatura indică cifre între 0,0037 și 0,075 m3 nisip/1000 m3 apă pentru canalizarea în sistem
unitar și între 0,0057 și 0,036 m3 nisip/1000 m3 apă pentru sistemul divizor.
Normativul românesc de proiectare P. 28 − 64 indică 0,2 l/om și zi la o greutate
volumetrică a nisipului de 1,5 t/m3. Curățirea de nisip a deznisipatoarelor se poate face fie manual
la instalațiile mici, fie hidrau lic sau mecanic la debite mari [9 ].
1.4.2.2. Decantoare
Decantoarele sunt construcții în c are se sedimentează particulele mai mici de 0,2 mm.
Tipurile de decantoare utilizate în stațiile de epurare sunt de mare varietate. Adeseori se fac
diferite tipuri de decantoare, chiar în aceleași stații de epurare. Decantoarele folosite în tehnica
actuală se bazează pe funcționarea continuă, apele decantate evacuându -se pe măsura admiterii
apei brute. Aceleași tipuri de decantoare se pot utiliza însă și cu funcționare intermitentă, de
59 exemplu în cazul în care ele servesc ca bazine de retenție pentru apele meteorice care nu pot fi
vărsate fără epurare în emisar. Sunt instalațiile în care sedimentează cea mai mare parte a
substanțelor în suspensie din apele uzate.
Alcătuirea decantoarelor diferă în funcție de diferiți factori :
cantit ățile de apă ce trebuie epurate;
suprafața ce se poate afecta pentru stația de epurare;
funcționarea lor în cadrul proceselor de epurare;
direcția de mișcare a apei;
metoda de sedimentare folosită.
Clasificarea decantoarelor
Decantoarele primare se clasifică astfel :
a) după amplasarea lor în schema stației de epurare:
– decantoare primare, amplasate înainte de instalațiile de epurare biologică;
– decantoare secundare, amplasate după instalațiile de epurare bilogică;
– decantoare terțiare, folosite pentru sedimentarea produselor pre cipitate sau
coagulate atunci când treapta terțiară este o treaptă chimică și care are nevoie de
decantare;
b) după modul în care se face sedimentarea:
– decantoare cu sedimentare gravimetrică;
– decantoare cu sedimentare gravimetrică activată cu coagulanți;
c) după direcția de curgere a apei prin decantor:
– decantoare orizontale longitudinale (plus jgheaburile decantoarelor cu etaj);
– decantoare orizontale radiale;
– decantoare verticale;
– decantoare de tip special (cu module lamelare, ciclatoare, etc.);
d) după modul de curățire a depunerilor
– decantoare cu curățire manuală;
– decantoare cu sisteme de curățire mecanică;
– decantoare c u sisteme de curățire hidraulic ă [21].
Eficiența de sedimentare a materialului solid în suspensie este influențată de numeroși
factori, dintr e care cei mai importanți sunt:
– curenții de apă de diferite origini, cu direcții diferite, care depind de natura lor;
– curenți turbionari datorați inerției fluidului la intrare;
– curenți de suprafață produși de vânt în bazinele descoperite;
– curenți de convecție verticală de origine termică;
– curenți de densitate produși de apa rece sau “grea” care curge în partea de jos a bazinului și
apa caldă sau “ușoară” care curge la suprafață.
Pentru a preveni formarea curenților verticali de densitate , care pot provoca scurt – circuite
sau întârzieri în curgerea apei, decantoarele trebuie să fie cât mai plate posibil. Se recomandă ca
raportul între adâncime și diametru sau lungime să fie 1/20 [26].
Decantoarele primare se folosesc în treapta mecanică, pentru prelucrarea apei uzate după
separarea suspensiilor grosiere, nisipurilor și grăsimilor.
Decantoarele secundare se folosesc pentru sedimentarea nămolului activ după epurarea
biologică.
60 Decantoarele terțiare se folosesc pentru sedimentarea produse lor precipitate în urma unor
reacții chimice, dacă treapta terțiară este chimică.
Decantoarele orizontale se folosesc pentru debite de ape de canalizări mai mici de 10000
m3/zi. Însă chiar pentru asemenea cantități alegerea lor trebuie să se bazeze pe un calcul tehnico –
economic în comparație cu decantoarele radiale și decantoarele cu etaj; o influență însemnată în
alegerea soluției o poate avea prezența apelor freatice sau solului stâncos la mică adâncime,
spațiul disponibil, soluția adopt ată pentru fermentarea nămolurilor precum și alte considerații
locale.
Fig. 1.42. Decantoare orizontale [7]
Evacuarea depunerilor constă din colectarea nămolului, evacuarea lui din decantor și
transportul spre alte instalații de tratare a lui.
Colectarea spre pâlnia de nămol se poate face prin mecanisme cu răzuitoare montate pe
un cărucior sau pe un lanț și eventual cu ajutorul hidromonitoarelor, după golire. În fig.52, a este
arătat un decantor orizontal, în care colectarea nămolului se face c u răzuitoare montate pe un
cărucior mobil acționat de un electromotor. Mișcarea căruciorului se face cu viteza de 2 -2,5cm/s,
numărul de porniri fiind de 3 -4 ori pe zi. Același cărucior poate deservi până la 10 camere de
decantare, mutarea între decantoare făcându -se pe un transportor pe șine. Colectarea cu răzuitoare
montate pe lanț se face asemănăto r aceleia de la deznisipatoare.
Decantoarele verticale sunt costrucții cu forma în plan circulară sau pătrată, în care
mișcarea apei se face pe verticală de jos în sus. Se construiesc pentru diametre până la 10 m și
deoarece rezultă de adâncimi mari, utilizarea lor este limitată din cauza dificultăților de execuție.
61 Apa este introdusă într -un tub central prin care curge de sus în jos. La ieșirea din tub se
prevede un deflector care are rolul de a realiza o distribuție cât mai uniformă a apei în camera de
decantare propriu -zisă (de formă inelară în plan). În această cameră apa se ridică spre suprafață
unde este colectată într -o rigolă perimetrală sau suplimentar , în rigole radiale, debușând în cea
perimetrală în cazul în care debitul specific deversat este depășit sau când suprafața orizontală a
decantorului este mai mare decât 12 m2.
Nămolul se depune în partea inferioară a bazinului, amenajată sub forma unui tr unchi de
con cu pereții înclinați față de orizontală cu mai mult de 50O.
În scopul reținerii grăsimilor, spumei și a altor substanțe plutitoare se prevăd pereți
semiscufundați în fața rigolelor de colectare a apei decantate.
Fig. 1.43 . Decantor ver tical [33]
Decantoarele cu etaj sunt cunoscute și sub denumirea de decantoare Imhoff sau
decantoare Emscher. Sunt utilizate pentru colectivități sub 20.000 de locuitori. În general se
cuplează câte două unități de decantare.
Decantoarele cu etaj constau din construcții cu form a în plan circulară sau pătrată.
Decantoarele cu etaj au ca scop decantarea apelor uzate (la partea superioară în jgheaburi) și
fermentarea nămolului (la partea inferioară). Se recomandă pentru localități care nu depășesc
20000 de locuitori [51].
62
Fig. 1.44 . Decantor cu etaj cuplat [7 ]
Decantoarele longitudinale – curgerea apei se realizează în lungul laturei mari a bazinului
de formă paralelipipedică .
Fig. 1.45 Schema unui decantor longitudinal curățat mecanic [51]
1 – canal de aducțiune a apei brute; 2 – sistem de liniștire; 3 – antecameră; 4 – conductă pentru
evacuarea grăsimilor; 5 – podul raclor; 6 – lamă împingătoare pentru spumă; 7 – bașa de nămol; 8
– zonă liniștită pentru sedimentare; 9 – lamă racloare; 10 – cochilă pentru colectarea flotanților; 11
– canal cu deversor pentru colectarea și evacuarea apei tratate.
Apa uzată intră pe canalul 1 (figura 1.45 .) și în zona în care acesta se lărgește, la intrarea
în bazin, întâlnește liniștitorul 2. Peretele semiscufundat 4 delimitează zona de admisie a apei, în
care există bașa 7, de compartimentul de sedimentare 8 cu mișcare laminară. Grăsimile sunt
63 evacuate pe conducta 3 obturată cu o vană plană, iar apa purificată deversează în canalul de
evacuare 11. Spuma și flotanții formați sunt colectate prin deversare în jgheabul cochilă 10
amplasat transversal față de direcția de curgere a apei. Podul raclor, care încale că bazinul de
sedimentare, la cursa activă CA, dinspre aval către amonte, are lama racloare 9 în contact cu
radierul și împinge nămolul către zona bașei 7. La cursa pasivă, dinspre amonte către pragul
deversor, are lama culegătoare de spumă în poziție semi scufundată și împinge flotanții să
deverseze în jgheabul cochilă.
Decantoarele radiale sunt în prezent c ele mai folosite pentru instalaț iile mari. Sunt bazine
cilindrice, cu adî ncimea apei de 3-4 m, care se dimensionează pe baza timpului de staționare (1,5-
2 h) și a încărcării superficiale ( STAS 4162 -82). Ele reprezintă un dispozitiv foa rte rațional, în
care apa circulă radial de la centru spre periferie, având progresiv viteze din ce în ce mai mici; pe
măsură ce scad ș i dimens iunile particulelor care u rmează a se depune .
Curăț irea depunerilor se face pr intr-un pod raclor rulant, cu ră zuitoare de fund, care
conduce nămolul spre baș a centrala, de unde este evacuat prin pompare. Mișcarea podului este
continuă sau intermitentă. Mecanismul de comandă a raclorului poate fi central sau periferic.
Decantoarele radiale prezintă numeroase avantaje, ș i anume:
— construcția este economică datorită înălț imii relativ reduse, formei circulare și grosimii
reduse a pereț ilor;
— deversorul are o lungime mare;
— circulația apei e mult mai uniformă și utilizează întreaga suprafață a bazinului;
— permite montarea mai ușoară a unui dispozitiv de colectare a spumei, acționat de același
dispozitiv ca ș i raclorul.
Inconvenientul principal al decantoarelor radiale constă în forma circulară a baz inului, care
conduce la suprafețe de teren nefolosite în cadrul stației, deoarece implică spații moarte î ntre
bazine [51].
Fig. 1.46. Decantor radial – vedere în plan [51]
64 Decantoare “ speciale ”. În scopul acceleră rii procesului de decantare s -au dezvoltat noi
tipuri de instalații de decantare care realizează și introducerea agenților floculanți și amestecarea
apei cu soluția de apă cu substanțele floculante. Sistemul asigură o mai rapidă concentr are a
suspensiilor în aglomeră ri de mari dimensiuni care se sedimentează mult mai repede. In figura
1.47 este prezentat un dec antor special tip „Accelerator” [33].
Fig. 1.47 . Decantor tip „Accelerator” [33]
1- intrare apă brută; 2 – prima cameră de amestec; 3 – agitator cu
palete; 4 – a doua cameră de amestec; 5 – camera de separare suspensională; 6 –
jgheaburi de colectare radială a apei limpezite;
7 – plecare apă limpezită; 8 – evacuare nămol; 9 – camera de co –
lectare nămol; 10 – golire; 11 – motor de antrenare al agitatorului
1.5. Deca ntoare primare
Decantor primar longitudinal
Decantorul longitudinal este în general folosit ca decantor primar pentru separarea
particulelor din apele uzate brute, decantoare pentru ape de consum în procese de tratare,
separatoare pentru apele uzate din industria petrochimică, și, cu forma ușor modificat ă, la
deznisiparea apelor uzate [19].
Decantor primar longitudinal cu pod raclor
Decantoarele primare longitudinale cu pod rulant de raclare a nămolului ( figura 1.53) sunt
constituite din urmatoarele componente principale: bazinul decantorului și podul rulant de raclare
a nămolului.
Compartimentele decantorului, de regulă descoperite, sunt constituite din beton armat și
au, în secțiune transversală, formă dreptunghiulară. Apa uzată pătrunde în compartimente prin
deflectoare sau orificii practicate în pereții anteriori, care despart compartimentele decantorului de
rigola de aducțiune și distribuție a apei uzate, sau prin deversare uniformă pe toată lățimea
compartimentelor peste pereții despărțitori dintre rigola de aducțiune și distribuție și
compartimentele decantorului [8].
65
Fig. 1.48. Pod raclor cu lame ADIRAC RLL [53]
Podurile racl oare cu lame ADIRAC RLL sunt destinate decantoarelor longitudinal e
primare cu bazine duble pentru:
Racloarea n ămolului prima r depus pe fundul decantorului și colectarea lui in bașa de nămol î n
aval
Împingerea supmei de la s uprafața apei, opțional spre un c olector de spumă oscilant, sau colector
de spumă cu rampă , de unde este evacuat.
Opțional , rularea podulu i poate fi cu roți metalice pe șină s au roți din poliuretan pe beton
[53].
Decantor primar longitudinal cu system de racloare pe lanțuri
Sistemul de colectare a nămolului cu racloare pe lanțuri este format din lanțurile speciale 1
(în număr de 2 sau 4 în funcție de lățimea bazinului decantorului) pe care sunt montate racletele 2
(pe un rând sau două în funcție de numărul lanțurilor de acționare). Lanțu rile sunt acționate de la
arborele 3 prin intermediul unor roți de lanț 4 poziționate corespunzător și urmează un traseu pe
direcție longitudinală astfel încât ramura inferioară să asigure raclarea nămolului de pe radierul
bazinului dinspre avalul către am ontele acestuia, unde se găsește bașa de colectare a nămolului.
În cazul decantoarelor primare longitudinale (figura 1.49 ) ramura superioară a lanțurilor
este astfel poziționată încât racleții se deplasează la suprafața apei având rolul de antrenare a
spum ei.
Pentru realizarea conturului longitudinal de deplasare al lanțurilor cu racleți sunt folosite
axele de întoarcere 5 prevăzute cu roțile de lanț 6 plasate corespunzător, în număr de 3 la
decantoarele primare, dintre care una cu rol de întindere.
Ramura superioară a lanțurilor cu racleți este susținută prin intermediul ghidajelor 8
plasate pe pereții laterali ai decantoarelor, în cazul lanțurilor cu racleți pe un rând sau pe pereții
laterali și pe mai mulți suporți centrali 9 , fixați pe radierul bazinului, în cazul lanțurilor cu racleți
pe două rânduri.
Sistemul de acționare al lanțurilor cu racleți este format dintr -un motor electric și o
transmisie mecanică compusă din reductorul 10 și transmisia cu lanț 11.
Sistemul de racloare cu lanțuri este prevăzut cu un sistem de comandă automată care
asigură funcționarea sa continuă în parametrii corespunzători care pot fi ajustați prin intermediul
tabloului de comandă al sistemului.
66
Fig. 1.49 . Decantor primar longitudinal cu racloare pe lanțuri -compone nță și funcționare [44]
Apa decantată este colectată, prin deversare uniformă neînecată, în rigole cu secțiune
dreptunghiulară montate pe pereții posteriori ai compartimentelor în interiorul acestora; rigolele
de coletare a apei decantate pot fi montate ș i în exterioarele compartimentelor, caz în care apa
pătrunde în rigole prin orificii practicate în pereții despărțitori dintre compartimentele
decantorului și rigole. Pentru evitarea antrenării spumei (uneori chiar și a grăsimilor) de la
suprafața apei din compartimente în rigolele de colectare a apei decantate, în avalul
compartimentelor, se prevăd pereți semiscufundați, amplasați la 0,30 – 0,50 m în fața
deversoarelor rigolelor. Spuma și materiile plutitoare sunt antrenate prin intermediul unor lame
speci ale fixate pe podurile rulante de raclare, în timpul cursei pasive a acestora, și dirijate în
jgheaburi de colectare amplasate în avalul compartimentelor, de unde sunt evacuate prin
intermediul unor conducte într -un cămin amplasat în v ecinătatea decantorul ui.
Radierul compartimentelor decantorului este orizontal. În amontele compartimentelor
decantorului sunt prevăzute bașe de colectare pentru nămolul raclat, de către podurile rulante, de
unde acesta este evacuat prin sifoane sau pompare.
Fig. 1.50 . Decantor primar longitudinal cu racloare pe lanțuri [9]
67 Decantor primar radial
Decantoarele primare radiale cu po d rulant de raclare a nămolului sunt constituite din
următoarele componente principale: compartimentele decantorului (poziția I) și podurile r ulante
pivotante de raclare a nămolului (poziția II).
Compartimentele 1 ale decantorului sunt realizate din beton armat și au în
plan orizontal formă circulară. Apa uzată este introdusă într -un compartiment prin conducta de
admisie 2 prevăzută la debușare, în zona centrală a compartimentului, cu pâlnia (sau difuzorul) 3
având muchia superioară a gurii de evacuare la cca. 0,2 – 0,3 m sub oglinda apei.
Circulația apei în compartimentul de decantare se face orizontal și radial de
la centru către periferie, apa ieșind din difuzor pe sub peretele cilindric semiscufundat 4 care are
muchia inferioară situată sub planul apei la o adâncime egală cu 2/3 din înălțimea zonei de
sedimentare.
Pentru o distribuție cât mai uniformă și cât mai liniștită a apei uzate, în alt e
variante se folosesc deflectoare practicate în peretele cilindric semiscufundat, grătare de
uniformizare cu bare verticale sau prin intermediul unui dispozitiv de tip lalea Coandă care
prezintă avantaje hidraulice și tehnologice deosebite.
Apa decantată este colectată în rigola de colectare 5 aflată pe circumferința
compartimentului, în afara suprafeței de decantare, în acest caz fiind amplasată în exteriorul
peretelui vertical al compartimentului, sau în interiorul suprafeței de decantare, în acest caz f iind
amplasată la 1 – 1,5 m de peretele compartimentului și fiind susținută pe console fixate pe acesta.
În primul caz apa decantată este deversată neînecat prin ferestre practicate în peretele
compartimentului, prevăzute cu deversoare metalice cu dinți tr iunghiulari, reglabile pe verticală.
În fața acestor deversoare, la cca. 0,3 – 0,5 m distanță, se prevede un perete
semiscufundat de formă circulară în plan orizontal, a cărui muchie inferioară este la minim 0,23 –
0,3 m sub oglinda apei și care are rolul de a opri spuma sau grăsimile de la suprafața apei să fie
antrenate împreună cu apa decantată.
Spuma și grăsimile de la suprafața apei sunt antrenate prin intermediul unor
lame 6 fixate pe podul raclor și dirijate către un cămin 7 sau dispozitiv de colect are.
Nămolul decantat pe radierul compartimentului este raclat și antrenat către
pâlnia (bașa) de nămol 8 de unde este evacuat prin diferență de presiune hidrostzatică, pompare
sau sifonare în căminul de nămol 9 de unde este dirijat către instalații de co ndiționare sau
deshidratare.
Evacuarea nămolului se poate face continuu în cazul unor volume mari de
nămol sau în 4 – 6 șarje zilnice.
Podul rulant pivotant de raclare este compus din grinda chesonată 10, care
are la partea superioară platforma 11 mărgini tă de balustrada 12.
Acesta pivotează la un capăt în jurul unui lagăr central 13 susținut pe o
structură de rezistență montată la partea superioară a peretelui cilindric 4.
Celălalt capăt al podului se sprijină pe un tren de roți 14, metalice
îmbrăcate î n poliuretan sau cu pneuri, care rulează pe coama peretelui vertical circular pe căi de
rulare metalice (șină) în cazul roților metalice, respectiv direct pe suprafața de beton a coamei în
cazul roților îmbrăcate sau cu pneuri.
Acționarea trenului de rula re se face printr -un grup de antrenare 15, format
dintr -un motor el ectric și o transmisie mecanică [20].
