Apa este un factor vital și important în menținearea unui echilibru constant pentru mediile ecologice, iar poluarea mediului marin este un subiect… [303987]
CAPITOLUL I. POLUAREA APEI
1.1. NOȚIUNI GENERALE
.
[anonimizat].
Definițiile poluării și subiectele conturate în conceptul poluării mediului marin au avut arte de o [anonimizat].
[anonimizat]:
– [anonimizat], murdărire – a [anonimizat], [anonimizat]; acestea fac ca apa să devină improprie pentru folosirea normală în scopurile în care ea era posibilă înainte de intervenția poluării (Negulescu, M., Antoniu, R., Rusu, G., Cușa, E., 1982).
– Apa se consideră poluată când i s-au alterat compoziția sau condiția astfel încât devine mai puțin potrivită pentru oricare sau toate funcțiunile și scopurile pentru care ar fi fost adecvată în starea sa naturală (W.H.O., 1972)
– Din punct de vedere științific este poate mai ușor a privi poluarea ca pe o [anonimizat] a ei, și a [anonimizat], afectând nefavorabil orice utilizare posibilă a ei (Klein L, 1962)
– [anonimizat], [anonimizat]:a) provoacă pericole pentru sănătatea publică; b) [anonimizat] c) afectează utilizabilitatea ei pentru orice folosință benefică actuală sau de perspectivă (Whitehead, P.G., Lack, T., 1982).
– Adăugarea a ceva, orice, [anonimizat] (după legea engleză a apelor din 1952)
Dacă prima definiție are mai mult o [anonimizat]. [anonimizat]: [anonimizat].
[anonimizat]. [anonimizat].
1.2. Categorii de poluare
Poluarea apelor poate fi artificială și naturală.
[anonimizat] , nămolurilor, reziduurilor, [anonimizat], când se produce o emisie a [anonimizat] a creșterii și extinderii excesive a viețuitoarelor acvatice și a vegetație.
Deseori apare conceptul de poluare controlată sau găsită în literatura de specialitate ca poluare organizată și necontrolată sau neorganizată. Poluarea controlată reprezintă acel tip de poluare care apare în urma apelor uzate ce este utilizată prin rețeaua de canalizare și evacuate în diferite puncte abilitate și stabilite prin proiecte; poluarea necontrolată provine din surse de murdărie care ajung în corpul de apă receptori pe cale naturală și de cele mai multe ori prin intermediul apelor de ploaie. În această ordine de idei trebuie menționate deșeurile animale, produsele petroliere din zonele de extracție a țițeiului, gunoaielor etc.
Poluarea normală și accidentală reprezintă categorii de impurificare, folosite deseori pentru a defini grupuri de surse de ape uzate. Poluarea normală provine din surse de poluare cunoscute, colectate și transportate prin rețeaua de canalizare la stația de epurare sau direct în receptor. Poluarea accidentală rezultă, de exemplu, ca urmare 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 preepurare etc.
Se mai deosebește poluare primară și secundară. Depunerea substanțelor în suspensie din apele uzate, evacuate într-un corpul de apă receptor, pe patul acestuia constituie o poluare primară; poluarea secundară începe imediat ce gazele rezultate în urma fermentării materiilor organice din substanțele în suspensii depuse, antrenează restul de suspensii și le aduce la suprafața apei, de unde sunt apoi transportate în aval de curentul de apă.
1.3. Principalele elemente poluante și efectele ce se produc
Substanțele poluante introduse în ape din surse naturale și artificiale sunt numeroase, producând un impact important asupra apelor de suprafață și subterane.
Prejudiciile aduse mediului de substanțele poluante pot fi grupate în două mari categorii: prejudicii asupra sănătății publice și prejudicii aduse unor folosințe (industriale, piscicole, navigație, etc.).
Substanțele poluante pot fi clasificate, după natura lor și după prejudiciile aduse, în următoarele categorii:
substanțele anorganice, în suspensie sau dizolvate sunt mai frecvent întâlnite în apele uzate industriale. Dintre acestea se menționează, în primul rând, metalele grele ( Pb, Cu , Zn , Cr ),
substanțele organice (de origine naturală sau artificială), reprezintă pentru apă poluantul principal. Substanțele organice de origine naturală (vegetală și animală) consumă oxigenul din apă atât pentru dezvoltare, cât și după moarte. Materiile organice consumă oxigenul din apă, în timpul descompunerii lor, într-o măsură mai mare sau mai mică, în funcție de cantitatea de substanță organică evacuată, provocând distrugerea fondului piscicol și în general a tuturor organismelor acvatice. În același timp oxigenul mai este necesar și proceselor aerobe de autoepurare, respectiv bacteriilor aerobe care oxidează substanțele organice și care, în final, conduc la autoepurarea apei. Concentrația de oxigen dizolvat normată, variază între 4 – 6 mg/dm3, în funcție de categoria de folosință, coborârea sub această limită având ca efect oprirea proceselor aerobe, cu consecințe foarte grave. Cele mai importante substanțe organice de origine naturală sunt țițeiul, taninul, lignina, hidrații de carbon, biotoxinele marine ș.a. Substanțele organice – poluanți artificiali, provin din prelucrarea diferitelor substanțe în cadrul rafinăriilor (benzină, motorină, uleiuri, solvenți organici ș.a), industriei chimice organice și industriei petrochimice (hidrocarburi, hidrocarburi halogenate, detergenți ș.a.).
materialele în suspensie, organice sau anorganice, se depun pe patul emisarului formând bancuri care pot împiedica navigația, consumă oxigenul din apă dacă materiile sunt de origine organică, determină formarea unor gaze urât mirositoare. Substanțele în suspensie plutitoare, cum ar fi țițeiul, produsele petrolifere, uleiul, spuma datorată detergenților, produc prejudicii emisarului. Astfel, ele dau apei un gust și miros neplăcut, împiedică absorbția oxigenului la suprafața apei și deci autoepurarea, se depun pe diferite instalații, colmatează filtrele, sunt toxice pentru fauna și flora acvatică, fac inutilizabilă apa pentru alimentarea instalațiilor de răcire, irigații, agrement etc.
clorurile, sulfații etc. Sărurile anorganice conduc la mărirea salinității apelor, iar unele dintre ele pot provoca creșterea durității. Clorurile în cantități mari fac apa improprie alimentărilor cu apă potabilă și industrială, irigațiilor etc . Prin bioacumulare metalele grele au efecte toxice asupra organismelor acvatice, inhibând în același timp și procesele de autoepurare. Sărurile de azot și fosfor produc dezvoltarea rapidă a algelor la suprafața apelor. Apele cu duritate mare produc depuneri pe conducte, mărindu-le rugozitatea și micșorându-le capacitatea de transport și de transfer a căldurii.
substanțele radioactive, radionuclizii, radioizotopii și izotopii radioactivi sunt unele dintre cele mai periculoase substanțe toxice. Evacuarea apelor uzate radioactive în apele de suprafață și subterane prezintă pericole deosebite, datorită acțiunii radiațiilor asupra organismelor vii. Efectele substanțelor radioactive asupra organismelor depind atât de concentrațiile radionuclizilor, cât și de modul cum acestea acționează, din exteriorul sau din interiorul organismului, sursele interne fiind cele mai periculoase.
substanțele toxice, nu pot fi reținute de instalațiile de tratare a apelor și o parte din ele pot ajunge în organismul uman, provocând îmbolnăviri. Aceste materii organice sau anorganice, câteodată chiar în concentrații foarte mici, pot distruge în scurt timp flora și fauna receptorului.
substanțele cu aciditate sau alcalinitate pronunțată, evacuate cu apele uzate, conduc la distrugerea florei și faunei acvatice, la degradarea construcțiilor hidrotehnice, a vaselor și instalațiilor necesare navigației, împiedică folosirea apei în agrement, irigații, alimentări cu apă etc. De exemplu, toxicitatea acidului sulfuric pentru faună depinde de valoarea pH-ului, peștii murind la un pH = 4, 5. Hidroxidul de sodiu, folosit în numeroase procese industriale, este foarte solubil în apă și mărește rapid pH-ul, respectiv alcalinitatea apei, producând numeroase prejudicii diferitelor folosințe ale apelor. Astfel, apele receptorilor care conțin peste 25 mg/l NaOH, distrug fauna piscicolă.
coloranții, proveniți îndeosebi de la fabricile de textile, hârtie, tabăcării etc, împiedică absorbția oxigenului și desfășurarea normală a fenomenelor de autoepurare și a celor de fotosinteză.
energia calorică, caracteristică apelor calde de la termocentrale și de la unele industrii, aduce numeroase prejudicii în alimentarea cu apă potabilă și industrială și împiedică dezvoltarea florei și faunei acvatice. Datorită creșterii temperaturii apelor scade concentrația de oxigen dizolvat, viața organismelor acvatice devenind dificilă.
microorganismele de orice fel, ajunse în apa receptorilor, fie că se dezvoltă necorespunzător, fie că dereglează dezvoltarea altor microorganisme sau chiar a organismelor vii. Microorganismele provenite de la tăbăcării, abatoare, industria de prelucrare a unor produse vegetale, sunt puternic vătămătoare, producând infectarea emisarului pe care îl fac de neutilizat.
1.4. Principalele surse de poluare
Sursele de poluare sunt în general aceleași pentru cele două mari categorii de receptori: apele de suprafață (fluvii, râuri, lacuri etc.) și apele subterane (straturi acvifere, izvoare etc. ) .
Impurificarea apelor de suprafață sau subterane este favorizată de următoarele caracteristici ale apei:
starea lichidă a apei la variații mari de temperatură, ceea ce face ca ea să antreneze în curgerea sa diferite substanțe impurificatoare ;
apa este un mediu propice pentru realizarea a numeroase reacții fizico-chimice (ca de exemplu dizolvarea unor substanțe naturale sau artificiale, sedimentarea suspensiilor etc.);
faptul că în natură apa se găsește sub forme diferite (inclusiv gaze și vapori) îi mărește sensibil domeniul de aplicare;
apa este unul din factorii indispensabili vieții pe pământ .
Sursele de poluare pot fi împărțite în două categorii distincte:
surse organizate, care produc murdărirea în urma evacuării unor substanțe în ape prin intermediul unor instalații destinate acestui scop, cum ar fi canalizări, evacuări de la industrii sau crescătorii de animale etc.;
surse neorganizate, care produc murdărirea prin pătrunderea necontrolată a unor substanțe în ape.
1.4.1. Clasificarea surselor de poluare:
După acțiunea lor în timp:
surse de poluare nepermanente;
surse de poluare permanente;
surse de poluare accidentale.
După modul de generare a poluării, sursele de poluare pot fi împărțite în:
surse de poluare artificiale, datorate activității omului, care, la rândul lor, pot fi subdivizate în ape uzate și depozite de deșeuri
surse de poluare naturale.
Referitor la apele subterane, sursele de impurificare provin din:
impurificări produse în secțiunea de captare, din cauza nerespectării zonei de protecție sanitară sau a condițiilor de execuție;
impurificări cu ape saline, gaze sau hidrocarburi, produse ca urmare a unor lucrări miniere sau foraje;
impurificări produse de infiltrațiile de la suprafața solului a tuturor categoriilor de ape care produc în același timp și impurificarea surselor de suprafață.
Surse de poluare naturale
Sursele naturale de poluare a apelor sunt, în cea mai mare parte a lor, surse cu caracter permanent. Ele provoacă adesea modificări importante ale caracteristicilor calitative ale apelor, influențând negativ folosirea lor. Cu toate că, în legătură cu aceste surse, termenul de poluare este oarecum impropriu, el trebuie considerat în sensul pătrunderii în apele naturale a unor cantități de substanțe străine, care fac apele respective improprii folosirii.
Principalele condiții în care se produce poluarea naturală a apelor sunt:
trecerea apelor prin zone cu roci solubile (zăcăminte de sare, de sulfați) constituie principala cauză de pătrundere a unor săruri, în cantități mari, în apele de suprafață sau în straturile acvifere. Un caz deosebit îl reprezintă rocile radioactive, care pot duce la contaminarea unor ape de suprafață sau subterane;
trecerea apelor de suprafață prin zone cu fenomene de eroziune a solului provoacă
impurificări prin particulele solide antrenate, în special dacă solurile sunt compuse din particule fine, cum sunt cele din marne și argilă, care se mențin mult timp în suspensie;
vegetația acvatică, fixă sau flotantă, în special în apele cu viteză mică de scurgere și în lacuri, conduce la fenomene de impurificare variabile în timp, în funcție de perioadele de vegetație;
vegetația de pe maluri produce și ea o impurificare, atât prin căderea frunzelor, cât și prin căderea plantelor întregi. Elementele organice sunt supuse unui proces de putrezire și descompunere, care conduce la o impurificare a apelor, în special în perioade de ape mici sau sub pod de gheață.
Sursele de poluare accidentală naturale sunt în general rare, ele datorându-se în special unor fenomene cu caracter geologic. Ca exemple de acest tip pot fi enumerate pătrunderea unor ape puternic mineralizate în straturile subterane sau în apele de suprafață, în urma unor erupții sau altor activități vulcanice, a deschiderii unor carsturi, a deschiderii unor noi căi de circulație a apei subterane prin spălarea unor falii etc.
Surse de poluare artificială
Principala sursă de poluare permanentă o constituie apele uzate reintroduse în receptori după utilizarea apei în diverse domenii.
După proveniența lor, există următoarele categorii de ape uzate:
Ape uzate orășenești. Aceste ape reprezintă un amestec de ape provenite de la gospodării și de la industriile – de obicei locale – din aglomerația respectivă; de aceea în aceste ape se pot găsi aproape toate tipurile de poluanți menționați anterior, producerea acestora depinzând de la caz la caz.
Ape uzate industriale. Aceste ape apar ca atare numai în cazul industriilor mai importante, acestea fiind de cele mai multe ori tratate separat în stații de epurare proprii industriei respective. Numărul de poluanți pentru o anumită industrie este de obicei restrâns, de exemplu, apele uzate provenite din industria alimentară conțin ca poluant principal materiile organice, apele provenite de la spălătoriile de cărbuni, materiile anorganice sub formă de suspensii etc.
Ape uzate de la crescătoriile de animale și păsări. Aceste ape au în general caracteristicile apelor uzate provenite de la gospodării, poluantul principal fiind materiile organice.
Ape uzate de la campinguri, locuri de agrement, terenuri de sport etc. Aceste ape au de obicei caracterul apelor uzate gospodărești.
