Decan, Director de Departament, Prof. dr. ing. Gheorghe Voicu Prof. dr. ing. Sorin Ștefan Biriș TEMA Proiectului de diplomă al absolventei BURLACU… [303118]

Licență

Decan, Director de Departament, Prof. dr. ing. Gheorghe Voicu Prof. dr. ing. Sorin Ștefan Biriș TEMA Proiectului de diplomă al absolventei BURLACU… [303118]

Byadmin ianuarie 1, 2024

[anonimizat],

Decan, [anonimizat]. Gheorghe Voicu Prof. dr. ing. Sorin Ștefan Biriș

TEMA

Proiectului de diplomă al absolvent: [anonimizat]: Sistem extensiv de lagune aerate.

Date inițiale: Stația de epurare deservește o localitate cu 900 locuitori. Pe teritoriul localității își desfășoară activitatea: o fabrică de lapte și brânzeturi cu producția de 4 t/zi, o filatură de mătase cu producția de 3 t/zi, o crescătorie de bovine cu 800 capete și o crescătorie de curci cu 30000 capete.

Studiu documentar privind epurarea apelor uzate menajere.

Calitatea și proprietățile apelor naturale. Poluarea apelor. Caracteristicile apelor uzate menajere. Epurarea și autoepurarea apelor uzate.

Metode de epurare a apelor uzate menajere.

Stații intensive de epurare a apelor uzate menajere.

Stații extensive pentru epurare a apelor uzate menajere.

Sisteme extensive de lagune aerate.

Proiectarea unui sistem extensiv de lagune aerate care deservește o localitate de 1000 de locuitori.

Stabilirea debitelor caracteristice de apă uzată ale localităților.

Stabilirea parametrilor principali ai sistemului extensiv de epurare cu lagune aerate.

Stabilirea parametrilor principali ai instalației de aerare din cadrul sistemului extensive cu lagune aerate.

Probleme legate de exploatarea și întreținerea sistemului extensiv de lagune aerate.

Probleme legate de protecția muncii în stațiile de epurare.

Material grafic.

Schema fluxului tehnologic al unei instalatii extensive de epurare a apei cu lagune aerate.

Desen de ansamblu al sistemului extensiv de lagune aerate.

Desenul de ansamblu al aeratorului.

Variante de aeratoare de suprafata.

CUPRINS

STUDIU DOCUMENTAR PRIVIND EPURAREA APELOR UZATE MENAJERE

Apa. Poluarea apei.

Introducere

Apa este o [anonimizat], fiind unul dintre cei mai universali solvenți.

[anonimizat], [anonimizat].

[anonimizat] H2O. [anonimizat], hidrosfera. [1]

[anonimizat], [anonimizat]. Această perpetuă mișcare a apei se numește ciclul apei și constituie obiectul de studiu al meteorologiei și al hidrologiei (figura 1.1.) [1]

Fig. 1.1. Circuitul apei in natură [2]

[anonimizat], în cele mai variate locuri. Sub formă de apă sărată există în oceane și mări. [anonimizat], ghețari, aisberguri, zăpadă, [anonimizat]. [anonimizat], stătătoare, [anonimizat], și ape freatice sau subterane. [anonimizat].(figura 1.2) [1]

Apa care este potrivită consumului uman se numește apă potabilă. [anonimizat] 1 ml/m³. Pe măsura creșterii populației umane, de-a lungul timpului, și a folosirii intensive și extensive a resurselor de apă susceptibile de a furniza apă potabilă, problema apei utilizabile a devenit o problemă vitală a omenirii. [1]

Fig. 1.2. Distribuția rezervelor de apă ale Pământului, [9]

În natură apa se găsește în proporții diferite în hidrosferă, atmosferă și litosferă, prezentate in tabelul 1.1.

Tabelul 1.1. Distribuția apei pe glob [4]

Calitatea și proprietățile apelor.

Calitatea apei reprezintă ansamblul caracteristicilor fizice chimice, biologice și bacteriologice, exprimate cuantificat, care permit încadrarea probei într-o categorie, căpătând astfel însușirea de a servi unui anumit scop.

Planul mondial de supraveghere a mediului înconjurător GEMS, al Națiunilor Unite prevede urmărirea calității apelor prin trei categorii de parametri:

parametrii de bază: temperatura, pH-ul, conductivitatea, oxigenul dizolvat, conținut de colibacili;

parametrii indicatori ai poluării persistente: cadmiu, mercur, compuși organo-halogenați și uleiuri minerale;

parametri opționali: carbon organic total, consum biochimic de oxigen, detergenți anionici, metale grele, arsenic, clor, sodiu, cianuri, uleiuri totale, streptococi. [5]

Proprietățile apelor naturale sunt determinate în primul rând de substanțele minerale,lichide, gazoase și organice în suspensie sau dizolvate care provin din interacțiunea complexă hidrosferă – atmosferă – litosferă ‐ organisme vii. [6]

Proprietăți fizice ale apei:

Temperatura apei variază în funcție de proveniență și de anotimp. Temperatura normală a apei este cuprinsă între 0 și 35°C. Majoritatea proprietăților fizice ale apei variază în funcție de temperatură.

Temperatura variază în funcție de condițiile termodinamice ale regiunii în care are loc circulația apelor subterane, de la 0° C, in regiunile cu zăpezi persistente, la 100° C în regiunile vulcanice sau cu gheizeri și între 5‐20° C în condițtiile climatice ale latitudinilor medii. [6]

Densitatea apei este raortul dintre masa unei cantități de apă și volumul pe care aceasta îl ocupă. Crește de la 0° C (ρ = 0,99987g/cm3) la 4° C (ρ = 1 g/cm3), apoi scade (ajungând la 25°C la ρ = 0,99701 g/cm3). Datorită acestei variații a densității, apa prezintă proprietăți mecanice unice față de alte substanțe și favorizează desfășurarea vieții pe fundul apelor chiar și iarna. [6]

Vâscozitatea apei are un minimum la presiuni înalte, fapt care se interpretează în sensul că apa are o organizare voluminoasă cu legături interne mobile care cedează eforturilor mecanice, dând un lichid mai mobil. [6]

Turbiditatea se datorează particulelor solide sub formă de suspensii sau în stare coloidală. Într-o definiție generală se consideră că suspensiile totale reprezintă ansamblul componentelor solide insolubile prezente într-o cantitate determinată de apă și care se pot separa prin metode de laborator (sedimentare, filtrare, centrifugare).

Valoarea suspensiilor totale este deosebit de importantă pentru caracterizarea apelor naturale. În funcție de dimensiuni și greutate specifică, particulele se separă sub formă de depuneri(sedimentabile) sau plutesc pe suprafața apei (plutitoare). Suspensiile gravimetrice reprezintă totalitatea materiilor solide insolubile, care pot sedimenta, in mod natural într-o anumită perioadă limitată de timp. Procentul pe care îl reprezintă suspensiile gravimetrice din suspensiile totale este un indicator care conduce la dimensionarea și exploatarea desnisipatoarelor sau predecantoarelor, instalații destinate reținerii acestora. Suspensiile și substanțele coloidale din ape reprezintă totalitatea substanțelor dispersate în apă, având diametrul particulelor între 1 și 10 μm.

Relația dintre substanțele în suspensie (proprietate gravimetrică) și turbiditate (proprietate optică) determină așa-numitul “coeficient de finețe” al suspensiilor. Pentru aceeași sursă de apă, coeficientul de finețe variază în limite bine determinate în cadrul unui ciclu hidrologic anual. Turbiditatea unei ape rezulta din dizolvarea si plutirea particulelor solide sau din dezvoltarea microorganismelor si organismeor planctonice. [7]

Transparența apelor în general depinde de cantitatea, natura și dimensiunea substanțelor minerale aflate în suspensie sau dizolvate și este influențată mult de prezența vegetației acvatice. Apele naturale nepoluate sînt aproape lipsite de culoare.

Determinarea culorii apei ce conține o cantitate mare de substanțe suspendate se efectuează după ce proba se filtrează sau stă în repaos nu mai mult de 2 ore. [6]

Presiunea apei crește cu adâncimea, la fiecare 10,07 m adăugându-se o atmosferă. În practica curentă presiunea se măsoar și în decibari, presiunea hidrostatică crescând cu 1 decibar la fiecare 1 m adâncime. [7]

Tensiunea superficială a apei este o forță ce se manifestă la suprafața de contact între mediul acvatic și cel aerian, dând naștere unei membrane pseudo-elastice. Valoarea ei depinde de prezenta unor sbstante dizolvate sau aflate in suspensie in apa, de temperatura etc. [7]

Conductivitatea apelor constituie unul dintre indicatorii cei mai utilizați în aprecierea gradului de mineralizare a apelor cel puțin din următoarele considerente:

măsurătorile de conductivitate (rezistivitate) a apei permit determinarea conținutului total de săruri dizolvate în apă;

au avantajul diferențierii dintre săruri anorganice și organice (ponderal) pe baza mobilităților ionice specifice;

elimină erorile datorate transformării speciilor de carbonați/bicarbonați prin evaporare la 105°C (conform metodologiei de determinare gravitațională a reziduului fix, în cazul bicarbonaților pierderile sunt de circa 30%).[7]

Sărurile dizolvate. Apele naturale conțin cationi și anioni, din care 6 sunt elemente fundamentale care aparțin tuturor apelor naturale: molecula de H2CO3 și ionii de HCO3‐, CO32‐ H+, OH‐, Ca2+, iar restul caracteristice fiecărui tip de apă: ionii de SO42‐, Cl‐, Mg2+, Na+,K+ etc. Aceste elemente în funcție de concentrația lor conferă apei un anumit caracter. [6]

Dintre gazele solubile în apă, prezintă importanță pentru procesele de tratare și condiționare a apelor industriale: oxigenul, dioxidul de carbon, amoniacul, hidrogenul sulfurat. Alte gaze, cum ar fi: oxizii de sulf (SO2 și SO3), oxizii azotului (NO și NO2 în special), HCl, HCN sunt specifice anumitor activități industriale (energetică, siderurgie, metalurgie, industrie chimică).

În apa subterană, dintre gazele dizolvate predomină dioxidul de carbon liber, conținutul în oxigen fiind foarte scăzut sub 3 mg O2/l. În apa de râu, dintre gazele dizolvate sunt prezente oxigenul dizolvat, cu saturație între 65 ‐ 95% și bioxidul de carbon liber, în general sub 10 mg/l. pH‐ul apelor naturale este cuprins între 6,5 ‐ 8, abaterea de la aceste valori dând indicații asupra poluării cu compuși anorganici. [6]

Însușirile organoleptice ale apei:

Culoarea apei se determină în comparație cu etaloane preparate în laborator. Teoretic apa naturală într‐un strat cu o grosime sub 5 cm este incoloră, peste această grosime și dacă în apă sunt substanțe solide dizolvate sau în suspensie, apa poate să aibă diferite culori începând de la albastru la verde sau de la galben la cafeniu. [6]

Mirosul apei este clasificat în șase categorii, după intensitate: fără miros , cu miros neperceptibil, cu miros perceptibil unui specialist, cu miros perceptibil unui consumator, cu miros puternic și cu miros foarte puternic . [6]

Gustul apei depinde de prezența unor substanțe minerale în apă, a unor suspensii sau a unor gaze dizolvate. Se poate aprecia astfel: fără gust, gust foarte slab, gust slab, gust perceptibil, gust puternic, gust foarte puternic. Spre exemplu: daca apa are un gust dulceag înseamnă ca ea conține substanțe organice și foarte puține săruri, când este sărată înseamnă că ea conține multă clorură de sodiu, când apa are un gust amar înseamna că ea conține sulfat de magneziu sau clorură de magneziu. [6]

Pentru precizarea caracteristicilor de calitate a apei se utilizează următoarea terminologie:

criterii de calitate a apei – totalitatea indicatorilor de calitate a apei care se utilizează pentru aprecierea acesteia în raport cu măsura în care satisface un anumit domeniu de folosință sau pe baza cărora se poate elabora o decizie asupra gradului în care calitatea apei corespunde cu necesitățile de protecție a mediului înconjurator;

indicatori de calitate ai apei – reprezentați de caracteristici nominalizate pentru o determinare precisă a calității apelor; (figura 1.3.)

