Introducere … … … … 3 [602863]

1
Cuprins

Introducere ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………………. 3
CAPITOLUL 1. APA – CARACTERIZARE GENERALĂ ………………………….. ………………. 5
1.1. Apa, element fundamental ………………………….. ………………………….. ………………….. 5
1.2. Ape uzate ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………. 6
1.2.1. Proveniența apelor uzate ………………………….. ………………………….. ……………………… 6
1.2.2. Caracteristicile apelor uzate ………………………….. ………………………….. ……………… 7
1.2.3. Influența apelor uzate asupra mediului înconjurător ………………………….. ………….. 9
1.2.4. Influența apelor uz ate asupra receptorului ………………………….. ……………………… 10
1.2.5. Influența apelor uzate asupra captărilor de apă potabilă și industrială ……………… 10
CAPITOLUL 2. CONSIDERAȚ II TEORETICE ………………………….. ………………………….. . 11
2.1. Considerații teoretice privind procesul de epurare ………………………….. ………………… 11
2.2. Stadiul actual al cunoașterii ………………………….. ………………………….. ………………….. 15
2.2.1. Modelul McKinney (1962) ………………………….. ………………………….. ……………… 15
2.2.2. Modelul Eckenfelder (1971) ………………………….. ………………………….. …………… 16
2.2.3. Modelul Goo dman și Englade (1974) ………………………….. ………………………….. .. 16
2.2.4. Modelul Lawrence și McCarty (1970) ………………………….. ………………………….. . 17
2.2.5. Modelul Gaudy (1971 -1977) ………………………….. ………………………….. …………… 17
2.2.6. Modelul Grau – Dohányos‘ – Chudoba (1975) ………………………….. …………………. 17
2.2.7. Modelul creșterii încetinite (Christoulas and Tebbut, 1976) ………………………….. . 18
2.2.8. Modelul lui Jones (1978) ………………………….. ………………………….. ……………….. 18
2.2.9. Sistemele STATE -OF-ART ………………………….. ………………………….. ……………. 19
CAPITOLUL 3. CONTRIBUȚII LA OPTIMIZARE A FUNCȚIONĂRII INSTALAȚIILOR
ȘI ECHIPAMENTELOR DIN CADRUL S.E.A.U. MEDIAȘ ………………………….. ………….. 22
3.1. Gestionarea durabilă a stațiilor de epurare a apelor uzate ………………………….. ……….. 22
3.1.1. Strategii pentru reducerea masei de nămol ………………………….. …………………….. 22
3.2. Studiu de caz: Stația de Epurare a Apelor Uzate Mediaș ………………………….. ………… 26
3.2.1 . Descrierea activității ………………………….. ………………………….. …………………………. 26

2
3.2.2. Calculul tehnic al procesului de tratare a nămolului la 74 000 L.E. ………………… 31
3.3. Energia co -generati vă – Biogazul ………………………….. ………………………….. …………. 33
CAPITOLUL 4. PARTEA PRACTICĂ – ANALIZA PARAMETRILOR DE
FUNCȚIONARE ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………….. 36
4.1. Determinarea conținutului de azot total ………………………….. ………………………….. ….. 36
4.2. Determinarea conținutului de fosfor total ………………………….. ………………………….. … 37
4.3. Determinarea consumului chimic de oxigen ………………………….. ………………………… 38
Rezultate și discuții ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………….. 39
CONCLUZII ………………………….. ………………………….. ………………………….. ………………….. 45
BIBLIOGRAFIE ………………………….. ………………………….. ………………………….. …………….. 47

3

Introducere

Municipiu l Media ș, al doilea oraș ca mărime din județul Sibiu , este așezat în bazinu l
mijlociu al râului Târnava Mare, la o distanță de 55 km de Sibiu, 39 km de Sighișoara și
41 km de Blaj.
Mediașul este un oraș pitoresc în care se simte îmbinarea dintre vechi și nou, cu o
alternanță de stiluri arhitectonice, de la gotic la cel renascentist și neoclasic, la baroc și
secession (Jugendstil). "Civitas Mediensis" și -a conservat trecutul istoric în 17 turnuri și
bastioane, ziduri multiseculare înalte de peste 7 me tri, 3 porți principale și 4 secundare de
acces în vechea cetate. Biserica fortificată Sfânta Margareta deține un ansamblu valoros de
picturi murale gotice, iar turnul are un ceas care indică fazele lunii. Această biserică este
importantă și pentru că aici a fost închis domnitorul Țării Românești, Vlad Țepe ș, în
anul 1476 , în urma unui conflict cu regele Ungariei, Matia Corvinul . Tot aici principele
transilvănean Ștefan Báthory a fost ales în funcția de rege al Poloniei. Centrul istoric al
orașului Mediaș apare ca un muzeu în aer liber. Monumentele medievale din piața castelului
sunt unice în Transilvania. Orașul are o vechime de peste 7 secole, fiind menționat pentru
prima dată, într -un document istoric în anul 1267 , astfel fiind unul din cele mai vechi orașe
ale României. Printre obiectivele turistice, pot menționa Turnul Croitorilor, Turnul
Trompeților, Turnul Clopotelor, Casa Schuller (1588) Turnul Forkesch, Turnul Pietrarilor,
Turnul Fierarilor. Complexul Arhitectural Franciscan include biserica și mănăstirea
franciscană , care, în jurul anului 1444 , au fost construite de ordinul franciscan . Complexul
adăpostește exponate de ma re valoare: tezaurul de la Șeica Mică, tezaurul de la P ănade,
diverse piese de ceramică populară.
În paginile romanului "Dracula", scriitorul irlandez Bram Stoker menționează că, la
nunta contelui valah, vinul a fost "cel auriu de Mediaș". Mediașul și împr ejurimile lui sunt și
azi cunoscute, dată fiind faima vinurilor vechi de Târnave, simbol al stemei orașului, zona
fiind supranumită în vechime "Țara Vinului" sau "Weinland", așa cum apare în harta
umanistului Johannes Honterus (sec. XVI). ( http://ro.wikipedia.org/ ).
Apa naturală este o sursă hotărâtoare în drumul spre un viitor durabil. În ciclul
hidrologic, apa reprezintă baza p roducției de alimente, a comerțului, a necesităților umane și a
nenumăratelor ecosisteme acvatice. Sursa naturală de apă este finită, în timp ce cerința de apă
este în permanentă creștere, datorită dezvoltării activității umane din ultimele decade.

4
În Româ nia, supraconcentrarea industriei în unități gigant, echiparea acestora cu
instalații tehnologice vechi, neîntreținute și nereparate la timp, fără echipamente de epurare a
apelor uzate și de purificare a gazelor sau cu astfel de echipamente subdimensionate și
exploatate necorespunzător au condus, în unele zone, la deteriorarea foarte gravă a
echilibrului ecologic, a factorilor de mediu.
În cursurile de apă ale țării se evacuează anual 6.875.000 t substanțe poluante, în care
predomină: cloruri, materii în s uspensie, substanțe organice, amoniu, amoniac, azotați, fenoli,
metale grele, hidrogen sulfurat, fosfor, cianuri, detergenți, pesticide etc. Pe circa 2.800 km
sectoare de râuri, din cele aproximativ 20.000 km cu folosințe pentru alimentarea centralizată
cu apă a populației, pentru industrie și unități agrozootehnice, viața este distrusă datorită
substanțelor toxice în concentrații mari. În unele zone și apa din subteran este poluată
(județele Bacău, Prahova etc.). Pentru unele sisteme de irigații, pe supraf ețe de aproape
200.000 ha, apa nu îndeplinește condițiile de calitate și riscăm să degradăm, în scurt timp,
terenurile și să compromitem producția agricolă pe aceste suprafețe.
În România, rețeaua institutelor de cercetare și a universităților, având dotăr ile
disponibile, derulează teme, proiecte și programe consistente în domeniul tehnologiilor
neconvenționale, nepoluante, de remediere a mediului poluat.
Epurarea apelor uzate și recuperarea substanțelor utile din aceste ape și din gazele
evacuate, economis irea de energie pe unitatea de produs, valorificarea deșeurilor, redarea în
folosință a terenurilor ocupate de deșeuri sunt acțiuni de importanță majoră, atât economică,
cât mai ales ecologică.

5
CAPITOLUL 1. APA – CARACTERIZARE GENERALĂ

1.1. Apa, elem ent fundamental
Există o moleculă avid căutată de către om în întreg universul: APA, întrucât
descoperirea acesteia în atmosfera vreunei planete îndepărtate ar constitui întruchiparea celor
mai nebunatice vise ale umanității. Apa este substan ță unică, ale cărei caracteristici definesc
proprietățile biologice și fiziologice de pe Terra. Importanța apei a fost recunoscută ca
element esențial al mitologiilor și cosmologiilor. Încă din Grecia Antică, Thales din Milet a
considerat apa ca principiul central al co smologiei sale. Celelalte elemente (aer, sol și foc) au
fost adăugate mult mai târziu.
Aproape ¾ din suprafața Terrei este acoperită de apă, iar aquiferul subteran reprezintă
80 % din apa potabilă a omenirii. Terra este supranumită și “planeta albastră” da torită acestui
fapt. Corpul uman are 65 % apă, iar unele plante au 80 %, și chiar mai multă apă. Apa este pe
drept considerată elixirul vieții.
Din suprafața totală a Pământului, evaluată la 510,10 mil. km2, apa Oceanului Planetar
ocupă 361,07 mil.km2, adică 70,8 %. Se estimeaz ă că planeta dispune de 1,37 mild. km3 apă,
dar circa 97,2 % este constituit ă din apa m ărilor și oceanelor. Omul dispune numai de apele
de la suprafa ța solului , adică de aproximativ 30.000 km3, ceea ce înseamn ă circa 0,002 % din
total. Consumul de ap ă ce revine pe om/zi variaz ă între 3 litri, în zonele aride ale Africii și
1,045 litri la New York. Valoarea productivit ății mărilor și oceanelor se apreciaz ă ca fiind
între 0,1 – 0,5 g/m3/zi.
Apa este cea mai r ăspândit ă substan ță compus ă și reprezint ă trei sferturi din suprafa ța
globului terestru. Ca și aerul, ea constituie factorul principal al men ținerii vie ții pe Pământ.
Apa este o resurs ă natural ă esențială, cu rol multiplu în via ța economic ă. În natur ă, apa
urmeaz ă un circuit. Se poate vorbi despre : apa de ploaie, apa râurilor și izvoarelor, apa de
mare etc. Apa pur ă se ob ține din apa natural ă prin distilare repetat ă, în condi ții în care s ă nu
poată dizolva gaze din aer sau substan țe solide din recipientele în care este conservat ă.
Apa, cu formula moleculară H 2O, este singura substanță naturală care există în trei
stări de agregare: gazoasă, lichidă și solidă, în domeniul normal de temperatură. La
temperatura camerei, apa este incoloră, inod oră și fără gust. Fierbe la 100 șC (212șF) și
îngheață la 0 șC (32șF). Apa este un compus foarte stabil și poate fi descompusă prin
electroliză, cu degajare de hidrogen și oxigen.

