Proiectarea de Secvente din Sistemul de Colectare Transport a Levigatului Provenit Dintr Un Depozit de Deseuri Inchis In Vederea Epurarii
[NUME_REDACTAT] A., Comel C., Veron J, Landfill leachates pretreatment by coagulation-flocculation, 1997;
A. Lombrano, Cost efficiency in the management of solid urban waste, Resources, Conservation and Recycling, 2009;
Belingher M. L., Chimerel M. E., Sursele de azot si bazele procesului de nitrificare-denitrificare, [NUME_REDACTAT], 2011;
Cherubini F., Bargigli S., Ulgiati S., Life cycle assessment of urban waste management; Energy performances and environmental impacts. The case of Rome, Italy, Waste management, 2008;
[NUME_REDACTAT], Tratamiento de lixiviados de rellenos sanitarios, 2009;
F. Ungureanu, Conducerea automată și monitorizarea proceselor din ingineria mediului.Tipografia U.T. Iasi, 1999;
Gavrilescu M., Schiopu A., Municipal solid waste landfilling and treatment of resulting liquid effluents, Environmental engineering an management journal, Iasi, 2010;
Ianculescu O., Ianculescu C., Procesul de coagulare-floculare in tratarea apei de alimentare.Optimizarea camerelor de reactie din statiile de tratare, Editura MatrixRom, Bucuresti, 2002;
I.M. [NUME_REDACTAT], M.A. [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT] de technologias para el tratamiento de lixiviados en rellenos sanitarios, [NUME_REDACTAT], Novembre, 2011;
[NUME_REDACTAT], Consultatii cu privire la colectarea, transportul si neutralizarea reziduurilor menajere din centrele populate,Teza de doctorat, Timisoara, 2011;
[NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT] of [NUME_REDACTAT] and [NUME_REDACTAT] Systems, December, 1986;
[NUME_REDACTAT] Fornicles, Tratamiento de lixiviados, 2007;
[NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT] treatment, 2013;
J.T. Kirkely, H. Birgisdottir, G.S. Bhander, M. Hauschild, T.H. Christensen, Modelling of environmental impacts of solid waste landfiling withen the life-cycle analysis program EASEWASTE, [NUME_REDACTAT], 2007;
K. Fricke, F. Kolsch, Waste management in low inncome emerge countries, [NUME_REDACTAT] of [NUME_REDACTAT] 243 in [NUME_REDACTAT] and [NUME_REDACTAT], 2009;
L. [NUME_REDACTAT], Optimization del sistema de tratamiento de los lixiviados generados en el [NUME_REDACTAT] del [NUME_REDACTAT] Municipalidad de Garabito, Mayo,2012;
[NUME_REDACTAT], M. Kovacs, A. Draghici, Tehnologie de colectare si tratare a levigatului din depozitele de deseuri neamenajate in vederea reducerii nivelului de poluare;
M. Bovea, V. Ibanez-Fores, H. Gallardo, F.J. Colomer-Mendoza, Environmental assessment of alternative municipal solid waste management strategies, 2010. A Spanish case study;
Mandache A., Depozitele de deseuri si impactul lor asupra mediului in [NUME_REDACTAT], Bucuresti, 2010;
Manea A., Tehnici de tratare a levigatului format in depozitele de deseuri municipale, 2012;
Masu S., Zamfiroiu E., Coagularea cu adaos de reactivi-procedeu de tratare si eliminare a impuritatilor din ape cu ajutorul sarurilor hidrolizate, [NUME_REDACTAT], Timisoara, 2007;
Mediul in Europa la a patra evaluare, Nr.1/2007 Capitolul 6, Consumul si Productia durabila, text disponibil pe internet la adresa http://www.europa.eu/ro/publications/state_of_environment_report_2007_1;
Mennerich A., Investigations on the two stage anaerobic-aerobic treatment og high concentrated landfill leachate, USA, 1987;
Pohontu C., [NUME_REDACTAT], Compozitia levigatului provenit de la un depozit de deseuri municipale si metode de epurare a acestuia, Raport de cercetare, Iasi, 2010;
Rautenbach R., Vossenkaul K., Linn T., Waste water treatment by membrane processes – New development in ultrafiltration, nanofiltration and reverse osmosis, 1997;
S. C. Mosneag, V. Popescu – Procesul de coagulare-floculare, [NUME_REDACTAT], 2011;
Silva A.C.,Dezotti M.,, Sant’[NUME_REDACTAT] G.L., Treatment and detoxification of a sanitary landfill leachate, Chemosphere, 2004;
Tudose R., Ibanescu I., Fenomene de transfer si utilaje in industrie, 1990;
[NUME_REDACTAT], Coagulare-floculare, 2011;
[NUME_REDACTAT] Piedrahita, Tratamiento de lixiviados;
Vishvanatan C., Choudhary M.K., Montalbo M.T., I. Jegatheesan V., Landfill leachate treatment I using thermophilic membrane bioreactor, 2007;
www.biotehnologia.ro/documente/dec2011/CristinaStanescu.pdf.
www.epurare.euriteh.ro;
www.fifim.ro/fisiere/file/zeviflot.pdf
www.simutcluj.ro
www.google.ro
http://www.eea.europa.eu/
http://www.apmbotosani.ro/
http://www.anpm.ro
[NUME_REDACTAT]
CAPITOLUL I. Tema de proiectare
CAPITOLUL II. Memoriu tehnic
CAPITOLUL III. Depozitul de [NUME_REDACTAT]
3.1. Date generale. Localizarea județului Botoșani
3.2. Prezentarea generală a Depozitului de [NUME_REDACTAT]
Structura geologică și topografia zonei amplasamentului
CAPITOLUL IV. [NUME_REDACTAT] de Deșeuri asupra factorilor de mediu
Impactul asupra aerului ;
Impactul asupra solului ;
Impactul asupra apei;
Apele subterane ;
Apele de suprafață ;
CAPITOLUL V. Caracterizarea levigatului;
5.1. Poluanții specifici levigatului;
5.2. Caracteristici ale diferitelor tipuri de levigat și caracterizarea microbiologică a acestuia
5.3. Factorii care influențează calitatea și cantitatea levigatului;
5.4. Condiții de calitate specifice levigatului de la Depozitul de Deșeuri BotoșanI
5.5. Colectarea levigatului de la Depozitul de deseuri
CAPITOLUL VI. Metode de epurare a levigatului ;
6.1. Epurarea levigatului prin tratamente biologice ;
6.1.1. Epurarea levigatului prin tratamente biologice aerobe ;
6.1.2. Epurarea levigatului prin tratamente biologice anaerobe;
6.2. Epurarea levigatului prin tratamente fizico-chimice
Epurarea levigatului prin tratamente avansate: Adsorbția; Flotația; Striparea cu aer; Procese combinate de oxidare avansată folosind ozon, drept agent principal de oxidare
Epurarea levigatului prin procesele de membrană
CAPITOLUL VII. Alegerea variantei tehnologice optime pentru Depozitul de [NUME_REDACTAT]
Descrierea si argumentarea metodei alese
Schema tehnologică pentru minimizarea impactului levigatului asupra mediului
Schema bloc a procesului tehnologic
Proiectarea unor echipamente și utilaje folosite în schema tehnologică
Proiectarea unui sistem de grătare și site (pentru retinerea fractiilor mari (crengi,fire etc) pe gratare si a celor mai mici pe site)
Proiectarea rezervoarelor pentru stocarea levigatului
Proiectarea unei pompe centrifuge pentru manipularea levigatului
CAPITOLUL VIII. Exploatarea instalatiei
8.1. Materii prime si utilitati
8.2. Utilitati. Consumuri specifice.
8.3. Tehnica securitǎții și igiena muncii. Măsuri P.S.I.
CAPITOLUL IX. [NUME_REDACTAT]
Introducere
CAPITOLUL I. Tema de proiectare
CAPITOLUL II. Memoriu tehnic
CAPITOLUL III. Depozitul de [NUME_REDACTAT]
3.1. Date generale. Localizarea județului Botoșani
3.2. Prezentarea generală a Depozitului de [NUME_REDACTAT]
Structura geologică și topografia zonei amplasamentului
CAPITOLUL IV. [NUME_REDACTAT] de Deșeuri asupra factorilor de mediu
Impactul asupra aerului ;
Impactul asupra solului ;
Impactul asupra apei;
Apele subterane ;
Apele de suprafață ;
CAPITOLUL V. Caracterizarea levigatului;
5.1. Poluanții specifici levigatului;
5.2. Caracteristici ale diferitelor tipuri de levigat și caracterizarea microbiologică a acestuia
5.3. Factorii care influențează calitatea și cantitatea levigatului;
5.4. Condiții de calitate specifice levigatului de la Depozitul de Deșeuri BotoșanI
5.5. Colectarea levigatului de la Depozitul de deseuri
CAPITOLUL VI. Metode de epurare a levigatului ;
6.1. Epurarea levigatului prin tratamente biologice ;
6.1.1. Epurarea levigatului prin tratamente biologice aerobe ;
6.1.2. Epurarea levigatului prin tratamente biologice anaerobe;
6.2. Epurarea levigatului prin tratamente fizico-chimice
Epurarea levigatului prin tratamente avansate: Adsorbția; Flotația; Striparea cu aer; Procese combinate de oxidare avansată folosind ozon, drept agent principal de oxidare
Epurarea levigatului prin procesele de membrană
CAPITOLUL VII. Alegerea variantei tehnologice optime pentru Depozitul de [NUME_REDACTAT]
Descrierea si argumentarea metodei alese
Schema tehnologică pentru minimizarea impactului levigatului asupra mediului
Schema bloc a procesului tehnologic
Proiectarea unor echipamente și utilaje folosite în schema tehnologică
Proiectarea unui sistem de grătare și site (pentru retinerea fractiilor mari (crengi,fire etc) pe gratare si a celor mai mici pe site)
Proiectarea rezervoarelor pentru stocarea levigatului
Proiectarea unei pompe centrifuge pentru manipularea levigatului
CAPITOLUL VIII. Exploatarea instalatiei
8.1. Materii prime si utilitati
8.2. Utilitati. Consumuri specifice.
8.3. Tehnica securitǎții și igiena muncii. Măsuri P.S.I.
CAPITOLUL IX. [NUME_REDACTAT]
Ce este levigatul?
Levigat (definiție preluată din Dex) 1.(despre amestecuri de materiale pulverulente) care a fost separat prin antrenare, sub formă de suspensie, într-un lichid și prin sedimentare succesivă; 2. (despre tipuri de sol) care a fost transportat in apa freatică, în conditiile unui exces de apă infiltrat vertical.
Levigatul (definiție preluată din wikipedia) este un lichid care, trecând printr-un material solid, a extras substanțe dizolvate sau în suspensie din materialul respectiv. Este un termen tehnic utilizat pe scară largă în domeniul științei mediului, în sensul specific de lichid care a percolat un depozit de deșeuri, dizolvând sau antrenând substanțe nocive pentru mediu din materialul prin care a trecut. Levigatul poate fi ulterior eliminat sau menținut în depozit.
Levigatul rezultat de la depozitarea în amestec a depozitului de deșeuri municipale Botoșani, este o soluție apoasă cu compoziție complexă, care provine în mare parte din apa infiltrată din precipitații, antrenând produșii formați în urma transformării biochimice a substanțelor din compoziția deșeurilor depozitate.
Apa poate proveni așa cum am menționat din precipitații, topirea zăpezii, pânza freatică, sau din deșeul propriu-zis ca urmare a reacțiilor de descompunere biochimice.
Apa infiltrată în corpul depozitului de deșeuri, contribuie la procesele de descompunere biologică și are loc sub acțiunea bacteriilor și fungilor. Aceste procese conduc la formarea unor produși secundari de descompunere și consumă rapid oxigenul disponibil, creând un mediu anaerobic. În urma descompunerii deșeurilor, temperatura crește odată cu scăderea pH-ului, ceea ce determină procese de coroziune a obiectelor metalice (cutii de conserve, ambalaje, obiecte de uz casnic sau sanitar, etc) și în final formarea diferiților ioni metalici. Dintre ionii metalici, unii prezintă solubilitate relativ redusă la pH neutru si conduc la formarea unor particule solide care rămân în suspensie sau se depun separându-se prin decantare din sistem.
În depozitele în care există deșeuri din construcții, în special cele care conțin gips, levigatul poate reacționa cu acestea conducând la formarea unui volum mare de hidrogen sulfurat, gaz toxic și coroziv. Levigatul de asemenea reacționează cu materialele care nu sunt biodegradabile, așa cum este cenușa zburătoare și cimenturile care iși modifică compoziția chimică față de starea inițială.
În depozitele care primesc un amestec de deșeuri municipale, comerciale și industriale, dar exclud cantitați semnificative de deșeuri cu compoziție chimică ridicată, levigatul poate fi caracterizat ca o soluție ce conține patru grupe de contaminanți: materie organică dizolvată (alcooli, acizi, aldehide, zaharuri cu catenă scurtă etc.), componenți anorganici (cationi și respectiv anioni comuni). Dintre anioni pot fi menționați: sulfații și clorurile, iar dintre cationi: fierul, aluminiul și amoniul. O alta categorie sunt metalele grele (Zn, Pb, Ni, Cu și Hg). Ultima grupă este reprezentată de compușii organici xenobiotici precum compușii organo-halogenați (PCB-uri, dioxina, etc).
Figura 1. Depozitul de deșeuri [foto Depozitul de [NUME_REDACTAT], T. Luca]
Sub aspect fizic, când acesta provine de la un depozit de deșeuri tipice, levigatul poate fi descris ca un lichid urât mirositor cu o culoare negricioasă, gălbuie ori portocalie. Mirosul este ințepător, pregnant și este dat de compușii amoniacali și de cei ai sulfului (în general mercaptani). Ajuns in apele naturale le conferă acestora o culoare roșiatică-portocalie.