Ape uzate meteorice. Aceste ape înainte de a ajunge pe sol sunt curate din toate punctele de vedere; după ajungerea lor pe sol acestea antrenează atât ape uzate de diferite tipuri, cât și deșeuri, îngrășăminte minerale, pesticide etc., astfel încât, în momentul ajungerii in receptor pot conține un număr mare de poluanți.
Ape uzate radioactive. Aceste ape conțin ca poluant principal substanța sau substanțele radioactive rezultate de la prelucrarea transportul și utilizarea acestora. Datorită măsurilor speciale de protecție, apele uzate ca și deșeurile radioactive sunt tratate în mod special pentru a se evita orice fel de contaminare a mediului înconjurător.
Ape uzate calde. Aceste ape conțin de obicei un singur poluant, energia calorică a cărui proveniență a fost arătată anterior.
Ape uzate provenite de la navele maritime sau fluviale, conțin impurități deosebit de nocive cum ar fi: reziduuri lichide și solide, pierderi de combustibil, lubrifianți etc.
Depozitele de deșeuri sau de diferite reziduuri solide, așezate pe sol, sub cerul liber, în halde sunt amplasate și organizate nerațional constituie o sursă importantă de impurificare a apelor. Impurificarea poate fi produsă prin antrenarea directă a reziduurilor în apele curgătoare de către precipitații sau de către apele care se scurg, prin infiltrație, în sol.
Deosebit de grave pot fi cazurile de impurificare provocată de haldele de deșeuri amplasate în albiile majore ale cursurilor de apă și antrenate de viiturile acestora.
Cele mai răspândite depozite de acest fel sunt cele de gunoaie orășenești și de deșeuri solide industriale, în special cenușa de la termocentralele care ard cărbuni, diverse zguri metalurgice, steril de la preparațiile miniere, rumeguș și deșeuri lemnoase de la fabricile de cherestea etc. De asemenea, pot fi încadrate în aceeași categorie de surse de impurificare depozitele de nămoluri provenite de la fabricile de zahăr, de produse clorosodice sau de la alte industrii chimice, precum și cele de la stațiile de epurare a apelor uzate.
Deșeurile de la rampele de gunoi, vidanjare, cimitire umane si animale etc. ajung în receptor în principal, antrenate de apele de ploaie. Poluanții conținuți în aceste deșeuri sunt de tipuri foarte diferite.
Mai pot fi amintite și surse de poluare accidentală, dar ele sunt în marea lor majoritate legate de probleme de risc industrial.
Îngrășăminte minerale, pesticidele pentru agricultură etc. Acestea ajung în receptor prin intermediul apelor de ploaie; sunt foarte periculoase în cazul receptorilor cu debite mici.
Aceste ape rezultate după folosirea apei în diverse scopuri, gospodărești sau industriale, se caracterizează prin aceeași indicatori fizico-chimici ca și apele de suprafață, indicatorii specifici caracterizării apelor uzate fiind raportați la numărul de locuitori și zi.
Compoziția apelor uzate depinde de proveniența acestora clasificându-se în ape uzate menajere și ape uzate industriale.
Evacuarea apelor uzate industriale în rețeaua de canalizare orășenească sau în receptori este, într-o oarecare măsură, diferită de cea a apelor uzate orășenești, în principal, datorită caracteristicilor fizico-chimice și biologice diferite.
APE UZATE
1.5.1. Ape uzate menajere
Apele uzate menajere provin din satisfacerea nevoilor gospodărești de apă ale centrelor populate, precum și a nevoilor gospodărești, igienico-sanitare și social administrative ale unităților industriale mici.
Apele uzate menajere au o compoziție relativ constantă, dependentă orar de activitatea umană. În tabelul 1.1 sunt prezentate valorile medii ale caracteristicilor specifice ale apelor uzate menajere.
Tabelul 1.1.1: Compoziția medie a apelor uzate menajere
1.5.2. Considerații generale privind caracteristicile calitative și cantitative ale apelor uzate industriale
Cunoașterea procesului tehnologic industrial, în măsura în care aceasta conduce la stabilirea originii și a caracteristicilor calitative ale apelor uzate, reprezintă una din condițiile de bază pentru o proiectare judicioasă a stațiilor de epurare industrială și mai târziu, a exploatării acestora. În tabelul de mai jos sunt prezentate o serie de date generale, referitoare la originea, caracteristicile calitative și modul de epurare pentru principalele ape uzate industriale.
Tabelul 1.2.2.: Ape uzate industriale, origine, caracteristici și mod de epurare
Sursă: www. mediu ecologic.ro
Din tabelul 1.2. rezultă că pe lângă procedeele convenționale de epurare sunt folosite și numeroase alte procedee specifice.Din tabelul 1.4 rezultă cantitativ potențialul de impurificare organică și cu suspensii a principalelor ape uzate industriale, valorile prezentate putând chiar conduce la o clasificare a acestor ape din punct de vedere al impurificării lor.
1.5. 3. Caracteristicile principale ale unor categorii de ape uzate industriale
În tabelul 1.3., 1.4. și 1.5. sunt prezentate principalele substanțe prezente în apele uzate industriale iar în tabelul 1.6 sunt prezentate aceste caracteristici și "coeficienții de poluare"
(concentrațiile în CBO5 și substanțe în suspensie).
Tabelul 1.3. Unele substanțe prezente în principalele ape uzate industriale
Tabelul 1.4. Metalele grele în principalele ape uzate industriale
Tabelul 1.5. Conținutul în nutrienți al apelor uzate industriale
În aceeași măsură cu reducerea volumului de ape uzate, micșorarea nocivității lor contribuie la impurificarea într-o măsură mai mică a receptorului. Și în acest caz, introducerea de tehnologii noi sau înlocuirea substanțelor nocive folosite în aceastea cu substanțe mai puțin sau chiar de loc nocive, poate reduce gradul de impurificare al apelor uzate industriale.
Câteva exemple în acest sens: la unele secții de spălare a cărbunilor s-au înlocuit unii reactivi de flotație cu alții mai puțin toxici pentru flora și fauna receptorului; substanțele mercerizante fenolice din industria textilă au fost înlocuite cu produse pe bază de alcooli superiori; introducerea difuziei continue la fabricile de zahăr; folosirea de detergenți biodegradabili etc.
Recuperarea substanțelor valoroase din apele uzate , ca de exemplu, soluțiile de fierbere de la fabricile de prelucrare a lemnului (în scopul obținerii de drojdie furajeră), substanțele petroliere din rafinăriile de petrol, metalele grele în metalurgia neferoasă, cianurile în preparațiile aurifere etc. au ca scop, pe de o parte valorificarea substanțelor recuperate, iar pe de altă parte reducerea cantității de substanțe nocive evacuate cu apele uzate.
Valorificarea parțială sau totală a apelor uzate, despre care s-a vorbit anterior, prin irigarea terenurilor agricole sau prin folosirea lor în procesele tehnologice industriale în urma unei epurări avansate, reprezintă, de asemenea, un mod de reducere a nocivităților evacuate cu apele uzate.
Mai trebuie reamintit, de asemenea, că egalizarea și uniformizarea debitelor și a concentrațiilor contribuie în mare măsură la reducerea șocurilor ce trebuie suportate de receptor, șocuri care ar putea câteodată să aibă efecte mult mai grave decât cele așteptate
Normele tehnice de poluare a apelor
Legislația privind încărcările limită ale poluanților din apele reziduale, este sintetizată în două acte normative:
NTPA 001/2005, pentru descărcări în apele de suprafață;
NTPA 002/2005, pentru descărcări în canalizările orășenești.
Față de limitele impuse de Normativele de mai sus, Organele Teritoriale pot impune, de la caz la caz, restricții suplimentare privind limitele admise.Tabelul 1.6. sintetizează limitele admise aceste acte normative la principalii indicatori de poluare.
Tabelul 1.6.
1.5.4. Considerații generale privind epurarea apelor uzate industriale
Procesele de epurare a apelor uzate industriale sunt, în general, aceleași ca pentru apele uzate orășenești, adică, în principal, procese mecanice și biologice – aerobe sau anaerobe. Pentru apele uzate industriale acestea sunt completate, de cele mai multe ori, de procese fizico-chimice de o complexitate deosebită, ca de exemplu: extracție lichid-lichid, schimb ionic, electrodializă etc. atunci când natura și ponderea poluanților depășește concentrașia maximă admisibilă, conform reglementărilor în vigoare pentru acest fel de ape.
Pentru a avea o privire de ansamblu asupra aplicării acestor procese pentru epurarea apelor uzate industriale, ele au fost puse în evidență în ultima coloană a tabelului 1.2., urmărirea acestei coloane putând furniza date asupra gradului mai mare sau mai mic de epurare necesar, precum și asupra frecvenței aplicării proceselor de epurare.
Pentru proiectarea stațiilor de epurare industriale, cunoașterea caracteristicilor apelor uzate reprezintă factorul hotărâtor, ca și în cazul stațiilor de epurare orășenești.
Printre principalele substanțe nocive ale apelor uzate industriale sunt substanțe organice (exprimate prin CBO5), substanțele în suspensie, substanțele toxice, metalele grele etc. (tabelul 1.3.).
Câteodată, la dimensionarea stațiilor de epurare industrială se pot utiliza parametrii valabili pentru apele uzate orășenești, dar ținând cont de aportul de impurități industriale, aport care în majoritatea cazurilor se referă la consumul biochimic de oxigen sau la suspensii. În acest sens, este necesar ca aportul de impurități industriale să fie exprimat printr-un așa numit coeficient "locuitori echivalenți". Deci, dacă volumul masei filtrante a unui filtru biologic în cazul apelor uzate orășenești se stabilește pentru o normă de 20 locuitori pentru 1 m3 de masă filtrantă, pentru apele uzate industriale se va adopta aceeași normă.
CAPITOLUL II. Stații de epurare
2.1. Principiul constructiv al unei stații de epurare
Componența unei stații de epurare
Din perspectiva diferențelor de dimensiuni și tehnologii utilizate, cea mai mare parte a stațiilor de epurare a apelor uzate orășenești au o schemă constructivă apropiată. Există anuite tipuri de stații de epurare realizate pe verticală, tip turn, dar majoritatea sunt pe orizontală. Ocupă relativ mult teren, dar au o parte de instalații se pot realiza în subteran, cu spașii verzi deasupra.
Distingem, în componența unei stații de epurare trei trepte:
treapta primară – mecanică;
treapta secundară – biologică;
treapta terțiară – biologică, mecanică sau chimică.
Treapta primară este formată din elemente succesive:
a) Grătarele – rețin corpurile și suspensiile grosiere (pietre, plstic, textile, bucăți de lemn). De regula sunt grătare succesive cu spații tot mai dese între lamele. Curățarea materiilor reținute se face mecanic. Ele se gestionează ca și gunoiul menajer, luând drumul rampei de gunoi sau incineratorului.
b) Sitele au rol identic grătarelor, dar au ochiuri dese, reținând solide cu diametru mai mic.
c) Decantoarele sau deznisipatoarele pentru particule grosiere asigura depunerea pe fundul bazinelor lor 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 conțin multe impurități organice.
Decantoarele primare sunt longitudinale sau circulare și asigura staționarea apei timp mai îndelungat, astfel că se depun și suspensiile fine. Se pot adauga în ape și diverse substanțe chimice cu rol de agent de coagulare sau floculare, uneori se interpun și filtre. Spumele și alte substanțe, flotante adunate la suprafața se rețin și se înlătură iar nămolul depus pe fund se colectează și înlătură din bazin și se trimite la metatancuri.
Treapta secundară este formată din următoarele elemente:
Acrontanturile sunt bazine unde apa este amestecată cu nămol activ ce conține microorganisme ce descopun acrob substanțele organice. Se introduce continuu aer pentru a accelera procesele biochimice.
Decontoarele secundare sunt bazine în care se sedimentează materialele de suspensie formate în urma proceselor complexe din aerotancuri. Acest nămol este trimis la metatancuri cu gazele se folosesc ca și combustibil de exemplu la centrala termică.
Treapta terțiară nu există la toate stațiile de epurare. Ea are de regula rolul de a înlătura compuși în exces și de a asigura dezinfecția apelor. Această treaptă poate fi combinată, chimică, mecanică sau biologică, utilizând tehnologii clasice precum filtrarea sau unele mai speciale cum este absorbția pe cărbune activat, precipitarea chimică. Eliminarea azotului în exces se face biologic, prin nitrificare urmată de denitrificare, ce transformă azotatul în azot ce se degajă în atmosferă. Eliminarea fosforului se face tot pe cale biologică sau chimică.
În urma trecerii prin aceste trepte apa trebuie să aibă o calitate acceptabilă, care să corespundă standardelor pentru ape uzate epurate. Dacă emisarul nu poate asigura diluție puternică, apele epurate trebuie să fie foarte curate. Ideal e să aibă o calitate care să le facă să nu mai merite să fie numite ape uzate dar în practică este rar întâlnit acest caz. Pe de o parte tehnologiile de epurare se îmbunătățesc, dar pe de altă parte ajung în apele fecaloid – menajere tot mai multe substanțe care nu ar trebui să fie și pe care stațiile de epurare nu le pot înlătura din ape.
În final, apa epurată este restituită în emisar – de regulă același râu de unde se prelevează apa brută în amonte în oraș. Aceasta conține evident încă urme de poluant, de aceea este avantajos ca debitul emisarului să fie mare pentru a asigura diluție adecvată.
Alte soluții propun utilizarea pentru irigații a apelor uzate după tratamentul secundar, deoarece au un conținut ridicat de nutrienți. Acest procedeu e aplicabil dacă acele ape nu conțin substanțe toxice specifice peste liitele admise și produsele agricole rezultate nu se consumă direct.
În acest caz nu mai este necesară treapta terțiară și nu se mai introduc ape în emisar (fapt negativ din punct de vedere al debitului pozitiv pentru calitate, deoarece apele epurate nu sunt niciodată cu adevărat de calitate apropiată celor naturale nepoluate antropic). Se experimentează și utilizarea apelor uzate ca sursă de apă potabilă, desigur cu supunerea la tratamente avansate de purificare.
Nămolul din decantoarele primare și secundare este introdus în turnuri de fermentație, numite metantancuri. De obicei sunt rezervoare de beton armat de mari dimensiuni, unde se asigură temperatură relativ ridicată, constantă și condițții anaerobe, în care bacteriile fermentează nămolul și desompun substanțele organice până la substanțe anorganice, rezultând un nămol bogat în nutrienți și gaze care, conținând mult metan, se utilizează ca și combustibil.
Dezinfectarea apei
Dezinfectarea apei este o operație necesară pentru distrugerea substanțelor, microbilor și bacteriilor patogene.