parametri de calitate ai apei – sunt valori și exprimări numerice ale indicatorilor de calitate a unei ape;

valori standardizate ale calității apei – reprezintă valori ale indicatorilor de calitate a apelor care limitează un domeniu convențional de valori acceptabile pentru o anumitã folosință a apei. [8]

Fig. 1.3. Indicatori de calitate ai apei [9]

Indicatorii de calitate ai apei:

Clasificare după natura indicatorilor de calitate:

indicatori organoleptici ( gust, miros);

indicatori fizici ( pH, conductivitate electrică, culoare, turbiditate);

indicatori chimici;

indicatori chimici toxici;

indicatori radioactivi;

indicatori bacteriologici;

indicatori biologici;

Clasificare după natura și efectul pe care îl au asupra apei:

indicatori fizico-chimici generali:

temperatura;

pH;

indicatorii regimului de oxigen;

oxigen dizolvat (OD);

consumul biochimic de oxigen (CBO5);

consumul chimic de oxigen (CCOCr și CCOMn);

indicatorii gradului de mineralizare:

reziduul fix;

cloruri, sulfați;

calciu, magneziu, sodiu, etc.

indicatori fizico – chimici selectivi:

carbon organic total (COT);

azot Kjeldhal și azot total, fosfați;

duritate, alcalinitate.

indicatori fizico – chimici specifici (toxici):

cianuri

fenoli

hidrocarburi aromatice mono și polinucleare

detergenți

metale grele ( mercur, cadmiu, plumb, zinc, cobalt, fier, etc.)

pesticide

arsen

uraniu natural

trihalometani

indicatori radioactivi

activitate globală α și β

activitate specifică admisă a fiecărui radionuclid

indicatori biologici care reflectă gradul de saprobitate a apei, prin analiza speciilor de organisme care populează mediul acvatic.

indicatori bacteriologici care măsoară nivelul de poluare bacteriană, în principal prin determinarea numărului de bacterii coliforme totale și de bacterii coliforme fecale. [8]

Standarde de calitate ale apei

Condițiile de calitate pe care trebuie să le îndeplinească o apă pentru o anumită utilizare sunt riguros stabilite (reglementate) prin norme sanitare și standarde.

Normele sanitare sunt tabele care au caracter de lege și care cuprind valorile limită admise pentru indicatorii de calitate a apei.

Standarde de calitate a apei reprezintă un ansamblu de norme prin care se stabilesc caracteristicile principale de calitate pe care trebuie să le îndeplinească o apă, metodele de analiză, unitățile de măsură, terminologia simbolurilor utilizate etc.

Fiecare țară are propriile norme și standarde de calitate a apei. Totuși, pe plan mondial se tinde spre o bază comună, rezultată din experiența și necesitățile tuturor. Baza comună este reprezentată printr-un sistem de referință, acceptat în majoritatea țărilor, care cuprinde valorile limită admise pentru compoziția fizică, chimică și biologică a apei care asigură folosirea, în condiții sigure, a apei pentru o anumită destinație. [9]

Tabel 1.2. Indicatori de calitate a apei potabile conform STAS 1342- 91 [9]

De exemplu, normele și standardele de apă potabilă sunt concepute pentru a permite furnizarea de apă curată și sigură pentru consumul uman. Acestea sunt, de regulă, bazate pe nivelurile de toxicitate acceptabile pentru oameni sau organisme acvatice, evaluate științific. În România, norma de calitate pentru apa potabilă, în ultimul deceniu a fost standardul de stat STAS 1342/91 ( tabelul 1.2).

Apa potabilă furnizată de instalațiile centrale sau sursele locale de alimentare apă, de rezervoarele de înmagazinare transportabile, precum și cea folosită pentru apă caldă menajeră (baie și bucătărie) trebuie săcorespundă standardului de calitate STAS.1342/91, respectiv să se încadreze în limitele impuse de 54 de indicatori (preluați la recomandările Organizației Mondiale a Sănătății), și anume: organoleptici (2), fizici (4), chimici (35), radioactivi (2).

Normele pentru protecția vieții acvatice sunt mult mai dificil de stabilit, în principal din cauza variațiilor enorme, în timp și spațiu, din ecosistemele acvatice și din cauza faptului că granițele unui ecosistem rareori coincid cu cele teritoriale. De aceea, atenția este puternic concentrată pentru a se identifica condițiile de fond natural în care produsele chimice nu sunt toxice pentru oameni și animale și pentru utilizarea acestora drept valori limită admise pentru protecția vieții acvatice. [9]

Poluarea apelor

Poluarea reprezintă un fenomen complex de modificare a proprietăților și caracteristicilor naturale ale apei curate prin introducerea unor substanțe sau forme de energie.

Poluarea poate fi caracterizată prin prezența oricărei substanțe străine (organice, anorganice, biologice sau radioactive) care tinde să altereze caracteristicile fizice, chimice și biologice ale apei și să o facă improprie utilizării. [10]

Sursele de poluare a apei pot fi naturale sau artificiale.

Poluarea naturală se produce în urma interacțiunii apei: cu atmosfera prin dizolvarea gazelor existente; cu litosfera prin dizolvarea sau încărcarea cu suspensii din rocile care alcătuiesc terenul sau din deșeurile depozitate; și cu organismele vii din apă.

Poluarea artificială se datorează apelor uzate re-introduse în receptorii naturali, după utilizarea în diverse domenii, prin rețeaua de canalizare.

Fig. 1.4. Surse de poluare a apei [37]

Deversarea în emisar a apelor uzate în care sunt prezente cantități mari de substanțe poluante, prin natura și concentrația lor, provoacă apariția unor efecte negative atât asupra florei și faunei, cât și asupra întregii economii situate în aval de punctul de descărcare ca, de exemplu:

apele cu praf de cărbune colmatează malurile și dau o colorație neagră-cenușie care modifică condițiile de autoepurare ale râurilor;

apele uzate de la fabricile de celuloză și hârtie, care conțin multă celuloză sulfit, dacă vin în contact cu sărurile de fier (prezente în multe râuri de la noi) dau o colorație de cerneală greu de eliminat;

apele deversate de la abatoare, tăbăcării, fabrici de procesare a laptelui sau din alte ramuri ale industriei alimentare în general, cu conținut ridicat de proteine și grăsimi favorizează puternic dezvoltarea bacteriilor și a microbilor patogeni. [10]

Poluarea apei poate fi împărțită după mai multe criterii:

După perioada de timp cât acționează agentul impurificator:

permanentă sau sistematică;

periodică;

accidentală.

După concentrația și compoziția apei:

impurificare – reducerea capacității de utilizare;

murdărire – modificarea compoziției și a aspectului fizic al apei;

degradare – poluarea geavă, ceea ce o face improprie folosirii;

otrăvire – poluare gravă cu substanțe toxice.

După modul de producere a poluării:

naturală;

artificială (antropică).

După natura substanțelor impurificatoare:

poluare fizică (poluarea datorată apelor termice);

poluarea chimică (poluarea cu reziduuri petroliere, fenoli, detergenți, pesticide, substanțe cancerigene, substanțe chimice specifice diverselor industrii );

poluarea biologică (poluarea cu bacterii patogene, drojdii patogene, protozoare patogene, viermii paraziți, enterovirusurile, organisme coliforme, bacterii saprofite, fungii, algele, crustaceii etc.);

poluarea radioactivă. [10]

Surse de poluare

Sursele de poluare a apei sunt toate categoriile de consumatori ai apelor de alimentare (consumatori menajeri și sociali, consumatori industriali, consumatori agrozootehnici, etc.), căderile diferitelor categorii de poluanți din atmosferă, acțiunea unor șuvoaie formate în urma precipitațiilor sau topirii zăpezilor care udă diferite terenuri și se varsă în apele de suprafață transportând în acestea materiale pământoase și diferite materiale poluante depozitate pe acestea sau acțiunea apelor din precipitații sau irigații care udă terenurile care se infiltrează în soluri și care transportă în apele freatice diferite materiale poluante aflate la suprafața sau în interiorul solurilor. (figura 1.5.) [29]

Surse de poluare organizate (se mai numesc și discrete) care au o localizare bine precizată (din această cauză se mai numesc și punctiforme) și din care rezultă două mari categorii de apă uzată, și anume: apă uzată menajeră și urbană și apă uzată industrială și agro-zootehnică; aceste tipuri de apă uzată se evacuează, în mod normal, controlat prin intermediul sistemelor de canalizare și care înainte de deversarea în receptori sunt tratate (epurate) în scopul aducerii acestora la un grad de purificare la care să afecteze calitatea receptorilor. [29] [11]

Surse difuze de poluare reprezintă emisii evacuate în mediu în mod dispers, care nu au o localizare bine precizată și care sunt situate pe suprafețe de teren întinse, care afectează apele de suprafață sau apele freatice prin transportul de poluanți de pe sau din aceste terenuri în special de către apele din precipitații sau uneori de irigație, prin șuvoaie sau infiltrare (percolare); din cauza caracterului lor difuz și imprevizibil aceste surse pe poluare nu pot fi controlate, ci doar neutralizate prin impunerea unor măsuri care să diminuze sau chiar să elimine efectele acestora. [11] [29]

Din punct de vedere al modului de propagare, indiferent de geneza acestora, se disting două categorii de surse difuze diferențiate: [11]

Surse locale, sunt sursele corelate cu solul și scurgerile prin antrenare cu precipitații, în apele de suprafața sau prin percolare, în apele subterane, aplicarea de pesticide și îngrășăminte minerale fiind un exemplu tipic în acest sens. [11]

Sursele locale de poluare au că proveniența următoarele grupe țintă:

Populația – cea neracordata la un sistem centralizat de canalizare;

Industria;

Agricultura.

Surse regionale și transfrontiere includ poluările difuze transmise la distanță față de locul de geneza, prin aer, respectiv depunerile atmosferice lichide și solide. [11]

Metodele existente de evaluare a surselor difuze sunt :

metode de calcul a balanței poluanților;

metode suplimentare bazate pe calcule standard utilizând informații din bază de date că și din modelele existențe specificând încărcarea de poluanți a unei arii din bazinul hidrografic. [11]

Apele din sursele de emisie punctiforme se pretează epurării și pot, de aceea, să fie analizate statistic. Poluanții acestor surse pot fi cuantificați și controlați înainte de evacuarea în receptor. Urmărirea statistica a surselor punctiforme întâmpina mai puține probleme față de cea a surselor difuze. În cele mai multe activități productive, emisiile sunt generate de surse punctiforme. Pentru aceste surse, relația dintre parametrii de calitate ai apei afectate și activitățile poluatoare este directă și, în principiu, poate fi măsurată. [11]

Tipuri de poluanți

Principalele tipuri de poluanți care conferă apelor „calitatea” de ape uzate datorită mo-dificării caracteristicilor fizice, chimice, bacteriologice sau radioactive sunt:

Compuși organici biodegradabili provin din apele uzate menajere și industriale. Cele mai încărcate sunt cele din industria alimentară, cea organică de sinteză și de hârtie, din complexe decreștere a animalelor (abatoare, zootehnie). Impactul acestor compuși constă în reducerea concentrației de oxigen dizolvat cu repercursiuni asupra florei și faunei. Au loc procese anaerobe și există riscul reducerii capacității de autoepurare. Prezența acestor compuși este indicată de CBO5 (consumul biochimic de oxigen la 5 zile). [10]

Compuși organici nebiodegradabili provin din surse precum ape uzate din industria organicăde sinteză, cea a celulozei și hârtiei, petrochimică și metalurgică. Sunt compuși organici cu toxicitate acută sau cronică și/sau cu caracter mutagen sau cancerigen. Impactul este deosebit asupra cursurilor de apă, asupra oamenilor și asupra organismelor acvatice. Încetinesc sau stopează procesele de autoepurare sau epurare biologică și pot da produși secundari de dezinfecție. Oxidabilitatea este mai mică decât la compușii organici biodegradabili datorită structurii chimice pe care o au. [10]

Compușii organici toxici sau nebio-degradabili se pot clasifica după cum urmează:

– compuși halogenați ai hidrocarburilor saturate și nesaturați ciclici sau aciclici;- compuși aromatici monociclici;

– compuși fenolici;

– compuși aromatici policiclici;

– compuși ai acidului ftalic de tipul esterilor și eterilor;

– compuși cu azot;- pesticide;

– compuși policlorurați ai fenilbenzenului. [10]

Clorurile și sulfurile din apele uzate pot influența procesele biologice de epurare dacă cantitățile lor depășesc anumite limite. Clorurile sub formă de ioni de clor din apa uzată menajeră provin în special, din urina de origine animală sau umană, ca urmare a consumului în alimentație a clorurii de sodiu, sau din folosirea clorului pentru dezinfecție. Sulfurile din apele uzate menajere pot fi determinate și puse în evidență sub formă de sulfuri totale, sulfuri de carbon și hidrogen sulfurat (care ne dă indicații asupra lipsei oxigenului în apă și apariția proceselor anaerobe). [10]

Metalele grele sunt prezente, în special, în apele uzate industriale și sunt toxice pentru microorganismele care participă la epurarea biologică a apelor și la fermentarea anaerobă a nămolurilor. Determinarea lor în laborator prin analize standard necesită durate mari de timp și un echipament complex derivat din necesitatea utilizării unei game largi de reactvi. În ultimul timp se practică metoda spectrofotometriei cu absorbție atomică al cărui aparat este capabil să determine un număr de 27 elemente minerale, între care și metalele grele (Cu, Zn, Cd, Pb, Hg,Co, Ni, Cr etc.). [10]

Substanțele organice din apele uzate menajere provin din dejecțiile umane și animale, dinresturile de alimente, legume și fructe, precum și din alte materii organice evacuate în rețeaua decanalizare. [10]

Prezența substanțelor organice în apă poate reduce oxigenul din apă până la 0, iar în apa lipsită de oxigen, substanțele organice se descompun prin procese anaerobe care au loc concomitent cu producerea hidrogenului sulfurat și a altor gaze rău mirositoare și toxice. [10]

Nutrienții sunt compuși anorganici și organici cu azot și fosfor. Principalele surse de generare le constituie apele uzate menajere și efluenții din industria îngrășămintelor chimice. Azotul și fosforul stimulează creșterea necontrolată a algelor și microorganismelor producând fenomenul de eutrofizare. [10]

Substanțe toxice (poluanți prioritari) includ detergenți, cianuri, compuși organici clo-rurați,lignină, compuși proveniți din industria chimică, industria celulozei și hârtiei, industria petrochimică etc.

Poluanții prioritari sunt compuși organici sau anorganici selectați pe baza toxicității foarte mari, a efectelor cancerigene sau mutagene. Acești poluanți sunt denumiți și compuși toxici refractari și se găsesc în majoritatea cazurilor în apele uzate industriale, fiind însă depistați uneori în cantități foarte mici în apele de alimentare datorită unor infiltrații sau datorită epurării necorespunzătoare a apelor din amonte. [10]

Substanțe radioactive, folosite din ce în ce mai mult în medicină, tehnică etc., precum și la centralele atomice crează noi probleme celor care se ocupă cu protecția calității apelor. Aceste substanțe care emit radiații influențeză procesele de epurare și pot fi periculoase pentru personalul de exploatare. [10]

Apa caldă este produsă de multe industrii, cum ar fi industria enegetică, petrochimică și desinteză organică care utilizează apa ca agent de răcire. Deversată ca atare în emisar, apa caldăperturbă desfășurarea procesului de autoepurare. [10]

Alți poluanți sunt substanțele petroliere, sărurile, bazele și acizii peste concentrația limită (C.M.A.), agenții reducători (grupe de sulfiți, sulfați), uleiuri care apar în efluenții generați în diferite industrii. Impactul: consum de oxigen dizolvat sau împiedică transferul de oxigen din atmosferă în apă. Influențează procesele de tratare a apei și viața organismelor subacvatice careduc la modificări de pH și depuneri în albie. [10]

Caracteristicile apelor uzate menajere.

Pentru proiectarea stațiilor de epurare, dar și pentru funcționarea acestora în condiții optime, este necesar să se cunoască caracteristicile apelor de canalizare. Aceasta se face pe baza determinărilor de laborator.

Apele de canalizare provin din apele evacuate din locuințe, centre populate, unități industriale, agrozootehnice etc., și de pe terenurile aferente lor. Acestea se clasifică în raport cu proveniența și proprietățile lor în următoarele categorii:

Apele uzate menajere sunt ape provenite din gospodării și servicii, care rezultă de regulă din metabolismul uman și din activitățile menajere (spălatul vaselor, hainelor etc.);

Apele uzate urbane sunt ape uzate menajere sau amestec de ape uzate menajere cu ape uzate industrial și ape meteorice;

Ape uzate industriale sunt reprezentate de orice fel de ape uzate ce se evacuează din incintele în care se desfășoară activități industriale și comerciale, ele fiind de cele mai multe ori tratate separat în stații de epurare proprii;

Ape uzate agrozootehnice, sunt ape provenite de la fermele de animale care au în general caracteristicile apelor uzate orășenești, poluanții principali fiind substanțele organice în cantitate mare și materialele în suspensie;

Ape uzate meteorice provin din precipitații și sunt ape care spală din atmosferă poluanții existenți la acest nivel, iar în contactul cu terenul unor zone sau incinte amenajate, sau al unor centre populate, în procesul scurgerii, antrenează atât ape uzate de diferite tipuri, cât și deșeuri, îngrășăminte chimice, pesticide, astfel încât în momentul ajungerii în receptor pot conține un număr mare de poluanți. [10]

Fig. 1.5. Circuitul apei de la sursa până la deversare în efluent [34]

Apele uzate urbane sunt definite ca ape uzate menajere sau amestec de ape uzate menajere cu ape uzate industriale și scurgerile apelor meteorice.

Poluarea apelor cauzată de aglomerarile umane se datorează în principal următorilor factori: ponderea redusă a populației racordate la sistemele colectare și epurare a apelor uzate, funcționarea necorespunzătoare a stațiilor de epurare existente, managementul necorespunzător al deșeurilor, dezvoltarea zonelor urbane și protecția insuficientă a resurselor de apă.

Datorită ratei reduse de racordare a populației la sisteme de colectare și epurare a apelor uzate, se produce poluarea râurilor prin evacuarea apelor uzate menajere prin rigole, direct în râu și poluarea pânzei freatice prin infiltrarea în sol a apelor uzate. [11]

Dezvoltarea zonelor urbane necesită o mai mare atenție și din punct de vedere al colectării deșeurilor menajere prin construirea unor depozite ecologice de deșeuri și eliminarea depozitării necontrolate a deșeurilor, întâlnită deseori pe malurile râurilor și a lacurilor.

Captările de apă pentru potabilizare sunt reglementate prin lege, în ceea ce privește calitatea apei și protecția sursei de apă. Lipsa zonelor de protecție constituie un pericol de contaminare a apei. [11]

În ceea ce privește apele uzate menajere, urbane și industriale pentru determinarea caracteristicilor sunt necesare următoarele determinări:

materii totale în suspensie, în stare uscată și diferențiate apoi în materii organice (volatile) și minerale;

reziduu fix (substanțe dizolvate în apă) și diferențiate apoi în materii organice (volatile) și minerale;

reziduul total numit și substanță uscată (diferența între greutatea totală a materialului ce se analizează – apă sau nămol – și greutatea apei care se evaporă la temperatura de 105oC) alcătuit din suma cantităților de materie în suspensie și reziduul fix, diferențiat în materii organice (volatile) și minerale;

consumul biochimic de oxigen (CBO5);

consumul chimic de oxigen (CCO);

azotul sub toate formele (amoniac liber, organic, azotați și azotiți) sau azot total (NTK);

fosfor total. [10]

Indicatorii de calitate ai apelor uzate evacuate în rețelele de canalizare ale localităților sunt reglementați în NTPA-002/2002 conform H.G. 188/2002 modificată și completată de H.G 352/2005.

Pentru localități în care nu există canalizare (rețea și stație de epurare) situație în care indicatorii fizico – chimici ai apelor uzate influente în stația de epurare nu se pot stabili pe bază de studii și analize, aceștia se vor aprecia după datele obținute la sistemele similare de canalizare din alte localități, sau utilizând încărcările specifice aferente unui locuitor echivalent (l.e.), recomandate de literatura tehnică de specialitate. [10]

Pentru stabilirea compoziției apei uzate și de suprafață se determină, prin analize de laborator, caracteristicile fizice, chimice, bacteriologice și biologice ale acestora.

Analizele au scopul de a furniza informații asupra gradului de murdărire a apelor uzate și de suprafață și asupra condițiilor în care trebuie tratate acestea, respectiv folosite; stabilirea eficienței stațiilor de epurare și a condițiilor în care se produce autoepurarea; determinarea influenței pe care o va avea deversarea apelor uzate în emisari.

Determinările se pot grupa în cinci mari categorii:

care stabilesc cantitatea și starea materiilor conținute în ape, precum și aspectul acestora: materii solide totale, separabile prin decantare, dizolvate, culoare, turbiditate etc.;

care definesc cantitatea, starea și condițiile în care se găsesc materiile organice: materii solide în suspensie separabile prin decantare-organice, materii solide dizolvate-organice, consum biochimic de oxigen în 5 zile, consum chimic de oxigen, azot total etc.;

care stabilesc prezența materiilor specifice apelor uzate: azotul sub toate formele sale, O2, grăsimile, clorurile, sulfurile, pH;

care indică mersul descompunerii apei uzate sau de suprafață: CBO5, O2, azotul sub diferite forme, H2S, miros, temperatură;

care stabilesc prezența și felul organismelor din apă, în scopul cunoașterii stadiului epurării în diferite trepte ale stației de epurare, necesarul de clor, gradul de murdărire a emisarului etc. [11]

Caracteristici fizice

Turbiditatea este reprezentată de conținutul de materii în suspensie prezente în apelor uzate și emisari. Turbiditatea se măsoară prin comparație cu o emulsie etalon în grade pe scara silicei și se determină, în principal, pentru apa emisarilor și numai uneori, pentru apele uzate. Apele uzate orășenești au, în general, o turbiditate cuprinsă între 400 – 500 grade pe scara silicei. [12] [1]

Fig. 1.6. Diferite grade de turbiditate ale apei. [1]

Culoarea apelor uzate se datorează prezenței în apă a unor substanțe dizolvate (oxizi ferici, compuși de mangan, clorofilă din frunze, acizi humici, etc.) și se determină prin comparații cu soluții etalon de clorură de platină și potasiu sau clorură de cobalt. Un grad de culoare corespunde la 1mg clorură de platină la 1l de apă.

Culoarea apelor uzate proaspete este cenușiu deschis, prin fermentarea materiilor organice din apă, aceasta devine mai închisă. Pătrunderea în reteaua de canalizare a unor ape industriale puternic colorate, conduce la schimbarea totală a culorii apelor uzate. [12] [1]

Mirosul apelor uzate proaspete este aproape inexistent. Apele în curs de fermentare au miros, mai mult sau mai puțin pronunțat, în funcție de stadiul de fermentare în care se găsesc. Cantități importante de ape uzate industriale pot produce mirosuri neplăcute.

Temperatura apelor uzate orășenești este, de obicei, cu 2 – 3 °C mai ridicată decât cea a apelor de alimentare. Unele ape uzate industriale, precum și apele subterane, pot influența, într-un sens sau altul, temperatura care constituie un factor hotărâtor în epuarea apelor uzate. Coagularea substanțelor în suspensie, procesele biologice, etc. sunt influențate în mod direct de temperatură. [12]

Caracteristici chimice

Materiile solide totale reprezintă suma dintre materiile solide în suspensie și materiile solide dizolvate.