Figura 2. Levigat netratat [foto Depozitul de [NUME_REDACTAT], T. Luca]
Levigatul poate antrena din depozitul de deșeuri ioni metalici sau compuși solizi ai acestora, compuși organici sau macromoleculari, cu greutatea moleculară mare.
Caracteristicile cantitative și calitative ale levigatului variază în timp și în funcție de natura și cantitatea deșeurilor depozitate, de temperatura mediului ambiant și de vârsta depozitului, iar în etapele de proiectare și construire a instalațiilor pentru tratare trebuie sa se țina cont de aceste aspecte.
În final levigatul este colectat printr-un sistem de drenaj, într-un canal de colectare aflat la baza depozitului.
Figura 3. Levigat netratat [foto Depozitul de [NUME_REDACTAT], T. Luca]
Figura 4. Levigat netratat [foto Depozitul de [NUME_REDACTAT], T. Luca]
Capitolul III.
Depozitul de [NUME_REDACTAT]
3.1. Date generale. Localizarea județului [NUME_REDACTAT] Botoșani este situat în partea de nord-est a României, între râurile Siret și Prut, la granița cu [NUME_REDACTAT] și Ucraina în partea de nord și de est, iar la vest și sud se învecineaza cu județele Suceava, respectiv Iași. Are o suprafața de 4.986 km2, care reprezintă 2,1% din suprafața totală a României.
Coordonate geografice:
Paralela 47024'16” N (Prăjeni)
Paralela 48016'06” N (Horodiștea)
Meridianul 27024'02” E (Dersca)
Meridianul 27024'32” E (Pleșani-Călărași)
În ceea ce privește relieful, în județul Botoșani se găsesc diferite forme de relief, cum ar fi dealuri, podișuri și câmpii. În partea de vest sunt [NUME_REDACTAT], cu o inalțime medie de 400 m, [NUME_REDACTAT], care reprezintă ¾ din suprafața județului și [NUME_REDACTAT]-Guranda. [NUME_REDACTAT] Prutului și [NUME_REDACTAT] se întinde [NUME_REDACTAT] (cu inalțimi medii intre 56-246 m). În partea de sud a județului se întinde [NUME_REDACTAT] Inferioară.
Tipurile de sol sunt reprezentate de podsoluri, soluri brune, soluri cenușii, soluri redzine și pseudo-redzine, soluri intrazonale-soluri alluvionare, mlaștini, soluri gleice, soluri halomorfice.
Populația județului Botoșani are un efectiv de 459.900 de locuitori și este imparțită după cum urmează: 192/369 locuitori în mediul urban, adica 41,8% din total și 267.531 de locuitori în mediul rural, care reprezintă 58,22%.(Raport 2013,APM Botoșani)
Principalele activitați. [NUME_REDACTAT] este un județ predominant agricol, fiind unul dintre cele mai slab industrializate județe din România. Principalele ramuri industriale sunt reprezentate de industria textilă, industria alimentară, industria de componente electrice și industria sticlei și a porțelanului. De asemenea, în județ se gasește una dintre cele mai mari hidrocentrale din România, Stânca-Costești.
[NUME_REDACTAT] este unul dintre cele mai slab dezvoltate județe din România, datorită condițiilor istorice și geografice.
Figura 5. [NUME_REDACTAT] de Deseuri în județului Botoșani [www.cjbotosani.ro]
3.2. Prezentarea generală a Depozitului de [NUME_REDACTAT]
Amplasamentul obiectivului evaluat, “Rampa de depozitare controlată de deșeuri Botoșani”, aparținând de S.C. “URBAN SERV” S.A. este situat în [NUME_REDACTAT] nr. 267, în partea de sud-est a municipiului, la inceputul [NUME_REDACTAT], în bazinul hidrografic al râului Prut, sub bazinul Jijia. Rampa este amplasată la marginea orașului, la cca. 300 m distanța de [NUME_REDACTAT], pe drumul național 29 D.
Amplasamentul prezintă o pantă abruptă spre est, ceea ce facilitează depozitarea deșeurilor nepericuloase și asimilabil, provenite din industrii. Depozitarea deșeurilor colectate se face prin înaintarea frontal, depozitul formându-se progresiv pe o suprafața perpendicular pe direcția de umplere. Partea superioară a rampei cuprinde o fâșie de cca. 50 m de platou cu panta 2-3%, după care urmează panta versantului de 8-10%. Panta terenului de sub depozit ca și a terenurilor din jur, converg spre firul văii pe care sunt construite două iazuri ce colectează apele scurse din depozit și pe cele de pe terenurile din jur.
Figura 6. Harta hidrogeologică a depozitului județului Botosani (culoarea maro- roci impermeabile, culoarea albastru- roci permeabile) [www.cjbotosani.ro]
Vecinătațile obiectivului evaluat sunt:
Nord – este delimitat de gard zidit și teren cu pomi (livadă);
Sud – teren necultivat aparținând M.I. și imprejmuire cu gard viu în formă joasă;
Est – teren cu pașune;
Vest – teren aparținând M.I. și drum de acces asfaltat spre localitatea Trușești.
Amplasamentul obiectivului evaluat are o suprafață totală de 137489,56 m2 (suprafața de teren concesionată inițial fiind de 100.000 m2), cu o suprafața construită la Poarta de acces de cca. 256 m2 (din care birou/cabină/poartă -118 m2, colectare PET – 40 m2, magazii – 32 m2, filtru sanitar – 21 m2, adăpost câini comunitari – 45 m2).
Pe suprafața rampei există două bazine colectoare pentru levigat și ape pluviale. De asemenea, în zonă s-au format canale naturale de scurgere și colectare a apelor pluviale și a torenților. Cea mai mare parte din apele de precipitații ce se scurg din depozit sunt reținute în două acumulări (iazuri) care au rol filtrant.
Rampa de depozitare controlată de deșeuri nepericuloase menajere și de la agenți economici este dotată cu grup social, grup sanitar, șopron pentru adapostirea utilajelor de nivelat și săpat. De asemenea, pe rampă există o unitate (S.C. ATRAECO SRL Chiajna, jud. Ilfov) care prelucrează prin măcinare ambalajele din PET colectate din cele 11 containere de 120 l. Accesul pe amplasament se face prin partea vestică.
Caracteristic pentru această zonă sunt precipitațiile sub formă de averse care se produc cu precădere în perioada caldă a anului. Acestea pot provoca inundații, eroziunea accelerată a solului, iar iarna inzăpeziri. Secetele sunt frecvente în zona mai joasă ([NUME_REDACTAT]), apărând obișnuit la sfarșitul lunii iulie și inceputul lunii august și se prelungesc până în septembrie.
3.3. Structura geologică și topografia zonei amplasamentului
Elemente de geologie și litologie
Rampa este amplasată la marginea de sud-est a orașului, la cca. 300 distanța de [NUME_REDACTAT], pe partea dreaptă a drumului național 29 D spre Trușești. Geomorfologia zonei amplasamentului se incadrează după cum urmează:
Regiunea: [NUME_REDACTAT];
Subregiunea: Jijia superioară și a Bașeului;
Unitatea: [NUME_REDACTAT] – Dorohoi;
Subunitatea: partea sud – estică a [NUME_REDACTAT] – Dorohoi.
[NUME_REDACTAT] superioare și Bașeului apare ca o zonă deluroasă, fragmentată prin văi de eroziune ce s-au dezvoltat de-a lungul rețelei hidrografice a Jijiei. Din punct de vedere geologic zona este situată pe [NUME_REDACTAT] ce are un fundament format din șisturi cristaline magmatice și roci eruptive, care alcătuiesc un soclu rigid. Soclul a suferit mișcări de coborare (transgresiune marine) și ridicare regresiuni marine. Vârsta soclului este precambriană, fiind cutat și metamorfozat în timpul proterozoicului mediu. În perioada de transgresiuni marine s-au acumulat sedimente de depuneri ce au format cuvertura. Alternativ cu transgresiunile care erau determinate de mișcările de coborâre au avut loc mișcările de erodare însoțite de regresiuni marine.
Zona se caracterizează printr-o energie mică de relief ce îi conferă aspectul de câmpie. Terenul pe care este amplasat depozitul actual este de forma unui sfert de pâlnie care coboară sub nivelul platoului spre [NUME_REDACTAT], afluent al pârâului Sitna.
Formațiunile geologice întâlnite în zonă aparțin sarmațianului și cuaternarului.
Sarmațianul formează fundamentul întregii zone și este puternic degradat la suprafață de acțiunea apelor subterane care descompun argila mămoasă schimbându-i caracterul inițial.
Cuaternarul este format dintr-un orizont argilo–prăfos, uneori nisipos sau cu intercalații de nisip.
Cuaternarul inferior (pleistocenul) cuprinde depozite aparținând teraselor fluviatile, precum și unor eluvii argilo-mămoase de origine diagenetică. Depozitele de terase fluviatile sunt alcatuite din nisipuri si prundisuri, la partea inferioară peste care se dispun depozite loessoidizate.
Eluviile argilo-mămoase au grosimi reduse (1-3 m) și reprezintă produse de alterare a argilelor si mamelor.
Cuaternarul superior (holocenul) este reprezentat prin depozite aluvio-proluvocoluviale.
Depozitele coluviale și proluviale formează o bordură la periferia șesurilor mai largi sau alcătuiesc în întregime fundul văilor înguste. Au grosimi (1-3 m) și sunt alcătuite din materiale fine, argiloase.
Zona amplasamentului nu are stabilitatea generală asigurată, apărând frecvente alunecări de versant. Gradul de intensitate seismica al zonei E este kS = 0,12 conform Normativului P100/1992 și o perioadă de colț Tc = 0,7 ceea ce echivalează cu 7 grade MKS.
Adâncimea de înghet, conform STAS 6054/77 este de 0,105 m la cota terenului amenajat.
Solul zonei amplasamentului
Solul din zona amplasamentului rampei de depozitare a deșeurilor menajere nepericuloase și de la agenți economici Botoșani are o textură fină (argiloasă) care favorizează în perioadele secetoase ale anului, un curent ascensionat al apei freatice care se ridică prin capilaritate până la suprafață. Solul amplasamentului prezintă începând de la o adâncime de 0,40 – 0,50 m un conținut de argilă de 60-70%, ceea ce face ca permeabilitatea solului să fie redusă și contaminarea apelor freatice diminuată.
Pentru stabilirea stratificării solului cu determinarea straturilor de umpluturi s-au efectuat două foraje cu diametrul de 4” (foraj 1 si foraj 3) din care s-au recoltat probe de sol.
Figura 7. Platforma de deseuri [foto Depozitul de [NUME_REDACTAT], T. Luca]
Capitolul IV.
[NUME_REDACTAT] de Deșeuri asupra factorilor de mediu
[NUME_REDACTAT] Europene de Mediu, impactul depozitelor asupra mediului este reprezentat de:
Poluarea solurilor prin emisii de nutrienți, metale grele, compuși toxici rezultați din levigatul depozitelor de deșeuri;
Reducerea suprafețelor de teren din cauza construcțiilor depozitelor;
Poluare prin emisiile de gaze cu efect de seră datorate atât tratării deșeurilor din depozit cât și rezultate din diferite tehnici neconforme;
Poluarea apelor subterane datorate scurgerilor din depozitele de deșeuri la care se adaugă poluarea terenurilor învecinate;
Intensificarea utilizării vehiculelor mari pentru transportul deșeurilor.
Populația umană, consideră depozitele ca sursă de poluare a aerului, a apelor de suprafața, a apelor subterane, a solurilor, prin scăderea fertilitații solurilor, schimbări în biocenozele terenurilor din apropierea depozitelor și nu în ultimul rând disconfort vizual, olfactiv. Aceste viziuni trebuiesc evaluate înaintea construcțiilor depozitelor, de către factorii de decizie, în vederea adoptării metodelor de management ale deșeurilor. În acest context, Fricke si Kölsch (2009) afirmă că „în multe țări este din ce în ce mai dificil să se gasească locații potrivite pentru depozitele de deșeuri care sunt acceptate de către populație” și de asemenea trebuiesc întreținute eforturile de reciclare, de exemplu, separarea fracțiilor reciclabile, fracțiuni cu o valoare calorică mare sau producția de materiale, această metodă, necesitând a fi introdusă ca procedeu de tratare a deșeurilor din depozite.
Până în anii '70, gestionarea deșeurilor era bazată pe o singură metodă și anume depozitarea, care constă în colectarea și depozitarea propriu-zisă a deșeurilor [Lombrano,2009]. Cu timpul au început să fie propuse, analizate și adoptate diferite strategii care aveau in vedere obținerea beneficiilor economice. Ceva mai tarziu, problema impactului deșeurilor asupra mediului devine pregnantă, atenția factorilor politici și a multor studii de specialitate îndreptându-se spre evaluarea impactului de mediu a diferitelor strategii de gestionare a deșeurilor și analiza costurilor economice ale acestora în raport cu beneficiile de mediu. Se impune un management rațional al deșeurilor care are ca scop utilizarea celor mai avantajoase metode, atât din punct de vedere al impactului asupra mediului cât și al analizei cost-beneficiu pentru reutilizarea resurselor și energiei. De asemenea, depozitele de deșeuri trebuiesc proiectate astfel încat să poată fi recuperată energia din deșeuri, iar emisiile să fie în cantitați cât mai mici, acest lucru poate fi fezabil dacă se adoptă diferite metode de tratare a deșeurilor înainte de depozitare, cum ar fi tratarea mecanico-biologică și tratarea termică. Cu toate acestea, majoritatea țarilor nu se conformează acestei norme, depozitarea continuând să fie cea mai utilizată metodă pentru gestionarea deșeurilor.
Potrivit unui studiu facut de Cherubini și colab. (2008), depozitarea deșeurilor este cea mai poluantă metodă de gestionare a deșeurilor, în ceea ce privește potențialul de încalzire globală –GWP, potențialul de acidifiere –PA și potențialul de eutrofizare, atât la nivel local, cât și la nivel global, deoarece generează emisii de diferite tipuri (CH4, H2S, HCl, N, P și diferiți compuși anorganici). De asemenea, o rampa de deșeuri trebuie să fie monitorizată pentru o perioadă de timp foarte lungă în vederea minimizării impactului asupra mediului.