Dezinfectarea bacteorologică. Dezinfectarea apelor uzate se produce parțial chiar în instalațiile de epurare. Astfel, în filtre biologice și bazine cu nămol activ se realizează o reducere a bacteriilor cu 90-95%. Această reducere a bacteriilor este însă deseori insuficiență, lucrări de specialitate dovedind că bacteriile patogene acționează chiar atunci când au fost reduse în proporție de 99%.
Dezinfectarea se poate obține prin metode diferite; mai obișnuită este metoda de dezinfecare cu soluție de clor gazos în apă sau la instalații mai mici (sub circa 100 m3/zi) cu soluție de clorură de var. Se poate folosi dezinfectarea cu ultraviolete.
2.2. Descrierea echipamentelor
ECHIPAMENTE ȘI INSTALAȚII DIN TREAPTA MECANICĂ A STAȚIILOR DE EPURARE A APELOR UZATE
Treapta mecanică este plasată în partea anterioară a stațiilor de epurare a apelor uzate și are scopul de a extrage prin procedee fizico-mecanice impuritățile grosiere (care mai sunt denumite corpuri mari), suspensiile granuloase (nisip și pietriș), suspensiile ușoare (în special grăsimi și uleiuri), suspensiile decantabile precum și suspensiile nedecantabile aduse în urma unui tratament adecvat în stare decantabilă, din apele supuse tratamentului.
Prin extragerea și îndepărtarea din fluxul de apă uzată încă de la intrarea în stația de epurare a unor categorii de impurități cu influență negativă asupra bunei funcționării a stației, așa cum sunt în special suspensiile grosiere și suspensiile granuloase, se asigură o protecție a tuturor echipamentelor și instalațiilor stației împotriva unor fenomene deosebit de negative cum ar fi uzuri prin abraziune sau coroziune, înfundări, deformări sau chiar distrugeri ale unor instalații și echipamente.
Categoriile de obiecte tehnologice din treapta mecanică, plasate în succesiunea fluxului tehnologic tipic al stațiilor de epurare clasice sunt: instalațiile de sitare, deznisipatoarele, separatoarele de grăsimi, instalațiile de coagulare-floculare și decantoarele primare (care poartă denumirea de primare din cauză ca se găsesc în treapta mecanică, care este prima treaptă a stației de epurare. De menționat că în afară de instalația de coagulare-floculare, care este o instalație chimică auxiliară, toate celelalte categorii de instalații lucrează după principii mecanice (sitare, decantare, flotare) de unde și denumirea de treaptă mecanică pentru această treaptă primară a stației de epurare.
2.1.1. Instalații de sitare
În partea anterioară a treptei mecanice (adică la intrarea în treapta mecanică) a stațiilor de epurare a apelor uzate sunt prevăzute echipamente pentru extragerea din apele uzate și reținerea impurităților grosiere denumite generic instalații de sitare. Prin impurități grosiere se înțeleg corpuri sau impirități cum ar fi: crengi, frunze, hârtii, materiale textile, materiale plastice, materiale metalice, alte gunoaie care sunt transportate de apele uzate plutind la suprafață sau în interiorul curentului. În mod uzual se consideră că impuritățile (suspensiile) grosiere reprezintă cca. 3 – 5% din totalul impurităților transportate de apele uzate. Îndepărtarea impurităților grosiere din curentul de apă uzată supus epurării este, așa cum a fost arătat anterior o măsură de protecție absolut necesară pentru asigurarea bunei funcționări a tuturor obiectelor tehnologice componente ale stațiilor de epurare.
Pe lângă reținerea suspensiilor grosiere, o instalație de sitare trebuie să mai asigure și condiționarea și evacuarea reținerilor sub o formă cât mai adecvată din punct de vedere al protecției mediului.
Actualmente, tendințele pe plan mondial, sunt ca instalațile de sitare a apelor uzate să fie agregate complexe, mecanizate, și în cele mai multe cazuri, cu funcționare automatizată (care nu necesită deloc sau necesită o cantitate redusă de forță de muncă umană) care pe lângă separarea și reținerea impurităților grosiere, realizează și spălarea, (uneori mărunțirea), deshidratarea, compactarea și evacuarea reținerilor în pubele sau containere, prezentând procese de lucru sigure și deosebit de igienice.
Organele principale de lucru ale instalațiilor de sitare sunt suprafețele active de reținere a impuritățior (care în general dau chiar denumirea instalației de sitare). Suprafețele active de reținere tipice ale instalațiilor de sitare sunt suprafețele active de tip grătar (formate din rețele de bare paralele și echidistante, la care spațiile de trecere ale apei uzate sunt sub formă de fante) și suprafețe active de tip sită (formate din împletituri de sârmă, țesături textile sau table perforate, având spațiile de trecere ale apei uzate sub formă de ochiuri) pe care, la trecerea curentului de apă uzată brută, se realizează separarea și reținerea suspensiilor grosiere din fluxul de apă uzată. Pentru ca procesul de reținere și separare a impurităților să se desfășoare corespunzător este necesar ca permanent în timpul funcționării suprafețele active să fie păstrate curate (neînfundate) prin îndepărtarea continuă sau secvențială a impurităților reținute. De menționat că pentru sitarea apelor uzate menajere se utilizează cel mai frecvent suprafețele active de separare de tip grătar, dar există și unele cazuri de instalații de sitare care au suprafețele active de separare de tip sită.
2.1.2 Instalații de sitare prevăzute cu suprafețe active de reținere de tip grătar
Suprafețele active separare de tip grătar ale instalațiilor de sitare se pot clasifica după mai multe criterii și anume: după valoarea dimensiunii fantelor suprafeței active a grătarelor, după valoarea unghiului de înclinare față de orizontală a suprafeței active de reținere a grătarelor, după modul de curățare a suprafeței active a grătarelor și după forma și mișcările suprafeței active și organelor de curățare.
După valoarea dimensiunii fantelor suprafeței active a grătarelor, suprafețe active de separare de tip grătar se clasifică în:
– grătare rare, cu valori uzuale ale fantelor între 40 – 150 mm;
– grătare dese cu valori uzuale ochiurilor între 0,5 – 20 mm.
De menționat că în cadrul instalațiilor de sitare grătarele rare au preponderent rol de reținere și extragere a impurităților foarte mari din fluxul de apă uzată în scopul protejării bunei funționări a grătarelor dese care de regulă asigură reținerea și extragerea marii majorități a impurităților grosiere din apa uzată. În figura 2.1 este prezentată schema de principiu al unei instalații de sitare prevăzută atât grătare rare 1 cât și cu grătare dese 2.
Fig. 2.1 Schema de principiu al unei instalații de sitare prevăzută cu grătare rare și cu grătare dese
După valoarea unghiului de înclinare față de orizontală a suprafeței active de reținere a grătarelor (unghiul α din figura 2.2), se întâlnesc următoarele situații [STAS 12431-86]:
– unghiul α între 30 – 45° – în cazul grătarelor dese cu curățare manuală;
– unghiul α între 45 – 75° – în cazul grătarelor rare cu curățare manuală;
– unghiul α între 45 – 90° – în cazul grătarelor cu curățare mecanică.
Fig.2.2 Înclinarea față de orizontală a suprafețelor active de reținere a grăatrelor
De menționat că la trecerea fluxului de apă uzată prin suprafața activă de reținere a grătarului (care se constituie într-o rezistență hidraulică) apare o piedere de sarcină hg [m col apă] (în figura 2.2 se poate identifica pierderea de sarcină ca fiind diferența dintre nivelul fluxului de apă uzată din amontele respectiv avalul suprafeței active a grătarului) care se poate determina cu următoarea relație:
(2.1)
în care: ξ – coeficientul local de rezistență la trecerea apei prin grătar care se determină cu formula lui Kirschmer (vezi relația 2.2):
vt [m/s]- viteza de trecere a fluxului de apă uzată prin fantele suprafeței active de reținere, cu valori recomandate între 0,6 – 1 m/s la debitul de calcul [STAS 12431-86];
g [m/s2] – accelerația gravitațională, (g = 9,81 m/s2 în zona noastră geografică).
Formula lui Kirschmer pentru determinarea coeficientul local de rezistență la trecerea apei prin grătar este următoarea:
(2.2)
în care: β – coeficient în funcție de profilul barelor (vezi figura 2.3);
s [m] – grosimea barelor grătarului;
e [m] – distanța dintr barele succesive ale grătarului (dimensiunea fantelor grătarului);
α [°] – unghiului de înclinare față de orizontală a suprafeței active a grătarului.
Fig.2.3 Valorile coeficientului β în funcție de profilul barelor grătarului
De menționat că relația 2.1 este valabilă numai în cazul unei curgeri laminare a fluxului de apă uzată prin suprafața activă de reținere a grătarului (Reg < 10000).
În legătură cu figura 2.2, mai trebuie menționat că în principiu în stațiile de epurare a apelor uzate toate obiectele tehnologice constituențe trebuie să fie prevăzute în cantitate dublă (un anumit număr de obiecte active și tot atâtea de rezervă) și că toate obiectele tehnologice succesive să poată fi conectate între ele și să poată fi izolate prin intermediul unor stavile (batardouri) în scopul efectuării unor intervenții fără oprirea fluxului de apă uzatî supusă tratamentului (în figură se observă că instalația de sitare este prevăzută cu două grătare, unul activ și unul de rezervă și că fiecare grătar poate fi izolat prin intermediul stavilelor sau batardourilor amonte 1 și a stavilelor sau batardourilor aval 2).
După modul de curățare a suprafeței active a grătarelor acestea se pot clasifica în:
– grătare cu curățare manuală;
– grătare cu curățare mecanică;
De menționat că, curățarea mecanică a suprafeței active de separare a grătarelor, pe lângă faptul că asigură condiții corespunzătoare de curgere a fluxului de apă uzată prin instalații de sitare, evită formarea de depozite de gunoaie cu mirosuri neplăcute. Mai mult, prin asigurarea unei curățări mecanice a suprafețelor active de separare a grătarelor se creează posibilitatea automatizării procesului de lucru al instalațiilor de sitare, mecanismele de sitare având o funcționare intermitentă comandată de valoarea pierderii de sarcină pe grătar, prin aceasta realizându-se economie de forță umană de muncă. În figura 2.4 este prezentată schema de principiu a unui grătar cu curățare mecanică, suprafața activă 1 a grătarului fiind raclată de un sistem de greble (piepteni) care agăță și antrenează impuritățile reținute către un jgheab de evacuare 3.
Fig.2.4 Schema de principiu a unui grătar cu curățare mecanică
După forma suprafeței active a grătarelor acestea se pot clasifica în:
– grătare plane cu suprafața activă netedă;
– grătare curbe cu suprafața activă netedă;
– grătare cilindrice cu suprafața activă netedă;
– grătare plane cu suprafața activă profilată;
– grătare cilindrice cu suprafața activă profilată.
După mișcările suprafeței active și organelor de curățare, grătarele se pot clasifica în:.
– grătare cu suprafața activă fixă;
– grătare cu suprafața activă mobilă;
– grătare cu organe de curățare a suprafeței active fixe;
– grătare cu organe de curățare a suprafeței active mobile;
De menționat că în general grătarele cu suprafața activă plană sunt de regulă fixe, fiind prevăzute cu organe de curățare mobile care raclează suprafața activă efectuând mișcări de translație sau mișcări de rotație, în timp ce grătarele cu suprafața activă profilată sunt de regulă mobile, efectuând mișcări de traslație, rotație sau secvențiale, fiind dotate de regulă cu organe de curățare fixe, care desprind impuritățile reținute pe suprafața activă a grătarului și o dirijează spre jgeaburile de evacuare.
2.1.3 Instalații de sitare prevăzute cu suprafețe active de reținere de tip site
Instalațiile de sitare prevăzute cu suprafețe active de reținere de tip site sunt mult mai rar întâlnite în practica epurării apelor uzate. În continuare vor fi prezentate totuși câteva cazuri particulare de instalații de sitare care au fost dezvoltate în scopul utilizării la epurarea unor anumite categorii de ape uzate și anume: instalația cu sită conică rotativă, instalația cu sită vibratoare și instalația cu site de tip Coandă.
Instalația cu sită conică rotativă este constituită (vezi figura 2.5) din toba cilindrică 5, prevăzută cu suprafață filtrantă din pânză, care este acționată în mișcare de rotație de către motorul electric 8, transmisia cu curele 7 și cuplajul 6. Înfluentul 1, constituit dintr-o suspensie bifazică este proiectat prin pompare în interiorul tamburului conic, faza lichidă trecând prin pânza filtrantă a tamburului fiind colectată și evacuată prin jgheabul de evacuare 2, în timp de impuritățile solide care rămân pe suprafața interioară a pânzei filtrante a tamburului sunt evacuate în jgheabul de colectare 3. De menționat că o astfel de instalație se pretează la epurarea provenite de la abatoare [].
Fig.2.5 Schema de principiu a sitei conice rotative
Instalația cu sită vibratoare este constituită (vezi figura 2.6) dintr-un tambur cilindric vertical în interiorul căruia se găsește suprafața de separare 5 de tip trețea cu ochiuri, care este antrenat în mișcare oscilatorie circulară prin intermediul mecanismului cu excentric 4. Influentul 1 (suspensie apoasă) este proiectat pe suprafața de separare, faza lichidă trecând prin rețeaua de ochiuri și fiind evacuată prin jgheabul 2, în timp de particulele solide reținute pe suprafața de separare sunt îndepăratte prin jgheabul 3 datorită vibrațiilor.
Fig.2.6 Schema de principiu a sitei vibratoare
Fig.2.7 Schema de principiu a sitei de tip Coandă
Instalația cu site de tip Coandă (vezi figura 2.7) care sunt compuse din mai multe panouri 3 formate din bare orizontale cu profil special care formează interspații (fante) cu dimensiuni în gama 0,125 – 2,5 mm, dispuse la înclinații diferite față de orizontală, din ce în ce mai mici pe cadrul 1. Principiul pe care se bazează funcționare sitei este efectul de alipire a unui jet de lichid la profilul de-alungul căruia se face curgere denumit efect Coandă, după numele savantului care l-a descoperit. Influentul de suspensie apoasă de particule solide, care este introdus prin pompare în instalație prin conducta 2 astfel încât la intrarea la partea superioară a panourilor să aibă o viteză de 1,2-1,4 m/s, va curge de-a lungul panourilor, căpătând accelerație din cauza înclinării acestora. Apa se separă de particulele solide prin alipirea la profilul barelor panourilor, particulele solide continuându-și curgerea de-alungul panourilor. Pe panoul inferior materiile solide își încetinesc cursul datorită micșorării înclinației față de orizontală și se scurg prin jgheabul de evacuare 2. Apa separată prin fantele panourilor este evacuată din instalație sub forma efluentului clarificat 4.