6
Apa este un solvent excelent, în special pentru substanțe ionice, dar dizolvă și gaze
sau compuși organici biologic activi, c um sunt zaharurile. Nu dizolvă grăsimi și uleiuri.
Multe din proprietățile apei pot fi înțelese pornind de la structura apei și tipurile de
legături care există în apă, în diversele ei forme.
Molecula apei este formată din doi atomi de hidrogen și unul de oxigen, și este
nelineară. Unghiul H -OH este de 104,52 ș, iar distanța O -H este de 0,957 Å.
Structura apei face ca aceasta să posede proprietăți electrochimice unice. Molecula
apei este polară, cu sarcina negativă înspre oxigen și pozitivă înspre cei doi a tomi de
hidrogen, ceea ce face ca apa să fie un solvent foarte eficient pentru compușii ionici. Alte
proprietăți fizice, precum: punctul de fierbere, punctul de înghețare, capacitatea calorică,
constanta dielectrică sau variația densității (cu creștere în intervalul 1 – 4 șC și apoi scădere
liniară cu creșterea temperaturii), pot fi explicate datorită asocierilor moleculare ale apei și
apariției unei noi legături, și anume legă tura de hidrogen. Asocierile sau agregatele
moleculare pot fi formate din două, t rei sau chiar sute de molecule de apă.

1.2. Ape uzate
1.2.1. Proveniența apelor uzate
Apele uzate provin din încărcarea apei cu materiale și substanțe care îi modifică
indicatorii de calitate, făcând -o inutilizabilă .
Apa se încarcă cu materii poluante, d evenind uzată prin folosirea ei de către om, în
cele mai diverse scopuri practice și prin contactul apelor meteorice (ploaie, zăpadă) cu
produse ale activității umane, care se găsesc în aer și pe sol.
În primul caz, întrucât domeniile de folosire a apei îm bracă cele mai diverse forme
(apă potabilă, alimentarea cu apă a industriei, alimentarea cu apă a agriculturii, piscicultură ,
scopuri urbanistice și de agrement), posibilitățile de poluare a acesteia sunt foarte mari.
Cantitățile foarte mari de ape uzate p rovin din unitățile industriale. Astfel, pentru
obținerea unei tone de hârtie rezultă circa 100 – 200m3 ape uz ate; pentru o tonă cauciuc,
150m3; pentru prelucrarea unei tone de fructe rezultă circa 10 – 20m3 apă uzată. Dar și apa
uzată care provine din con sumul casnic (apa menajeră) este în cantitate destul de mare.
Astfel, s -a înregistrat, pentru un cartier neindustrializat din București, un debit de consum de
circa 0,35 m3/locuitor/zi.
În al doilea caz, apele meteorice dizolvă, în timpul ploii, diverse ga ze toxice din aer
(oxizi de sulf, azot, amoniac etc.) sau se încarcă cu pulberi ce conțin oxizi metalici, gudroane

7
sau alte substanțe. Apele de ploaie sau cele rezultate din topirea zăpezilor se pot impurifica în
timpul șiroirii lor la suprafața solului, c a urmare a contactului cu diversele produse ale
activității umane (deșeuri menajere, industriale, îngrășăminte, pesticide etc.).
Pe fondul activității antropogene, extinse în prezent, există o deosebire calitativă și
principială între schimbările naturale din mediul înconjurător, observate mai înainte și cele
care au loc în natură, ca rezultat al activității umane. Astăzi nici omul și nici alte organisme
cu nivel înalt de dezvoltare nu reușesc să producă substanțe genetice de apărare împotriva
compușilor fa bricați de industrie, care nu au existat mai înainte în natură și care sunt străini
vieții (xenobiotici).
„Indicii de stres” cei mai semnificativi par a fi pesticidele folosite în agricultură și
metalele grele.
O problemă acută este susținerea valorii bio logice depline a apelor naturale sau, altfel
spus, micșorarea conținutului componentelor străine până la o concentrație care asigură
desfășurarea normală a proceselor fiziologice și biologice din organismele acvatice, fără
urmări genetice negative.
Una din metodele eficace de apărare a elementelor mediului acvatic contra poluării
este epurarea apelor uzate înainte de a fi evacuate în emisar .

1.2.2. Caracteristicile apelor uzate
O trăsătură caracteristică a apelor naturale este aceea că ele participă nu num ai în
circuitul natural, dar și în cel antropogen.
În ciclul antropogen, apa din bazinul natural este utilizată pentru necesități energetice
și industriale, pentru alimentarea cu apă potabilă și necesități comunale etc. În funcție de
scopul folosirii apei, ea se întrebuințeaza cu sau fără prelucrare, sau cu curățirea prealabilă de
particulele în suspensie, săruri dizolvate, substanțe toxice ș.a.
Cerințele de calitate a apelor atrase în circuitul antropogen sunt determinate de
cerințele consumatorului. O par te considerabilă din apă se reîntoarce în bazin, după utilizare,
sub formă de ape uzate orășenești și industriale.
Conform definiției, apele uzate sunt apele folosite pentru necesitățile casnice sau
industriale și care, datorită impurităților adăugate, și -a schimbat compoziția chimică inițială
sau proprietățile fizice. În aceeași categorie intră și apele care se scurg de pe teritoriile
urbane, suprafețele industriale și câmpurile agricole, în urma căderilor precipitațiilor
atmosferice.

8
În prezent, în bazine le globului pământesc se scurg mai bine de 500 km3 de ape uzate,
din care 200 km3 provin din industriale. Cel mai mult sunt supuse acțiunii antropogene apele
de suprafață, ele fiind sfera cea mai vulnerabilă a viețuitoarelor lumii.
Deși resursele acvatice totale ale Pământului însumează aproape 1,5 miliarde km3,
distribuirea lor după bazine de apă și r egiuni este foarte neuniformă ( tabelul 1 ).

Tabel ul 1. Resursele acvatice ale Pământului (după Atlasul Geografic General, 1984)
Bazinu l Volumul apei (mii km3)
1. Oceanul Planetar 1370323
2. Toate apele subterane 60000
3. Ghețari 24000
4. Lacuri 280
5. Umiditatea solului 85
6. Umiditatea atmosferică 14
7. Râuri 1,2
Total 1457703,2

Volumul total de apă potabilă de pe Pământ este de aproximativ 120 mii km3, din care
aproape 20 % (23,6 mii km3) este concentrat în Lacul Baical.
Din datele de mai sus se vede că volumul apelor râurilor reprezintă numai 10-7 din
volumul total al apei din hidrosferă. Totuși, în special aceste ape se uti lizează în industrie și
pentru necesitățile gospodărești, devenind astfel, ape uzate.
Volumul diferitelor tipuri de ape naturale nu ilustrează deplin resursele acvatice de
care poate dispune omenirea. Toate necesitățile de apă ale omului se satisfac din re zervele de
apă potabilă, inclusiv râuri, lacuri, ape subterane, volumul total al acestora reprezentând 0,3
% din volumul hidrosferei. Rezerva aparent inepuizabilă de apă este legată de reînnoirea
continuă a apei potabile prin circuitul ei natural. Astfel, volumul apelor râurilor se
reînnoiește, în medie, la fiecare 12 zile sau de mai mult de 32 ori pe an.
Consumul anual de apă din râuri și din rezervele subterane depășește, în prezent, 560
km3, din care aproape 140 km3 reprezintă așa -numitul consum definiti v. S-ar părea că rezerva
de apă potabilă nefolosită este mare și că neliniștea legată de secarea rezervelor acvatice este
prematură. Însă volumul apelor naturale poluate de apele uzate atinge 5500 km3.
„Structura” consumului de apă a populației este redată în tabelul 2.

9
Tabelul 2 . Consumul de apă pentru diverse activități (km3)
Modalități de
consum al apei Extragere
din
izvoare Consum
definitiv Scurgerea
apelor
reziduale Volumul apelor curate
poluate de ape uzate
Gospodărească –
potabilă 98 56 42 600
Crește rea animalelor 40 90 10 300
Industrie 200 40 160 4000
Energetică 225 15 210 600

Dacă se ia în considerare faptul că apa din râuri, lacuri și bazine de acumulare, în care
se scurg apele uzate, nu este bună pentru nevoile gospodărești ale populației, atu nci poluarea
cu ape uzate este cauza secării rezervelor acvatice. Chiar și după o apreciere medie, râurile
conțin 40 % ape uzate. Deoarece resursele râurilor sunt repartizate neuniform în lume, în
regiunile cu o industrie și gospodărie sătească dezvoltată, apa de râu ajunge să treacă de multe
ori prin ciclul antropogen de folosire.
În funcție de proveniența, felul și caracteristica lor calitativă, apele uzate pot fi
împărțite în patru categorii de bază:
– casnice;
– industriale;
– agricole;
– pluviale (mete orice).

1.2.3. Influența apelor uzate asupra mediului înconjurător
Între apele uzate și mediul înconjurător în care acestea sunt deversate se stabilește o
relație bilaterală; prin impuritățile pe care le conțin, apele uzate acționează asupra mediului
înconjurător, de cele mai multe ori în sens negativ, iar acesta, la rândul său, contribuie la
înlăturarea poluanților din apă (autoepurare).
Receptorii folosiți în mod obișnuit pentru evacuarea apelor uzate colectate prin rețele
de canalizare sunt cursurile de apă de suprafață, lacurile sau marea (pentru activitățile de pe
litoral) și, mai rar, stratele permeabile subterane adânci și solul pentru irigații și infiltrații.

10
Apele de suprafață sunt supuse unei impurificări proprii (autogene), provenite prin
descomp unerea plantelor și animalelor moarte existente sau aduse în mod natural, precum și
impurificării datorită apelor uzate.

1.2.4. Influența apelor uzate asupra receptorului
Acțiunile apelor uzate asupra receptorilor diferă după tipul acestora: ape de supraf ață
(râuri, lacuri, mări) sau soluri infiltrabile.
Apele de suprafață suferă din partea apelor uzate următoarele acțiuni:
– modificarea calităților fizice, prin schimbarea culorii, temperaturii, conductibilității
electrice, radioactivității, prin formarea depunerilor de fund, de spumă sau de pelicule
plutitoare;
– modificarea calităților organoleptice (gustul și mirosul);
– modificarea calităților chimice, prin schimbarea reacției apei (pH -ul), creșterea
conținutului de substanțe toxice, schimbarea durități i, reducerea cantității de oxigen datorită
substanțelor organice din apele uzate etc.;
– distrugerea florei și faunei valoroase și favorizarea dezvoltării unor microorganisme,
ca și mărirea numărului de virusuri și bacterii, printre care se pot găsi și ger meni patogeni.

1.2.5. Influența apelor uzate asupra captărilor de apă potabilă și industrială
Sub influența apelor uzate neepurate satisfăcător, cu conținut de substanțe organice,
încep să se formeze în apa receptorului, colonii mari de microorganisme, ca re sunt antrenate
de apa râului și apoi blochează grătarele de la intrarea prizelor de apă și a filtrelor de la
instalațiile de apă potabilă și industrială.
Apele uzate cu conținut de acizi atacă părțile metalice ale instalațiilor. Conținutul
mare de carbo nați al unor ape industriale periclitează funcționarea cazanelor cu aburi ale
centralelor termoelectrice.
Uneori, acțiunea reciprocă a unor ape industriale în apa receptorului poate produce
efecte negative. Astfel, apele de la tăbăcării și cele de la celul oză sulfit, prin contact cu apele
cu conținut mare de săruri de fier, dau o colorație de cerneală și provoacă un consum mare de
oxigen. De asemenea, apele care conțin acizi liberi, atunci când vin în contact cu apele
sulfuroase, pun în libertate hidrogen s ulfurat.

