Disertatie Ionescu Mirela Master Bbm 2017 (1) [307855]

UNIVERSITATEA DIN BUCUREȘTI

FACULTATEA DE BIOLOGIE

LUCRARE DE DISERTAȚIE

OPTIMIZAREA EFICIENȚEI TREPTEI BIOLOGICE A UNEI STAȚII DE EPURARE A APELOR UZATE

Conducător științific:

Prof. Dr. Abil. [anonimizat], București, România

Îndrumător științific:

Prof. Dr. Ing. [anonimizat], Ploiești, România

Absolventă:

Ing. Ionescu Mirela

2017

CAPITOLUL 1 – [anonimizat] a creșterii populației și a îmbunătățirii în mod constant a standardelor de viață. [anonimizat]. [anonimizat], [anonimizat]. [Biingjie W. and collaborators].

Aprovizionarea cu apă dulce este esențială pentru supraviețuirea omenirii. Odată cu creșterea rapidă a populației și a urbanizării, conform Grace K., ne confruntăm cu un deficit serios de apă. [anonimizat]. [anonimizat], industriale și agricole. [anonimizat]. Tratarea apelor uzate necesită o planificare, proiectare, construcție și gestionare cuprinzătoare a instalațiilor de tratare pentru a se asigura că apa tratată este sigură pentru consumul uman și pentru deversarea în mediul înconjurător. [anonimizat], chimice și biologice. [anonimizat] a ușura deficitul de apă.

Apa uzată industrială este generată dintr-o mare varietate de surse și conține o gamă largă de componente chimice și concentrații. Procesele de tratare biologică oferă o metoda rentabilă pentru îndepărtarea compușilor organici și a azotului din apele industriale. Metodele de tratament sunt în continuă evoluție pentru a asigura o eficiență mai mare a tratamentului, la un cost mai mic. Metodele microbiene utilizate pentru tratarea apelor reziduale industriale trebuie să fie în mod frecvent mai robuste datorită variabilității mai mari a debitelor, caracteristicilor chimice și a prezenței potențiale a compușilor toxici sau inhibatori. Se evidențiază o [anonimizat](AS), până la procesele de creștere suspendate hibride atașate și bioreactoarele membranare din ce in ce mai populare. Abordări mai inovatoare pentru atingerea obiectivelor de tratament includ cuplarea proceselor anaerobe și aerobe și cuplarea proceselor de oxidare biologică și chimică. Exemple de tratare pe scara largă a anumitor tipuri de ape uzate industriale sunt furnizate pentru diferitele modele ale reactorului. Modelele moleculare sunt utilizate pentru a caracteriza microorganismele prezente în apele uzate si prezente în reactoarele de tratare și oferă noi perspective asupra acestor sisteme. [anonimizat], opțiuni pentru generare de energie și energie electrică din apele uzate. [P.D.Cotter, 2017].

Poluarea apei a fost definitǎ la Conferința Internaționalǎ privind situația polǎrii apelor din Europa(Geneva 1961), ca fiind modificarea directǎ sau indirectǎ a compoziției sau stǎrii apelor unei surse oarecare, ca urmare a activitǎții omului, în așa mǎsurǎ încât ele devin mai puțin adecvate tuturor sau numai unora din utilizǎrile pe care le poate cǎpǎta în stare naturalǎ. Legea apelor nr.107/1196, prevede cǎ, prin poluare se înțelege orice alterare fizicǎ, chimicǎ, biologicǎ sau bacteriologicǎ a apei peste o limitǎ admisibilǎ stabilitǎ, inclusiv depǎșirea nivelului natural de radioactivitate produsǎ direct dau indirect din activitǎți umane, care o fac improprie pentru o folosire normalǎ în scopuri în care aceastǎ folosire era posibilǎ înainte de a interveni alterarea.

Este neîndoielnic cǎ poluarea apelor reprezintǎ o problemǎ naționalǎ, cât și internaționalǎ, neputând fi localizatǎ în mod exact, deoarece materialul poluant este transportat la distanțe mari, peste granițele țarii sau țǎrilor.

Odatǎ cu dezvoltarea industriei, poluarea apelor a crescut în numeroase regiuni al Uniunii Europene ceea ce a determinat intreprinderea unor acțiuni adecvate pentru a face fațǎ acestei probleme, protecția apelor fiind una din prioritǎțile comunitare. Strategia adoptatǎ în domeniu a urmǎrit, pe deo parte, elaborarea unor obiective de calitate, iar pe de altǎ parte, stabilirea unor norme pentru a limita poluarea acestora.

În concluzie, poluarea apei a fost și rǎmâne o problemǎ deosebit de importantǎ, datoritǎ rolului apei, primordial în activitatea social-economicǎ a unei țǎri, și așa cum arǎta fostul director general UNESCO Dr. Federico Mayor Zaragoza aceastǎ resursǎ rarǎ, esențialǎ pentru viațǎ, trebuie sǎ fie consideratǎ ca un tezaur natural care face parte din moștenirea comunǎ a omenirii.

Scopul și conținutul lucrării de disertație

Proiectul „Optimizarea eficienței treptei biologice a unei stații de epurare a apelor uzate” urmărește consolidarea cunoștintelor acumulate în domeniul monitorizării apelor uzate în rafinării, respectiv factori poluanți ai apelor, știut fiind că rafinăriile constituie unele din cele mai mari surse de poluare a mediului.

De asemenea, proiectul urmărește prezentarea diverselor tehnologii de epurare a apelor uzate provenite din rafinării, descrierea unei instalației de epurare a apelor uzate dintr-o rafinărie, precum și dezvoltarea unui Studiu de caz.

În primul capitol se prezintă principalii factori de mediu ce trebuiesc gestionați în calitatea apelor, categoriile de poluanți prezentați de literatura de specialitate.

Principalele activitǎți dintr-o rafinǎrie, sursele de poluanți specifici unei rafinării și fiecărei instalații de prelucrare a produselor petroliere, metode de tratare a apelor uzate sunt prezentate în acest prim capitol.

În capitolul doi este prezentat un Studiu de caz, realizat în stația de epurare a unei rafinării. S-au monitorizat următorii indicatori de calitate ai apelor uzate din stația de epurare și anume: pH, suspensii, reziduu, CCOcr, CBO5, detergenti, amoniu, azotiți, azotați, fosfor, total, cianuri, fenoli. Aceștia au fost măsurați pentru o perioadă de 12 luni, utilizându-se valoriile medii pentru fiecare lună.

Legislația în vigoare din România privind deversarea apelor uzate NTPA 001/2002 constituie obiectul capitolului al treilea.

În capitolul patru este prezentata bibliografia consultatǎ la realizarea acestei lucrǎri.

În capitolul cinci, finalul lucrarii de disertație, sunt anexele folosite în studiul de caz.

1.2. COMPOZIȚIA APELOR UZATE ÎN RAFINĂRII

Prin complexitatea proceselor de prelucare, printr-o activitate în flux continuu și mai ales prin capacitățile mari ale instalațiilor, rafinăriile utilizează cantități foarte mari de apa, fapt care conduce la un volum mare de ape uzate. În majoritatea proceselor, efluentii rezultați au un grad mare de poluare ca urmare a contaminării apei cu gaze, lichide sau solide. Apele reziduale evacuate dintr-o rafinărie sunt rezultatul însumării apelor uzate provenite din multitudinea de procese de prelucrare primară la care este supus petrolul brut, cât și a fracțiunilor supuse unor procese de prelucrare secundare în scopul unei valorificări superioare. Poluarea apei folosite în rafinării depinde de calitatea țițeiului și de modul de prelucare al acestuia în vederea obținerii unor produse cu anumite caracteristici.

Din cantitățile mari de apă folosite în rafinării (de la 3/1 până la 70/1 față de țiței), între 5-20% sunt ape reziduale poluate care trebuie epurate înainte de a fi deversate în emisari. Apele reziduale din rafinării și din uzine petrochimice conțin practic toată gama de produși reziduali organici și anorganici specifici.

După sursele de proveniența, apele contaminate din rafinării pot fi clasificate astfel: ape tehnologice, ape de răcire, ape meteorice și ape menajere.

Apele tehnologice provin din operațiile de lucrare și cuprind:

-ape uzate de la desalinarea chimică sau electrică a țițeiului, și conțin acizi naftenici, acizi organici inferiori, hidrogen sulfurat, mercaptani și săruri minerale;

-ape uzate de la dezemulsionarea țițeiului și din scurgerile rezervoarelor de țîței sau de produse petroliere care sunt bogate în săruri și conțin în plus o cantitate importantă de produse petroliere sub formă de emulsie;

-ape cu caracter acid provenite de la instalațiile de rafinare acidă, care conține acid sulfuric liber, acizi sulfonici asfaltene, etc;

-ape uzate provenite din condensarea aburului folosit în diferite operații de prelucrare care conțin produse petroliere, deseori amoniac și alți compuși precum: hidrogen sulfurat, mercaptani, cantități mici de fenoli;

-ape uzate rezultate din procesele de hidrofinare care au ca impurități hidrogen sulfurat, mercaptani și amoniac;

-leșii reziduale provenite din procesele de neutralizare sau din operațiile de îndepărtare a diferiților compuși nedoriți (hidrogen sulfurat, mercaptani, fenoli, etc);

-apa uzată evacuată de condensatoarele barometrice contaminată cu produse petroliere în dispersie foarte fină;

-ape de spălare a gazelor rezultate din diferite procese tehnologice (oxidarea bitumului, fabricarea aditivilor, etc.), care se caracterizează printr-un conținut ridicat de fenoli, oxiacizi și alți produși organici;

-ape uzate rezultate din instalațiile de cocsare întârziată care sunt contaminate cu particule de cocs, compuși fenolici, compuși cu sulf, compuși cu amoniac;

-ape contaminate provenite de la tăierea hidraulică a cocsului;

-ape de spălare a utilajelor tehnologice, a rezervoarelor, etc.

Apele de răcire: reprezintă cantitatea cea mai mare de ape reziduale și provin de la condensarea și răcirea produselor în schimbătoarele de căldură de suprafață. Aceste ape se află în sistemul de recirculare și nu generează ape reziduale decât prin apele de purjare, pe măsura concentrării în săruri dizolvate. Apele de răcire care vin în contact direct cu produsele petroliere, în timpul răcirii, sunt puternic impurificate cu produse petroliere. Acestea sunt apele de răcire de la condensatoarele barometrice, de la scruberele instalațiilor de bitum și de sistemele de răcire a pompelor, compresoarelor, etc.

Apele meteorice: provin din ploile meteorice căzute pe platformele instalațiilor și se contaminează cu produse petroliere, din lipsa unei bune etanșeități. În multe cazuri, pentru apele meteorice există o canalizare separată de cea a apelor uzate. Ele sunt împărțite în două categorii, după posibilitatea de impurificare cu produse petroliere astfel:

-convențional curate, provenite de pe suprafețele aferente spațiilor verzi, drumurilor și altor suprafețe neimpurificate cu hidrocarburi.

-poluate, de pe suprafețele rampelor de manipulare a produselor, platformelor instalațiilor tehnologice, parcurilor de rezervoare, canalelor de conducte. [Onuțu I.].

Cercetările efectuate în Europa, S.U.A și Australia relevă faptul că apele meteorice pot conține cantități apreciabile de poluanți. [Alber et. Al.].

1.3. SUBSTANȚE CHIMICE POLUANTE

1.3.1. Substanțe organice

Substanțele organice de origine naturală sau artificială reprezintă pentru apă poluanții principali. Organismele animale și vegetale conțin substanțe organice care, după moartea lor, încep sa se descompună devenind nocive și periculoase.

Substanțele organice de origine naturală, mai importante, sunt: țițeiul, taninii, lignina, hidrocarburile, terpentinele, biotoxinele marine, etc..

Țițeiul, ca de altfel și produsele petroliere, este un poluant deosebit de puternic și prezent uneori în cantități mari, atât în apele de suprafata sau subterane și rareori în apa potabilă. Poluanții proveniți de la extracția țițeului și din rafinării ajung în emisari, în principal, prin canalele de ape uzate și datorită pierderilor(scurgerilor) din rezervoarele de stocare etc.. Poluanții mai ajung în emisari prin intermediul pierderilor din timpul transportului țițeiului sau produselor petroliere, pe uscat sau pe mare în urma unor accidente ale mijloacelor de transport, ca urmare a degradarii rezervoarelor de inmagazinare a țițeiului sau produselor petroliere, a funcționării necorespunzătoare a platformelor marine etc..

Țițeiul este un amestec complex de hidrocarburi solide(parafine, cicloparafine aromatice, etc.) și gazoase în hidrocarburi lichide, alături de care se găsesc in cantități reduse compuși cu sulf, azot si oxigen. Compoziția elementară a țițeiului este in medie: 85% carbon, 12% hidrogen, 3% sulf, azot și oxigen. O caracteristică deosebită a țițeiului constă în nemiscibilitatea lui cu apa. La extracția țițeiului apar ape uzate de zăcământ de la decantarea noroiului de foraj și de la purjarea instalațiilor de reciclare a apelor.

Țițeiul, nefiind mișcibil cu apa, se ridica la suprafața acesteia și începe să se deplaseze în direcțiile dominante. Compușii volatili se evapora repede, țițeiul putând pierde prin evaporare pâna la 30% din greutatea sa în 30 ore. Daca țițeiul este adsorbit de particulele solide din apă, el contină totuși să se miște și este practic la adăpostul unei noi descompuneri. Astfel, în sedimentele de pe fundul râurilor sau mărilor s-a gasit țiței a cărui compoziție și toxicitate nu se schimbase de luni de zile. Țițeiul rămas la suprafața mării continuă să se oxideze și ca urmare, compoziția acestuia este in continua schimbare. Țițeiul depus pe plaje se oxidează in continuare, formând reziduri gudronoase care necesită timp indelungat pentru a se oxida integral. [Păunescu A. și colaboratorii].

O altă grupă de substanțe organice naturale este cea a biotoxinelor marine. Aceste substanțe sunt produși naturali, însă, numeroase cercetări demonstrează că înmulțirea lor în mediul marin se datorează schimbărilor antropogene, deci, ar fi vorba de produși artificiali. Aceste toxine au în mod curent ca origine dinoflagelații din familia fitoplanctonului, care pot deveni atât de abundenți încât colorează apa, formând de exemplu așa numitele “maree roșii”.

Poluanții organici artificiali, provin din prelucrarea diferitelor substanțe in cadrul rafinariilor, industriei chimice organice, industriei petrochimice, etc.. În rafinării, poluanții artificiali aparțin așa numitelor produse petroliere, care cuprind ca poluanți principali: benzina, motorina, uleiurile, solvenții organici, bitumul și gazele.

Poluanții organici artificiali din industria chimică organică și industria petrochimică sunt: hidrocarburile(benzene, eter de petrol, acetonă, cloroform, esteri, sulfură de carbon, etc.), hidrocarburile halogenate a căror folosire s-a accentuat foarte mult în industrie și agricultură, hidrocarburile clorurate, denumite generic pesticide(insecticide pentru distrugerea insectelor, rodenticide pentru șoareci și ierbicide pentru ierburi,șetc.), detergentii, acizi naftenici, hidrogenul sulfurat, hidrocarburile aromaice, vopselele de anilină, alchil-aril-sulfonații, etc..

1.3.2. Substanțe anorganice

Aceste substanțe, în suspensie sau dizolvate, sunt poate mai puțin poluante decât cele organice. Substanțele anorganice sunt frecvente în apele uzate industrial. Dintre acestea se menționează, în primul rând, metalele grele(Pb, Cu, Zn, Cr), clorurile, sulfatul de magneziu, fierul, etc..

Substanțele anorganice în suspensie, se găsesc atât în apele uzate orășenești cât și în cele industriale, ele ajungând în măsură mai mică sau mai mare în emisari.

Substanțele toxice, se găsesc în apele uzate orășenești și industrial. Din această categorie fac parte metalele grele, mercurul și cianurile.

Substanțele cu aciditate sau alcalinitate pronunțată sunt deosebit de nocive.

Apele cu temperaturi ridicate de la termocentrale, respectiv apele de răcire, reprezintă în sine poluantul principal al apelor uzate.

1.3.3. Impactul substanțelor chimice organice

În ceea ce privește substanțele organice de origine naturală(vegetală), acestea consuma oxigenul din apă, atât în timpul dezvoltării cât și după moarte. Cantitatea minimă de oxigen dizolvat din apă trebuie sa fie de 4 mg/l, necesară dezvoltării organismelor din apă. În același timp, oxigenul mai este necesar și proceselor aerobe de autoepurare, respective bacteriilor aerobe care oxideaza substanțele organice și care, în final conduc la autoepurarea apei. Lipsa oxigenului din apă are ca efect oprirea proceselor aerobe, cu consecințe grave asupra faunei și florei acvatice.

Pierderile de țiței precum și apele uzate cu conținut de țiței, rezultate de la extracția și prelucrarea primară a țițeiului, ajunse în emisari, au un impact puternic asupra acestora. Astfel, datorită nemiscibilității cu apa, cea mai mare parte din țiței se ridică la suprafață și formează o peliculă uleioasă care oprește difuzia aerului atmosferic, acționând astfel pe cale mecanică, asupra florei și faunei. Acoperirea organismelor cu un film gros de țiței care împiedică respirația acestora, respectiv accesul aerului atmosferic în mediul acvatic, blochează aproape total asimilația clorofiliană și respirația organismelor.