2.1.4 Dezintegratoare mecanice
În anumite cazuri instalațiile de sitare sunt prevăzute cu echipamente mecanice de tocare a suspensiilor grosiere reținute care poartă denumirea de dezintegratoare mecanice. În acest caz de regulă materialul separat pe suprafața activă de reținere a instalației de sitare este antrenat prin transport hidraulic către dezintegratorul mecanic unde este tocat la dimensiuni de 0,15 – 3 mmdupă care tot prin transport hidraulic materialul tocat este dirijat în amontele instalațiilor de sitare pe care le parcurg urmând a fi reținut și eliminat în alte obiecte tehnologice ulterioare instalației de sitare.
În figura 2.8 este prezentat un dezintgrator mecanic cu ax vertical. Acesta este compus dintr-un sistem cilindric de bare statice de fărâmițare (de forma unei colivii), în interiorul căruia este plasat un tambur cilindric rotativ 3, prevăzut cu lame sau muchii tăietoare, acționat prin intermediul motoreductorului 1. Reținerile brute aduse prin transport hidraulic, întră in dezintegrator prin suprafața laterală a sistemului de bare statice și intră în zona de acțiune a tamburului rotativ unde sunt tocate, după care sunt evacuate axial tot prin transport hidraulic.
Fig.2.8 Schema de principiu a dezintgratorului mecanic cu ax vertical
2.1.5 Echipamente pentru separarea materiilor grase în peliculă
Rezidurile petroliere, materiile grase, etc. aflate sub formă de peliculă la suprafața apei trebuie să fie colectate, în vederea refolosirii și în vederea protejării mediului ambiant. Echipamentele mecanice utilizate în acest scop se bazează pr proprietatea de adeziune diferențiată a apei și materiilor sub formă de peliculă la suprafața organelor de separare.
Principial un echipament de colectare a materiilor sub formă de peliculă la suprafața apei este constituit dintr-un număr de organe de colectare prin adeziune (de tip disc, tambur sau bandă continuă) care sunt imersate în apa pe care este formată pelicula. În figura 2.9 este prezentată schema de principiu a unui separator cu disc care este compus din mecanismul de antrenare 1 a discului în mișcare de rotație, discul 2, răzuitorul 3 și jgheabul de colectare 4. Debitul de materie plutitoare colectată prin adeziune depinde de proprietățile materialului colectat (vâscozitate, densitate, tensiune superficilă), de geometria organelor de colectare (diametru, grosime), de numărul de organe active de colectare, de unghiul de contact a organelor de colectare cu apa pe acre se formează pelicula, de grosimea peliculei, etc. De menționat că astfel de echipamente cu baterii de discuri sunt utiliazate pentru îndepărtarea peliculelor de petrol de pe apă (maree negre) și recuperează petrolul cu un conținut rezidual de apă de maxim 3%.
Fig.2.9 Schema de principiu a separatorul cu discuri
2.2 Deznisipatoare
În apele uzate urbane se gasește o cantitate semnifictivă de suspensii de natură anorganică cu structură granuloasă care poartă numele generic de nisip. Nisipul este introdus în apele uzate în special prin intermediul sistemului de canalizare stradal unde ajunge, prin acțiune eoliană și prin intermediul precipitațiilor, de pe terenuri și drumuri.
Particulele de nisip conținute în apa uzată au o acțiune deosebit de agresivă asupra tuturor instalațiilor și echipamentelor din componența stațiilor de epurare a apelor uzate cu care intră în contact putând produce uzarea prin abraziune a conductelor și canalelor, deteriorări ale echipamentelor mecanice, înfundări și alte neajunsuri. Este deci evident că nisipul trebuie îndepărtat din apa uzată cât se poate de devreme în cadrul fluxului tehnologic al stațiilor de epurare, și din această cauză, instalațiile de deznisipare sunt plasate de regulă în treapta mecanică, imediat după instalațiile de sitare. Trebuie menționat faptul că materialul depus în deznisipatoarele stațiilor de epurare a apelor uzate urbane conține pe lângă nisip și mici cantități de substanțe organice (putrescibile) care îi conferă acestuia un ridicat grad de nocivitate (constituie focare de infecție), acesta neputând fi valorificat ca atare ci numai după o curățare prealabilă.
În general deznisipatoarele sunt utilizate pentru separarea din apele uzate a particulelor de nisip cu dimensiuni mai mari de 0,2 mm.
Clasificarea deznisipatoarele se poate face după mai multe criterii, și anume: după direcția de curgere a apei, după modul în care se realizează circulația apei în instalație, după modul cum se evacuează nisipul din instalație și după modul de combinare cu alte obiecte tehnologice ale treptei mecanice.
După direcția de curgere a apei, deznisipatoarele se clasifică în:
– deznisipatoare orizontale longitudinale;
– deznisipatoare orizontale tangențiale.
După modul în care se realizează circulația apei în instalație, deznisipatoarele se clasifică în:
– deznisipatoare cu curgere laminară gravitațională a curentului de apă supus procesului;
– deznisipatoare cu antrenare laminară a curentului de apă supus procesului;
– deznisipatoare cu dirijarea curentului de apă supus procesului (curgere în curent elicoidal).
După cum se evacuează nisipul din instalație, deznisipatoarele se clasifică în:
– deznisipatoare cu evacuare manuală a nisipului (foarte rar întâlnite, în cazul unor stații de epurare de mică capacitate);
– deznisipatoare cu evacuare mecanică a nisipului;
– deznisipatoare cu evacuare hidraulică a nisipului (prin ejecție – cu air-lift, prin sifonare sau prin pompare).
După modul de combinare cu alte obiecte tehnologice ale treptei mecanice, deznisipatoarele se clasifică în:
– deznisipatoare propriu-zise (care realizează strict numai deznisipare);
– deznisipatoare combinate (cu separatoare de grăsimi, cu instalații de sitare și separatoare de grăsimi,etc.).
Instalațiile de deznisipare cele mai frecvent întâlnite în stațiile de epurare a apelor uzate urbane sunt deznisipatoarele propriu-zise orizontale longitudinale, cu curgere laminară (gravitațională sau forțată) și cu evacuare mecanică sau hidraulică a nisipului sedimentat care se construiesc în două variante reprezentative și anume: deznisipatoare longitudinale cu secțiune parabolică și deznisipatoare longitudinale cu secțiune dreptunghiulară. De mențonat că în deznisipatoare viteza curentului de apă uzată supus procesului este cea mai ridicată dintre toate tipurile de instalații de sedimentare ale stației de epurare și din această cauză (0,1 – 0,3 m/s) și din această cauză, pentru menținerea preciziei de reținere a nisipului în instalație, în condițiile variației debitului curentului de apă uzată care parcurge instalațiile, este necesară cuplarea acestor variante de deznisipatoare cu echipamente care stabilizează viteza de curgere a apei uzate, echipamente care totodată se constituie în dispozitive de măsurare a debitului curentului de apă care le parcurg. În acest sens, deznisipatoare longitudinale cu secțiune parabolică se cuplează cu canale Parshall, în timp ce deznisipatoare longitudinale cu secțiune dreptunghiulară se cuplează cu deversoare proporționale.
Deznisipatorele longitudinale cu secțiune parabolică cuplate cu canale Parshall cu evacuare mecanică/hidraulică a nisipului sunt compuse din următoarele subansambluri principale (vezi figura 2.10): compartimentele de deznisipare (poziția I), canalele Parshall (poziția II), podul rulant de colectare a nisipului (poziția III), sistemul de evacuare și spălare a nisipului (poziția IV) și jgheaburile drenante longitudinale pentru deshidratarea nisipului (poziția V).
Compartimentele de deznisipare sunt construite din beton având pereții 1 de formă parabolică (sau o formă cât mai apropiată de aceasta) în zona de curgere a apei (vezi figura 2.11) și verticali deasupra zonei de curgere a apei. De-a lungul părții inferioare a compartimentelor sunt prevăzute rigolele centrale 2 de colectare a nisipului. În cazul în care deznisipatorul are sistem de colectare mecanică a nisipului, în partea dinspre amonte a fiecărui compartiment sunt prevăzute bașele 3. În cazul în care deznisipatorul are sistem de colectare hidraulică a nisipului, bașele nu sunt necesare.
În avalul fiecărui compartiment de deznisipare cu secțiune parabolică este recomandabil să fie prevăzut câte un canal Parshall care are următoarele roluri foarte importante: să mențină constantă viteza de curgere a curentului de apă uzată care străbate deznisipatorul în cazul în care debitul curentului de apă uzată variază (variația debitului este limitată superior de o valoare maximă, și anume valoarea debitului de calcul (Qc), situație în care nivelul apei în deznisipator se găsește la limita superioară a zonei parabolice a pereților); să permită o determinare ușoară și precisă a valorii debitului de apă uzată care străbate deznisipatorul.
Canalele Parshall care lucrează în agregat cu compartimentele de deznisipare, sunt canale cu secțiune dreptunghiulară prevăzute cu o îngustare (fantă) dreptunghiulară având radierul orizontal sau coborât (cu treaptă). Atâta timp cât curgerea apei prin canalul Parshall se face cu salt hidraulic neînecat, debitul de intrare în canal (același cu debitul din deznisipator) poate fi determinat prin măsurarea unui singur parametru, și anume nivelul apei din amontele îngustării, scop în care în această zonă este prevăzut căminul 4 în care se fac măsurătorile.
Podul rulant de colectare a nisipului este compus din platforma 5, sistemul de rulare 6, sistemul de antrenare 7 care asigură deplasarea podului rulant și după caz, cu lopețile racloare 8 dotate cu mecanismele de poziționare 9, la sistemele de colectare mecanică a nisipului sau cu agregate de pompare sau cu instalații cu sifoane, la sistemele de colectare hidraulică a nisipului (în acest din urmă caz, amestecul de nisip și apă este preluat din rigola de colectare a deznisipatorului prin intermediul unor conducte de absorbție prevăzute cu sorburi și apoi evacuat în lungul jgheabului drenant longitudinal adiacent deznisipatorului prin conductele de evacuare fixate pe podul rulant). Un pod rulant poate deservi simultan unul sau mai multe compartimente de deznisipare. Dacă podul rulant deservește concomitent mai multe compartimente de deznisipare, atunci acesta este prevăzut cu organe de colectare/colectare – evacuare a nisipului pentru fiecare compartiment în parte, poziționate corespunzător și care pot fi comandate independent.
Sistemul de evacuare și spălare a nisipului, care echipează deznisipatoarele cu colectare mecanică a nisipului, preiau hidraulic nisipul colectat în bașele din amontele compartimentelor de deznisipare prin intermediul unor agregate de pompare 10 și îl introduc în instalația de spălare 11, unde acesta este curățat de particulele și impuritățile fine de natură organică, după care este evacuat prin intermediul unui sistem de conducte 12 în jgheabul drenant longitudinal amplasat paralel cu compartimentele de deznisipare, în vederea deshidratării.
De menționat că în cadrul stațiilor de epurare moderne sunt prevăzute instalații de spălare și dezhidratare a nisipului în agregat cu instalațiile de deznisipare, care au rolurile de îndepărtare a impuritățile organice și de dezhidratare a nisipului separat, obținându-se un nisip curat, inert din punct de vedere microbiologic, care poate fi valorificat sau evacuat în mediul ambiant fără nici un pericol.
Fig.2.10 Deznisipator longitudinal cu secțiune parabolică cuplat cu canal Parshall
Fig.2.11 Deznisipator longitudinal cu secțiune parabolică (dimensiuni caracteristice)
Deznisipatoarele longitudinale cu secțiune dreptunghiulară cuplate cu deversoare proporționale cu evacuare mecanică/ hidraulică sunt compuse din următoarele subansambluri principale (vezi figura 2.12): compartimentele de deznisipare (poziția I), deversorul proporțional (poziția II), podul rulant de colectare a nisipului (poziția III), sistemul de evacuare și spălare a nisipului (poziția IV) și jgheabul drenant longitudinal pentru deshidratarea nisipului (poziția V).
Compartimentele de deznisipare 1 sunt construite din beton armat și au, în secțiune transversală, formă dreptunghiulară. În cazul în care deznisipatorul este prevăzut cu sistem de colectare mecanică a nisipului, în partea dinspre amonte a compartimentelor de deznisipare sunt prevăzute bașele 2.
La acest tip de deznisipatoare, compartimentele de deznisipare sunt prevăzute cu deversoare proporționale care au următoarele funcțiuni: menținerea unei viteze orizontale medii constante a curentului de apă uzată prin compartimentele de deznisipare, indiferent de valoarea debitului; determinarea facilă a valorii debitului curentului de apă care străbate compartimentul de deznisipare, pe baza unui singur parametru și anume înălțimea lamei de apă de pe deversor. Deversorul proporțional este de forma unui ecran 3 în care este prevăzută o decupare cu un contur de o formă specială.
Podul rulant de colectare a nisipului 4 este compus din platforma 5, sistemul de rulare 6, sistemul de propulsie 7 care asigură deplasarea podului rulant și, după caz, cu sistemul 8 de colectare mecanică cu lamă racloare a nisipului sau cu sisteme hidraulice de colectare – evacuare a nisipului (prin pompare sau prin sifonare) care la deplasarea podului rulant îl absorb de pe radierul deznisipatorului și îl transportă și evacuează hidraulic în jgheabul drenant de deshidratare a nisipului plasat adiacent deznisipatorului. Un pod rulant poate deservi simultan unul sau mai multe compartimente de deznisipare. În cazul când deservește simultan mai multe compartimente de deznisipare, podul rulant este echipat cu sisteme de colectare/colectare – evacuare a nisipului poziționate corespunzător pentru fiecare compartiment de deznisipare în parte și care pot fi comandate independent.
În cazul în care compartimentele de deznisipare sunt dotate cu sisteme de colectare mecanică, nisipul este strâns în bașele din amontele compartimentelor de unde este evacuat prin pompare prin intermediul unor pompe 9 aflate în cămine adiacente bașelor și evacuat prin sistemele de conducte 10 în jgheaburile de deshidratare 11. În anumite cazuri sunt prevăzute și instalații de spălare 12 în care, înainte de evacuarea în jgheaburile de deshidratare, nisipul este spălat în scopul îndepărtării particulelor de natură organică.