Consumul specific de apă pe cap de locuitor influențează, în mare măsură, compoziția apelor uzate; cu cât consumul de apă este mai mare, cu atât apa uzată este mai diluată și invers, deoarece cantitățile de materii, sub orice formă, evacute cu apele uzate, sunt în general de același ordin de mărime. [12]

Materiile solide în suspensie, separabile prin decantare, sunt de o deosebită importanță în dimensionarea decantoarelor și a bazinelor de fermentare a nămolurilor. Materiile solide organice dizolvate constituie impurificarea organică și, pe baza ei, se dimensionează treapta de epurare biologică, din stațiile de epurare. [12]

Oxigenul dizolvat (O2 ) se găsește în cantități mici în apele uzate, dar numai când sunt proaspete și după epurarea biologică, în funcție de gradul de poluare, apele de suprafață conțin cantități mai mari sau mai mici de oxigen. [12]

Deficitul de oxigen este cantitatea de oxigen care lipsește unei ape care atinge valoarea de saturare. Pentru a putea stabili gradul de impurificare al unei ape de suprafață, are o mare importanță cunoașterea conținutului de oxigen al acesteia.

Consumul biochimic de oxigen (CCO) măsoară conținutul de carbon din toate categoriile de materie organică, prin stabilirea oxigenului consumat de bicarbonatul de potasiu în soluție acidă. Azotul total este alcătiut din amoniac liber, azot organic, nitriți și nitrați.

Azotul organic și amoniacul liber sunt luați ca indicatori ai substanțelor organice azotoase, prezente în apa uzată, iar amoniacul albuminoidal ca indicator al azotului organic , care se poate descompune.

Amoniacul liber este rezultatul descompunerii bacteriene a substanțelor organice. Cantități de amoniac liber mai mari de 0,2 mgf/dm3 indică existența unei impurificări a apei uzate analizate.

Apele uzate proaspete au un conținut ridicat de azot organic și unul scăzut de amoniac liber, iar apele mai puțin proaspete conțin aceste substanțe în proporții inverse – conținut mai mare de amoniac și mai scăzut de azot organic.

Nitrații reprezintă cea mai stabilă formă a materiilor organice azotoase și, în general, prezența lor indică o apă stabilă din punct de vedere al transformării. În apa uzată proaspătă, nitriții și nitrații sunt în concentrații mai mici (sub 1/1 mil.).

Sulfurile sunt rezultatul descompunerii substanțelor organice sau anorganice și provin, de cele mai multe ori, din apele uzate industriale.

Clorurile pot proveni din diferite surse (de exemplu urină); de aceea, cantități de 8 – 15 g clorură de sodiu, cât elimină un om pe zi, nu pot constitui indici de impurificare.

Acizii volatili indică progresul fermentării anaerobe a substanțelor organice. Din acești acizi, prin fermentare, iau naștere bioxidul de carbon și metanul. În cazul unei bune fermentări, pentru apele uzate menajere, acizii volatili, exprimați în acid acetic, trebuie să fie în jur de 500 mgf/dm3 (peste 300 mgf/dm3 și sub 2.000 mgf/dm3).

Gazele cel mai des întâlnite la epurarea apelor sunt hidrogenul sulfurat, bioxidul de carbon și metanul. Hidrogenul sulfurat indică o apă uzată ținută un timp mai îndelungat în condiții anaerobe. Metanul și bioxidul de carbon sunt indicatori ai fermentării anaerobe. În amestec cu aerul, în proporție de 1:5 – 1:15, metanul este exploziv.

Concentrația de ioni de hidrogen (pH) este un indicator al mersului epurării; de el depinde activitatea microorganismelor, precipitările chimice etc. Valoarea pH-ului trebuie să fie în jur de 7.

Potențialul de oxidoreducere (potențialul Redox, rH) furnizează informații asupra puterii de oxidare, sau de reducere, a apei sau nămolului, în scara Redox; notația rH exprimă inversul logaritmului presiunii de oxigen. Scara de măsură a potențialului Redox are ca valori extreme 0 și 42. Valorile sub 15 caracterizează faza de oxidare (fermentare) anaerobă, iar valorile peste 25, faza de oxidare aerobă.

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

Stabilitatea este inversul putrescibilității. Stabilitatea relativă este exprimată (în procente) de raportul dintre oxigenul disponibil în proba de analizat (sub formă dizolvată, sau sub formă de nitriți și nitrați) și cererea de oxigen pentru satisfacerea fazei primare de consum a oxigenului.

Ca determinare, stabilitatea relativă este folosită foarte rar, deoarece unele substanțe coloidale dizolvate în apă, precipită culoarea (dată de albastru de metilen), iar pe de altă parte, valorile stabilității relativesunt nesigure, ele variind în funcție de natura apei uzate. [12]

Caracteristici biologice

În majoritatea cazurilor, diferitele organisme care se întâlnesc în apele uzate au dimensiuni foarte mici. Cele mai mici sunt virusurile și phagii, urmate de bacterii.

Organismele mai mari sunt reprezentate de ciuperci, alge, protozoare, rotiferi, larve de insecte, viermi, melci etc.În scopul determinării concentrației diferitelor tipuri de bacterii din apă, pentru a se putea aprecia gradul de impurificare a apei și pericolul de infectare, anlizele bacteriologice se fac de obicei în paralel cu cele chimice.

Absența bacteriilor dintr-o apă poate fi un indiciu clar al prezenței unor substanțe toxice.

Consumul biologic de oxigen (CBO) al apelor uzate reprezintă cantitatea de oxigen consumată pentru descompunerea biologică în condiții aerobe, a materiilor. Descompunerea biologică a apelor uzate, respectiv consumul biochimic de oxigen, se produce în două faze:

Faza în care oxigenul se consumă pentru dizolvarea substanțelor organice, care începe imediat și are, pentru apele uzate menajere, durată de circa 20 de zile, la temperatura de 20 oC. În urma descompunerii materiilor organice – în al căror conținut intră carbon, azot și fosfor – se formează, în principal, bioxidul de carbon (CO2). [12]

Faza în care oxigenul se consumă mai ales pentru transformarea amoniacului în nitriți

și apoi, în nitrați, începe după aproximativ 10 zile și dureză 100 sau chiar mai multe zile; Transformarea constituie ”procesul de nutrificare a materiilor organice”. [12]

Totalitatea organismelor din apă constituie așa-numitul plancton, iar cele de pe patul râului, bentosul. În ultimul timp, în privința organismelor din emisar, își gasește o aplicare din ce în ce mai mare în sistemul saprobiilor, care cuprinde speciile de organisme caracteristice apelor impurificate cu substanțe organice. Speciile de animale și vegetale din sistemul saprobiilor sunt grupate în următoarele patru categorii:

specii polisaprobe, caracteristice apelor cu impurificare organică puternică(în număr foarte mic);

specii α-mezosaprobii, caracteristice apelor cu impurități organice (în număr mic);

specii β-mezosaprobii, caracteristice apelor cu impurificare organică mică (în număr mai mare decât cele din categoria α-mezosaprobii);

specii oligosaprobii, caracteristice apelor curate, neimpurificate (în număr mare). [12]

Epurarea si autoepurarea apelor uzate.

Epurarea apelor uzate este un proces complex de reținere și/sau neutralizare prin diferite mijloace a substanțelor poluante aflate în apele uzate sub formă de suspensii, în stare coloidală sau în stare dizolvată, în scopul reintroducerii acestora în circuitul hidrologic, prin deversare în emisari, fără ca prin aceasta să se aducă prejudicii atât florei și faunei acvatice cât și omului. [29] [35]

În urma procesului de epurare a apelor uzate rezultă două produse:

apa epurată, în diferite grade de epurare, care se deversează în receptor, sau poate fi valorificată la irigații sau alte activități;

substanțele poluante extrase, care poartă denumirea generică de nămoluri. [29] [35]

În cadrul procesului tehnologic de epurare, metodele și procedeele de extragere a substanțelor poluante din apele uzate sunt de natură mecanică, biologică și chimică. Alegerea unei anumite structuri de flux tehnologic este determinată atât de caracteristicile apelor uzate prelucrate cât și de gradul de epurare care se urmărește să fie atins, determinat din rațiuni atât ecologice, dar și economice. [35] [29]

Pe parcursul procesului tehnologic de epurare, poluanții extrași din apele supuse procesului sunt concentrați în nămoluri foarte nocive, care dacă sunt evacuate ca atare, constituie un pericol deosebit pentru mediul înconjurător, compromițând instalația de depoluare prin nerealizarea integrală a scopului său principal, acela de protejare a mediului. [35] [29]

Procesul tehnologic de prelucrare a nămolurilor în scopul neutralizării potențialului deosebit de poluant al acestora, deține o pondere importantă în procesul tehnologic general al stațiilor de epurare (costuri de investiții și exploatare mari, comparabile, dacă nu superioare celor pentru epurarea apelor uzate), și trebuie să fie subordonat cerințelor de evacuare finală sau valorificare a nămolurilor. [35] [29] [36]

Procesul tehnologic general al stațiilor de epurare a apelor uzate cuprinde deci două mari grupe succesive de operații și anume reținerea și/sau neutralizarea încărcării poluante din apele uzate, rezultând nămoluri, prelucrarea nămolurilor în scopul valorificării sau evacuării acestora în siguranță în mediul înconjurător, fără pericol de contaminarea acestuia. [36] [29]

Dintre măsurile care pot fi aplicate surselor de apă poluată se pot menționa:

introducerea și utilizarea în unitățile economice a unor tehnologii de producție, cu consum redus de apă sau total neconsumatoare, puțin poluante sau total nepoluante;

recircularea apelor uzate evacuate, care este un procedeu care poate diminua semnificativ debitele de apă uzată deversate în receptori, degrevându-i astfel;

folosirea la irigații a unor categorii de ape uzate, direct sau după un tratament adecvat. [36]

Dintre măsurile care pot fi aplicate cursurilor de apă receptoare se pot menționa:

aerarea intensă a râurilor sau lacurilor poluate folosind aeratoare speciale, prin aceasta asigurându-se o oxigenare suplimentară, rezultând o reducere, uneori spectaculoasă, a gradului de poluare cu materii organice;

destratificarea termică a apelor stătătoare, care constă în înlocuirea apei de la adâncime, care prin stagnare își înrăutățește uneori considerabil calitatea, cu apă de bună calitate de la suprafață;

creșterea debitelor minime ale cursurile de apă receptoare ale apelor uzate, prin intermediul unor lucrări hidrotehnice (acumulări sau derivații), prin care să se reducă semnificativ gradul de diluție al apelor uzate în apele rectoare, fapt cu o contribuție deosebită în calitatea amestecului ;

crearea pe cursurile de apă receptoare ale apelor uzate a condițiilor deautoepurare, proces care dirijat corespunzător poate crea un minim de condiții care duc la îmbunătățirea naturală a calității apelor de suprafață. [36] [29]

Autoepurarea este un proces natural complex (fizico-chimic, biologic și bacterilogic) prin care impurificarea unei ape de suprafață receptoare, curgătoare sau stătătoare, se reduce treptat odată cu îndepărtarea de sursa de impurificare. [29] [35]

Îndiferent de receptor și de natura impurificării, procesele de autoepurare sunt asemănătoare, însă diferă desfășurarea lor ca durată, ca amploare, ca ordine de succesiune sau ca măsură în care iau parte toate felurile de procese specifice, sau numai unele dintre acestea, depind de caracteristicile receptorului și ale poluanților introduși în acestea. Capacitatea de autoepurare a apelor receptoare nu este nelimitată, aceasta putând varia în timp chiar dacă caracteristicile apelor receptoare rămân relativ constante. [29] [35]

Procesul de autoepurare se realizează, în esență, prin îndepărtarea din masa de apă supusă procesului a materiilor solide în stare de suspensie, sau prin transformarea pe cale chimică sau biochimică a unor substanțe poluatoare. [29] [35]

Factorii care intervin în procesul de autoepurare sunt foarte numeroși și sunt de natură fizică, chimică, și bilogică sau factori de mediu. Aceștia pot interveni în proces simultan sau într-o anumită succesiune, însă între acțiunile acestor factori există anumite interdependențe, astfel încât momentul în care intră în acțiune un anumit factor și intensitatea cu care acționează este de regulă condiționat de acțiunile altor factori. [29] [35]

Factorii fizici care intervin în procesul de autoepurare sunt: sedimentarea, lumina, temperatura și miscarea curenților de apă.