68
Fig. 1.51 . Decantor primar radial [20]
De podul rulant sunt fixate prin articulații cu mai multe grade de libertate și implicit
antrenate în mișcarea acestuia, lamele racloare 16 prevăzute cu sisteme proprii de rulare pe
radierul bazinului. Lamele de raclare sunt astfel poziționate încât la dep lasarea podului să racleze
și să dirijeze nămolul cătr e pâlnia centrală de colectare. [20]
69 1.6. Alegerea și motivarea soluției de instalație care va fi utilizat ă
Se determină nivelul tehnic al utilajelor folosind metoda DISTEH.
Metoda DISTEH permite cuantificarea nivelului tehnic al unui grup de utilaje, comparabile
între ele, prin calcularea „distanței tehnice” față de un utilaj ideal, evidențiind totodată direcțiile
de acțiune în activitățile de cercetare -proiectare -fabricație vizând realizarea unor utilaje cu înaltă
competitivitate.
Această metodă permite ierarhizarea utilajelor analizate, funcție de utilitatea totală în
exploatare a acestora, precum și ierarhizarea criteriilor de departajare, funcție de viteza de
ameliorare a nivelului tehnic, deci indică ansamblele, subansamblele și principalele repere ale
utilajului care trebuie perfecționate în vederea creșterii competitivității acestu ia.
Se utilizează, în general, următorul algoritm:
1.Se stabilește mulțimea „m” a utilajelor supuse analizei, ale gându -se utilaje cu aceeași
destinație, din aceeași grupă tipodimensională și, deci, comparabile între ele:
E={E 1, E2,…….., Ei,………, Em}, i=1,2,…,m
unde: E1 – Raclor pentru decantor primar longitudinal DLP – ADISS;
E2 – Raclor pentru decantor primar longitudinal DLP – modernizat ADISS;
E3 – Raclor cu lanț pentru decantor longitudinal DLPL – ADISS;
E4 – Racloare de radier oscilante Z2000 ZICKERT.
2.Se stabilește mulțimea criteriilor de departajare „n” care influen țează în sens pozitiv sau
negativ exploatarea:
C={C 1, C2,…….., Cj,………, Cn}, j=1,2,…, n
3.Se împarte în două mulțimea criteriilor de departajare:
a.submulțimea criteriilor de maxim “n 1” (j
n1), respectiv a criteriilor c are este de dorit ca în
exploatare să aibă valori cât mai mari;
b. submulțimea criteriilor de minim “n 1” (j
n1), respectiv a criteriilor care este de dorit ca în
exploatare să aibă valori cât mai mici;
n1+n2=n
4.Se realizează următorul tabel în care sunt prezentate sintetic atât mulțimea utilajelor
analizate cât și criteriile de departajare.
Tabelul 1.6
Nr.
Crt. Sistemul de evacuare a
nămolului
Criterii
E1
E2
E3
E4
Caracterul
criteriului
C1 Putere instalată [kw] 0,3 0,3 0,37 0,55 minim
C2 Masa sistemului [kg] 2510 1850 2050 750 minim
C3 Viteza de raclare [m/s] 0,04 0,03 0,02 0,02 minim
C4 Siguranța în funcționare 0,25 0,5 0,75 1 maxim
70 C5 Complexitatea
întreținerilor 1 0,75 0,5 0,25 minim
C6 Grad de automatizare 0,25 0,5 0,5 1 maxim
5.Se elaborează vectorul de ierarhizare al criteriilor (caracteristicilor) de departajare
j(j=1,2,….,n) în funcție de importanța lor în exploatare:
C2IC6 P C3IC4C5 P C1IC7
6.Se elaborează o matrice A de dimensiuni [nxn], în care se acordă coeficienți de
importanță criteriilor C j, comparând pe rând fiecare criteriu cu toate celelalte (n -1) criterii, din
punct de vedere al importanței în exploatare.
Acești coeficienți se acordă astfel:
1 2 1 2
1 2 1 2 1 2
1 2 1 2,1; 1
2; 0
4; 0j j j j
j j j j j j
j j j jC IC C C
a C PC C C
C PPC C C
Tabel ul 1.7
C1 C2 C3 C4 C5 C6
1
21j
jjja
γj
C1 – 2 2 1 4 2 11 0,2894
C2 0 – 1 0 2 1 4 0,1052
C3 0 1 – 0 2 1 4 0,1052
C4 1 2 2 – 4 2 11 0,2894
C5 4 0 0 0 – 0 4 0,1052
C6 0 1 1 0 2 – 4 0,1052
12
12jj
jjaa
=38
i
i =1
7.Se calculează mărimea coeficienților de importanță γ j (pentru criteriul j) cu relația:
γj=γj1=
1 22 112,1
j jj jjjj
aaa
în care: 0< γ j<1 și ∑γ j=1
8.Se construiește matricea calității echipamentelor după caracteristicile considerate care
are j linii și i coloane în care elementele matricei se determină cu relațiile:
71
– pentru criteriul de maxim :
Cij=
m in m axm in,
ij ijji ij
b bbb
– pentru criteriul de minim :
Cij=
m in m axm ax
ij ijij ij
b bb b
Tabel ul 1.8
Criterii
Variante
C1
C2
C3
C4
C5
C6
ADISS DLP 1 0 0 0 0 0
ADISS DLP
modernizat 1 0,375 0,5 0,33 0,33 0,33
DLPL 0,72 0,261 1 0,67 0,67 0,33
Z2000 ZICKERT 0 1 1 1 1 1
9.Se construiește matricea decizională în care elementele care are j linii și i coloane în care
elem entele se determină cu relația:
di,j=ci,j·γj
Tabelul. 1.9
Criterii
Variante C1 C2 C3 C4 C5 C6
i
ijaγj
ADISS DLP 0,289 0 0 0 0 0 0,289
ADISS DLP
modernizat 0,289 0,039 0,052 0,095 0,304 0,304 0,543
DLPL 0,208 0,027 0,105 0,193 0,193 0,304 0,637
Z2000
ZICKERT 0
0,105
0,105 0,289
0,289
0,105
0,709
În matricea decizională se calculează sumele elementelor d ij, pe fiecare linie.
Echipamentul care satisface cel mai bine criteriile de departajare este echipamentul corespunzător
liniei
j cu suma cea mai mică. Elementele matricei decizionale, tipurile de echipamente precum și
sumele de depar tajare sunt prezentate în tabelul 1.6. Conform analizei cu metoda DISTEH,
echipamentul care satisface cel mai bine cerințele impuse este echipamentul de pe linia a IV -a și
anume „ sistemul de evacuare a nămolului de tip Z2000 ZICKERT ”.
72 CAPITOLUL 2. Proiect area unui decantor primar longitudinal cu racloare pe
lanțuri de la o stație de epurare a apelor uzate a unei localit ăți cu 79 000
locuitori [22]
Să se stabilească structura și să se dimensioneze principalele obiecte tehnologice de pe
linia apei ale unei stații de epurare care deservește o localitate cu 79 000 locuitori.
Pe teritoriul localității își desfășoară activitatea:
o Fabrica de zahăr: -producție : 10 t/zi
– personal : 210
Birouri : 20
Grupa I : 80
Grupa II : 60
Grupa VI a : 50
-clădiri : 7
-volum maxim = 15 000 m
3
o Fabrica de hârtie: -producție : 8 t/zi
– personal : 190
Birouri : 10
Grupa I : 60
Grupa II : 60
Grupa IV : 60
-clădiri : 11
-volum maxim = 19 000 m
3
o Cres cătorie de taurine: 700 capete:
Vaci cu lapte : 300
Junici 18 -27 luni : 100
Viței 0 -6 luni : 100
Tineret bovin 6 -18 luni : 100
Tineret bovin la îngrășat 6 -24 luni : 100
-personal : 95
Birouri : 5
Grupa I : 30
Grupa II : 60
-clădiri : 28
-volum maxim = 12 000 m
3
o Crescătorie de rațe: 75 000 capete:
Rațe adulte : 39 000
Boboci : 36 000
-personal : 100
Birouri : 10
Grupa I : 20
Grupa II : 70
-clădiri : 11
-volum maxim = 9 000 m
3
73 2.1. Stabilirea debitelor caracteristice de ape uzate prelucrate în stațiile de epurare a apelor
uzate urbane
Stațiile de epurare a apelor uzate urbane au rolul de a purifica totalitatea apelor uzate ale
unui centru populat până la un grad admisibil astfel încât să nu afecteze calitatea cursului de apă
receptor în care sunt deversate după tratare. Apele uzate ale centrului populat sunt aduse la stația
de epurare prin i ntermediul sistemului centralizat de canalizare care are rolul de a colecta apele
uzate de la toți generatorii de apă uzată de pe raza centrului urban care, după localizarea lor sunt
consumatorii de apă menajeri și sociali aflați în zona rezidențială a cen trului populat, precum și
unitățile industriale și agrozootehnice.
Debitul de ape uzate preluat din centrele urban și prelucrat de stațiile de epurare urbane nu
este constant pe perioada unei zile, prezentând fluctuații în funcție de modul în care se consu mă
apa de alimentare în centrele urbane. De aceea se utilizează mai multe mărimi caracteristice care
să definească cât mai bine acest debit fluctuant și anume:
– debitul zilnic mediu Q u zi med exprimat în unitatea caracteristică [m3/zi], sau în unitatea
S.I. [m3/s] este valoarea medie a debitelor zilnice de apă uzată produse în centrul urban pe
parcursul unui an;
– debitul zilnic maxim Q u zi max [m3/zi, m3/s] este valoarea maximă a debitelor zilnice de
apă uzată produse în centrul urban pe parcursul unui an;
– debitul orar maxim de ape uzate Q u orar max [m3/h, m3/s] este valoarea maximă a debitelor
orare de apă uzată produse în centrul urban pe parcursul unei zile;
– debitul orar minim de ape uzate Q u orar min [m3/h, m3/s] este valoarea maximă a debitelo r
orare de apă uzată produse în centrul urban pe parcursul unei zile;
Debitului de apă uzată a centrului urban se determină în funcție de consumul de apă
potabilă a centrului urban, valorile caracteristice ale acestuia obținându -se după următorul
algoritm succesiv: se calculează valorile caracteristice ale necesarelor și cerințelor de apă de
alimentare din zonele rezidențială, industrială și agrozootehnică ale centrului urban, se calculează
valorile caracteristice ale cerinței totală de apă de alimentare a centrului urban, apoi se calculează
calculează valorile caracteristice ale debitului de apă uzată a centrului urban.
2.1.1. Determinarea debitelor caracteristice ale necesarului și cerinței de apă de
alimentare din zona r ezidențială a centrului populat
Necesarul de apă de alimentare pentru zona rezidențială a centrului populat se exprimă
prin următoare mărimi caracteristice : debitul necesarului zilnic mediu de apă de alimentare Q zi med
[m3/zi], debitul necesarului zilnic maxim de apă de alimentare Q zi max [m3/zi] și debitul
necesaruluiorar maxim de apă de alimentare Q orar max [m3/h]. Valorile caracteristice ale
necesarului de apă de alimentare din zona rezidențială a centrelor populate se determină cu
următoarele relații:
ciQi
ijq
jiNmedziQ ))()( (10001
(2.1)
74 30% din locuitori se afla în zone în care apa se distribuie prin cișmele amplasate în
curți
)2(zN
= 23700 locuitori
70% din locuitori se afla în zone cu clădiri având instalații interioare de apă caldă
și canalizare, cu preparare centr alizată a apei calde (inclusiv cele cu clădiri
racordate la termoficare)
)5(zN
= 55300 locuitori
2514.86)9.402 553004.129 23700(10001 medziQ
medziQ
= 27510 m3/zi
ciQiziKi
ijq
jiNziQ ))( )()( (10001
max
(2.2)
2160)1.19.402 553002.14.129 23700(10001
max ziQ
maxziQ
= 30348.5 m3/zi
) ))( )( )()( (10001(241
max ciQioKiziKi
ijq
jiN orarQ
(2.3)
Pentru calculul coeficientului
0K se folosește interpolarea
15000………..x…..1,35
23700………………
)2(0K
25000………………1,3
308.1 044,0100008700
15,0)2(0 K xx
50000………..x…..1,25
55300………………
)5(0K
100000………………1,2
238.1 0053,0500005300
05,0)5(0 K xx
2514,86 238.11.19.402 55300 308.12.14.129 2370010001
241
max orarQ
max orarQ
=1554 m3/h
în care: i – indice referitor la necesarul de apă în funcție de zonele diferențiate ale
localității după gradul de dotare al clădirilor cu instalații de apă caldă și rece (vezi tabelul 2.1); i
are valori între 1 -5;
75 j – indice referitor la categoria de necesar de apă și anume : apă pentru nevoi
gospodărești, apă pentru nevoi publice, apă pentru stropit spațiile verzi, apă pentru stropit străzi
și spălat piețe; j are valori între 1 -4;
N(i) – numărul de locuitori care locuiesc în zona i a localității;
qj(i) [l/om.zi ] – debitul zilnic mediu specific din categoriile j ale necesarului de apă
pentru locuitorii din zona i a localității, și anume: q g(i) – debitul zilnic mediu specific pentru nevoi
gospodărești ale populației (vezi tabelul 2.1); q p(i) – debitul zilnic mediu specific pentru nevoi
publice (vezi tabelul 2.1); q sv(i) – debitul zilnic mediu pentru stropit spațiile verzi care se poate
aprecia global ca o ploaie efectivă (25 l/m2) la două săptămâni și 10 m2 spațiu verde/om
conducând la o valoare q sv(i) = 17,9 l/om.zi, q sp(i) – debitul zilnic mediu specific pentru stropit
străzi și spălat piețe se poate calcula analitic sau se poate aprecia global la 5% din debitul zilnic
mediu specific pentru nevoi publice q p(i);
Qci [m3/zi] – debitul necesarului de apă pentru combaterea incendiilor;
Kzi–coeficientul de neuniformitate a debitului zilnic (vezi tabelul 2.1);
Ko– coeficientul de variație orară care se adoptă pentru fiecare din zonele
diferențiate ale localității după gradul de dotare a clădirilor cu i nstalații de apă caldă și rece.
Necesarul de apă pentru combaterea incendiilor poate fi preluat din hidranți interiori sau
exteriori clădirilor, iar pentru clădiri speciale (teatre, biblioteci, instituții, unele spații industriale,
etc) pot fi prevăzute sisteme speciale (sprinclere, drencere, etc). Apa pentru hidranții interiori și
sistemele speciale trebuie să fie potabilă. La hidranții exteriori se folosește de regulă apă potabilă
din rețea, iar în cazuri speciale pentru combaterea din exterior se poate folosi și o altă calitate de
apă prin mijloace separate (mașini cisterne proprii, rezerve de apă, rețele separate, etc)
Debitul Q ci al necesarului de apă pentru combaterea incendiilor se poate calcula analitic pe
baza prevederilor din STAS 1478 -90 ținându -se seam a de configurația sistemelor pentru
combaterea incendiilor.
Debitul Q ci[m3/zi] al necesarului de apă pentru combaterea incendiilor, în cazul în care se
folosesc hidranți exteriori și nu au fost realizate studii speciale, se poate aprecia cu relația:
heqincnciQ 4,86
(2.4)
2514,86ciQ
ciQ
=2160 m3/zi
în care: ninc – numărul de incendii simultane din zona rezidențială;
qhe [l/s] – debitul unui hidrant exterior
Cerința de apă de alimentare pentru zona rezidențială a centrului populat se exprimă prin
următoare mărimi caracteristice : debitul cerinței zilnice medii de apă de alimentare Q s zi med
[m3/zi], debitul cerinței zilnice maxime de apă de alimentare Q s zi max [m3/zi] și debitul cerinței
orare m axime de apă de alimentare Q s orar max [m3/h]. Valorile caracteristice ale cerinței de apă de
alimentare din zona rezidențială a centrelor populate se determină cu următoarele relații:
medziQsKpKmedzisQ
(2.5)
2. 2750705,11,1medzisQ
medzisQ
=31770 m3/zi
76
max max ziQsKpKzisQ (2.6)
5. 3034805,11,1maxzisQ
maxzisQ
=35050 m3/zi
max max orarQsKPK orarsQ
(2.7)
63. 156105,11,1 max orarsQ
max orarsQ
=1795 m3/h
în care: Qzi med [m3/zi], Qzi max [m3/zi] și Qorar max [m3/h] – debitele zilnic mediu, zilnic
maxim și orar maxim ale necesarului de apă de alimentare pentru centrul populat;
Kp – coeficient prin care se ține seama de pierderile de apă în aducțiune și în
rețeaua de distr ibuție și care poate lua valori între 1,08 -1,10 în cazul sistemelor care se
proiectează și urmează a fi executate și valori între 1,10 -1,25 în cazul sistemelor existente la care
se fac extinderi sau crește gradul de confort;
Ks – coeficient prin care se ți ne seama de nevoile tehnologice ale sistemului de
alimentare cu apă și canalizare (spălarea aducțiunilor, a rețelei de distribuție și a rețelei de
canalizare; nevoi ale stațiilor de tratare și epurare, evacuarea zăpezii, etc.), care are valorile: 1,02
în cazul în care întreținerea sistemului de alimentare care asigură apa potabilă este ușoară și 1,05 –
1,08 în cazul surselor subterane sau de suprafață de apă care necesită tratare în vederea
îmbunătățirii, valoarea coeficientului variind în funcție de complex itatea tratării și de tehnologia
de funcționare a obiectelor componente (în cazuri speciale, pe bază de justificări tehnice, se pot
adopta și alte valori).
Exprimarea valorilor caracteristice Q zi med , Q zi max și Q orar max ale debitului cerinței de apă
de alimentare pentru centre populate în [m3/s] se face pe baza următoarelor relații de
transformare:
]/3[510157,1]/3[ zi mmedzisQ smmedzisQ
(2.8)
medzisQ
= 0.368 m3/s
]/3[max510157,1]/3[maxzimzisQ smzisQ
(2.9)
maxzisQ
=0,406 m3/s
]/3[max410778,2]/3[max h m orarsQ s m orarsQ
(2.10)
max orarsQ
=0,499 m3/s
2.1.2. Determinarea debitelor caracteristice ale necesarului și cerinței de apă de alimentare din
zona industrială a centrului populat
Necesarul de apă de alimentare pentru zona industrială a centrului populat se exprimă prin
următoare mărimi caracteristice : debitul necesarului zilnic mediu de apă de alimentare pentru
zona industrială Q nI zi med [m3/zi], debitul necesarului zilnic maxim de apă de alimentare pentru
77 zona industrială QnI zi max [m3/zi] și debitul necesarului orar maxim de apă de alimentare pentru
zona industrială Q nI orar max [m3/h].