Fricke si Kölsch (2009) atrag atenția asupra importanței tratării deșeurilor inainte de a fi depozitate (fie ca este vorba de o tratare termică și recuperare de energie, fie că vorbim despre tratare mecano-biologică) deoarece o depozitare simplă (colectarea și îngroparea deșeurilor care vor fi descompuse anaerobic) presupune emisia urmatoarelor gaze: CH4, CO2, H2S, HCl, HF și punctează cele mai importante avantaje:
Reducerea masei deșeurilor și a volumului;
Evitarea emisiilor în atmosferă a gazelor cu efect de seră prin inactivitatea biologică a proceselor biochimice și în același timp evitarea degajării mirosurilor neplăcute;
Reducerea suprafețelor de teren ocupate de depozitele de deșeuri;
Imobilizarea contaminanților, în vederea reducerii contaminării levigatului.
Figura 8. Fluxul de emisii de gaze și levigat [prelucrat după Kirkeby și colab., 2007]
După cum se observă din figura de mai sus, studiul Kirkeby și colab. (2007), consideră că principalele emisii, cele din levigat, survenite în urma precipitațiilor ajung în depozitul de deșeuri. Gazul din depozite este constituit din: metan și dioxid de carbon cu urme de substanțe organice precum benzen și toluen. Tratamentul de eficiența pentru toate substanțele din depozitele de deșeuri colectate de gaz sunt presupuse a fi între 98% și 99%. De asemenea pentru metan, care este un gaz cu efect de seră important, eficiența tratamentului este definită a fi de 98%. Fluxul de levigat este definit pentru segmentele de patru generații în cazul în care cantitatea cea mai mare de levigat este emisă în faza de umplere și cea mai mică după închidere.
Colectarea gazului și a levigatului au o importanță semnificativă, toate riscurile asociate (reprezentate prin indicatorii standard) fiind diminuate. De asemenea, este demonstrat faptul că depozitele de deșeuri care presupun recuperare energetică au un impact asupra mediului mai redus, spre deosebire de depozitele obișnuite, acest lucru rezultă din analiza contribuției fiecărui tip de depozit la incălzirea globală sau oxidări fotochimice, observându-se în cazul depozitelor cu recuperare enrgetică o reducere de 50% (Bovea,2010).
Figura 9. Sistem de captare biogaz [www.google.ro]
4.1. Impactul asupra aerului
Pentru fiecare factor de mediu luat în considerare au fost acordate note de bonitate pe baza rezultatelor buletinelor de analize, efectuate de catre Centrul de Cercetare „[NUME_REDACTAT] și [NUME_REDACTAT]” de pe langa Catedra de Ingineria si [NUME_REDACTAT], Universitatea „[NUME_REDACTAT]”, Iași.
Tabel 1. Notele de bonitate și efectele asupra omului și mediului înconjurător [www.scribd.com]
Note de bonitate acordate componentei de mediu „aer”
Pentru a calcula nota de bonitate pentru factorul de mediu aer, s-a avut în vedere concentrația poluanților in imisii (Ordin 592/2002). S-a efectuat câte o determinare pentru fiecare poartă de acces de pe amplasamentul evaluat (conform unor buletine de analiză) și s-au considerat valorile medii pentru indicatorii CO, NOx, SO2 și pulberi: [S.C. URBAN SERV S.A.,Botosani, Luca T.]
Concentrația măsurată pentru CO este de 3 mg/m3;
Concentrația determinată pentru NOx este de 2,5 mg/m3;
Valoarea determinată pentru SO2 este de 2 mg/m3;
Valoarea determinată pentru pulberi în suspensie este de 0,45 mg/m3.
Conform acestor valori determinate încadrate în scara de bonitate se acordă urmatoarele note de bonitate pentru fiecare indicator de calitate a factorului de mediu aer:
CO – nota 5;
NOx – nota 6;
SO2 – nota 7;
Pulberi în suspensie – nota 5.
Astfel, nota de bonitate pentru componenta de mediu aer este :
N.B. aer = 5,75
4.2. Impactul asupra solului
Note de bonitate acordate componentei de mediu „sol”
Nota de bonitate pentru factorul de mediu sol s-a calculat considerând concentrațiile determinate pentru substanțe extractibile și conținutul de carbon organic în solul de pe amplasamentul obiectivului evaluat, probele de sol fiind recoltate la 5 si 30 cm. Astfel, avem următoarea situatie: [S.C. URBAN SERV S.A.,Botosani – Luca T.]
Substanțe extractibile – concentrația medie măsurată este de 985 mg/kg;
Carbon organic – valoarea determinată este 5,3 mg/kg.
Comparand valorile medii determinate pentru indicatorii de calitate analizați cu scara de bonitate folosită se acordă urmatoarele note de bonitate:
Substanțe extractibile – nota 8;
Pentru carbon organic – nota 4.
Prin urmare nota de bonitate calculată pentru componenta de mediu sol este:
N.B. sol = 6,00
4.3. Impactul asupra apei
4.3.1. Impactul asupra apei subterane
Note de bonitate acordate apelor subterane de pe amplasamentul evaluat
Având în vedere valorile determinate pentru anumiți indicatori de calitate, reprezentativi pentru probele de apă subterană de pe amplasamentul evaluat, colectate din 3 foraje permanente de la adancimi de 5, 7 si respectiv 9 m, avem următoarea situatie: [S.C. URBAN SERV S.A.,Botosani – Luca T.]
CCO – Mn este de 35,29 mg O2/L;
CBO5 – 3,71 mg O2/L;
Amoniu – 2,9 mg O2/L;
Azotați – 14,21 mg O2/L;
Azotiți – 0,05 mg O2/L;
Sulfați – 1735,33 mg O2/L;
Fosfor total – 0,1 mg O2/L;
Sulfuri și hidrogen sulfurat – 0,64 mg O2/L;
Reziduu – 9860 mg O2/L;
Substanțe extractibile – 95,5 mg O2/L.
Considerând aceste valori determinate pentru probele de apă subterane prelevate din 3 foraje permanente de pe amplasamentul evaluat se acordă următoarele note de bonitate:
CCO – Mn – nota 6;
CBO5 – nota 8;
Amoniu – nota 5;
Azotați – nota 6;
Azotiți – nota 8;
Sulfați – nota 1;
Fosfor total – nota 9;
Sulfuri și hidrogen sulfurat – nota 5;
Reziduu – nota 1;
Substanțe extractibile – nota 1.
Se poate calcula nota de bonitate pentru componenta de mediu apă subterană și avem:
N.B.apasbt. = 5,00
4.3.2. Impactul asupra apei de suprafață
Note de bonitate acordate companentei de mediu „apă de suprafață”
Având în vedere valorile determinate pentru anumiți indicatori de calitate, reprezentativi pentru apa de suprafață, în cazul de față pentru pârâul Teascu avem următoarele concentrații determinate în emisar, în aval de rampa de depozitare deșeuri nepericuloase:
CCO – Mn este de 17,48 mg O2/L;
CBO5 – 2,12mg O2/L;
Amoniu – 10 mg O2/L;
Azotați – 0,375 mg O2/L;
Azotiți – 0,37 mg O2/L;
Sulfați – 384,62 mg O2/L;
Orto-fosfați – 1,07 mg O2/L;
Sulfuri și hidrogen sulfurat – 0,638 mg O2/L;
Reziduu – 568 mg O2/L;
Substanțe extractibile – 38 mg O2/L.
Considerând aceste valori determinate pentru apa de suprafață se acordă urmatoarele note de bonitate:
CCO – Mn – nota 6;
CBO5 – nota 10;
Amoniu – nota 3;
Azotați – nota 10;
Azotiți – nota 5;
Sulfați – nota 5;
Orto-fosfați – nota 3;
Sulfuri și hidrogen sulfurat – nota 5;
Reziduu – nota 7;
Substanțe extractibile – nota 3.
Se poate calcula nota de bonitate per total pentru componenta de mediu apă de suprafață și avem:
N.B.apăsuprf. = 5,70
Se face precizarea că din buletinele de analiză efectuate pentru probele de apă din amonte de rampa de depozitare deșeuri nepericuloase rezultă că pârâul Teascu este deja afectat și de alte activitați înainte de a primi efluentul depozitului de deșeuri; valorile indicatorilor de calitate analizați în amonte indică existența unei poluări, la cuantificarea căreia contribuie și rampa de depozitare deșeuri nepericuloase, fapt ce poate fi ușor sesizat din rezultatele obținute la analiza probelor de apă luate în aval de deversarea efluentului depozitului în emisar. [S.C. URBAN SERV S.A.,Botosani – Luca T.]
Capitolul V.
Caracterizarea levigatului
5.1. Poluanții specifici levigatului
Poluanții prezenți în levigat pot fi imparțiți în 4 grupuri: materie organică dizolvată, macrocomponenți anorganici, metale grele și compuși organici xenobiotici.
Materia organică dizolvată
Materia organică dizolvată, reprezentată de consumul chimic de oxigen (CCO) sau prin carbonul organic total (TOC), acizi grași volatili (care se acumulează în timpul fazei acide de stabilizare a deșeurilor) și mai mulți compuși refractari cum sunt acizii fulvici și humici.
Așa cum s-a descris anterior, anumiți parametri cantitativi sunt utilizați pentru a descrie conținutul de materie organică prezentă în levigat: TOC (carbon organic total), CCO (consumul chimic de oxigen), CBO5 (consumul biochimic de oxigen luat la 5 zile).
Prezența compușilor anorganici poate avea efect asupra variabilitații măsurătorilor pentru CCO. S-a aflat că Fe (II), Mn (II) și sulfidele au contribuit la o treime din CCO-ul prezent în levigatul testat [C. Pohontu, 2010]. În plus, metodele de prelevare insuficiente care expun levigatul la oxigen, pot cauza oxidarea Fe (II) la Fe (III) și în final la precipitarea levigatului. Acest lucru va avea drept rezultat o scădere a CCO-ului comparativ cu studiul în care Fe (II) a fost oxidat ca parte din analiza CCO. Pentru a putea reduce oxidarea fierului, proba trebuie ținuta în condiții anaerobe până după filtrare pentru a putea avea loc acidifierea ei.
Materia organică dizolvată reprezintă un parametru cantitativ ce acoperă o varietate de produși organici de degradare, pornind de la acizi slabi volatili până la compuși fulvici și humici refractari [Pohontu C, 2010].
Figura 10. Aparatură de laborator necesară pentru determinarea CCO [[NUME_REDACTAT] Martinez, 2008]
Figura 11. Aparatură de laborator necesară pentru determinarea CBO5 [[NUME_REDACTAT] Martinez, 2008]
Materia organică dizolvată poate afecta compoziția levigatului în relație cu alți constituienți, prin proprietațile complexe ale compușilor cu greutate moleculară mare prezenți în materia organică dizolvată. Din păcate, sunt oferite puține informații cu privire la compoziția materiei organice dizolvate. General vorbind, un raport CBO5/CCO scăzut sugerează că levigatul prezintă concentrații scăzute de acizi grași volatili și cantități mari de acizi fulvici și humici.
Mai multe caracterizari detaliate ale CCO prezent in levigat și ale levigatului ce poluează apa subterană se bazează pe izolarea si purificarea acestuia. Aceste proceduri pot schimba proprietațile materiei organice deoarece este necesară purificarea materialului pentru a obține rezultate.
S-a făcut o comparație între acizii fulvici și acizii humici proveniți din levigatul provenit de la un depozit cu cei proveniți din sol și de pe fundul nămolos al unui lac. În urma analizelor, acizii fulvici proveniți din levigatul de pe platformă prezintă un conținut mare de carbon, sulf și hidrogen, o cantitate mai mică de grupări fenolice, capacități scăzute de complexare pentru cupru și greutate moleculară scăzută.
S-a analizat indicatorul CCO corespunzător probelor de apă subterană poluată la o adâncime mai mică de 10 m față de platforma de depozitare, găsind un conținut corespunzător acizilor fulvici de 49%, acizilor humici de 8% și fracție hidrofile de 25%. Bazându-se pe greutatea moleculară, compoziția elementară și aciditate, fracția de acid fulvic și fracția hidrofilă s-au asemănat cu acizii fulvici proveniți din alte zone, având în vedere că acidul humic a avut o greutate moleculară relativ scăzută. Aceste analize au arătat că 3 fracții de CCO au fost mai degradabile similare, cu privire la importanța viitoare pentru complexarea metalelor.
Macrocomponenți anorganici
Macrocomponenții anorganici sunt reprezentați de calciu (Ca2+), magneziu (Mg2+), sodiu (Na2+), potasiu (K+), amoniu (NH4+), fier (Fe2+), mangan (Mn2+), cloruri (Cl-), sulfați (SO42-) și carbonați acizi (HCO3-).
Concentrațiile anumitor componenți anorganici prezenți în levigat depind în acest caz de materia organică dizolvată. Se observă un conținut mai scăzut al cationilor de Ca, Mg, Fe și Mn în faza metanogenă a levigatului, datorită pH-ului ridicat (creșterea sorbției și a precipitării) și un conținut mai scăzut de materie organică dizolvată care ar putea forma complecsi împreuna cu cationii.
Concentrațiile sulfaților sunt de asemenea scăzute în faza metanogenă datorită reducerii microbiene a sulfaților în sulfuri.
Efectele sorbției, complexarii și precipitării asupra macrocomponenților de clor, sodiu și potasiu sunt minore. Tendința de descreștere a concentrațiilor acestor poluanți în timp s-ar putea datora spălărilor ce au loc prin intermediul levigării, deși nu s-a observat nici o descreștere a concentrației acestor parametri după 20 de ani de levigare.
În multe dintre investigațiile realizate s-au găsit concentrații de azot amoniacal destul de ridicate (500-2000 mg/L) și nici o tendința de descreștere a acestora în raport cu timpul.