Hidrocarburile din țiței, ca și cele din produsele petroliere, acționează bacteriostatic din cauza solubilității lor ȋn apă. Multe bacterii se adaptează în prezența hidrocarburilor și le metabolizează. Asupra protozoarelor, hidrocarburile alifatice, în soluție saturată, acționează inițial prin paralizarea lor, urmând ca dupa o perioadă de o ora acestea să moară. Hidrocarburile pătrund și în lanțurile alimentare, dăunând pe această cale florei si faunei și dovenind tendința de acumulare în acestea, similar cu situația prezentată în cazul pesticidelor.

În unele zone, apa de zăcământ aduce la suprafață odată cu țițeiul și un conținut mare de sare. Datorită sării și durității crescute a apei de zăcământ, la evacuarea ȋntr-un emisar cu debit mic, sunt împiedicate aproape toate utilizările acestuia. Trebuie menționat că un conținut de cloruri de peste 200 mg/l face nefolosibilă apa potabilă, iar peste 400 mg/l pe cea pentru irigații.

Poluarea cu țiței și produse petroliere are urmări grave și asupra unor instalații și construcții care folosesc apa emisarului. În centralele termoelectrice, care folosesc apă infestată cu țiței sau produse petroliere pentru răcirea condensatoarelor și lagărelor, se pote ajunge ȋn situatia în care se colmatează straturile filtrante din instalațiile de tratare a apelor. Deasemenea, această poluare duce la scăderea eficienței de transmitere a căldurii la condensatoarele turbinelor. Din punct de vedere al potabilității apelor de suprafață și subterane, amestecul acestora cu țiței sau cu produse petroliere. Astfel, chiar la diluții de 1:1.000.000 între apa potabilă și cea impurificată cu țiței, apa rezultată nu este bună de băut.

Acizii naftenici, un alt poluant important din punct de vedere al nocivitații, au un efect deosebit de toxic asupra faunei și florei. Asupra faunei acvatice acționează ca un toxic al sistemului nervos și ca iritant al tegumentelor, influențând în același timp și sistemul endocrin. Acizii naftenici sunt biodegradabili.. Aceștia se concentrează, mai ales în leșiile naftenice, sub formă de naftenați. Concentrația maxima admisă(CMA) de acizi naftenici în apa emisarilor este de 0,3 mg/l.

Fenolii sunt prezenți în cantități mari în produsele petroliere din rafinăriile de petrol. Fenolul se formează în timpul prelucrării secundare, prin descompunerea termică a unor rășini cu masa moleculară mare și se concentrează în condensatele tehnologice. Numeroase cercetări au arătat că fenolul este pentru pești un toxic nervos. Limita de toxicitate depinde de specia de pești și este cuprinsa între 6-20 mg/l. Apele uzate conținând fenoli pot fi ușor epurate biologic, dacă concentrația în fenoli nu depășește 200 – 250 mg/l. Unele bacterii precum Nocordia pot degrada fenolul. Fenolul imprimă gust și miros neplăcut cărnii peștilor și provoacă o înrăutățire extrem de accentuată a proprietățiiilor organoleptice. Inconvenientul principal al poluării cu fenol este acela că, în cazul dezinfecției cu clor, se formează clorfenoli, produși greu oxidabili, cu gust neplăcut. [Păunescu A. și colaboratorii].

Achil-aril-sulfonații, prezenți în apa emisarilor produc spumarea apei, provocând reducerea capacității de autoepurare, au efecte toxice asupra faunei si florei. Datorită ramificării catenelor laterale, nu sunt biodegradabili. La concentrații de 0,3-0,4 mg/l, spuma formată de alchil-aril-sulfonați este stabilă și împiedică aproape complet transferul oxigenului în apa emisarului. În privința acțiunii toxice pentru faună și floră, trebuie menționat faptul că aceasta se datorează proprietății produșilor sulfonici de a strabate membranele celulare, provocând inhibarea proceselor respiratorii din interiorul celulei.

Detergenții sunt substanțe tensioactive, mult folosiți în prezent, cei mai răspândiți fiind detergenții anionici. Detergenții se plasează la suprafața apei sub formă de spumă care împiedică autoepurarea emisarilor și desfășurarea normală a proceselor de epurare din stațiile de epurare. Concentrația admisă în apa potabilă, cât și în apele de suprafață este de 0,5 mg/l. Prezența detergenților în apele reziduale creează probleme deosebite în exploatarea stațiilor de epurare(împiedică sedimentarea, reduc gradul de oxigenare al apelor reziduale și capacitatea de absorbție a substanțelor toxice). Ca și pesticidele, efectele lor principale se manifestă atât asupra calității apei cât și asupra organismelor acvatice, peștii fiind foarte sensibili din acest punct de vedere. [Trîmbițașu E].

1.3.4. Impactul substanțelor chimice anorganice

Sărurile anorganice conduc la mărirea salinității apei emisarului, iar unele din ele pot provoca creșterea durității. Apele cu duritate mare produc depuneri pe conducte, mărindu-le rugozitatea și micșorându-le capacitatea de transport. În aceași ordine de idei, depunerile de pe conducte au ca și consecință reducerea capacității de transfer de căldură și implicit o funcționare ineficientă a instalațiilor de încălzire.

Clorurile peste anumite limite fac apa improprie pentru alimentarea cu apă potabilă și industrială. Deasemenea, așa cum s-a arătat, apele cu un conținut de cloruri mai mare de 400 mg/l nu pot fi folosite nici pentru irigații, deoarece prejudiciază calitatea solurilor.

Poluarea cu nitrați s-a extins și s-a accentuat odata cu folosirea sistematică a îngrașămintelor azotoase. [Rojanschi V.].

Azotul se găsește în țiței, în mare parte legat în combinații cu caracter neutru, cu structura complexă și care prin descompunere termică dau naștere la compuși bazici cu structură simplă.

Metalele grele au o acțiune toxică asupra organismelor acvatice, inhibând în același timp și procesele de autoepurare.

Poluarea cu arseni este data de apele industriale și pesticidele cu arsen. Arsenul are acțiune toxică și cancerigenă.

Cadmiul este un toxic cumulativpentru rinichi și ficat și conduce la hipertensiune arterială.

Cobaltul provine din emisii industriale. În concentrații poluante conduce la tulburări cardio-vasculare.

Poluarea cu plumb provine în special din industria chimică. Concentrația maxim admisă este de 0,05 mg/l. [Barnea M. și colaboratorii].

Sărurile de azot și fosfor produc dezvoltarea rapidă a alegelor pe suprafața apei, provocând eutrofizarea apelor cu consecințe grave pentru fauna si flora acvatică. [Ognean Th., Rojanschi V.].

Hidrogenul sulfurat și sulfurile influențează în mod negativ calitatea apei receptorului, respectiv fauna și flora, prin consumul oxigenului dizolvat din apa emisarului și prin toxicitatea lui specifică.

Substanțele în suspensie, organice și anorganice se depun pe patul emisarului, formând bancuri, care pot împiedica navigația și pot consuma oxigenul din apă. Dacă substanțele în suspensie sunt de natură organică, prin descompunere, ele conduc la formarea de gaze mirositoare.

Substanțele în suspensie plutitoare, de exemplu țițeiul, produsele petroliere, uleiurile, dau apei gust și miros neplăcut, împiedică absorbția oxigenului, se depun pe diferite instalații obturându-le, uneori chiar blocându-le, colmatează filtrele pentru tratarea apei, sunt toxice pentru flora si fauna acvatică, fac inutilizabilă apa pentru alimentarea instalațiilor de racire, împiedică folosirea apei pentru irigații, agrement, etc..

Substanțele toxice pot distruge în cel mai scurt timp flora și fauna, chiar și în cazul în care concentrațiile substanțelor în apa receptorului nu sunt prea mari. Unele din acestea nu pot fi reținute în stațiile de tratare a apei și o parte din acestea ajung până în sistemul digestive uman. Acidul cianhidric și cianurile sunt considerate printre otrăvurile cele mai puternice.

Poluarea apelor de suprafață cu acești poluanți poate determina catastrofe ecologice deosebit de grave. Acidul cianhidric și cianurile se combină cu enzimele de oxidare din celule. Aceștea conțin fier care formează cu ionul cian combinații complexe ce nu mai au activitate catalitică. Deosebitde sensibile la acest efect sunt celulele creierului mare, care comandă respirația. Concentrația maxima admisă dupa standardele în vigoare este de 0,001 mg/l.

Substanțele cu aciditate sau alcalinitate pronunțată, odată ajunse în receptor, pot avea ca efect distrugerea florei si faunei. Pot duce la degradarea construcțiilor hidrotehnice, a ambarcațiunilor și împiedicarea folosirii apei pentru agrement, a alimentării cu apă a diferitelor instalații etc..

Toxicitatea acidului sulfuric pentru faună, depinde de valoarea pH-ului(peștii mor la pH = 4,5). Hidroxidul de sodiu folosit în numeroase procese industriale, fiind foarte solubil în apă, mărește rapid alcalinitatea apei, producând numeroase prejudicii diferitelor utilizări ale apei.

Culoarea împiedică absorbția oxigenului din apă și desfășurarea normală a procesului de autoepurare și fotosinteză.

Apele calde evacuate în emisar determină numeroase pierderi, obstrucționând exploatarea construcțiilor și instalațiilor de alimentare cu apă potabilă și industrială, folosirea apei pentru racire, devoltarea normală a faunei și florei acvatice. Deasemenea, mărirea temperaturii apei duce la scaderea concentrației în oxigen punând în pericol viața organismelor. Microorganismele de orice fel, ajunse în apa receptorilor, alterează calitatea apei. Impactul cel mai grav asupra mediului constă în reducerea posibilitățiilor de autoepurare, datoriță scăderii conccentrației de oxigen a apei. Degradarea substanței organice din alge se face la început aerob, iar pe parcurs se transformă în anaerob, cu degajare de hidrogen sulfurat care intoxică sedimentele și apa subterană. [Trîmbițașu E.].

1.4. CARACTERISTICILE APELOR UZATE

1.4.1.Caracteristici fizice

Turbiditatea apelor uzate și a emisarilor indică numai în linii mari conținutul de materii în suspensie ale acestora, deoarece nu există un raport bine definit între turbiditate și conținutul în suspensii. Turbiditatea se măsoară 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 în scara silicei. [Bertea A. și colaboratorii].

Culoarea apelor uzate proaspete este cenușiu deschis; prin fermentarea materiilor organice din apă, culoarea apelor uzate devine mai închisă. Pătrunderea în rețeaua de canalizare a unor ape industriale puternic uzate colorate, conduce la schimbarea totală a culorii apelor uzate.

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

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 apelor uzate, care constituie un factor hotărâtor în epurarea acestora. Coagularea substanțelor în suspensie, procesele biologice, etc. sunt influențate în mod deosebit de temperatură. [Bertea A. și colaboratorii].

1.4.2.Caracteristici chimice

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 impurități organice și, pe baza lor, se dimensionează treapta de epurare biologică, din stațiile de epurare.

Oxigenul dizolvat(O2) se găsește în cantități mici în apele uzate. În general, o apă curată, neimpurificată, conține o cantitate de oxigen care corespunde saturării ei; suprasaturarea apare foarte rar, când este în prezența unor cantități mari de plante care consumă bioxidul de carbon și elimină oxigenul etc.; subsaturarea apare când apa este impurificată. 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. [http://www.labor-soft.ro/AplicatiiTraduse/oxigen-diz-apa.html].

Consumul biochimic de oxigen(CBO5) al apelor uzate reprezintă cantitatea de oxigen consumată pentru descompunerea biochimică în condiții aerobe, a materiilor solide organice totale, la temperatura standard(20°C), în timp de 5 zile. Consumul biochimic de oxigen reprezintă gradul de impurificare al apelor uzate sau de suprafață; cu cât valoarea acestuia este mai mare, cu atât apa este mai murdară. [Bertea A. și colaboratorii].

Descompunerea biochimică a apelor uzate, respectiv consumul biochimic de oxigen, se produce în două faze:

-faza primară(a carbonului), în care oxigenul se consumă pentru oxidarea substanțelor organice, care începe imediat și are, pentru apele uzate, o durată de circa 20 de zile, la temperatura de 20°C. În urma descompunerii materiilor organice care conțin carbon, azot și fosfor – se formează, în principal, bioxidul de carbon (CO2), care rămâne sub formă de gaz în soluție sau se degajă;

-faza secundară(a azotului), 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 nitrificare a materiilor organice”.

Toate aceste transformări se realizează în conformitate cu legea stabilită de Wilhelmy, încă înainte de anul 1900: viteza cu care se consumă oxigenul de către o materie în transformare – notată cu K1 – este, în orice moment, proporțională cu cantitatea de materie în transformare, încă neintrată în reacție.

Consumul chimic de oxigen(CCO) măsoară conținutul de carbon din toate categoriile de materie organică, prin masurarea cantității de oxigen consumat de bicarbonatul de potasiu în soluție acidă. Azotul total este alcătuit din amoniac liber, azot organic, nitriți și nitrați. [http://www.labor-soft.ro/AplicatiiTraduse/oxigen-diz-apa.html].

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 mg/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 1/10).

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

Acizii volatili indică progresul fermentării anaerobe a substanțelor organice. Din acești acizi, prin fermentare, rezultă 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 mg/dm3 (peste 300 mg/dm3 și sub 2.000 mg/dm3).

Gazele cel mai des întâlnite ca poluanți ai 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.

Concentrația de ioni de hidrogen(pH-ului) 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 oxido-reducere(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) ca raportul dintre oxigenul disponibil în proba de analizat(sub formă dizolvată, sau sub formă de nitriți și nitrați) și necesarul de oxigen pentru satisfacerea fazei primare de consum a oxigenului.

1.4.3. Caracteristici biologice

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

Organismele mai mari sunt reprezentate de ciuperci, alge, protozoare, 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, analizele 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. Totalitatea organismelor din apă constituie așa-numitul plancton, iar cele de pe patul râului, bentosul. Sistemul saprobiilor 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 dar în număr mai mare decât cele din categoria α-mezosaprobii;

-specii oligosaprobii, caracteristice apelor curate, neimpurificate (în număr mare).[Urdă A. și colaboratorii].

1.5. PROCEDEE TEHNOLOGICE DE EPURARE A APELOR UZATE

În funcție de caracteristicile apelor uzate precum și a condițiilor de calitate la deversarea în receptori, procedeele de epurare pot fi mecanice, mecano-chimice, mecano-biologice, mecano-chimică-biologică și avansate.

Procesele tehnologice de epurare ale apelor uzate realizează reducerea sau eliminarea completă a impuritățiiilor de natură minerală, organică și bacteriologică, astfel încât apele epurate să nu afecteze caracteristiciile calitative ale emisarilor în care se evacuează.

Epurarea apelor uzate, indiferent de procedeele utilizate, are ca obiective:

Reținerea și/sau transformarea substanțelor nocive în produși nenocivi ce pot fi valorificați ulterior având ca efect final obținerea apei epurate ce poate fi reintrodusă în circuitul natural sau recirculată în procese tehnologice;

Prelucrarea substanțelor rezultate sub diverse forme(nămoluri, emulsii, spume, etc.) din prima operație.

Orice tehnologie de transformare este constituită dintr-o serie de operații succesive, continue sau ciclice, de natură mecanică, fizică, chimică, sau mixtă.

Operațiile și procesele unitare de epurare a apelor uzate pot fi clasificate astfel:

Operații unitare fizice:

Reținerea pe grătare, site;

Egalizarea debitelor;

Sedimentarea;

Flotația.

Operații unitare chimice:

Precipiarea chimică;

Neutralizarea;

Coagularea;

Flocularea.

Operații unitare biologice:

Procese cu nămol activ;

Iazuri de aerare;

Biofiltre;

Bidiscuri;

Iazuri de stabilizare.

Selecția proceselor și operațiilor unitare, în vederea alcătuirii procesului tehnologic de epurare a apelor uzate este cea mai importantă etapă în proiectarea unei stații de epurare a apelor uzate. Aspectul cel mai important în procesul de selecție este evaluarea diverselor combinații de operații și procese unitare, precum și interacțiunile dintre acestea, cu referiri atît la treptele de epurare dar și la egalizarea debitelor și concentrațiilor, alternativelor de prelucrare a nămolului rezultat, bilanțului de masă.[Panaitescu C].

1.5.1. Procedeele de epurare mecanică

Asigură reținerea prin procese fizice a substanțelor solide(solide de dimensiuni mari, nisip, pietriș, solide în suspensie) din apele uzate. Pentru reținerea corpurilor solide de dimensiuni mari, se folosesc grătare și site. Pentru separarea prin flotație sau gravitațională a grăsimilor și uleiurilor care plutesc în masa apei uzate, se folosesc separatoare de grăsimi, iar sedimentarea materiilor solide în suspensie are loc în deznisipatoare și decantoare.

Fig. 1.1. Epurarea mecanică a apelor uzate

Treapta de epurare mecanică a fost introdusă în procesul tehnologic în scopul reținerii substanțelor grosiere care ar putea înfunda canalele conductelor și bazinelor existante, sau care, prin acțiunea abrazivă ar putea avea efecte negative asupra utilajelor.

1.5.2. Procedeele de epurare mecano-chimică

Se aplică la apele uzate în compoziția cărora predomină materii solide în suspensie și materii coloidale și dizolvate, care nu pot fi reținute decât prin epurarea apelor cu reactivi chimici (pentru coagularea-flocularea sau precipitarea chimică a materiilor coloidale).