11
CAPITOLUL 2. CONSIDERAȚII TEORETICE

2.1. Considerații teoretice privind procesul de epurare
Apa este folosită în agricultură pentru a compensa lipsa precipitațiilor sau a apei
accesibile din sol. Apa folosită în comunitățile umane își modific ă proprietățile, devenind
„apă uzată”, impurificată sau poluată în urma folosirii, fie ea menajeră sau industrială. Ea
este preluată de sisteme de canalizare, care o transportă spre sisteme de epurare urbane,
cu mențiunea că, în conformitate cu legislația românească, apele uzate industriale trebuie
preepurate, îndepărtându -se su bstanțele nefavorabile vieții.
Epurarea apelor uzate reprezintă ansamblul procedeelor fizice, chimice, biologice
și bacteriologice prin care se reduce încărcarea în substanțe poluant e organice sau
anorganice și în bacterii având ca scop protejarea mediului încconjurător. Epurarea are ca
rezultat obținerea unor ape curate, de diferite grade de purificare, în funcție de
tehnologiile și ech ipamentele folosite în stație.
Procesul de epura re al apelor uzate se realizează prin asocierea celor trei faze de
epurare mecanică, chimică și biologică și a fost conceput în vederea obținerii unui
randament sporit de îndepărtare a impurităților existente în apele uzate pentru ca acestea
să poată fi re introduse în circuitul apelor de suprafață, la parametrii avizați de normele în
vigoare ( Popa, 2011 ).
Procesele de bază ale epurării apei ( figura 1) sunt următoarele:
 Epurarea mecanică – în care procedeele de epurare sunt de natură fizică
 Epurarea chimi că – în care procedeele de epuare sunt de natură fizico -chimică
 Epurarea biologică – în care procedeele de epurare sunt atât de n atură fizică cât și
biochimică.

12

Figura 1. Procesul de epurare al apelor uzate pe etape ( după membrane –
solutions.com ).
Treap ta primară constă din mai multe elemente succesive: grătarele ( figura 2)
rețin corpurile plutitoare și suspensiile grosiere (bucăți de lemn, textile, plastic, pietre,
etc.). De obicei, sunt grătare succesive, cu spații tot mai dese între lamele. Curățarea
materiilor reținute se face mecanic. Sitele au rol identic grătarelor, dar au ochiuri dese,
reținând materiale solide cu diametrul mic.

Figura 2. Grătar pentru suspensii grosiere ( foto original)

13

Deznisipatoarele sau decantoar ele pentru particule gro siere ( figura 3) asigură
depunerea, pe fundul bazinelor lor, a nisipului și a pietrișului fin și a altor particule ce au
trecut de site, dar care nu se mențin în ape liniștite mai mult de câteva minute. Nisipul
depus se colectează mecanic de pe fundul bazi nelor și se getionează ca deșeu, împreună
cu cele rezultate din etapele anterioare, deoarece conține mai multe impurități organice.

Figura 3 . Deznisipator și separatori de grăsimi ( foto original )
Treapta secundară constă din mai multe etape. Aerotancuri le – bazinele de aerare sunt
bazine unde apa este amestecată cu nămol activ, ce conține microorganisme care descompun
aerob substanțele organice. Se introduce continuu aer, pentru a accelera procesele biochimice
(figura 4 ). Decantoarele secundare (f igura 5) sunt bazine în care se sedimentează materialele
în suspensie formate în urma proceselor complexe din aerotancuri. Acest nămol acti v este
trimis la metantancuri (figura 6), iar gazele rezultate se folosesc ca și combustibil.

Figura 4. Stația de suflante și bazinul de epurare biologică cu nămol activat ( foto original )

14

Figura 5. Decantor secundar (foto original )

Figura 6. Metantanc ( foto original )

Treapta terțiară nu există la toate stațiile de epurare. De regulă, are rolul de a
înlătura co mpuși fertilizanți în exces și a asigura dezinfecția apelor. Această etapă poate
fi: biologică, mecanică sau chimică ori combinată, utilizând tehnologii precum filtrarea,
adsorbția pe cărbune activa t, precipitarea chimică, etc. Eliminarea azotului în exces se
face biologic, prin nitrificare (transformarea amoniului în azotit și apoi azotat) urmată de
denitrificare ce transformă azotatul în azot ce se degajă în atmosferă.
Eliminarea fosforului se face tot pe cale biologică sau chimică. În urma trecerii
prin aceste trepte, apa trebuie să corespundă standardelor pentru ape uzate epurate. Dacă
emisarul nu poate asigura o diluție puternică, apele epurat e trebuie să fie foarte curate.
Construcția stațiilor de epurare diferă în funcție de dimensiuni și tehnologii
folosite, dar majoritatea stațiilor de epurare a apelor uzate orășenești au o sch emă
constructivă apropiată ( figura 7). Există și unele realizate pe verticală, tip turn, dar
majoritatea sunt pe ori zontală. Distingem o treaptă primară – mecanică; o treaptă

15
secundară – biologică; și la unele stații o treaptă terțiară – biologică, mecanică sau
chimică.

Figura 7. Schema constructivă a stațiilor de epurare ( după Popa, 2011 )

2.2. Stadiul actual al cun oașterii
În a doua jumătate a secolului trecut, o serie de cercetători și instituții de cercetare
s-au ocupat cu definirea, concretizarea și optimizarea unor sisteme de modelare, care să
poată fi utilizate în designul și controlul stațiilor de epurare, fi e în ansamblul lor, fie
pentru diferitele aspecte ale procesului de epurare.

2.2.1. Modelul McKinney (1962)
Este primul model propriu -zis al epurării biologice și pornește de la cunoștințele
generale referitoare la celula și creșterea bacteriană: bacter iile se consideră consumatori
ai materiei organice din apa impurificată, producând protoplasmă bacteriană.

16
După McKinney ( 1962 ), protoplasma este uniformă ca structură chimică, deși un
amestec heterogen de sute de compuși, iar energia necesară producerii unei unități de
protoplasmă este constantă, nedepinzând de chimismul materialului metabolizat, fapt ce
face posibilă stabilirea unei relații bine definite între energie și sinteză.
Modelul matematic al lui McKinney este bazat pe relații de tip bilanț de
materiale, toate modelele perioadei „clasice” fiind, cu mici excepții, construite din ecuații
de acest tip (ecuații diferențiale). Acest model separă procesel e din epurarea fără
recirculare de cele din epurarea cu recirculare, din cauza diferențierilor din bilanțurile de
materiale.

2.2.2. Modelul Eckenfelder (1971)
Acest model vede viteza de epurare (cea cu care impuritățile sunt îndepărtate de
către nămolul activ) ca o funcție de concentrația microorganismelor din aerotanc și de
conc entrația impurităților din ef luent. Eckenfelder presupune o relație stoichiometrică
între materialul volatil produs în urma creșterii și materialul organic consumat.
Modelul mai presupune că numai o parte a materialului volatil este masă activă,
fără a fi neapărat bacteriană. Acesta este scindat în relații referitoare la sistemele cu și
fără recirculare, iar relațiile care definesc modelul sunt cele aferente modelului
McKinney, pentru acumularea materialului organic și pentru acumularea masei biologice
active.

2.2.3. Modelul Goodman și Englade (1974)
În urma analizei comparative a celor două modele McKinney și Eckenfelder,
Goodman și Englande (1974) propun o formă comună, si mplificată a celor două modele.
Modelul cuprinde doar ecuațiile finale ale celor trei relații de bază de scrise de
modelele anterioare: concentrația substratului, masa activă și concentrația de material
produs de activit atea endogenă (masa inactivă).
Modelul lui Goodman și Englande nu este un model propriu -zis, ci cel mult o
îmbunătățire adusă modelului McKin ney sau o optimizare a acestuia.

17
2.2.4. Mod elul Lawrence și McCarty (1970)
Acest model a apărut înaintea modelelor lui Eckenfelder sau Goodman și
Englande și are considerente matematice.
Cei doi cercetători au pornit de la premisa că legătura dintre consu mul de material
organic și creșterea masei nămolului activ poate fi redată de două ecuații. O primă astfel
de ecuație ar descrie legătura dintre viteza de creștere a nămolului și viteza de consum a
materialului organic:
Cea de -a doua ecuație de la baza mo delului prezintă c onsumul de material organic
ca funcție de concentrațiile nămolului activ și materialului organic din aerotanc, relația
propusă fiind de tip Monod.
Lawrence și McCarty au propus o formulă simplă pentru eficiența de epurare și a u
stabilit relații între aceasta, concentrația nămolului activ și a substanțelor organice din
aerotanc.

2.2.5. Modelul Gaudy (1971 -1977)
Un set de ecuații referitoare la modelarea sistemelor de epurare cu nămol activ
este opera unui grup de cercetători care au ac tivat în anii ’70 ( Ramanathan and Gaudy,
1971; Gaudy and Srinivasaraghavan, 1974; Srinivasaraghavan and Gaudy, 1974;
Gaudy and Kincannon, 1977 ).
După numele celui care a participat la toate etapele de cercetare, modelul a rămas
cunoscut ca modelul Gaudy.
Modelul pornește de la premisele lui Lawrence și McCarty. Modelul Gaudy oferă
ecuații pentru substanțele organice îndepărtate și p entru creșterea nămolului activ dedus
doar din bilanțul bazinului de aerare, nu din întreg procesul, și bazate, la fel ca
precedentul model, pe ecuații de tip Monod.
La fel ca și la modelul lui Lawrence și McCarty, modelul Gaudy are o ecuație
care poate fi folosită pentru calcularea vo lumului instalației de epurare.

2.2.6. Modelul Grau – Dohányos‘ – Chudoba (1975)
Cei trei autori au propus un model pentru epurarea fără recirculare, cunoscut ca
modelul lui Grau și Dohányos ( Del Borghi et al., 1978; Ognean și Vaicum, 1987 ),
probabil datorită factorului circulației greoaie a informației, dar și datorită experienței
anterioare superio are în domeniu l celor doi cercetători.

18
Pornind de la un număr mare de date, obținute în urma unor experimente pe ape
uzate cu conținut de substanțe organice în amestec, cei trei au sintetizat o relație care să
definească variația concentrației de substanțe organice din reactor.
Bilanțul de materiale aferent substratului este, conform modelului: acumulare de
substrat = substratul datorat aportului din influent – substratul consumat de
microorganisme – substratul eliminat cu efluentul.
Relația oferită de auto rii modelului pentru creșterea nămolului activ este
acumularea nămolului în reactor = nămol rezultat din reacții biochimice – nămol activ
consumat în procese endogene – nămol evacuat cu efluentul .