Amoniacul este eliberat din deșeuri în special prin descompunerea proteinelor. Singurul mecanism prin care concentrația amoniacului poate descrește în timpul descompunerii deșeurilor este levigarea, deoarece nu exista nici un mecanism prin care acesta să fie degradat în condiții metanogene. Din această cauză, amoniacul a fost identificat ca fiind cel mai semnificativ component din levigat pe termen lung [Pohontu C,2010].
Într-un studiu realizat pe 50 de depozite de deșeuri din Germania, concentrațiile de amoniac nu au prezentat nici o scădere semnificativă chiar și dupa 30 de ani de la inchiderea depozitului, amoniacul din faza acidă și cea metanogenă nu prezintă nici o schimbare semnificativă, iar valoarea medie este de 740 mg/L.
Figura 12. Fier, respectiv Figura 13. Mangan [www.google.ro]
Metale grele
Metalele grele sunt reprezentate de cadmiu (Cd2+), crom (Cr3+), cupru (Cu2+), plumb (Pb2+), nichel (Ni2+) și zinc (Zn2+).
Există o variație destul de largă în concentrațiile ionilor metalelor grele prezente în levigat. Totuși, în general aceste concentrații medii sunt destul de scăzute. Acest lucru s-a demonstrat și in cercetările realizate la depozitele mari, in celulele de testare precum și în studiile de laborator.
Concluzia finala a acestor studii a fost aceea că metalele grele prezente în levigat nu reprezintă o preocupare majoră.
Figura 14. Cadmiu, respctiv Figura 15. Crom [www.google.ro]
Figura 16. Cupru, respectiv Figura 17. Zinc [www.google.ro]
Compuși organici xenobiotici (XOCs)
Compuși organici xenobiotici (XOCs) originari din produsele de întreținere casnică sau din chimicalele industriale fiind prezenți în concentrații relativ scăzute (de obicei mai mici de 1mg/L compuși individuali). Acești compuși includ printre altele și o varietate de hidrocarburi aromate, fenoli, compuși clorurați alifatici, pesticide și plastifianți.
Cei mai frecvenți XOCs întalniți sunt hidrocarburile monoaromate (benzen, toluen, etilbenzen și xilen) și hidrocarburile halogenate cum sunt tetracloretilenul și tricloretilenul. Acești poluanți se găsesc în concentrațiile cele mai mari în levigat. Singurul motiv pentru care aceste investigații s-au axat pe aceste 2 grupuri de poluanți a fost efectul negativ pe care il au asupra mediului acvatic.
În plus, acești poluanți sunt foarte ușor de analizat în ciuda matricei foarte complicate a levigatului. În final, acești poluanți au fost declarați de catre Agenția de Protecție a Mediului, S.U.A.,ca fiind poluanți prioritari.
Informațiile cu privire la poluanții organici polari și ionici sunt insuficiente, deși numărul investigațiilor ce include acești poluanți solubili în apă sunt din ce în ce mai mari. Acest lucru poate fi exemplificat prin grupările fenolice, menționând că în studiile mai vechi erau analizați doar fenolii și cresolii, în timp ce investigațiile mai recente acoperă de asemenea și cloro- și nonil-fenolii. Cantitățile acestor fenoli sunt în general oferite în g/L.
Douăzeci și unu de pesticide au fost identificate prin ecranarea a 101 pesticide de pe 10 depozite diferite din Danemarca. Cei mai comuni au fost MPPC-urile (sau Mecoprop, prezent pe 9 depozite), Bentazonul (6 depozite) și MCPA (3 depozite). Aceste erbicide acide fenoxialcanoice au fost identificate și pe depozitele vechi. MCPP-urile au fost cele mai frecvent intâlnite.
Au fost de asemenea identificate și alte tipuri de pesticide cum sunt: ametrin, atrazina, clorpropan, diclobenil și hezazinon. Aceste cercetări au indicat faptul că pesticidele pot fi importante atunci când este evaluat impactul levigatului provenit de la platforma de depozitare, asupra apei subterane [Pohontu C, 2010].
S-au realizat măsurători pe 4 depozite diferite din Suedia pentru identificarea sulfonaților de benzene și naftalină. Rezultatele au arătat că benzen sulfonații (p – toluenesulfonat) și naftalen sulfonații (naftalen-1-sulfonat,naftalen-2-sulfonat, naftalen-1,5-disulfonat, naftalen-1,6-disulfonat, naftalen-2,6-disulfonat și 2-aminonaftalen-2,7-disulfonat) au fost prezenți în levigat, variind între câteva µg/L la 11mg/L.
Sulfonații includ anumiți surfactanți utilzați în detergenții de rufe și săpunuri.
Un alt tip de surfactant prezent în levigat este alchilfenoloul polietoxilat.
Alți poluanți care prezintă o problemă sunt ftalații. Cei mai frecvenți ftalați identificați sunt di-(2-hexiletil) ftalat, di-etil-ftalat, di-n-buti-ftalat și butil-benzil-ftalat.
Cele mai mari concentrații sunt totuși întâlnite odată cu degradarea produșilor acizi ftalici (peste 14 mg/L).
Se poate de asemenea nota faptul că MTBE ( metal-terț-butil-eter), utilizați ca aditivi în benzină, se află în concentrații mai mari de 35 µg/L în levigatul provenit de la un depozit din Suedia.
Mai mult de 200 de compuși individuali sau clase de compuși au fost identificați prin ecranarea XOCs proveniți de pe 3 deponii diferite din Suedia .
Printre acești compuși identificați au fost dioxanii și dioxalanii, compuși care nu au fost identificați anterior. Aceștia sunt eteri ciclici sintetici care au un prag de miros foarte scăzut și o intensitate de miros ridicată. Sunt originari din evacuarea deșeurilor de la producția de rășini alcaline și din produsele provenite din pictură și din tencuieli .
Putem intâlni și alte tipuri de compuși cum ar fi: bor, sulfuri, arsen, selenium, bariu, litiu, mercur și cobalt. Totuși, în general, acești compuși au concentrații foarte mici și prezintă o importanță secundară. Compoziția levigatului poate fi de asemenea caracterizată prin diferite tipuri de teste toxicologice ce oferă informații indirecte asupra conținutului de poluanți care pot fi dăunători pentru anumite clase de organisme [Pohontu C,2010].
In general, levigatul provenit de la depozitele de deșeuri poate avea concentrații foarte mari de materie organică dizolvată și macrocomponenți anorganici.
Anumiti parametri se schimbă drastic odata cu stabilizarea compoziției depozitului. În timpul fazei acide, levigatul poate avea valori scăzute de pH și concentrații mari pentru mulți compuși care sunt compuși organici ușor degradabili ca acizi grași volatili. În faza metanogenă stabilă, pH-ul crește, iar raportul CBO5/CCO ce reflectă degradabilitatea carbonului organic este foarte scăzut. Creșterea pH-ului poate de asemenea să afecteze o mare parte din parametrii anorganici. Pentru parametrii care nu sunt afectați de stabilizarea compoziției depozitului sunt oferite doar valori medii.
Cantitatea de suspensii este mult influențată de pH-ul levigatului . Prin percolare sunt antrenați în apă o serie de ioni , care îi pot conferi acesteia un caracter fie acid , fie bazic. Un pH acid va stimula intotdeauna mobilizarea ionilor metalici, ducând la creșterea concentrației de substanțe dizolvate din levigat și, implicit, a conductivității acestuia, în timp ce unul bazic va predispune la precipitarea lor, consecința logica fiind o cantitate de suspensii în levigat mai mare decat in primul caz și o concentrație mai mică a substanțelor dizolvate .
Levigatul format reacționează cu unele materiale care sunt în mod normal inerte, cum ar fi cenușa sau materialele de construcții pe bază de ciment sau gips, schimbându-le compoziția. Astfel, de exemplu, în zonele cu conținut ridicat de gips, este produs mai mult hidrogen sulfurat – constituent cu pondere ridicată în gazul din depozit.
5.2. Caracteristici ale diferitelor tipuri de levigat și caracterizarea microbiologică a acestuia.
Caracteristicile levigatului variază în funcție de vârsta acestuia. Fiind o soluție apoasă acesta are proprietăți fizice apropiate de ale apei. Alte caracteristici de bază vizează pH-ul, conductivitatea electrică, conținutul de materii solide în suspensie și conținutul de solide totale.
Indicatorii globali, adesea folosiți în evaluarea eficienții proceselor de epurare sunt CCO si CBO5 ale căror valori sunt prezentate în următorul tabel.
Tabel 2. Caracteristici ale diferitelor tipuri de levigat [C. Pohonțu, 2010]
Levigatul studiat provine de la depozitul de deșeuri municipale din Botoșani. Acesta prezintă mici particule în suspensie și are un miros pătrunzător. Având în vedere conținutul său foarte complex în substanțe organice, prezentate în tabel, levigatul va fi caracterizat în continuare aici, luând în considerare CCO-Cr exprimat ca mg O2/L (HG, 2005). În ceea ce privește culoarea, este maro-închis cu un maxim de absorbție la lungimea de undă de 375 nm.
Caracterizarea microbiologică a levigatului
În literatura de specialitate s-a studiat componenta microbiologică constatându-se că principalele microorganisme există în levigatul provenit de la platformele de depozitare a deșeurilor municipale și pot fi clasificate în:
Bacterii: acestea pot fi de diferite tipuri, cele mai frecvent întâlnite sunt cele anaerobe: bacterii hidrolitice și fermentative care creează fermentația metanogenă, cum ar fi specii ale genului Clostridium sp.
Fungi filamentoși: care sunt ciuperci saprofite sau parazite, sunt adaptabili în cele mai vitrege condiții, în care nu ar rezista alte microorganisme. Ei descompun substratul pe care se dezvolta.
Drojdii sau levuri: acestia sunt fungi microscopici întâlniți în levigatul bogat în carbohidrati [Pohontu C,2010].
5.3. Factorii care influențează calitatea și cantitatea levigatului
Cantitatea de levigat și gradul de impurificare al acestuia sunt dependente de: tipul deșeurilor depozitate, vârsta, înalțimea depozitului, caracteristicile meteorologice ale zonei de amplasare, calitatea izolației de la suprafața depozitului.
Variația în timp a compoziției levigatului. Compoziția deșeurilor prin gradul mare de diversificare generează similar un grad ridicat de diversificare a compoziției levigatului. Astfel, deșeurile cu un conținut ridicat de materiale biodegradabile influențeaza calitatea levigatului.
Vârsta depozitului. În timp, concentrațiile compușilor din levigat scad conținutul fiind format din apă, gaze dizolvate și biomasă. Cantitativ, levigatul crește în primii 4 ani, descrește până în cel de-al 8-lea an și ajunge constant la o valoare ce reprezintă cca 1‰ din cantitatea maximă.
Temperatura. Temperatura influențează procesele biologice și reacțiile chimice ce au loc in masa depozitului. La depozitele cu înalțimi mari, deșeurile aflate la adâncimi de peste 15 m nu sunt influențate de variațiile de temperatură sezonieră.
Continutul de oxigen disponibil din deșeuri. Descompunerea deșeurilor și eliberarea substanțelor chimice se produce în mod diferit în condiții aerobe și anaerobe rezultate prin acoperirea deșeurilor depuse ca material inert. La depozitele cu straturi de deșeuri mai groase sunt favorizate condițiile anaerobe.
Umiditatea deșeurilor. Amplasarea depozitelor în zone caracterizate de condiții meteorologice predominant ploioase generează o cantitate și o calitate a levigatului mai mare daca acoperirea nu este cea adecvată. Condițiile climatice duc și la variații sezoniere.
Omogenitatea masei depozitate. Un depozit municipal de deșeuri nu este omogen, aici aflându-se deșeuri ce absorb ușor apa precum cartonul și hârtia, dar și deșeuri aflate la extrema cealaltă precum masele plastice, sticla sau deșeurile de construcții [[NUME_REDACTAT],2009].
Calitatea levigatului
Calitatea levigatului în depozitul de deșeuri variază foarte mult în timp, la fel cu tipul de depozit de deșeuri existent. În particular este important de menționat diferențele care sunt între calitațile acestor lichide din țarile dezvoltate cu acelea din țarile în curs de dezvoltare. Într-un rezumat se poate spune că levigatul de la depozitul de deșeuri a țărilor în curs de dezvoltare prezintă concentrații mult mai mari de CBO5, amoniac, metale și solide în suspensie decât cele din țările dezvoltate. După cum vom vedea, acest lucru are implicații importante pentru operativitate și performanță a proceselor de tratare și trebuie să aibă prudență când se caută să se facă adaptarea tehnologiilor la cazuri locale.
În mare parte, diferențele sunt datorită conținutului ridicat de materie organică ușor biodegradabilă care este în depozitul de deșeuri în țările în curs de dezvoltare. Materia organică usor biodegradabilă are un conținut de umiditate ridicat și cum spune numele său se degradează rapid în depozitul de deșeuri producând mari concentrații de acizi grași volatili și amoniac – în general mult mai mari ca acelea care se raportează tipic pentru levigat a țărilor în curs de dezvoltare – produsul de la fermentația initială . La rândul său, acești acizi se diluează repede în levigatul depozitului de deșeuri prin scăderea pH-ului și contribuind la solubilizarea metalelor prezente în deșeurile depozitate în depozit.
Ca consecință, lichidele din aceste zone a depozitului de deșeuri care au fost recent depozite produc o altă contaminare și se numesc levigat tânăr. Concentrațiile substanțelor care se modifică se schimbă în funcție de degradarea deșeurilor, în finalul acestui proces lichidele generate conțin alte concentrații a diverselor metale care pot fi toxice și prezintă reacții de oxidare – reducere, ținând cont că un depozit de deșeuri cu operare de zeci de ani va fi întotdeauna o parte din depozitul care arată levigatul tânăr (care are mai puțin de un an), o altă parte a depozitului contine levigatul cu vârstă intermediară (între 1 și 5 ani) și alt levigat stabilizat (care are mai mult de 5 ani).