Pentru a crește eficiența procesului chimic, apele sunt epurate mecanic în prealabil, motiv pentru care acest procedeu este denumit epurare mecano-chimică.

Treapta de epurare chimică are un rol bine determinat în procesul tehnologic, prin care se îndepărtează o parte din conținutul impurificator al apelor uzate. Epurarea chimică prin coagulare-floculare, conduce la o reducere a conținutul de substanțe organice exprimate în CBO5, de cca. 20 ÷ 30% permițând evitarea încărcării excesive a nămolului activ cu substanță organică.

Studii recente au arătat eficiența unei polizaharide cationice(CDCS) derivată din dextran și chitosan fabricată prin metoda de reticulare ca un floculant ecologic. Floculantul a fost caracterizat prin analiză termogravimetrică și spectroscopie cu infraroșu transformată Fourier. Influențele dozelor de temperatură, pH și floculant asupra eficienței floculării au fost examinate. CDCS a prezentat proprietăți îmbunătățite de floculare în condiții de gamă largă de pH.

În suspensie de caolin, când pH-ul era în intervalul 3-7, eficiența floculării a fost de peste 96,9% cu o doză sub 5 mg / l. În stare alcalină, a prezentat, de asemenea, o eficiență ridicată de floculare de 98,2% (pH = 9) și 93,7% (pH = 11) cu o doză mică de 7 și, respectiv, 17 mg / l. Eficiența floculării a scăzut pe măsură ce temperatura a crescut de la 10 la 40 ° C. Pentru tratarea efectivă a apelor reziduale, floculantul CDCS a avut rezultate mult mai bune decât poliacrilamida comercială și sulfatul feric. A îndepărtat 97,7% din particulele solide suspendate din apele reziduale. Studiul mecanismului floculant a sugerat că în procesul de floculare au fost incluse mecanisme de neutralizare a încărcăturii, mecanisme de îmbinare a adsorbției și mecanisme de floculare. CDCS floculant a prezentat o perspectivă largă asupra tratării apelor reziduale.[Lijun Y. and collaborators].

1.5.3. Procedeele de epurare mecano – biologică

Se bazează pe acțiunea comună a proceselor mecanice, chimice și biologice ce pot avea loc în condiții naturale(câmpuri de irigare și de infiltrare, iazuri biologice, lagune aerate), în condiții artificiale prin filtrare biologică(filtre biologice, filtre biologice scufundate, filtre tun, aerofiltre) sau în bazine de aerare cu nămol activ(de mică sau de mare încărcare, cu aerare normală sau prelungită cu distribuția în trepte a materiei organice).

Cercetările efectuate de Yun Zhan și colaboratorii au demonstrat că metoda de digestie aerobă de scurtă durată este o tehnică promițătoare pentru stabilizarea nămolului activat de deșeuri. Ca surfactant utilizat pe scară largă, cocoamidopropil betaina ar putea intra în sistemul de tratare a apelor uzate și ar putea influența proprietățile nămolului activat de deșeuri. Este de mare importanță să constatăm influențele sale asupra digestiei aerobă de scurtă durată și a nămolului activat de deșeuri. Cocoamidopropil betaina s-a dovedit a promova eliminarea rapidă a substanțelor organice în nămolul activat de deșeuri. Cocoamidopropil betaina a fost, de asemenea, biodegradat de sistem, iar rata de îndepărtare la 24 de ore a fost de 91,2%. Calea de biodegradare conținea absorbție/desorbție extracelulară și biodegradare aerobă. Cocoamidopropil betaina biodegradabilă ar putea conduce la o performanță promițătoare a procesului de digestie aerobă de scurtă durată pentru nămolul activ și ar conduce la îndepărtarea deșeurilor din sistemul de tratare.[Yung Z. și colaboratorii].

În cadrul studiului efectuat de Ratul Roy și colaboratorii privind digestia anaerobă pentru reducerea și detoxifierea fluxurilor de deșeuri din rafinării s-a demonstrat eficiența eliminarii compusilor organici. Studiile la scară largă au fost efectuate pentru a testa digestibilitatea anaerobă a două fluxuri de deșeuri obținute dintr-o rafinărie. Curenții de deșeuri cuprind flotorul din unitatea de flotație cu aer dizolvat și nămolul activat de deșeuri din unitatea de tratare biologică. Înainte de digestoarele anaerobe, biotestele lotului au fost utilizate ca un instrument preliminar pentru determinarea profilurilor de toxicitate și a biodegradabilității probelor. Pre-tratarea prin ozonare a demonstrat o îmbunătățire a digestiei flotorului cu un timp de retenție hidraulic mai mare, indicat prin eliminarea mai mare a solidelor.[Ratul R. și colaboratorii].

Treapta biologică constă în degradarea compușilor chimici organici sub acțiunea microorganismelor în prezența oxigenului dizolvat și transformarea acestor produși în substanțe nenocive. Prin epurarea biologică a apelor uzate se obține îndepartarea impurificatorilor în jur de 90-95%, în condițiile în care apele uzate conțin substanțe biodegradabile. [Panaitescu C].

Apa reziduală produsă de ciclul combinat de gazeificare integrată a fost caracterizată de o concentrație ridicată, un raport ridicat de carbon organic/azot și de prezența substanțelor toxice. O funcționare defectuoasă a sistemului a determinat o agravare a performanței procesului, care a fost parțial. În ceea ce privește proprietățile fizice/morfologice ale granulelor anammox, ele nu s-au schimbat semnificativ pe parcursul întregulul studiu experimental.
În acest studiu a fost evaluată fezabilitatea ca etapă finală pentru tratarea apelor reziduale a ciclurilor combinate de gazeificare integrată bogate în amoniu cu un grad ridicat de absorbție a raportului dintre carbonul organic și azot. Rezultatele au arătat că:

• deși sistemul s-a dovedit a fi sensibil la disfuncționalitățile neașteptate în timpul pornirii reactorului, performanța procesului a devenit destul de bună și a fost comparabilă cu alte rezultate raportate în literatura de specialitate;

• proprietățile fizice și morfologice ale granulelor nu s-au schimbat semnificativ în întreaga activitate experimentală și nu au fost afectate negativ de funcționarea defectuoasă a sistemului.[Milia S. și colaboratorii].

Agenții tensioactivi sunt molecule care se acumulează la interfețe, reduc tensiunile interfaciale și formează structuri agregate cum ar fi micelii. Biosurfactanții(substanțe tensioactive) cu rol de emulsionanți, constituie una dintre principalele clase de surfactanți naturali produși de microorganisme, fiind clasificați în funcție de compoziția lor chimică sau originea microbiană. Acești polimeri au atras, în ultimii ani, un interes considerabil din cauza naturii biodegradabile, a toxicității scăzute și a diversității aplicațiilor.

Biosurfactanții au fost testati pentru demulsificarea emulsiilor de motorină, prezentând valori în jur de 40%. Biosurfactanții bruți a fost capabili să disperseze aproximativ 90% din picăturile de ulei în apa de mare și s-a dovedit a fi netoxic pentru microbiota marină indigenă. Biosurfactanții au acționat ca solubilizator al uleiului motor în apa de mare, fapt demonstrat prin accelerarea și creșterea microorganismelor indigene pe parcursul celor 30 de zile de cultivare. Rezultatele studiului indică potențialul de aplicare al biosurfactanții produși în industria petrolieră ca o completare a proceselor de remediere care implică apă contaminată. [M. Luna și colaboratorii].

1.5.4. Procedeele de epurare avansată

Epurarea mecanică, chimică și biologică nu realizează eliminarea poluanților prioritari, care chiar și în concentrații foarte mici au efecte negative asupra organismelor vii și asupra echilibrului ecologic în natura și care limiteză posibilitățiile de reutilizare ale apei în industrie și agricultură. Dintre poluanții prioritari care sunt obținuți prin procedee de epurare avansată, se menționează: compușii anorganici solubili, compușii organici nebiodegradabili, solidele în suspensie, coloizii și organismele patogene.

Procedeele de epurare avansată se pot aplica fie înaintea etapei de epurare biologica, fie după aceasta, în funcție de matricea apei uzate(concentrația și tipul poluanților).

Recircularea se referă la utilizarea apei provenite din procese industriale, dupa o epurare corespunzatoare pentru a satisface necesitățiile privind consumul de apă în aceleași unități economice(apa de spălare, apa de proces, apa utilizată termic).

Procedeele de epurare avansată sunt:

a). Procedee care au la bază procese fizice:

Filtrarea

Flotația cu aer

Evaporarea

Extracția lichid-lichid

Adsorbția

Microfiltrarea

Ultrafiltrarea

Osmoza inversă

Electrodializa

Distilarea

b). Procedee care au la bază procese chimice:

Oxidarea cu aer umed

Oxidarea cu apă în condiții supercritice

Ozonizarea

Precipiarea chimică

Schimbul ionic

Procesele electrochimice

c). Procedee care au la bază procese fizico-chimice:

Îndepărtarea azotului prin stripare cu aer

Clorinarea

Schimb ionic

d). Procedee care au la bază procese biologice:

Îndepartarea azotului prin procese de nitrificare /denitrificare

Oxidarea amoniacului prin nitrificare biologică

Eliminarea fosforului

Y.Gao si colaboratorii au studiat un procedeu electrochimic de eliminare a nitraților și a fosforului. Un sistem integrat a fost dezvoltat pentru eliminarea intensivă a apei contaminate cu azot și fosfor. De asemenea, au fost evaluate dinamica eliminării azotului și a fosforului precum șiprincipale calități ale apei la intrare și ieșire în sistem. Timpul de retenție hidraulică (HRT) a îmbunătățit puternic eliminarea nitraților când intensitatea curentului de electroliză a fost stabilizată la 0,07 mA / cm2. Când HRT a variat de la 2 ore la 12 ore, rata de îndepărtare a azotatului a crescut de la 20% la 84%. De asemenea, eliminarea fosforului(P) a fost semnificativ îmbunătățită – depășind 90% atunci când HRT a fost mai lung de 4 ore în HFCW-urile integrate cu electroliză. Astfel, electroliza joacă un rol important în îndepărtarea nitraților și a fosforului. [Y.Gao și colaboratorii].

În cadrul studiului realizat de Nina van de Moortel , Rob van den Broeck, Jan Degreve, Raf Dewil, a fost propusă o metodă nouă pentru eliminarea nămolului activ, prin solubilizarea nămolului, concomitent cu îndepărtarea carbonului și nitrificare. Rezultatele obținute sunt comparate cu utilizarea ultrasunetelor pentru tratarea nămolului activ, o tehnică cunoscută pentru potențialul de creștere a activității biomasei. Rezultatele indică faptul că ultrasunetele sunt de până la de 9 ori mai eficiente în solubilizarea nămolului activ. [Van de Moortel N. și colaboratorii].

Studiile unor cercetători au demonstrat efectele tratamentului și relevanța genotoxicității poluanților organici toxici în apele reziduale de cocsificare prin procedeul de tratare combinată. Rezultatele au arătat că 37 tipuri de poluanți organici toxici au fost detectați în canalizare, majoritatea fiind îndepărtați prin pretratarea fizico-chimică, iar concentrația totală a poluanților organici a scăzut de la 4826 mg L-1 la 546 mg L-1. După tratarea prealabilă, benzenul, fenolii, chinolinele și indolii din apele reziduale au fost îndepărtate în principal prin biodegradare anaerobă/aerobă, dar hidrocarburile aromatice policiclice (PAH) au fost îndepărtate în principal prin tratament avansat, concentrația totală de poluanți organici toxici, fiind mai mică de 0,5 mg L- 1 în efluent. [Liu Y. și colaboratorii].

Stațiile de epurare reprezintă ansamblul de construcții și instalații în care pe de o parte, apele de canalizare sunt supuse proceselor tehnologice de epurare care le modifică în așa mod calitățile încât să îndeplinească condițiile prescrise,de deversare în emisar și pe de altă parte se îndepărtează substanțele reținute din aceste ape.

Compoziția apelor uzate se stabilește prin analize de laborator, analize care determină cantitatea și starea materiilor de orice fel conținute în apă și prezența materiilor specifice apelor uzate. Analizele de laborator ajută la urmarirea procesului de descompunere a apelor uzate, stabilesc tipurile de organisme din apă precum si stadiul epurarii în diferitele trepte ale statiei de epurare.

Stația de epurare poate funcționa cu una, doua sau trei trepte, dupa proveniența și caracteristicile apelor uzate. Astfel, apele uzate provenite din industriile prelucratoare ale materiilor prime si ale materialelor anorganice necesită, după caz, tratamente în treapta mecanică, treapta chimică sau ambele trepte în succesiune. Apele uzate provenite din industria prelucrătoare de materii prime organice ca și cele provenite din activitatea socială și zootehnică necesită, după caz, tratament mecano – chimic, mecano – biologic sau mecano – chimic – biologic.

În stația de epurare se urmărește, în general, epurarea sau inactivarea tuturor substanțelor care pot polua mediul înconjurător. Astfel, materiile organice reținute în separatoarele mecanice și în decantorul primar, împreună cu o parte din depunerile decantorului secundar, sunt trecute în instalația numită metatanc și supuse unui proces de fermentație anaerobă. Prin această operație, substanțele volatile, cu miros neplăcut, rezultate în urma hidrolizei enzimatice a substanțelor organice, îndeosebi a lipidelor și proteinelor sunt transformate în gaz metan și bioxid de carbon. În continuare, reziduul obținut în metatanc,este deshidratat de păturile de uscare, de unde rezultă un produs în mare parte mineralizat și în general, inactiv. Pe de altă parte, apa reziduală din decantorul secundar este trecută printr-o instalație de dezinfecție, în care apa este tratată cu clor și în acest mod cea mai mare parte a bacteriilor in formă vegetativă, este distrusă, râul receptor primind o apă cu potențial infecțios mai redus.

Apele uzate industriale au de regulă nivele înalte de încărcare cu poluant și mai ales au în mod frecvent caracteristici foarte diferite. O stație de epurare adecvată se justifică economic la marile întreprinderi și ea este proiectată astfel încăt să asigure epurarea până la nivelul la care apele pot fi descărcate legal în emisar.

O gamă imensă de compuși organici este în prezent utilizată pe scară largă și mulți dintre aceștia sunt contaminanți puternici atunci când sunt eliberați înecosisteme de apă dulce. În marea majoritate a proceselor industriale, apa este utilizată ca solvent, mediu de reacție sau de transport, prin urmare nu este surprinzător faptul că au fost depuse multe eforturi în ultimele două decenii pentru reducerea poluanților proveniți din fluxurile industriale de deșeuri apoase. Platformele industriale generează cantități tot mai mari de ape reziduale, contaminate cu compuși organici toxici și periculoși, care cauzeazăprobleme grave pentru mediu. Apele uzate produse în multe procese industriale conțin adesea compuși organici care sunt toxici și care nu pot fi supuși unui tratament biologic direct. Aceste ape uzate industriale trebuie tratate pentrua îndeplini specificațiile pentru evacuare sau pentru reciclare în proces.

Tehnologii convenționale, inclusiv tratamente biologice, termice și fizico-chimice, au fost utilizate pentru a elimina poluanții apelor. Deși metoda biologică este aplicată pe scară largă pentru tratarea apelor reziduale, aceasta necesită un timp de rezidență lung pentru ca microorganismele să degradeze poluanții și nu este adecvată pentru a trata contaminanții toxici din cauza intoxicației cu biomasă. Incinerarea este adecvată pentru tratarea efluenților care au mai mult de 100 g/l de consum chimic de oxigen(COD). Totuși, aceasta necesită o energie extrem de ridicatăși prezintă emisii considerabile de alți compuși periculoși cum ar fi dioxina și furanul.

Alte tehnici, cum ar fi flocularea, precipitarea, adsorbția, îndepărtarea aerului și osmoza inversă, necesită un tratament ulterior pentru eliminarea poluanților din mediul recentcontaminat. Limitările metodelor convenționale,menționate anterior, au încurajat cercetătorii să dezvolte un sistem mai eficient și mai ecologic pentru tratarea apelor reziduale. O opțiune disponibilă este oxidarea cu aer umed, care a fost propusă și dezvoltată de Zimmermann(1985), fiind una dintre cele mai viabile procese de oxidare avansate din punct de vedere economic și tehnologic pentru tratarea apelor reziduale.WAO(WET-AIR OXIDATION) este adecvat unei încărcări organice ridicate la debit mare și poate acoperi parțial domeniul de aplicare al metodelor de incinerare și biologice. WAO are un mare potențial pentru tratarea efluentului care are un conținut ridicat de materie organică(aproximativ 10-100 g/l de COD) și/sau contaminanți toxici pentru care tratamentul biologic direct nu este fezabil. Prin utilizarea WAO, poluanții organici sunt fie parțial oxidat în intermediari biodegradabili, fie mineralizați la dioxid de carbon, apă și produse finale inofensive la temperaturi de 125 – 320°C și presiuni de 0,5 – 20 MPa, folosind o sursă de oxigen(Oxigen pur sau aer). Oxidarea cu aer umed este o tehnologie promițătoare pentru tratarea poluanților organici refractari din efluenții din diverse industrii, având în vedere eficiența ridicată a îndepărtării poluanților în condiții ușoare și ecologice, fără a implica reactivi chimici nocivi. [Fred T. Zimmermann].