Fig.2.12 Deznisipator longitudinal cu secțiune dreptunghiulară cuplat cu deversor proporțional
În practică mai sunt întâlnite și deznisipatoare orizontale tangențiale la care curentul de apă uzată supus procesului este introdus tangențial într-un bazin de deznisipare cu formă circulară în secțiune orizontală. Avantajul unui astfel de deznisipator este acela că în acest caz nisipul se separă din apă atât câmpului gravitațional dar mai ales câmpului centrifugal creat prin dirijarea curentului de apă într-o mișcare de rotație.
În figura 2.13 este prezentat un deznisipator tangențial la care curentul de apă introdus tangențial în bazin este antrenat în mișcare de rotație prin intermediul paletelor rotative 7 care sunt acționate prin intermediul motoreductorului 8 prin arborele 6. Nisipul se separă din curentul de apă preponderent din cauza câmpului centrifugal creat, se decantează pe peretele lateral al bazinului, de unde se scurge gravitațional în bașa centrală 13. De aici este absorbit prin sistemul air-lift 1 și evacuat pe platforma de drenaj 5 în vederea dezhidratării.
În ultima perioadă au fost dezvoltate deznisipatoare orizontale longitudinale la care curentul de apă uzată este dirijat într-o mișcare elicoidală prin intermediul unor sisteme de diuze de insuflare a aerului plasate în partea inferioară a bazinelor în apropierea unuia dintre pereții lateral (vezi figura 2.14 stânga, în zona centrală). Avantajul major al acestor deznisipatoare longitudinale cu insuflare de aer este acela că datorită dirijării curentului de apă uzată se scurtează semnificativ distanța necesară sedimentării nisipului fașă de cazul deznisipatoarelor longitudinale cu curgere laminară a curentului de apă uzată cea ce conduce la o diminuare importantă a gabaritului acestora. De asemenea profitând de faptul că se insuflă un flux de bule de aer în curentul de apă uzată, în aceste bazine se poate produce pe lângă deznisipare și o separare prin flotație a impurităților care aderă la bulele de aer formând agregate cu densitate mai mică decât a apei și care se acumulează sub formă de spumă la suprafața apei. Astfel au fost construite și iau din ce în ce mai multă amploare sistemele combinate de deznisipare și separarea grăsimilor (vezi figura 2.14) care sunt compuse din deznisipatoare longitudinale cu insuflare de aer la care se atașează canale laterale de formare a peliculelor de spumă (în special materii grase floculate).
Fig.2.13 Deznisipator orizontal tangențial
Fig. 2.14 Sistem combinat de deznisipare prin insuflare de aer și separarea grăsimilor
De menționat că aceste sisteme combinate sunt prevăzute cu sisteme mecanizate de evacuare a nisipului și materiilor grase separate sub forma unor poduri rulante pe care sunt montate dispozitive de evacuare a nisipului sedimentat prin raclare (mecanice) sau prin absorbție (hidraulice sau hidro-pneumatice) și lame de dirijare a spumei în jgheaburi de colectare.
2.3 Separatoare de grăsimi
Separatoarele de grăsimi sunt obiecte tehnologice ale stațiilor de epurare a apelor uzate în care sunt separate prin flotație materiile grase floculate sau emulsionate din apa supusă tratamentului.
Prin definiție flotația este un proces de separare a unuia sau mai multor componente dintr-o suspensie apoasă prin atașarea acestora la un flux gazos de microbule, care parcurg lichidul și apoi se acumulează împreună cu componenții extrași sub formă de spumă la suprafața acestuia. Procesul de flotație este compus din mai multe fenomene elementare succesive, și anume: generarea bulelor de gaz și deplasarea acestora prin faza lichidă, formarea agregatelor bule-particule care aderă la acestea, ridicarea agregatelor bule-particule aderate la suprafața lichidului și formarea spumei trifazice (lichid-bule de aer-particule aderate).
Tipurile de separatoare de grăsimi cel mai frecvent întâlnite în stațiile de epurare a apelor uzate pot fi clasificate după modul de generare a bulelor de gaz în: separatoare de grăsimi cu aer insuflat și separatoare de grăsimi cu aer dizolvat.
Separatoarele de grăsimi cu aer insuflat sunt instalațiile de separarea materiilor grase din apele uzate utilizate în stațiile de epurare mecano-biologice clasice. În figura 2.15 este prezentat un separator de grăsimi cu insuflare de aer la joasă presiune (0,5 – 0,7 atm).
Fig. 2.15 Separator de grăsimi cu insuflare de aer la joasă presiune (0,5 – 0,7 atm)
Funcționarea acestui tip de separator de grăsimi este următoarea: fluxurile de apă uzată supusă procesului pătrund în instalație prin orificiile de intrare al camerelor amonte (vezi secțiunea longitudinală din figura 2.15) în partea inferioară a zonei centrale (active) a compartimentelor separatorului de grăsimi, în care se insuflă aer sub formă de bule fine prin difuzoare cu placi poroase plasate pe radierul acestora (vezi secțiunea transversală din figura 2.15). Sub acțiunea fluxului de bule insuflate are loc flotația materiilor floculate grase care sunt antrenate către suprafața curentului de apă uzată. Din cauză că în zona centrală activă a compartimentelor are loc o curgere turbulentă datorită fluxului de bule de aer insuflate, agregatele bule-particule formate care se îndreaptă căte suprafață trec prin grătarele de liniștire ale pereților laterali ai zonei centrale active (ecranele longitudinale), în zonele laterale pasive, unde se formează peliculele de spumă trifazică la suprafața curentului de lichid. Peliculele de spumă de la suprafața lichidului din zonele laterale pasive ale compartimentelor sunt eliminate fie prin dirijarea acestora cu lame fixate pe poduri rulante către jgheaburi de coletare flotante de unde suntevacuate, fie prin deversare peste pereții latelari ai compartimentelor, în canalele laterale de evacuare a spumei, prin ridicarea nivelului curentului de apă ce parcurge separatorul de grăsimi prin închiderea temporară a batardourilor (stavilelor) aval (notate cu S2 în secțiunea longitudinală din figura 2.15). După parcurgerea completă a compartimentelor separatorului de grăsimi curentele de apă uzată epurate de materiile grase părăsesc instalația prin orificiile de evacuare ale camerelor aval ale compartimentelor.
Separatoarele de grăsimi cu aer dizolvat sunt instalații moderne și eficiente de separare a materiilor grase din apele uzate care funcționează pe principiul flotației cu aer dizolvat, care în ultima perioadă sunt tot mai răspândite și există o tendință evidentă că se vor impune din ce în ce mai mult în practică.
Flotația cu aer dizolvat (notată pe scurt DAF) este un tratament care se aplică apelor uzate (sau altor categorii de ape) în scopul eliminării suspensiilor solide greu separabile sau neseparabile în mod natural prin decantare, cum ar fi de exemplu grăsimile, uleiurile sau alte tipuri de impurități cu densitatea comparabilă sau mai mică decât a apei și cu structură floculoasă sau emulsionate.
Prin procedeul DAF, procesul de separare a acestor categorii de impurități din apa brută supusă tratamentului (vezi schema de principiu din din figura 2.16), are loc într-un bazin în care se introduce un amestec de apă și aer dizolvat, preparat într-o celulă de presurizare prin injectarea de aer comprimat într-un curent de apă curată (în majoritatea cazurilor curentul de apă se obține prin recircularea unei părți din efluentul instalației). În momentul în care amestecul de apă și aer dizolvat ajunge masa de apă brută din bazinul de flotație, aflată în condiții de presiune normale (adică sub acțiunea presiunii atmosferice), aerul dizolvat se degajă sub formă de bule fine care se ridică la suprafața. Dacă în timpul deplasării lor, bulele de aer interacționează și aderă la impurități din categoriile menționate, se formează agregate bule – particule, care datorită densității mai micii decât a apei, se deplasează de asemenea câtre suprafața apei unde formează un strat spumă. Stratul de spumă este îndepărtat de la suprafața apei prin diferite procedee. De menționat că la amestecul influentului cu apa presurizată, procesul de formare a bulelor de aer are o turbulență relativ redusă care crează în bazinul de flotație bune condiții și pentru depunerea suspensiilor decantabile și ca urmare, frecvent bazinele DAF sunt prevăzute cu sisteme de antrenare și evacuare a nămolului decantat.
Fig. 2.16 Schema de principiu a unui separator de grăsimi cu aer dizolvat (DAF)
i.Influent r.recirculare e.Efluent
1. Bazi n de flotație-decantare 2.Cămin de evacuare 3.Pompă de recirculare 4.Capsulă de presurizare
2. Valvă de destindere 6.Compresor
O altă variantă mai rar întâlnită a flotației cu aer dizolvat este flotația sub vid care constă în saturarea cu aer a apei uzate brute supusă tratamentului într-o cameră de aerare și apoi introducerea acesteia într-o incintă cu presiune inferioară celei atmosferice.
La scăderea presiunii în interiorul instalației (vezi figura 2.17), o parte din aerul dizolvat în apa uzată aeratăse degajă sub formă de bule fine care asigură flotația materialului floculos în suspensie. Spre deosebire dde flotația cu insuflare de aer, în acest caz turbulența este foarte mică favorizând formarea și menținerea agregatelor floculoase. De asemenea condițiile de lucru din instalație favorizează și decantarea suspensiilor grele, și în acest scop bazinul instalației este prevăzul și cu un sistem de racloare de radier pentru evacuarea materialului decantat.
Avantajul principal al procedeului este acela că bulele de aer se redizolvă în curentul de apa care părăsește instalația, la creșterea presiunii, și prin aceasta nu mai este stânjenită decantarea ulterioară
Fig. 2.17 Instalație de tratare a apei supusă tratamentului cu coagulanți-floculanți
a.Schema generală ainstalației b.Sectiune prin camera de vid
1.Admisia apei 2.Compartiment de admisie 3.Compartiment de aerare 4. Compartiment de evacuare a bulelor mari
2.Cameră de vid 6.Evacuarea apei 7. Conductă de evacuare a apei 8.Conductă cu închidere hidraulică de evacuare a nămolului flotat 9. Conductă cu închidere hidraulică de evacuare a nămolului decantat 10 Admisie apă 11.Aspirație aer. 12.Sistem de racloare pentru nămolul flotat 13. Sistem de racloare pentru nămolul decantat
14.Perete semiscufundat
2.4 Instalații de coagulare-floculare
În stațiile pentru tratarea apelor de alimentare, precum și în stațiile de epurare a apelor uzate, operația tehnologică de limpezire a apei se face pe cale mecano-chimică, prin separarea prin sedimentare a impurităților solide din apele supuse tratamentului.
Sedimentarea (decantarea) este un fenomen fizico-mecanic de depunere gravitațională a particulelor solide aflate în suspensie în lichidul supus procesului. Totuși, în cazul decantării apelor naturale sau uzate, doar o parte dintre particulele solide se separă prin sedimentare (denumite particule sau suspensii sedimentabile), cealaltă parte, compusă în special din particule fine sau coloizi (care sunt particule foarte mici cu dimensiuni de 0,1 – 100 μm care sunt legate electrochimic de masa de apă) dispersați în apă, se separă prin sedimentare într-un interval de timp foarte îndelungat sau niciodată. Particulele fine și coloizii dispersați în apă poartă numele de particule sau suspensii nesedimentabile și conferă apei tulbureală (sau turbiditate) și culoare, deci o calitate proastă a limpezimii sale, oricât de mult ar dura procesul de decantare. În scopul separării particulelor nedecantabile, apa este supusă și unui tratament chimic de amestecare cu reactivi chimici (denumiți coagulanți – floculanți), care se dispersează în apă sub formă de particule foarte fine, încărcate cu sarcină electrică pozitivă, și care neutralizează legăturile electrochimice stabilite între particulele nedecantabile și apă, facilitând astfel agregarea acestora în flocoane cu dimensiuni din ce în ce mai mari, și prin aceasta, sedimentarea lor. Efectul tratamentului de coagulare – floculare este îndepărtarea din apa supusă tratamentului a tulburelii și culorii, rezultând un efluent limpede și cristalin.
Tratamentul de coagulare – floculare [4] se realizează într-o instalație plasată de regulă chiar în amontele decantorului din treapta mecanică de tratare a apelor, care este compusă din: stație de preparare și dozare a reactivilor, bazin de amestec și bazin de reacție. În figura 2.18 este prezentat un exemplu tipic de instalație de tratare a apei supusă tratamentului cu coagulanți-floculanți.
Fig. 2.18 Instalație de tratare a apei supusă tratamentului cu coagulanți-floculanți
a.Vedere laterală b.Vedere de sus
1.Vas de dizolvare a coagulantului 2.Vas de diluare a soluției de coagulant 3.Vas de dozare a coagulantului
4.Vas de dizolvare a reactivului de alcalinizare 2.Vas de dozare a reactivului de alcalinizare
6.Alimentare cu apă brută 7.Bazin de amestec 8. Bazin de reacție 9.Evacuare către decantorul primar
10 Apă filtrată pentru prepararea soluțiilor de reactivi
În stația de gospodărire a reactivilor se realizează depozitarea, pregătirea formei de administrare (pulbere sau soluție) și dozarea coagulanților –floculanți.
Fig. 2.19 Bazin de amestec cu camere cu șicane
a.Vedere laterală b.Vedere de sus
1.Alimentare cu apă brută 2. Alimentare cu soluție de coagulant 3. Conductă de ieșire 4. Preaplin 2. Conductă de golire
În bazinul de amestec se realizează un amestec intim între reactivi și apa brută supusă tratamentului prin agitare hidraulică, în amestecătoare cu camere cu șicane (vezi figura 3.19) sau în amestecătoare cu salt hidraulic (vezi figura 2.20) sau mecanică, cu agitatoare mecanice cu palete sau prin introducerea reactivilor în admisia unei pompe centrifuge care transmite fluxul de apă brută spre decantoare. Timpul necesar amestecării coagulantului cu apa brută este de 10-20 minute, în cazul amestecării hidraulice, și de 15-30 minute, în cazul amestecării mecanice.
Fig. 2.20 Bazin de amestec cu salt hidraulic
a.Vedere laterală b.Vedere de sus
1.Intrarea apei 2. Ieșirea apei
Reacția de floculare, adică formarea și creșterea flocoanelor are loc în bazinul de reacție și în foarte multe cazuri chiar direct în decantorul primar. În timpul reacției de floculare este foarte favorabilă o agitare cu intensitate moderată a apei, pentru favorizarea creșterii și a agregării flocoanelor, precum și pentru împiedicarea sedimentării acestora în bazinul de reacție (se menționează că o agitare mai intensă a apei ar duce la fărâmițarea flocoanelor, iar o agitare cu intensitate scăzută favorizează depunerea flocoanelor). În acest scop, bazinele de reacție sunt prevăzute cu amestecătoare lente, de asemenea hidraulice, de tip amestecătoare de tip camere cu orificii și șicane sau amestecătoare conice sau mecanice, amestecătoare cu palete montate pe arbori orizontali (vezi figura 2.21). Realizarea floculării direct în bazinele decantorului primar prezintă avantajul important că se evită fragmentarea flocoanelor la trecerea acestora din bazinul de reacție în decantor, așa cum se întâmplă de obicei atunci când construcțiile floculatorului și decantorului sunt separate. Folosirea reactivilor de coagulare-floculare în procesul de limpezire a apei conduce la depunerea în decantoare a unor volume de nămol de 2-3 ori mai mari decât cele rezultate din procesele de limpezire fără tratament de coagulare-floculare.