Structura fiecăruia dintre debitele caracteritice ale necesarului de apă Q nI pentru
alimentarea unităților industriale este următoarea:
nInQnIiQnIgQnItQnIQ (2.11)
în care: QnIt [m3/zi, m3/h] – debitul necesarului de apă tehnologică care trebuie să includă
apa pentru fabricarea produselor (apă inclusă în produsul finit), apa pentru răcirea utilajelor,
aparatelor, agregatelor, produselor, etc., apa pentru răcirea rezervoarelor de fluide tehnologice sau
combustibile, apa pentru producerea aburului și a apei calde, apa pentru spălarea materiei prime, a
subproduselor și produselor finite, a instalațiilor tehnologice, prelucrarea m ateriei primei,
prepararea soluțiilor, a unor substanțe, etc., apa pentru transportul hidraulic al materiei prime, al
subproduselor și produselor finite (se recomandă a se evita transportul hidraulic cu apă de
alimentare), etc.;
QnIg [m3/zi, m3/h] – debit ul necesarului de apă pentru nevoi igienico -sanitare
care trebuie să includă apa pentru funcționarea instalațiilor sanitare, întreținerea clădirilor și
spațiilor de producție și administrative (spălarea pardoselii, pereților, etc.) din unitățile industria le,
precum și pentru funcționarea cantinelor, căminelor, grădinițelor, creșelor, punctelor medicale,
spălătoriilor de rufe, etc. aferente acestora;
QnIi [m3/zi, m3/h] – debitul necesarului de apă pentru incendii care trebuie să
includă apa rezervată pent ru prevenirea și stingerea incendiilor;
QnIn [m3/zi, m3/h] – debitul necesarului de apă pentru alte utilizări, care este un
termen apare în relații numai dacă există necesități nespecifice de apă ale unităților industriale,
altele decât cele definite în termenii anteriori, și care se determină analitic.Relațiile de calcul al
debitelor caracteristice ale necesarului de apă de alimentare din zona industrială a centrelor
populate pentru cazurile uzuale sunt următoarele:
lImmincn nincQgmngmU
tlntlUmedzinIQ 6,3 241000
(2.12)
/zim 14690 106.31712410007560 5060 5060 2010
10005060 6060 5080202020088510
3medzinIQ
incn nincQ
lImmgmngmUziK
tlntlUzinIQ 6,3 241000max
(2.13)
146887.1015.1 15.1 1600 580maxzinIQ
maxzinIQ
=17162.96 m3/zi
78
incn nincQ
l mImgmngmUziKoKtIntIU
orarnIQ 6,3100024 24max (2.14)
2414688
2415.1
2415.1
241600
24max7.108.2 118.2 850
orarnIQ
max orarnIQ
=716.99 m3/h
în care: l – indice referitor la numărul categoriilor de produse industriale fabricate;
Utl – numărul de unități din mărimea caracteristică a categoriei de produse
industriale: tone, m3, bucăți, etc. (producție finită, materie primă sau după caz producție
intermedi ară) în perioada considerată (în cazul de față pe zi).
ntl [m3/unitate caracteristică a categoriei de produse industriale] – necesarul de apă
specific corespunzător unităților de capacitate a categoriei de produse industriale ;
mI – indice referitor la num ărul de întreprinderi industriale care realizează categorii
de produse ;
m – indice referitor la numărul de folosințe;
Ugm – numărul de unități din mărimea caracteristică a folosinței: persoane, clădiri,
schimburi, vehicule, etc. sau combinații: persoane schimburi, vehicule schimburi, etc. în perioada
considerată (în cazul de față pe zi);
ngm [l/unitate sau combinații de unități caracteristice ale folosinței] – necesarul
specific de apă corespunzător unităților sau combinațiilor de unități ale;
Kzi, K o – coeficienți de ne uniformitate a debitului zilnic;
respectiv coeficientul de variație or ară;
ninc – indice referitor la numărul de incendii simultane la unități industriale;
n – indice referitor la numărul clădirilor din unitatea industrială atinsă de incendiu;
Qinc [l/s] – debitul specific de apă pentru stingerea din exterior a incendiilor din
clădiri, ținându -se seama de volumul V n [m3] al clădirii n atinsă de incendiu și gr adul de
rezistență la foc al clădirilor .
Mărimile caracteristice ale cerinței de apă de alimentare pentru zona industrială a centrului
populat : debitul cerinței zilnice medii de apă de alimentare pentru zona industrială Q sI zi med
[m3/zi], debitul cerinței zilnice maxime de apă de alimentare pentru zona industrială, Q sI zi max
[m3/zi] și debitul cerinței orare maxime de apă de alimentare pentru zona industrială Q sI orar max
[m3/h] se de termină cu următoarele relații:
medzinIQpIKsIKmedzisIQ
(2.15)
7. 1715905,11,1medzisIQ
medzisIQ
=19819.45 m3/zi
max max zinIQpIKsIKzisIQ
(2.16)
22. 1982305,11,1maxzisIQ
maxzisIQ
=19823.22 m3/zi
79
m ax m ax orarnIQpIKsIKorarsIQ (2.17)
99.71605,110,1maxorarsIQ
max orarsIQ
=828.22 m3/h
Exprimarea debitelor caracteristice Q sI zi med [m3/zi], Q sI zi max [m3/zi] și Q sI orar max [m3/h]
ale cerinței de apă de alimentare pentru zona industrială în [m3/s] se poate face prin
transformare utilizând relațiile similare 2.8, 2.9, și 2.10.
]/3[510157,1]/3[ zi mmedzisIQ smmedzisIQ
medzi sIQ
=0,229 m3/s
]/3[510157,1]/3[ zi mmaxzisIQ smmaxzi sIQ
maxzi sIQ
= 0,229 m3/s
]/3[410778,2]/3[ hmmax orarsIQ smmax orarsIQ
max orarsIQ
= 0,23 m3/s
2.1.3. Determinarea debitelor caracteristice ale necesarului și cerinței de apă de alimentare din
zona agrozootehnică a centrului populat
Necesarul de apă de alimentare pentru zona agrozootehnică a centrului populat se exprimă
prin următoare mărimi caract eristice : debitul necesarului zilnic mediu de apă de alimentare pentru
zona agrozootehnică Q nZ zi med [m3/zi], debitul necesarului zilnic maxim de apă de alimentare
pentru zona agrozootehnică Q nZ zi max [m3/zi] și debitul necesarului orar maxim de apă de
alimentare pentru zona agrozootehnică Q nZ orar max [m3/h].
Structura fiecăruia dintre debitele caracteritice ale necesarului de apă Q nZ pentru
alimentarea unităților industriale este următoarea:
nZi nZg nZa nZ Q Q Q Q
(2.18)
în care: QnZa [m3/zi, m3/h] – debitul necesarului de apă pentru îngrijirea animalelor
trebuie să includă necesarul de apă pentru consumul biologic al animalelor, necesarul tehnologic
de apă pentru evacuarea dejecțiilor, spălarea și dezinfectarea halelor, prepararea hranei,
întreținerea instalațiilor tehnologice, necesarul pentru obiectele anexă ale halelor de creștere a
animalelor;
QnZg [m3/zi, m3/h] – debitul necesarului de apă pentru nevoi igienico -sanitare care
trebuie să includă apa pentru funcționarea instalațiilor sanita re, întreținerea clădirilor și spațiilor
administrative (spălarea pardoselii, pereților, etc.) din unitățile agrozootehnice, precum și pentru
funcționarea cantinelor, punctelor medicale, spălătoriilor de rufe, etc. aferente acestora;
QnZi[m3/zi, m3/h] – debitul necesarului de apă pentru incendii care trebuie să
includă apa rezervată pentru preve nirea și stingerea incendiilor.
Relațiile de calcul al debitelor caracteristice ale necesarului de apă de alimentare din zona
agrozootehnică a centrelor popul ate pentru ca zurile uzuale sunt următoarele:
80
incrrincQ
pZpgpngpU
oZoNZoqpiZoK
medzinZQ 6,3 241000 1000 (2.19)
10006070 5020 20106060 5030 2058.0 360005.1 390001.1100070 10060 10025 10090 100 120 3001.1
medzinZQ
medzinZQ
=164.45 m3/zi
ZppincrrincQgpngpUziK
oZoNZoqopiZKziZoK
zinZQ 6,3 241000 1000max
(2.20)
4.515.12.515.13.871.11.11.51.11.1maxzinZQ
maxzinZQ
= 259.995 m3/zi
ZppincrrincQgpngpUziKoK
oZoNZoqpiZoKziZoKoZoK
orarnZQ 6,3100024 100024max
(2.21)
241.1
241.551.11.1
max4.58.215.12.58.215.13.8721.1 2 orarnZQ
maxorarnZQ
=22.073 m3/ h
în care: o – indice referitor la categoriile de animale;
qZo [m3/1000animalezi] – necesarul specific total de apă, care ia valori în funcție
de categoria i de animale și de tipul sistemului de evacuare a dejecțiilor corespunzător fiecărei
categorii i de animale ;
NZo – numărul de animale din categoria o;
KpiZo – coeficient care ține seama de acoperirea pierderilor admisibile de apă în
incinta unităților zootehnice în funcție de categoria de animale
KziZo – coeficientul de neuniformitate a debitului zilnic care este în funcție de
categoria o de animale;
KoZo – coeficientul de neuniformitate a debitului orar care este, de asemenea, în
funcție de categoria o de animale;
pZ – indice referitor la numărul de unități agrozootehnice din zona agrozootehnică ;
p – indice referitor la numărul de folosințe;
Ugm – numărul de unități din mărimea caracteristică a folosinței: persoane, clădiri,
schimburi, vehicule, etc. sau combinații: persoane schimburi, vehicule schimburi, etc. în perioada
considerată (în cazul de față pe zi);
81 ngm [l/unitate sau combinații de unități caracteristice ale folosinței] – necesarul
specific de apă corespunzător unităților sau combinațiilor de unități ale folosinței ;
Kzi, K o – coeficienți de neuniformitate a debitului zilnic, respectiv
coeficientul de variație orară ;
rinc – indice referitor la numărul de incendii simultane la unități agrozootehnice ;
r – indice re feritor la numărul clădirilor din unitatea agrozootehnică atinsă de
incendiu;
Qinc [l/s] – debitul specific de apă pentru stingerea din exterior a incendiilor din
clădiri, ținându -se seama de volumul V n [m3] al clădirii atinsă de incendiu și gradul de rezistență
la foc al clădirilor .
Valorile caracteristice ale debitului cerinței de apă de alimentare din zona agrozootehnică
a centrului populat se determină pe baza valorilor caracteristice ale necesarului de apă din zona
agrozootehnică, cu următoarele r elații:
medzinZQpZKsZKmedzisZQ
(2.22)
24.16705.11.1medzisZQ
medzisZQ
= 193.16 m3/zi
max max zinZQpZKsZKzisZQ
(2.23)
maxzisZQ
= 189.94 m3/zi
m ax m ax orarnZQpZKsZKorarsZQ
(2.24)
max orarsZQ
= 18.25 m3/h
în care: QnZ zi med [m3/zi], QnZ zi max [m3/zi], QnZ orar max [m3/h] – valorile caracteristice ale
debitului necesarului de apă de alimentare pentru zona agrozootehnică;
KsZ – coeficient care ține seama de nevoile tehnologice ale sistemului de
alimentare cu apă și canalizare (pentru pregătirea soluțiilor de reactivi, spălarea componentelor
stației de tratare, spălarea colectoarelor de canalizare), care are valoarea 1,10;
KpZ – coeficient care ține seama de acoperirea pierderilor în aducțiune și rețelele
de distribuție, care se stabilește prin calcule în funcție de soluțiile tehnologice și care se poate
considera maxim 1,05 în lipsa datelor necesare;
Exprimarea debitelor c aracteristice Q sZ zi med [m3/zi], Q sZ zi max [m3/zi] și Q sZ orar max [m3/h]
ale cerinței de apă de alimentare pentru zona agrozootehnică în [m3/s] se poate face prin
transformare utilizând relațiile similare 2.8, 2.9, și 2.10.
]/3[510157,1]/3[ zi mmedziZsQ smmedzi ZsQ
medzi sZQ
= 0.002 m3/s
]/3[510157,1]/3[ zi mmedzisZQ smmaxzi sZQ
maxzi sZQ
= 0,003 m3/s
82
]/3[410778,2]/3[ hmmax orarsZQ smmax orarsZQ
max orarsZQ
= 0,007 m3/s.
2.1.4. Determinarea debitelor caracteristice ale cerinței totale de apă de alimentare a centrului
populat
Valorilor caracteristice ale debitului cerinței totale de apă de alimentare a centrului
populat, respectiv debitul total zilnic mediu Q s tot zi med [m3/zi, m3/s], debitul total zilnic maxim
Qs tot zi max [m3/zi, m3/s] și debitul total orar maxim Q s tot orar max [m3/h, m3/s], se determină cu
următoarele relații:
medzisZQmedzisIQmedzisQ medzi totsQ
(2.25)
16.19345. 1981982. 31770 medzi tot sQ
medzi totsQ
=51783.43 m3/zi = 0.599 m3/s
max max max zisZQzisIQzisQ maxzi totsQ
(2.26)
09.21322. 1982352. 35052m ax zi tot sQ
maxzi totsQ
=551800 m3/zi = 0.638 m3/s
max max max orarsZQorarsIQ orarsQ max orartotsQ
(2.27)
12.82825.187. 1803max orartotsQ
max orartotsQ
=2650.07 m3/ora = 0.736 m3/s
în care: Qs zi med [m3/zi, m3/s], Qs zi max [m3/zi, m3/s], Qs orar max [m3/h, m3/s] – debitele
zilnic mediu, zilnic maxim și orar maxim ale cerinței de apă de alimentare pentru zona
rezidențială a centrului populat;
QsI zi med [m3/zi, m3/s], QsI zi max [m3/zi, m3/s], QsI orar max [m3/h, m3/s] – debitele
zilnic mediu, zilnic maxim și orar maxim ale cerinței de apă de alimentare pentru zona industrială
a centrului populat;
QsZ zi med [m3/zi, m3/s], QsZ zi max [m3/zi, m3/s], QsZ orar max [m3/h, m3/s] – debitele
zilnic mediu, zilnic maxim și orar maxim ale cerinței de apă de alimentare pentru zona
agrozootehnică a centrului populat.
2.1.5. Determinarea debitelor caracteristice de ape uzate evacuate din centrul populat
Valorile caracteristice ale debitului de ape uzate evacuate din centrul urban, respectiv
debitul de ape uzate zilnic med iu Q u zi med [m3/zi, m3/s], debitul de ape uzate zilnic maxim Q u zi max
[m3/zi, m3/s], debitul de ape uzate orar maxim Q u orar max [m3/h, m3/s] și debitul de ape uzate orar
83 minim Q u orar min [m3/h, m3/s] se stabilesc în funcție de valorile caracteristice similare ale cerinței
totale de apă de alimentare a centrului populat, cu următoarele relații:
medzitot sQmedziuQ 8,0
(2.28)
medziuQ
= 41426.74 m3/zi = 0.479 m3/s
max8,0max zitot sQziuQ
(2.29)
maxziuQ
= 44071.06 m3/zi = 0.511 m3/s
max8,0 max orartot sQ oraruQ
(2.30)
max oraruQ
= 2120.06 m3/ora = 0.59 m3/s
max241
min ziuQporaruQ
(2.31)
min oraruQ
= 1101.78 m3/h = 0.306 m3/s
în care: Qs tot zi med [m3/zi, m3/s], Qs tot zi max [m3/zi, m3/s] și Qs tot orar max [m3/h, m3/s] sunt
valorile caracteristice ale debitului cerinței totale zilnice medii, zilnice maxime, respectiv orare
maxime de apă de alimentare ale centrului populat și unităților industriale și agrozootehnice
aferente;
p – coeficient adimensional în funcție de numărul de locuitori ai centrului populat
2.2 Stabilirea parametrilor principali ai decantorului primar longitudinal cu racloare pe
lanțuri
2.2.1. Determinarea parametrilor principali ai instalației de sitare cu grăt ar plan
Parametri constructivi ș i debitul de intrare ale instalaț iei de sitare cu grătar plan s -au
obținut cu ajut orul unui soft specializat, aceștia fiind urmă torii:
Parametri functionali
Qc[m3/h] – debitul de calcul (dimensionare) de apă uzată care pătrunde în
instalaț ia de sitare a staț iei de epurare
Qc= 4240 m3/h
Qv[m3/h ] – debitul de verificare de apă uzată care pătrunde în instalațiile
de sitare ale stației de epurare indi ferent de sistemul de c analizar e la care
este racordată aceasta
Qv=1102 m3/h
Qvrzi[m3/zi] – debitul volumic zilnic de reț inere p e suprafeț e active
Qvrzi=12.132 m3/zi
Qmrzi[kg/z i] – debitul masic zilnic de reținere pe suprafeț e active
Qmrzi=10310 kg/zi
mruzi[kg/zi] – masa zilnică de subs tanță uscată din reținerile de pe
suprafeț e active
mruzi=2062 kg/zi
Vruzi[m3/zi] – volumul zilni c de substanță uscată din reținerile de pe
suprafeț e active
84 Vruzi=1.146 m3/zi
ht[mm] – înălțimea apei în gră tar
ht=1777 mm
Parametri cinematici ai gră tarului p lan
lb[mm] – lățimea barelor
lb=50 mm
sb[mm] – grosimea barelor
sb=10 mm
eb[mm] – distanț a dintre bare
eb=10 mm
Param etri dimensionali ai canalului î n care este introdus canalul de sitare
Be[mm] – lățimea canalului
Be=1400 mm
Bg[mm] – lățimea efectivă a grătarului
Bg=1000 mm
H[mm] – înălțimea canalului
H=2277 mm
nb – numă rul de bare
nb=51 bare
ht[mm] – înălțimea apei în gră tar
ht=1777 mm
ig – numărul de instalaț ii de sitare active
ig=1 ( se prevă d un număr egal de instalații de sitare de rezervă )
Lg[mm] – lungimea suprafeț ei active
Lg=2629 mm
L[mm] – lungimea totală a grătarului î n lungul cadrului
L=3843 mm
Parametri dimensionali ai transportorului compactor
Dm[mm] – diametrul melcului
Dm=250 mm
Ltot [mm] – lungimea totală
Ltot=3500 mm
2.2.2. Determinarea parametrilor principali ai deznisipatorului
Pentr u calculul parametrilor de funcționare ș i pentru dimensionare s -a folosit un soft
specializat de proiectare. S -au obținut următoarele valori:
Parametri functionali
Qc [m3/h] – debitul de calcul (dimensionare) de apã uzatã care pãtrunde in
deznisipatorul din cadrul statiei de epurare
Qc=4240 m3/h
Qv [m3/h] – debitul de verificare de apã uzatã care pãtrunde în deznisipatorul din
cadrul statiei de epurare indiferent de sistemul de canalizare la care este racordatã
aceasta
Qv= 1102m3/h
Cniszi[m3/zi ] – cantitatea de nisip evacuată din deznisipator
85 Cniszi=4.407 m3/zi
mniszi[kg/zi] – masa zilnică de nisip evacuată din deznisipator
mniszi=11680 kg/zi
Parametri dimensionali ai canalului deznisipato rului
L [m] – lungimea canalului
L= 15 m
B [m] – lățimea deznisipatorului
B=3.5 m
hc[m] – înălțimea apei î n componentele active ale deznisipatorului
hc=1.122 m
hnis[mm] – inălțimea nisipului sedimentat
hnis =20.986 mm
H[m] – înălțimea canalului
H=1.7 m
Dimensiunile platformei podului rulant
Bpr[mm] – lățimea platformei podului rulant
Bpr=1500 mm
Lpr[mm] – lungimea platformei podului rulant
Lpr=4300 mm
Parametri cinematici ai jgheabu lui de deshidratare a nisipului