Factori chimici joacă un rol foarte important în procesul de autoepurare , contribuind direct și/sau indirect la crearea condițiilor de viață a organismelor din apa supusă procesului. Dintre aceștia, factorii chimici cu cea mai mare importanță sunt oxigenul (de concentrația acestuia depinzând intensitatea de descompunere a materialelor organice poluante, oxidarea unor substanțe minerale poluante și popularea cu organisme a sistemelor acvatice) și bioxidul de carbon (care constituie sursa principală de carbon pentru sistetiazrea substanțelor organice de către plante). Procesul de autoepurare mai este influențat și de alți componenți chimici din apă, care contribuie la crearea condițiilor de viață ale organismelor acvatice sau favorizează unele reacții chimice sau biochimice, cum ar fi: fierul, manganul, azotul, fosforul, potasiul, sulful, siliciul, magneziul, aluminiul și unele oligoelemente. [29] [35]

Factorii biologici care intervin în procesul de autoepurare sunt organismele acvatice și anume: bacteriile, protozoarele, macrovertebratele și plantele clorofiliene.

Dintre acești factori, rolul principal în autoepurare îl au bacteriile, restul organismelor, cu puține excepții, continuând transformările inițiate de bacterii, eventual stimulând unele dintre ele. Unele dintre bacteriile din apă (împărțite în autotrofe și heterotrofe, după modul de nutriție) se dezvoltă în prezența oxigenului molecular, dizolvat în apă, și poartă numele de bacterii aerobe, acestea având rolul principal în procesul de autoepurare a apei. Alte bacterii din apă utilizează în procesele metabolice oxigenul combinat chimic din apă (din sulfați, azotiți, etc.) și poată numele de bacterii anaerobe, acestea având un anumit rol și în procesul de autoepurare a apei, dar mai ales în procesele din interiorul sedimentelor de pe fundul apelor. Având în vedere că principala caracteristică a bacteriilor este capacitatea extraordinară de adaptare, există bacterii care se dezvoltă atât în prezența oxigenului molecular liber din apă, cât și în prezența oxigenului legat chimic, acestea purtând numele de bacterii facultativ aerobe. [29] [35]

În general toate procesele biologice bacteriene se produc într-o multitudine de trepte susccesive, care dacă se desfășoară în echlibru, descompun materia organică (poluatoare) din apă, în bioxid de carbon și apă, în cazul proceselor aerobe, și în bioxid de carbon și metan, în cazul proceselor anaerobe. [29] [35]

Metode de epurare a apelor uzate urbane

Epurarea apelor uzate așa cum se poate vedea in figura 1.6. cuprinde două mari grupe de operații succesive și anume: cea de tratare preliminară realizată prin reținerea sau neutralizarea substanțelor nocive sau valorificabile prezente în apele uzate și cea secundară de prelucrare a materialului rezultat din prima operație. [5]

Metodele principale de epurare a apelor reziduale diferă în funcție de poluanții prezenți.

Se pot clasifica, în primul rând, în funcție de mecanismul care conduce la reducerea poluantului prin metode “convenționale”: fizico-mecanice, fizico-chimice și biochimice sau biologice. [5]

Combinarea acestor metode permite o purificare avansată, efluenții epurați putând fi reintroduși în circuitul economic. Adoptarea unui anumit procedeu depinde de:

cantitatea efluentului;

conținutul în poluanți;

condițiile de calitate impuse la evacuarea apei epurate în emisar;

mijloacele finaciare ale agentului economic respectiv.

Se poate calcula gradul de epurare corespunzător fiecărui echipament mecanic, chimic sau biologic. [5]

Există ape uzate provenite din industrie care conțin poluanți specifici și care nu pot fi înlăturați prin cele trei metode așa zis convenționale. Este cazul apelor uzate care conțin substanțe minerale solubile și substanțe organice nedegradabile biologic. În aceste situații se recurge la tehnici de epurare avansate.

Fig. 1.7. Principalele etape ale unui proces de tratare a apelor uzate municipale. [38]

Ca eficiență și cost cele mai bune rezultate s-au obținut în procedeele de epurare cu adsorbție, cu schimbători de ioni și procedeele de oxidare chimică.

Procedeele de epurare cu adsorbție permit eliminarea cantităților mici de substanțe organice rămase după etapa biologică. Uzual, ca material adsorbant se folosește, cărbunele activ obținut prin condiționarea specială a cărbunelui vegetal sau fosil.

Procedeele de epurare cu adsorbție se aplică, în special, pentru îndepărtarea avansată a fenolilor, detergenților și a altor substanțe ce pot da un miros sau gust neplăcut apei de băut.

Procedeele de epurare cu schimbători de ioni se utilizează frecvent pentru eliminarea poluanților minerali care se găsesc în apă sub formă ionică: calciu, magneziu, sodiu, sulfați, nitrați, fosfați, amoniu, metale grele etc. Anumite tipuri de schimbători de ioni, sintetizate, pot epura și compuși organici de tipul fenolilor, detergenților, coloranților etc.

Procedeele de oxidare chimică se aplică eficient la eliminrea substanțelor poluante anorganice (cianuri, sulfuri, anumite metale grele etc.) și organice(fenoli, coloranți, anumite pesticide etc.). Ca reactivi sunt utilizate substanțe chimice cu proprietăți oxidante: ozonul, apa oxigenată, clorul cu produșii săi derivați (hipocloritul, bioxidul de clor) Ca tehnici de epurare aplicabile în viitor se menționează: – eliminarea poluanților la temperaturi mari în reactoare cu plasmă; – tratarea cu radiații ultraviolete. [5]

Fig. 1.8. Schema de flux tehnologic a unei statii de epurare [5]

Procedeele de epurare mecanică

Procedeele de epurare mecanică constau în reținerea prin procedee fizice a substanțelor insolubile care se află în apele uzate. Aceasta este larg folosită în tratamentul apelor uzate menajere ca epurare prealabilă sau ca epurare unică în funcție de gradul de epurare necesar impus de condițiile sanitare locale, adică după cum ea trebuie să fie urmată sau nu de alte trepte de epurare.

În general, la toate stațiile de epurare, indiferent de gradul de epurare necesar, se prevede epurarea mecanică, aceasta constituind o etapa intermediara, deoarece prin aceasta se poate realiza reducerea substanțelor în suspensie și creșterea productivității instalațiilor de epurare. [14]

Reținerea substanțelor din apele uzate se realizează prin construcții și instalații, a căror alcătuire diferă după mărimea suspensiilor și procedeelor utilizate și anume: grătare, site, deznisipatoare, separatoare de grăsimi, decantoare. [14]

Prelucrarea suspensiilor reținute din apele uzate, adică nămolurile, care alcătuiesc o masă vâscoasă, se realizează în funcție de condițiile sanitare locale: ele pot fi îndepărtate și depozitate în starea în care se obțin, sau trebuie în prealabil supuse unor operații care le modifică o parte din calități și anume: gradul de nocivitate, vâscozitatea, mirosul, aspectul și umiditatea. Modificarea acestor calități se obține prin fermentarea și reducerea umidității nămolurilor. [14]

Fermentarea are drept efect principal neutralizarea substanțelor organice reținute și transformarea acestora în elemente mai simple cum ar fi: bioxidul de carbon, metan, azot, etc.

Reducerea umidității sau deshidratarea, are drept scop crearea condițiilor pentru o mai ușoară manipulare a nămolurilor care se depozitează sau se valorifică. [14]

Fig. 1.9. Treapta de epurare mecanica [15]

Operațiile de stabilizare a nămolului au loc atât în spațiile prevăzute la decantoarele in care au fost reținute nămolurile, rezervoare sau bazine de fermentare a nămolurilor, cât și pe platformele de uscare, în instalații de deshidratare sub vacuum, instalații de uscare termică, instalații de incinerare, etc. [14]

Fig. 1.10. Schema de epurare mecanică [18]

Această schemă cuprinde în mod obișnuit grătare, dezintegratoare de deșeuri, deznisipatoare, separatoare de grăsimi, decantoare, vărsarea apei în emisar și rezervoare sau bazine de fermentare a nămolurilor, instalații de deshidratare a nămolurilor.xxxxxxxx

Procedeele de epurare mecano – chimică

Epurarea mecano – chimică constă în reținerea substanțelor în suspensie printr-o epurare mecanică preliminară urmând tratarea apelor uzate cu reactivi chimici pentru reținea substanțelor coloidale și dizolvate. Procedeele chimice folosite sunt: neutralizarea, diluarea, coagularea, metodele electrolitice și altele care reduc concentrația substanțelor conținute în apele uzate. [14]

Metodele electrolitice constau în trecerea unui curent electric prin apa uzată. Ionii de electrolit care se formează se colectează în mod corespunzător spre electrozi, care se fac din oțel, și cu care intră în combinație, formând oxizi de fier care acționează ca un coagulant. [14]

Epurarea chimică se face cu clor gazos sau hipoclorit de calciu, ceea ce va duce la instalații diferite. Amestecul clorului cu apa uzată se poate realiza în canalul de vărsare a apei epurate în emisar, sau într-un bazin de contact. Nămolurile reținute în bazinul de contact sunt conduse în decantoarele primare iar de aici, la instalațiile fermentare. Se aplică la apele uzate în compoziția cărora predomina materii solide in suspensie, coloidale și dizolvate care nu pot fi reținute decât prin tratarea acestor ape cu reactivi chimici de coagulare. [14]

La apele uzate menajere, acest procedeu se aplica la dezinfectarea apelor uzate, dezinfecția instalațiilor, procedeul fiind aplicat frecvent in epurarea apelor uzate industriale.

In mod obișnuit epurarea mecanică si epurarea mecano – chimică constituie epurarea primara a apelor uzate, iar constructiile si instalatiile aferente alcătuiesc trepta mecanica a unei statii de epurare. [14]

Schema de epurare mecano-chimică

Această schemă cuprinde obiectele pentru epurarea mecanică, la care se adaugă obiectele corespunzătoare tratării cu coagulanți sau stația de dezinfectare și de asemenea echipamentele de stabilizare și neutralizare a nămolului. [14]

Fig. 1.11. Schema de epurare mecano-chimică [18]

Dezinfectarea este necesară în cazul apelor uzate care conțin microorganisme. Dacă sterilizarea presupune distrugerea tuturor microorganismelor, prin dezinfecție nu se distrug toate. Dezinfectantul pătrunde prin peretele celular și denaturează materiile proteice din protoplasmă, inclusiv enzimele.

Un dezinfectant pentru apă este clorul activ care acționează sub formă de ion de hipoclorit, cu efecte pronunțate la valori mici ale pH. Dintre metodele fizice de dezinfecție, cele mai utilizate sunt metoda termică și iradierea curadiații de energie ridicată. [14]

Procedeele de epurare mecano – biologica

Epurarea mecano – biologică se bazează pe activitatea unor microorganisme pentru oxidarea și mineralizarea substanțelor organice aflate în apa uzată. [14]

Epurarea biologică implică în mod obișnuit o epurare mecanică preliminară, necesară pentru a mări productivitatea instalației de epurare și anume reducerea timpului necesar, astfel debitele fiind mărite, dar și asigurarea unui efluent calitativ. [14]

După ce din apă supusă procesului de epurare, în treapta mecanică au fost extrase impuritățile grosiere, suspensiile granuloase, suspensiile ușoare, suspensiile decantabile precum și suspensiile nedecantabile aduse în stare decantabilă prin procedee fizico-mecanice, efluentul rezultat este supus în treapta biologică unui tratament biologic prin care se încearcă eliminarea substanțelor organice dizolvate aflate în apa uzată. [29] [35] [36]

În acest scop, în treapta biologică, într-o primă etapă, apa supusă tratamentului este pusă în contact cu o cultură de microorganisme, dintre care rolul principal îl au bacteriiile aerobe, care utilizează încărcarea organică ca substrat (pentru fermentarea aerobă), rezultând produși de fermentație inerți din punct biologic (dacă procesul se desfășoară în echilibru materia organică fiind transformată până în final în bioxid de carbon și apă), apoi, într-o a doua etapă, apa supusă tratamentului este separată de biomasa bacteriană (care a realizat epurarea biologică) prin separare gravitațională (proces de decantare). [29] [35] [36]

Fig. 1.12. Schema generala de metabolism in epurarea aeroba [36]

Microorganismele utilizate în tratamentul biologic diferă în funcție de tipul apei uzate. Astfel, pentru apele uzate menajere, epurarea biologică se bazează pe bacterii aerobe care preiau din aer sau din apă oxigenul de care au nevoie, ceea ce implică o bună aerare, capabilă să furnizeze oxigenul necesar. [14]

Fig. 1.13. Treapta de epurare mecano- biologică cu bazine de aerare și cu filtre biologice [15]

După modul în care cultura de microorganisme care realizează fermentarea biologică se găsește în bazinul de reacție sub formă de peliculă biologică fixată pe suporți inerți sau dispersată în apa supusă tratamentului, obiectele tehnologice în care are loc epurarea biologică sunt de tip filtre biologice sau biodiscuri sau de tip bazine aerate cu nămol activ. [29] [35] [36]

Pentru diferențiere, decantoarele poartă denumirea treptei de epurare din care fac parte astfel la epurarea biologică cu o singură treaptă, decantoare secundare, iar cele de la epurarea biologică cu două trepte, decantoare terțiare.