Pe de altă parte, concentrațiile agenților ca fierul, calciul și magneziul generează probleme practice și pot înfunda majoritatea conductelor, țevilor, valvelor, membranelor, rezervoarelor etc unde levigatul intră în contact cu sistemul de conducere și de tratament. Colmatarea sistemelor de drenaj, de conducere și de tratament a levigatului este întotdeauna o problemă practică de mare importanța în depozitul de deșeuri. La rândul sîu, pH-ul scăzut poate interfera cu funcționarea multor tehnologii care iși propun, de exemplu, volatilizarea amoniacului pentru care este necesar pH bazic sau cu unele procese biologice, cum ar fi nitrificarea sau substanțe chimice, cum ar fi rugina de fier.
In mod similar, îndepartarea CBO5 se vede afectată de toxicitatea generată de metale, dar la randul său, eliminarea acestora, incluzând acei compuși ai fierului, se văd interferați de prezența CBO5 care servește ca agent de complexare ce menține în soluție și limitată sever eliminarea sa. Prin urmare, CBO5 este un factor de limitare care impiedică tratarea levigatului.
În ceea ce privește prezența conținutului mare de azot, levigatul tanar poate genera probleme de toxicitate de amoniac în sistemele biologice anaerobe pentru îndepartarea CBO5. Pe de altă parte, fosforul, care ca valoare absolută se găsește în concentrații mari, des se găsește insuficient în levigatul tânăr atunci când are loc îndepartarea CBO5 prin procese biologice, ceea ce duce la necesitatea de a trebui să adauge fosfor în proces. În cazul levigatului stabilizat fosforul nu este un factor de limitare [ I.M.N. Franco s.a.,2011].
Dupa cum se observă, levigatul prezintă numeroase probleme care trebuie sa fie luate în considerare în momentul când se selectează metoda de tratare.
Cantitatea levigatului
Cantitatea levigatului într-un depozit de deșeuri este un punct important de luat în considerare în momentul selectării tehnologiei de tratare; aceasta este in funcție de trei variabile principale :
zona depozitului;
cantitatea de infiltrare ce se permite;
sistemul de drenaj și de impermeabilitate.
Zona depozitului afectează deoarece prin ea se realizează intrarea și contactul apei de infiltrare în deșeu. Prin mărirea zonei a depozitului crește în paralel și cantitatea de levigat, ținând cont că zonele sunt sisteme care funcționează decenii și de aceea se așteaptă ca și cantitatea de levigat să crească. Această creștere este o creștere treptată, lentă o dată cu anii.
Pe de altă parte, cantitatea de infiltrare care se permite în depozit depinde de numeroase variabile:
operația care se dă depozitului, de exemplu deversarea apelor;
cantitatea precipitațiilor directe care sunt in zonă;
prezența infiltrărilor subterane.
De obicei, variațiile în producerea levigatului asociate cu infiltrațiile sunt variații rapide, asociate ploii de exemplu , și pot face să oscileze în mod semnificativ cantitatea de levigat care trebuie tratat. În ultimul rând, sistemele de drenaj și impermeabilizare sunt importante pentru că ele nu permit ca levigatul să contamineze solul și apele subterane și astfel levigatul care se produce se colectează și iși primește tratamentul.
Variațiile fluxului de levigat afectează într-un mod diferit sistemele de tratament. Unele sisteme pot găzdui în procesul său variațiile în flux, fără a afecta, în timp ce altele nu. Aceasta poate genera necesitatea de structuri de stocare și egalizarea fluxului care afectează costurile procesului.
În unele cazuri, ca levigatul provenit de la depozitul de deșeuri unde se depozitează reziduri din activități comerciale și industriale, acesta are cantități considerabile de compuși organici volatili (COV). Acești compuși, cum indică și numele, se dizolvă în apă dar ies repede din soluție pentru a avea o mare volatilitate.
Mulți din acești compuși sunt în interesul mediului pentru că sunt volatili, dar sunt și toxici astfel eliberarea acestora în atmosferă sau în procesul de tratament poate duce la considerații importante de mediu. De exemplu, sistemele biologice care utilizează aer injectat în proces pentru a furniza oxigen sunt sisteme care iau împreuna cu aerul ieșit o mare cantitate de COV și care devin emisii de contaminare în atmosferă. La fel, dar într-o cantitate mai mică, se poate întampla cu sistemele anaerobe unde gazul care se produce în reactor aruncă afară din sistem COV. Dacă acest gaz se arde și temperatura și timpul de ars este suficient, atunci acești COV pot fi distruși în flacără. În unele cazuri este necesar să se facă tratamentul adițional a gazelor explosive pentru sistemul de tratament a levigatului [[ I.M.N. Franco s.a.,2011]
In 1997 la USA – EPA controlul emisiilor reglementate de COV în atmosferă spune că zonele care depășesc o cantitate masică de emisii de COV trebuie sa implementeze un sistem de colectare și control.
5.4. Conditii de calitate specifice levigatului de la Depozitul de [NUME_REDACTAT]
Se vor prezenta 4 buletine de analize la depozitul controlat de deșeuri Botoșani pentru levigat.
Luna iulie 2013
Buletine de analize:
Ape uzate evacuate de la Depozitul controlat de deșeuri solide municipale
Luna septembrie 2013
Buletine de analize
Ape uzate evacuate de la Depozitul controlat de deseuri solide municipale
Luna octombrie 2013
Buletine de analize:
Ape uzate evacuate de la Depozitul controlat de deșeuri solide municipale
Luna decembrie 2013
Buletine de analize:
Ape uzate evacuate de la Depozitul controlat de deșeuri solide municipale
Figura 18. Evoluția concentrației de CBO5 în 2013
Figura 19. Evoluția concentrației de materii în suspensie în 2013
Figura 20. Evoluția concentrației de CCO-Cr în 2013
Figura 21. Evolutia concentrațiilor unor poluanți în funcție de CMA în 2013
5.5. Colectarea levigatului de la Depozitul de [NUME_REDACTAT]
Sistemul de colectare a levigatului cuprinde: stratul de drenaj pentru levigat, conductele de drenaj pentru levigat, conductele de colectare a levigatului, căminele, stația de pompare, rezervoarele de stocare, conducta de transport a levigatului și instalația de transvazare în cazul tratării pe un alt amplasament.
Figura 22. Schema de principiu a sistemului de colectare a levigatului unde: [Manea A., 2012]
1 – bariera geologică;
2 – bariera construita;
3 – strat de drenaj pentru levigat;
4 – conducta de drenaj pentru levigat;
5 – cămin pentru levigat;
6 – conducta de colectare pentru levigat;
6a – zona în care se amplasează sistemele de control al scurgerilor de levigat;
7 – stație de pompare pentru levigat;
8 – rezervor pentru levigat;
9 – conducta de transport pentru levigat;
10 – instalație de transvazare pentru levigat.
Conductele de colectare pentru levigat trebuie să fie confecționate din PEID; diametrul interior se calculează, dar nu trebuie să fie mai mic de 200 mm.
Căminele pentru levigat se amplasează în afara suprafeței impermeabilizate de depozitare și se construiesc din PEID sau beton căptușit la interior cu un strat de protecție împotriva acțiunii corozive a levigatului. Diametrul interior al căminelor pentru levigat trebuie să fie de minimum 1 m, iar instalațiile se amplasează astfel încât să permită controlarea și curățarea conductelor de colectare și transport.
Stațiile de pompare pentru levigat trebuie să îndeplinească aceleași cerințe ca și căminele pentru levigat. Pompele pentru levigat trebuie să fie confecționate din materiale rezistente la acțiunea corozivă a levigatului.
Rezervoarele subterane se confecționează din PEID sau beton. Rezervoarele supraterane se confecționează din beton, oțel sau PEID; cele din beton și oțel se căptușesc la interior cu un strat de protecție din PEID sau alte materiale cu proprietăți echivalente de rezistență la acțiunea corozivă a levigatului. Rezervoarele supraterane se izolează la exterior împotriva înghețului.
Rezervoarele pentru levigat se dimensionează astfel încât să aibă capacitate suficientă pentru stocarea unui volum de levigat egal cu diferența dintre volumul maxim de levigat generat și capacitatea instalației de tratare/transfer.
Conductele de transport al levigatului trebuie să fie confecționate din PEID și se calculează în funcție de debitul necesar a fi drenat și colectat.
Instalația de transvazare a levigatului se realizează din beton căptușit la interior cu un strat de protecție rezistent la acțiunea corozivă a levigatului.
Pompa de transvazare se confecționează dintr-un material rezistent la acțiunea corozivă a levigatului [Manea A., 2012].
Capitolul VI.
Metode de epurare a levigatului
O dată cu dezvoltarea populației, cu dezvoltarea industriei și a comerțului, s-a observat o creștere a cantității de deșeuri industriale și municipale. De exemplu, în 1997, cantitatea de deșeuri din Rio de Janeiro era de 8042 tone/zi, în comparație cu cea din 1994, care era de 6200 tone/zi, cu toate ca practic nu se semnalează creșterea populației. În 2002, în Franța, s-au produs 24 milioane de tone de deșeuri municipale; o persoană a produs circa 391 kg.
Modul de depozitare actual al deșeurilor este acceptat în mare măsura, tocmai datorita avantajelor economice. S-au realizat mai multe studii pentru modalități de eliminare a deșeurilor (incinerarea, platformele de gunoi, compostarea), dar s-a stabilit în termeni de costuri, că tot platformele de gunoi sunt cele mai accesibile. În afară de considerentele materiale, se mai evidențiază și părți pozitive: minimizează impactul asupra mediului.
Cu toate că, în ceea ce privește variația compoziției levigatului aceasta poate varia în limite largi cu succesiunea fazelor aerobe, acetogene, metanogene, stadiile de stabilizare, cele trei tipuri de levigat au fost influențate mai ales de vârsta platformelor de gunoi. Relaționarea dintre vârsta levigatului și compoziția materiei organice, poate oferi informații despre alegerea tehnologiei de epurare. Pentru a evalua performanța bazată pe CCO, NH3-N și metale grele, sunt necesare valori exacte de pH și doze exacte.
În cazul în care caracteristicile levigatului nu se încadrează în limitele stabilite de legislația în vigoare pentru protecția mediului se impune tratarea /epurarea acestuia.
Epurarea levigatului se poate realiza în instalații de tratare care au rolul de a aduce valori indicatorilor caracteristici levigatului în limite admisibile pentru evacuarea în sisteme de canalizare sau în ape de suprafață [Pohontu C., 2010].
În funcție de condițiile locale specifice, caracteristicile levigatului și de receptorul în care se evacuează acesta, tratarea levigatului se poate realiza în două tipuri de instalații, și anume:
instalație de tratare proprie depozitului care să permită evacuarea levigatului direct în receptorul natural cu respectarea legislației în domeniu privind valoarea indicatorilor de calitate a efluentului;
instalație de preepurare a levigatului pentru a fi evacuat într-o stație de epurare a apelor uzate orașenești, cu respectarea valorilor indicatorilor de calitate a efluentului.
Recircularea levigatului în corpul depozitului este interzisă.
În figura de mai jos prezint o schema de tratare a levigatului.
Figura 23. Schema de tratare a levigatului [www.google.ro]
Instalațiile de tratare trebuie să asigure desfășurarea proceselor tehnologice, de așa manieră, încât să se obțină reducerea concentrațiilor la următorii indicatori: materii solide în suspensie, consum chimic de oxigen, consum biochimic de oxigen, amoniu, nitrați, nitriți, sulfuri, cloruri și metale grele.
În următorul tabel sunt redate concentrațiile maxime admise la descărcarea levigatului epurat în emisarii naturali sau la descărcarea acestuia într-o stație de epurare existentă, după ce acesta a fost supus unui proces de preepurare.
Tabel 3. Concentrațiile maxime admise la indicatorii de calitate ai levigatului conform NTPA 001 și NTPA 002 [[NUME_REDACTAT]- Teză de doctorat.2011]
6.1. Tratarea levigatului prin tratamente biologice
Tratarea biologică a levigatului se desfăsoara în bioreactoare ce conțin nămol activ și un sistem de membrane cu micro sau ultrafiltre. Cheia acestei tehnologii este reprezentată de separatorul cu membrana care face posibilă realizarea unei biomase cu concentrație ridicată și prin aceasta separarea mai intensă a formei solubile a poluanților organici din fluxul de deșeuri.
Acest tratament biologic este realizat cu ajutorul procesului de nitrificare-denitrificare.
Figura 24. Reactor de nitrificare-denitrificare [[NUME_REDACTAT] Fornicles–Tratamiento de lixiviados]
Nitrificarea este procesul prin care se realizează oxidarea biologică a amoniului. Aceasta se realizează în două etape, prima la forma de azotiți și apoi la forma de azotați. Responsabile pentru aceste două etape sunt doua bacterii chemoautotrofe (obțin energie din reacții chimice, prin oxidarea compușilor anorganici asemenea amoniacului, azotiților și sulfidelor), respectiv nitrosomonas și nitrobacter.
NH4+ + O2 Nitrosomonas NO2- + O2 Nitrobacter NO3-
[NUME_REDACTAT] [NUME_REDACTAT] este reducerea biologică a azotaților la azot gazos. Ea poate fi realizată în mai multe etape pe cale biochimică, cu producere finală de azot gazos. O gamă largă de bacterii heterotrofe iau parte la proces, necesitând carbon organic ca sursa de energie [ Belingher M.L. s.a.]