Lcjdn [m] – lungimea compartimentelor jgheaburilor de dezhidratare a nisipului
Lcjdn = 3.625 m
lcjdn [m] – lățimea compartimentelor jgheaburilor de dezhidratare a nisipului
lcjdn = 0.45 m
Htotcdn [m] – înălțimea compartimentelor jgheabului de dezhidratare a nisipului
Htotcdn = 1.154 m
dcdjdn [m] – distanța recomandată dintre compartimentele de deznisipare ș i
jgheabur ile de dezhidratare a nisipului
dcdjdn = 0.95 m
2.2.3. Determinarea parametrilor pr incipali ai separatorului de grăsimi cu insuflare de aer la
joasă presiune
Parametri constructivi ș i debitul de intrare ale sepa ratorului de gră simi cu insuflare de aer
la joasă presiune s -au obținut cu ajutorul unui sof t specializat, aceștia fiind urmă torii:
Parametri functionali:
Qc [m3/zi]- debitul de calcul (dimensionare) de apă uzată care p ătrunde în separatorul de
grăsimi din cadrul staț iei de epurare
o Qc=44070 m3/zi
Qv [m3/h]- debitul de verificare de apă uzată care pătrunde în separatorul de grăsimi din
cadrul staț iei de epurare
o Qv=4240 m3/h
Qaer [m3/h]- debitu l de aer care trebuie insuflat în bazinul separatorului de gră simi
o Qaer=1102 m3/h
86 vr [m/h] – viteza d e ridicare a particulelor de gră sime (cu valori recomandate cuprinse î ntre
8-15 m/h)
o vr=12 m/h
t [h]- timpul mediu de trecer e a apei prin separatorul de grăsimi (se recomandă sa aibă
valori î ntre 0,083 -0,2 h)
o t=0,111 h
vL [m/s] – viteza longitudinal ă de curger e a apei prin separatorul de gră simi
o vL=0,032 m/s
Parametrii dimensionali ai compa rtimentelor separatorului de gră simi:
b [m] – lățimea compa rtimentului la partea inferioară (cu valori uzuale de cca.1m)
o b=1 m
H [m] – adâncimea apei î n comp artimentele separatorului de grăsimi (î ntre oglinda apei
pentru debitul de calcul și partea inferioară a dispozitivului de distribuție a aerului
comprimat sub formă de bule), care poate lua val ori între 1,2 -3 m
o H=2 m
B1 [m] – lățimea compa rtimentului separatorului de grăsimi, măsurată la oglinda apei
pentru debitul de calcul Q c, care poate lua valori î ntre 2 -4,5 m
o B1=3 m
αg [grade] – unghiul de înclinare a pereț ilor la terali ai compartimentului, față de vertical ă
o αg=26,565 0
icsg- numă rul de compartimente active ale separatorului de gră simi
o icsg=4 (se prevăd încă un numă r de 4 compartimente de rezervă )
L1sg [m] – lungimea utilă a unui compartime nt activ al separatorului de gră simi
o L1sg=12.752 m
S1 [m2]- aria secț iunii transversale a unui compartiment, corespunză toare debitului de
calcul
o S1=4 m2
Vsg [m3]- volumul separatorul ui de gră simi
o Vsg=204.033 m3
hv [m] – supraînălțarea pereț ilor jgheaburilor de colectare a gră similor peste nivelul aferent
debit ului de calcul
o hv=0.745 m
Parametrii dimensionali ai podului rulan t de evacuare a peliculei de gră simi
Bpr [mm] – lățimea platformei podului rulant
o Bpr=1500 mm
Lpr [mm] – lungimea platformei podului rulant
o Lpr=4300 mm
2.2.4. Determinarea parametrilor principali, dimensionali și funcționali ai decantorului primar
longitudinal cu sistem de racloare pe lanțuri
Parametri constructivi ș i debitul de intrare ale decantoru lui primar longitudinal s -au
obținut cu ajutorul unui soft specializat , aceștia fiind :
Parametri funcț ionali
Qc[m3/zi] – debit de calcul
Qc=44070 m3/zi
Qv[m3/h] – debit de verificare
87 Qv=4240 m3/h
Vnp[m3/zi ] – volumul de nămol primar reț inut
Vnp=193.975 m3/zi
iev – numărul de evacuă ri
iev=6
u[m/h] – viteza de sedimentare
u=1.1 m/h
icd – numă rul de compartimente active
icd=3 (se prevăd încă pe atâtea de rezervă )
hnamcomp [m] – înălțimea nă molului
hnamcomp=0.019 m
Parametri dimensionali ai compartimentelor de decantare
b1[m] – lățimea compartimentului decantorului
b1=9 m
b2[m] – lățimea compart imentului decantorului la nivelul radierului
b2=8.3 m
L[m] – lungimea compartimentului
L=61.828 m
rap – raportul dintre L ș i bi
rap=6.87
hu[m] – înălțimea utilă
hu=2.95 m
hs[m] – înălțimea zonei de siguranță
hs=0.4 m
hn[m] – înălțimea stratului neutru
hn=0.2 m
hd[m] – înălțimea stratului de decantare
hd=0.45 m
H[m] – înălțimea totală a compartimentelor
H=4 m
Su[m2] – suprafaț a transversal ă utilă
Su=26.55 m2
Vu[m3] – volumul util
Vu=1642 m3
E[m] – ecartamentul că ilor de rulare ale podurilor rulante
E=8.9 m
Lb[m] – lungimea bașelor de colectare a nă molului
Lb=2 m
hbmin[m] – înălțimea minimă a baș elor de colectare
hbmin=1.56 m
Parametri dimensionali ai podului rulant de evacuare a nă molului
Bpr[mm] – lățimea platformei podului rulant
Bpr=1500 mm
Lpr[m m] – lungimea platformei podului rulant
88 Lpr=9300 mm
2.2.5. Stabilirea structurii și determinarea parametrilor principali ai mecanismului de
acționare a sistemului de raclare pe lanțuri de la decantorul primar longitudinal cu sistem de
raclare pe lanț
2.2.5.1. Determinarea turației arborelui de acționare
Pact lr=817.744 [W]
vlr=0.015 m /s
r v
ω= п*n/30→
30685.0
ω=v/r=2v lr/Dd rl
r= D d rl/2
2vlr/Dd rl= п*n/30→ narl=60∙vlr
π∙ddlant=60∙0.015
π∙0.418=0.685 rot/min
În care:
ω- viteza unghiulară
2.2.5.2. Estimarea puterii preliminare a motorului electric
854.1 103
TRactlr
s MEPc P
kW
Impunem :
7.1sc
75,0es
2.2.5. 3. Alegerea prelimina ă a motorului electric de acționare
Se alege preliminar motorul ASA 132 S -8 care are:
kW PME 2.2
m in/ 710rot n
2.2.5.4. Determinarea raportului total de transmitere a sistemului de ac ționare
496. 1036685.0710
rmME
TRnni
2.2.5.5. Stabilirea structurii transmisiei
L redc TR iii i
Se impun:
4ci
89
4Li
95,0c
92,0L
Fig.2. 2. Schemă cinematică de acționare a racloarelor pe lanțuri de la decantoarele longitudinale
Se observă că este necesar ca reductorul cilindric cu dinți drepți să aibă 3 trepte, adică:
3 2 3 tr tr tr red iii i
Am ales reductor în trei trepte egale de reducere:
781.6444496. 1036
L cTR
REDiiii
Dacă reductorul are trei trepte :
016.4 781.643 33 red tr tr red i i i i
90
98,0tr
9604,0 98,02red
2.2.5 .6. Determinarea turațiilor și puterilor pe arborii transmisiei
În funcție de schema cinematică, se calculează puterile și turațiile arborilor pentru a
determina daca motorul ales preliminar corespunde din punct de vedere al cerin țelor:
][69.1][96. 16897,1 094.994][ 094.994 95,0/389.944 /min]/[ 837.7095 459.177][ 389.944 98,0/502.925 /min]/[ 459.177 188.44 016.4][ 502.925 98,0/992.906 /min]/[ 188.44 003.11 016.4][ 992.906 98,0/852.888 /min]/[ 003.11 74.2 016.4][ 852.888 92,0/744.817 /min]/[74.24 685.0
max kW W c P Pw P Prot in nw P Prot in nw P Prot in nw P Prot in nw P Prot i n n
s MEef MEc I MEefcI MEtr II Ic II Itr III IITR III IItr IV IIITR IV IIIl arblant IVlant arblant IV
Din calcule rezultă că motorul ales preliminar este corespun zător.
2.3. Proiectarea transmisiei mecanismului de acționare a sistemului de racloare pe
lanțuri [6]
Acționarea organelor active ale echipamentelor și instalațiilor de decantare se face în
majoritatea cazurilor prin intermediul unor sisteme de acționare formate din surse de putere
mecanică (motoare) și transmisii.
2.3.1. Proiectarea reductorului
2.3.1.1.Reductor treapta I
Se cunosc :
Pintrare= 2,09 [kW]
nintrare=177,459 [rot/min]
itr I= itr II=itr III=4,016
ηtr I=ηtr II=ηtr III=0,98
sec/ 6,1830459,177
30sec]/ [1 radnrad
91 Materialul din care sunt confec ționate roț ile dințate este 21M oMn Cr12 care reprezintă oțel
de cementare pentru danturi durificate.
Determinarea elementelor principale ale angrenajului cilindric cu dinți drepți :
A. Distanța dintre axe a 12
Distanța minimă dintre axe se determină din condiția ca dantura angrenajului proiectat să re ziste
la oboseală la presiune hertziană de contact.
3 32
lim12m in1)1(uu Mkkn a
H dtp A h
i12=itr I=4,016
– KA = 1 – factor de utilizare (pentru funcționare uniformă și acționarea cu motor electric )
.8,7 4,0
1claseleîn prelucrateși perficialsu durificate danturi pentrudb
d
durificate danturi pentru MPa KH 120000 110000
HB F350
adoptat materialulde functieadoptă se care oboseală la mită li hertziană presiunea pittingla rezistențeNmm pinionului arborelepe torsiunede moment MtP
,38744
lim
lim
=25,5 ·ΔF·60=1530 MPa
– u – raportul numărului de din ți
n = i 1,2=4,016 dacă raportul de transmitere al
angrenajului este i1,2
1(angrenaj reductor).
mm a 16,92016,4016,41
15304,0387441 120000)016,41( 3 32 12m in
Dacă a min 1,2 este cuprinsă între două valori consecutive a kSTAS și a k+1STAS atunci se
adopt ă :
amin 1,2 =a k STAS dacă a k STAS <amin 1,2 <1,05 · a k STAS
amin 1,2 =a k+1 STAS dacă 1,05 · a k STAS < amin 1,2 < a k+1 STAS
amin 1,2 = a k STAS =100 mm
Odat ă adoptată distanța între axe , se știe că angrenajul rezistă la pitting , cu această
valoare se calculează modulul danturii.
B. Modulul danturii roții dințate m :
2
lim122 m in 1u
aMkkm
F dtp A F
–
Fk – factor global al tensiunii de la piciorul dintelui
Fk = 1,6 …. 1,8 pentru danturi durificate Δ≥350 HB = 1,7
–
limF – rezisten ță limită de rupere prin oboseală
limF = 380….460 MPa=390 Mpa
92
06,1 016,41390 1004,03874417,1 2
2 m in nm mm
Dacă m min este cuprins între două valori consecutive standardizate m kSTAS și m k+1STAS
ambele mai mari de1 mm adic ă m k STAS <m min <1,05 · m k+1 STAS atunci se adopt ă :
m =m k STAS dacă m k STAS <m min 1,2 <1,05 · m k STAS
m=mk+1 STAS dacă 1,05 · m k STAS < mmin < m k+1 STAS
mmin = m k STAS =1,375 mm
Cu distan ța dintre axe și modulul standardizat , angrenajul rezistă atât la pitting cât și la
rupere.
C. Calculul numărului de dinți ai roților dințate care formează angrenajul z 1 și z 2 :
Se determină mai întâi numărul de dinți orientativ
99,28)016,41( 375,11002
)1(2121*n maz
dinți
Numărul de dinți ai pinionului z 1 se recomandă a se allege la o valoare întreagă , imediat
mai mică decât
*
1z . În special , la angrenajele fabricate din materiale de îmbunătățire sau
normalizate , se obține la pinion un număr de dinți mult mai mare ,de aceea se recomandă să se
adopte următorul număr de dinți :
– z1=24….27 dinți , dacă 25<
*
1z <35 dinți → z 1=27 dinți
Se recalculează modulul danturii cu relația:
mmi zam 48,1)016,41(271002
) 1(2
12 112
Dacă m k STAS <m min 1,2 <1,05 · m k STAS atunci m = m k STAS =1,5
z1=27 dinți
z2= z1·i12=27·4,016=108,43 dinți
D. Distanța de referință din tre axe – a012
mmzzma 25,1012)10827(5,1
2) (2 1
012
Trebuie îndeplinite condițiile:
m a ași a a )3,1….1,0(012 12 12 012
Condițiile nu sunt îndeplinite , așadar se modifică modulul danturii la 1,75 rezultând :
*
1z=22,78 dinți
z1=22 dinți
z2=88 dinți , atunci :
mmzzma 25,962)8822(75,1
2) (2 1
012
, care îndeplinește condițiile mai sus menționate.
2.3.1.1.1.Calculul geometric al angrenajului cilindric exterior cu dinți drepți
93
A. Elementele cremalierei de referință
748,2220 497,535,0 437,0 25,075,125,0 937,3 25,275,1) (25,1 187,2 25,175,11 75,1175,1
0
0 00
0 0*
m ax0*
0 0*
0*
0*
0 0*
0*
0 0*
0*
0 0
ps ereferințe de profilului unghiul m pe generatoar roată ocu facese danturii generarea dacă c cm cpiciorla referințe de jocul c h hm hreferințe de piciorului înănălțimul coeficient h hm hă dereferinț capului înănălțim ul coeficient h hm h
f af f fa a a
B. Calculul coeficienților deplasări
-Unghiul de rostogolire
0 0
1201225,25 20cos10025,96arccos cos arccos
aa
w
-suma coeficienților deplasărilor specifice ale danturii roților x s,x1,x2
43,22020149,0 031,0)8822(0149,0 349,0 3639,018020 20031,018025,25 25,252)z+(z=x+x=x2 1 2 1 s
tgxtg invtg invtginv inv
sww
Din anexa 2.5 :
524,1 906,043,2906,0882222 887,088222243,27,0
1 212 11 2
2 11
1
xx xxdurificate danturi pentruzzzz
zzzxx
ss
C. Elementele geometrice ale angrenajului
-Diametrele de divizare d 1 și d 2
mm zm dmm zmd
154 8875,15,38 2275,1
2 21 1
94 -Diametrele de rostogolire d w1 și d w2
mm d dmm d d
wwww
60125,25cos20cos154coscos4025,25cos20cos5,38coscos
2 21 1
-Diametrele de bază d b1 și d b2
mm d dmm d d
bb
71,14420cos 154 cos18,36 20cos5,38 cos
2 21 1
-Diametrele de picior
1fd și
2fd
mm x hm d dmm x hm d d
f ff f
96,154)524,125,1(75,12 154) (23,37)906,025,1(75,125,38) (2
2*
0 2 21*
0 1 1
-Diametrele de cap
1ad și
2ad
mm x hm d dmm x hm d d
a aa a
83,162)524,11(75,12 154) (22,45)906,01(75,125,38) (2
2*
0 2 21*
0 1 1
-Înălțimea dinților h 1 și h 2
mmd dhmmd dh
f af a
94,3296,15483,162
295,323,372,45
2
2 2
21 1
1
-Unghiul de presiune la cap ătul dintelui α a1 și α a2
0
22
20
11
1
12,25)47,16320cos5,157arccos()cosarccos(26,33)2,4720cos42arccos()cosarccos(
aaaa
dddd
-Arcul dintelui pe cercul de cap s a1 și s a2
mmtgstg invinv invztgxd smmtgstg invtg invinv invztgxd s
aaa a aaaa a a
43,2 0304,0 0149,088220 524,1483,1620304,018012,2512,252447,1 0753,0 0149,022220 906,042,450753,018026,3326,330149,0180202024
222
22
2 2111
11
1 1
-Diametrele cercurilor începutului profilului evolventic d l1 și d l2
95
mm tgzx htg d dmm tgzx htg d d
oa
b loa
b l
91,15520cos20sin88)524,11(220 1 71,144cos sin) (2118,3820cos20sin22)906,01(220 1 18,36cos sin) (21
2 2
22*
2 22 2
11*
1 1
-Lățimea danturii roților b 1 și b 2
mm mm bbmm ddbd bd
9,165,14,15 )2….1(4,154,05,38
2 11 1 2
-Diametrele cercuril or începutului profilului activ al flancurilor roților
1 2 2 1 E A E A d dși d d
mm d d a d dmm d d a d d
b a w b Ab a w b A
84,150)18,362,45 38,20sin 1002( 71,144 ) sin 2(52,36)71,144 83,162 38,20sin 1002( 18,36 ) sin 2(
22 2 2 22
12
1 122
2 222 2 2 22
22
2 122
1 1
Numărul de dinți ai pinionului trebuie să îndeplinească condiția
2
m in1 1zz unde :
2
m in1 12 21*
0
m in1
z6,120sin)906,01(2
sin) (2
zdințix hza
D. Rela ții de calcul pentru verificarea dimensională a danturii roților dințate
Calculul și verificarea cotei peste dinți se face la danturile exterioare , care au module
mai mici de 8 mm.Metoda de măsurare a corzii dintelui se recomandă la danturi cu deplasări
specfice mari.
-Lungimea peste “N” dinți – WN
cos 2)5,0 (2,1 2,1 2,1 2,1 m invz tgx N WN
Numărul de dinți peste care se măsoară lungimea W N
mm inv tg Wmm inv tg Winv tg Ninvz tgxz x zNdinți inv tg Ninvz tgxz x zN
NN
65,66 20cos75,120 88 20 524,12)5,0 63,12(64,20 20cos75,120 22 20 906,02)5,0 18,4(63,125,0 20 88 20 524,1220cos)20cos88( 524,12 88 15,0 2cos) cos( 2 118,45,0 20 22 20 906,0220cos)20cos22( 906,02 22 15,0 2cos) cos( 2 1
212 2
22 22
22
2 2
12 2
11 12
12
1 1
1
-Arcul dintelui pe cercul de divizare – s
96
7,4 20 524,12275,19,3 20 906,02275,122
212,1 2,1
tg stg stgx m s
-Coarda de divizare a dintelui –
s
68,415467,47,489,35,3869,39,36
23
223
12
2,13
2,1
2,1 2,1
ssdss s
2.3.1.1.2. Calculul forțelor din angrenajul cilindric
Forțele nominale din angrenajul cu dinți drepți se determină funcție de momentul de
torsiune motor existent pe arboreal pinionului.Forța normal pe dintele pinionului F n1, aplicată în
mod convențional în punctual d e intersecție al liniei de angrenare cu cercul de divizare ,se
descompune într -o forță tangențială F t1 și una radial F r1 la cercul de divizare.
-Forțele tangențiale : F t1 și F t2
NdMF Ftp
t t 68, 20125,38387442 2
12 1
-Forțele radiale − F r1 și F r2
N tg tgF F Ft r r 56,732 20 68, 20121 2 1
−Forța normală pe flancul dintelui − F n
N F F F Fr t t n 85, 214120cos168, 2012cos12
12
1 1
2.3.1.2. Reductor treapta a II -a
Pentru a doua treaptă datele inițiale sunt:
Pintrare= 2,048 [W]
nintrare=44,188 [rot/min]
itr I= itr II=itr III=4,016
ηtr I=ηtr II=ηtr III=0,98
sec/ 63,430188,44
30sec]/ [1 radnrad
NmminmrotkW
nPM M
II
Itr r 3, 442585] /[188,44][048,2103010306 6
,int
97 Materialul din care sunt confec ționate roșile dințate este 21TMC12 care reprezintă oțel de
cementare pentru danturi durificate.
Determinarea elementelor principale ale angrenajului cilindric cu dinți drepți :
A. Distanța dintre axe a 12
3 32
lim12m in1)1(nu Mkkn a
H dtp A h
i12=itr I=4,016
– KA = 1 – factor de utilizare (pentru funcționare uniformă și acționarea cu motor electric )
.8,7 4,0
1claseleîn prelucrateși perficialsu durificate danturi pentrudb
d
durificate danturi pentru MPa KH 120000 110000
HB F350
adoptat materialulde funcțunadoptă se care oboseală la mită li hertziană presiunea pittingla rezistențeNmm pinionului arborelepe torsiunede moment MtP
,3, 442585
lim
limH
=25,5 ·ΔF·60=1530 MPa
– u – raportul numărului de din ți
n = i 1,2=4,016 dacă raportul de transmitere al
angrenajului este i1,2
1(angrenaj reductor).
mm a 55,207016,4016,41
15304,03, 4425851 120000)016,41( 3 32 12m in
Dacă a min 1,2 este cuprinsă între două valori consecutive a kSTAS și a k+1STAS atunci se adopt ă :
amin 1,2 =a k STAS dacă a k STAS <amin 1,2 <1,05 · a k STAS
amin 1,2 =a k+1 STAS dacă 1,05 · a k STAS < amin 1,2 < a k+1 STAS
amin 1,2 = a k STAS =200 mm
Odat ă adoptată distanța între axe , se știe că angrenajul rezistă la pitting , cu această
valoare se calculează modulul danturii.