După decantarea secundară apele uzate mai conțin incă bacterii banale și patogene, întrucât construcțiile pentru epurarea mecanică și biologică nu asigură distrugerea totală a acestora. Pentru distrugerea bacteriilor se folosește dezinfectarea apelor prin clorinare sau prin alte mijloace. În asemenea cazuri, epurarea mecano – biologică se completează deci cu o epurare chimică. [14]

Nămolul reținut după epurarea biologică este supus prelucrării odată cu acela provenit de la epurarea mecanică. Cum insă el conține o mare cantitate mare de apă 98-99[%], înainte de a fi trimis la fermentare este uneori trecut prin bazine de concentrare a nămolului; se obține astfel o oarecare reducere a cheltuielilor pentru fermentare. [14]

Epurarea biologică cu nămol activat necesită pe langă construcțiile de bază indicate anterior și construcții și instalații de deservire suplimentare celor indicate la epurarea mecanică și anume:-instalații pentru producerea sau introducerea artificială a aerului; [14]

Asigurarea oxigenului necesar procesului aerob se realizează prin ventilație îndepărtându-se și bioxidul de carbon rezultat din mineralizarea materiilor organice. De obicei, alimentarea cu aer se obține prin ventilație naturală, care se realizează ca urmare a diferenței de temperatură între interiorul și exteriorul filtrului. Recircularea apei este una din problemele importante ale filtrelor biologice. Ea reprezintă o modalitate de mărire a eficienței din punct de vedere al CBO (consumul biochimic de oxigen). [14]

Fig. 1.14. Schema de epurare mecano- biologică [18]

Stații intensive de epurare a apelor uzate urbane.

Instalațiile în care se realizează procesul de epurare a apelor uzate poartă denumirea generică stații de epurarea apelor uzate.

Stațiile de epurare a apelor uzate se pot clasifica după mai multe criterii și anume: după destinație, după structură, după calitatea efluentului evacuat, după configurația fluxului tehnologic, după natura procedeelor de epurare utilizate și după modul de distribuție a obiectelor tehnologice componente. [29] [35] [36]

După destinație, stațiile de epurare a apelor uzate se clasifică în generale și locale.

Stațiile de epurare generale (denumite și orășenești sau urbane), sunt plasate la capătul (ieșirea) sistemelor centralizate de canalizarea a localităților, realizeazând epurarea apelor uzate captate și transportate prin acestea. În general, apele din sistemele centralizate de canalizare sunt compuse din diferite tipuri de ape uzate, în diverse proporții, de exemplu: ape uzate menajere și sociale, ape uzate industriale și agrozootehnice, apemeteorice, ape de drenaj. Efluenții rezultați din stațiile de epurare generale sunt deversați în receptori naturali, de regulă, ape de suprafață, după ce sunt aduși la un grad admisibil de epurare, corespunzător evacuării în siguranță, prin respectarea parametrilor stipulați în Normativul privind condițiile de evacuare a apelor uzate în receptori naturali, NTPA 001/1997. [29] [35] [36]

Stațiile de epurare locale, sunt aferente unei unități economice, industrială sau agrozootehnică și prelucrează apele uzate rezultate din procesul tehnologic al acesteia, având caracteristici specifice. Stațiile de epurare locale au următoarele roluri: rețin din apele uzate substanțe valoroase în scopul reutilizării în cadrul procesului tehnologic; rețin substanțe toxice (periculoase pentru mediu) în scopul neutralizării acestora; aduc apele prelucrate la grade de epurare admisibile pentru evacuarea acestora în siguranță; asigură uniformizarea debitelor de apă uzată și ale efluenților. Efluenții rezultați pot fi deversați în sistemele centralizate de canalizarea a localităților în acest caz purtând denumirea de stații de preepurare apelor uzate, calitatea acestora trebuind să corespundă condițiilor stipulate în Normativul privind condițiile de evacuare a apelor uzate în rețelele de canalizareale localităților NTPA 002/1997, sau efluenții rezultați pot fi deversați în receptori naturali, fiind denumite stații de epurare specializate a apelor uzate, caz în care calitatea efluenților trebuind să corespundă condițiilor stipulate în Normativul privind condițiile de evacuare a apelor uzate în receptori naturali, NTPA 001/1997. [29] [35] [36]

După calitatea efluentului evacuat, stațiile de epurare a apelor uzate se clasifică în stații de epurare clasice, în care se obține o calitate satisfăcătoare a efluentului evacuat, cu valori ale gradului de epurare de 60 – 80% și stații cu epurare avansată, în care se obține o calitate superioară a efluentului evacuat, cu valori ale gradului de epurare de 95 – 99,9%.[29] [35] [36]

După configurația fluxului tehnologic, stațiile de epurare a apelor uzate se clasifică în stații de epurare cu flux tehnologic convențional și stații de epurare cu flux tehnologic neconvențional. [29] [35] [36]

După natura procedeelor de epurare utilizate, stațiile de epurare a apelor uzate se clasifică în stații de epurare intensive, extensive și mixte.

În stațiile de epurare intensive, procedeele de epurare utilizate au loc numai în condiții artificiale spre deosebire de stațiile de epurare extensive, la care procedele de epurare utilizate în cadrul stației au loc numai în condiții naturale. Stațiile de epurare mixte, la care unele procedeele de epurare utilizate în cadrul stației au loc atât în condiții artificiale cât și în condiții naturale. [29] [35] [36]

După modul de distribuție a obiectelor tehnologice componente, stațiile de epurare a apelor uzate se clasifică în:

stații de epurare cu structură dispersată, la care obiectele tehnologice sunt distincte și independente și ocupă diferite poziții pe suprafață arondată stației de epurare, situație întâlnită în cazul stațiilor de epurare urbane de medie și mare capacitate;

stații de epurare compacte, la care obiectele tehnologice sunt dispuse într-o structură unitară de tip monobloc, situație întâlnită mai ales în cazul stațiilor de epurare de mică capacitate care deservesc consumatori individuali (de exemplu, locuințe independente sau grupuri mici de locuințe). [29] [35] [36]

După structură, stațiile de epurare a apelor uzate se clasifică în stații de epurare într-o singură treaptă, stații de epurare în două trepte, stații de epurare în trei trepte. [29] [35] [36]

Stațiile de epurare într-o singură treaptă

Stațiile de epurare într-o singură treaptă sunt de regulă stații de epurare în care se prelucrează ape uzate având un conținut redus de poluanți organici, adică ape uzate cu încărcare preponderent minerală (mai ales suspensii solide), în mare majoritate obiectele tehnologice ale acestor stații bazându-și procesele tehnologice pe principii mecanice și din această cauză această categorie de stații purtând de regulă denumirea stații de epurare mecanice. [29] [35] [36]

Construcțiile specifice reținerii corpurilor și suspensiilor mari sunt grătarele și sitele. Aceste construcții se amplasează fie înaintea stației de pompare, fie înaintea deznisipatoarelor.

.

Fig. 1.15. Treapta de epurare primara [27]

Grătarele și sitele

Sunt alcătuite în principal din:

camera grătar;

grătarul propriu-zis;

echipamentul de curățire;

instalațiile de colectare și evacuare a depunerilor de pe grătar;

stăvilare sau batardouri de închidere și izolare a grătarelor.

Camera grătar este o construcție din beton sau beton armat în care este ancorat grătarul propriu-zis, format din bare metalice, paralele și echidistante. Grătarele sunt, de regulă, construcții în aer liber. Amplasarea lor în construcție acoperită se face pe considerente tehnico-economice, climatice și de protecția mediului.

În funcție de distanța dintre bare aceste grătare se împart în:

grătare dese când distanța este de 16-30 mm;

grătare rare când distanța dintre bare este de 50-100 mm.

După forma suprafeței grătarele pot fi plane sau curbe. [28]

Realizarea unei eficiențe ridicate în reținerea materiilor în suspensie și materiilor grosiere conduce la randamente sporite pentru construcțiile și instalațiile de epurare a apei din aval de grătare, precum și pentru construcțiile de prelucrare a nămolurilor.În acest scop sunt de preferat grătarele sau sitele fixe sau mobile, prevăzute cu șnec înclinat cu funcționare continuă și automatizată care efectuează practic patru operațiuni importante:

rețin corpurile grosiere;

extrag din apă reținerile de pe grătar și le spală de substanțele fine de natură organică;

presează reținerile micșorându-le volumul și umiditatea; le transportă la suprafață, în containere; [21]

Fig. 1.18. Funcționarea sistemului automat de curățire al grătarelor [30]

Fig. 1.19. Ansamblu grătare rare și fine [22]

Fig. 1.20. Grătare dese și sistem de presare și deshidratare a reținerilor [31]

Sitele utilizate în stațiile de epurare sunt destinate reținerii materiilor în suspensie și a celor flotante provenite în special din apele uzate industriale, industria alimentară, a hârtiei etc. Sitele constau din discuri perforate, împletituri de sârmă inoxidabilă (cu ochiuri mai mici de 1 mm) sau grătare cu interspații foarte mici între bare. Din cauza cheltuielilor mari de investiții și exploatare sunt folosite rar, când se consideră necesară îndepărtarea corpurilor și suspensiilor mai fine. Materialul reținut este curățat cu perii și apoi depozitat temporar în vecinătatea sitei. [28]

Deznisipatoare

Deznisipatoarele sunt bazine de reținere a particulelor minerale (în special nisip) care sedimentează independent unele de altele. Se amplasează după grătare și înaintea separatoarelor de grăsimi, decantoarelor primare sau stației de pompare a apei de canalizare.

După direcția de curgere a apei de canalizare se disting deznisipatoare orizontale și verticale. Alegerea tipului de deznisipator depinde de debitul apelor de canalizare, de cantitatea nisipului, de spațiul disponibil, în stația de epurare de pierderile de sarcină admisibile și echipamentele folosite.

Deznisipatoarele orizontale se compun din: camera de liniștire și distribuție a apei de canalizare, camerele de depunere a nisipului, camera de colectare a apei deznisipate, dispozitive de curățire și golire și stăvilare.

Menținerea constantă a vitezei la variațiile de debit este necesară, pentru a evita depunerea substanțelor în suspensie floculente, când viteza scade și pentru a împiedica antrenarea nisipului depus când viteza depășește această valoare. [28]

Deznisipatoarele sunt indispensabile unei statii de epurare, in conditiile in care exista un sistem de canalizare unitar, deoarece nisipul este adus in special de apele de ploaie. Nisipul nu trebuie sa ajunga in treptele avansate ale statiei de epurare, pentru a nu aparea inconveniente cum ar fi: – deteriorarea instalatiilor de pompare; – dificultati in functionarea decantoarelor; – reducerea capacitatii utile a rezervoarelor de fermentare a namolurilor si stanjenirea circulatiei namolurilor. [22]

Fig. 1.21. Deznisipator orizontal tangențial. Secțiune transversală și plan.