Majoritatea studiilor au folosit, de obicei, fenolii ca și poluant. În general, oxidarea completă a poluanților organici în CO2 și H2O este greu de realizat datorită formării unor intermediari mai refractari cum ar fi acizii carboxilici cu catenă scurtă. WAO integrat în procesul biologic poate fi mai atractiv pentru tratarea apelor uzate industriale care conțin poluanți toxici, deoarece acizii carboxilici cu catenă scurtă, în special acidul acetic, sunt ușor biodegradabili datorită ecotoxicității lor scăzute. [Mingming L. și colaboratorii].

Progresele științifice actuale în tratarea apelor reziduale măresc capacitatea de obținere a apei curate. Una dintre aceste metode este utilizarea energiei solare. În acest scop, s-au proiectat și dezvoltat noi sisteme de evaporare solară, cu nanoparticule magnetice ca absorbare foto. Nanoparticulele magnetice au fost acoperite cu purtători, cum ar fi oxidul de grafenă.

Acești transportatori hidrofili ar putea asigura suprafețe mari, conducție termică scăzută sau suprafețe microporoase pentru generarea de aburi. Nanomaterialele magnetice pot absorbi peste 95% din lumina soarelui. Astfel, a fost obținută o eficiență de evaporare de până la 75% la o iradiere de numai 1 kW/m2, precum și un volum redus de apă reziduală. Mai mult, a fost colectată o cantitate rezonabilă de apă curată. Aceste nanomateriale ar putea fi separate de apa uzată prin forță magnetică, ceea ce poate reduce semnificativ consumul de materiale. Aceste strategii noi au depășit cu succes problemele anterioare, cum ar fi cererea pentru o cantitate mare de lumină solară. Acest studiu deschide, de asemenea, o oportunitate pentru construirea unui sistem de evaporare solară pentru tratarea apelor uzate cu fotosenzori. [Liu Y. și colaboratorii].

1.6. DESCRIEREA INSTALAȚIEI ȘI A FLUXURILOR TEHNOLOGICE DIN STAȚIA DE EPURARE

Rețelele de canalizare din platforma unei rafinării sunt prevăzute în sistem separativ, după natura impurificării diverselor categorii de ape, urmând ca apele uzate din fiecare rețea să suporte un tratament diferențiat, adecvat gradului de impurificare și naturii impurificării respective.

Instalația de Epurare Ape Reziduale primește următoarele categorii de ape reziduale provenite de pe platformele tehnologice ale rafinăriei:

1. Ape impurificate provenite din instalațiile de proces din rafinărie;

2. Ape impurificate din parcurile de rezervoare, de la rampele de încărcare/descărcare produse;

3. Ape pluviale;

4. Ape menajere /sanitare;

Apele denumite “convențional curate” sunt trecute printr-un bazin de control, care are și rol de tampon pentru debitele mari din perioadele de precipitații, unde prin intermediul unor pereți șicanați se rețin eventualele produse petroliere care sunt evacuate la stația de epurare.

Apele uleioase și chimic impure sunt mai întâi supuse unei decantări mecanice pentru separarea peliculei de produse petroliere respectiv a produselor libere usor decantabile, apoi floculării cu reactivi chimici combinată cu flotația cu aer dizolvat, pentru eliminarea suspensiilor organice foarte fine sau emulsionate. După ce au fost practic eliberate de solide și uleiuri în suspensie, această categorie de apă este introdusă în treapta de epurare biologică în vederea eliminării impurificării organice solubile prin intermediul unei culturi aerobe de microorganisme. Epurarea biologică se realizează în doua trepte, fiecare treaptă cuprinzând bazinul de aerare, decantoarele și stația de recirculare nămol respectivă.

1.6.1. Prezentarea instalației

Instalația de epurare ape reziduale cuprinde:

Treapta de epurare mecanică, compusă din:

• cămin deversor recepție ape reziduale;

• grătare pentru reținerea suspensiilor grosiere;

• deznisipator pentru sedimentarea și îndepărtarea suspensiilor grosiere;

• separatoare de produse petroliere.

Treapta de epurare fizico-chimică, compusă din:

• bazin floculare compus din cameră de amestec și cameră de reacție;

• instalație de flotație cu aer dizolvat.

Treapta de epurare biologică, compusă din:

• bazin de aerare treapta I;

• bazin decantor secundar tr. I;

• pompe nămol recirculat treapta I;

• bazin de aerare treapta II;

• bazine decantoare secundare treapta II.

Bazin tampon final de stocare apă epurată;

Instalații auxiliare prelucrare șlops și nămol;

Instalație de deshidratare nămol cu hidrociclon și buncăr de depozitare;

Îngroșătoare de nămol biologic;

Instalație de deshidratare șlops (decantor centrifugal trifazic Flottweg);

De asemenea, instalația mai este dotată cu echipamentele aferente instalațiilor auxiliare:

• Stații de pompare apă: pompe apă reziduală; pompe recirculare apă epurată

• Pompe șlops

• Pompe nămol mecanic, pompe nămol și spumă chimică, pompe nămol biologic;

• Stație de preparare a reactivilor folosiți în procesul de tratare fizico-chimică ,

polielectrolit pentru coagulare – floculare, acid pentru corectia ph-ului, nutrienți

pentru treapta biologică (soluții de sulfat de amoniu și fosfat trisodic);

• Stație de suflante pentru asigurarea aerului necesar în treptele de floculare și de

epurare biologică;

• Instalație de presurizare a apei folosită în treapta de flotație cu aer dizolvat: vas de dizolvare aer și pompe de presurizare

1.6.2. Alimentarea instalației

Fluxuri de ape la intrarea în instalație:

Apele convențional curate (pluviale) sunt trecute numai printr-un bazin de control (care are și rolul de tampon pentru debitele mari din perioadele cu precipitații), unde prin intermediul unor pereți șicanați se rețin eventualele produse plutitoare, (care sunt evacuate la Instalația de Epurare). Din bazinul de control apele se evacuează la emisar.

Apele chimic impure (industriale) sunt transportate gravitațional sau prin pompare la instalația de epurare, prin mai multe canale:

– Canalul principal, intră în stație în colțul său de nord-vest, având diametrul de 1400 mm.Pe acest canal este prevăzut, la intrarea în stație, un cămin cu deversor, care permite descărcarea vârfurilor de debit în canalul ce se racordează în bazinul de egalizare. Din acest cămin deversor, legătura de canalizare la bazinul deznisipator are diametrul de 600 mm, făcându-se prin căminul colector. Din căminul deversor se poate face și legătura la bazinele separatoare prin by-passarea bazinului deznisipator, prin intermediul căminelor K2, K13, și C2.Simpla reducere a diametrului canalizării de alimentare a separatoarelor reprezintă o măsură contra supraîncărcării Stației Finale de Epurare cu debite excesive. Pentru siguranță s-a prevăzut un robinet de izolare în căminul deversor, acesta oferind posibilitatea evitării supraîncărcării stației și pericolul de inundare, prin descărcarea apelor, parțial sau total în bazinul de egalizare.În cazul în care debitul de apă reziduală care intră în stație depășește pentru o perioadă mai lungă de timp debitul capabil de a fi pompat din stația de pompe relevare, apare pericolul de inundare a cuvei în care se găsesc separatoarele și stația de pompe relevare;

– Canalul intern, din cadrul stației, care colectează scurgerile de la îngroșătoarele de nămol și pelicula captată la bazinul tampon de pe canalizarea convențional curată.

Apele menajere (sanitar – fecaloide) sunt dirijate, prin pompare, direct la treapta biologică. Până la stația de pompe, apele sanitar – fecaloide sunt drenate gravitațional prin canalizarea menajeră. Apele menajere colectate în bazinul stației de pompare sunt pompate în cuva de plecare a apelor reziduale de la treapta de epurare fizico-chimică.

1.6.3. Treapta de epurare mecanică

Căminul deversor, reprezintă o construcție pe rețeaua de canalizare în care intră colectorul Dn 1400 și pleacă colectorul principal de alimentare a Instalației de Epurare, Dn 600. Deversorul din acest cămin permite ca vârfurile de debit(care se manifestă prin ridicarea nivelului în canalizare) să fie dirijate spre bazinul de egalizare. Înălțarea deversorului permite ca by-pass-ul spre bazinul de egalizare să înceapă să fie solicitat numai când debitul de apă din canal depășește valoarea de 1440 m3/h. Utilizarea, la dorință, a bazinului de egalizare, chiar în cazul debitelor inferioare valorii mai de mai sus, se poate realiza prin obturarea canalului de alimentare a Instalației de Epurare (Dn 600) prin închiderea robinetului de izolare, care este amplasat pe conducta de distribuție a apelor reziduale spre camera grătarelor.

Bazinul de egalizare este destinat acumulării apelor reziduale, când acestea întrec ca debit capacitatea de recepție a instalației, urmând ca apele acumulate să fie apoi dirijate în circuitul de epurare. Bazinul este legat, prin căminul deversor, de rețeaua de canalizare, printr-un canal de 1400 mm diametru. Legătura bazinului de egalizare cu separatoarele de produse petroliere, se face cu o conductă de Dn 400 prin intermediul căminelor de distribuție C1 și C2. Bazinul de egalizare este prevăzut și cu un preaplin, o conductă de Dn 600, care face legătura direct cu colectorul de evacuare în râul Teleajen. Atât linia de golire a bazinului la separatoare, cât și linia de evacuare de preaplin, sunt prevăzute cu robinete în cămine, robinete a căror poziție este ”normal închis”. Volumul tampon al bazinului de egalizare, considerat la nivel maxim(respectiv la cota de pe coronamentul deversorului) este de 4016 m3, ceea ce permite Instalației de Epurare să funcționeze fără utilizarea liniei de preaplin al bazinului, cu condiția unei operări corecte, respectiv cu menținerea bazinului în situație ”normal golit”, deci cu capacitatea maximă de egalizare. Diferența dintre debitul mediu al apelor reziduale industriale(cca.965 m3/h) și debitul maxim admis a fi pompat din stația de pompare (1500 m3/h), permite preluarea zestrei maxime de apă înmagazinată în bazin, la Instalația de Epurare, în circa 7½ ore. Deschiderea robinetului de golire a bazinului de egalizare, se va corela cu capacitatea de pompare a stației de pompe de relevare, având în vedere și debitul care sosește direct la separatoare, fără a trece prin bazinul de egalizare. Evacuarea pe linia de preaplin este admisă numai când există pericolul iminent de inundare a Instalației de Epurare, corespunzător unor situații excepționale care depășesc condițiile asumate la dimensionarea instalației.

Pentru curățarea depunerilor de nămol din bazin, imediat după golire se procedează la spălarea cu jet de apă epurată din conducta de spălare, care înconjoară bazinul, prevăzută cu ștuțuri de racord pentru prelungire cu furtun. Materialul antrenat prin spălare se evacuează la separatoare. Camera grătarelor este o construcție din beton, bi-compartimentată, amplasată în amonte de deznisipator. Grătarele mecanice, în număr de două, sunt montate în paralel, având rolul de a reține materialele solide grosiere(cârpe, hârtie, materiale plastice etc.), care ar putea împiedica buna funcționare a echipamentelor sau a desfășurării procesului de epurare ape reziduale. Grătarele sunt amplasate la intrarea apelor reziduale în compartimentele deznisipatorului, având un unghi de circa 60° față de orizontală. Curățarea acestora este realizată mecanic prin greble care descarcă depunerile într-un jgheab lateral, de unde sunt periodic îndepărtate la batal.

Deznisipatorul este o construcție din beton bi-compartimentată, având rolul de a reține suspensiile materialele granulare(cu dimensiuni cuprinse între 0,2 ÷ 1,0 mm), caracterizate prin viteze de sedimentare superioare materiilor solide organice în suspensie. Materialul solid depus este evacuat periodic, prin intermediul unei pompe pneumatice montată pe o platformă care se deplasează de-a lungul deznisipatorului. Nisipul este colectat într-un canal lateral și este evacuat la batal cu mijloace specifice de transportare.

Separatoarele de produse petroliere în număr de trei, fiecare compus din două secții independente, pot prelua debitul de 1 500 m3/h, la o încărcare a capacității lor nominale de 83%(se consideră o secție în revizie, iar celelalte cinci secții încărcate la capacitatea maximă). Ele primesc apele dirijate de canalele menționate anterior și de canalul de descărcare a bazinului de egalizare. Pentru o distribuție egală a debitului între cele trei separatoare s-a prevăzut, prin proiect, un decalaj de 5 cm pe verticală între unitatea din poziția centrală și unitățile laterale(separatorul din centru se găsește cu numai 5 cm mai sus decât cele laterale). Robinetele prevăzute la intrarea în fiecare secție de separator permit izolarea, după dorință, a fiecărei secții, în vederea intervențiilor.

Funcția separatoarelor este separarea peliculei de produse petroliere și a altor produse nemiscibile și mai ușoare decât apa, inclusiv captarea acesteia, precum și sedimentarea suspensiilor la fundul bazinului, pe baza diferenței de densitate. Curgerea apelor reziduale prin separatoare se face în regim laminar, practic pe întreaga lungime a camerei de separare, datorită vitezei mici și raportului geometric dintre dimensiunile bazinului. Fiecare dintre secții este prevăzută cu posibilitatea de descărcare laterală a șlopsului, la capătul aval al bazinului și cu bașă de colectare a nămolului, la partea din amonte a separatorului. Sistemul de hidrospălare montat pe radierul separatoarelor asigură evacuarea periodică a nămolului depus. Acest sistem este constituit din sisteme de conducte prevăzute cu ramificații laterale, pe toată lungimea de montaj a separatoarelor, orientate spre bașa de colectare a nămolului. Jetul de apă sub presiune este astfel dirijat încât să asigure o curățare uniformă a depunerilor de nămol de pe radierul fiecărui compartiment al bazinelor separatoare. Alimentarea cu apă a sistemului de hidrospălare se face printr-un colector principal de Dn 300 ramificat din conducta de apă epurată reutilizată în rafinărie Dn 600. Din colectorul principal se ramifică spre separatoare 3 colectoare secundare Dn 300, care merg câte unul la fiecare separator. La separator, fiecare colector secundar se ramifică în două conducte de distribuție spre fiecare dintre cele două compartimente ale separatorului. Aceste conducte sunt prevăzute cu robinete de izolare pentru a asigura flexibilitatea sistemului de spălare(spălarea pe rând sau simultană a celor două compartimente). Pe radierul fiecărui compartiment al separatorului sunt montate 3 conducte cu ramificații terminate cu orificii de distribuție a jetului de apă de spălare. Pentru prevenirea înfundării orificiilor în timpul funcționării normale a separatorului, se recomandă menținerea sub presiune a conductelor de spălare prin asigurarea unui debit minim de apă în circuit. Se recomandă efectuarea operației de curățire a bazinelor separatoare o dată pe săptămână prin scoaterea din flux a câte unuia dintre bazinele separatoare. Durata și frecvența operațiilor de spălare se va stabili pe baza experienței în exploatare în funcție de încărcările cu suspensii solide a apelor reziduale supuse epurării.

Pompele de nămol – P1, P2, P3

Pompele de nămol, verticale cu șurub, sunt montate în căminele de colectare nămol ale separatoarelor de produse petroliere.

Căminul de colectare nămol aferent fiecărui separator este situat între camerele de distribuție a apei la fiecare dintre cele două compartimente ale separatorului. Legătura cu bașele de colectare nămol din fiecare compartiment al separatorului este realizată prin conductele de Dn 100 pe care s-au montat robinete de izolare. În condițiile de funcționare a separatorului poziția acestor robinete este normal închis. Pompele de nămol vor funcționa în timpul operației de spălare a depunerilor de suspensii solide din separatoarele de produse petroliere. În funcție de durata operațiilor de spălare și volumul de nămol care trebuie îndepărtat variază și durata și frecvența pompărilor. Pentru protecția echipamentelor s-a prevăzut automatizarea pompelor pentru oprire la nivel minim de lichid în căminul de aspirație, 475 mm de la fundul căminului, conform specificației furnizorului pompelor. Pornirea pompei se va face local numai după deschiderea unuia sau ambelor robinete de pe conductele de legătură cu bașele de nămol ale compartimentelor separatorului și atingerea nivelului maxim prestabilit în căminul de aspirație al pompei respective.

Amestecul de apă–suspensii solide rezultat în urma spălării compartimentelor separatoarelor este pompat la sistemul de deshidratare cu hidrociclon și buncăr.

Colectorul de șlops(câte unul pe fiecare compartiment, deci două pe separator) constă dintr-o țeavă cu diametrul de 300 mm, cu o fantă longitudinală de captare a peliculei de produs petrolier plutitor. Prin intermediul roții de manevră colectorul poate fi rotit și fixat în poziția optimă de captare a peliculei. Pentru funcționarea satisfăcătoare a colectorului sunt de foarte mare importanță următoarele condiții:

– poziția fantei de captare, respectiv pragul de captare, trebuie să fie perfect orizontală,ceea ce permite evitarea captării de apă în exces odată cu șlopsul sau folosirea parțială a lungimii de captare a fantei;

– pragul inferior al fantei de captare să fie fixat cu foarte puțin mai sus decât nivelul apei pe pragul de deversare al separatorului(de ordinul milimetrilor) pentru a putea capta o peliculă de șlops cât mai liberă de apă, dar în același timp să se asigure o grosime cât mai mică a peliculei în bazin, prin evacuarea permanentă a părții superioare a acesteia.