B. Modulul danturii roții dințate m :
2
lim122 m in 1u
aMkkm
F dtp A F
–
Fk – factor global al tensiunii de la piciorul dintelui
Fk = 1,6 …. 1,8 pentru danturi durificate Δ≥350 HB = 1,7
–
limF – rezisten ță limită de rupere prin oboseală
limF = 380….460 MPa=390 Mpa
03,3 016,41390 2004,03, 44258517,1 2
2 m in nm
mm
98
Dacă m min este cuprins între două valori consecutive standardizate m kSTAS și m k+1STAS
ambele mai mari de 1 mm adic ă m k STAS <m min <1,05 · m k+1 STAS atunci se adopt ă :
m =m k STAS dacă m k STAS <m min 1,2 <1,05 · m k STAS
m=mk+1 STAS dacă 1,05 · m k STAS < mmin < m k+1 STAS
mmin = m k STAS = 3 mm
Cu distan ța dintre axe și modulul standardizat , angrenajul rezistă atât la pitting cât și la
rupere.
C. Calculul numărului de dinți ai roților dințate care formează angrenajul z 1 și z 2 :
Se determină mai întâi numărul de dinți orientativ
89,34)016,41(22002
)1(2121*n maz
dinți
Numărul de dinți ai pinionului z 1 se recomandă a se allege la o valoare întreagă , imediat
mai mică decât
*
1z . În special , la angrenajele fabricate din materiale de îmbunătățire sau
normalizate , se obține la pinion un număr de dinți mult mai mare ,de aceea se recomandă să se
adopte următorul număr de dinți :
– z1=24….27 dinți , dacă 25<
*
1z <35 dinți → z 1=27 dinți
Se recalculează modulul danturii cu relația:
mmi zam 95,2)016,41(272002
) 1(2
12 112
1,05 · m k STAS < mmin < m k+1 STAS atunci m = m k+1 STAS =3
z1=27 dinți
z2= z1·i12=27·4,016=10 8 dinți
D. Distanța de referință dintre axe – a012
mmzzma 5,2022)10827(3
2) (2 1
012
Trebuie îndeplinite condițiile:
m a ași a a )3,1….1,0(012 12 12 012
Cele două condiții au fost îndeplinite.
99 2.3.1.2.1. Calculul geometric al angrenajului cilindric exterior cu dinți drepți
A. Elementele cremalierei de referință
71,4242,9
220 42,935,0 687,0 25,075,225,0 187,6 25,275,2) (25,1 44,3 25,175,21 75,2175,2
0
0 00
0 0*
m ax0*
0 0*
0*
0*
0 0*
0*
0 0*
0*
0 0
ps ereferințe de profilului unghiul m pe generatoar roată ocu facese danturii generarea dacă c cm cpiciorla referințe de jocul c h hm hreferințe de piciorului înănălțimul coeficient h hm hă dereferinț capului înănălțim ul coeficient h hm h
f af f fa a a
B. Calculul coeficienților deplasări i
-Unghiul de rostogolire
0 0
1201292,17 20cos2005,202arccos cos arccos
aa
w
-suma coeficienților deplasărilor specifice ale danturii roților x s,x1,x2
79,02020149,0 0106,0)10827(0149,018020 200106,018092,1792,172)z+(z=x+x=x2 1 2 1 s
tgxtg invtg invtginv inv
sww
Din anexa 2.5 :
584,0 668,0 252,1462,11082727 1087,0108272779,07,0
1 212 11 2
2 11
1
xx xxdurificate danturi pentruzzzz
zzzxx
ss
C. Elementele geometrice ale angrenajului
-Diametrele de divizare d 1 și d 2
mm zm dmm zmd
324 108381 273
2 21 1
-Diametrele de rostogolire d w1 și d w2
100
mm d dmm d d
wwww
98,31992,17cos20cos324coscos8092,17cos20cos81coscos
2 21 1
-Diametrele de bază d b1 și d b2
mm d dmm d d
bb
46,304 20cos 324 cos12,76 20cos81 cos
2 21 1
-Diametrele de picior
1fd și
2fd
mm x hm d dmm x hm d d
f ff f
320)584,025,1(32 324) (23,82)462,125,1(3281) (2
2*
0 2 21*
0 1 1
-Diametrele de cap
1ad și
2ad
mm x hm d dmm x hm d d
a aa a
5,333)584,01(32 324) (28,95)462,11(3281) (2
2*
0 2 21*
0 1 1
-Înălțimea dinților h 1 și h 2
mmd dhmmd dh
f af a
75,623205,333
275,623,828,95
2
2 2
21 1
1
-Unghiul de presiune la cap ătul dintelui α a1 și α a2
0
22
20
11
1
12,90)5,33320cos324arccos()cosarccos(39,37)8,9520cos81arccos()cosarccos(
aaaa
dddd
-Diametrele cercurilor începutului profilului evolventic d l1 și d l2
mm tgzx htg d dmm tgzx htg d d
oa
b loa
b l
58,32120cos20sin 108)584,01(220 1 46,304cos sin) (2128,7920cos20sin27)668,01(220 1 12,76cos sin) (21
2 2
22*
2 22 2
11*
1 1
-Lățimea danturii roților b 1 și b 2
mm mm bbmm ddbd bd
9,335,14,32 )2….1(4,324,081
2 11 1 2
D. Rela ții de calcul pentru verificarea dimensională a danturii roților dințate
Calculul și verificarea cotei peste dinți se face la danturile exterioare , care au module mai mici
de 8 mm.Metoda de măsurare a corzii dintelui se recomandă la danturi cu deplasări specfice mari.
-Lungimea peste “N” dinți – WN
101
cos 2)5,0 (2,1 2,1 2,1 2,1 m invz tgx N WN
Numărul de dinți peste care se măsoară lungimea W N
mm inv tg Wmm inv tg Winv tg Ninvz tgxz x zNinv tg Ninvz tgxz x zN
NN
21,102 20cos320 10820 584,02)5,05,12(43,39 20cos320 27 20 668,02)5,0 67,4(5,125,0 20 90 20 584,0220cos)20cos90( 584,02 90 15,0 2cos) cos( 2 167,45,0 20 27 20 584,0220cos)20cos27( 2 27 15,0 2cos) cos( 2 1
212 2
22 22
22
2 2
12 2
11 12
12
1 1
1
2.3.1.2.2. Calculul forțelor din angrenajul cilindric
Forțele nominale din angrenajul cu dinți drepți se determină funcție de momentul de
torsiune motor existent pe arboreal pinionului.Forța normal pe dintele pinionului F n1, aplicată în
mod convențional în punctual de intersecție al liniei de angrena re cu cercul de divizare ,se
descompune într -o forță tangențială F t1 și una radial F r1 la cercul de divizare.
-Forțele tangențiale : F t1 și F t2
NdMF Ftp
t t 03, 10928813, 4425852 2
12 1
-Forțele radiale − F r1 și F r2
N tg tgF F Ft r r 5, 3977 20 03, 109281 2 1
−Forța normală pe flancul dintelui − F n
N F F F Fr t t n 37, 1162920cos103, 10928cos12
12
1 1
2.3.1.2.3. Verificarea de rezistență a danturii angrenajului cilindric cu dinți drepți
A. Verificarea la oboseală prin încovoiere a piciorului dintelui
Tensiunea de încovoiere de la piciorul dintelui se determină cu relația :
2,1 2,12,1lim
2,12,1
2,12,1
2,1 :
P X N
FPF
FPFP FtF
F
F YYYSunde YYmbF
−
2,1F este tensiunea de încovoiere la oboseală la piciorul dintelui;
−
2,1tFF este forța reală tangențială la cercul de divizare;
102
F F V A t tF K KKK F F 2,1 2,1
−
2,1tF este forța nominal tangențială la cercul de divizare;
−KA este factorul de utilizare care este 1;
−KV este factorul dinamic ,anexa 2.6 pentru treapta 7 sau 8;
029,11519,01/ 19,01060188,4481
1060151
3 31
Vtdtd
V
KsmndvvK
−KFα este factorul repartiției frontale a sarcinii , anexa 2.7 pentru tre apta 8;
094,11 047,12047,1 19,0 0084,0 046,1 0084,0 046,11 2
Ftd HH F
Kv KK K
−KFβ =f(K Hβ) este factorul de repartiție a sarcinii pe lățimea danturii , anexa 2.8;
092,1 )12,1(12,14,03,01 3,01775,0
185,64,26
185,64,261185,64,26
)/()/(1/, ) (
775,022
22
Fd He
H F
KKhb hbhbe K K
−YF este factorul de formă al dintelui ,Y F =3,3
−Yε este factorul gradului de acoperire
737,0 54,1/75,025,0 /75,025,0 Y
−
2,1FP este tensiunea admisibilă la oboseală prin încovoiere la piciorul dintelui;
−
2,1limF este rezistența limită de rupere prin oboseală la piciorul dintelui ;
MPaF 4502,1lim
− YN1,2 este factorul numărului de cicluri de funcționare din anexa 2.11 , Y N1,2 =1 ;
− YS1,2 este fa ctorul concentrator de tensiune din zona de racordare
a piciorului dintelui ,din anexa 2.12 , Y S1,2 =1 ;
− YX este factorul de dimensionare ,Y X=1;
− SFP este factorul de siguranță la rupere prin oboseală la piciorul
dintelui , din anexa 2.10 ,S FP=1,25 ;
103
MPaMPaYY YSMPa YYmbFMPa YYmbF
X N
FPF
FPFtF
FFtF
F
31211125,1390786,251 737,03,334,26751625,238 737,03,339,277516
2,12,1lim
2,122
211
1
→
2,1 22,1 1
FP FFP F
B. Verificarea solicitării statice de încovoiere a piciorului dintelui la încărcare maximă
Calculul urmărește evitarea deformațiilor plastic ale dinților cu duritate mai mică de 350
HB , respective ruperea fragilă prin șoc a danturilor durificate superficial. Tensiunea maximă de
încovoiere de la piciorul dintelui este dată de relația:
FPstr
FPst
AAMax
F FstS KK 2,1
2,1 2,1 2,1 în care :
−
AMaxK este factor de șoc maxim;
5,15,1
tptp
tptMaxp
AMaxMM
MMK
−
tMaxpM este momentul de torsiune maxim care poate apare la pornire , la oprire ,
sau în cazul blocări i accidentale a transmisiei în timpul funcționării ;
tp tMaxp M M 5,1
−
2,1 FPst este tensiunea admisă la solicitarea static prin șoc la piciorul dintelui;
−
r este rezistența la rupere statică prin încovoiere ;
2 2/ 1090 / 1090 ……… 1070 mmN mmNr
−
FPotS este coeficientul de siguranță la solicitarea static ă prin șoc a piciorului dintelui
FPotS =2
2,1 22,1 1212
2,1
68,37715,1786,251375,35715,125,238786,25125,238/ 54521090
FPst FstFPst FstFFFPst
MPaMPaMPaMPammN
C. Verificarea la presiune hertziană , în cazul solicitării la oboseală a flancurilor
dinților(verificarea la pitting)
104 Tensiunea hertziană de contact de pe flancul dinților aflați în angrenare se determină în
punctul de tangență al cercurilor de rostogolire.
2,1 2,12,1lim
2,12,1
1 21 1
N VL W R
HPH
HPHPH H v A t
H e H
ZZZZZSun
dbK KKKFzzz
−ZE este factorul modulului de elasticitate al materialului , din anexa 2.14 ,Z E=56,4;
−ZH este factorul zonei de contact;
31,2
98,22 20cos2
cos2
tg tgZ
wtH
−Zε este factorul gradului de acoperire;
82,0354,14
34
Z
−SHP este factorul de siguranță la pitting , anexa 2.10;
SHP la funcționare normală =1,15
−
2,1limH este rezistența limită la oboseală superficială de contact a flancurilor dinților;
MPaH 1530)63….56(5,252,1lim
−ZR1,2 este factorul rugozității flancurilor dinților , anexa 2.15;
−ZR pentru danturi durificate=1,1;
−Zw este factorul raportului durității flancurilor , anexa 2.16 ,Z w=1 ;
−ZL este factorul influenței ungerii , din anexa 2.17 , Z L=1;
−Zv este factorul influenței vitezei periferice a roților , din anexa 2.18;
99,0
133,0328,0)99,01(299,099,0350850 153008,085,01530 ,35085008,085,0328,0) 1(2
limlim
VZVHH
ZVtdzv
ZV V
ZCMPa CvCC Z
−ZN1,2 este factorul numărului de cicluri de funcționare , anexa 2.11 , Z N1,2=1 ciclu;
2,12,1
8,252753,31 753,3
664,2612,1 094,1 024,11 614482,031,24,561448199,0111,115,11530
HP HHP
MPaMPa
105 D. Verificarea la solicitarea static de contact a flancurilor dinților
Calculul are drept scop evitarea deformațiilor plastic ale flancurilor dinților pentru danturi
îmbunătățite ,respectiv evitarea distrugerii fragile a stratului durificat la danturi cu durități ale
flancului DF≥350HB.
2,1 HPst
AAMax
H HstKK
−
HPst este presiunea hertziană static admisibilă a flancului dintelui , din anexa 2.19;
– Pentru tratamentul de cementare
HPst = 40·DF HRC
MPaHPst 2400 6040 ;
5,1 ,1 AMax A K K
2,1 6,30915,18,252HPst Hst MPa
2.3.1. 3.Reductor treapta III
Reductor cu angrenaje cu roți dințate cu dinți drepți , cu 3 trepte la care se
cunosc :
Pintrare= 2,007 [kW]
nintrare=11,003 [rot/min]
itr I= itr II=itr III=4,016
ηtr I=ηtr II=ηtr III=0,98
sec/ 077,130003,11
30sec]/ [1 radnrad
NmminmrotkW
nPM M
II
Itr r 745914] /[003,11][007,2103010306 6
,int
Materialul din care sunt confec ționate roșile dințate este 21M oMn Cr12 care
reprezintă oțel de cementare pentru danturi durificate.
Determinarea elementelor principale ale angrenajului cilindric cu dinți drepți
A. Distanța dintre axe a 12
Distanța minimă dintre axe se determină din condiția ca dantura angrenajului proiectat să
reyiste la oboseală la presiune hertziană de contact.
106
3 32
lim12m in1)1(uu Mkkn a
H dtp A h
12iu pentru că raportul de transmitere al angrenajului i12≥1
i12=itr III=4,016
– KA = 1 – factor de utilizare (pentru funcționare uniformă și acționarea cu motor
electric );
.8,7 4,0
1claseleîn prelucrateși perficialsu durificate danturi pentrudb
d
durificate danturi pentru MPa KH 120000 110000
HB F350
adoptat materialulde functieadoptă se care oboseală la mită li hertziană presiunea pittingla rezistențeNmm pinionului arborelepe torsiunede moment MtP
,745914
lim
lim
=25,5 ·ΔF·60=1530 MPa
– u – raportul numărului de din ți
u = i 1,2=4,016 dacă raportul de transmitere al
angrenajului este i1,2
1(angrenaj reductor).
mm a 13,235753,3753,31
15304,07459141 120000)753,31( 3 32 12m in
Dacă a min 1,2 este cuprinsă între două valori consecutive a kSTAS și a k+1STAS atunci se
adopt ă :
amin 1,2 =a k STAS dacă a k STAS <amin 1,2 <1,05 · a k STAS
amin 1,2 =a k+1 STAS dacă 1,05 · a k STAS < amin 1,2 < a k+1 STAS
amin 1,2 = a k STAS =225 mm
Odat ă adoptată distanța între axe , se știe că angrenajul rezistă la pitting , cu această
valoare se calculează modulul danturii.
B. Modulul danturii roții dințate m :
2
lim122 m in 1u
aMkkm
F dtp A F
–
Fk – factor global al tensiunii de la piciorul dintelui
Fk = 1,6 …. 1,8 pentru danturi durificate Δ≥350 HB = 1,7
–
limF – rezisten ță limită de rupere prin oboseală
limF = 380….460 MPa= 460 Mpa
07,3 753,31460 2254,074591417,1 2
2 m in nm
mm
107 Dacă m min este cuprins între două valori consecutive standardizate m kSTAS și m k+1STAS
ambele mai mari de1 mm adic ă m k STAS <m min <1,05 · m k+1 STAS atunci se adopt ă :
m =m k STAS dacă m k STAS <m min 1,2 <1,05 · m k STAS
m=mk+1 STAS dacă 1,05 · m k STAS < mmin < m k+1 STAS
mmin = m k+1 STAS =3,5 mm
Cu distan ța dintre axe și modulul standardizat , angrenajul rezistă atât la pitting cât și la
rupere.