NO3- + carbon organic NO2 + carbon organic N2 + dioxid de carbon + apa
[NUME_REDACTAT] Azot gazos
Sistemele MBR (Membran-Bioreactor) sunt compuse dintr-o treaptă de epurare biologică, unde au loc reacțiile de denitrificare și de nitrificare, succedată de o unitate de filtrare cu membrane (ultrafiltrare). Acestea se fac printr-o barieră fizică (membrană) care permite recuperarea biomasei și reintroducerea ei in sistem și elimină din proces faza de sedimentare, ceea ce permite încărcări ale biomasei de pana la 15-16000 mg/l, fapt care se traduce printr-un volum redus al bioreactoarelor, respectiv o amprentă de sol cu 50-60% mai mică decat în cazul sistemelor SBR ([NUME_REDACTAT] Reactor). De asemenea, manevrabilitatea sistemului este mult mai facilă, întreg procesul putând fi monitorizat de la distantă. În cazul lichidelor dificile, cum este levigatul, se mai poate atașa o unitate de nanofiltrare sau de osmoză inversă, în funcție de scopul urmărit și de incărcarea acestuia, treaptă care elimină necesitatea utilizării bazinului de precipitare/coagulare/floculare și implicit a reactivilor necesari acestei faze, reducând pe această cale costurile de exploatare [V,[NUME_REDACTAT]].
Figura 25. Diagrama de flux a stației MBR [www.epurare.euriteh.ro]
6.1.1. Tratarea levigatului prin tratamente biologice aerobe
Procesele aerobe precum și cele anaerobe au fost pe larg studiate pentru tratamentul levigatului din depozitele de deșeuri. Există experiență cu o mare varietate de tipuri de sisteme de la tradiționalele lagune de aerare până la sofisticatele sisteme care cuplează reactoarele biologice cu procesele de ultrafiltrare cu membrane. Rangul de aplicare este cunoscut la fel ca problemele și limitările care pot interveni în aplicarea sa. Se utilizează când se vrea să se obțina o concentrație mică de CCO în efluenți. Este important de clarificat că deși concentrațiile de CCO în levigat sunt foarte mari este relativ uțor să avem o îndepartare procentuală superioară de 90% în acest parametru; totuși resturile de CCO încă pot fi mari.
Costurile de investiție, de operare și de întreținere sunt mai mari ca acelor din procesele anaerobe când levigatul este concentrat, cum este în cazul unui levigat tânăr, pentru care se obține mai bune relații benefice/cost când se utilizează pentru tratarea levigatului cu concentrații medii sau reduse de CCO [J. [NUME_REDACTAT],2011].
Un proces aerob ar trebui să permită o reducere parțială a poluanților organici biodegradabili, și în același timp să se ajungă la nitrificarea NH3-N. Procesele biologice aerobe, bazate pe procese de creștere a biomasei în suspensie , prin exemplificarea cu lagune aerate și procese convenționale cu nămol activ au fost adoptate la scara larga [Mennerich A.,1987]. Sistemele de creștere a biomasei atașate prezintă un interes major: reactoare cu pat fluidizat (MBBR) și biofiltrele. Combinarea proceselor de separare cu membrane și bioreactoarele aerobe, cunoscute sub numele de biorectoare cu membrane, a condus la noi direcții de dezvoltare a epurării levigatului.
Lagooning – o tehnică de tratament natural care constă în acumularea apelor reziduale în decantoare sau bazine, numite decantoare de stabilizare biologică, unde au loc o serie de procese biologice, biochimice și fizice; metoda eficientă pentru cantități mici de ape reziduale.
Figura 26. Exemple de tratare a levigatului prin tratamente biologice aerobe, Lagune [C Pohonțu, 2010]
Procese de creștere a biomasei în suspensie
Lagunele – bazinele de aerare, sunt catalogate ca metode cu costuri reduse pentru eliminarea patogenilor, a materiei organice și anorganice. Costurile reduse de operare și mentenanță au dus la alegerea acestor bazine ca opțiuni pentru epurarea apelor uzate, mai ales în tarile în curs de dezvoltare. În tabelul 4, sunt prezentate performantele lagunelor, în condiții operaționale diversificate [Pohonțu C – 2010]
Maehlum a folosit lagune aerobe-anaerobe, on-site și mlaștini (man-made) pentru tratamentul biologic a levigatului. Reducerea N, P și Fe a fost în proporție de 70% pentru levigatul diluat. Orupold ș.a au studiat fezabilitatea folosirii lagunelor pentru a elimina compușii fenolici, sau alte tipuri de materie organică. Reducerea parțială a CCO a fost în proporție de 80-88%. Cu toate acestea, lagunele nu reprezintă o metodă optimă de tratament a levigatului, chiar dacă costurile de operare sunt mici. Temperatura este un factor care influențează activitatea microbiană la nivelul lagunelor.
Tabel 4. Performanta lagunelor de epurare a levigatului [Pohonțu C – 2010]
Recent, tehnologia cu biomembrane reprezintă un tratament care combină ultrafiltrarea cu tratamente biologice (pentru ape reziduale municipale, industriale) si este de asemeni aplicată pe scară largă pentru levigat.
În ceea ce privește CBO5 și CCO-Cr- și eliminarea metalelor grele, sunt obținute rezultate bune când se folosește tratamentul biologic. Există totuși probleme specifice în ceea ce privește toxicitatea și deficiența de nutrienți
Când se supune procesului de epurare, un levigat mai vechi, cu o vârstă mai mare, mai puțin biodegradabil, valorile permise de CCO-(Cr) pentru deversări directe sau indirecte nu pot fi obținute. De asemeni, tratamentul biologic devine dificil de aplicat când levigatul este toxic
În rapoartele operative se menționează probleme cu generarea de spume, cu precipitații de fier și în cazul nămolului activ, probleme pentru acceptarea variațiilor mari în încărcările hidraulice și organice care caracterizează levigatul. Acesta din urmă poate implica sisteme care necesită rezervoare de egalizare de debite ca parte din tratament.
În plus și în funcție de forma de operare a procesului are o generație ridicată de nămol rezidual în cantitate mai mare ca în procesele anaerobe și este necesar creșterea costului de investiție, de operare și de întreținere. Pe de altă parte, atunci când levigatul aduce cantitați importante de COV, aerul care se utilizează în procesul de aerare din rezervorul biologic trebuie să fie tratat în același timp pentru reducerea COV. Acest lucru face mai complex operarea sistemelor de tratament și cresc costurile.
Procesele cu nămol activ
Aceste procese sunt aplicate la scara largă pentru epurarea apelor reziduale, sau ca o parte a procesului de epurare pentru levigat. Cu toate acestea, folosirea proceselor cu nămol activ, pentru epurarea de levigat nu și-au dovedit eficiența .
Exista câteva lucrări disponibile cu referința la epurarea levigatului folosind nămol activ.
Sequencing batch reactor- rezervoare industriale folosite pentru epurarea apelor
Acest sistem este potrivit pentru procesul de nitrificare, în timp ce oferă un regim de operare compatibil pentru oxidarea carbonului organic și a nitrificării [Silva A.C.,2004] . Mulți autori au raportat eliminarea de până la 75 % a CCO. Eliminarea a aproximativ a NH4+-N, a fost observata de Lo în timpul tratamentului levigatului în SBR pe o perioada de 20-40 de zile. Procesul SBR este important atunci când levigatul variază în timp, din considerente de calitate și cantitate [Vishvanatan C.,2007].
Tratamente adiționale – fizico-chimice (coagulare floculare, precipitare, absorbție) se impun a fi folosite. Procedeele fizico-chimice, au un cost operațional mare și pot produce compuși secundari, care sunt uneori greu de eliminat (evacuat).
Sisteme de creștere a biomasei atașate
S-au dezvoltat o serie de sisteme inovative aerobe, numite sisteme de creștere a biomasei atașate, care folosesc biofilmul. Aceste sisteme, nu pierd biomasă activă. De asemeni, nitrificarea nu este afectată pregnant de temperaturile joase, cum sunt afectate sistemele de creștere a biomasei în suspensi
Biofiltre (Trickling filters)
Aceasta metodă a fost analizată pentru scăderea N din levigatul din platforma de gunoi. Biofiltrele rămân o opțiune interesantă pentru nitrificare, datorită costurilor reduse [Pohontu C,2010].
Figura 27. Constructia unui filtru biologic [www.google.ro]
Figura 28. Filtre biologice [www.sabatergrup.com]
Funcționarea unui proces aerob necesită o mare capacitate tehnică din partea operatorului, precum și necesitatea de întreținere a echipamentelor.
6.1.2. Tratarea levigatului prin procese biologice anaerobe
Tehnologiile clasice pentru îndepartarea materiei organice, ca în cazul levigatului unde predominantă este materia organică dizolvată, sunt procesele de tratare biologice. Pentru cazul unui levigat tânăr, în special levigatul din depozitele de deșeuri cu conținut ridicat de MOFBD (materie organică ușor biodegradabilă), consecințele conținutului ridicat de materie organică seamănă pentru aplicarea proceselor de tratare anaerobe. De fapt, există numeroase rapoarte de lucru din toate tipurile de tehnologii anaerobe, de la cele mai simple lagune anaerobe până la cele mai complicate sisteme de filtre fluidizate trecând prin filtre anaerobe și reactoare UASB.
Digestia anaerobă a levigatului poate fi potrivită pentru efluenți care conțin materie organică greu biodegradabilă. În mod contrar proceselor aerobe, digestia anaerobă conservă energia și produce solide puține, dar reacțiile sunt lente. Metanul (CH4) rezultat în urma procesului poate fi utilizat și în alte scopuri.
În ceea ce privește reducerea de CCO se raportează eficiențe foarte ridicate de încărcări rezonabile. Ele sunt de obicei folosite pentru a ajunge la nivelul secundar de tratament, dar când se vrea eficiențe superioare se utilizează ca pretratament, precedente a sistemelor aerobe ca nămol activ.
Principalul avantaj prezent în procesele anaerobe este că acestea au o mare simplitate în sistemul de tratament și o mică cantitate de nămol.
Aceasta se reflectă în costuri mici de investiție, de operare și de întreținere și în cerințe tehnice minore a personalului care operează sistemul. Totuși, există cateva măsuri de precauție care trebuie luate în calcul în aplicarea acestui tip de proces. Conținutul mare de amoniac și de minerale dizolvate pot genera probleme de toxicitate pentru microorganisme.
Acest lucru implică o eliminare anterioară de amoniac atunci când aceasta este problema sau aplicarea de încărcare de lucru reducând debite la limitări în activitatea microbiană pentru motivul toxicității. Pe de altă parte, investigatorii care au lucrat cu sisteme de tratament anaerobe pentru levigat în depozite de deșeuri indică o acumulare foarte semnificativă de materie anorganică precipitată în reactor și în nămolul din sistemele anaerobe [J. Pravin,2013]
Cum se menționează anterior, aceasta este o problemă practică de o mare importanță pentru funcționarea sistemelor. Acumularea materiei precipitate în reactor formează depuneri care limitează volumul activ din reactor, limitează activitatea nămolului și înfundă sistemele de conectare a reactoarelor terminând într-un final într-un colaps din sistemul de tratare, o alternativă în costuri și complicații foarte mari în funcționarea și întreținerea plantelor.
Filtrele anaerobe – sisteme care adună avantajele sistemelor anaerobe. Într-un flux pe filtru se reține biomasă sub formă de biofilm. Henry ș.a. au demonstrat că un filtru anaerob ar putea reduce CCO cu 90%, la șarje ce variază între 1,26 și 1,45 kg CCO m3/zi. Cantitatea totală de biogaz a variat între 400 și 500 L gaz/kg CCO eliminat, iar cantitatea de metan a variat între 75-85%.
Reactor cu pat fluidizat – Suidan s.a. și Imai au făcut referințe la paturile fluidizate, în prezența de carbon. Procesele combinate de biodegradabilitate și adsorbție oferă o modalitate de eliminarea compușilor organici. Imai ș.a. a descoperit că procesele cu pat fluidizat în prezența de carbon activat biologic sunt mai eficiente pentru epurarea levigatului cu vârsta mare [Pohontu C,2010]
6.2. Tratarea levigatului prin tratamente fizico-chimice
Procesele fizice și chimice includ reducerea solidelor în suspensie și a particulelor coloidale, materialului flotant, culorii și compușilor cu toxicitate mare; reducerea se realizează ori prin flotație, prin coagulare floculare, adsorbție, oxidare chimică și stripare cu aer. Epurarea fizico-chimică este utilizată ca parte integrantă a procesului per-ansamblu, sau pentru a reduce un anume poluant.
6.2.1. Coagularea – flocularea
Introducerea unor reactivi chimici care prin dizolvarea lor în apă, produce ioni de semn contrar particulelor coloidale, neutralizând total sau parțial sarcina electrică a acestora, atfel încât forțele de respingere dntre particulele în suspensie sunt reduse, conducând astfel la aglomerarea lor în microflocoane sau flocoane (agregate mai mari și mai grele). Acest procedeu de tratare a apei este denumit coagulare-floculare.
Coagularea este procesul de unire a particulelor coloidale ca urmare a distrugerii prin adaos de substanțe sau prin modificarea altor factori care produc distrugerea stabilității sistemelor coloidale, facilitând astfel manifestarea forțelor de atracție dintre particule. Materialele care produc coagularea se numesc coagulanți.
Flocularea este procesul de distrugere a sistemelor coloidale care constă în unirea particulelor coloidale ca urmare a intervenției unui agent floculant, de obicei un compus macromolecular, prin crearea unor punți de legătură între particule fără modificarea substanțială a elementelor de stabilizare proprii sistemului [V Jucan, 2011].
Procesul de coagulare – floculare necesită utilizarea unor materiale de coagulare sau agenți de coagulare și adjuvanți de coagulare sau floculanți. Materialele de coagulare sunt substanțe chimice cu greutatea moleculară obișnuită, iar floculanții sunt materiale cu greutate moleculară mare.