Colectorul de șlops trebuie rotit pentru a capta și produsul acumulat în spatele acestuia în spațiul dintre colector și peretele semi-scufundat. Prin acumularea șlopsului în acest spațiu se poate forma un strat gros care poate fi antrenat de fluxul de apă pe sub peretele semi-scufundat. Frecvența operației de rotire a colectorului de șlops se va stabili astfel încât să nu se permită acumularea de produs petrolier în spatele acestuia.

Pompele de șlops –P1,P2

Pentru pomparea șlopsului colectat prin colectoarele de șlops, din separatoarele de produse petroliere, se folosesc două pompe verticale cu șurub:

– P1 pompă TUSHACO tip T1S-2700.1-VT cu debitul de 90 m3/h

– P2 pompă tip NETZCH NT-100 cu debitul de 60 m3/h.

Pompele sunt montate pe căminul de colectare șlops de la separatorul -S1 care preia șlopsul colectat și de la celelalte două separatoare -S2 și S3. Fiecare pompă de șlops pompează șlopsul pe linii separate la rezervorul de stocare șlops, în vederea prelucrării în instalația de deshidratare șlops cu centrifugă trifazică FLOTWEG. Funcționarea celor două pompe poate fi alternativă, una activă și cealaltă rezervă sau simultană, în cazuri accidentale de deversări de produse petroliere la canalizare.

Pompa P1 poate fi pornită și oprită manual sau automat. Pornirea automată a pompei se face la atingerea nivelului maxim în căminul de aspirație al pompei, respectiv linia tangentă generatoarei inferioare a colectorului de șlops. Oprirea pompei se face automat la atingerea nivelului de șlops în căminul de aspirație, 550 mm de la fundul căminului conform specificației furnizorului de pompe. Pentru a realiza reprize de pompare cât mai lungi, este necesară fixarea colectoarelor de șlops astfel încât să asigure captarea continuă a peliculei de produs.

Stația de pompe relevare apă, P1-P6

Adâncimea canalizărilor, la intrarea în Instalația de Epurare, corelată cu posibilitățile de evacuare in emisar a apelor uzate, a impus pomparea apelor reziduale din treapta de separare mecanică în treapta de tratare fizico – chimică. În bazinul de aspirație a pompelor, care asigură un volum tampon de 72 m3 nivelul apei poate varia între cotele 158,90(nivel maxim normal) și 157,40. Pompele montate pe căminul de ape reziduale, P1-P4, sunt de tipul ACV 200-15 D, pompe verticale.

Stația de pompare include și două pompe centrifuge orizontale în montaj uscat, P5, P6, care preiau apa reziduală din bazinul de aspirație a pompelor verticale.

Din stația de pompare, apa reziduală este trimisă, prin intermediul pompelor verticale și al pompelor orizontale, la treapta de epurare fizico-chimică. În funcționare normală numai două dintre pompele verticale sunt active. La debite ce depășesc atât debitul însumat a două pompe cât și capacitatea de egalizare a debitului prin efectul de tampon al bazinului de aspirație a pompelor intră în funcțiune a treia și respectiv a patra pompă. Pornirea și oprirea pompelor este automatizată, în funcție de variația nivelului apei în bazinul de aspirație. Întreținerea atentă a pompelor, în vederea unei bune funcționări, este de maximă importanță, ieșirea lor din funcțiune având ca efect inundarea zonei separatoarelor. Într-o astfel de situație, pentru a diminua pericolul de inundare, urmează ca principalul flux de ape să fie acumulat în bazinul de egalizare, sau chiar evacuat prin preaplinul bazinului, dacă avaria se prelungește. Pompele pot fi pornite și oprite de la butoanele locale sau de la tablou. Este important de urmărit la tablou numărul de pompe în lucru, deoarece, în funcție de acest număr(respectiv de debit), trebuie reglat debitul de soluție de polielectrolit, reactiv de floculare folosit în treapta de flotație cu aer dizolvat.

1.6.4. Treapta de epurare fizico-chimicã

Bazinul de floculare este o construcție din beton, compartimentată, în care are loc injecția soluțiilor de reactivi (lapte de var pentru corectarea pH-ului și polielectrolit de tip ZETAG 7651 ca agent de floculare), amestecarea lor cu apă reziduală și formarea flocoanelor, care adsorb pe suprafața lor produsul petrolier existent în apele reziduale, sub formă de emulsie sau de suspensie liberă.

Studiile de laborator au arătat că flocularea trebuie să aibă loc în mediu alcalin, în domeniul de pH 7,5÷10,5. Deși valorile optime se obțin la pH 9,5÷10, în cadrul Instalației de Epurare valoarea pH-ului se limitează la 8,5, pentru a nu stânjeni procesul de oxidare biologică. Corectarea valorii ph-ului se face prin injecție cu acid sulfuric.

Pentru formarea flocoanelor în complecși de talie mare, ușor separabili, se injectează soluție de polielectrolit preparată și dozată cu o instalație cu o destinație specială. Soluția de polielectrolit se introduce în primul compartiment al bazinului de floculare – bazinul de amestec, în care apa reziduală circulă de sus în jos, trecând apoi în compartimentul următor, mai mare, denumit camera de reacție. În camera de reacție are loc procesul de formare și aglomerare a flocoanelor. Cantitatea de soluție de polielectrolit este proporțională cu debitul de apă reziduală, transmis la tabloul de comandă de către sistemul de măsură. În același timp, acidul se dozează in bazinul pompelor de relevare în funcție de valoarea pH-ului, sesizată de pH-metrul montat în camera de reacție și transmisă la tabloul de comandă. Pentru agitarea apei în camera de amestec se folosește aer comprimat, furnizat din rețeaua industrială. În camera de reacție, aerul este introdus prin conducte perforate, montate pe radierul bazinului. În primul compartiment se realizează o agitație medie a sistemului apă reziduală – reactivi chimici, în timp ce, în al doilea compartiment se realizează o agitare lentă, în vederea formării și aglomerării flocoanelor, prin agitare evitându-se și depunerea flocoanelor pe fundul bazinului. Este importantă poziția perfect orizontală a deversoarelor, atât a celui de intrare în camera de amestec, cât și a celor de evacuare în canalele laterale ale camerei de reacție. Este foarte important ca poziția deversoarelor să fie nu numai perfect orizontală, ci și coplanare în plan orizontal. Cea mai mică diferență de înălțime între un deversor și celălalt conduce la încărcarea inegală a decantoarelor flotatoare, cu consecințe negative în funcționarea întregii instalații.

Bazinul de floculare poate fi golit, în situație de revizie, prin deschiderea robinetului de golire și evacuarea la canalizare. În funcționare normală poziția robinetului este „normal închis”.

Instalația de flotație cu aer dizolvat se compune din:

• stația de pompare pentru presurizarea apei –P3, P4;

• vasul de presurizare –V1;

• caminele de recepție a nămolului sedimentat și a spumei de suprafață,

• pompe verticale cu șurub pentru pompare nămol –P1;

• pompe orizontale cu șurub pentru pompare spumă ;

• decantoarele flotatoare ;

• camera de evacuare;

• legăturile de conducte aferente.

Din jgheaburile laterale ale camerei de reacție din bazinul de floculare, amestecul de apă cu reactivi de floculare, în două fluxuri distincte, este dirijat la cele două decantoare flotatoare, alimentarea având loc central, pe la partea inferioară.

Pe tronsonul vertical al conductei de alimentare are loc injecția apei saturate cu aer, din vasul de presurizare.

În decantoarele flotatoare sunt eliminate produsele de densitate mare, precum și flocoanele grele, prin decantare gravitațională. Flocoanele ușoare și cea mai mare parte a produselor petroliere sunt eliminate prin flotație. Apa tratată din bazinele decantoare flotatoare este deversată prin intermediul jgheaburilor periferice în căminul de evacuare spre treapta de tratare biologică. O parte din această apă este preluată cu pompele de recirculare apă și dirijată în vasul de presurizare în care se introduce aer la presiunea de 4÷6 bar. Amestecul apă-aer, astfel presurizat, este reintrodus apoi în decantoarele flotatoare.

Funcționarea ansamblului este următoarea:

Apa cu flocoane este dirijată în partea de jos a conului central, unde intră în contact cu bulele de aer formate prin detenta apei de presurizare. Aerul care se atașează de flocoanele formate le va antrena la suprafață, unde se îngroașă sub forma unui strat moale și poros, spuma chimică, ce se evacuează sub acțiunea podului raclor. La suprafața fiecărui decantor flotator și deasupra conului de injecție este plasată o închidere sifon(sifoidă) care împiedică turbulența cauzată de fluxul de apă alimentat deasupra conului să se transmită pe toată suprafața decantorului flotator, suprafață ce trebuie să fie perfect liniștită.

Apa tratată se separă de flocoane, trece pe sub o închidere sifon periferică și peste deversorul dințat, în jgheabul circular, ajungând în căminul de evacuare cu două compartimente, din care unul servește drept cămin de aspirație pentru pompele de recirculare. Este necesar ca deversoarele să fie perfect orizontale, pentru a realiza o distribuție radială egală a fluxului de apă.

Pompele de presurizare –P3, P4(una activă și una în rezervă) de tip Terma, au debitul de 220 m3/h.

Vasul de presurizare este echipat cu un robinet de reglare a nivelului care menține un volum mediu constant de aer deasupra suprafeței lichidului.

Pentru a asigura un amestec mai intim al aerului cu apa, o conductă, care pornește dintr-un racord situat în partea de sus a vasului (ce conține aer), este legată la un hidroejector plasat pe conducta de refulare, după robinetul de reglare a debitului de alimentare. În vas se menține o presiune constantă care asigură dizolvarea aerului în apă.

Apa saturată cu aerul dizolvat este trimisă în partea de jos a conului de introducere a apei de tratat în decantorul flotator, după ce a suferit o dublă detentă, la trecerea prin cele două robinete montate pe conducta de injecție în con. Acest aer, desorbit, formează microbule care se vor lipi de flocoanele conținute în apa de tratat. Flocoanele devenite astfel mai ușoare se ridică la suprafață, aglomerându-se într-un strat de consistența unei spume, care este antrenată prin mișcarea de rotație a lamei podului raclor spre pâlnia colectoare.

Cele două poduri racloare de spumă, aferente celor două decantoare flotatoare dirijează spuma spre căminul colector plasat central între decantoare. Spuma este preluată cu pompa–P3, orizontală cu șurub și pompat, în conducta de șlops existentă pe estacada din dreptul decantoarelor flotatoare. Pompa–P3 aspiră din conducta existentă conectată la căminul de colectare spumă. Pornirea pompei se face manual de la butoanele locale, la atingerea nivelului maxim prestabilit în căminul colector. Oprirea pompei se face automat la atingerea nivelului minim de nămol în căminul de aspirație, 500 mm de la fundul căminului conform specificației furnizorului de pompe.

Produsele grele depuse pe radier sunt curățate de un raclor de fund și conduse în două bașe plasate de o parte și cealaltă a pivotului central. Acest nămol este extras periodic, prin intermediul conductelor de evacuare la căminele colectoare. Un robinet cu deschidere rapidă permite să se efectueze o extracție manuală, fie pentru a completa evacuările automate și a evacua produsele grele, fie pentru a desfunda conductele. Pe baza cantităților de nămol estimate, se recomandă frecvența unor evacuări de 10 minute la fiecare 2 ore, totalizând o evacuare de 2 ore/zi.

Spuma și nămolul de fund, sunt colectate în două cămine, unul pentru spumă și altul pentru nămolul de fund. Cele două cămine de colectare spumă și nămol pot comunica între ele prin intermediul unei conducte de legătură plasată la baza căminelor, pe care este montat un robinet cu bilă. În timpul funcționării normale poziția robinetului de izolare este „normal închis”. În situația în care una din cele două pompe de evacuare nămol și spumă este scoasă din funcțiune, se deschide robinetul de izolare și amestecul de fluide se poate evacua din cămine.

Nămolul este preluat de pompa–P1, pompă verticală cu șurub montată pe căminul colector și este pompat la ingrosatoaqrele de namol. Pornirea pompei se face manual de la butoanele locale, la atingerea nivelului maxim în căminul colector. Oprirea pompei se face automat la atingerea nivelului minim de nămol în căminul de aspirație, 445 mm de la fundul căminului conform specificației furnizorului de pompe.

Este important ca nămolul evacuat din decantoarele flotatoare în căminul de nămol să fie pompat imediat pentru a evita depunerea și întărirea pe fundul bazinului a suspensiilor mai grele. Operația de pompare nămol chimic nu se va face în același timp cu pomparea nămolului îngroșat. Stația de pompare ape sanitar–fecaloide are o funcție similară cu cea a stației de relevare ape. Apa uzată sanitar–fecaloidă curge prin gravitație în bazinul stației de pompare, iar de aici, prin pompare este introdusă în treapta fizico–chimică sau in treapta biologică.

1.6.5. Treapta de epurare biologicã

Apa reziduală epurată prin treptele mecanică și fizico-chimică, trece gravitațional din decantoarele flotatoare în bazinul de primire nutrienți(sulfat de amoniu și fosfat trisodic), unde este trimisă prin pompare și apa menajeră(sanitar-fecaloidă). De aici fluxul de apă reziduală este dirijat gravitațional la instalația de epurare biologică cu nămol activat, unde are loc, pe baza formării și acțiunii unei culturi de microorganisme aerobe, oxidarea materiei organice din apele reziduale până la dioxid de carbon și apă. Ca măsură generală pentru dezvoltarea optimă a materialului biologic se recomandă menținerea unei concentrații de oxigen dizolvat în apă între limitele 1,8 ÷ 3,5 mg/l.

Pentru verificarea funcționării treptei de epurare biologică se vor urmări parametrii: pH-ul, conținut de produs petrolier, turbiditate, suspensii solide, conținut de sulfuri, conținut de fenoli, carbon organic total. Epurarea biologică se realizează în bazinele de aerare existente utilizând decantoarele secundare și stațiile de pompe pentru recircularea nămolului, existente, grupate în două trepte de epurare biologică. Aeratoarele de suprafață cu care au fost prevăzute bazinele de aerare prin proiectul inițial au fost înlocuite datorită fiabilității scăzute. În locul aeratoarelor s-au montat sisteme de aerare cu tuburi difuzoare cu pori fini tip AQUA-PRO-M. Aerul necesar pentru aerare este furnizat de două suflante KAERSER tip HB 1300 PI și HB 1600 PI care vor funcționa continuu pentru deservirea instalației de aerare.

Aerul furnizat de cele două suflante este vehiculat prin colector din care se ramifică pentru cele două bazine de aerare:

-subcolector la bazinul de aerare treapta I;

-subcolector la bazinul de aerare treapta II;

-treapta I de epurare biologică;

-bazinul de aerare treapta I;

-decantorul secundar treapta I;

-stația de pompe pentru recircularea nămolului aferent.

Bazinul de aerare treapta I, este o construcție din beton, de formă paralelipipedică, compus din două compartimente identice, alimentarea cu apă realizându-se printr-un jgheab central, iar evacuarea prin câte un jgheab lateral, de-a lungul laturilor mici ale bazinului. În fiecare din compartimentele bazinului de aerare treapta I a este instalat un sistem de aerare cu bule de aer. Distribuția aerului de la subcolector la bazinul de aerare treapta I se face prin conducta din care se ramifică în bazin cu câte cinci module de aerare în fiecare dintre cele două compartimente ale bazinului, în total 10 module de aerare. Fiecare modul de aerare din polietilenă de joasă densitate, constă într-o conductă de Dn 150 prinsă pe peretele vertical al bazinului, care se ramifică în două tuburi difuzoare cu orificii(pori fini), montate transversal pe lățimea bazinului. Racordarea la subcolector se face printr-o conductă metalică DN 150 prevăzută cu robinet cu bilă pentru izolare în operațiilor de întreținere. În bazinul de aerare se formează și se dezvoltă nămolul activ epurator al apei de tratat. Amestecul, nămol activat- apă epurată, este evacuat gravitațional spre decantorul secundar.

Decantorul secundarde tip circular asigură separarea nămolului activ de efluent. Apele decantate sunt preluate prin deversare într-un jgheab periferic și dirijate gravitațional spre bazinul de aerare treapta a II-a, iar nămolul rezultat este raclat de un pod raclor radial și dirijat spre bașa de fund, de unde este evacuat la pompele de recirculare.

Caracteristici tehnice:

– încărcarea pe unitatea de suprafață max. 54 m3/m2/zi

– încărcarea pe metru linear de deversor max. 492 m3/m/zi

– viteza ascensională max. 2,25 m/oră

– timp de reținere a apei min. 85 minute.

Stația de pompare nămol recirculat treapta I are rolul de a introduce în sistem nămolul separat în decantorul secundar. Pentru a obține gradul de epurare dorit, este necesară o masă corespunzătoare de nămol în bazinul de aerare. Pentru a menține constantă această masă de nămol se reintroduce în bazin cel puțin o parte din nămolul evacuat la decantor. Nămolul adunat de raclor în bașa din centrul decantorului este împins de presiunea hidrostatică în aspirația pompelor de nămol recirculat, de unde este returnat în căminul de alimentare cu apă brută a bazinului de aerare, realizându-se astfel o bună amestecare a nămolului recirculat cu apa proaspăt alimentată. În stația de pompe sunt montate doua pompe centrifuge de tip BRATEȘ. Din conducta de refulare este prevăzută o conductă de evacuare a nămolului în exces la îngroșătoarele de nămol. Deschiderea evacuării spre îngroșătoare a nămolului în exces se face pe baza stabilirii concentrației de nămol în sistem și a procentului de substanțe inerte din nămol, prin analize de laborator. Deschiderea vanei de evacuare a nămolului în exces spre îngroșătoare este comandată de la tabloul de comandă al instalației.