2.2.7. Modelul creșterii încetinite (Christoulas and Tebbu t, 1976)
Deși și modelul anterior este oarecum bazat pe principiile prezentate la creșterea
încetinită, el este limitat de folosirea doar a situației n = 1și de ignorarea întârzierii în
creștere. Din acest motiv, modelul lui Christoulas și Tebbut își merit ă numele de model al
creșterii încetinite, întrucât se apropie mult mai mult de principiile acestui tip de creștere.
Cei doi au adaptat ecuația pentru creșterea substratului, considerând că îndepărtarea
impurităților se realizează după o cinetică de ordin ul 1 cu întârziere.
Teoretic cele două ecuații sunt echivalente, doar că cea din modelul de față se
referă la impuritățile îndepărtate, care se referă la cele rămase (Ognean și Vaicum, 1987).
Modelul presupune existența unei relații directe între viteza d e utilizare a subst ratului și
masa nămolului activ .
Autorii au considerat că bazinul de aerare poate fi subîmpărțit într -o mulțime de
elemente fluide, cu comportament de microreactoare, în interiorul cărora se produce
epurarea. Viteza de îndepărtare se ob ține, astfel, urmărind variația în timp a concentrației
impurităților.

2.2.8. Modelul lui Jones (1978)
Modelul se bazează pe afirmația conform căreia ținta procesului de epurare fiind
reducerea concentrației substratului și a cererii de oxigen, în major itatea timpului
culturile bacteriene se găsesc în faza de declin a l creșterii. Cu alte cuvinte,
microorganismele care produc un efluent de cea mai bună calitate se găsesc la cel mai
scăzut nivel al viabilității, putându -se presupune că o parte a activităț ii biochimice sau

19
enzimatice se datorează unor părți neviabile ale celulei, lucru demonstrat la modul
general, pentru culturi bac teriene alimentate discontinuu.
Pornind de la această premisă, s -a demonstrat că importante cantități de substanțe
organice di n apa uzată (sub formă de CBO 5) pot fi îndepărtate enzimatic de către
componente celulare, în lipsa bacteriilor viabile ( Woolridge, 1933; Woolridge and
Standfast, 1933, 1936 ). Ținând cont de numărul relativ redus de bacterii viabile din
instalațiile de epu rare, s -ar putea astfel explica de ce datele experimentale arată o
activitate mai mare a nămolului activ decât cea posibilă prin prisma acestor bacteriilor
viabile.
În aceste condiții, Jones (1978) a propus un model care împarte procesul de
epurare în tre i componente: cometabolismul substratului (asimilarea de către mai multe
specii simultan), utilizarea substratului pentru creștere celulară și activitatea „postumă” a
celulelor (adică exact metabolismul produs de com ponentele celulelor neviabile).

2.2.9. Sistemele STATE -OF-ART
Începutul anilor ’80 surprinde un peisaj al modelelor matematice dedicate epurării
apelor extrem de confuz. Deși modele existau în număr mare, aplicarea lor era dificilă,
datorită problemelor enunțate anterior. Pentru a reduce acest e probleme, Asociația
Internațională a Apei (IAW – International Water Association , la vremea respectivă
IAWPRC – The International Association on Water Pollution Research and Control )
pune bazele unui sistem de modelare unitar, aplicabil oricărei st ații s au instalații de
epurare.
Un prim pas în această direcție a fost formarea, în 1982, a unui grup de lucru,
constituit din experți în domeniile epurării și poluării apelor, al modelării matematice și
al ingineriei hidraulice: Task Group on Mathematical Model ing for Design and
Operation of Activated Sludge Processes .
În următorii 20 de ani, membrii grupului au elaborat trei astfel de modele, denumite
simplu Activated Sludge Model (ASM): ASM No. 1 ( Henze et al., 1986; 1 987), ASM
No. 2 ( Gujer et al., 1995 ), modi ficat și îmbunătățit ca ASM No. 2d ( Henze et al., 1999 ),
și ASM No. 3 ( Gujer et al., 1999 ), reunite într -o singură lucrare la sfârșitul secolului
trecut ( Henze et al., 2000 ).
Bazele metodologice ale ASM -urilor se regăsesc în conce ptul death -regeneration
(moarte -regenerare), propus de Dold și colaboratorii (1980), care consideră că sistemul

20
de epurare poate fi subîmpărțit în subsisteme, ieșirile unor subsisteme (respectiv
produsele de metabolism sau elemente rezultate din moartea indivizilor) fiind intrări
(hrană) pentru alte subsisteme, similar sistemului de tip cutie gri. În acest mod s -a
explicat circulația materiei în sistem și relația dintre intrările și ieșirile sistemului, diferit
de modelele clasice, care acționau, mai degrabă, după un sistem cutie neagră, în care se
analizau doar intrările și ie șirile sistemului în general.
Autorii modelelor au pus un accent aparte pe caracteristicile legate de
biodegradabilitatea diverselor componente ale amestecului, într -atât încât ele sunt mai
departe divizate c a rapid și lent biodegradabile. De altfel, caracterizarea apelor uzate
înaintea epurării, ale cărei criterii au fost definite de Sollfrank și Gujer (1991) este extrem
de importantă (Orhon și Artan – 1994 – au împărțit modelele de epurare în moderne și
depă șite pe baza acestui criteriu) și va sta la baza construcției modelelor state -of-art.
Un element complet nou introdus de ASM -uri este cel denumit funcție de schimb:
autorii au considerat ca procesele de epurare nu sunt continue și monotone, ci sunt
condi ționate de prezența sau absența unui element fundamental fazei respective (oxigen
dizolvat, concentrația de hrană, etc.); ca atare, funcția de schimb are darul de a modifica
ecuațiile modelului la noile condiții apărute.
Membrii Task Group au descompus s istemul de epurare în două categorii de elemente:
componente, cele descrise anterior și codificate ca atare, și procese (de tip creștere,
descompunere, hidroliză etc. ale unor compuși vii sau inerți prezenți în amestecul din
aerotanc). Toate cele trei mod ele sunt bazate pe acest mod de explicare a sistemului,
diferențele fiind doar în numărul și importanța acestor elemente.
Modul cel mai simplu de reprezentare a l acestui sistem complex a fost cel
matricial, cu componentele pe o axă și procesele pe cealalt ă, elementele matricei fiind de
tipul ecuațiilor, mai mult sau mai puțin complicate. O ultimă coloană va defini ratele
fiecărui proces, rate care conțin și funcțiile de schimb, iar o ultimă linie a matricei are
caracter informativ, cuprinzând explicațiile pentru componentele sistemului.
Implementarea sau calibrarea modelului are de urmat o serie de pași:
caracterizarea influentului de epurat, asumarea unor parametri, prin integrarea unor valori
cunoscute sau cu limite de variație cunoscute, și calcularea al tor parametri, includerea în
model a valorilor unor factori de mediu ce pot influența procesul și a valorilor steady –
state ale sistemului de operare.

21
În ceea ce privește caracterizarea apei uzate, ea cuprinde, după cum s -a menționat
anterior, clasificarea componentelor în funcție de solubilitate și biodegradabilitate, în
conformitate cu principiile lui Sollfrank și Gujer (1991).
Un număr de parametri se consideră a avea valori cunoscute sau care variază între
limite cunoscute. Pentru ASM No. 1, Henze și co laboratorii (1986, 1987) oferă opt astfel
de parametri: randamentul biomasei autotrofe, coeficientul de declin al aceleiași biomase,
fracțiunea de biomasă ce se reflectă în produse particulate, doi indici care reflectă
proporția azotului din biomasă și din produsele de biomasă, și trei coeficienți de saturație,
referitori la saturația oxigenului în biomasa heterotrofă și autotrofă și la cea a nitratului
din biomasa denitrificatoare. Valorile acestora sunt oferite de autorii modelului, valorile
lor sau inter valele de variație fiind rezultatul integrării rezultatelor empirice în rezultate
calculate în urma unor modelări matematice. Un număr de alți 20 de parametri este
necesar a fi calculați sau evaluați prin diverse m etode, conform aceluiași model.
Componente le mediului care influențează determinant procesul de epurare sunt
pH-ul și temperatura, pentru care modelul este gândit la variații foarte mici, și elemente
inhibitoare sau stimulatoare, în special pentru nitrificare, care pot exista în amestecul de
epura re, pe care modelul le ignoră, acțiunea lor fiind imposibil de anticipat.
Pentru înțelegerea mai bună a relațiilor între elementele modelului, autorii oferă o
variantă steady -state pentru un aerotanc cu amestecare completă.
În ceea ce privește parametrii meteorologici, aceștia nu sunt luați în calcul de
modelele matematice decât la modul general, cu marje mari de eroare, iar influența
factorilor climatici în eficiența sistemelor nu este cunoscută.
Legat de tema aleasă pentru această lucrare, nu se găsesc studii referitoare la
relația dintre factorii climatici și parametrii din stația de epurare, astfel această lucrare
fiind un prim pas în descoperirea unei relaț ii de corelație între aceștia.

22
CAPITOLUL 3. CONTRIBUȚII LA OPTIMIZAREA FUNCȚIONĂRII
INSTAL AȚIILOR ȘI ECHIPAMENTELOR DIN CADRUL S.E.A.U.
MEDIA Ș

3.1. Gestionarea durabilă a stațiilor de epurare a apelor uzate
Termenul „durabilitate” trebuie asociat și utilizat pe scară largă astăzi, atunci când
vorbim de dezvoltare a activităților umane, în spe cial în domeniul mediului, inclusiv atunci
când vorbim de exploatarea stațiilor de epurare și de gestionare a nămolurilor. Din 1987, când
Organizația Națiunilor Unite (ONU) a definit dezvoltarea durabilă ca fiind caracterizată prin
acele acțiuni care au ca scop "satisfacerea nevoilor actuale, fără a compromite capacitatea
generațiilor viitoare de a satisface nevoile lor", o serie de alte definiții au fost propuse, dar
concluzia generală care poate fi trasă este că durabilitatea este legată de calitatea vieț ii într -o
comunitate și se referă la sistemele economice, sociale și de mediu care alcătuiesc
comunitatea, care oferă o piață sănătoasă, o viață prosperă într -un procent semnificativ pentru
rezidenții comunității, atât din prezent cât și din viitor.
Cu toa te acestea, deși conceptu l de durabilitate are direcții clare și precise în teorie,
problema apare la transferul lor în practică, care se dovedește a fi o sarcină dificilă, deoarece
soluțiile trebuie să fie special concepute pentru fiecare domeniu de activitate, precum și
punctul de plecare, adică nivele specifice sociale, economice și tehnologice pentru fiecare
comunitate implicată. Deci, în cazul gestionării stațiilor de epurare și a materiilor rezultate,
problema apare când se dorește ca aceste sisteme să îndeplinească cerințele de durabilitate.
Durabilitate în gestionarea nămolului rezultat în urma procesului de epurare. Strategia pentru
recuperarea și reutilizarea produselor reziduale de valoare ar urma să devină o preocupare
principală. Opțiunile convenționale și tradiționale de reciclare, cum ar fi folosirea directă în
agricultură, sunt limitate progresiv și, în unele cazuri interzise, lucru l care ne conduce, de
asemenea , spre căutarea de soluții noi.
3.1.1. Strategii pentru reducerea masei de nămol
Nămolul prov enit de la ape uzate este un de șeu care poate fi co nsiderat ca o resursă
secundară atunci când este refolosit profitabil.
Gradul până la care este abordabilă op țiunea reciclării depinde de calitatea și
proprietă țile nămolului și de disponibilitatea evacuărilor. La manag ementul nămolului uzat se
aplică acela și principiu ca la orice alt produs uzat.