Printre materialele de coagulare clasice sunt sărurile metalice anorganice, cele mai răspândite sunt sărurile de aluminiu și de fier. Într-o soluție apoasă la un pH acid aceste săruri se găsesc sub formă hidrolizată: [Fe(H2O)6]3+; [Al(H2O)6]3+. Adăugarea acestor săruri în apa de tratat duce la hidrolizarea acestora. Ecuația general a hidrolizei este următoarea:
xMe3+ + yH2O ↔ [Mex(OH)y]3x-y + yH+
Principalele material de coagulare clasice si caracteristicile lor sunt prezentate in următorul tabel:
Tabel 5. Principalele materiale clasice de coagulare [S.C.Moșneag, V. Popescu, 2011]
Coagularea și flocularea pot fi folosite pentru epurarea levigatului cu vârstă mare și a celui stabilizat. Este folosit ca un proces plasat înaintea epurării biologice și a osmozei inverse, sau ca un pas final în reducerea materiei organice nebiodegradabile. Al2(SO4)3, FeSO4, FeCl3 sunt agenți coagulanți utilizați frecvent [Pohontu C, 2010]
Au fost efectuate numeroase studii având în vedere utilizarea coagulării-floculării pentru epurarea levigatului, cu obiective de determinarea optimizării proceselor, de exemplu alegerea celui mai potrivit coagulant și a dozei acestuia , și efectul pH-ului.
Avantajele coagulării sunt:
sulfatul de aluminiu, sulfatul feros, clorura ferică și sulfatul de clor feric sunt utilizați în mod obișnuit ca și coagulanți;
eficiență pentru compușii organici și metalele grele.
Dezavantajele coagulării sunt:
este produs un volum de nămol consistent;
creșterea concentrației de aluminiu sau fier, în faza lichidă, se poate observa;
pH-ul trebuie să fie menținut mare.
6.2.2. Precipitarea chimică
Precipitarea este formarea unei substanțe insolubile (solide), numită precipitat, creată într-un mediu lichid de reacție chimică sau prin electroliză. Precipitarea se determină prin adăugare de substanțe precipitante (reactivi) la soluții chimice. Precipitatele au o gamă largă de utilizări în chimie analitică, ele reprezentând caracteristica după care se recunosc anumiți cationi. Reactivii (precipitanții) pot în reacție să-și păstreze compoziția chimică sau să și-o modifice.
În cazul levigatului, precipitarea chimica se folosește ca pretratament îndepărta NH+4-N. Cercetatorii au confirmat ca un proces cu nămol activ poate fi influențat semnificativ de prezența NH+4-N. Reducerea CCO a scăzut de la 95 la 79 %, când concentrația NH+4-N în apa uzată a crescut de la 50 la 800 mg/L. Multe lucrări au fost inițiate pentru a investiga precipitarea selective a NH+4-N .
6.2.3. Oxidarea chimică
Oxidarea este o reacție chimică prin care se adaugă un atom de oxigen la molecula unei substanțe, care poate fi atât organică, cât și un compus anorganic. Practic, orice ardere este o oxidare.
Oxidarea chimică este o metodă studiată pentru epurarea efluenților ce conțin poluanți refractari, cum ar fi exemplul levigatului. Un interes intens s-a manifestat pentru AOP.
Aceste procese, exceptând ozonizarea simplă, folosesc o combinație de oxidanți puternici, de exemplu O3 și H2O2, iradierea cu UV, cu fascicule de electroni, cataliza. În tabelul 6, este prezentată o listă de sisteme AOP. S-a demonstrat că AOP pot fi folosite pentru levigat cu vârsta mare, sau bine stabilizat, fiind aplicate pentru:
a oxida substanțele organice;
a îmbunătăți biodegradabilitatea poluanților organici recalcitranți, până la o valoare la care costurile proceselor ulterior aplicate sa nu aibă o valoare prea mare.
Chiar dacă multe din studiile anterioare au demonstrat eficiența în eliminarea CCO, se folosește acest tip de epurare ca tratament terțiar, înainte de eliminarea în mediu. Câteodată eficiența epurării pe levigat stabilizat a fost moderată. După o oră de ozonizare (1,3-1,5 g O3/g CCO degradat), a fost observată o reducere de 30%. Reducerea valorii CCO a fost influențată în mare parte de combinarea oxidanților (H2O2/O3), sau de adăugarea unui sistem de radiații (H2O2/UV).
6.3.Tratarea levigatului prin tratamente avansate
[NUME_REDACTAT] reprezintă în fizică fenomenul de reținere a moleculelor unei substanțe fluide (numite adsorbat) pe suprafața unui corp lichid sau solid (adsorbant). Datorită grosimii sale mici, această suprafață (numită strat superficial) poate fi considerată omogenă și având proprietăți specifice, diferite de cele ale fazelor separate.
Adsorbția este în general exotermă, fiind influențată de natura, concentrația și mărimea suprafeței de contact a celor două faze; de asemenea, crește cu mărirea presiunii și cu scăderea temperaturii.Procesul invers poartă numele de desorbție [www.wikipedia.org]
Adsorbția poate fi:
de natură fizică, numită și adsorbție fizică, la care fenomenul adsobției se datorează acțiunii forțelor Van der Waals de atracție dintre moleculele adsorbantului și adsorbitului. Acest fenomen este similar procesului de condensare a lichidelor.
de natură chimică, adesea numită și chemosorbție, fenomen în care gazul este menținut la suprafață de forțele chimice specifice substanțelor implicate. Formarea unor legături între moleculele adsorbantului și adsorbitului se realizează prin absorbția energiei de activare.
Adsorbția poluanților pe cărbune activ pe colonițe sau în formă de pudra, conduce la o reducere mai bună a CCO decât alte metode chimice, indiferent de concentrația materiei organice inițiale.
Cea mai mare piedică este aceea că este necesitată o frecventă regenerare a carbonului activ. Adsorbția pe cărbune activ a fost folosită în același timp cu epurarea biologică pentru a conferi mai multă eficiență a procesului.
Figura 29. Spectofotometru de absorbtie atomica modelul [NUME_REDACTAT] [O.P.Martinez, 2008]
Materia organică non-biodegradabilă, CCO și culoarea poate fi redusă prin epurarea biologică. Rodriguez ș.a [Kyser R., 1986] au studiat cărbunele activ, și alte tipuri de rășini pentru eficiența reducerii materiei non-biodegradabile. Cărbunele activ prezintă capacitatea de adsorbție cea mai mare, la care se remarcă o descreștere a CCO cu 85%.
Recent au fost analizate simultan tratamentele de adsorbție și cele biologice. O reducere de aproximativ 77% a CCO s-a produs folosindu-se cărbune activ cu o concentrație de aproximativ 2 g/L.
Au mai fost studiate și alte metode adsorbante. Harvey a folosit turbă pretratată ca mediu de epurare adsorbant. S-a atins o reducere de 100% pentru CBO5 și amoniu, și de 69 % pentru CCO. Încă din 1988, McLellan și Rock au concluzionat că filtrarea pe turbă poate fi folosită ca un tratament de preepurare pentru a reduce concentrația metalelor, înainte de aplicarea procedeelor de epurare convenționale. De asemeni, calcarul și-a dovedit eficiența în îndepărtarea metalelor din apele uzate [Pohontu C.,2010]
Avantajele adsorbtiei sunt:
proiectarea si operarea coloanelor de adsorbtie sunt simple;
materiale disponibile care pot fi folosite ca adsorbanti (carbuni, zeoliti, incinerator de cenusa s.a.);
randament ridicat de indepartare cu peste 90% CCO.
Dezavantajele adsorbtiei sunt:
regenerarea constanta de carbon activ;
eliminarea carbonului folosit;
costuri pentru carbon activ granular si carbon activ pudra.
[NUME_REDACTAT] este una dintre cele mai eficiente metode pentru separarea impuritaților din apele uzate.
Flotația este un proces de separare din amestecuri multifazice, în urma formării unor agregate: bulă de gaz – particule solide. În procesul de flotație, faza devenită mai ușoară, respectiv agregatele formate, se ridică la suprafață, separându-se din amestec. Flotația este utilizată de asemenea, pentru separarea din apă a unor substanțe insolubile, ca de exemplu: grăsimile, uleiurile, etc. Prin adăugarea unor reactivi chimici sau floculanți se poate mări eficiența și randamentul procesului de separare din suspensie a unor particule coloidale, greu de separat.
Înlaturarea grăsimilor din apele uzate este o măsură vitală pentru tratarea biologică în tancurile de aerare. Prezența grăsimilor în tancurile de aerare, împiedică (frânează) transferul oxigenului din aer în apă, datorită modificărilor care au loc la interfața dintre cele două lichide. În plus, reciclarea grăsimilor și uleiurilor extrase din apele uzate prin flotație poate să fie o operație profitabilă ținând cont de cantitățile mari de ulei deversat în apele de canalizare.
Descrierea procesului de separare prin flotație
Flotația este un proces asigurat de introducerea aerului sub formă de bule la care aderă particulele solide sau cele aflate în emulsie. Agregatul format astfel, se ridică la suprafața fluidului ca urmă a diferenței de densitate (fig. 29). Formarea bulelor de aer în masa lichidului asigură apariția unei suprafețe mari de contact între particulele de poluant și bule. Procesul se bazează pe capacitatea particulelor dispersate (solide sau lichide) de a adera la bulele de aer, formând conglomerate care ridică la suprafață datorită forțelor de ascensiune ale bulelor.
Figura 30. Reprezentarea principiului flotației. a. Prezentare generală; b. Sistemul de flotație.
suspensie (emulsie); 2- agregate bulă – particule; 3 – particule solide de impurități; 4 – ansamblu de bule cu particule flotate
Spumarea este un proces de separare la suprafață a impurităților prezente în spuma generată prin difuzia aerului în masa de lichid. Prin acest proces se pot inlătura cca 80% din impuritățile organice (detergenți, proteine, grăsimi, aminoacizi) și o cantitate mai mică de materiale minerale dispersate (8%).
În cazul proceselor de flotație aplicate pentru separarea (concentrarea) minereurilor este necesară adaugarea unor agenți de spumare în scopul reducerii tensiunii superficiale și facilitării formării unei spume stabile. Agenții de spumare sunt substanțe tensioactive, polare sau nepolare, care reduc tensiunea superficială datorită tendinței de acumulare la interfața lichid-gaz. Substanțele adaugate sunt adsorbite la suprafața bulelor de aer acoperindu-le cu o pelicula foarte subțire care face bulele flexibile și stabile [www.simutcluj.ro]
Figura 31. Procesul de spumare a apei uzate [Stația de Epurare,Iași]
De-a lungul timpului, flotația s-a direcționat pe scăderea coloizilor, macromoleculelor, microorganismelor și fibrelor. Cu toate acestea, puține studii fac referință directă la aplicarea flotației pentru epurarea de levigat. Zouboulis a cercetat folosirea flotației în colonițe, ca un pas pentru eliminarea acizilor humici din levigatul activat. După optimizarea procesului, aproximativ 60% din acizi humici au fost îndepărtați.
Striparea cu aer
Striparea cu aer presupune introducerea de bule de aer fine în apa uzată, în care poluanții volatili trec din faza apoasă lichidă în faza apoasă gazoasă, fiind transportați astfel în atmosferă o dată cu ridicarea bulelor la suprafața apei. Procesul se aplică pentru eliminarea sulfurilor, a compușilor organici nepolari cu greutate moleculară mica și a azotului amoniacal.
Metoda de stripare cu aer implică eliminarea amoniacului din apele uzate prin gazeificare cu aer sau abur (fix. X).
Figura 32. Tipuri de scrubere: stânga – cu umplutură; dreapta – tip venturi.
În zilele noastre, cea mai comună metodă pentru eliminarea concentrației mari de NH+4-N, făcând parte integrantă dintr-un proces de epurare, este striparea cu aer. Cantități mari de NH+4-N, care se găsesc în mod uzual în levigat, pot fi reduse prin această metodă, dar în același timp, pot crește toxicitatea apei uzate (în cazul de față a levigatului).
Dacă această metodă se dovedește a fi eficientă, pe parcursul procesului se folosesc valori mari de pH, iar faza gazoasa contaminată trebuie supusă fie unui tratament cu H2SO4 sau cu HCl. Performanțele acestui proces pot fi evaluate în termeni de eficiența eliminării.
Exista totuși o preocupare crescută în ceea ce privește cantitatea de NH3 ce este eliberată în atmosfera, putând cauza poluare severă, dacă nu este adsorbita de H2SO4 și HCl. În turnurile de stripare când Ca(OH)2 este folosit pentru ajustarea pH-ului, și ca agent antispumant [C. Pohontu, 2010]
Figura 33. Distilator semi-automat pentru determinarea NH+4-N [O.P.Martinez, 2008]
Procese combinate de oxidare avansată folosind ozon, drept agent principal de oxidare
Ozonul ca agent oxidant
Ozonul cu formula chimică O3, este printre cei mai puternici oxidanți deoarece în comparație cu Fluorul prezintă un potențial de oxidare superior.
Acțiunile ozonului sunt multiple:
transformarea compușilor organici greu degradabili în substanțe mai ușor de descompus;
oxidarea totală a compușilor organici și anorganici;
decolorarea prin acțiunea sa oxidantă, cât și atacul asupra moleculelor colorante cu dublă legătură;
reducerea și eliminarea gustului și mirosului prin oxidarea H2S, cât și a sulfaților organici în particular;
ameliorarea clarității/opacitătii substanțelor;
menținerea proprietaților generale ale instalației de tratament, lupta împotriva proliferării microorganismelor;
puternic efect dezinfectant în doze relativ scăzute.
În raport cu clorul și derivatii săi ozonul evită formarea cloraminelor, clor-fenolilor (THM-Trihalometani), cât și a cloriților sau cloraților.
Ozonul. Fiind un gaz instabil, ce se descompune rapid, trebuie întotdeauna produs înainte de utilizare.
Caracterizat prin durata sa scurtă de viață, limitată la numai câteva minute în apă și la cateva ore în aer, ozonul este considerant ca fiind un agent oxidant, puțin periculos, cu toate că este recunoscut pentru toxicitatea sa.
Pentru aplicații în epurare, ozonul a fost sintetizat printr-un proces de descărcare electrică în atmosferă conținând aer îmbogățit cu oxigen (proces numit PSA).