Fig. 2.21Bazin de reacție cu amestecătoare cu palete montate pe arbori orizontali
1.Intrarea apei 2.Pereți transversali 3.Motor de acționare 4. Palete 2.Indicații asupra mărimii floconelor
6.Decantor primar 7.Vană de perete 8. Canal de evacuare a nămolului sedimentat
Reactivii de coagulare-floculare (denumiți pe scurt coagulanți) sunt substanțe chimice care, dacă sunt folosiți în concentrațiile recomandate, nu sunt dăunători organismului uman. Cei mai uzuali reactivi folosiți pentru tratarea atât a apelor pentru alimentare cât și a apelor uzate sunt sulfatul de aluminiu și sulfatul feros, iar mai rar se folosesc: clorură ferică, sulfat feric, silicat de sodiu, aluminat de sodiu.
Sulfatul de aluminiu Al2(SO4)3·18 H2O este un produs industrial solid, cu densitatea de 1620 kg/m3, care are în plus are și proprietatea de a produce decolorarea apei. Prin dizolvarea în apă, acesta se combină cu bicarbonatul de calciu sau de magneziu, reducând duritatea temporară a apei și formând hidroxid de aluminiu:
(2.3)
Hidroxidul de aluminiu se repartizează în apă dispersat în particule fine, încărcate cu sarcină electrică pozitivă, neutralizând sarcina electrică negativă a particulelor coloidale din apa tratată.
La utilizarea sulfatului de aluminiu ca reactiv de coagulare, procesul de coagulare floculare are loc în mod corespunzător dacă apa are duritate suficientă.
Sulfatul feros FeSO4·H2O este un produs industrial solid, cu densitatea de 1890 kg/m3. Și acesta, dacă este dizolvat în apă, reacționează cu bicarbonatul de calciu sau de magneziu, formând bicarbonat acid feros și sulfat de calciu sau de magneziu:
(2.4)
Ca și hidroxidul de aluminiu, bicarbonatul acid feros neutralizează sarcina electrică a particulelor coloidale. Pentru producerea fenomenului de coagulare a suspensiilor coloidale din apă, este necesar ca acestea să aibă o alcalinitate corespunzătoare, exprimată prin duritatea temporară a apei. Se menționează că în cazul utilizării sulfatului feros, dacă apa nu are suficientă alcalinitate (conferită de conținutul în bicarbonat de calciu sau de magneziu, adică de duritatea sa), procesul de coagulare-floculare nu are loc. De aceea, în acest caz, apa supusă tratamentului trebuie să fie alcalinizată prin adăugare de var sau sodă.
Clorura ferică FeCl3 este de asemenea un coagulant destul de utilizat, care dacă este dizolvat în apă reacționează cu bicarbonatul de calciu sau de magneziu prezent în aceasta, formând hidroxid de fier, clorură de calciu sau de magneziu și bioxid de carbon. Hidroxidul de fier se dispersează în particule fine și neutralizează sarcina electrică a particulelor fine sau coloidale permițând flocularea acestora.
(2.5)
Și în acest caz, dacă apa nu are suficientă alcalinitate, atunci se adaugă sodă în apă producându-se reacții chimice de forma:
(2.6)
Se menționează că, în general, tratamentele de coagulare – floculare a particulelor fine și coloizilor au ca principali factori de influență pH-ul și temperatura apei. În cazul sulfatului de aluminiu, domeniul de valori al pH-ului în care reacțiile chimice de coagulare – floculare au loc este între 5,5–8 iar pentru sulfatul feros domeniul de valori al pH-ului pentru producerea reacțiilor de coagulare – floculare este între 8,5–11. În ceea ce privește temperatura, dacă apa supusă tratamentului are valori ale temperaturii mai mici de 4–5 oC, atunci conține concentrații reduse de impurități coloidale cu sarcină negativă, reacțiile chimice de coagulare producându-se foarte lent, îngreunând astfel exploatarea stațiilor de tratare a apelor.
Pentru îmbunătățirea calității tratamentelor de coagulare – floculare, pe lângă reactivii de coagulare și alcalinizare se mai introduc de regulă și o serie de alți reactivi denumiți adjuvanți ai coagulării, a căror folosire aduce următoarele avantaje: creșterea vitezei de floculare, obținându-se flocoane de dimensiuni mai mari, mai dense și mai rezistente la sfărmare; lărgirea domeniului pH-ului în care are loc procesul de coagulare – floculare; eficiență crescută a procesului de coagulare – floculare la temperaturi scăzute; creșterea de 2-3 ori a vitezei de sedimentare a flocoanelor formate, ceea ce conduce la obținerea unei ape mai bine limpezite.
Ca adjuvanți ai coagulării pot fi menționați: silicatul de sodiu, bentonita, cărbunele activ sau nalcolitul care trebuie activați cu acid sulfuric, acid clorhidric, acid carbonic, acid sulfuros, sulfat de aluminiu, clor gazos, etc.
2.5 Decantoare primare
În stațiile de epurare urbane clasice, mecano-biologice, decantoarele sunt ansambluri de construcții și instalații care au rolul de a separa pe cale gravitațională suspensiile decantabile sau suspensile care printr-un tratament chimic de coagulare –floculare sunt aduse sub o formă decantabilă din apa uzată supusă procesului.
În funcție de treapta în care sunt plasate decantoarele pot fi clasificate în:
– decantoare primare, dacă sunt plasate în treapta mecanică și au rolul de a separa impuritățile decantabile sau cele aduse sub formă decantabilă, care poartă denumirea generică de nămol primar, din apa uzată supusă tratamentului fizico-mecanic;
– decantoare secundare, dacă sunt plasate în treapta biologică și au rolul de a separa biomasa microbiană, care poartă denumirile generice de nămol secundar sau nămol activ din apa supusă tratamentului biologic;
– decantoare terțiare, dacă sunt plasate în treapta terțiară (avansată) și deservesc diverse obiecte tehnologice din această treaptă (chimice, biologice, etc.);.
Decantoarele primare se pot clasifica după mai multe criterii și anume:după direcția de curgere a curentului de apă uzată prin decantor, după modul cum se realizează evacuarea nămolului sedimentat și după modul de combinare cu alte obiecte tehnologice.
După direcția de curgere a curentului de apă uzată, decantoarele primare se clasifică în:
– decantoare primare orizontale;
– decantoare primare verticale;
– decantoare primare înclinate.
Decantoarele primare orizontale sunt cele mai frecvent întâlnite tipuri de decantoare în practică, și sunt de regulă construcții din beton armat care ocupă de obicei o mare parte, dacă nu cea mai mare parte a suprafeței utile a stațiilor de epurare urbane. Decantoarele orizontale au fost dezvoltate în două variante, similare ca răspândire, și anume: decantoare orizontale longitudinale (denumite în continuare decantoare primare longitudinale) și decantoare orizontale radiale (denumite în continuare decantoare primare radiale).
Decantoarele primare longitudinale (vezi figura 2.22) sunt canale, de regulă cu secțiune dreptunghiulară , la care curentul de apă uzată brută intră pe la un capăt, pe durata parcurgerii lungimii canalului suspensiile din curentul de apă uzată se sedimentează pe radierul canalului, la celălalt capăt curentul de apă limpezită (clarificată) este captat prin deversare într-o rigolă situată la oglinda apei, de unde este evacuată din instalație.
Fig. 2.22 Decantor primar longitudinal cu pod rulant raclor
1.Separator de materii plutitoare 2.Compartimentul decantorului 3.Pod rulant 4. Sistemul de acționare a podului rulant 2.Lamă de raclare 6.Lamă de dirijare a spumei 7.Rigolă de colectare a apei clarificate 8.Bașă de colectare a nămolului raclat 9.Pompă de evacuare a nămolului colectat
Forma (vezi figura 2.23) și dimensiunile decantoarelor primare longitudinale sunt standardizate, sub formă de serie tipo-dimensională.
Fig. 3.23 Forma decantoarelor primare longitudinale
Decantoarele primare radiale (vezi figura 2.24) sunt construcții cu formă circulară în plan, la care curentul de apă uzată brută intră prin centru, se deplasează radial pe toate direcțiile, pe durata deplasării apei suspensiile din curentul de apă uzată se sedimentează pe radierul bazinului, apa limpezită (clarificată) fiind captată prin deversare într-o rigolă periferică situată la oglinda apei, de unde este evacuată din instalație. Decantoarele primare radiale au de asemenea formă și dimensiuni standardizate, sub formă de serie tipo-dimensională
Fig. 2.24 Decantor primar radial
Decantoarele primare verticale sunt mai rar întâlnite în practică. La acest tip de decantor (vezi figura 2.25) fluxul de apă uzată intră pe la partea inferioară a bazinului și se deplasează către partea superioară a acestuia. În timpul deplasării suspensiile di apa uzată se decantează și se sedimentează pe radierul bazinului. La partea superioară a bazinului apa clarificată este colectatătă prin deversare peste peretele bazinului și evacuată.
Fig. 2.25 Decantor primar vertical
1.Cameră de admisie a apei 2.Pâlnie pentru colectarea spumei 3.Perete semi-înecat
4. Deversor triunghiular 2.Rigolă pentru colectarea apei clarificate 6.Conductă de evacuare a apei decantate
7.Bașă de colectare a nămolului 8.Deflector
La decantoare primare înclinate, curgerea curentului de apă uzată supus tratamentului are ascensional la o anumită înclinare față de orizontală, asftfel încât nămolul sedimentat să se scurgă gravitațional pe radier către un rezervor de colectare. Acesta este principiu de funcționare al decantoareor lamelare (vezi figura 2.26), care sunt instalații foarte moderne care se impun din ce în ce mai mult la ora actuală, prezentând avantajul major că sunt construite pe verticală, deci necesitând o suprafață de dispunere mult redusă față de decantoarele clasice.
Fig. 2.26 Principiul de funcționare al decantoarelor lamelare
După modul cum se realizează evacuarea nămolului sedimentat, decantoarele primare se clasifică astfel:
– deznisipatoare cu evacuare manuală a nămolului (foarte rar întâlnite, în cazul unor stații de epurare de mică capacitate);
– deznisipatoare cu evacuare gravitațională a nămolului (vezi decantoarele înclinate);
– deznisipatoare cu evacuare mecanică a nămolului (prin raclare cu lame montate pe poduri rulante (vezi figura 2.22), pe sisteme de lanțuri (vezi figura 2.27), pe poduri pivotante (vezi figura 2.24)).
Fig. 2.27 Decantor primar longitudinal cu sistem de racloare pe lanțuri
1.Sistem de acționare 2.Arbore de antrenare a lanțurilor 3.Racloare 4. Ghidajul ramurei superioare
2.Sistem de întindere a lanțurilor 6.Roți de lanț 7.Ax condus 8.Bașă Ghidajul ramurei inferioare
După modul de combinare cu alte obiecte tehnologice, decantoarele primare se clasifică în:
– decantoare primare propriu-zise (care realizează strict numai decantare);
– decantoare primare combinate (decantoare Emscher).
Decantoarele Emscher (denumite astfel după numele localității în care au fost prima oară realizate, sau decantoare cu etaj) sunt o combinație (vezi figura 2.28) între un sistem de decantoare primare longitudinale și un fermentator anaerob de nămol. Ca particularități constructive, se menționează că decantoarele longitudinale au radierele înclinate și prevăzute cu fante pe unde nămolul depus se scurge în fermentatorul anarob care este plasat sub acestea. Gazul rezultat în urma procesului de fermentare anaerobă a nămolului este degajat direct în atmosferă. Acest sistem combinat se utilizează în stații de epurare a apei uzate fără treaptă biologică, în urma proceselor rezultând apă clarificată și nămol fermentat stabilizat.
Fig. 2.28 Decantor Emscher (decantor cu etaj)
2.3. Breviar de calcul
BREVIAR DE CALCUL
STAȚIE DE EPURARE APE UZATE SAT COSTI
Debite de calcul, determinate conform Normativului SR 1343-1/2006, STAS 1343-3/1986, SR 1846-1/2006 și literaturii de specialitate sunt:
Având în vedere situația economică a populației localității Costi, comuna Vînători, județul Galati și ținând cont de evoluțiile altor localități care au trecut prin același sistem de investiții, stația de epurare ape uzate se va executa în mai multe etape, în prezentul proiect aceasta fiind echipată cu un modul biologic cu Q=100mc/zi, considerănd că pentru etapa actuală de investiție (anii 1- 10), din totalul de 935 locuitori aferenți satului Costi se vor racorda la sistemul de canalizare în această etapă circa 600 locuitori, urmând ca în etapele viitoare ale extinderii rețelei de canalizare ape uzate la nivelul întregii localități Costi, să se suplimenteze capacitatea acesteia prin adăugarea unui modul biologic cu aceleași caracteristici, respectiv Q=100mc/zi.
În continuare, dimensionarea se va realiza ținând cont de etapa finală, respective anul 2041, cu un debit Qzimax =202,80 mc/zi, în care se vor racorda toți cei 1260 de locuitori ce aparțin localității Costi.
2. Sistem de canalizare – separativ.
3. Încărcări cu poluanți ale apelor uzate influente în stația de epurare:
Indicatorii de calitate ai apelor uzate evacuate în rețeaua de canalizare conform NPTA 002/ 2002
sunt :
Consum biochimic de oxigen CBO5 = 300 mg/l
Consum chimic de oxigen CCOCr= 500 mg/l
Materii totale în suspensie MTS = 350 mg/l
Azot amoniacal NH4=30 mg/l
Fosfor total Pt=5 mg/l
Substanțe extractibile S= 30 mg/l
4. Calitatea apei uzate după epurare:
La proiectarea stațiilor de epurare specifice colectivităților mici se iau în considerare prevederile HGR 188/2002 „Hotărâre pentru aprobarea unor norme privind condițiile de descărcare în mediul acvatic al apelor uzate”.