23
Ca regulă generală, nămolul uzat provine în propor ții variabile din trei surse: apă
uzată menajeră; apă uzată industrială provenită din industrii la scară mare sau mică; apă
pluvială care conține poluan ți proveni ți din aer și sol.
Minimizarea încărcării apelor uzate poate fi atinsă prin:
a) reducerea cantită ții de ape uzate industriale;
b) reducerea volumului și a încărcării cu de șeuri a apei;
– pretratarea apei uzate industriale ;
– recircularea internă a apei în industrie; reducerea debitului apei pluviale colectate prin
utilizarea de tehnici alternative;
c) reducerea apei de infiltra ție;
d) reducerea apei uzate menajere, atunci când este posibil, de ex emplu prin dispozitive m ai
bine proiectate.
Atunci când se aleg procesele de tratare a apelor uzate, ar trebui acordată aten ție
cantită ții și tipului de nămol care se va produce și caracteristicilor sale legate de utilizarea
finală propusă sau eliminarea nămolului.
Procedura de operare adecva tă poate ajuta la men ținerea produc ției de nămol la un
nivel scăzut (de exemplu, operare la timp de reten ție mare a nămolului în procesele biologice,
optimizarea dozajelor de substan țe chimice).
Calea principală prin care poate fi redusă ca ntitatea de nămol după tratare este
reducerea volumului de apă prezen t într -un nămol prin îngro șare și deshidratare. În afară de
producerea de turte de nămol, deshidratarea generează o solu ție care necesită tratare prin
recirculare prin instala țiile de tra tare a apei uzate. Există o limită pentru cantitatea de apă care
poate fi îndepărtată din nămol cu mijloace mecanice și cele mai multe nămoluri deshidratate
(de exemplu cu presă cu bandă, filtru pr esă, centrifugă etc.) au un con ținut de substan ță uscată
cuprins în domeniul de la 15 % până la 40 %.
Uscarea termică a nămolului va reduce volumul de nămol prin evaporarea apei care
nu poate fi îndepărtată mecanic până la cel mult 95 % substan ță uscată. Totu și pentru uscarea
nămolului până la acest grad, se util izează o cantitate considerabilă de en ergie și
circumstan țele locale vor dicta dacă se ob ține un beneficiu pentru mediu prin uscare termică
față de transportul de volume mari de nămol umed pentru reciclare sau pentru eliminare. Este
vital ca ace ști factori să fie estima ți în evaluarea strategică a op țiunilor. Este necesar să ne
reamintim că cea mai mare cantitate din apa evaporată urmează a fi recirculată în instala ția de
apă uzată după treapta de condensare a gazelor eliminate. Proiectul de stocare trebuie să ia în
considerare riscul de auto-aprindere.

24
O altă op țiune de reducere este incinerarea, realizată în esen ță printr -o combustie a
substan țelor organice din nămol la temperatură r idicată. Aceasta produce o cenu șă
(aproximativ 20 % până la 50 % din nămo lul uscat) care urmează a fi evacuată dacă nu poate
fi găsită o utilizare adecvată. Un aspect pozitiv este oportunitatea de recuperare a energiei cu
instala ții de ob ținere de energie din d eșeu și acestea ar trebui folosite preferen țial fa ță de
incinerarea fără recuperare de energie.
Cu perfec ționarea deshidratării nămolului și a tehnicilor de incinerare, incineratoarele
moderne în pat fluidizat sunt complet automatizate în operare, necesită combustibil suport
numai la începutul procesului și produc emisii foarte scăzute în atmosferă, atunci când
acestea sunt cuplate cu sisteme de purificare a gazului. Coincinerarea cu alte de șeuri
organice, precum de șeuri solide municipale, poate fi de asemenea o op țiune în unele
circumstan țe. Există oportunită ți pentru rec uperarea valorii resursei nămolului la locul de
producere a nămolului (de exemplu : biogaz) sau în amonte de locul de produc ere a nămolului
(de exemplu con ținutul de nutrien ți din nămol).
Pentru reciclarea nămolului cea mai obi șnuită metodă este apl icarea pe sol. Nămolul
poate fi utilizat profitabil pentru a furniza nutrien ți pentru plante și materii organice și/sau
oxid de calciu pentru sol în agricultură, reabilitarea solului, opera ții forestiere, amenajări
peisagistice, horticultur ă de agrement și horti cultură. Reciclarea pe sol impl ică procesarea de
materiale din deșeuri pentru a produce materie primă secundară utilizabilă. Nămolul poate fi
reciclat într:o serie de moduri care variază cu gradul de procesare și energie necesare.
Există câteva tehnici d e procesare a nămolului care implică adăugare de materiale în
scopul obținerii unui material mai stabil, mai u șor de manipulat și de aplicat pe sol. O astfel
de tehnică este adăugarea de v ar pentru stabilizare, dezinfec ție, deshidratare și scopuri de
conse rvare. Un proces pentru a ob ține un produs stabil și dezinfectat cu valoare ca
ameliorator pentru sol este compostarea, controlată aerob (oxidare a biologică a materiilor
organice cu generare de căldură). Un proces de compostare poate fi caracterizat prin
temperatură maximă și durată.
Compostarea nămolului poate fi optimizată prin adăugare de material de afânare
precum paie, bucă ți de lemn, scoar ță sau de șeuri de grădină sau parc. Selectarea agentului de
afânare ar trebui să evite orice impact negativ asupr a calită ții produsului compostat datorită
prezen ței oricăror contaminan ți în agentul de afânare. Condusă corect, compostarea va
produce un material puternic stabilizat și asemănător cu humusul care poate fi utilizat benefic
în agricul tură, reabilitarea ter enurilor și opera ții forestiere precum și în horticultură.

25
Activită țile de compostare ar trebui însă conduse astfel încât să producă neplăceri minime
celor din vecinătate referitor la trafic, zgomot, praf și miros.
Energia utilizată pentru tratarea nămolu lui poate fi recuperată prin: compostare: gazul
rezultat din fermentare anaer obă con ține 2/3 din volum CH 4, 1/3 din volum CO 2 și cantită ți
mici de N 2, H 2, H2S, vapori de apă și alte gaze. Produc ția totală de gaz poate varia într -un
domeniu larg, în func ție de con ținutul de substan țe volatile al nămolului alimentat și
activitatea biologică a digestorului.
Valorile ob ținute variază de la 0,75 m3/kg până la 1,12 m3/kg de substan țe volatile
distruse.
Deoarece gazul de fermentare este în mod obișnuit aproximati v 65% metan, puterea
calorifică inferioară a gazului de fermentare este de aproximativ 22400 kJ/m3 (pentru
compara ție, metanul are o putere calorică de aproximativ 37300 kJ/m3). Combinate, căldura
și puterea instala ției fac eficientă utilizarea metanului p entru încălzirea fer mentatorului,
compresia aerului și puterea electrică necesară pentru instala ția de tratare sau pentru export.
Deoarece gazul con ține hidrogen sulfurat, suspensii și vapori de apă, înainte de a fi folosit în
instala țiile cu combustie int ernă trebuie purifica t în scrubere uscate sau umede;
ș incinerare sau coincinerare cu alte de șeuri: energia poate fi recuperată sub formă de căldură
care va fi utilizată pentru încălzirea spa țiului sau producere de abur pentru generatoare de
putere.
Valoa rea energeti că a nămolului se plasează într -un domeniu larg în func ție de tipul
nămolului, con ținutul de apă și conținutul de substan țe volatile. Valoarea energetică a
nămolului tratat este cea mai mare. Din cauza con ținutului de apă această valoare este m ică
dacă nu se usucă;
ș combustia cu al ți combustibili în centrale electrice;
ș utilizarea drept combustibil într -un proces industrial, precum produc ție de ciment și asfalt.
Combustibilul conven țional poate fi suplimentat prin înlocuirea lui cu nămol.
Opțiunile pentru tratare și utilizare sau eliminare a nămolului sunt comp lexe chiar pentru o
singură sta ție de tratare și cu atât mai mult dacă, a șa cum este adesea cazul, este necesară o
strategie de tratare și eliminare pentru un număr de sta ții pe princi pii regionale. Un motiv
pentru adoptarea unei abordări regionale este de a include op țiunea de tratare centralizată a
nămolului la o uzină atunci când se are în vedere o instala ție scumpă, precum incinerarea. De
obicei strategia caută să găseas că pentru nă mol cea mai bună opț iune pentru mediu care este
compatibilă cu un cost acce ptabil.

26
3.2. Studiu de caz: Stația de Epurare a Apelor Uzate Media ș
3.2.1. Descrierea activității
Stația de epurare este dimensionată pentru 74000 locuitori echivalenți (L.E.). Debitele
de dimensionare ale staț iei de epurare sunt:
Debit mediu zilnic = 20.718 m3
Debit mediu zilnic = 24.858 m3
Procesul tehnologic de epurare a apelor se realizează prin intermediul unor procese
fizice, chimice și biologice care se intercondiționează și se completează reciproc, astfel încât
poate fi împărțit în trei etape: epurare mecanică, epurare mecano -chimică și epurare mecano –
biologică.
Procesul tehnologic al sta ției de epurare Mediaș este o stație de tratare biologică a
apelor uzate care include t ratament mecanic și biologic al apelor uzate și fermentare anaerobă
a nămolului.
În cadrul tratării biologice, în afară de procesul de nitrificare/ denitrificare, este
prevăzut un proces anaerob pentru reducerea bio -fosforului. Nămolul brut este trata t în bazine
anaerobe, prin fermentarea anaerobă are loc degradarea biologică a substanțelor organice
insolubile, sub acțiunea unor ansamblu ri de populații bacteriene. Acestea în anumite condiții
de mediu, descompun materiile organice complexe din nămol, prin p rocese de oxido -reducere
biochimică în substanțe minerale și un amestec de gaze, numit biogaz, format din: CH 4; CO;
CO 2, H 2.
Biogazul este utilizat în scopul de încălzire și pentru electricitate.
Structura tehnologică cuprinde următoarele instalatii de procesare (figura 8.):
– Stație de pom pare la admisie
– Unitate de măsurare debit la admisie
– Clădirea grătarelor cu grătare rare și grătare dese
– Deznisipator și separator de grăsimi
– Bazin de decantare primară
– Bazine Bio P
– Bazin de aerare cu stația sufla ntei
– Bazine de decantare secundare
– Stație de pompare efluent
– Stație de pompare apă tehnologică
– Unitate de măsurare debit efluent

27
– Stație de pompare nămol de retur și în exces
– Îngroșător nămol brut
– Bazin de depozitare
– Bazin de fermentare
– Bazin de de pozitare nămol și îngroșător pentru nămolul fermentat
– Îngroșare mecanică a nămolului în exces
– Deshidratare mecanică a nămolului
– Stație internă de pompare ape uzate
– Rezervor de gaz
– Desulfurare
– Instalație recuperativă de ardere cu flacără
– Sisteme de î ncălzire
– Stație de cogenerare CHP
– Set generator diesel

Figura 8. Schema în plan a stației de epurare Media ș (S.C. Apa Târnavei Mari S.A. )

Producția totală de nămol primar este calculată la 150 m³/ zi, iar producția totală de
nămol în exces este de 468 m³/zi.