Treapta a II-a de epurare biologică

– bazinul de aerare tr. II;

– decantoare secundare tr. II;

– stație de pompare nămol.

Bazinul de aerare treapta a II-a este din punct de vedere funcțional identic cu cel din treapta I, cu deosebirea că are capacitate dublă. Distribuția aerului de la subcolector la bazinul de aerare tr. II se face prin conducte din care se ramifică în bazin cu câte 10 module de aerare(câte cinci dispuse în oglindă dreapta/stânga pe lungimea bazinului) în fiecare dintre cele două compartimente ale bazinului), în total 20 de module de aerare. Modulele de aerare sunt identice cu cele montate în bazinul de aerare treapta întâi. Amestecul, nămol activat – apă epurată, este evacuat gravitațional spre decantoarele secundare.

Decantoarele secundare treapta a II-a reprezintă două unități identice cu cele din treapta I, realizându-se astfel parametrii funcționali îmbunătățiți.

Caracteristici tehnice:

– încărcarea pe unitatea de suprafață max. 27 m3/m2/zi

– încărcarea pe metru linear de deversor max. 246 m3/m/zi

– viteza ascensională max. 1,13 m/oră

– timp de reținere a apei min. 170 minute.

Apele decantate sunt preluate prin deversare într-un jgheab periferic și dirijate gravitațional spre bazinul tampon final, iar nămolul este raclat de un pod raclor radial și dirijat spre bașa de fund, de unde este evacuat la pompele de recirculare. Stația de pompare nămol recirculat treapta a II-a, este funcțional identică cu cea din treapta I. Apa epurată, după decantoarele secundare treapta a II-a este dirijată la bazinul tampon final și în continuare la canalizarea de apă epurată de evacuare la emisar(râul Teleajen). Debitul de apă epurată descărcată din rafinărie la emisar este măsurat cu un debitmetru , care este montat pe conducta de evacuare.

Bazinul tampon final, are rolul de a continua decantarea nămolului care a fost antrenat cu efluentul din decantoarele secundare treapta a II-a, precum și de a constitui un volum tampon de apă pentru perioadele în care debitul de apă epurată reutilizată este mai mare decât debitul de apă intrată în bazin. Bazinul este o construcție de beton semiîngropată, de forma unui trunchi de piramidă și are alimentarea pe radier, iar evacuarea pe la partea de sus. Golirea se poate realiza prin intermediul pompelor de apă refolosită. Stația de pompe apă refolosită, cuprinde 5 pompe centrifuge orizontale de tip Terma 200, montate într-o cuvă de beton(uscată), alăturată bazinului tampon final. O parte din apa epurată este recirculată și folosită ca apă in reteaua PSI, răcirea rezervoarelor în sezonul cald, preparare reactivi etc.. În funcție de necesarul de apă, pompele pot fi active în totalitate sau în repaus.

1.6.6. Instalații auxiliare prelucrare șlops și nãmol

Instalația de deshidratare nămol cu hidrociclon KREBS. Instalația de deshidratare a nămolului colectat din separatoarele mecanice cuprinde următoarele echipamente:

• hidrociclon KREBS tip W4U-HP-1381;

• vas de stocare nămol deshidratat tip buncăr pentru depozitarea lui intermediară, înainte de a fi preluat cu un mijloc de transport.

Hidrociclonul(furnizat de către firma Krebs) este un dispozitiv centrifugal cu o construcție specială, fără componente în mișcare, destinat pentru îndepărtarea eficientă și continuă a suspensiilor solide dintr-un flux de lichid, cu o pierdere minimă de energie în timpul operării la debit nominal. Nămolul mecanic(amestec apă cca. 98%, particule solide și urme de produs petrolier) este pompat de la separatorul aflat în operația de spălare prin conducta la hidrociclon unde are loc separarea materialului solid și fazei lichide. Evacuarea părții solide din tancul de acumulare se face deschizând ventilul de purjare, periodic, pentru a evita supraîncărcarea echipamentului. Frecvența evacuării este dependentă de încărcarea cu solide a fluidului care intră. Programul de evacuare va fi stabilit la o frecvență care să nu permită ca tancul de acumulare să se umple la mai mult de 1/3. Cantitatea de solide din tancul de acumulare poate fi estimată prin observarea fluxului descărcat din linia de evacuare. Dacă apa este nisipoasă și murdară pentru mai mult de 5÷10 secunde după deschiderea ventilului de purjare, este indicată purjarea mai frecventă. Ventilul de purjare trebuie ținut deschis până când fluidul este relativ fără nisip. Nămolul evacuat din hidrociclon este colectat într-un buncăr cu capacitatea de 2 m3. Operarea hidrociclonului se va face numai sub supravegherea permanentă a personalului operator și în conformitate cu instrucțiunile de operare date de firma furnizoare. Buncărul este un vas metalic de formă cilindrică, capacul superior este plat, prevăzut cu un racord special amenajat pentru a permite descărcarea hidrociclonului montat în poziție orizontală, iar capacul inferior conic. Buncărul este susținut de o construcție metalică care asigură accesul pentru supravegherea hidrociclonului și manevrarea robineților cu care este prevăzut.

1.6.7. Îngroșãtoare de nãmol biologic

Îngroșătoarele de nămol sunt bazine din beton, cilindrice, prevăzute cu poduri racloare, care realizează îngroșarea nămolului biologic în exces rezultat în treptele I și a II-a de tratare biologică. Bazinele au diametrul de 17 m, înălțimea apei de 4 m și o suprafață utilă de 227 m2, fiecare.

Deshidratarea(îngroșarea) nămolului are loc prin decantare sub acțiunea podului raclor, de construcție specială, care este acționat de două grupuri motoreductoare. Nămolul biologic în exces este alimentat central în bazinul îngroșător, în interiorul unui cilindru metalic. Apa separată din nămol este evacuată la jgheabul periferic al îngroșătorului, de unde revine prin canalizare la separatoare, iar nămolul va fi încărcat la mașină și transportat la bazinul de stocare temporar. [Manual de operare și întreținere stație de epurare ape uzate industriale].

CAPITOLUL 2 – STUDIU DE CAZ

Studiul de caz a fost realizat în stația de epurare a unei rafinării. S-au monitorizat următorii indicatori de calitate ai apelor uzate din stația de epurare și anume: pH-ul, suspensii, reziduu, CCOcr, CBO5, detergenti, amoniu, azotiți, azotați, fosfor total, cianuri, fenoli.

Aceștia au fost măsurați pentru o perioadă de 12 luni, utilizându-se valoriile medii pentru fiecare lună.

2.1. PREZENTAREA REZULTATELOR EXPERIMENTALE

Tabelul 2.1. Frecvența și metoda de realizare a analizelor efectuate la stația de epurare

Analizele apei din stația de epurare s-au efectuat în două puncte fixe, cămin intrare stație de epurare și cămin ieșire stație de epurare, cu o frecvență bine stabilită(Anexe 1-24). Analizele au fost efectuate conform procedurilor de lucru în vigoare.

Apele chimic impure(industriale) sunt transportate gravitațional sau prin pompare la instalația de epurare în canalul principal, la cămin intrare stație epurare. Acest cămin este un cămin cu prag deversor care permite descărcarea vârfurilor de debit în canalul care se racordează în bazinul de egalizare. Din acest cămin se poate face legătura la bazinul deznisipator și la bazinele separatoare. În bazinul deznisipator sunt reținute suspensiile granulare cu diametre de aproximativ 0,2 mm caracterizate prin viteze de sedimentare superioare materiilor solide organice în suspensie. Rolul separatoarelor este de separarea peliculei de produse petroliere și a altor produse nemiscibile și mai ușoare decât apa precum și sedimentarea suspensiilor la fundul bazinului pe baza diferenței de densitate.

Din bazinele separatoare, apa reziduală este trimisă prin intermediul pompelor la treapta de epurare fizico-chimică. Treapta de epurare fizico-chimică este compusă dintr-un bazin de floculare în care are loc injecția soluțiilor de reactivi(lapte de var pentru corectarea pH-ului și polielectrolit de tip ZETAG 7651 ca agent de floculare), amestecarea lor cu apă reziduală și formarea flocoanelor, care adsorb pe suprafața lor produsul petrolier existent în apele reziduale, sub formă de emulsie sau de suspensie liberă. Corectarea pH-ului se face prin injecție cu acid sulfuric. În decantoarele flotatoare sunt eliminate produsele de densitate mare precum și flocoanele grele,prin decantare gravitațională. Flocoanele ușoare și cea mai mare parte a produselor petroliere sunt eliminate prin flotație. Apa tratată din bazinele decantoare flotatoare este deversată prin intermediul jgeaburilor periferice în căminul de evacuare spre treapta biologică.

Apa reziduală epurată prin treptele mecanică și fizico-chimică, trece gravitațional din decantoarele flotatoare în bazinul de primire nutrienți( sulfat de amoniu și fosfat trisodic) unde este trimisă prin pompare și apa menajeră(sanitar-fecaloidă). De aici fluxul de apă reziduală este dirijat gravitațional la instalația de epurare biologică cu nămol activat,unde are loc, pe baza formării și acțiunii unei culturi de microorganisme aerobe, oxidarea materiei organice din apele reziduale până la dioxid de carbon și apă.

Amestecul nămol activat-apă epurată, este evacuat gravitațional spre decantoarele secundare. Apele decantate sunt preluate prin deversare intr-un jgheab periferic și dirijate gravitațional spre bazinul tampon final și în continuare la canalizarea de evacuare spre emisar. Bazinul tampon final are rolul de a continua decantarea nămolului care a fost antrenat cu efluentul din decantoarele secundare precum și de a constitui un volum tampon de apă pentru perioadele în care debitul de apă epurată reutilizată este mai mare decât debitul de apă intrat în bazin.

Tabelul 2.2 Valoriile medii lunare a indicatorilor la cămin intrare stație epurare

Tabelul 2.3. Valoriile medii lunare a indicatorilor la cămin ieșire stație epurare

2.2. REPREZENTAREA GRAFICĂ A REZULTATELOR EXPERIMENTALE

Fig. 2.1.Variații ale pH-ului la intrare și ieșire din stația de epurare

Fig.2.2.Variații ale suspensiilor la intrare și ieșire din stația de epurare

Fig.2.3.Variații ale reziduurilor la intrare și ieșire din stația de epurare

Fig.2.4.Variații ale CCOCr la intrare și ieșire din stația de epurare

Fig.2.5.Variații ale CBO5 la intrare și ieșire din stația de epurare

Fig.2.6. Variații ale detergenților la intrare și ieșire din stația de epurare

Fig.2.7. Variații ale amoniului la intrare și ieșire din stația de epurare

Fig.2.8.Variații ale azotiților la intrare și ieșire din stația de epurare

Fig.2.9.Variații ale azotaților la intrare și ieșire din stația de epurare

Fig.2.10. Variații ale CN la intrare și ieșire din stația de epurare

Fig.2.11.Variații ale fenolilor la intrare și ieșire din stația de epurare

2.3. MONITORIZAREA EVOLUȚIEI NĂMOLULUI ACTIV DIN TREAPTA BIOLOGICĂ

Nămolul activ

Din punct de vedere morfologic, nămolul activ este reprezentat de o comunitate de bacterii, care pot fi libere sau bacterii care formează flocoane(bacterii filamentoase), protozoare, rotifere, nematode și alte vertebrate. Protozoarele, cât și alte forme de viață mai evaluate, sunt de obicei aerobe. Câteva flagelate aerobe și un număr mic de flagelate saprofite pot fi întâlnite în nămolul activ. Flagelatele saprofite, folosesc substanța organică pentru creștere, flagelatele purtătoare de clorofilă, sunt uneori observate și de obicei sunt întâlnite pe pereții bazinelor de aerare. Protozoarele și alte nevertebrate reprezintă 5% din biomasa nămolului activ și este reprezentată de aproximativ 200 de specii. Aceste organisme au funcții importante în nămolul activ. Ele pot contribui la ruperea flocoanelor de nămol activ și pot dezvolta o mai mare masă activă. Protozoarele întâlnite în nămolul activ studiat sunt ciliatele libere(Aspidisca, Lyonotus) și ciliatele fixe(Vorticella).

Aerarea unei ape uzate, tratabilă biologic, provoacă dezvoltarea, în masa lichidului, a microorganismelor care, în timp, formeaza biomasa, caracterizată macroscopic prin îngrămădiri de flocoane brune, sedimentabile în momentul întreruperii aerării; perioada de aerare în care se formează biomasa variază, în funcție de caliatea apei uzate de la câteva zile(3 – 6) la câteva săptămâni. Nămolul activ se formează în bazinul de aerare.

Microorganismele oxidează(mineralizează) substanțele organice și urmând fluxul tehnologic trec în bazinul de sedimentare unde se separă gravitațional de apa epurată. Problema care se pune este găsirea echilibrului între o mineralizare rapidă condiționată de viteza mare de creștere a microorganismelor și formarea flocoanelor care contribuie la separarea microorganismelor din faza apoasă, condiționate de viteze mici de creștere a bacteriilor. Acest echilibru se menține prin recircularea nămolului, adică reîntoarcerea totală sau parțială în bazinul de aerare a nămolului sedimentat. [Rojanschi V.].

Dacă am încerca să definim ceea ce înseamnă nămol activ am putea afirma că este un conglomerat de materii organice și anorganice aflate în suspensie, care constituie suportul solid al dezvoltării bacteriilor, algelor și ciupercilor. Toate acestea și nu fiecare în mod singular alcătuiesc ceea ce cunoaștem ca fiind nămolul activ.

Prin analiza la microscop se pot trage o serie de concluzii pe baza cărora se pot lua hotărâri privind modificarea regimului de funcționare al instalației de epurare. Astfel, un spectru de nămol activ normal arată gruparea microorganismelor cu nămolul activ, flocoanele de nămol sunt legate între ele, dar nu foarte strâns, prezențe pozitive ale unei ape bine epurate: etistylis, vorticella, rotiferi câteva exemplare, etc.. Apariția unor forme luminoase ca de mărgele, picături sau bule luminoase, indică prezenta unui exces de produse petroliere, în bazinele de aerare. Când nămolul pare împușcat prezentând găuri dese în masa sa, putem spune că în bazin există o concentrație ridicată de sulf. Apariția compușilor fenolici în apele din aeratoare, face ca flocoanele de nămol, privite la microscop, să pară mai dispersate și mai puțin dense. Pătrunderea unei concentrații sporite de metale, poate avea drept consecință distrugerea membranelor la protozoare.

Mișcările microorganismelor pot da la rândul lor indicații prețioase privind modificările survenite în compoziția apelor care alimentează treptele biologice. Mișcarea rapidă a microorganismelor poate fi pusa pe seama unor poluanți iritanți, adică toxici mai puternici, sau a unor compuși noi sau chiar poate indica o suprasaturare cu biogene îndeosebi concentrațiile crescute de fosfor. Dacă mișcările sunt lente acestea pot fi puse fie pe seama unor șocuri de poluanți, fie apariției unor poluanți noi sau lipsei de hrană.

Dintre microorganismele care apar cel mai adesea în nămolul activ al unei stații de epurare biologică menționăm:

LYONOTUS: face parte din ordinul Holotrichida, familia Amphiliptide – este un ciliat înotător care plutește la suprafața flocoanelor. Frecvent în namolulurile active pe cale de formare, indică o bună oxigenare(mai mult de 1 mg/l O2 dizolvat). Este o specie mai rezistentă la poluanți decât vorticella sau etistylis. Este prezent și în apele care sunt bogate în săruri dizolvate dar și în cele sălcii.

ASPIDISCA: asemănător unui mic crustaceu datorită ciliaturii sale. Se deplasează destul de rapid la suprafața flocoanelor datorită cililor săi. Este foarte rapid, adultul trăind în apele cele mai diverse: sălcii, proaspete, curate, cu săruri dizolvate, prezentând o bună activitate.

PHILODINA(rotifer): organism pluricelular. Caracteristic existența unui cap prevăzut cu o coroană de cili transparenți, care lasă să se vadă un număr de organe interne ca ganglionul cerebral și organul masticator. Organul specific rotiferelor este piciorul segmentat prin degete care servesc la deplasare. Este destul de sensibil la toxine și la variațiile încărcărilor de poluanți. Se dezvoltă bine în nămolurile bine floculate și bine oxigenate. Sunt caracteristici oxidării totale.

PARAMECIUM: ciliat tipic cu o cavitate bucală evidentă înconjurată de un periston mărginit de o ciliatura particulară; doi nuclei mai mult sau mai puțin distinși, nocivele cotractibile fixe. Acest organism liber este o formă destul de rezistentă care se găseste în nămoluri slab oxigenate cum sunt cele reziduale. Rezistă unor șocuri de impurificatori, existența sa indicând posibilitatea apariției și a celorlalte microorganisme în mediul respectiv.