Parametrii apei la ieșirea din stația de epurare, conform prevederilor normativului NTPA 001-2005 sunt :
Consum biochimic de oxigen CBO5 = 20-25 mg/l
Consum chimic de oxigen CCOCr= 70-125 mg/l
Materii totale în suspensie MTS = 35 mg/l
Azot amoniacal NH4=2 mg/l
Fosfor total Pt=1 mg/l
Substanțe extractibile S= 20 mg/l
Caracteristicile calitative ale efluentului epurat considerate la proiectare trebuie să fie cel puțin egale sau mai mici decât valorile limită admisibile precizate în normele și normativele de specialitate sus menționate sau în avizul de gospodărire a apelor și acordul de mediu.
5. Determinarea gradului de epurare necesar
Determinarea capacității moduli de epurare precum și eficiența sa sunt calculate funcție de valorile gradului de epurare necesare pentru principalii indicatori de calitate ai apelor uzate.Prin grad de epurare se înțelege procentul de reducere, ca urmare a epurării, a unei părți din compușii poluanți de natură fizică, chimică și biologică din apele uzate astfel încât procentele rămase să satisfacă cerințele legislative impuse apei uzate epurate, având în vedere diluția și amestecarea acesteia cu apa emisarului considerat.
GE = x100 [%] (1)
în care:
Ci – este cantitatea (sau concentrația) de substanță poluantă care intră (influentă) în stația de epurare, mg/l;
Cf – este cantitatea (sau concentrația) de substanță poluantă care este evacuată (efluentă) din stația de epurare și care este impusă de catre NTPA 001 sau prin avizul ori prin autorizația de gospodărire a apelor, mg/l.
Valorile gradului de epurare sunt cele indicate mai jos:
Consum biochimic de oxigen CBO5 = 91,66%
Consum chimic de oxigen CCOCr = 75,00%
Materii totale în suspensie MTS = 90,00%
Azot amoniacal NH4 = 93,33%
Fosfor total Pt = 80,00%
Substanțe extractibile S = 33,33%
Valorile rezultate impun o tehnologie de epurare a apelor uzate menajere care să cuprindă treapta de epurare mecanică și treapta de epurare biologică. Acest tip de epurare se numește epurare mecano-biologică.
6. Schema tehnologică de epurare propusă
Schema tehnologică generală a unei stații de epurare reprezintă ansamblul obiectelor tehnologice prevăzute pentru îndepărtarea substanțelor poluante din apele uzate – prin procese fizice, chimice, biologice, biochimice și microbiologice în vederea realizării gradului de epurare și se compune din:
– linia (fluxul) apei care poate cuprinde:
Treaptă de epurare mecanică
Treapta de epurare biologică
– linia (fluxul) de prelucrare a nămolului;
– linia de dezinfecție apă epurată.
Schema de epurare propusă corespunde debitelor caracteristice de ape uzate și concentrațiilor indicatorilor avuți în vedere pentru acestea, și urmărește în mod special reținerea materiilor în suspensie (MTS), a substanțelor flotante, eliminarea substanțelor organice biodegradabile (exprimate prin CBO5) și eliminarea compușilor azotului și fosforului.
7. Dimensionare obiecte
Obiectele tehnologice componente ale treptei de epurare mecanică
Epurarea mecanică a apelor uzate cuprinde construcțiile și instalațiile cu ajutorul cărora se rețin substanțele solide grosiere, substanțele solide în suspensie gravitațională și substanțele plutitoare.
O dată cu aceste substanțe sunt reținute parțial și substanțele organice, dar eficiența treptei mecanice asupra acestora este mică.
Dimensionarea canalului grătar și a grătarului manual
Pentru reținerea corpurilor solide grosiere din apele uzate influente în stația de epurare (crengi, frunze, resturi de hârtie, fibre textile, etc.) se va monta un grătar plan înclinat față de orizontală cu un unghi de 60-700.
Grătarul se prevede la toate stațiile de epurare, indiferent de sistemul de canalizare adoptat și independent de procedeul de intrare a apei în stația de epurare.
Grătarul este amplasat la intrarea apei în canalul grătar.
Canalul grătar este o construcție din beton armat de formă dreptunghiulară cu următoarele dimensiuni propuse: 0,80 x 2,00 x 1,50m (lxLxh).
Un alt scop al grătarului este de a proteja mecanismele și utilajele din stația de epurare și pentru a reduce pericolul de colmatare al canalelor de legătura dintre obiectele moduli de epurare.
Grătarul se confecționează sub forma unor panouri metalice, plate în interiorul cărora se sudează bare de oțel paralele prin care curg apele uzate.
Curățirea grătarului se face manual cu ajutorul unei greble. Reținerile sunt depozitate într-un container. Periodic acestea sunt transportate la groapa de gunoi.
Pentru prevenirea mirosului neplăcut, deșeurile reținute de pe grătar se acumulează în containere etanșe, astfel încât să fie complet izolate de pătrunderea aerului, și astfel să fie exclus riscul fermentării excesive a acestora.
Qcalcul = Quz or max = 16,90 mc/h = 0,004 mc/s
Qverif = Quz or min = *Quz zi max = *202,80 = 0,81 mc/h
Grătar rar – intrare modul epurare.
Nu este cazul.
Grătar des (fin)
Tipul de curățare – mecanic.
Aria secțiunii de trecere a apei prin golurile grătarelor, A, se determină cu relația:
A = [m2]
în care:
Qc debitul de calcul, în m3/s;
v viteza de trecere a apei prin golurile grătarelor, în m/s, v = 1 m/s.
Înlocuind în relație obținem:
A = 0,004 m2
Lățimea grătarului, Bg, se determină cu relația:
Bg = nb + (n-1 )s [m]
în care:
n numărul barelor;
s grosimea unei bare, în m;
b distanța dintre bare, în m.
Considerăm:
– numărul de bare n = 40;
– grosimea barelor (s) – 5 mm (0,005m);
– distanța dintre bare (b) – 15 mm (0,015m);
– unghiul de înclinare 600,
Înlocuind în relație obținem:
Bg = 40×0,015 + 39×0,005 = 0,795m
Rezultă o lățime a canalului grătarului de Bg = 800mm = 0,80m
Lungimea canalului grătarului Lg = 2,0m, aleasă constructiv funcție de tipul grătarului.
Înălțimea canalului grătarului va fi compusă din:
înălțimea de gardă față de cota terenului, 0,10m;
înălțimea impusă de adâncimea de îngheț, 0,90m;
înălțimea constructivă a grătarului 0,50m.
Rezultă Hg = 0,10 + 0,9 + 0,50 = 1,50m.
Se verifică viteza apei în amonte de grătar la debitul de calcul:
Qc = Quz or max = 16,90mc/h
va = 90·R2/3·j1/2 = 90·0,0272/3·0,0071/2 = 0,68 m/s > 0,4 m/s = vmin
Pierderea de sarcină
hg = ξ
ξ = β. sinα = 2,42. sin400 = 0,55 x 0,6428 = 0,35
β – coeficient ce se determină în funcție de forma barelor, β = 2,42
hg = 0,35 = 0,018 m = 1,80 cm
În calculul cantităților de materiale reținute pe grătar se ține seama de valorile medii specifice precum și de faptul că aceste cantități pot fi de cateva ori mai mari.
volumului zilnic de materii reținute pe grătare cu umiditate w=80% (m3/zi):
Vr = = = 0,036 mc/zi
unde:
a – este cantitatea specifică de materii reținute pe grătare a = 3,5 l/om, an;
k – coeficient de variație zilnică, k = 3;
rezultă: Vr = 0,036 (m3/zi)
cantitatea zilnică de materii reținute se calculeză cu formula:
Gr = γr·Vr (kgf/zi)
unde:
γr – greutatea specifică a materialelor reținute cu w = 80% , γr = 950 (kgf/m3)
rezultă: Gr = 1260·0,03 = 34,20 (kgf/zi)
volumul zilnic de substanță uscată din materialele reținute (m3/zi):
Vru = Vr·
rezultă: Vru = 0,007 (m3/zi)
unde:
w = 80% – este umiditatea reținerilor.
cantitatea zilnică de substanță uscată din materiile reținute (kgf/zi):
Gru = γru·Vru
unde:
γru – greutatea specifică a materialelor reținute în stare uscată, γr = 1800 (kgf/m3)
rezultă: Gru = 16,60 (kgf/zi)
Al doilea rol al canalului grătar este determinat de prezența unui dispozitiv care are rolul de blocare a trecerii apei uzate în bazinul de sedimentare primară în cazul în care în interiorul moduli de epurare intervin avarii. În cazul acesta, pentru trecere, se folosește un dispozitiv denumit stăvilar.
Din canalul grătarului manual, dupa reținerea materiilor grosiere, apa uzată ajunge în bazinul de sedimentare primară care are rol triplu, de separator de grăsimi, deznisipator și decantor primar.
Dimensionarea bazinului de sedimentare primară (deznisipatorul) și pompei de nisip
Qcalcul = Quz or max = 16,90 mc/h = 0,004 mc/s
Rolul bazinului de sedimentare primară este de a reține particulele grosiere din apele uzate, în special nisipul cu diametrul granulelor mai mare de 0,20…0,25mm. Deznisipatorul se găsește amplasat după canalul gratar și înaintea bazinului de omogenizare, egalizare și pompare.
Se adoptă un singur compartiment al desnisipatorului având în vedere că stația de epurare este de capacitate redusă Quz max zi < 50 l/s.
cantitatea hidraulică specifică (m3/h· m2):
q = 60 m3/h·m2 =6m3/100000m3
volumul de nisip reținut pe zi:
Qnisip = q·Qc = = 0,012 mc/zi
cantitatea de nisip reținută pe zi calculată pentru γ = 2,65 to/mc
V = Qnisip x γ = 0,012 mc/zi x 2,65 to/mc = 0,031 tSU/zi
volumul nisip + apă:
Vnisip+apa = = = 0,6 mc/zi
unde: qp – cantitatea specifică de nisip produsă de o persoană pe zi (l/persoană zi): qp=0,02 l/persoană zi
capacitatea necesară:
Vutil = = = 3 mc
unde: t – timpul de funcționare, t= 0,2 zile = 4,8ore
capacitatea adoptată:
Vutil = 3 mc
SU în nisip după clasare: 85%
volum nisip după clasare:
Vnisip clasare = = = 0,014 mc/zi
numărul de containere/cămine de nisip în flux: 1 buc.
capacitate container/cămin de nisip: se adoptă 1,2 mc
timpul mediu de umplere a containerului/căminului de nisip:
tmed = = = 86 zile
Înălțimea desnisipatorului este condiționată de următoarele:
cotă fund canal grătar: -1,50m;
pozarea conductei de apă uzată desnisipată, -2,00m;
adâncimea constructivă recomandată – 2,50m
Rezultă o adâncime a desnisipatorului față de luciul apei de Hdes = 3,00m.
Lățimea desnisipatorului este condiționată de posibilitatea cofrării acestuia, cât și de lățimea rezultată la canalul grătar, și se va alege constructiv la Bdes = 1,00m
Lungimea bazinului de sedimentare primară este de Ldes = 1,00m.
Calculul suprafeței orizontale a oglinzii apei la debitul de calcul:
AO = B x L = 1mp
Încărcarea superficială la debitul de calcul, us, trebuie să respecte condiția:
us = ≤ u [mm/s]
us = = 0,004 m/s = 4 mm/s ≤ 6…7 mm/s = u
în care u – încărcarea superficială recomandată.
Radierul bazinului va fi poziționat la cota – 4,50 față de CTN.
Pe baza experienței anterioare solicităm eliminarea nisipului din bazinul de sedimentare primară săptămânal deoarece:
volumul căminului în care este pompat amestecul de apă cu nisip este redus (volumele fiind cuprinse între 1…1,3 m3).
pentru ca pompa folosită pentru transferul amestecului de apa cu nisip în căminul de nisip să funcționeze corespunzator, aspiratia ei nu trebuie sa fie obturata.
nu se dorește reducerea volumului bazinului de sedimentare primară.
Evacuarea nisipului decantat se va face prin intermediul unei electropompe de nisip cu rotor rezistent la abraziune montată în bazinul de sedimentare primară, cu următoarele caracteristici: Q= 2-15 m3/h; H = 2-9 m; P= 0,55 kw.
Pompa de nisip este o pompă submersibilă care transportă nisipul depus din bazinul de sedimentare primară în căminul de nisip ce are ca rol colectarea, spălarea, scurgerea și stabilizarea nisipului.
Separarea grosieră a grăsimilor se face prin flotație naturală datorită diferenței de densitate dintre cele două lichide nemiscibile.
conținutul specific de grăsimi în apele uzate brute: qspg = 6 l/LE/an
volumul zilnic de grăsimi pe zi:
Vgrasimi = = = 20,71 l/zi
concentrația de grăsimi: C%gr = 15%
volumul de apă +grăsimi:
Vapa+grasimi = = = 0,138 mc/zi
Evacuarea grăsimilor separate se face manual sau prin vidanjare, în funcție de acumularea acestora; ele se vor îndepărta pe aceeași cale ca și deșeurile colectate de la grătarele de la intrarea în stația de epurare.
7.1.3. Bazinul de egalizare/omogenizare
Bazinul de egalizare și omogenizare îndeplinește mai multe roluri:
Omogenizează apa;
Egalizează debitele.
Rolul bazinului de egalizare se referă la proprietatea de a sparge vârfurile de debit ce apar de regulă în anumite intervale orare – debit maxim atins – orele 5:30÷8:30 AM si orele 5:00÷9:00 PM, intervale orare în care fluxul de apă uzată atinge debitul maxim orar.
Debitul apei uzate ce intră în stația de epurare nu este întotdeauna constant, având maxime și minime – intervale orare în care nu se face o alimentare semnificativă a moduli cu apă uzată.
Bazinul de egalizare elimină vârfurile de debit în momentele în care debitul crește până la un maxim – prin acumularea în bazin, sau atunci când debitul atinge punctul minim – prin folosirea debitului de apă acumulat anterior în bazin; debitul minim este atins în intervalul orar 11:00÷15:00 și 24:00÷4:00 și reprezintă cantitatea de apă uzată pentru care aportul de influent nu este suficient pentru funcționarea în parametrii proiectați ai moduli de epurare.
Având în vedere numărul de gospodării ce se vor racorda la sistemul de canalizare în etapa finală, dimensionarea s-a realizat pentru 1260 LE și un debit de apă uzată zilnic maxim de 202,80 m3/zi cu o perioadă de funcționare de 20 ore/zi (cu referire la variația consumului de apă a localității).