28
Nămolul primar este îngroșat în unitatea de îngroșare gravitațională; conținutul de
solide uscate după îngroșarea gravitațională este de 4,4%. După îngroșare, nămolul este
transportat către fermentatoare.
Nămolul în exces este pre-îngroșat în uni tatea de îngroșare gravitațională; conținutul
de solide uscate după îngroșarea gravitațională este de 2,0%. După pre -îngroșare, nămolul
este transportat la îngroșătoarele mecanice de nămol în exces; conținutul de solide uscate
după în groșarea mecanică este de 6,0% și nămolul este transportat prin pompare către
fermentatoare . Cantitatea maximă de nămol îngroșat este de 111 m³ / zi.
Stabilizarea anaerobă biologică are loc în 4 faze:
– Faza hidrolizei : microorganismele hidrolitice transformă moleculele organi ce
grele în particule mai mici cum sunt zaharidele, acizii grași, aminoacizii, apă.
– Faza de acidifiere : particulele formate la prima fază sunt destrămate în acizi
organici, amoniac, sulfit de hidrogen și bioxid de carbon.
– Faza cu acetat : formarea hidro genului și a bioxidului de carbon în rezultatul
transformării amestecului complex de acizi grași în acid acetic.
– Faza de metan : formarea metanului, bioxidului de carbon și a apei.

Figura 9 . Stabilizarea anaerobă a nămolului
Prin fermentarea anaerobă ar e loc degradarea biologică a substanțelor organice
insolubile, sub acțiunea unui ansamblu de populații bacteriene. Acestea în anumite condiții de
mediu, descompun materiile organice complexe din nămol, prin procese de oxido -reducere

29
biochimică în substanțe minerale și un amestec de gaze, numit biogaz, format din: CH 4; CO;
CO 2, H 2 (figura 9 ). În fermentatoarele de nămol are loc fermentarea anaerobă de tip mezofil.
Fermentatoarele sunt rezervoare de beton armat de mari dimensiuni, unde se asigură
temperatură relativ ridicată, constantă, și condiții anaerobe, în care bacteriile fermentează
nămolul și descompun substanțele organice, rezultând un nămol bogat în nutrienți și gaze care
conțin mult metan.
Fermentatoarele sunt proiectate pentru un timp mediu de rete ntie de 20 zile cu o
temperature mezofil ă de 37°C. Temperatura este controlat ă prin unitatea de m ăsurare a
temperaturii instalat ă în partea de refulare a pompelor de recirculare ale evacu ării
schimb ătoarelor de c ăldură. Aceast ă temperatur ă este men ținută la o valoare preselectat ă
(aproximativ 37°C) prin închiderea sau deschiderea unei vane de ap ă caldă cu 3 căi în
sistemul de apă caldă. Pentru omogenizare și amestecare , fermentatoarele sunt echipate cu un
sistem de gaz recirculat care asigur ă suficient ă turbulen ță în fiecare fermentator. Proiectarea
este bazat ă pe principiul recircul ării gazului care trece de pe fundul radierului la placa de baz ă
a fiec ărui fermentator.
În conformitate cu efectele pomp ării, debitul de gaz generat de o injec ție a gazului
induce o circula ție vertical ă abundent ă în reactor (reactor cu lan ț intern).
Biogazul pentru recirculare este livrat de compresoare care primesc biogazul produs
de fermentatoare cu o presiune de 35 mbar și îl comprim ă la o presiune de 1.4 bar. Este
prevazut un compresor pentru fiecare fermentator.

Figura 10. Fermentator Figura 11. Balon stocare biogaz – gazometru
(foto orioginal)
Biogazul produs în fermentatoarele anaerobe este colectat și transmis către rezervorul
de gaz . În fața acestuia este poziționat un cămin de condens. Aici gazul este epurat de un
filtru grosier, trimis către rezervorul de gaz, iar ulterior gazul va fi epurat de un filtru fin.
Rezervorul de gaz reglează cantitatea de gaz care va fi folosită apoi în generatorul combinat.

30
După bazinul de stocare, are loc deshidratarea nămolului cu ajutorul a două centrifuge
de deshidratare. Debitul mediu zilnic de nămol pentru deshidratare este calculat la 77,9 m³/ zi.
Cantitatea de solide uscate după deshidratare este de 25%.

Figura 12 . Flux tehnologic de producere a biogazului

Cantitatea medie de gaz produsă în bazinele de fermen tare este calculată la 1,471
m³/zi. Cu o valoare de încălzire estimată la 6.4 kWh / m³, rezultă o cantitate de energie de 392
kW. 300 kW vor fi utilizați de cogenerator CHP, iar 92 kW de radiator. Gazul în exces va fi
direcționat către facla de gaz pentru a fi ars.

Cantitate
zilnică de
nămol cu
3,678
kgoDS/d Bazin de
fermentare
Stocare gaz Cogenerator încălzire
Torță căldură
electricit ate

31
3.2.2. Calculul tehnic al procesului de tratare a nămolului la 74 000 L.E.
Produc ția de biogaz are loc în două fermentatoare. Conținutul acestora trebuie încălzit
și agitat sistematic. În acest mediu, substan țele organice cu care se lucrează sunt descompuse
biologi c cu ajutorul microorganismelor (metanobacterii).

Nămol brut
Nămol primar
– Acces n ămol 3.094 kg S U/zi
– Acces material organic 2.073 kg orgSU /zi
– Cantitate n ămol 155 m³/zi
Nămol în exces
– Acces n ămol 3.275 kg S U/zi
– Acces material organic 2.013 kg orgSU /zi
– Cantitate n ămol 468 m³/zi
Total
– Acces n ămol 6.369 kg S U/zi
– Acces material organic 4.086 kg orgS U/zi
– Cantitate n ămol 623 m³/zi

Nămol Primar: Îngro șare static ă nămol
Suma și cantitate a
– factor specific pe locuitor: acces n ămol brut 41,81 g/LE*zi
– Cantitate încărcare n ămol de intrare 3.094 kg/zi
– procent organice 67 % => 2.073 kg orgS U/zi
– procent minerale 33 % => 1.021 kg S U/zi
– Total încărcare cantitate n ămol brut 3.094 kg S U/zi
– Cantitate n ămol brut 155 m³/zi
Debit Îngro șător
– Rata final ă material particular 55 kg/m³
– Cantitate n ămol brut 56 m³/zi
– Încărcare totală nămol brut 3.094 kg S U/zi
– Volum total 208 m³
– Încărcare îngroșăto r < 80 kg SU / zi
– Timp de rete nție hidraulic 1,3 zi

32
– Timp de reten ție rezultat al n ămolului îngroșat 3,7 zi
– Acces ap ă nămol 98 m³/zi
Nămol în exces: Îngro șător și bazin stocare
Suma și cantitate a
– factor specific pe locuitor: acces n ămol în exces 39,83 g/LE*zi
– procent organice 62 % => 1.812 kg
orgS U/zi
– procent minerale 39 % => 1.136 kg S U/zi
– Total încărcare cantitate n ămol în exces 2.948 kg S U/zi
– Cantitate n ămol în exces 421 m³/zi
Îngroșător debit
– Cantitate n ămol în exces 147 m³/zi
– Volum total 208 m³
– Încărcare îngroșător < 80 kg SS / zi
– Timp de reten ție hidraulic 0,25 zi
– Timp de reten ție rezultat al n ămolului mediu îngroșat 1,41 zi
– Acces ap ă nămol 274 m³/z i

Nămol în exces: Îngro șare mecanic ă nămol
Cantitate și condi ții
– Acces n ămol specific 39,83 g/LE*zi
– Încărcare n ămol 2.948 kg SU/zi
– Procent organice 62 % => 1.812 kg orgSU/zi
– Procent minerale 39 % => 1.136 kg SU/zi
– Încărcare totală nămol în exces 2.948 kg SU/zi
Îngroșare mecanică nămol în exces
– Cantitate n ămol 206 m³/zi
Stabilizare nămol
Cantitate total ă nămol primar – nămol brut
– Acces n ămol 3.094 kg SU /zi
– Acces material organic 2.073 kg orgSU /zi
– Cantitate n ămol îngroșat 56 m³/z i
Nămol în exces
– Acces n ămol 3.275 kg S U/zi

33
– Acces material organic 2.013 kg o rgSU /zi
– Cantitate n ămol îngroșat 55 m³/zi
Total
– Acces n ămol 6.369 kg S U/zi
– Acces material organic 4.086 kg orgSU /zi
– Cant itate n ămol îngroșat 111 m³/zi
Stabilizare n ămol brut
Cantitate total ă nămol brut
– Cantitate n ămol primar 56,3 m³/zi
– Cantitate n ămol în exces 54,6 m³/zi
– Conținut organic total 4.086 kg orgS U/zi
Verificare stabilizare namol
– Temperatur ă fermentator : 37 °C
– Volum fermentator, fiecare 1.000 m³
Biogaz – Cantitate biogaz
– Încarcare fermentator mediu 5.732 kg S U/zi
– Conținut mediu SU organic ă 3.677 kg orgS U/zi
– Reducere SU organic ă, mediu 1.839 kg orgS U/zi
– Produc ție biogaz medie 1.471 m³/zi
Rezervor gaz
Volum rezervor gaz: 480 m³ (total)
3.3. Energia co -generativă – Biogazul
Biogazul produs în bazinele de fermentare anaerobă este colectat și transportat către
rezervorul de gaz unde este purificat de un filtru rar, apoi este transportat către rezervorul de
gaz, după care gazul este purificat de un filtru des. Rezervorul de gaz echilibrează cantitățile
variabile de gaz pentru utilizare ulterioară în centrala de co -generare CHP sau radiator.
Rezervorul de biogaz este un sistem cu membrană dublă cu presiune redusă instalat pe
o platformă de beton. Între pereții membranei duble, este introdus aer sub presiune pentru a
menține constantă presiunea gazului, un compresor instalat produce o presiune constantă în
punga interio ară de gaz (35mbar). Controlul presiunii gazului în rezervorul de biogaz este
garantat de manometru și un dispozitiv de protecție la presiune ridicată sau redusă.