C. Calculul numărului de dinți ai roților dințate care formează angrenajul z 1 și z 2 :
Se determină mai întâi numărul de dinți orientativ
05,27)753,31(5,32252
) 1(2121*u maz
dinți
Numărul de dinți ai pinionului z 1 se recomandă a se allege la o valoare întreagă , imediat
mai mică decât
*
1z . În special , la angrenajele fabricate din materiale de îmbunătățire sau
normalizate , se obține la pinion un număr de dinți mult mai mare ,de aceea se recomandă să se
adopte următorul număr de dinți :
– z1=24….27 dinți , dacă 25<
*
1z <35 dinți → z 1=27 dinți
Se recalculează modulul danturii cu relația:
mmi zam 506,3)753,31(272252
) 1(2
12 112
Dacă m k STAS <m min 1,2 <1,05 · m k STAS atunci m = m k STAS =3,5
z1=27 dinți
z2= z1·i12=27·3,753=101 dinți
D. Distanța de referință dintre axe – a012
mmzzma 2242)10127(5,3
2) (2 1
012
Sunt îndeplinite condițiile:
m a ași a a )3,1….1,0(012 12 12 012
2.3.1.3.1. Calculul geometric al angrenajului cilindric exterior cu dinți drepți
A. Elementele cremalierei de referință
108
49,5220 995,1035,0 875,0 25,05,325,0 875,7 25,25,3) (25,1 375,4 25,15,31 5,315,3
0
0 00
0 0*
m ax0*
0 0*
0*
0*
0 0*
0*
0 0*
0*
0 0
ps ereferințe de profilului unghiul m pe generatoar roată ocu facese danturii generarea dacă c cm cpiciorla referințe de jocul c h hm hreferințe de piciorului înănălțim ul coeficient h hm hă dereferinț capului înănălțim ul coeficient h hm h
f af f fa a a
B. Calculul coeficienților deplasări i
-Unghiul de rostogolire
0 0
1201268,20 20cos225224arccos cos arccos
aa
w
-suma coeficienților deplasărilor specifice ale danturii roților x s,x1,x2
281,120 20149,0 0165,0)10127(0149,018020 200165,018068,20 68,202)z+(z=x+x=x2 1 2 1 s
tgxtg invtg invtginv inv
sww
Din anexa 2.5 :
607,0 674,0 281,1674,01012727 1017,01012727281,17,0
1 212 11 2
2 11
1
xx xxdurificate danturi pentruzzzz
zzzx x
ss
C. Elementele geometrice ale angrenajului
-Diametrele de divizare d 1 și d 2
mm zm dmm zm d
5,353 1015,35,94 275,3
2 21 1
-Diametrele de rostogolire d w1 și d w2
mm d dmm d d
wwww
05,35568,20cos20cos5,353coscos9,9468,20cos20cos5,94coscos
2 21 1
-Diametrele de bază d b1 și d b2
mm d dmm d d
bb
18,332 20cos5,353 cos8,88 20cos5,94 cos
2 21 1
-Diametrele de picior
1fd și
2fd
mm x hm d dmm x hm d d
f ff f
99,348)607,0 25,1(5,325,353) (247,90)674,0 25,1(5,325,94) (2
2*
0 2 21*
0 1 1
109 -Diametrele de cap
1ad și
2ad
mm x hm d dmm x hm d d
a aa a
75,364)607,01(5,325,353) (222,106)674,01(5,325,94) (2
2*
0 2 21*
0 1 1
-Înălțimea dinților h 1 și h 2
mmd dhmmd dh
f af a
88,7299,348 75,364
2875,7247,90 22,106
2
2 2
21 1
1
-Unghiul de presiune la cap ătul dintelui α a1 și α a2
0
22
20
11
1
39,24)75,36420cos5,353arccos()cosarccos(27,33)22,10620cos5,94arccos()cosarccos(
aaaa
dddd
-Arcul dintelui pe cercul de cap s a1 și s a2
mmtgstg invinv invztgxd smmtgstg invtg invinv invztgxd s
aaa a aaaa a a
6,2 0277,0 0149,0101220 607,0475,3640277,018039,2439,2424683,1 0754,0 0149,027220 674,0422,1060754,018027,3327,330149,0180202024
222
22
2 2111
11
1 1
-Diametrele cercurilor începutului profilului evolventic d l1 și d l2
mm tgzx htg d dmm tgzx htg d d
oa
b loa
b l
8,35020cos20sin 101)607,01(220 1 18,332cos sin) (2138,4020cos20sin27)674,01(220 18,88cos sin) (21
2 2
22*
2 22 2
11*
1 1
-Lățimea danturii roților b1 și b 2
mm mm bbmm ddbd bd
3,395,18,37 )2….1(8,374,05,94
2 11 1 2
-Diametrele cercurilor începutului profilului active al flancurilor roților
1 2 2 1 E A E A d dși d d
110
mm d d a d dmm d d a d d
b a w b Ab a w b A
08,347 )8,88 22,106 68,20sin 2252( 18,332 ) sin 2(24,89 )18,332 75,364 68,20sin 2252( 8,88 ) sin 2(
22 2 2 22
12
1 122
2 222 2 2 2 2
22
2 122
1 1
-
Gradul de acoperire ε α
42,220cos5,368,20sin 225
20cos5,3 218,332 75,364
20cos5,3 28,88 22,106cossin
cos 2 cos 2
2 2 2 2122
22
22
12
1
ma
md d
md dw b a b a
Numărul de dinți ai pinionului trebuie să îndeplinească condiția
2
m in1 1zz unde :
2
m in1 12 21*
0
m in1
z57,4
20 sin)674,01(2
sin) (2
zdințix hza
D. Rela ții de calcul pentru verificarea dimensională a danturii roților dințate
Calculul și verificarea cotei peste dinți se face la danturile exterioare , care au module mai
mici de 8 mm.Metoda de măsurare a corzii dintelui se recomandă la danturi cu deplasări specfice
mari.
-Lungimea peste “N” dinți – WN
cos 2)5,0 (2,1 2,1 2,1 2,1 m invz tgx N WN
Numărul de dinți peste care se măsoară lungimea W N
mm inv tg Wmm inv tg Winv tg Ninvz tgxz x zNdinți inv tg Ninvz tgxz x zN
NN
76,13220cos5,320 101 20 607,02)5,0 73,12(26,44 20cos5,320 27 20 674,02)5,05,4(73,125,0 20 10120 607,0220cos)20cos 101( 607,02 101 15,0 2cos) cos ( 2 155,45,0 20 27 20 674,0220cos)20cos27( 674,02 27 15,0 2cos) cos( 2 1
212 2
22 22
22
2 2
22 2
11 12
12
1 1
1
2.3.1. 3.2. Calculul forțelor din angrenajul cilindric
Forțele nominale din angrenajul cu dinți drepți se determină funcție de momentul de
torsiune motor existent pe arboreal pinionului.Forța normal pe dintele pinionului F n1, aplicată în
mod convențional în punctual de intersecție al liniei de angrenare cu cercul de divizare ,se
descompune într -o forță tangențială F t1 și una radial F r1 la cercul de divizare.
-Forțele tangențiale : F t1 și F t2
111
NdMF Ftp
t t 157875,947459142 2
12 1
-Forțe le radiale − F r1 și F r2
N tg tgF F Ft r r 5746 20 157871 2 1
−Forța normală pe flancul dintelui − F n
N F F F Fr t t n 1680020cos115787cos12
12
1 1
2.3.1. 3.3. Verificarea de rezistență a danturii angrenajului cilindric cu dinți drepți
A. Verificarea la oboseală prin încovoiere a piciorului dintelui
Tensiunea de încovoiere de la piciorul dintelui se determină cu relația :
2,1 2,12,1lim
2,12,1
2,12,1
2,1 :
P X N
FPF
FPFP FtF
F
F YYYSunde YYmbF
−
2,1F este tensiunea de încovoiere la oboseală la piciorul dintelui;
−
2,1tFF este forța reală tangențială la cercul de divizare;
F F V A t tF K KKK F F 2,1 2,1
−
2,1tF este forța nominal tangențială la cercul de divizare;
−KA este factorul de utilizare care este 1;
−KV este factorul dinamic ,anexa 2.6 pentru treapta 7 sau 8;
015,115051,01/ 051,0
1060291,105,94
1060151
3 31
Vtdtd
V
KsmndvvK
−KFα este factorul repartiției frontale a sarcinii , anexa 2.7 pentru treapta 8;
092,11 046,12046,1 051,0 0084,0 046,1 0084,0 046,11 2
Ftd HH F
Kv KK K
−KFβ =f(K Hβ) este factorul de repartiție a sarcinii pe lățimea danturii , anexa 2.8;
094,1 )12,1(12,14,03,01 3,01798,0
875,78,37
875,78,371875,78,37
)/()/(1/, ) (
798,022
22
Fd He
H F
KKhb hbhbe K K
−YF este factorul de formă al dintelui ,Y F =3,3
−Yε este factorul gradului de acoperire
112
559,0 42,2/75,0 25,0 /75,0 25,0 Y
−
2,1FP este tensiunea admisibilă la oboseală prin încovoiere la piciorul dintelui;
−
2,1limF este rezistența limită de rupere prin oboseală la piciorul dintelui ;
MPaF 4602,1lim
− YN1,2 este factorul numărului de cicluri de funcționare din anexa 2.11 , Y N1,2 =1
;
− YS1,2 este factorul concentrator de tensiune din zona de racordare a piciorului
dintelui ,din anexa 2.12 , Y S1,2 =1 ;
− YX este factorul de dimensionare ,Y X=1;
− SFP este factorul de siguranță la rupere prin oboseală la piciorul dintelui , din
anexa
2.10 ,S FP=1,25 ;
N FtF 19143 094,1 092,1 015,11 157872,1
MPaMPaYY YSMPa YYmbFMPa YYmbF
X S N
FPF
FPFtF
FFtF
F
36811125,14609,266 559,03,35,38,371914373,256 559,03,35,33,3919143
2,12,1lim
2,122
211
1
→
2,1 22,1 1
FP FFP F
B. Verificarea solicitării statice de încovoiere a piciorului dintelui la încărcare maximă
Calculul urmărește evitarea deformațiilor plastic ale dinților cu duritate mai mi că de 350 HB ,
respective ruperea fragilă prin șoc a danturilor durificate superficial. Tensiunea maximă de
încovoiere de la piciorul dintelui este dată de relația:
FPstr
FPst
AAMax
F FstS KK 2,1
2,1 2,1 2,1
în care :
−
AMaxK este factor de șoc maxim;
5,15,1
tptp
tptMaxp
AMaxMM
MMK
−
tMaxpM este momentul de torsiune maxim care poate apare la pornire , la oprire ,
sau în cazul blocării accidentale a transmisiei în timpul funcționării ;
tp tMaxp M M 5,1
−
2,1 FPst este tensiunea admisă la solicitarea static prin șoc la piciorul dintelui;
−
r este rezistența la rupere statică prin încovoiere ;
113
2 2/ 1090 / 1090 ……… 1070 mmN mmNr
−
FPotS este coeficientul de siguranță la solicitarea static prin șoc a piciorului dintelui
FPotS =2
2,1 22,1 1212
2,1
35,40015,19,2661,38515,173,2569,26673,256/ 54521090
FPst FstFPst FstFFFPst
MPaMPaMPaMPammN
B. Verificarea la presiune hertziană , în cazul solicitării la oboseală a flancurilor
dinților(verificarea la pitting)
Tensiunea hertziană de contact de pe flancul dinților aflați în angrenare se determină în
punctul de tangență al cercurilor de rostogolire.
2,1 2,12,1lim
2,12,1
1 21 1
N VL W R
HPH
HPHPH H v A t
H e H
ZZZZZSun
dbK KKKFzzz
−ZE este factorul modulului de elasticitate al materialului , din anexa 2.14 ,Z E=56,4;
−ZH este factorul zonei de contact;
45,2
68,20 20cos2
cos2
tg tgZ
wtH
−Zε este factorul gradului de acoperire;
526,0342,24
34
Z
−SHP este factorul de siguranță la pitting , anexa 2.10;
SHP la funcționare normală =1,15
−
2,1limH este rezistența limită la oboseală superficială de contact a flancurilor dinților;
MPaH 1530)63….56(5,252,1lim
−ZR1,2 este factorul rugozității flancurilor dinților , anexa 2.15;
−ZR pentru danturi durificate=1,1;
−Zw este factorul raportului durității flancurilor , anexa 2.16 ,Z w=1 ;
−ZL este factorul influenței ungerii , din anexa 2.17 , Z L=1;
−Zv este factorul influenței vitezei periferice a roților , din anexa 2.18;
114
99,0
051,0328,0)99,01(299,099,0350850 153008,085,01530 ,35085008,085,0328,0) 1(2
limlim
VZVHH
ZVtdzv
ZV V
ZCMPa CvCC Z
−ZN1,2 este factorul numărului de cicluri de funcționare , anexa 2.11 , Z N1,2=1 ciclu;
2,12,1
5,187753,31 753,3
5,948,3712,1046,1015,11 15787526,045,24,561448199,0111,115,11530
HP HHP
MPaMPa
C.Verificarea la solicitarea static de contact a flancurilor dinților
Calculul are drept scop evitarea deformațiilor plastic ale flancurilor dinților pentru danturi
îmbunătățite ,respectiv evitarea distrugerii fragile a stratului durificat la danturi cu durități ale
flancului DF≥350HB.
2,1 HPst
AAMax
H HstKK
−
HPst este presiunea hertziană static admisibilă a flancului dintelui , din anexa 2.19;
– Pentru tratamentul de cementare
HPst =40·DF HRC
MPaHPst 2400 6040 ;
5,1 ,1 AMax A K K
2,1 6,22915,15,187HPst Hst MPa
2.3.2. Proiectarea transmisiei cu lan ț
A. Alegerea lanțului și calculul geometriei transmisiei
În calculul transmisiei prin lanț se consideră cunoscute puterea de transmis,
turațiile roților conducătoare respectiv conduse, sau turația unei diontre roți și raportul de
transmitere, felul mașinii conducătoare și mașinii conduse, poziția relativă a celor două
mașini, condiții specile de gabarit, de durabilitate, frecvența pornirilor și opririlor.
Alegerea lanțului de transmisie se f ace folosind diagrama puterii limită admisibile.
Puterea limită PD se calculează funcție de puterea de transmis P și de factorul transmisiei .
Se calculează pa sul maxim al lanțului din condiț ia dinamică minimă a acestuia :
115
mm
nzp 43,18
459,177225400 5400
2
12
1m ax
− z 1 este numărul de dinți ai roții conducătoare ;
− n este turația arborelui roții conducătoare ;
][61,122,1][967,1kWkW
CPP
pn
D
Pn – puterea nominala ce trebuie transmisa [kW]
Cp este factorul de incarcare și este în funcție de coeficientul de suprasarcină c s și raportul de
transmitere i TL; cs=1,5 , i TL=6 → C p=1,22
Se alege din diagrama t( P D, n) tipul lanțului 28A. După alegerea tipului lanțului ca
tip din diagrama puterii limită, se aleg principalele elemente constructive din STAS :
– p =50,80 [mm] pasul;
– Sr1 =160 kN sarcină minimă de rupere;
– amin=31,75 [mm] lățimea interioară;
– a1max=45,21 [mm] este lățimea peste eclisele interioare;
– a2min=lățimea între eclisele exterioare;
– d1max=28,58 [mm] diametrul exterior al rolei ;
– d2min=14,32 [mm] diametrul interior al bucșei;
– b1max=48,26 [mm] lățimea eclisei interioare;
– b2max=41,66 [mm] lățimea eclisei exterioare;
– d3max=14,27 [mm]diametrul bolțului ;
– e=58,55 [mm] distanța între rânduri;
– A0=a1·d3=645,2 [mm2] aria articulației lanțului ;
– q=9,9 [kg/m] masa pe metru liniar.
−Distan ța dintre axe este stabilit ă orientativ:
max min AA A
pzzA 1 2
m in
mm A 23788,5014,321 126
m in
mm p A 40648,5080 80 m ax
Se alege o distanță axială A*12 între aceste limite . În consecință aleg A*12=2700.
−Determinarea lungimii orientative a lan țului L*t:
Ap Z ZpZZA Lt2 2
12 2 1 *
2 22
116
mm Lt 50047,2058,0
221 1260508.0212621250022 2
*
Determinarea numarului orientativ de zale X*t:
zalepLXt
t 5,988,505004*
*
Unghiul dintre ramurile lantului
:
AZ Zp
2) (arcsin21 2
029,3627002)21 126(8,50arcsin2
37
Unghiul de infasurare a lantului pe rotile de lant:
135 14337 180 1 1
217 37 180 2 2
Viteza lan țului:
sm vnZpv adm /3,71000601 1
admv sm v 3,7 / 048,0100060742,2218,50
B.Verificarea lan țului
−Rezistența la uzare a lanțului
Calculul la uzare se apreciază prin presiunea efectivă de contact existentă între rola și bolțul
lanțului.Se consideră o distribuție de presiune constantă atât pe direcție radială cât și de -a lungul
bolțului.
*
3 11
ca f rs uP C C C adm m PdajFP unde :
-F1 – forța din ramura conduc ătoare;
g c u FFF F 1 în care:
– Fu – forța util ă de transmis [N];
vPFu1000
N Fu 16395048,0787,0 1000
– P este puterea de transmis în [kW] ;
– v este viteza lan țului;
– Fc este componenta din for ța centrifug ă care solicit ă lanțul;
117
2vq Fc
– q este greutatea lan țului pe metru liniar;
N Fc 47,0 048,09,9
– Fg for ța de întindere a lan țului datorat ă greut ății celor dou ă ramuri:
310 AqgcF t g
25,65482700
812sAtc
541002 2700
10012rsAs
-s este s ăgeata ramurii conduse ;
-sr este s ăgeata relativ ă;
N Fg 1939 10 27009,981,925,63
N F 18335 193947,0 16395 1
-padm este presiunea de contact admisibilă
*
ca f rc a pcccp
– ca este coeficientul regimului de ungere , ca=1;
– crs este coeficientul regimului de solicitare , c rs=0,8;
– cf este coeficientul drumului de frecare;
23,1 75,46115,53
900061,6 75,411,6 3 3
TLp
hTL
fiA
Lic
pasipAAp 15,538,50270012 unde :
-L h este durata de func ționare (8000…..10000) ore , L h=9000 ore ;
– Ap este distan ța dintre axe exprimată în număr de pași ;
– p*ca este presiunea de referin ță admisibilă ;
MPa padm 97,431,3323,18,01
C.Rezistența la rupere a elementelor zalelor lanțului
Rezistența elementelor zalelor se calculează atât la solicitare statică , cât și la solicitare
variabilă.
7 72,818335160000
1adm admr
st c cFSc
-Sr este sarcina statică de rupere a lanțului ;
-F1este forța din ramura conducătoare;
5 81,5183355,1160000
1admv
sr
r cFcSc
D.Rezistența la șoc a rolelor sau a bucșelor
Calculul de rezistență la șoc a elementelor lanțului constă în limitarea turației roții mici de lanț
și a frecvenței angrenării zalelor de lanț cu dinții roților de lanț.
118
min]/[ 2150 min/ 742,20389,05,981521 742,2
1515 ,15
m ax1 1m ax1 1m ax m ax1 1m ax1 1
rot n rot nfxznfrolesi bucsecu lantși bucsecu lant pentru f alegese fxznfnn
admxadm
txxadm xadm
txadm
E. Proiectarea roților de lanț
Materialul , forma și dimensiunile danturii roților de lanț depind de tipul lanțului , de felul și
mărimea lanțului , de condițiile de exploatare și de condițiile de montaj.Materialul din care sunt
execu tate roțile de lanț este OLC45 cu duritate Brinel = 150 -190 HB. Forma și dimensiunile
axiale ale danturii roților de lanț sunt :
1. pasul pe coardă
p= 50,8
2. diametrul de divizare D d
mm
zpDmm
zpD
dd
6, 2037
126180sin8,50
180sin84,340
21180sin8,50
180sin
2211
3. diametrul nominal al rolei lanțului
d1=28,58 mm
4. diametrul de fund
mm d D Dmm d D D
d id i
2009 58,286, 203726,312 58,28 84,340
1 2 21 1 1
5. diametrul de vârf
mm dzp D Dmm dzp D Dmm d D Dmm d D D
d ed ed ed e
41,362 58,281266,118,50 84,3406,111,359 58,28216,118,50 84,3406,113, 2023 32,146, 203726,312 58,28 84,340
1
22 2m in1
11 1m in2 2 m ax1 1 m ax
119 6. diametrul rolei calibru
dc=d1=28,58 mm
7. dimensiunea peste role
mm d D Mmm d D M
nal nomic dnal nomic d
2066 58,286, 203742,369 58,28 84,340
2 21 1
8. raza de curbură a locașului rolei
mm d d Rmm d R
64,14 58,28 069,058,28 505,0 069,0 505,043,1458,28 505,0 505,0
3 3
1 1 m in11 m in1
9. unghiul locașului rolei
00
0
20
0
2m ax00
0
10
0
1m ax
28,13912690140901407,135219014090140
zz
10. raza de curbură a flancului dintelui
mm zd Rmm zd R
98,4382 12658,2812,02 12,088,7822158,2812,02 12,0
2 1 2m in211 1m in2
mm zd Rmm zd R
3671 10 180 12658,288 10 180 898,141 10 180 2158,288 10 180 8
3 2 3 2
2 1 2m ax23 2 3 2
11 1m ax2
Forma și dimensiunile roților de lanț:
1. lățimea dintelui
mm a B 52,2975,3193,0 93,0m in 1
2. lățimea danturii , fiind lanț simplu B 1=29,52 mm
3. teșirea dintelui
mm p p p 604,68,5013,0 13,0 15,0 ……..1,0
4. raza de teșire minimă
mm p R 8,50m in3
5. raza efectivă de racordare la obada roții
mm p pentru mm Ref 45,44 6,04
6. diametrul obadei roții
mm ctg R bzctgp Dmm ctg R bzctgp D
ef Sef S
5, 274116,02 26,4805,11261808,501 2 05,1180418116,02 26,4805,1211808,501 2 05,1180
4 m ax1
224 m ax1
11
-b1max este lățimea eclisei interioare , b 1max=48,26;
7. bătaia radială a cercului de fund
120
mm D TBmm D TB
i ri r
687,108,0 2009 108 08,0 108329,0 08,026,312 108 08,0 108
4
24
24
14
1
8. bătaia frontală plană a dinților
mm D TBmm D TB
i fi f
888,108,0 2009 109 08,0 108361,0 08,026,312 109 08,0 109
4
24
24
14
1
2.3.3.Proiectarea transmisiei prin curea trapezoidală
Calculul transmisiei prin curele trapezoidale este standardizat prin STAS 1163 -71 . Calculul
urmă rește alegerea curelei trapezoidale , geometria transmisiei prin curele trapezoidale , numărul
de curele , forța de întindere inițială și forța de apăsare pe arborii transmisiei , determinarea
durabilității curelei , precum și proiectarea roților de curea.