VORTICELLA: ciliat care prezintă un peduncul ramificat. Mai frecvent se întâlnesc două specii: vorticella microstoma(cu gură mică) și vorticella macrostoma(cu cavitatea bucală mare). Caracteristic nămolurilor în stare foarte bună,bine oxigenate în aparentă funcționând cu jumătate din capacitatea sa. În fazele de șoc se închistează luând forma unei păstăi. După trecerea șocului își revine, altele iau o formă globulară, mișcându-se rapid până găsesc un mediu mai puțin toxic unde își reiau activitatea.

OPERCULARIA: acest ciliat este atașat în colonii slabe. Este caracteristic nămolurilor active, atingând faza de creștere lentă caracteristică apelor industriale.

EPISTYLIS: ciliat atașat care formează colonii dense. Este caracteristic nămolurilor active și relativ bine oxigenate sau mai puțin oxigenate. Înlocuiesc în mod frecvent vorticelele în apele care conțin o proporție mare de resturi industriale impurificate cu fenoli.

DIDIMIUM: ciliat, înoată liber dar este destul de puțin întâlnit în apele industriale.

ACINETA: formă rezistentă întâlnită în nămolurile tratate cu încărcătură puternică în apele reziduale industriale.

PODOPHRYA: apar la schimbarea de poluanți și a tipurilor de impurificatori.

Într-un nămol bacteriile au o pondere mai mare de 90%, iar protozoarele au rolul de clarificare a efluentului. Ele nu intervin în degradarea CCOcr-ului sau extractibilelor, ci bacteriile au acest rol. Protozoarele se mai hrănesc cu bacterii de aceea, numărul mare al lor în nămolul activ ar duce la diminuarea nămolului.

Având în vedere că epurarea apei se desăvârșește cu epurarea biologică, cu ajutorul nămolului activ, în cadrul laboratorului se efectuează analize specifice pentru determinarea caracteristicilor fizico-chimice și biologice ale nămolului activ.

Caracteristici fizice: culoare, miros, volum, umiditate, indice de nămol.

Culoarea nămolului activ este dată de speciile bacteriene predominante. În general culoarea variază de la galben-brun, brun-roșcat la brun închis, dar uneori poate avea și aspect negricios când nămolul intră în fermentație.

Mirosul nămolului activ proaspăt, bine aerat este un miros slab de pământ. Nămolul activ începe să miroasă a substanță organică în descompunere numai în cazul în care concentrația de oxigen din fază lichidă a suspensiei nu este satisfăcătoare pentru a mentine condiții aerobe sau geometria bazinelor permite stagnarea și acumularea nămolului activ în locuri lipsite de o bună oxigenare cum ar fi colțurile bazinelor, bazinele decantoarelor.

Greutatea volumetrică a nămolului activ este scăzută, totuși suficientă pentru a permite sedimentarea lui în momentul în care încetează aerarea care-l menține în suspensie. Greutatea volumetrică a nămolului depinde de greutatea specifică a solidelor din nămol și de umiditatea acestora. În unele cazuri greutatea specifică a particulelor solide din nămol devine mai mică astfel că nămolul activ devine ușor, nu se sedimentează, ci plutește sau se menține în masă, formând ceea ce se numește a namol umflat”.

Umiditatea suspensiei de nămol activ este foarte mare respective conținutul de apă eliberată la 105°C este cuprins între 99,5 și 99,8% nămol îngroșat. Prin sedimentare de câteva ore, pierzând apa, poate ajunge la umidități de cca. 98,1%. Din aceste date rezultă că particulele solide care formează nămolul activ sunt puternic hidratate; variațiile în gradul de hidratare sunt conferite de hidratarea masei zoogheale deci de natură chimică a acestuia respectiv de principalele specii bacteriene care alcătuiesc nămolul activ.

Indicele de nămol se definește ca fiind volumul în ml. ocupat de 1g nămol activ după sedimentarea timp de 30 min. a suspensiei aerate de nămol activ. În practică se lasă 1 litru suspensie de nămol activ să sedimenteze timp de 30 min. într-un con Inhoff, se noteaza volumul de sediment obținut și se determină materiile în suspensie. Din tot materialul se ia o parte alicotă, agitate bine pentru omogenizare și prin uscarea la 105°C până la obținerea unei greutăți constante. Raportul ml/l nămol activ sedimentat 30 min./g mat. uscate/l suspensie da valoarea indicelui de nămol.

Caracteristici chimice: determinarea substanței organice, determinarea substanței anorganice, determinarea substanței uscate, determinarea CBO₅-ului, determinarea oxigenului, determinarea nutrienților din treapa biologică.

În textile de rutină, compoziția chimic a nămolului activ se exprimă prin substanța uscată(care cuprinde totalitatea substanțelor organice și anorganice)și substanța volatile(care caracterizează conținutul de substanțe organice). Concentrația în materii în suspensie (substanța uscată) dintr-un bazin de aerare variază în limite foarte largi între 0,5 și 10g/g în mod obișnuit, instalația funcționeaza cu concentrații cuprinse între 1 și 4g substanța uscată/ l de suspensie.

Reziduu calcinat, ceea ce rămâne din substanță uscată după calcinare la cca. 600-800°C conține săruri minerale și oxizi ai căror elemente comune- din apele uzate și care în același timp sunt și necesare creșterii.

În procesul epurării apelor uzate concentrația substanțelor organice este exprimată global, direct prin determinarea CCO, metoda bicromatului de potasiu. În testul CCO materialul organic din ape este exprimat indirect prin oxigenul necesar oxidării acestuia, oxidarea chimică la CO₂ si H₂O.

2.4. MICROORGANISME

Următoarele imagini prezintă observații microscopice ale bacteriilor existente în nămolul biologic în perioada studiului eficienței treptei biologice pe care l-am efectuat.

Fig. 2.12 Prezintă un flocon de nămol.

Se observă micoorganismele filamentoase, punctele albe reprezintă produsul petrolier. Microorganismele filamentoase ne indică un nămol umflat, neaerat suficient.

Fig. 2.13 Lionotus.

Prezența acestuia în apă indică o bună oxigenare a apei, prezența în apă a multor săruri dizolvate.

Fig. 2.14 Vorticella și Lionotusul.

Prezența lor indică un nămol activ bun, bine oxigenat.

Fig. 2.15 Lionotus și Vorticella.

Fig. 2.16 Lionotus și Vorticella.

Fig. 2.17 Vorticella.

Fig. 2.18 Vorticella.

Fig. 2.19 Voricella.

Fig. 2.20 Rotifer.

Dă indicații asupra vârstei nămolului, indică un nămol bătrân.

Fig. 2.21 Rotifer.

Fig. 2.22 Rotifer.

Fig. 2.23 Rotifer.

Fig. 2.24 Rotifer.

Petele negre indică nămolul mort.

Fig. 2.25 Vorticella.

Prezența în nămolul adult, bine oxigenat.

Fig. 2.26 Vorticella si Rotifer.

Nămol matur, bine oxigenat, indică o bună epurare.

Fig. 2.27 Podophria, Aspdisca, Lionotus.

Fig. 2.28 Nămol mort cu pete de produs petrolier.

Lipsa microorganismelor și prezența câtorva filamentoase indică o epurare slabă. Lipsa oxigenului, o posibilă pătrundere a unor concentrații sporite de metale, a compușilor fenolici fac să pară dispersate flocoanele de nămol.

Fig 2.29 Vorticella, Lionotus, Rotifer.

Epurare eficientă, Lionotusul apare în nămolurile active pe cale de formare iar prezența celorlalte două organisme confirmă un nămol activ bun și o epurare corespunzătoare.

Fig. 2.30 Aspidisca.

Este un indicator bun de epurare. Prezența ei indică sulf în apă.

Fig. 2.31 Aspidisca.

CAPITOLUL 3 – LEGISLAȚIA ACTUALĂ PRIVIND DEVERSAREA APELOR UZATE NTPA 001/2002

Guvernul României. Normativ din 28 februarie 2002 privind condițiile de evacuare a apelor uzate în rețelele de canalizare ale localităților și direct în stațiile de epurare, NTPA-002/2002. Publicat în Monitorul Oficial, Partea I nr. 187 din 20 martie 2002

3.1. OBIECT ȘI DOMENIU DE APLICARE

Art. 1. (1) Dispozițiile prezentului normativ se referă la calitatea apelor uzate ce urmează să fie evacuate/descărcate în rețelele de canalizare ale localităților. Normativul se referă și la apele uzate care se descarcă direct în stațiile de epurare.

(2) Normativul are ca scop stabilirea condițiilor în care se acceptă evacuarea apelor uzate în receptorii menționați la alin. (1), astfel încât să se asigure protecția și funcționarea normală a acestora, precum și protejarea mediului de efectele adverse ale evacuărilor de ape uzate.

Art. 2. (1) Prezentul normativ se aplică la:

a) proiectarea, avizarea și, după caz, autorizarea unor noi lucrări de folosire a apelor, precum și la extinderea sau retehnologizarea obiectivelor existente care evacuează ape uzate epurate sau neepurate în condițiile art. 1 alin. (1);

b) Stabilirea gradului de preepurare necesar și a tehnologiei de preepurare, precum și a construcțiilor și instalațiilor de preepurare aferente, necesare obiectivelor economico-sociale, înainte ca apele uzate să fie evacuate în condițiile art. 1 alin. (1).

c) Proiectarea, avizarea și, după caz, autorizarea din punct de vedere al gospodăririi apelor și al protecției mediului a rețelelor de canalizare noi sau a celor existențe care fac obiectul unor completări sau extinderi;

d) Elaborarea documentațiilor pentru obținerea acordului de racordare la rețelele de canalizare ale localităților;

e) Obținerea acordului de racordare și încheierea contractelor-abonament pentru serviciul de preluare a apelor uzate în rețelele de canalizare ale localităților, între prestatorii, furnizorii /operatorii de servicii publice care au în administrare și exploatare sistemul de canalizare – denumiți în continuare operatori de servicii publice – și utilizatorii de apă – denumiți în continuare utilizatori;

f) Incheierea contractelor- abonament – între operatorii de servicii publice și unitățile industriale, pentru serviciul de preluare a apelor uzate direct în stația de epurare a apelor uzate;

g) Verificarea respectării prevederilor contractuale cu privire la condițiile de evacuare, calitative și cantitative de încărcare cu substanțe poluante a apelor uzate, în rețelele de canalizare ale localităților, în condițiile art. 1 alin. (1).

3.2. CONDIȚII DE EVACUAREA A APELOR UZATE ÎN REȚELE DE CANALIZARE ALE LOCALITĂȚILOR ȘI ÎN STAȚIILE DE EPURARE

Art 3. (1) Principalii parametri/indicatori de calitate ce trebuie să caracterizeze apele uzate sunt prevăzuți în tabelul nr. 1 din prezentul normativ. Tabelul prezintă și limitele maxim admisibile. Aceste limite pentru substanțele poluante sunt concentrații momentane, exprimate în mg/dm³, și se măsoară în punctele de control.

(2) În funcție de activitatea specifică desfășurată apele uzate pot fi caracterizate și prin alți indicatori de calitate decât cei din tabelul nr. 1. Limitele maxim admisibile pentru aceștia se vor stabili pe bază de studii de specialitate, la comanda utilizatorului de apă. Studiile trebuie să cuprindă, de asemenea, metodele de analiză cantitativă și calitativă a substanțelor în cauză și tehnologiile de epurare adecvate și se aprobă de către autoritatea publică centrală din domeniul apelor și protecției mediului.

(3) Utilizatorul de apă are obligația epurării locale a apelor uzate, astfel încât în punctul de control să fie asigurată respectarea condițiilor prevăzute în contractul abonament și în avizul/autorizația de gospodărire a apelor.

Art. 4. Evacuarea apelor uzate în rețelele de canalizare ale localităților este permisă numai dacă prin aceasta:

a) nu se aduc prejudicii igienei și sănătății publice sau personalului de exploatare;

b) nu se diminuează prin depuneri capacitatea de transport a canalelor colectoare;

c) nu se degradează construcțiile și instalațiile rețelelor de canalizare, ale stațiilor de epurare și ale echipamentelor asociate;

d) nu sunt perturbate procesele de epurare din stațiile de epurare sau nu se diminuează capacitatea de preluare a acestora;

e) nu se creează pericol de explozie.

3.3. RESTRICȚII PRIVIND EVACUAREA APELOR UZATE ÎN REȚELELE DE CANALIZARE ALE LOCALITĂȚILOR ȘI DIRECT ÎN STAȚIILE DE EPURARE

Art. 5. Apele uzate care se evacuează în rețelele de canalizare ale localităților și direct în stațiile de epurare nu trebuie să conțină:

1. Materii în suspensie, în cantități și dimensiuni care pot constitui un factor activ de erodare a canalelor, care pot provoca depuneri sau care pot stânjeni curgerea normală, cum sunt:

a) materialele care, la vitezele realizate în colectoarele de canalizare corespunzătoare debitelor minime de calcul ale acestora, pot genera depuneri;

b) diferitele substanțe care se pot solidifica și astfel pot obtura secțiunea canalelor;

c) corpurile solide, plutitoare sau antrenate, care nu trec prin grătarul cu spațiu liber de 20 mm între bare, iar în cazul fibrelor și firelor textile ori al materialelor similare – pene, fire de păr de animale – care nu trec prin sită cu latura fantei de 2 mm;

d) suspensiile dure și abrazive ca pulberile metalice și granulele de roci, precum și altele asemenea, care prin antrenare pot provoca erodarea canalelor;

e) păcura, uleiul, grăsimile sau alte materiale care prin formă, cantitate sau aderență pot conduce la crearea de zone de acumulări de depuneri pe pereții canalului colector;

f) substanțele care, singure sau în amestec cu alte substanțe conținute în apa din rețelele de canalizare, coaguleaza, existând riscul depunerii lor pe pereții canalelor, sau conduc la apariția de substanțe agresive noi;

2. Substanțe cu agresivitate chimică asupra materialelor din care sunt realizate rețelele de canalizare și echipamentele și conductele din stațiile de epurare a apelor uzate;

3. Substanțe de orice natură, care, plutitoare sau dizolvate, în stare coloidala sau de suspensie, pot stânjeni exploatarea normală a canalelor și stațiilor de epurare a apelor uzate sau care împreună cu aerul pot forma amestecuri explozive, cum sunt: benzina, benzenul, eterii, cloroformul, acetilena, sulfura de carbon, solvenți, dicloretilenă și alte hidrocarburi clorurate, apa sau nămolul din generatoarele de acetilenă;

4. Substanțe toxice sau nocive care, singure sau în amestec cu apa din canalizare, pot pune în pericol personalul de exploatare a rețelei de canalizare și a stației de epurare;

5. Substanțe cu grad ridicat de periculozitate, cum sunt:

a) Metalele grele și compușii lor;

b) Compușii organici halogenați;

c) Compușii organici cu fosfor sau cu staniu;

d) Agenții de protecție a plantelor, pesticidele – fungicide, erbicide, insecticide, algicide – și substanțele chimice folosite pentru conservarea materialului lemnos, a pieilor sau a materialelor textile;

e) Substanțele chimice toxice, carcinogene, mutagene sau teratogene, ca: acrilonitril, hidrocarburi policiclice aromatice, ca benzpiren, benzantracen și altele asemenea;

f) Substanțele radioactive, inclusiv reziduurile;

6. Substanțe care, singure sau în amestec cu apa din canalizare, pot degaja mirosuri ce contribuie la poluarea mediului;

7. Substanțe colorante ale căror cantitate și natură, chiar în condițiile diluării realizate în rețeaua de canalizare și în stația de epurare, determină prin descărcarea lor o dată cu apele uzate modificarea culorii apei receptorului natural;

8. Substanțe inhibitoare ale procesului biologic de epurare a apelor uzate sau de tratare a nămolului;

9. Substanțe organice greu biodegradabile.

Art. 6. (1) Apele uzate provenite de la unitățile medicale și veterinare, curative sau profilactice, de la laboratoarele și institutele de cercetare medicală și veterinară, întreprinderile de ecarisaj, precum și de la orice fel de întreprinderi și instituții care prin specificul activității lor pot produce contaminarea cu agenți patogeni – microbi, virusuri, ouă de paraziți – se descarcă în rețelele de canalizare ale localităților și în stațiile de epurare numai în condițiile în care s-au luat toate măsurile de dezinfecție/sterilizare prevăzute de legislația sanitară în vigoare.

(2) Realizarea măsurilor de dezinfecție/sterilizare a produselor patologice evacuate o dată cu apele uzate din unitățile menționate mai sus se certifică periodic prin buletine de analiză eliberate de inspectoratele de sănătate publică teritoriale, conform legislației în vigoare. Aceste buletine se păstrează la unitățile în cauză și se transmit și operatorilor de servicii publice, periodic sau la cerere.

3.4. ACCEPTUL DE EVACUARE A APELOR UZATE ÎN REȚELELEDE CANALIZARE ALE LOCALITĂȚILOR ȘI/SAU ÎN STAȚIILE DE EPURARE

Art. 7. Evacuarea apelor uzate în rețelele de canalizare sau în stațiile de epurare se face în baza acordului de racordare scris, dat de operatorul de servicii publice care administrează și exploatează rețeaua de canalizare și stația de epurare și a contractului-abonament pentru servicii specifice, încheiat cu acesta. Pentru evacuările din unitățile menționate la art. 6 este necesară și obținerea avizului inspectoratelor teritoriale de sănătate publică. După obținerea acordului de racordare este obligatorie obținerea avizului de gospodărire a apelor, conform prevederilor legale în vigoare.