34
Monitorizarea, contorizarea, înregistrarea cantității de biogaz generat se realizează cu
ajutorul debitmetrului tip Prosnic Flow B – montatat pe fiecare digestor în parte. Conținutul
de metan determină conținutul energetic.
Pentru a realiza valorificarea biogazului, acesta trebuie purificat, uscat și comprimat.
Necesitatea unei desulfurări este d eterminată de proprietățile compușilor cu sulf
conținuți de către biogazul brut (hidrogen sulfurat și mercaptani). Aceștia se transformă prin
ardere în dioxid de sulf, care împreună cu apa formează acid sulfuros, acid sulfuric dacă este
oxidat la trioxid. Ambii acizi produc atât corodarea motoarelor și armăturilor, cât și o creștere
rapidă a acidității uleiului de motor. De asemenea, acțiunea catalizatorilor la evacuarea
gazelor de ardere este influențată negativ de către compușii cu sulf. Hidrogenul sulfur at și
combinațiile organice ale sulfului au un prag de percepție olfactivă exterm de scăzut,
constituindu -se în parametri de evaluare ai mirosurilor.
Prepararea finală a biogazului are loc într -o stație co mpactă – stația de desulfurare.
Biogazul este tran sportat la stația de desulfurare printr -o conductă de gaz DN 100, aici gazul
este curățat. Purificarea biologică a gazului se bazează pe abilitatea carbonului activ de a
curăța gazele toxice. Siloxanul și alte componente dăunătoare ale gazului sunt absorbi te de
suprafață poroasă a carbonului activ și astfel separat e de cursul de gaz.
Scopul stației de desulfurare este de a elimina hidrogenul sulfurat conținut de biogaz,
este un sistem de filtrare a carbonului activ.
Stația are două filtre de carbon activ conectate în serie. Purificarea gazului are loc prin
primul filtru de carbon activ (filtru de lucru). Al doilea filtru este prevăzut ca filtru de
siguranță care elimină poluanții atunci când capacitatea filtrului de lucru este depășită și
trecerea prin fil tru nu este detectată la timp. Controlul stării de încărcare se realizează prin
testarea regulată a mostrelor de gaz dintre cele două filtre.
Generatorul combinat (CHP) este proiectat pe principiul generării simultane a căldurii
și energiei electrice, care transformă căldura pierdută aproape complet în energie de încălzire.
Este un sistem de încălzire, care produce în același timp și energie electrică.
Căldura de la apa de răcire a motorului și emisiile sunt recuperate prin intermediul
unui dispozitiv de s chimb de căldură și conduse direct în sistemul de încălzire a clădirii.
Radiatorul este necesar pentru a acoperi necesarul maxim de căldură.
Electricitatea produsă de generator este alimentată direct în rețeaua locală de energie. CHP
operează în paralel cu rețeaua națională, ceea ce înseamnă că contactul cu rețeaua națională
de energie rămâne activ (operare paralelă netă).

35
Modulul CHP este livrat cu un sistem de control cu micro -procesor, care
supraveghează funcționarea complet automată. Puterea generată es te ajustată la un nivel
curent în rezervorul de gaz de 50%. În caz de niveluri în rezervorul de gaz mai mici de 20%,
CHP se oprește. În caz de niveluri în rezervorul de gaz mai mari de 20%, CHP pornește. În
caz de niveluri în rezervorul de gaz mai mari de 10%, CHP și radiatorul sunt trecute pe
biogaz. În caz de niveluri în rezervorul de gaz mai mari de 5%, CHP și radiatorul sunt trecute
pe integral pe biogaz.

Figura 13 . Cogenerator – CHP

Caracteristici CHP:
– Utilizabil: 299 kW
– Termic: 174 kW
– Electric: 125 kW
– Apă caldă: 90/70 °C
Procesul tehnologic al stației de epurare Mediaș este monitorizat prin sistem de
comandă și automatizare care asigură monitorizarea și controlul întregului proces tehnologic
de epurare, care sprijină operatorul prin simplificarea bilanțurilor masice.
Sistemul centralizat SCADA de control asigură interfața cu sistemele automate de
control ale procesului, aparatele de măsură și control, distribuția și alimentarea cu energie de
medie și jo asă tensiune include toată aparatura de monitorizare, reglare și comandă a stației.

36
CAPITOLUL 4. PARTEA PRACTICĂ – ANALIZA PARAMETRILOR
DE FUNCȚIONARE
4.1. Determinarea conținutului de azot total
Azotul organic și anorganic este transformat în nitrat c onform Koroleffs prin tratarea
cu un agent de oxidare în termoreactor . În acid sulfuric concentrat acest azotat reacționează
cu un derivat de acid benzoic pentru a forma un compus nitro roșu care este determinat
fotometric.
Mod de lucru
Se pipetează 10 ml de probă într -o eprubetă goală, curată peste care adăugăm o
linguriță rasă din reactivul N -1K agitându -l energic, peste care se adaugă 6 picături din
reactivui N -2K agitându -l energic până la dizolvarea completă a reactivilor. Paralel se
pregătește și pro ba martor unde pipetăm 10 ml de apă distilată într -o eprubetă goală, curată
peste care adăugăm o linguriță rasă din reactivul N -1K agitându -l energic, peste care se
adaugă 6 picături din reactivul N -2K agitându -se energic până la dizolvarea completă a
reactivilor. După dizolvarea completă a reactivilor se introduc eprubetele în termor eactor
timp de 60 minute la 120 °C.
În cazul probelor cu o concentrație mai mare de 25,000 mg/l azot total N se va efectua o
diluție a probelor de analizat:
Se ia 1 ml de probă de analizat și se introduce într -o eprubetă curată peste care se pun
9 ml de apă distilată astfel efectuându -se o diluție de 1:9. După incubare , probele se lasă la
răcit până ajung la temperatura ambientală după care se scot eprubete noi cu reactiv din cu tia
cu kituri, în fiecare eprubetă se adugă câte o linguriță rasă din reactivul N -3K, se agită energic
timp de 1 minut, peste care se adaugă câte 1,5 ml din proba incubată și răcită (pipetare se
face cu foarte mare atenție , lichidul din pipetă lasându -se să se prelingă ușor pe pereți i
eprubetelor) și se agită.
Se aprinde Spectroquantul și se selectează metoda dorită din lista echipamentului,
după selectarea metodei , pe ecranul Spectroquantului va ap ărea timpul de reacție (10 minute),
timp în care eprubete le pregătite conform modului de lucru descris mai sus vor sta în repaus
până când echipamentul va anunța printr -un semnal acustic trecerea timpului de reacție (10
minute). După scurgerea timpului de reacție se vor citi eprubetele cu probe la Spectroquant.
În cazul efectuării unei diluții , rezultatul afișat pe ecranul Spectroquantului se va înmulți cu
coeficientul de diluție.

37
Coeficientul de diluție = Volumul soluției diluată(ml) / Volumul de probă luat în lucru (ml)

Figura 14 . Determinarea azotului tot al (Foto original )
4.2. Determinarea conținutului de fosfor total
Mod de lucru
Se pipetează 1 ml de probă de analizat într -un kit – Merck, se adaugă 1 doză de
reactiv P -1K în tubul de reacție prevăzut cu capac. Paralel se pregătește și proba martor cu
apă. Eprubetele se închid cu dop și se v or agita prob ele până la dizolvarea completă a
reactivului. Eprubetele (tuburile de reacție ) se pun în termoreactor timp de 30 minute la 120°
C.
La expirarea timpului, se scot eprubetele și se lasă să se răcească la t emperatura
camerei, se adugă 5 picături din reactivul P -2K, se agită energic și se mai adaugă câte o doză
din reactivul P -3K și se va agita proba până la dizolvarea completă a reactivului.
Se pornește aparatul Spectroquant din butonul de pornire și se aște aptă circa 5 minute pentru
ca aparatul să își facă verificările și se selectează metoda dorită din lista echipamentului.
După selectarea metodei , pe ecranul Spectroquantului va aparea timpul de reacție (5 minute),
timp în care eprubetele pregătite conform modului de lucru descris mai sus vor sta în repaus
până când echipamentul va anunța printr -un semnal acustic scurgerea timpului de reacție (5
minute).
După scurgerea timpului de reacție se citește la spectrofotometru Spectroquant
valoarea fosforului total în mg/l.

38

Figura 15 . Determinarea fosforului total (Foto original )
4.3. Determinarea consumului chimic de oxigen
CCOCr -ul exprimă cantitatea de oxigen dizolvat care provine din bicromatul de
potasiu, care reacționează cu substanțele oxidabile conținute într-un ml de apă.
Se pipetează 2 ml de probă într -o eprubetă cu reactivi din cutia cu kituri și se agită
energic. Pipetarea probei de analizat se va face cu atenție, lichidul din pipetă eliberându -se
ușor pe pereții eprubetei. Manipularea eprubetelor cu reactivi se va face doar cu capacul
înfiletat și cu atenție sporită. Paralel se pregătește și proba martor unde pipetăm 2 ml de apă
distilată într -o eprubetă cu reactivi din cutia cu kituri. Proba martor se va efectua una singur ă
la întreaga cutie cu kitu ri. După adăugarea reactivilor se închid eprubetele, se agită energic
pâna la dizolvarea reactivilor și se introduc în termoreactor timp de 120 minute la 148°C.
Se pornește aparatul Spectroquant din butonul de pornire și se așteaptă circa 5 minut e
pentru ca aparatul să își facă verificările și se selectează metoda dorită din lista
echipamentului.
După răcirea , eprubete le, la temperatur ă ambientală se vor citi la Spectroquant.
Răcirea eprubetelor nu se face folosind apă rece . Se lasă eprubetele în stativ p ână acestea se
răcesc treptat.

Figura 16 . Determinarea CcoCr (Foto original )

39
Rezultate și discuții
Studiul de caz pe care s -a conturat prezenta lucrare, a avut ca obiectiv principal, Stația
de Epurare a Apelor Uzate Media ș, care are rolul de a epura mecano -biologic apele uzate
intrate în stație, de a stabiliza nămolurilor rezultate în urma proceselor de epurare, și de a
elimina deșeurile rezultate în urma proceselor de epurare.
Determinarea i ndicatorilor de calitate – principalii parametrii fizico -chimici de apă
reziduală rezultată după separarea nămolului , se realizează pe baza metodelor de analiză în
cadrul Laboratorului Stației de epurare Mediaș, efectuând în mod curent o serie de analize .
Indicatorii de calitate a nămolului fermentat, b iogazul pr odus în bazinele de
fermentare anaerobă și generarea energiei electrice de către cogenerator a u fost monitorizați
pentru studiul de caz pe o perioadă de 12 luni ( ianuarie 2018 –decembrie 2018 ).
Rezultatele ob ținute s e regăsesc în tabelele și grafic ele de mai jos.
Tabelul 3 . Valorile medii lunare pe anul 2018 ale principalilor factori fizico -chimici la intrare
– influent și a apei reziduale obtinut prin procesul de deshidratare a nămolului stabilizat și
prin îngroșare a mecanică a nămolului în exces.
Luna CCOCr (mg/l) P total (mg/l) N total (mg/l)
Apă
reziduală Influent Media Apă
reziduală Influent Media Apă
reziduală Influent Media
Ianuarie 348.00 292.80 320.40 7.00 6.20 6.60 65.00 38.90 51.95
Februarie 478.00 164.60 321.30 8.00 4.60 6.30 58.00 44.30 51.15
Martie 358.00 220.80 289.40 5.00 5.50 5.25 48.00 48.60 48.30
Aprilie 412.00 210.70 311.35 6.00 6.20 6.10 64.00 42.80 53.40
Mai 469.00 317.70 393.35 6.00 4.20 5.10 54.00 50.47 52.24
Iunie 507.00 279.80 393.40 6.00 5.80 5.90 50.00 54.45 52.23
Iulie 412.00 232.70 322.35 6.00 6.90 6.45 52.00 52.25 52.13
August 478.00 224.30 351.15 4.00 4.80 4.40 64.00 59.36 61.68
Septembrie 469.00 179.10 324.05 5.00 5.40 5.20 54.00 60.75 57.38
Octombrie 397.00 203.90 300.45 7.00 4.70 5.85 59.00 34.10 46.55
Noiembrie 498.00 249.00 373.50 5.00 4.30 4.65 60.00 31.00 45.50
Decembrie 425.00 223.40 324.20 6.00 5.20 5.60 57.00 24.70 40.85
Media 437.58 233.23 335.40 5.92 5.31 5.61 57.08 45.14 51.11
NTPA 002 500 5