1 – air – lift; 2-conductă de evacuare nisip; 3-conductă de apă; 4-conductă de aer comprimat; 5-platformă pentru drenarea nisipului; 6-tub mobil; 7-palete; 8-electromotor; 9-deschidere de acces a apei în deznisipator; 10-deschidere de evacuare a apei deznisipate; 11-clapet de reținere; 12-vană; 13-spațiu pentru colectarea nisipului [21]

Fig. 1.22. Deznisipator orizontal longitudinal cu sistem de spălare și deshidratare nisip [22]

Separatoare de grăsimi

Separatoarele de grăsimi sunt construcții descoperite care utilizează principiul fizic al flotației naturale/artificiale pentru separarea din apă a grăsimilor, uleiurilor, produselor petroliere și a altor substanțe nemiscibile și mai ușoare decât apa.

Aceste tipuri de separatoare rețin grăsimile aflate în apă sub formă liberă (peliculă sau film) ori sub formă de particule independente formând cu apa emulsii mecanice de tip mediu sau grosier (diametrul particulelor de grăsime dp 50 m).

Fig. 1.23. Separator de grăsimi cu insuflare de aer de joasă presiune cu sistem modern de aerare (difuzoare cu membrană elastică perforată) [31]

În schema tehnologică a stației de epurare, separatorul de grăsimi se amplasează între deznisipatoare și decantoarele primare; deznisiparea apelor uzate în amonte de separatoarele de grăsimi este obligatorie.

Deznisipator – separator de grăsimi cu insuflare de aer

Aceasta construcție reunește 2 obiecte tehnologice distincte: deznisipatorul și separatorul de grăsimi. Avantajele rezultate: a) economie de investiție și de spațiu ocupat; b) reducerea cheltuielilor de exploatare; c) reducerea volumelor de lucrări de construcții;

Grăsimile separate din apă se colectează într –un compartiment situat în zona aval de unde sunt evacuate gravitațional sau prin pompare într-un cămin de colectare a grăsimilor, în bazinul de aspirație al stației de pompare a nămolului sau direct la fermentare, dacă sunt biodegradabile. [21]

Fig. 1.24. Deznisipator – separator de grăsimi cu insuflare de aer [21]

Decantoarele

Decantoarele sunt construcții de beton sau de beton armat utilizate pentru îndepărtarea din apele de canalizare a materiilor în suspensie.

Având în vedere amplasarea lor în schema stațiilor de epurare se întâlnesc:

decantoare primare, amplasate înainte de instalațiile de epurare biologică,

decantoare secundare, amplasate după instalațiile de epurare biologică.

Decantoarele primare sunt alcătuite din compartimente de decantare cu sisteme de admisie, de distribuție și de colectare a apei, precum și cu dispozitive de curățire, colectoare și evacuare a nămolului și din canale și conducte de serviciu pentru aducțiunea apei uzate, evacuarea apei decantate, evacuarea nămolului, golirea decantorului și evacuarea materiilor plutitoare.

Decantoarele orizontale longitudinale sunt bazine dreptunghiulare, în care apa circulă cu o viteză medie orizontală de 5 mm/s. [28]

Fig. 1.25. Decantor longitudinal primar cu pod raclor cu lame [32]

Decantoarele orizontale radiale sunt caracterizate prin forma lor circulară în plan și prin direcția orizontală de curgere a apei.

Apa uzată este adusă printr-o conductă în centrul decantorului de unde distribuția uniformă se realizează prin deflectoarele unui perete cilindric cufundat în apă până la nivelul inferior al peretelui exterior. Evacuarea apei decantate se face printr-un jgheab periferic. Colectarea nămolului se realizează cu ajutorul unui pod curățitor care are la partea de jos palete reglabile, ce conduc nămolul către pâlnia centrală de colectare. Evacuarea nămolului din pâlnia colectoare se face hidraulic (prin sifonare sau prin pompare). Viteza periferică de deplasare a podului raclor este de maxim 40 mm/s astfel încât să se realizeze 1-3 rotații pe oră. Radierul decantorului trebuie să aibă o pantă minimă de 2% (de obicei 6-8 %).[28]

Fig. 1.26. Decantor radial. [32]

Fig. 1.27. Decantor primar radial cu pod raclor cu flotoare [31]

Stațiile de epurare în două trepte

Stațiile de epurare în două trepte sunt stații mai complexe care de regulă utilizează două categorii distincte de procedee pentru realizarea procesului tehnologic de epurare a apelor uzate. În această categorie de stații de epurare pot fi încadrate stațiile de epurare mecano – chimice și stațiile de epurare mecano – biologice. [29] [35] [36]

Stațiile de epurare mecano-chimice sunt stații de epurare formate din două trepte, o treaptă mecanică, de regulă similară cu cea prezentată în cazul stațiilor de epurare mecanică, și o treaptă chimică, de regulă de coagulare – floculare pentru eliminarea coloizilor, dar și pentru alte tratamente chimice aplicate apelor tratate cum ar fi: neutralizare, schimb ionic, oxidare chimică, dezinfecție, etc.

Stațiile de epurare mecano-biologice sunt stații de epurare formate tot două trepte, o treaptă mecanică și o treaptă biologică, aceast tip de stații de epurare constituindu-se în structura clasică a stațiilor generale de epurare a apelor uzate urbane, cu o foarte largă răspândire în practică. [29] [35] [36]

Epurarea biologică este procesul tehnologic prin care impuritățile organice din apele uzate sunt transformate de către o cultură de microrganisme, în produși de degradare inofensivi (CO2, H2O, alte produse) și în masă celulară-nouă (biomasă). Cultură de microorganisme poate fi dispersată în volumul de reacție al instalațiilor de epurare sau poate fi fixată pe un suport inert. În primul caz, cultură se cheamă, generic, 'nămol activ'', iar epurarea se numește biologică cu nămol activ. [22]

În al doilea caz, cultură se dezvoltă în film (peliculă) biologic, iar epurarea se realizează, în construcții cu filtre biologice, cu biodiscuri etc. [22]

Nămolul activ fiind un material în suspensie, trebuie separat de efluentul epurat prin: sedimentare, flotație, filtrare, centrifugare etc. Cea mai aplicată metodă este separarea gravitațională (sedimentarea). În cazul filmului biologic nu se pune problemă separării acestuia de apa epurată, întrucât este fixat pe un suport. Cu toate acestea, că urmare a creșterii biologice, se desprind des porțiuni din filmul biologic care trebuie înlăturate din apa epurată, prin sedimentare. [22]

În strânsă asociere cu bacteriile, în procesele aerobe trăiesc protozoare (ciliate, flagelate), metazoare (rotiferi, nematode) și ciuperci sau fungi. Aceste asociații de microorganisme se numesc biocenoze. Deși biocenozele sunt formate aproximativ din aceleași microorganisme, au totuși un caracter specific pentru fiecare proces de epurare. [22]

Epurare biologică artificială cu biomasă fixată

Filtrele biologice se amplasează după decantoarele primare; au rolul de a asigura mineralizarea (oxidarea) substanțelor organice biodegradabile cu ajutorul microorganismelor aerobe care se dezvoltă pe pelicula (membrana) biologică fixată pe materialul de umplutură din care este alcătuit filtrul. [22]

Fig. 1.28. Schema constructivă a unui filtru biologic [29] [35] [36]

Materialul granular de umplutură trebuie îndeplinească o serie de condiții și anume: să aibă rezistență mecanică, să reziste la variațiile de temperatură și de compoziție ale apelor uzate, să aibă o suprafață cât mai poroasă și cât mai rugoasă pentru a oferi peliculei biologice suprafețe de contact cât mai mari, să nu conțină substanțe inhibitoare pentru procesul de epurare biologică, să aibă o constituție uniformă și să nu conțină părți fine care ar putea duce la colmatare și să fie curat.

Fig. 1.29. Secțiune transversală a suprafeței de contact [33]

Sistemul de distribuție a influentului pe suprafața filtrului biologic are rolul de a repartiza cât mai uniform influentul de apă uzată pe suprafața materialului de umplutură. La modul cel mai general, distribuția apei uzate în biofiltru se poate face continuu sau intermitent. În ambele cazuri pentru distribuția apei sunt necesare distribuitoare, iar în cazul distribuției intermitente, pe lângă distribuitoare mai sunt necesare și rezervoare de dozare. Distribuitoarele pot fi fixe sau mobile, iar la rândul lor cele mobile pot fi rotative (utilizate în cazul filtrelor biologice cu secțiune circulară) sau de translație, de regulă cu mișcare „du-te vino” (utilizate în cazul filtrelor biologice cu secțiune dreptunghiulară). [29] [35] [36]

Fig. 1.30. Schema epurării cu filtru biologic [36]

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

Constructiv o instalație cu biodiscuri este constituită dintr-un număr de discuri (care formează o baterie) din material plastic sau metalice fixate pe un arbore orizontal rotativ. Bateria de discuri este parțial imersată în bazinul de reacție în care este introdusă apa uzată supusă tratamentului. În timpul procesului de epurare biologică pe suprafețele discurilor se formează ți se peliculă biologică care elimină încărcarea organică din apa. De menționat că atâta timp cât o porțiune de peliculă biologică este imersată în apa cu încărcare organică, îi este asigurată hrană, iar atunci când se găsește în afara apei, îi este asigurată aerarea, aceste două faze succesive repetându-se la fiecare rotație a biodiscurilor. [29] [35] [36]

Fig. 1.31. Schema unui contactor biologic rotativ (biodisc) [33]

Fig. 1.32. Sisteme de biodiscuri [34]

Epurare biologică artificială cu biomasă dispersată în apa supusă tratamentului

Bazinele aerate cu nămol activ sunt reactoare biologice în care apa uzată supusă tratamentului este pusă în contact cu cultura de microorganisme (care poartă denumirea generică de nămol activ) care este dispersată în aceasta, în condiții de aerare corespunzătoare. [29] [35] [36]

Fig. 1.33. Treapta de epurare secundară cu nămol activ [27]

Treapta biologică dotată cu bazine de aerare cu nămol activ care are următoarea funcționare: influentul de apă uzată cu încărcare organică (dizolvată sau coloidală), care provine de la treaptă mecanică a stației de epurare, pătrunde în bazinul de aerare cu nămol activ, unde are loc fenomenul de fermentare aerobă în urma căruia apa este eliberată de impuritățile organice biodegradabile; apoi amestecul de apă epurată biologic și nămol activ părăsește bazinul de aerare cu nămol activ și este dirijat către decantorul secundar unde apa epurată se separă gravitațional de nămolul activ rezultând efluentul clarificat al treptei biologice; o parte din nămolul activ separat în decantorul secundar este recirculată către bazinul de aerare, în scopul menținerii unei concentrații relativ constante de nămol activ, iar cealaltă parte este evacuată ca nămol secundar în exces și transmisă către treapta de prelucrare a nămolurilor a stației de epurare. [29] [35] [36]

De menționat că în bazinul de aerare cu nămol activ cultura de microorganisme este menținută permanent în condiții de aerare prin asigurarea unui aport corespunzător de aer sau oxigen. De asemenea trebuie menționat că o mică parte din nămolul recirculat este dirijat și către decantorul din treapta mecanică (decantorul primar) pentru inocularea apei cu microorganisme înainte de ajungerea acesteia în treapta biologică, în scopul învingereii lagului biologic și asigurării unui proces biologic normal încă de la pătrunderea efluentului treptei mecanice în bazinul de aerare cu nămol activ. [29] [35] [36]

Pentru ca eficiența procesului biologic de fermentație biologică să fie cât mai mare, în practică au fost dezvoltate diferite variante ale procesului cu nămol activ, în scopul asigurării unor concentrații de nămol activ și încărcare organică cât mai adecvate în tot volumul bazinului de aerare. [29] [35] [36]

Fig. 1.34. Sistem de epurare cu nămol activ cu jgheaburi aerate [34]

Treapta terțiară

Stațiile de epurare în trei trepte sunt, cel mai frecvent, stații de epurare formate dintr-o structură mecano-biologico clasică la care se adaugă o treaptă terțiară de epurarea avansată. În prezent, în lume, performanțele stațiilor mecano-biologice clasice nu mai sunt suficiente și de aceea acestea sunt completate cu o treaptă distinctă,terțiară, care de regulă asigură prin diferite metode și procedee de epurare (artificiale sau naturale) atât eliminarea avansată din apele uzate a suspensiilor solide și a materiilor organice, cât și eliminarea nutrienților, substanțelor greu biodegradabile și substanțelor toxice din apele uzate, realizându-se grade superioare, cu valori înalte, de epurare ale acestora. [29] [35] [36]

Fig. 1.35. Schema unei stații de epurare a apei uzate menajere în trei trepte [24]

Treaptă terțiară nu există la toate stațiile de epurare. Ea are de regulă rolul de a înlătura compuși în exces (de exemplu nutrienți- azot și fosfor) și a asigură dezinfecția apelor (de exemplu prin clorinare, ultraviolete). Această treaptă poate fi biologică, mecanică sau chimică sau combinată, utilizând tehnologii clasice precum filtrarea sau unele mai speciale cum este adsorbția pe cărbune activat, precipitarea chimică etc. [11]

Fig. 1.36. Treapta terțiara de epurare a apelor uzate-dezinfectare prin clorinare [27]

Eliminarea azotului în exces se face biologic, prin nitrificare (transformarea amoniului în azotit și apoi azotat) urmată de denitrificare, ce transformă azotatul în azot ce se degaja în atmosferă. Eliminarea fosforului se face tot pe cale biologică, sau chimică.