Art. 8. Prin acordul de racordare operatorii de servicii publice pot stabili ca valori admisibile valori mai mici decât cele prevăzute în tabelul nr. 1, pe baza încărcării deja existente cu poluanți în canalizare.

Art. 9. (1) Stabilirea condițiilor de evacuare a apelor uzate în rețelele de canalizare a localităților care nu au stație de epurare se face de către operatorii de servicii publice care administrează și exploatează sistemul de rețele de canalizare, pe baza prevederilor prezentei hotărâri și în funcție de punctul final de descărcare. Dacă rețeaua de canalizare nu conduce apele uzate într-o stație de epurare dintr-o localitate apropiată, ci într-un receptor natural, atunci condițiile de evacuare sunt cele prevăzute în anexa nr. 3 la hotărâre – NTPA-001.

(2) Pentru localitățile care au în curs de realizare stații de epurare sau extinderi ale acestora, prevăzute prin programe de etapizare aprobate conform legii, autoritatea competentă poate stabili alte condiții de evacuare pe perioada de derulare a programului, până la îndeplinirea obiectivelor acestuia, ținându-se seamă de prevederile prezentului normativ.

(3) Condițiile de evacuare în rețeaua de canalizare a apelor uzate provenind de la o platformă industrială se stabilesc de către operatorul instalației finale de epurare a platformei industriale, ținându-se seamă de încărcările și debitele pentru care a fost proiectată stația finală de epurare.

Art. 10. La solicitarea acordului de racordare, în vederea evacuării apelor uzate provenite de la un nou utilizator de apă, acesta va pune la dispoziție operatorilor de servicii publice datele asigurate de proiectant, respectiv estimări ale debitelor și compoziției apelor uzate care urmează să fie descărcate în rețelele de canalizare ale localităților sau în stația de epurare. în cazul retehnologizării sau al extinderii capacităților de producție abonatul trebuie să prezinte buletine de analiză a compoziției și cronogramă debitelor de ape uzate evacuate de capacitatea de producție în funcțiune.

Art. 11. Acordul de racordare și contractul-abonament pentru serviciul de preluare a apelor uzate în rețeaua de canalizare a localității și/sau în stația de epurare precizează:

a) Debitele și concentrațiile maxim admisibile ale impurificatorilor apelor uzate evacuate în punctul de control;

b) Eventualele restricții de evacuare la anumite ore;

c) Măsurile de uniformizare a debitelor și concentrațiilor substanțelor poluante conținute;

d) Obligația montării de debitmetre cu înregistrare și contorizare pe canalul de evacuare a apelor uzate și a menținerii lor în stare de funcționare;

e) Obligația abonatului de a semnala operatorului de servicii publice toate accidentele sau anomaliile din instalațiile proprii, care pot perturba buna funcționare a sistemului de canalizare;

f) Obligația de elaborare a planului de combatere a poluărilor accidentale, inclusiv dotarea cu mijloace și materiale pentru intervenție, sau de încheiere a unui precontract cu o unitate specializată pentru intervenții în caz de poluare accidentală;

g) Punctele de control al calității apelor uzate evacuate și frecvența de prelevare și analiză a probelor de apă uzată.

Art. 12. Acordul de racordare, contractul-abonament și avizele de gospodărire a apelor se revizuiesc potrivit reglementărilor în vigoare.

Art. 13. Pentru orice schimbare privind debitul și/sau calitatea apelor uzate descărcate în rețelele de canalizare ale localităților sau în stațiile de epurare, că urmare a modificării capacităților de producție, a tehnologiilor de fabricație sau a altor cauze, utilizatorul de apă are obligația de a solicita un nou aviz/autorizație de gospodărire a apelor și de a încheia un nou contract-abonament.

Art. 14. Acceptarea în rețelele de canalizare ale localităților și/sau în stațiile de epurare a unor ape uzate ce implică modificarea tehnologiei sau a parametrilor de funcționare ai stației de epurare se ia în considerare numai după realizarea în stația de epurare a tuturor lucrărilor necesare asigurării respectării condițiilor de descărcare în receptorul natural. [M.O.nr. 244/08.10.1996].

Tabelul 3.1.Valorile limită admise ale indicatorilor la deversarea în emisari:

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

2) Pentru localitățile în care apa potabilă din rețeaua de distribuție conține zinc în concentrație mai mare de 1 mg/dm³ se va accepta aceeași valoare și la racordare, dar nu mai mare de 5 mg/l.

3) Metoda de analiză va fi cea corespunzătoare standardului în vigoare.

NOTĂ: Dacă pe colectorul rețelei de canalizare a localității, în punctul de racord al sursei de ape uzate, curge în permanență un debit care asigură diluarea corespunzătoare a acestora, operatorul de servicii publice care exploatează și administrează rețeaua de canalizare poate stabili condițiile de evacuare, ținând seama de diluția realizată. în aceste situații utilizatorii de apă care se racordează la rețeaua de canalizare din localitate sunt obligați să amenajeze căminul de racord corespunzător necesităților de protejare a construcției și cu respectarea condițiilor de salubritate și a igienei mediului. în cazul în care în apa uzată se găsesc mai multe metale grele din categoria: Cu, Cr, Ni, Mn, sum concentrațiilor lor nu trebuie să depășească valoarea de 5,0 mg/dm³ ; dacă se găsesc doarmetale grele, precum Zn și/sau Mn, suma concentrațiilor acestora nu poate depăși valoarea de 6,0 mg/dm³.Enumerarea din tabel nu este limitativă; operatorul de servicii publice care exploatează și administrează rețeaua de canalizare și stația de epurare, împreună cu proiectantul care deține răspunderea realizării parametrilor proiectați și, după caz, prin implicarea unității de cercetare tehnologică, care a fundamentat soluția de proiectare pentru rețeaua de canalizare și/sau pentru stația de epurare, pot stabili, în funcție de profilul activității desfășurate de abonat, limite și pentru alți indicatori, ținând seama de prescripțiile generale de evacuare și, atunci când este cazul, și de efectul cumulat al unor agenți corosivi și/sau toxici asupra rețelei de canalizare și instalațiilor de epurare.

CONCLUZII

Lucrarea de față și-a propus optimizarea eficienței treptei biologice a unei stații de epurare a apelor din rafinărie . În acest scop au fost analizate următoarele: calitatea apei uzate la intrare și ieșire din treapta biologică, calitatea biomasei aflată în suspensie în bazinul de aerare și gradele de epurare obținute.

1. Fluxurile de apă de la caminul de intrare din stația de epurare provin de pe toata platforma rafinăriei;

2. Indicatorii de calitate ai apei uzate la intrare în stația de epurare au de regulă valori care se încadrează în CA (Concentrația apei) tocmai datorită acestor tehnologii de depoluere existente în fiecare instalație tehnologica care deversează în canalizarea principală apă uzată de proces;

3. Monitorizarea apelor de proces se efectuează pe baza unui program de prelevare de probe care ține cont de următoarele criterii:

-natura activității instalatiei tehnologice, care determină natura poluanților din apa reziduală deversată în canalizare;

– cantitatea de apă deversată.

4. Studiul efectuat în vederea caracterizării și evaluării din punct de vedere fizico-chimic a apelor uzate la intrarea și ieșirea în/din stația de epurare a pus în evidență nivelul de poluare și eficiența epurării apei uzate într-o stație de epurare cu trei trepte. Au fost monitorizați următorii indicatori de calitate: pH, suspensiile, reziduu filtrabil, CCOcr, CBO5, detergenți, azot amoniacal, azotiți, azotați, fosfor total, cianuri, fenoli. Schematic, procesul de epurare biologică se desfășoară astfel: substanțele organice din apele uzate sunt absorbite și concentrate la suprafața biomasei; aici, prin activitatea enzimelor eliberate de celulă(exoenzime) substanțele sunt descompuse în unități mici care pătrund în celula microorganismelor unde sunt metabolizate; o parte a reacțiilor de oxidare care au loc, furnizează energie reacțiilor prin care se formează masa celulară nouă, iar produșii finali ai descompunerilor(produși de oxidare ca H₂O, CO₂, azotați sulfați, substanțe organice stabile, etc) sunt eliberați în mediu.

4.1. În cazul analizei CCOcr-ului s-a observat pe toate cele douasprezece luni de studiu o depăsire a valorii maxime admise la caminul de intrare în stație. Din analiza gradelor de epurare în cazul acestui indicator s-a obținut un grad de epurare de 96,61% în luna ianuarie cand valoarea acestuia a înregistrat valorile cele mai mici din studiul efectuat dar totuși depășite și un grad de epurare de 98,08% în luna iulie când valoarea CCOcr-ului a avut cea mai mare valoare înregistrată pe parcursul acestui studiu.

4.2. Detergenții, ca și în cazul CCOcr-ului au depășit valoarea maximă admisă la căminul de intrare în stația de epurare in toate lunile anului, exceptie făcând luna aprilie. Pentru cea mai mare valoare,înregistrată în luna august s-au calculat gradele de epurare care au fost 90,17%.

Gradele de epurare s-au calculat cu formula:

GE = [(Ci – Ce) / Ci ] x 100

unde: Ci = concentratia la intrare in treapta biologica

Ce = concentratia la iesire din treapta biologica

Rezultă că prin epurarea biologică a apelor uzate, concomitent cu eliminarea substanței organice impurificatoare, se obține creșterea biomasei sub forma materialului celular insolubil, sedimentabil, precum și produși reziduali(de metabolism sau din distrugerea celulelor), unii ușor de îndepărtat(de ex. CO₂), alții care rămân dispersați în mediul lichid, conferind o anumită valoare CCO-ului și CBO₅-ului apei epurate;

5. Concentrația mărită a amoniacului și a azotiților în apă indică asupra unei poluări recente, întimp ce prezența azotaților în apă indică o poluare în timp. Valorile la intrare în stația de epurare înregistrate în cazul acestor indicatori indică eficiența măsurilor de prevenire a poluării încă de la deversarea apelor de proces în canalizare;

6. În urma studiului efectuat s-a demonstrat eficiența de reducere CCOcr-ului și detergenților ca fiind un criteriu de apreciere a tratabilității corespunzătoare a apei;

7. La funcționarea stației de epurare în sistem continuu și eficient o importanță deosebită o prezintă stabilirea și optimizarea corelațiilor între variabilele independente care influențează esențial procesul de epurare: debitul de aerare, debitul de recirculare, a apei uzate, debitul de recirculare a nămolului activ, încărcarea organică a nămolului în bazinul de epurare;

8. Studiul acesta a demonstrat eficiența procesului epurării și toți parametrii urmăriți se încadrează în legislația în vigoare și nu depășesc normele legale.

BIBLIOGRAFIE

1. Biingjie W., Jin X ., Yong Z., Zhishan L., 2017. Functionalized chitosan biosorbents with ultra-high performance, mechanical strenght and tunable selectivity for heavy metals in wastewater treatment, Chem. Eng. J., 350-359, DOI: 10.1016/j.cej.2017.05.065.

2. Grace K. 2017. Wastewater Treatment and Reuse-The Future Source of Water Supply. În Referance Module in Earth System and Environmental Science, Science Direct.

3. P.D. Cotter, 2017, Microbiology, Ed. Reference Module in Life Science;

4. Onuțu I., 2004, Poluanți în petrol și petrochimie, Curs postuniversitar, Editura Universității de Petrol-Gaze din Ploiești;

5. Brânzea G., Păunescu A., Ponepal C., 2009, Toxicitatea produselor petroliere, Universitatea din Pitești, 2-3;

6. Trîmbițașu E., 2002, Fizico-chimia mediului, factorii de mediu și poluanții lor, Editura Universității din Ploiești;

7. Ognean Th, Rojanschi V., 1997, Ognean Th., Cartea operatorului din stații de epurare a apelor uzate, Editura tehnică, București, 12-28;

8. Barnea M., Papadopol C., 1975, Poluarea și protecția mediului, Ed. Știintifică și Enciclopedică, București;

9. Bertea A., Bertea A., Voroniuc O., 2003, Protecția mediului în finisarea textilă – impactul coloranților din apele uzate asupra mediului, Ed. Venus, Iași, 45;

10. Dumitrașcu M., Iliuță A., Munteanu C., 2011., Ecologie și protecția calității mediului, Ed. Balneara, 34-37;

11. Zăvoianu I., 2006, Hidrologie, ediția a-IV-a, Ed. Fundația România de mâine, București, 7-10;

12. http://www.labor-soft.ro/AplicatiiTraduse/oxigen-diz-apa.html;

13. Angelescu E, Urdă A., Săndulescu I., 2002, reeditată 2005, Chimie Tehnologică Generală, partea I, Ed. Universității din București;

14. Panaitescu C., Tratarea si epurarea apelor reziduale-note de curs;

15. Ao W., Feifei L., Qiqing Z, Lijun Y.,Lidao S, 2017 May 5, Fabrication of a cationic polysaccharide for high performance flocculation,Colloids and Surfaces, Physico-chemical and Engineering Aspects , 841-849;

16. Jiao Z., Yung Z., Yen J., Sigin X., 15 July 2017, Enhanced performance of short-time aerobic digestion for waste activated sludge under the presence of cocoamidopropyl betaine, Chemical Engineering Journal , 494-500;

17. Haak L., Krishana P, Ratul R., October 2016, Anaerobic digestion for solids reduction and detoxification of refinery wastewater, Process Biochemisry, Issue 10, 1552-1560;

18. Carucci A., Giaime T., Milia S., Perra M., 27 April 2017, The start-up of an ammonium rich refinery(IGCC) wastewater with high Corg/N ratio, Ed. Ecological Engineering, 358-368;

19. Alícia Maria A.T. Jara, Juliana M. Luna, Leonie A., Pedro P.F. Brasileiro, Raquel D. Rufino, 5 September 2015, Environmental applications of the biosurfactant produced by Candida sphaerica cultivated in low-cost substrates, Colloids and Surfaces A.,Physicochimical and Engineering Aspects, 413-418;

20. Y.Gao, A.L.Wang, Y.W.Xie, Y.X.Yu, L.Y.Yang, Q.Zhang, January 2017, Intensified nitrate and phosphorus removal in a electrolysis-integrated horizontal subsurface-flow constructed wetland,Water Research , 39-45;

21. Degreve J., Dewill R., Van den Broeck R., Van de Moortel N., 24 May 2017, Comparing glow discharge plasma and ultrasound treatment for improving aerobic respiration of activated sludge, Water Research Jornal;

22. Liu Y., Liu J., Liu Z., Zhang A., January 2017, Treatment effects and genotoxicity relevance of the toxic organic polluants in semi-coking wastewater by combined treatment process, Enviromental Pollution, Part A, 13-19;

23. Debin L., Guolin J., Lifeng J., Mingming L., Riao Y., February 2017, Treatment of refractory organic pollutants in industrial wastewater by wet air oxidation, Arabian Journal of Chemistry, 769-776;

24. Hui W., Liu Y., Xiangqing W., 1 Februarie 2017, High-performance wastewater treatment based on reusable functional photo-absorbers, Chemical Engineering Journal, 787-794;

25. Manual de operare și întreținere stație de epurare ape uzate industriale – document intern;

26. M.O. nr. 244/08.10.1996, Legea apelor nr. 107/25.09.1996 modificată și completată cu Legea nr. 310 din 28.06.2004;

27. M.O: nr. 187, partea I, 20.03.2002, H.G. nr. 188/28.02.2002, pentru aprobarea unor norme privind condițiile de descăscare în mediul acvatic a apelor uzate-modificată și completată cu H.G: 352/2005 (M.O. nr. 398, partea I, 11.05.2005);

28. M.O. partea I nr. 130, 19.02.2002,H.G. nr. 100/07.02.2002 pentru aprobarea normelor de calitate pe care trebuie să le îndeplinească apele de suprafață destinate producerii de apă potabilă;

29. M.O. nr. 552 partea I 29.07.2002, Legea nr. 458/2002 privind calitatea apei potabile.

30. Alber et. Al., 1994, Pretreatment of Industrial Wastes, Manual of Practice, No.FD-3, Water Environment Federation;

31. Fred T. Zimmermann, 1985, Wet-air oxidation of T5-1S wastewater, Western Research Institute Laramie,Wyoming, 12-14;

ANEXE

Anexa 1- Ianuarie 2016 – Intrare

Anexa 2 – Ianuarie 2016 – Ieșire

Anexa 3 – Februarie 2016 – Intrare

Anexa 4 – Februarie 2016 – Ieșire

Anexa 5 – Martie 2016 – Intrare

Anexa 6 – Martie 2016 – Ieșire

Anexa 7 – Aprilie 2016 – Intrare

Anexa 8 – Aprilie 2016 – Ieșire

Anexa 9 – Mai 2016 – Intrare

Anexa 10 – Mai 2016 – Ieșire

Anexa 11- Iunie 2016 – Intrare

Anexa 12 – Iunie 2016 – Ieșire

Anexa 13 – Iulie 2016 – Intrare

Anexa 14 – Iulie 2016 – Ieșire

Anexa 15 – August 2016 – Intrare

Anexa 16 – August 2016 – Ieșire

Anexa 17- Septembrie 2016 – Intrare

Anexa 18 – Septembrie 2016 – Ieșire

Anexa 19 – Octombrie 2016 – Intrare

Anexa 20 – Octombrie 2016 – Ieșire

Anexa 21 – Noiembrie 2016 – Intrare

Anexa 22 – Noiembrie 2016 – Ieșire

Anexa23 – Decembrie2016 – Intrare

Anexa 24 – Decembrie 2016 – Ieșire