40

Figura 17 . Evoluția indicatorului de calitate CCOCr în anul 2018

Figura 18 . Evoluția indicatorului de calitate P total în anul 2018

41
Tabelul 3 . Potențialul de producere a biogazului la potențialul energetic aferent anului 2018
Anul Luna Cantitatea de biogaz
(mc) Cantitatea de energie
(kWh)
2018 Ianuarie 18326 22787
Februarie 22092 24431
Martie 31069 59821
Aprilie 29437 51557
Mai 24437 8955
Iunie 18299 25779
Iulie 18809 35075
August 14893 27701
Septembrie 17395 32540
Octombrie 18004 34901
Noiembrie 18688 31395
Decembrie 25936 43572
TOTAL 257385 398514

Figura 19 . Evoluția cantității de biogaz generat i n corelație cu energia produsă

42
Tabel ul 5. Conținutul organic total și anorganic a probei de biomas ă utilizată – prin procesul
de fermentare anaerobă – în anul 2018
Luna Substanță organică (%) Substanță anorganică
(%)
Nămol
încălzit Nămol
fermentat Nămol
încălzit Nămol
fermentat
Ianuarie 69.38 52.00 30.62 48.00
Februarie 69.27 54.16 30.72 45.84
Martie 58.37 54.00 46.63 46.00
Aprilie 50.70 33.55 49.30 66.45
Mai 59.61 41.36 40.45 58.64
Iunie 55.86 40.30 44.13 59.70
Iulie 53.41 36.68 46.59 63.32
August 61.06 43.62 38.93 56.38
Septembrie 63.63 47.02 36.37 52.98
Octombrie 66.85 50.13 33.15 49.87
Noiembrie 71.89 50.76 28.11 49.24
Decembrie 73.09 54.88 53.82 45.12
Medi a 62.76 46.54 39.90 53.46

Figura 20 . Evoluția conținutul organic total și anorganic a probei de biomasa utilizata

43
Tabelul 5 . Compoziția biogazului rezultată din fermentarea anaerobă
Anul Luna Calitatea biogazului
2018 CH4 (%) H2S (ppm)
Ianuarie 66.4 58
Februarie 69.3 61
Martie 66.1 54
Aprilie 70.1 55
Mai 68.9 50
Iunie 67.1 62
Iulie 66.4 58
August 68.1 54
Septembrie 67.2 53
Octombrie 68.3 55
Noiembrie 69.1 52
Decembrie 69.5 55

Figura 21 . Evoluția calității biogazului rezul tată din fermentarea anaerobă

Temperatura reprezintă un parametru al procesului de digestie anaerobă care joacǎ un
rol important pentru randamentul producerii biogazului. Regimul de temperatură poate fi de
trei feluri: psihrofil (<25°C), mezofil (25 -45°C) și termofil (45 -70°C).

44
Regimul optim de lucru ales în acest proces este de tip mezofil, cu o temperaturǎ de
35°C. În funcție de variația temperaturii în decursul procesului, producția de biogaz poate fi
inhibată. Un alt parametru important al procesului d e fermentare anaerob ă îl reprezintă pH -ul.
Intervalul de pH optim pentru digestia mezofilǎ este cuprins între 6,8 -8,8 unitǎți. Amoniacul
produs în timpul degradării proteinelor, creste valoarea pH -ului, in timp ce acumularea
acizilor grași produși in etapa de acitogeneza, scade valoarea pH -ului. O concentrație prea
mare de acizi grași volatili, duce la inhibarea procesului.

45
CONCLUZII

Ținând cont de cele prezentate în lucrare, se pot concluziona următoarele aspecte:
 Rezultatele analizelor de labor ator privind valorile calitative a principalil or parametrii
analizați, conduc la concluzia finală conform căreia influentul stației de epurare nu este
afectat din punct de vedere al calității, îndeplinește condițiile de calitate precizate în NTPA
002/2005 și se poate supune procesului de epurare cu apa uzată menajeră.
 În cazul unor șocuri de poluanți, când concentrațiile cresc brusc, activitatea
enzimatică a nămolului activ este mult redusă, având loc o degradare a unei părți din masa de
nămol, ceea ce duce la defloculare și deci la umflarea nămolului activ.
 Poluanții cu efecte negative/ toxice deversați în cantități mari și în șocuri constituie un
factor nociv pentru microorganismele ce formează nămolul activ. Orice modificare apărută în
calitatea apei uzat e este sesizată de către nămolul activ, astfel indicele de volum al nămolului
activ crește (umflare) datorită degradării unei părți din acesta.
 Valorile monitorizate în procesul tehnologic de tratarea nămolului cu producere de
biogaz și generare de energie electrică indică faptul că, e nergia electrică generată de către
cogenerator ul CHP se încadrează în valoare a medie de 1200 kwh.
 Energia termică și electrică efectiv ă produsă în instalația de cogenerare, contorizată ,
conduce la optimizarea energetică a stației de epurare din Media ș.
 Energia co -generativă – folosind biogazul produs în stația de epurare a apelor uzate în
cogenerator dă un randament superior de peste 70%.
 Eficiența economică a unei instalații de biogaz depi nde în mod decisiv de calitatea
programului de comandă a procesului.
 Nivelul de calitate a sistemelor tehnice de producere și valorificare a biogazului este
într-o continua creștere. Instalațiile de calitate asigură o supraveghere a calității gazului,
transmiterea la distanță a datelor, sesizarea automată a problemelor tehnologice și
semnalizarea lor, precum și înregistrarea și vizualizarea datelor cogeneratorului CHP.
 Pe lângă câ știgul energetic ob ținut în urma tratării termice finale a nămolului,
cantitatea de de șeu rezultat scade semnificativ de la deshidratare, reducând proporțional și
costurile cu transportul și depozitarea.
 Nămolurile din epurarea apelor uzate reprezintă o problemă serioasă de mediu, care
necesită tehnologii și soluții de management, pentru a ga ranta că acesta este procesat într -o
manieră sigură pentru sănătatea populației și, evident, cu eficiență economică.

46
 Automatizarea complexă a proceselor industriale, asigură regimuri optime de
funcționare a acestora cu consum minim de energie și material e, reprezentând o necesitat e, nu
o opțiune .

47
BIBLIOGRAFIE

1. DEL BORGHI, M., G. MIGLIORINI, G. ISOLA and G. FERRAIOLO, 1978,
Kinetics for activated sludge process design: Experiment application to straw paper
wastewater treatmen t, Biotech. and Bioeng. 20(2): 203 -215.
2. DOLD , P.L., G.A. EKAMA and G.V.R. MARAIS, 1980 , A general model for the
activated sludge process, Prog. Water. Technol. 12: 47 –77.
3. ECKENFELDER, W.W.JR., 1971, Activated sludge and extended aeration,
processdesign in water quality engineering -new concepts and developements,
Vanderbilt University, Nashville, Tennessee.
4. GAUDY, A.F.JR. and R.SRINIVASARAGHAVAN, 1974, Experimental studies
onkinetic model for design and operation of activated sludge processes, Biotech and
Bioeng, 16.
5. GOODMAN, B.L. and A.J. ENGLANDE , Jr, 1974 , A unified model of the activated
sludge process, J. Water Pollution Control Federation 46.
6. GIURMA ION – Sisteme de gospodărirea apelor, Partea I, Ed.CERMI Iași, 2000.
7. GRAU, P., M.DOHÁNYOS and J.CHUDOBA, 1975, Kinetics of multicomponent
substrate removal by activated sludge, Water Research 9: 7, 637 -642.
8. GUJER,W., M.HENZE, T.MINO, T.MATSUO, M.C.WENTZEL and
G.V.R.MARAIS, 1995, The activated sludge model no. 2: Biological phosphorus
removal, Water Science an d Technology, 31: 2, 1 –11.
9. GUJER,W., M.HENZE, T.MINO and M.VANLOOSDRECHT, 1999, Activated
sludge model no.3, Water Science and Technology, 39: 1, 183 –193
10. HENZE, M.,W.GUJER,T.MINO,T.MATSUO,M.C.WENTZEL,G.V.R.MARAIS and
M. VANLOOSDRECHT, 1999, Activated sludg e model no. 2d, ASM 2D,Water
Scienceand Technology, 39: 1, 165 –182.
11. HENZEM.,W.GUJER,T.MINO and M.VANLOOSEDRECHT, 2000, Activated
Sludge Models ASM 1, ASM 2, ASM 2d and ASM 3,IWA Publishing.
12. HENZE,M., C.P.L.GRADY, W.GUJER, G.V.R.MARAIS and T.MATSUO, 1986,
Activated sludge model no. 1.,IAWPRC Task Group on Mathematical Modelling for
Design and Operation of Biological Wastewater Treatment Processes, Scientific and
Technical Report 1, IAWPRC, London.

48
13. HENZE,M., C.P.L.GRADY, W.GUJER, G.V.R.MARAIS and T.MATSUO, 1 987,
Ageneral model for single -sludge wastewater treatment systems,Water Research, 21:
5,505 –515.
14. IONESCU, GH. C ., Sisteme de epurare a apelor uzate, Editura MatrixRom –
București, 2010.
15. *** Legea apelor 107/25.09.1996 modificată de Legea Nr. 122/2001 și O .U.G. nr.
107/2002.
16. Mc Kinney, R.E. 1962. Mathematics of Complete Mixing Activated Sludge J.SED.
Proc. ASCE, 88 (SA 3):87.
17. NEGULESCU, M. , Epurarea apelor uzate orășenești, Editura Tehnică, București,
1978.
18. NEGULESCU, M ., ș.a., Protecția calității apelor, E ditura Tehnică, București, 1982.
19. NEACȘU, P ., Ecologia și protecția mediului, București, 1986.
20. ***NTPA – 001/2005 – Normativul privind stabilirea limitelor de încărcare cu
poluanți a apelor uzate industriale și orășenești la evacuarea în receptorii naturali (HG
nr. 352/2005).
21. ***NTPA – 002/2005 – Normativul privind condițiile de evacuare a apelor uzate în
rețelele de canalizare ale localităților și direct în stațiile de epurare (HG nr. 352/2005).
22. ***, Regulament de exploatare și funcționare a S.E.A.U. Medi aș.
23. ROBESCU, D. ș.a. – Fiabilitatea proceselor, instalațiilor și echipamentelor de
tratare și epurare a apei, Editura Tehnică București, 2002.
24. ROJANSCHI, V., Cartea operatorului din stații de tratare și epurare a apelor ,
Editura Tehnică București, 1989.