În urmă trecerii prin aceste trepte apa trebuie să aibă o calitate acceptabilă, care să corespundă standardelor pentru ape uzate epurate.

Dacă emisarul nu poate asigură diluție puternică, apele epurate trebuie să fie foarte curate.

Ideal e să aibă o calitate care să le facă să nu mai merite numite "ape uzate" dar în practică rar întâlnim așa o situație fericită. 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 restituita în emisar-de regulă râul de unde fusese prelevată amonte de oraș. Ea conține evident încă urme de poluant, de aceea este avantajos că debitul emisarului să fie mare pentru a asigură diluție adecvată. [11]

Fig.1.37. Bazine de clorinare [34]

Alte soluții propun utilizarea pentru irigații a apelor uzate după tratamentul secundar, deoarece au un conținut ridicat de nutrienți. Acest procedeu este aplicabil dacă acele ape nu conțin toxice specifice peste limitele admise și produsele agricole rezultate nu se consumă direct. În acest caz nu mai este necesară treaptă a III-a și nu se mai întroduc ape în emisar (fapt negativ din punct de vedere al debitului dar pozitiv pentru calitate, deoarece apele epurate nu sunt niciodată cu adevărat de calitate apropiată celor naturale nepoluate antropic). Se experimentează și utilizarea apelor uzate că sursă de apa potabilă, desigur cu supunerea la tratamente avansate de purificare. [11]

Fig.1.38. Bazine de sterilizare a influentului de apă epurată cu ultraviolete [34]

Exemple de stații de epurare intensive

Stația de epurare a municipiului Urziceni

Este proiectată pentru epurarea apei uzate în trepte mecanică și biologică, inclusiv tratarea nămolului, folosind o tehnologie performantă, în vederea îndepărtării CBO5, MTS, reducerii nutrienților, azotului și fosforului și totodată deshidratării nămolului până la concentrația de 22% substanță uscată. [42]

Procesul ICEAS (sistem de aerare extinsă cu ciclu intermitent) este o variantă a sistemului SBR (reactor cu funcționare ciclică) care permite ca întregul proces de epurare să aibă loc într-un singur bazin, chiar și în timpul fazelor de sedimentare și decantare ale ciclului de epurare. Procesul de epurare ICEAS este un sistem complet automatizat care răspunde la variațiile de debit și încărcări influente în stația de epurare, este ușor de extins și produce un efluent de calitate superioară. Necesită o suprafață mai mică de teren și mai puțin echipament, prin urmare, vor rezulta costuri reduse de exploatare și pentru amenajări.

Concentrațiile de poluanți la intrarea în stația de epurare trebuie să se încadreze în prevederile NTPA 002/2002, iar la evacuarea în emisarul natural, în limitele NTPA 001/2002, modificat și completat prin HG 352/2005. [42]

Fig.1.39. Stație de epurare intensiva a apei uzate în două trepte: mecanică și biologică. [42]

Stație de epurare Medgidia

Tehnologia propusă (treaptă de epurare mecanică, treaptă de epu-rare biologică și terțiară și treaptă de tratare a nămolului rezultat în urma procesului de epurare) asigură separarea și îndepărtarea elementelor impurificatoare conținute în apele uzate, aducându-le în limitele admise pentru a putea fi descărcate în Canalul Dunăre-Marea Neagră. Stația are o capacitate de 66.500 de locuitori echivalenți și asigură tratarea apelor uzate colectate din aglomerarea Medgidia.

Biozasul din nămol, folosit ca energie electrică în cadrul contractului, au fost executate lucrări de demolare/con-servare și reabilitare a obiectelor existente, precum și construcția unor obiecte noi, fiind obligatorie menținerea în funcțiune a stației de epurare pe toată perioada reabilitării. Sunt prevăzute, de asemenea, două unități de cogenerare care utilizează biogasul produs din procesul de fermentare anaerobă, biogas pe care îl conver-tește în energie electrică, ajutând astfel la reducerea consumului de energie electrică din rețeaua publică. [43]

Fig.1.40. Stație de epurare Medgidia [43]

Stația de epurare a apei uzate urbane de la Glina

Procesele tehnologice și biologice se manifestă în trei etape de tratare a apelor reziduale. În prima treaptă corpurile de dimensiuni mai mari care plutesc în apa Dâmboviței sunt reținute de o serie de grătare. Curățarea apei de acestea se face într-un mod asemănător cu gestionarea gunoiului menajer, luând drumul rampei de gunoi sau a incineratorului de nămol. În continuare, apa trece prin niște site cu un rol identic ca cel al grătarelor, dar au ochiuri dese, reținând corpurile solide cu diametru mai mic. După decantare substanțele adunate la suprafață (grăsimi, substanțe petroliere) se înlătură, iar nămolul depus pe fund se trimite la metan tancuri). [44]

Fig. 1.41. Vedere asupra stației de epurare a apelor uzate de la Glina [44]

Stații extensive pentru epurarea apelor uzate urbane.

Procedeele extensive de epurare sunt procedee de purificare a apelor uzate care sunt foarte apropiate de procesele naturale de purificare a apelor (procese de autoepurare) la care, după cum s-a arătat anterior, rolul principal îl joacă microorganismele (bacteriile). În mod natural, în masa de apă impurificată se găsesc alge microscopice care utilizează energia (radiația) solară pentru a produce prin fotosinteză oxigenul necesar culturilor bacteriene, care se găsesc dispesate sau fixate pe diferiți suporți în apa supusă procesului, pentru a realiza purificarea apelor printr-un proces biologic. De aceea procedeele extensive de epurare prezintă marele avantaj că în marea lor majoritate, nu au nevoie de un aport exterior de energie pentru desfășurarea proceselor de lucru, fiind astfel extrem de economice. De asemenea instalațiile (sistemele) extensive de epurare prezintă avantajul unor eficiențe foarte ridicate de îndepărtare a încărcărilor organice și nutrienților din apa supusă tratamentului furnizând efluenți de foarte bună calitate, care pot fi deversați fără nici un pericol în cursurile de ape naturale. Un alt avantaj, deloc neglijabil, al sistemelor extensive de epurare a apei este acela că acestea au un aspect foarte natural (nu aspect de instalație industrială), încadrându-se perfect în peisajul natural, fără a-l afecta cu nimic. [29] [40]

Dezavantajul principal al sistemelor extensive de epurare îl constituie faptul că acestea sunt eficiente doar la debite reduse ale influenților de apă uzată procesați, cu încărcări poluante, de asemenea, foarte reduse. Rezultă că pentru realizarea procesului de epurare a apelor, aceste sisteme necesită atât suprafețe (spații) mari de amplasare, cât și durate mari ale procesului de epurare, de câteva ori sau zeci de ori mai mari ca în cazul sistemelor intensive. De aceea, astfel de sisteme extensive de epurare a apelor uzate au fost dezvoltate în diferite țări europene (Franța, Germania, Spania, Olanda, etc.) în general pentru deservirea unor obiective (de exemplu comunități mici) cu o populație mai mică de 500 locuitori echivalenți. [29] [40]

Clasificarea principalelor tipuri de instalații extensive, se poate face după modul în care culturile bacteriene se găsesc în apa uzată supusă procesului de epurare, și anume: fixate pe anumiți suporți, sub formă de pelicule biologice, sau dispersate sub formă de nămol activ. [29] [40]

Instalațiile extensive cu biomasa bacteriană sub formă de nămol activ sunt următoarele:

lagune naturale (cu microfite);

lagune naturale cu macrofite;

lagune aerate. [29] [40]

Procesele biologice produse de biomasa bacteriană, fixată sau dispersată în apa uzată supusă tratamentului, pot fi procese aerobe, acestea producând degradarea încărcării organice din ape și nitrificare și defosforizare sau procese anaerobe, acestea producând denitrificare. Procesele aerobe au loc în zonele aerobe care se găsesc mai ales în apropiere de suprafața liberă a apei (în aceste procese un rol foarte important îl are dezvoltarea algelor microscopice care furnizează prin fotosinteză oxigenul liber, dizolvat în apă, necesar acestor procese), în timp ce procese anaerobe au loc în zonele anaerobe plasate mai ales în apropirea sedimentelor de pe radier. [29] [40]

De menționat că în instalațiile extensive, la epurarea apelor uzate, pe lângă procesele biologice, mai concură și unele procese fizice, cum ar fi: filtrarea apei printr-un strat granular (în cazul câmpurilor de infiltrare) sau prin sistemele radiculare ale unor plante (în cazul filtrelor cu vegetație) sau sedimentarea suspensiilor solide și coloizilor (în cazul lagunelor naturale sau de sedimentare) sau procese chimice, cum ar fi: precipitarea compușilor insolubili sau co-precipitarea cu compuși insolubili (N,P), adsorbția unor compuși pe anumite substraturi (cu diferite caracteristici, plasate în instalația de epurare) sau de către plante (N,P, metale, etc.), distrugerea microorganismelor și virușilor prin iradiere naturală cu radiații UV, oxidarea sau reducerea unor compuși (metale). [29] [40]

Instalațiile extensive cu biomasa bacteriană sub formă de peliculă biologică

Instalațiile extensive cu biomasa bacteriană sub formă de peliculă biologică sunt următoarele:

câmpuri de infiltrare –percolare;

filtre cu vegetație cu flux vertical;

filtre cu vegetație cu flux orizontal. [29] [40]

Câmpuri de infiltrare –percolare

Copyright Notice

© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.

Acest articol: Decan, Director de Departament, Prof. dr. ing. Gheorghe Voicu Prof. dr. ing. Sorin Ștefan Biriș TEMA Proiectului de diplomă al absolventei BURLACU… [303118] (ID: 303118)

Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.

Decan, Director de Departament, Prof. dr. ing. Gheorghe Voicu Prof. dr. ing. Sorin Ștefan Biriș TEMA Proiectului de diplomă al absolventei BURLACU… [303118]

Copyright Notice

Titlul lucrării: Sisteme de reducere a poluării la autoturisme – propulsia hibridă Poluarea la autovehicule – metode de reducere a noxelor. Reducerea… [308429]

Area of Residence and Socioeconomic Factors Reduce Access to Biologics for Rheumatoid Arthritis Patients in Romania Cstslin Codreanu,1,2Claudiu C…. [628159]

Catedra de Medicină Legală și Bioetică LUCRARE DE LICENȚĂ “Particularități ale leziunilor traumatice în violența domestică” Coordonator științific… [603578]

Vbaiu@yahoo.com 626 Plan De Men%3finere A Calita%3fii Aerului Jud. Neamt Draft 2018 Draft Text

Sporirea competitivității S.C. Aqua -Oltex prin diversificarea [621486]

STRUCTURA ȘI CONȚINUTUL ÎN ACIZI GRAȘI FUNCȚIONALI A GRĂSIMILOR DIN UNELE PRODUSE AGROALIMENTARE DE ORIGINE ANIMALĂ Candidat: Prof. univ. dr. ing…. [600395]

Copyright Notice

Similar Posts