A.Alegerea curelei trapezoidale și dimensionarea transmisiei
Alegerea tipului de curea se efectuează pe baza transmisiei de referință.Tipel curelei
alese este curea trapezoidală îngustă SPZ.
Se adoptă diametrul primit iv al roții conducătoare, D p conform STAS 1163 -71.
DP1 = 80 mm
− Diametrul primitiv al roții conduse:
mm i D Dc p p 39258002,01 11 2
unde:
−
este alunecarea specifică;
−
ci este raportul de transmitere prin curea trapezoidală.
− Viteza periferica a roții conducătoare :
]/[50 ]/[03,310006072580
1000601 1
1 sm vsmn DVadmp
−Distanța dintre axe A 12:
392802 80 3927,0 2 7,012 2 1 12 1 2 A D D A D DP P P P
944 4,33012A
mm A 80012
−Lungimea primitivă orientativă a curelei:
121
mm LAD D D DA L
orientativpP P p p
orientativp
8, 2371800480 392
23928080024 22
22
1 2 2 1
12
−Calculul distanței reale dintre axe:
mm AA AD D A D D L Ap p P p p
7840)80 392( )]39280( 8, 23712[2 80) ( )] ( 2[2 8
122
12 122
1 2 12 2 1 12
−Unghiul dintre ramurile curelei:
o p p
AD D95,22784280 392arcsin22arcsin2
121 2
−Unghiurile de înfășurare pe roata motoare și roata condusă:
0
20
1
95,202 95,22 180 18005,15795,22 180 180
−Calculul preliminar al numarului de curele z 0 :
29,1120093,01,12,1 1320
00PcccPz
b lf
1 curea
2.4. Probleme legate de exploatarea și întreținerea decantoarelor [55]
2.4.1.Exploatarea decantoarelor
Decantarea apelor uzate este influențată de concentrația și vârsta lor, precum și de
densitatea, forma și dimensiunile particulelor. Astfel, apele uzate concentrate decantează mai
repede decât cele diluate; pe de altă parte, apele uzate intrate în fermenta ție decantează mai lent
decât apele proaspete, deoarece, pe de o parte, dimensiunile particulelor sunt reduse ca urmare a
degradării biologice, pe de altă parte, tind a rămâne în suspensie fiind antrenate de gazele care se
ridică din nămolul de la fundul b azinului către suprafața apei. O particulă densă decantează mai
ușor decât una ușoară; o particulă cu o suprafață mare, în raport cu greutatea sa, decantează mai
lent decât una cu suprafață mică; o particulă cu o formă neregulată este supusă unei forțe de
frecare mai mari și decantează mai lent decât o particulă de formă regulată.
Particulele granulare (nisipul) sedimentează cu o viteză constantă, independent unele de
altele și fără a -și schimba dimensiunea, forma și greutatea. Flocoanele (materii organice în
suspensie, precipitate obținute prin coagulare, microorganisme asociate) tind să se aglomereze în
timpul sedimentării, schimbându -și dimensiunea, forma și densitatea relativă. Aglomerările de
flocoane sedimentează, de obicei, mai repede decât flocoanele individuale.
122 Indiferent de tipul constructiv al decantorului, eficiența de decantare este influențată de
modul în care apa este alimentată și repartizată în decantor, precum și de evacuarea acesteia.
Pentru aceasta, decantoarele sunt prevăzute cu dispozit ive de repartizare a apei uzate cât mai
uniform în bazin, pereți găuriți, deflectoare. În același timp, ieșirea apei din decantoare trebuie să
se facă cât mai uniform, în acest scop prevăzându -se deversoare, de multe ori cu o muchie
metalică, în dinți de f erăstrău. Pentru a obține o bună eficiență, este nevoie ca deversorul să fie
perfect orizontal, astfel încât evacuarea apei să se facă uniform. În acest scop, deversoarele se fac
cu lama reglabilă.
De asemenea, toate decantoarele sunt prevăzute cu dispozit ive de colectare a spumei, a
substanțelor plutitoare; la cele cu racloare, dispozitivele sunt anexe ale acestora, evacuarea
făcându -se în mod automat, din timp în timp.
2.4.2.Exploatare și întreținere
Decantorele și toate instalațiile mecanice trebuie ins pectate de câteva ori în cursul fiecărui
schimb. Utilajul de evacuare a nămolului, dispozitivele de înlăturare a produselor plutitoare și
pompele trebuie controlate din punct de vedere al funcționării, iar suorafața apei se ține mereu sub
observație. Nămol ul plutitor sau abundența bulelor de gaz sunt indicii că funcționarea utilajului
sau mersul procesului de decantare sunt defectuoase.
Decantoarele de aceleași dimensiuni au eficiența cea mai mare atunci când debitul este
egal distribuit tuturor bazinelor d e decantare și în acestea, pe toată suprafața, cât mai uniform.
Aceasta se poate asigura numai dacă deversoarele sunt perfect orizontale, curate și fără depuneri
sau vegetație acvatică.
Pentru o repartizare cât mai uniformă a debitului la decantoare, uneor i în stațiile de
epurare este prevăzută o cameră de distribuție cu șicană. Scopul șicanei este tocmai acela de a
ajuta la o cât mai bună distribuție a debitelor. Șicana trebuie păstrată curată și în bună stare de
funcționare, în caz contrar eficiența ei es te mult redusă.
Dacă distribuția în decantor se face prin pereți găuriți sau deflectoare, curățirea acestora
trebuie să constituie, de asemenea, o preocupare.
Dispuzitivele de evacuare a spumei trebuie reglate din timp în timp, pentru a evita
antrenarea un ei cantități prea mari de apă. Dacă nu sunt prevăzute dispozitive de evacuare a
spumei, îndepărtarea acesteia trebuie să se facă manual, cu scule construit în consecință, de către
personalul de exploatare a stației.
Nămolul depus în decantor trebuie evacua t permanent. Pentru aceasta, se folosesc două
metode: metoda gravitațională; metoda mecanică.
Metoda gravitațională, mai simplă, folosită numai la decantoarele de mici dimensiuni sau
la cele verticale, constă din deplasarea nămolului depus pe radier spre c entrul acestuia, sub
acțiunea gravitației. Pentru aceasta, radierul este construit foarte înclinat. Laturile înclinate trebuie
raclate o dată pe zi, pentru a nu da posibilitatea nămolului să se acumuleze.
Majoritatea stațiilor de epurare folosesc echipame nte de colectare mecanică a nămolului
din bazine de decantare care au radierul ușor înclinat. Instalațiile de colectare a nămolului pot
funcționa după diferite programe, în funcție de tipul stației și al echipamentelor și de
caracteristicile apelor uzate.
Calitatea nămolului evacuat variază de la o stație la alta, fiind în funcție de:
caracteristicile apelor uzate; concentrația în suspensii, vârsta, decantabilitatea;
caracteristicile bazinului de decantare: arie, volum, timp de decantare;
123 amenajarea bazin ului de decantare, inclusiv metodele de înlăturare a
nămolului.
Nămolul brut colectat gravitațional sau mecanic este acumulat în pâlniile de nămol și apoi
evacuat prin conductele de descărcare în puțurile de nămol ale stașiilor de pompare, care îl trimit
fie în rezervoarele de fermentare a nămolului, fie în bazinele de nămol activ. Câteodată, nămolul
este pompat chiar din pâlniile de nămol.
Concentrația în materii solide (exprimată în substanță uscată) a nămolului pompat din
decantoarele primare variază înt re 5-8%.
Pomparea poate fi continuă sau intermitentă. Când se folosesc mai multe pompe, o pompă
trebuie să pompeze nămolul numai dintr -o singură pâlnie colectoare. Nu se recomandă ca o
singură pompă să evacueze nămolul din mai multe pâlnii colectoare, în a celași timp. Diferențele
de pierdere de presiune (sarcină) din conducte, densitatea, vâscozitatea și factorii de colmatare vor
face ca dintr -o pâlnie să fie pompat mai mult nămol, iar din alta mai puțin.
Pomparea trebuie să dureze, de preferință, puțin ti mp și să se facă la intervale mici. Nu
sunt recomandate perioade lungi de pompare și la intervale neregulate.
În stațiile mici, unde personalul supraveghează stația cu intermitență, nămolul poate fi
pompat numai o dată sau de două ori pe zi, în timp ce la stațiile mari, unde există personal mai
numeros și chiar în schimburi, nămolul trebuie pompat din oră în oră. Dacă pomparea se face prea
des, se evacuează din decantorul primar un nămol slab îngroșat, cu multă apă, ceea ce duce la
deranjarea procesului de fermentare anaerobă a nămolului.
Acolo unde este prevăzut un sistem de spălare, este bine să se spele conductele prin care
se pompează nămolul o dată pe săptămână, timp de câteva minute, pentru a se evita înfundările.
Conductele trebuie, de asemenea, spăl ate și în situațiile în care nămolul devine greu de pompat.
Eficiența decantoarelor primare va fi îmbunătățită și se vor putea asigura condiții mai bune
de exploatare, dacă se respectă următoarele indicații de întreținere:
să se înlăture în mod regulat depunerile acumulate la șicanele distribuitoarelor de
la intrarea în decantor și la deversoarele de la ieșire; în general, aceste operații se
pot face cu ușurință, utilizând mătura sau o perie și jetul de apă; frecvența lor este
stabilită de către operator , pe bază de experiență;
să se curețe în mod regulat utilajul de înlăturare a spumei; acumulările pe acest
utilaj constituie o sursă de miros neplăcut și dau un aspect inestetic stației;
să se mențină capacele acoperitoare la locul lor, exceptând situațiil e în care
exploatarea instalației impune înlăturarea acestora;
să se spele și să se înlăture cât mai repede posibil toate scurgerile de apă uzată și
de nămol;
să se evite scurgerile de la presetupele pompelor centrifuge pe planșeele
construcțiilor, iar da că acestea se produc, să se dirijeze spre canalele de evacuare;
să se întocmească un grafic de ungere pentru tot utilajul mecanic; necesarul de
ungere pentru fiecare piesă rezultă din cartea tehnică.
Porțiunea de sub apă a decantorului trebuie inspectată î n mod regulat: de obicei, o dată pe
an este suficient.
Stabilirea celor mai potrivite perioade pentru această operație depinde de starea timpului,
de cerințele epurării și de personalul disponibil. Pentru realizarea ei este necesar ca:
124 să se golească baz inul de decantare, descărcându -i conținutul în alt bazin, atunci
când este posibil;
să se inspecteze tot utilajul mecanic, urmărindu -se uzura și coroziunea acestuia;
să se controleze: racleții de lemn, saboții de uzură, lanțurile principale, lanțurile de
transmisie, pinioanele, șinele de ghidaj, dispozitivele de înlăturare a spumei, de la
instalațiile de colectare mecanică a nămolului;
să se înlocuiască sau să se repare toate piesele defecte sparte sau foarte uzate;
să se regleze lanțurile și să se verifice dacă racleții au un joc adecvat față de pereții
bazinului (cel puțin 2,5 cm);
să se controleze toate piesele de metal, sub aspectul coroziunii, să se înlocuiască
unde este cazul și să se aplice o vopsea de protecție;
să se controleze toate piesele de beto n și să se repare suprafețele deteriorate.
Dacă se constată o coroziune neobișnuită a betonului sau a pieselor metalice, s -ar putea
impune aplicarea unor îmbrăcăminți de protecție. Uneori, sunt necesare studii pentru rezolvarea
unor asemenea probleme.
Exploatarea unui decantor primar este strâns legată, în multe privințe, de funcționarea
altor instalații din stația de epurare. Prin urmărirea cu atenție a funcționării decantorului primar se
pot evita o serie de neajunsuri în treapta de epurare biologică și, mai ales, la fermentarea anaerobă
a nămolului.
2.4.3. Deranjamente în exploatare
Acestea se pot produce din mai multe motive.
Nămol plutitor. Cauza : fermentarea anaerobă a nămolului depus în decantor și flotarea lui
de către gazele de fe rmentare, la suprafața lichidului.
Prevenirea și remedierea constă în evacuarea cât mai completă sau mai des a nămolului
depus, aplicându -se una din următoarele metode:
se lasă să funcționeze racloarele mecanice o durată mai lungă sau se utilizează mai
des;
se înlocuiesc racleții de lemn rupți sau deformați;
se înlătură cât mai complet nămolul din părțile mai adâncite ale decantorului, prin
pompare sau evacuare gravitațională;
se îndepărtează , prin răzuire sau utilizându -se jetul de apă, nămolul care s -a lipit
pe radierul decantorului.
Nămolul negru și mirositor . Cauza: apele uzate brute intră în fermentare anaerobă sau
apele de nămol separate la bazinele de fermentare a nămolului au o concentrație prea mare;
Prevenire și remediere: pentru ca apele uzate să nu mai fermenteze , se procedează astfel:
se deconectează toate fosele septice din sistemul de canalizare;
se pretratează apele uzate care conțin concentrații mari de substanțe organice, care
fermentează cu ușurință, cum sunt cele de la fabricile de con serve, de lactate, de
bere, de la tăbăcării, și reziduuri textile organice;
se introduce clor în canalul colector sau înaintea decantorului, pentru a întârzia sau
a reduce posibilitatea posibilitatea de fermentare a apelor uzate.
Această operație este eficace, în special în situațiile în care durata de parcurgere a apelor
brute prin canalizare este lungă, când temperatura acestora este ridicată sau când apa conține
anumite reziduuri organice;
125 se preaerează reziduurile organice;
se îmbunătățește scurge rea în colectoarele de canalizare, pentru a reduce
acumulările de solide care ar putea fermenta anaerob;
Pentru ca supernatantul separat în rezervoarele de fermentare să nu influențeze negativ
funcționarea decantorului primar, se procedează astfel:
se cor ectează și se îmbunătățește fermentarea nămolului, pentru a se obține o apă
de nămol cu caracteristici cât mai bune;
se micșorează cantitatea de ape de nămol evacuate la decantorul primar;
se amână, dacă este posibil, evacuarea apei de nămol până când se o bține o calitate
mai bună a acesteia;
se descarcă, o parte sau toată apa de nămol ce se evacuează, în alte părți ale stației
de epurare, cum ar fi: platformele de uscare a nămolului, iazuri de nămol sau
bazinele de aerare, până când calitatea acesteia se î mbunătățește. În unele
împrejurări, evacuarea apei de nămol, în aceste puncte poate fi permanentă;
se predecantează apele de nămol.
Decantarea excesivă în canalele de intrare. Cauza: viteza de curgere a apei prea mică în
canalul de scurgere.
Prevenirea și remedierea se realizează astfel:
se reduce suprafața secțiunii transversale prin instalarea unui perete interior dintr –
un material adecvat, de -a lungul unei laturi a canalului;
se agită apa prin barbotare de aer sau prin alte mijloace, pentru a se preveni
depunerile.
Modificări intermitente ale debitului. Cauza: variații mari ale vitezei de pompare.
Prevenirea și remedierea se realizează astfel:
se pornesc și se opresc pompele în raport cu cantitatea de apă care trebuie
pompată; se stabilește un program de funcționare a pompelor, în funcție de debitul
maxim și minim de ape uzate care poate trece prin stație; se caută să se mențină un
debit de pompare apropiat de cel cu care apa uzată intră în stație;
se reglează mai bine șicanele de la distribuitorul de debit.
Ruperea lanțurilor raclorului și forfecarea lor frecventă. Cauza : încărcarea excesivă a
instalației de colectare mecanică a nămolului.
Prevenirea și remedierea se realizează astfel:
se golește periodic decantorul și se examinează toate piesel e metalice, spre a se
constata defectele și gradul de uzură;
se înlocuiesc piesele defecte și uzate, în special prezoanele, legăturile uzate dintre
lanțuri și racleții de lemn foarte uzați, rupți sau deformați;
se înlătură continuu gheața formată pe pereți și pe suprafața decantorului;
se urmărește cantitatea de nisip depusă în decantor. Dacă există deznisipator, se
îmbunătățește funcționarea acestuia;
se lasă raclorul să funcționeze o perioadă mai lungă și se pompează mai des
materialul depus.
Nămolul se înlătură greu din partea adâncită a bazinului și din pâlniile de colectare.
Cauze : conținutul mare al apelor în nisip, argile sau alte materiale grele; viteza scăzută de curgere
a nămolului în conductele de evacuare.
Prevenirea și remedierea se realizea ză astfel:
126 se reduce conținutul de nisip prin instalarea de deznisipatoare, prin îmbunătățirea
funcționării acestora și prin eliminarea surselor de nisip ce intră în canalizare;
se reduce cantitatea de argilă, prin eliminarea sursei, acolo unde este posibi l, în
special când canalizarea este în sistem divizor;
se răscolește materialul depus, utilizându -se jeturi de apă sau aer sau prin mijloace
manuale;
se desfundă conductele de spălare;
se pompează nămolul mai frecvent;
se revizuiesc conductele de nămol.
2.5. Probleme legate de protec ția muncii în stații de epurare [54]
Datorită compoziției apelor uzate pot apărea următoarele pericole : infec ții, accidente
datorate lipsei de oxigen, intoxicații cu ga ze sau vapori otrăvitori , explozii, etc.
Aceste pericole se evită întâi prin executarea unor lucrări de siguranță și folosirea
echipamentului de protecție necesar.
Pentru prevenirea leziunilor fizice este necesar ca :
obiectele să se ridice cu grijă, fiind sprijinite pe mușchii de la picioare, nu pe spate. Se
folosesc trolii și electromacarale pentru obiecte grele;
să se evite căderile. Trebuie să se acorde atenție la folosirea scărilor verticale și a
scărilor înguste. Se instalează bare de protecție la scările mai înalte de 3 m. Uneltele și
echipamentul portabil s ă se păstreze la locurile stabilite. Pasajele și scările să nu fie
acoperite cu grăsime, ulei sau gheață. Pământul rămas după lucrări să se îndepărteze
din zonele de lucru;
să se ridice capacele de la gurile de acces, cu ajutorul unui troliu cu cârlig. Cap acele
mai puțin grele să nu fie lăsate parțial peste gura de acces, ci să se tragă complet în
afară. Să se poarte mănuși la manipularea obiectelor grele. Pentru toate părțile mobile
ale mașinilor, să se prevadă apărători de metal
să se evite electrocutările, legătura cu pământul să fie bine făcută și toate firele expuse
să fie bine izolate;
să se folosească centuri de siguranță când se pătrunde prin gurile de acces în bazine
mai adânci de 2,5 – 3 m;
să se ia măsuri de prevenire și combatere a incendiilor, conform normelor în vigoare.
Pentru prevenirea infectărilor organismului se are în vedere faptul că apele uzate, cât și
produsele lor auxiliare constituie un pericol real pentru personalul de exploatare, deoarece conțin
un număr mare de bacter ii patogene și viruși care pun în pericol sănătatea personalului. Acestea
pot provoca o serie de boli, cum ar fi: febra tifoidă , dizenteria, hepatita infecțioasă, tetanosul, etc.