Quz zi max = 202,80 m3/zi/20ore = 10,14 mc/h = 2,81 l/s
Înainte de intrarea apei uzate în treapta biologică se prevede un bazin de omogenizare stocare apă uzată pentru un timp de retenție de 3,2 ore.
volum stocare = Quz zi max x 3,5 h = 32,45 mc~33mc
Bazinul de omogenizare, stocare și stație de pompare apă uzată reprezintă o construcție din beton armat cu volumul util de 35 mc, secțiune dreptunghiulară cu dimensiunile la interior de 3,00 x 4,25m și o adâncime utilă de 3,00m.
Volum construit este constituit din volumul tehnologic 3,00 x 4,25 x 3,00 = 38,25 mc (se rotunjește la 38,0 mc), la care se adaugă volumul corespunzător adâncimii de pozare a conductelor de refulare a pompelor către reactoare: (H = 1,00 m) și o gardă de siguranță (H = 0,50m), adică 1,50 x 3,00 x 4,25 = 19,12 mc.
Volum total construit: V tehn + Vad. pozare = 38,25 + 19,12 = 57,37 mc.
Radierul bazinului de egalizare va fi poziționat la cota – 4,50 față de CTN.
Din acest bazin, apa uzată este pompată în mod omogen și constant în reactorul biologic unde are loc urmatoarea treaptă de epurare – cea biologică. În cazul în care în bazinul de pompare nu ar fi acumulat un debit suplimentar de apă, în aceste intervale orare stația de epurare nu ar putea lucra în parametrii corespunzatori.
În bazin se va monta un mixer submersibil rapid și două electropompe submersibile pentru ape uzate menajere cu turație variabilă.
Mixerul submersibil din bazinul de omogenizare asigură și existența unui mediu propice realizării reducerii poluanților.
Alegerea mixerului s-a făcut în funcție de volumul de apă din bazinul de omogenizare-egalizare-pompare și are următoarele caracteristici:
turație = 1360rpm; P= 0,9 kw.
Omogenizarea cu ajutorul mixerului ajută la uniformizarea masei de suspensii în apa uzată și susține procesul de reducere a consumului de oxigen din apă și pe cel de denitrificare inițială, înainte de pomparea apei în reactorul biologic. Acest echipament funcționează automat cu presetarea facută pe procesor.
Din acest bazin, apa uzată este pompată în mod omogen și constant în reactoarele biologice unde are loc următoarea treapta de epurare – cea biologică.
Electropompele pentru apă uzată sunt de tip submersibile având urmatoarele caracteristici: Q= 2-19 m3/h; H = 10-2 m; P= 0,55 kw, cu conductele de refulare aferente, automatizarea, accesoriile și elementele de protecție aferente.
Sunt prevăzute capace de acces pentru mixer, pompele submersibile și regulatorii de nivel și două scări pentru accesul personalului de mentenanță și exploatare.
Obiectele tehnologice componente ale treptei de epurare biologică
Obiectele tehnologice ale treptei de epurare biologică sunt de tip monobloc și vor fi furnizate de fabricant în următoarea schemă:
REACTOR MONOBLOC
Cantitate: 1 buc.
Material: S T- 37 vopsit E poxy
Material izolație: panouri sandwich
Dimensiuni la exterior: 2,04 x 5,10x 2,70 m (lxLx H)
Capacitate de epurare: 100 m3/zi per reactor
FLASH MIXER
Cantitate: 1 buc.
Montaj: în camera 1 a reactorului biologic
Tip: cu turbină verticală
Diametru palete: Ø 250 mm
Număr palete: 2
Distanța dintre palete pe ax: 1025 mm
Lungime ax: 2578 mm
Diametru ax: Ø 35 mm
Tip reductor: EV0 040- 71/4a
Putere motor: 0,25 kW
Rotație reductor: 175 rpm
Rație: 8
Factor de serviciu: 3,60
Moment de ieșire: 12 Nm
Diametru axului în reductor: Ø18 mm
Lungimea axului în reductor: 82 mm
SUFLANTĂ
Cantitate: 1 buc.
Montaj: în spațiul destinat echipamentelor din interiorul
reactorului
Tip: Centrifugă
Turație: 2900 rpm
Capacitate aer suflat: 88 m3/h @ 300 mbar
Putere instalată: max. 3.00 kW
Orificiu refulare: 2''
Accesorii și caracteristici: Panoul de comandă, filtru, izolare fonică, vană de
control
DIFUZOARE
Capacitate aer suflat: 2×8 buc.
Capacitate aer: 1.5 – 10 m3/oră
Diametru difuzor: 268 mm
Montaj: Camera 2 și camera 3 a reactorului biologic
Tip: membrană
Material: PE + membrană silicon
Capacitate aer suflat: ~ 88 m3/oră
BIOMEDIA
Cantitate: 4 m3
Montaj: camera 2 și camera 3 a reactorului biologic
Lungime: 17 mm
Orificii: 3.2 x 2.3 m m
Aria fiecărei bucăți: 3765 mm2
Cantitate: 160000 buc /m3
Suprafață contact: 602 m2 /m3
Greutate: 125 kg/m3
Tip: circulația liberă
Material: pe suprafață de contact: >500 m2/m3
SISTEM SEDIMENTARE TUBULAR
Cantitate: 1 set
Montaj: camera 4 a reactorului biologic
Tip: lamelă hexagonală
Material: PVC
POMPĂ DE RECIRCULARE AMESTEC LICHID (RECIRCULARE INTERNĂ)
Cantitate: 1 buc.
Montaj: în camera 3 a reactorului biologic
Tip: submersibilă
Capacitate: 2-19 m3/h @ 10- 2 mCA
Putere motor: 0.55 kW
Permeabilitate solide: Φ =35 m m
Orificiu refulare: 1 1/2''
Greutatea pompei: 10 kg
Accesorii: plutitor de nivel
POMPĂ EVACUARE REACTOR
Cantitate: 1 buc.
Montaj: în spațiul tehnic din interiorul reactorului
Tip: centrifugă
Turație motor: 3000 rpm
Capacitate: 3-15 m3/h @ 13,60 – 6,30 mCA
Putere motor: 0,55 Kw
Orificiu refulare: 1'' ½
Greutatea pompei: 11 kg
POMPĂ EXCES NĂMOL
Cantitate: 1 buc.
Montaj: în spațiul tehnic din interiorul reactorului
Tip: Centrifugă
Turație motor: 3000 rpm
Capacitate: 3-1 5 m3/h @ 13,60 – 6,30 mCA
Putere motor: 0,55 Kw
Orificiu refulare: 1'' ½
Greutatea pompei: 11 kg
UNITATEA DE TRATARE CHIMICĂ
POMPĂ DE DOZARE SUBSTANȚĂ CHIMICĂ (FeCl3)
Cantitate: 1 buc.
Montaj: în spațiul tehnic din interiorul reactorului
Tip: diafragmă electromagnetică
Capacitate: 10 l/h @ 3 bar
Putere: 0.016 kW
Setare la capacitate: 15 %- 100 %
Accesorii: Recipient de stocare Fe Cl3
SUBSTANȚĂ CHIMICĂ FeCl3
Cantitate: 20 l
Denumire: Clorură ferică;
Aspect: Lichid, ușor vascozic, limpede, inodor, maro închis;
Densitate: min. 1,42 kg/dm3
pH (concentrat): ~ 0-1
Punct de cristalizare: Sub -30°C
Temperatură de descompunere: Începutul fierberii; peste 104 °C
Solubilitate în apă: bine solubil
Compoziția chimică (%): Clorură ferică /FeCl 3/min.40 m/m%
Fier bivalent /Fe2+/ max. 0,5 m/m %
Utilizare: Ca agent de defosforare a apelor indust riale și comunale prin faptul că precipită fosfatul dizolvat. Cu dozaj de var și/sau cu floculanții polimeri îmbunătățește deshidratarea nămolului.
Formă de livrare: Lichidă;
Depozitare: Rezervoarele folosite se recomandă a fi din: cauciuc, poliester, polietilenă, polipropilenă, PVC sau teflon.
Spațiile de depozitare trebuie bine ventilate, ferite de acțiunea căldurii (temperatura maximă recomandată este de + 30°), umidității și a intemperiilor. În cazul depozitării timp îndelungat la temperaturi mai mici de -15°C este posibil să se depună cristale. Acestea se pot dizolva prin ridicarea temperaturii soluției la circa 25°C.
Dozaje : În cazul apelor reziduale dozajul se face în funcție de gradul de impurificare și gradul de limpezire dorit.
DEBITMETRU ELECTROMAGNETIC
Cantitate: 1 buc.
Montaj: în spațiul tehnic din interiorul reactorului
Diametru nominal: 1'' ½
Debit măsurabil: 1,5 – 42 m3/h
Alimentare: 11 5 ÷ 230 V, 50/60 Hz
Precizie: 0,5 %
Consum: 0.012 kW
UNITATEA DE DEZINFECȚIE
SISTEM DE DEZINFECTIE CU U.V.
Cantitate: 1 buc.
Montaj: în spațiul tehnic din interiorul reactorului
Tip: Acoperit
Legătură flanșă: 1'' ½
Capacitate maximă: 10 m3/h
Număr lămpi: 2 buc.
Putere lampă: 0.082 kW
Dimensiuni lampă: 19 x 846 mm
Lungime undă U.V: 254 nm
Presiune: 10 bar
Accesorii: Panou de comandă pentru U.V, indicator proporție
dozaj U.V
POMPA DE DOZARE ACID CITRIC
Cantitate: 1 buc.
Montaj: în spațiul tehnic din interiorul reactorului
Tip: diafragmă electromagnetică
Capacitate: 10 l/h @ 3 bar
Putere: 0.016 kW
Setare la capacitate: 15 %- 100 %
Accesorii: recipient de stocare acid citric
ACID CITRIC – PULBERE
Cantitate: 5 Kg
Denumire: acid citric monohidrat;
Aspect: granule albe, inodor;
Solubilitate: Apreciabi la (>10 %)
Formulă chimică: (HOOCCH )C(OH)COOH
Solubilitate: 1330 g/l (20 °C)
Densitate: 1.665 g/cm (18°C)
Valoare PH: 1.7 (100 g/l, H O, 20° C)
Formă de livrare: solid, ușor granulat;
Ambalare: saci din material plastic;
Temperatură de aprindere: 345° C
Depozitare: a se ține în containere închise etanș într-un loc răcoros, bine ventilat. Trebuiesc evitate căldura, focul, sursele de aprindere și substanțele incompatibile.
UNITATEA DE DESHIDRATARE NĂMOL
BAZINUL DE ÎNGROȘARE NĂMOL
Cantitate: 1 buc.
Montaj: în spațiul tehnic din cabina de echipamente
Material: polipropilenă
Capacitate: 1000 l
Dimensiuni: Ø = 100cm; H=127 cm
MIXER BAZIN ÎNGROȘARE NĂMOL
Cantitate: 1 buc.
Montaj: în bazinul de stocare și îngroșare nămol din cabină echipamente
Tip: cu turbină verticală
Diametru palete: Ø400 mm
Număr palete: 1
Lungime ax: 900 mm
Diametru ax: Ø35 mm
Tip reductor: NR02- 71/4b
Putere motor: 0,37 kW
Rotație reductor: 128 rpm
Rație: 10.97
Factor de serviciu: 3
Moment de ieșire: 26 Nm
Diametrul axului în reductor: Ø20 mm
BAZIN PREPARARE POLIELECTROLIT
Cantitate: 1 buc.
Montaj: în spațiul tehnic din cabina de echipamente
Tip: acoperit
Material: polipropilenă
Capacitate: 250 l
Dimensiuni: Ø = 60 cm; H= 91 cm
MIXER BAZIN PREPARARE POLIELECTROLIT
Cantitate: 1 buc.
Montaj: bazin preparare polielectrolit
Tip: cu turbină verticală
Diametru palete: Ø200 mm
Număr palete: 1
Lungime ax: 800 mm
Diametru ax: Ø 25 m m
Tip reductor: NR02- 63/4b
Putere motor: 0,18 kW
Rotație reductor: 233 rpm
Rație: 6,00
Factor de serviciu: 9,50
Moment de ieșire: 7 Nm
Diametru axului în reductor: Ø20 mm
POMPĂ DOZARE POLIELECTROLIT
Cantitate: 1 buc.
Montaj: în spațiul tehnic din cabina de echipamente
Tip: diafragmă electromagnetică
Producător motor: ICME
Putere motor: 0,18 kW
Capacitate dozare: 20 l/h @ 2 bar
POLIELECTROLIT – PULBERE
Cantitate: 5 Kg
Denumire: polielectrolit cationic;
Aspect: pudră de culoare albă;
Formulă chimică: Copolimer Acrilamida/Clorura de Etilamina N,N,N Trimetil- 2-[(1-Oxo- 2-Propeni l)Oxy];
Conținut de substanță uscat: 90,0 – 100,0 %;
Conținut de monmer rezidual: Maximum 1000 ppm;
Substanțe insolubile: 0,00 – 3,50 %;
Vâscozitate: 2,5 – 4,6 cps;
Aspect soluție: Vâscoasă ușor opalescentă.
Utilizare: îngroșarea/deshidratarea nămolului provenit din epurarea apelor uzate, îngroșarea/deshidratarea făcându-se în echipamente centrifugale;
Formă de livrare: Solid, ușor granulat;
Ambalare: Saci din material plastic;
Stabilitatea polielectrolitului: în formă originală de livrare – minim 12 luni;
Stabilirea soluției de lucru: 24 ore;
Timp de dizolvare: 60 minute;
Depozitare: Spațiu de depozitare ferit de umiditate și cu temperaturi cuprinse în intervalul (+40) – (-30)°C.
POMPĂ ALIMENTARE UNITATE DESHIDRATARE
Cantitate: 1 buc.
Montaj: în spațiul tehnic din cabina de echipamente
Tip: cavitate progresivă
Turație motor: 300 rpm
Presiune: 0-12 bar
Capacitate: 2 m3/h
Orificiu refulare: Dn 65 mm
Putere: 2,2 kW
UNITATE DESHIDRATARE CU SACI
Cantitate: 1 buc.
Montaj: în spațiul tehnic din cabina de echipamente
Tip: BSDM – 2, control manual
Capacitate Max. 1.2 m3/h
Numar saci: 3 buc
Volum saci: cca. 85 l/buc.
Durata alimentare sediment: 30 – 200 min
Namol deshidratat : Cca. 1 – 3 m3/zi
Accesorii: recipient picurare
Întocmit,
ing. Adam Marius
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: Apa este un factor vital și important în menținearea unui echilibru constant pentru mediile ecologice, iar poluarea mediului marin este un subiect… [303987] (ID: 303987)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.