Se recomandă următoarele măsuri preventive :
asigurarea apei de băut necontaminate, prin evitarea racordărilor (petrecerilor) între
conductele de apă potabilă și conductele de ape uzate sau nămoluri. Se impune
menținerea în stare corespunzătoare a instalațiilor sanitare și a rețelei de alimentare cu
apă;
să se prevadă o tru să de prim ajutor pentru tratarea imediată a tăieturilor și rănilor mai
mari;
127 să se prevadă spații pentru dușuri, chimbul îmbrăcămintei, săli de mese, etc;
să se facă vaccinări periodice contra febrei tifoide și tetanosului, pentru tot personalul;
să se poarte mănuși de cauciuc la curățirea pompelor sau a altor instalații care implică
contactul direct cu apele uzate.
Accidente datorate lipsei de oxigen . Concentra ția redusă a oxigenului în spațiile adânci cu
ventilație slabă (stații subterane de pompare, m etantancuri, cămine, conducte, etc.) constituie
sursa multor accidente. Scăderea concentrației oxigenului din aer sub 13 % datorită consumului
de oxigen prin descompunerea substanțelor organice, constituie un pericol deosebit pentru
operatori (în volume, concentrația oxigenului din aer este de 20,93 %).
Detectarea lipsei de oxigen într -un spațui de lucru se face cu ajutorul lămpii de tip minier
sau al analizoarelor automate. Se interzice detectarea lipsei de oxigen cu ajutorul flăcării directe,
chibrit sa u lumânare, deoarece poate apărea pericol de explozie în cazul creșterii concentrației
unui alt gaz.
Prevenirea lipsei de oxigen se asigură prin :
asigurarea unei ventilații corespunzătoare pe o perioadă de minimum 30 minute
înainte ca operatorul să pătrun dă în spațiul de lucru;
îndepărtarea surselor de gaze care înlocuiesc aerul atmospheric;
determinarea conținutului de oxigen prin folosirea de indicatoare speciale;
realizarea unei ventilări (aerisiri) corespunzătoare. În camere sau alte construcții,
venti lația se asigură prin : ferestre deschise, u și, prize de aer curat lângă tavan și
canale de aspirație mecanică, ventilatoare. În bazine, ventilația se asigură prin : aer
comprimat, ventilatoare portabile, etc.
Prevenirea degajării gazelor sau vaporilor otră vitori: gazele sau vaporii otrăvitori
acționează direct sau indirect, în mod vătămător sau distructiv asupra sănătății sau vieții omului.
Ele prezintă pericol de arsuri, explozii, asfixieri, otrăviri, etc.
În gurile de ieșire adânci, puțuri și bazine, prevenirea pericolelor prezentate constă în:
efectuarea de probe pentru gazele sau vaporii inflamabili sau explozivi, cu indicatoare
portabile;
efectuarea de probe pentru hidrogen sulfurat și dioxid de carbon, ci fiole speciale;
observarea cu atenție a oricăror mirosuri străine sau irirtarea ochilor.
Înainte de a exploata sau întreține orice piesă a echipamentului trebuie citit întotdeauna cu
grijă manualul fabricantului.
La grătare și instalații aferente, prevenirea pericolelor se face astfel :
se folosește echipamentul electric antiexplozibil și nu se lucrează cu lămpi cu flacără
liberă;
se asigură o bună ventilație , prin curent natural de aer sau mijloace mecanice
În bazinele de nămol , camera de nămol și în bazinele de fermentare prevenirea
pericolelor se face astfel :
se va evita revărsarea nămolului;
se asigură o bună aerisire;
se folosește echipament electric exploziv;
se controlează periodic atmosfera cu un indicator pentru gaze;
se evită toate sursele de aprindere din apropierea bazinelor de fermentare;
128 se controlează regulat toate conductele și instalațiile auxiliare, spre a se detecta
eventualele pierderi de gaze, etc.
Oricând trebuie să lucrați împrejurul bazinelor de aerare și decantoarelor , utilizați
procedee sigure și aveți tot timpu l o grijă extremă.
Purtați cizme de protecție cu tocuri metalice, cu fețe și talpă care împiedică lunecarea.
Compoziția de plută a tălpilor realizează cea mai bună frecare pentru utilizare
generală.
Purtați o vestă de salvare dacă lucrați în jurul unui baz in de aerarecare nu are mână
curentă pentru a vă proteja. Căderea într -un bazin de aerare în timp ce se injectează
aer are ca rezultat aproape sigur înnecul, în afara cazului când este purtată o vestă de
salvare.
Creșterile de alge alunecoase trebuie să fi e rase și spălate dacă apar pe pasarele.
Păstrați zona curată de ulei împrăștiat sau grăsimi.
Nu lăsați scule, echipamente și materiale acolo unde ele ar putea constitui un pericol
pentru protecția muncii.
Trebuie să fie instalată permanent o iluminare cor espunzătoare pentru lucrul de
noapte, în special în caz de avarii.
Condițiile de ghiață în timpul iernii pot cere ghete prevăzute cu cuie și zonele cu
gheață trebuie date cu nisip, dacă gheața nu poate fi topită cu apă de spălare.
Îndepărtați doar secțiunile de mână curentă cerute de scopul imediat.Secțiunile
demontate trebuie depozitate corect, în afara zonei de lucru, și asigurate împotriva
căderii. Zona trebuie să fie înconjurată cu frânghie sau baricadată pentru a prevani
intrarea și posibila ac cidentare a personalului neautorizat.
Dacă este necesară întreținerea sau repararea unui aerator de suprafață , acesta trebuie scos de
sub tensiune și separatorul principaltrebuie deconectat, blocat și semnalizat corect. Blocarea
trebuie făcută cu un lacăt și trebuie să țineți cheia în buzunarul dumneavoastră. Însemnați
separatorul cu o etichetă de blocaj și notaț i data la care aeratorul a fost scos de sub tensiune,
motivul și numele persoanei care a blocat aeratorul.
Dacă există o problemă electrică la acționarea aeratorului, numai electricienii autorizați
vor fi acceptați la depistarea defecțiunii și la reparaț ie. Au apărut nenorociri sarioase la
echipament și la persoane necalificate care au vrut „doar să -l aranjeze”.
Aertatoarele de suprafață sunt amplasate direct deasupra bazinului de aerare și se cere
precauție atunci când se lucrează în această zonă. Dacă bazinul este gol, o cădere de la 4,5 m sau
12 m poate fi fatală.
Muncitorul trebuie să fie protejat printr -o centuraă de siguranță legată de o bară sigură.
Bara sigură trebuie să fie foarte bine fixată de o parte puternică a construcției care va suspenda
sigur muncitorul în caz de cădere. Oricând trebuie făcută o lucrare la un aerator de suprafață
deasupra unui bazin, lucrarea trebuie executată de două persoane care poarte veste plutitoare
aprobate sau centuri de siguranță, legate la bare sigure în funcți e de stare a (plină sau goală) a
bazinului.
Când se curăță filtrele de aer, scoateți de sub tensiune șu asigurați sistemul de aerare la
care lucrați, chiar dacă acest lucru înseamnă oprirea întregului sistem de suflante. O oprire de 30 –
60 minute nu va prod uce efecte supărătoare în procesul nămolului activat. Nu vă luați răspunderea
de a încerca să puneți în funcțiune sistemul de suflante în timpul curățării filtrului. Dacă suflantele
129 sunt în funcțiune în timp ce se încearcă scoaterea instalarea filtrelor, c orpurile străine vor fi
antrenate în camera filtrului și în final în unitatea de suflante, unde vor produce avarii serioase.
Purtați mănuși când scoateți sau instalați filtrele pentru a vă proteja mâinile împotriva
tăieturilor. Trebuie să purtați ochelari de protecție când se curăță filtrele. Se va purta o mască de
filtrare a aerului și ceții pentru a prevani indigestiile și inhalarea prafului din filtru. Nu vor fi
acceptate la lucru persoane care necesită utilizarea de măști decât dacă s -a determinat că sunt
capabile fizic de a realiza lucrarea și a purta echipament de protecție.
Înainte de pornirea oricărei suflante, asigurați -vă că vanele de admisie și refulare sunt
deschise în întreg sistemul. Îndepărtați orice material care ar putea să intre în sufl antă. Purtați
totdeauna aparat de protecție a urechilor când lucrați în apropierea suflantei. Oricând o suflantă
trebuie oprită pentru întreținere și reparații, asigurați -vă că separatorul principal este deconectat ,
blocat și etichetat corect.
Zonele ba zinului de aerare unde sunt amplasate conductele de distribuție a aerului sunt
periculoase și se necesită o atenție deosebită atunci când se lucrează la sistemul de distribuție.
Brațele de aerare și difuzorii în zone periculoase asemănătoare asemănătoare cu cele
întâlnite când se lucrează la sistemul de distribuție.
Înaintea utilizării unui dispozitiv de ridicare electric sau manual hidraulic, familiarizati -vă
complet cu comenzile electrice și hidraulice. Robinetul de control al fluidului hidraulic tre buie să
fie reglat pentru a permite brațului de ridicare să coboare cu o viteză ce oferă siguranță.
Alte elemente unde trebuie acordată atenție la utilizarea dispozitivului de ridicare:
Niciodată nu ridicați sau coborâți un braț de aer până nu vă asigurați că dispozitivul de
ridicare este corect și solid ancorat.
Niciodată să nu ridicați sau să coborâți un braț până când nu îndepărtați bolțul de
blocare a joantei basculante a pivotului dublu de sus. Ridicarea sau coborârea brațului
cu bolțul nescos, va du ce la ruperea brațului.
Asigurați -vă că suportul mecanismului de ridicare transmite sarcina la o parte de
construcție a bazinului și nu la capacele demontabile. Aceste capace nu sunt proiectate
să suporte decât sarcină mai redusă.
Utilizați bolțul de fixare a joantei pivotului de basculare superior pentru a asigura
ansamblul brațului de pasarelă. Dacă nu se procedează asa, rezultatul va fi că
ansamblul brațului se va coborî în bazin singur dacă mecanismul de ridicare scapă.
Intoxicații cu gaze sau vapo ri. Asfixierea cu gaze poate avea loc prin reacția chimică a
gazului cu diferite organe din organismul uman (cazul oxidului de carbon sau hidrogenului
sulfurat) sau prin inlocuirea oxigenului din zona respectivă. Hidrogenul sulfurat este cel mai dec
întâln it în instalațiile de epurare și cel mai periculos deoarece la concentrații de peste 0,002 %
poate conduce la intoxicații grave (la 0,2 % provoacă moartea în câteva minute). Detectarea lui se
face cu hârtie de filtru impregnată cu solutie de acetat de plum b sau cu fiole indicatoare. Clorul,
utilizat ca dezinfectant în stațiile de epurare, conduce la intoxicații grave dacă este în concentrații
de numai 0,0001 %. Detectarea prezenței sale se face prin miros. Datorită toxicității, manipularea
clorului lichid s au gazos trebuie făcută cu mare atenție.
Explozii. Gazele care rezultă din procesul de fermentație anaerobă sunt un amestec de
metan, dioxide de carbon, hidrogen și hidrogen sulfurat ,care prezintă pericol de explozie. Pentru
evitarea accidentelor se recom andă :
folosirea echipamentului electric antiexploziv și a dispozitivelor cu flacără liberă;
130 menținerea unei suprapresiuni a gazelor în toate conductele și controlul pierderilor pe
la neetenșeități;
evitarea tuturor surselor de aprindere din apropierea bazinelor sau rezervoarelor de
gaze;
la revizia metantancului se recomandă aerisirea cuvei pe o perioadă de cel puțin 24 h
cu toate capacele deschise;
pentru desfundarea unei conducte se injectează apă sub presiune și nu aer.
Respectarea normelor de protec ție a muncii ca și manevrarea cu atenție a aparatelor din
stație și revizia îngrijită a stațiilor prin atitudinea conștientă și responsabilă a tuturor operatorilor
conduce la o explo atare corectă și fără pericole.
131 Bibliografie:
1. Amza Gh. – ”Ecotehnologie ”, Editura AGIR, București,2011
2. Cîrțînă Daniela – ” Epurarea apelor uzate ” Editura ‚,Academica Brâncuși’’,Tângu Jiu,
2007
3. CNA. ICPGA. – “Protecția, tratarea și epurarea apelor ”, Vol.II, București, 1976.
4. Cocheci V., Martin A., Mâșu S. – Simpozion “ Tratare ape ”, p.29, Timișoara,1984
5. Cocheci V., Popp V. I. – “Probleme actuale ale protecției, tratării și epurării apelor ”,
Simpozion p.9, Timișoara, 1984
6. Filipoiu I. D., Tudor A. – “Proiectarea transmisiilor mecanice ”, Editura BREN, Bucure ști,
2006
7. Gavril ă L. – Curs “Depoluarea efluenților din industria alimentară și biotehnologii ”,
Universitatea din București, 2010 -2011
8. Gîrleanu I. C. – Proiect de diplomă “Deznisipator longitudinal cu secțiune parabolică
cuplat cu canal Parshall ”, Conducător științific As. drd. ing. Toma Laura , UPB, FISB ,
2011
9. Gligor E. T. – Teză de doctorat ”Contribuții la optimizarea energetică a instalațiilor și
echipamentelor din cadrul stațiilor de epurare a apelor uzate ”, Conducător științific:
Prof.univ.dr. ing. Ionescu Gheorghe -Constantin Oradea, 2011
10. Ianculescu O., Ionescu Gh., Racovițeanu R. – “Epurarea apelor uzate ”, Editura MATRIX
ROM, București, 2001
11. Ionescu Gh. L. , Ionescu G. C., Sâmbetean u Aura – “Tehnologii moderne pentru epurarea
apelor uzate ”, Editura MATRIX ROM, București
12. Munteanu C., Dumitrașcu Mariana , Alexandru I. – “Ecologie și protecția calității
mediului ”, Editura Balnear ă
13. Neagu Gh. – “Depoluarea solurilor și apelor subterane ”, Editura Casa Căr ții de
Știință, Cluj Napoca, 1997
14. Nedeff V., Bârsan N., Meșneguțu E., Lazăr G. – “Epurarea apelor uzate menajere în stații
de epurare de capacitate mică ”, Editura ALMA MATER, Bacău, 2012
15. Negulescu M. – “Epurarea apelor uzate orășenești ”, Editura Tehnică, B ucurești, 1978
16. Negulescu M ., Antoniu R., Rusu G., Cușa E. – “Protecția calit ății apelor ”, Editura
Tehnică, București
17. Oprean Letitia – “Apa – resursa fundamentală a dezvoltării durabile ”, Editura Academiei
Române, 2013
18. Robescu D., Robescu Diana , Szabolcs L ., Constantinescu I. – “Tehnologii, instala ții și
echipamente pentru epurarea apei ”, Editura Tehnică, București, 2000
19. Robescu Diana , Stroe F., Preșura A., – “Tehnici de epurare a apelor uzate ”, Editura
Tehnic ă, București, 2011
20. Rojanschi V., Ognean Th. – “Cartea operatorului din stații de epurare a apelor uzate ”,
Editura Tehnică, București. 1997
21. Safta V. V. – Curs “Sisteme pentru depoluare ”, Universitatea Polite hnica din București,
București, 2014 -2015
22. Safta V. V., Toma Laura – “Elemente de proiectare a echipamentelor și instalațiilor din
treapta mecanică a stațiilor de epurare a apelor uzate ”, Editura Printech, București, 2003
132 23. Șchiopu E. C., Popa ROxana – “Tehnici de protecție și depoluare a apei – îndrumar de
proiectare ”, Editura “ Academica Brâncuși ”, Târgu – Jiu, 2009
24. Ștoianovici Ș., Robescu Diana – “Procedee și echipamente mecanice pentru tratarea și
epurarea apei ”, Editura Tehnică, București
25. Șimonescu Claudia – “Epurarea biologică a apelor uzate ”, Editura MATRIX ROM,
București, 2009
26. * * * Monitorul Oficial al României, Partea I, nr. 327/25.XI.1997
27. * * * STAS 4162/1 – 80, “ Decantoare primare. Prescripții de proiectare ”
28. * * * http://www.asio.ro/ro/Vortex/Vortex.htm
29. * * * http://www.asio.ro/page.php?soid=89
30. * * * http://foseministatii.ro/category/ministatii -epurare/
31. * * * http://rajac.ro/birou -de-presa/comunicate/425 -statia -de-epurare -eforie -sud-cea-mai-
moderna -din-tara-2012 -12-03-08-03-44
32. * * * http://www.bioepurare.ro/informatii -separatoare -de-grasimi/separator -de-grasimi –
mod-de-functionare/
33. * * * http://www.caolt.ro/ro/galerie_foto.php?id=24
34. * * * http://www.creeaza.com/legislatie/administratie/ecologie -mediu/Constructia -si-
functionarea -de741.php
35. * * * http://www.adiss.ro/ro/produse/ech ipamente -de-proces -137/sedimentare -in-
decantoare/adirac -rss-pod-raclor -cu-suctiune -radial -decantoare -circulare
36. * * * http://www.envirochemie .ro/stiri -si-evenimente/51 -biomar -economizer -tratarea –
apelor -reziduale.html
37. * * * http://www.fosa.ro/statii -epurare.php
38. * * * http://www.khasmgroup.ro/Statii
39. * * * http://www.rasfoiesc.com/educatie/geografie/ecologie/EFECTELE -EVACUARII –
APELOR -UZAT77.php
40. * * * http://www.rfi.ro/articol/reportaj -rfi/26 -ani-bucurestiul -are-statie -epurare -apei
41. * * * http://www.unibuc.ro/prof/marcu_i_ c/docs/2012/mar/02_14_00_19Curs_10_Apa.pdf
42. * * * http://ziarulfaclia.ro/noua -statie -de-epurare -isi-produce -singura -necesarul -de-
energia-electrica -si-termica/
43. * * * https://ro.scribd.com/doc/49730438/5/Instalatie -de-sitare -cu-gratar -cilindric -fix-si-
incarcare -frontala
44. * * * http://qserver.utm.md/carti_scanate/carti/Carti_in_PD F/Manualul_inginerului_t
45. * * * http://www.nordicwater.com/en/index.cfm/product -groups/zickert/z2000 -bottom –
sludge -scraper/
46. * * * http://www.energ.pub.ro/fisiere /admitere2014/Materiale_didactice/epurarea%20bi
47. * * * http://someseanul.ro/s -au-finali zat-lucrarile -de-reabilitare -a-statiei -de-epurare -cluj-
napoca -a-doua -ca-marime -din-tara/statie -epurare -apa-cluj-someseni/#
48. * * * http://www.aquaser vtulcea.ro/?page=despre -noi&subpage=centre –
operationale&subsubpage=babadag
49. * * * http://www.ncsd.ro/documents/local_agenda_21/AgLoc21_Babadag_ro.pdf
50. * * * http://www.vws.ro/ro/about -us/studii -caz/baia_mare_uzata/
51. * * * http://www.creeaza.com/legislatie/administratie/ecologie -mediu/Descrierea –
instalatiei -tehnolo323.php
52. * * * http://gnsolidscontrol.blog.com/how -desander -works/
133 53. * * * http://www.adiss.ro/ro/produse/echipamente -de-proces -137/sedimentare -in-
decantoare/adirac -rll-pod-raclor -cu-lame -decantoare -longitudinale
54. * * * http://mdrap.ro/userfiles/consultari_publice/24_04_13/act_09.pdf
55. * * * http://www.academia.edu/8095965/NORMATIV_PRIVIN D_PROIECTARea
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Decan, Director de Departament, Prof. dr. ing. Gheorghe Voicu Prof. dr. ing. Sorin Ștefan Biriș TEMA Proiectului de diplomă al absolventei MĂNTĂRĂU… [607284] (ID: 607284)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.