În practică cantitatea necesară de ozon pentru asigurarea unui tratament optim trebuie redusă, ceea ce se poate realiza în diferite moduri:
eliminarea materiilor în suspensie înaintea oxidării: necesită o etapă preliminara de filtrare; aceasta permite estimarea unei medii de substanță organică reziduală dizolvată;
estimările tehnico-economice au un rol hotărâtor;
puterea oxidantă a ozonului poate fi crescută, în prezența unor oxidanți, a radiațiilor UV sau a catalizatorilor, când se poate realiza o oxidare mai puternică a materiei organice, în consecință o eliminare crescută a substanțelor organice și a culorii reziduale;
limitarea cantității de ozon injectată, cu minimizarea investiției, și respectiv asigurarea funcționării viitoare a unității de tratare.
Cercetările actuale legate de levigat (Echegaray 1994, Steensen 1997) s-au concentrat pe folosirea procesului de oxidare, cu folosire de ozon sau peroxid de hidrogen (H2O2).
Cu aceste AOP- “ Advanced oxidation Processes” – procese de oxidare avansată se produce:
degradare parțială fizico-chimică;
îmbunătățirea biodegradabilității;
reducerea toxicității levigatului (Bowers, 1991).
După reducerea conținutului de substanță organică în tehnologia propusă se folosește o treaptă de sorbție, folosind biosorbenți (sorbenți naturali de origine vegetală), care se găsesc în cantitate mare ca deșeuri sau produse secundare, rezultate de la activitățile industriale sau agro-tehnice. Aceștia sunt caracterizați printr-un preț de cost redus și respectiv capacitate de sorbție apreciabilă pentru ionii metalelor grele din levigat, dar chiar și pentru substanța organică reziduală, rămasă după treapa de oxidare avansată [C. Pohontu,2010]
În final, după un timp de contact suficient între levigatul pretratat, prin oxidare avansată, si biosorbentul folosit, amestecul este trecut printr-un filtru presă, care scoate apa tratată pe de o parte și respectiv biosorbentul deshidratat parțial, sub formă de brichete, care dupa uscarea totală pot fi utilizate drept combustibil.
Prin tratarea levigatului cu ozon se urmărește atingerea următoarelor obiective:
eficacitatea tratamentului cu ozon prin calculul gradului de mineralizare (prin determinarea indicatorului CCOCr (TOC) total înainte, cât și după realizarea oxidării) precum și a gradului de decolorare (prin determinarea inițială și respectiv momentana a absorbanțelor probelor corespunzătoare diferitelor momente de timp);
estimarea consumurilor specifice de energie și respectiv materiale;
dimensionarea unei stații de tratare pentru o capacitate de 2mc/zi și a echipamentelor specifice (utilaje, AMC, etc) precum și estimarea fiabilității în funcționare continuă pentru o perioadă de un an.
Figura 34. Instalație de ozonizare [[NUME_REDACTAT] ,2010]
Ozonizarea poate fi aplicată cu succes pentru reducerea CCO. Realizarea epurării folosind ozonizarea poate duce la costuri foarte mari, în schimb preepurarea levigatului cu ozon, înainte de tratamentul cu nămol activ poate eficientiza costurile. Prin folosirea O3 se pot realiza: degradări parțiale, biodegradabilitate crescută și minimizarea toxicității.
Epurarea acestui flux de levigat, după ozonizare, împreuna cu alte ape uzate, intr-o stație de epurare (fig.27) poate avea un potențial ridicat .
Figura 35: Epurarea avansată prin oxidare (ozonizare) a levigatului și deversarea efluentului tratat în stația de epurare municipală [[NUME_REDACTAT], 2010]
6.4.Tratarea levigatului prin procesele de membrana
Microfiltrarea (MF), Ultrafiltrarea (UF), Nanofiltrarea (NF), și osmoza inversă(RO) sunt principalele procese de membrană aplicate pentru epurarea levigatului.
Figura 36. Filtrare cu membrana [[NUME_REDACTAT], 2013]
Microfiltrarea (MF)
Microfiltrarea (micrositarea) presupune, trecerea apelor uzate epurate prin procedee mecano-biologice printr-o sită deasă, alcătuită dintr-o sită de oțel inoxidabil sau din masă plastică cu ochiuri extrem de fine, cu interspații microscopice. În timpul procesului de filtrare sunt reținute de regulă pe site particulele rămase în apa epurată după decantarea secundară și al caror dimensiune sunt mai mari decât cele ale ochiurilor sitei, dar se pot reține și particule mai mici decât mărimea ochiului sitei.
Această reținere suplimentară se datorează atât proliferării pe sită a unor microorganisme,cât și fixării pe aceasta a unor particule fine, constituindu-se în acest fel o rețea de filtrare foarte densă. S-a constatat că pentru obținerea unei ape de calitate cât mai bună este necesar ca pierderea de sarcină prin microsită să rămână constantă, cu scopul de a preveni trecerea particulelor fine reținute. Ochiurile micrositelor au diferite mărimi, funcție de tipul de suspensii dorite a fi reținute. Ele se curață cu hipoclorit de sodiu la intervale de circa 8 săptămâni.
Microfiltrarea este folosită pentru eliminarea coloizilor și materiei în suspensie, mai ales pentru un pretratament înainte de alte procese de membrana (UF, NF și RO) folosită împreună cu alte procese chimice. Piatkiewicz s.a., într-un studiu realizat în Polonia, a afirmat ca MF este un stadiu de prefiltrare.
Microfiltrarea indeparteaza 35-40% CCO.
Ultrafiltrarea (UF)
Este un procedeu asemănător cu osmoza inversă, în sensul că se utilizează o membrană semipermeabilă ca mediu de ultrafiltrare. Deosebirea constă în faptul că nu mai este necesară o presiune exterioară suplimentară ca la [NUME_REDACTAT], presiunea apei din rețea fiind suficientă. Precizia de filtrare este suficientă pentru a asigura o apă cu calități de potabilitate adecvate, în anumite condiții.
Ultrafiltrarea este un proces capabil să elimine macromoleculele și particulele în dependență puternică cu tipul materialului folosit la membrană. UF poate fi utilizată ca o unealtă de fracționare a materiei organice și pentru a evalua masa moleculară preponderentă a compoziției organice în levigatul de analizat. În același timp, testele cu membrane oferă informații despre toxicitate. UF nu se mai folosește ca metoda primara datorită reglementărilor stricte. Tabet s.a. au folosit membrane „close to nanofiltartion” levigatul a avut o concentrație scăzuta de materie organică iar standardele locale nu sunt foarte stricte. Cu toate acestea Syzdek și Ahlert au sugerat ca UF poate fi folosită cu eficiența înainte de RO. UF poate fi folosita pentru a elimina materiile cu mase moleculare mari.
Eliminarea poluanților nu este completa, valorile fiind de 10-75%. Recent UF a fost aplicata pentru o post-epurare, după ce în prealabil levigatul a fost supus unui proces biologic. Au fost testate procese combinate nămol activ – UF- oxidare chimica și nămol activ – UF – RO. Unii cercetători au demonstrat ca prin folosirea UF ca proces singular poate duce la o eliminare de 50% a materiei organice
Membrane UF au fost folosite cu succes în stații ce folosesc biorectoare cu membrane.
Figura 37. Unitate de ultrafiltrare [[NUME_REDACTAT] Martinez, 2008].
Ultrafiltrarea indeparteaza 50-70% CCO.
Nanofiltrarea (NF)
NF se dovedește a fi eficientă pentru controlul contaminanților organici și anorganici. NF studiază membrane care sunt confecționate din filme polimerice.
Puține studii menționează folosirea NF pentru epurarea levigatului. O reducere de aproximativ 60-70% CCO și 50% pentru amoniu s-a produs prin utilizarea NF, indiferent de materialul și de geometria membranei, cu o viteza medie de 3 m/s și o presiune transmembranară, intre 6 și 30 bar. Metodele fizice combinate cu NF s-au dovedit a fi eficiente în reducerea CCO din levigat [70-80%].
Aplicarea acestei tehnologii necesită un control eficient asupra încărcării membranare . Un număr mare de constituenți poate contribui la încărcarea membranară în timpul procesului de nanofiltrare a levigatului: substanțe organice și anorganice, particule coloidale și suspendate.
Osmoza inversă (RO)
Osmoza este un fenomen natural care apare de câte ori două soluții apoase cu concentrații diferite de ioni (materii dizolvate în apă) sunt separate printr-o membrană semipermeabilă. Datorită forțelor de difuzie are loc un transfer de molecule de apă dinspre soluția cu concentrație mai scăzută de ioni spre soluția cu concentrație mai ridicată de ioni, până când concentrațiile celor două solutți devin egale.
Membrana semipermeabilă permite doar difuzia moleculelor de apă spre soluția mai concentrată nu însă și pe cea a materiilor dizolvate din soluția mai concentrată spre soluția cu concentrație mai scăzută.
Osmoza inversă este un proces tehnic care aplică fenomenul de osmoză în sens invers. Pe partea cu concentrația de ioni mai ridicată (apa de intrare care trebuie filtrată) este aplicată o presiune care presează moleculele de apă spre partea cu concentrația mai scăzuta de ioni (apa de ieșire filtrată).
Materiile organice și anorganice dizolvate în apa de intrare precum și microorganismele prezente în ea au dimensiuni moleculare mult mai mari decât porii ultrafini ai membranei semipermeabile și nu pot difuza spre partea cu apa filtrată. Astfel pe partea cu apa filtrată se acumulează numai moleculele de apă, impuritățile din apa de intrare fiind reținute de membrana semipermeabilă.
Figura 38. Membrane osmoză inversă împletite în spirale [www.google.ro]
Pentru a maximiza suprafața de filtrare și a minimiza spațiul, membranele de filtrare sunt de obicei, împletite într-un element de spiral (fig.x). Apa curge prin canalele dintre înfășurările în spirală a elementului. Permeatul este colectat într-un tub în centrul elementului.
RO poate fi una dintre cele mai promițătoare și eficiente metode care face parte din procesele noi pentru epurarea levigatului. Experimentele atât la scara de laborator, cat și cele industriale au demonstrat performanta în separarea poluanților din levigat. Eliminarea CCO și a metalelor grele a avut valori de 98-99%.
Module tubulare și în formă spiralata au fost primul mediu folosit pentru sistemele cu RO pentru epurarea levigatului încă din anul 1984. O tehnică nouă a fost introdusa în 1988 .
În funcție de conținutul de sare în apa de alimentare și de timpii de operare ciclurile de curatare, presiunea de operare poate varia intre 30-60 bar, la temperatura ambientală, la un flux care poate atinge 15 L/h·m2 .
Cele doua piedici care au fost identificate:
presiunea cu care sunt conduse procesele de membrană;
încărcarea membranară.
Modulele cu placă sau disc sunt de ultima generație și sunt utilizate în multe aplicații pentru [NUME_REDACTAT] și sistemele de nanofiltrare. Intenția principală în dezvoltarea Modulului cu [NUME_REDACTAT] (Modul CD) este aceea de a obține o viteză mai uniformă în întregul modul, care să genereze pierderi extrem de reduse de presiune. În modulul CD a fost realizat un „flux circular” lateral de alimentare.
Figura 39. Modul cu disc circular [swww.epurare.euriteh.ro]
Modulele cu disc, prin construcția optimizată ca module CD, combină avantajul tehnicii cu canal deschis cu densitatea ridicată de împachetare a membranei (densitatea crește de 5 ori față de cea a modulelor tubulare).
Nivelul de energie necesar este foarte scăzut din cauza volumului optimizat și a volumului scăzut de alimentare. În comparație cu celelalte module cu disc, modulele CD evită întoarcerile ascuțite de 180°, prezintă o viteză continuă a fluxului, nu iși schimbă diametrul canalului și, prin urmare, prezintă o pierdere extrem de redusă a presiunii prin modul. Se obține astfel o mai bună transportare a materialului către suprafața membranei, ceea ce duce la o reducere a stratului limită (polarizare concentrată). Existența acestui flux secundar în fluxul modulului CD a fost demonstrată în timpul testării.
Figura 40. Fluxul modulului cu disc circular(CD) [www.epurare.euritech.ro]
Echipamentele sunt livrate în ansamblu compact containerizat. Sistemul fiind modular, la nevoie capacitatea acestuia poate fi suplimentată fără dificultăți.
Avantaje
planul modular face ca unitatea să poată fi redimensionată oricând, la nevoie;
consumul de energie este redus datorită volumului scăzut de alimentare la viteze foarte mari de alimentare și a pierderii reduse de presiune în modul;
construcția simplă și clar structurată a echipamentelor și utilizarea pieselor standardizate permite un service ușor și oferă o disponibilitate ridicată la funcționare;
datorită pierderii reduse de presiune și caracteristicilor excelente ale fluxului, modulul CD poate fi folosit în osmoza inversă și în aplicațiile de nanofiltrare;
datorita tehnicii cu canal deschis, există o hidraulică optimizata de curățare, astfel încât precipitațiile de pe suprafata membranei pot fi indepărtate cu ușurință și limpezite cu ajutorul lichidelor de curățare;
efortul mecanic redus chiar sub presiune ridicată și forțele controlate de forfecare a filtrării cu flux încrucișat reduc învelișul membranelor făcându-le rezistente la poluare;
tehnica membranei realizează într-o manieră exemplară reducerea chimicalelor din tratarea apei;
numai tehnica cu modul disc și filtrarea în flux încrucisat optimizat permit un nivel ridicat al recuperării permeatului din toate materialele membranei.
CAPITOLUL VII.
-Alegerea variantei tehnologice optime pentru Depozitul de [NUME_REDACTAT]
Descrierea si argumentarea metodei alese
In urma documentarii efectuate la S.C URBAN SERV S,A. Botosani am aflat ca o statie de epurare levigat pentru obiectivul studiat costa cca 1,5-2 milioane euro, ceea ce m-a facut sa propun urmatoarea metoda de minimizare a impactului levigatului asupra mediului.
Solutia aleasa este colectarea, stocarea si transportul levigatului catre statia de epurare oraseneasca Botosani. Din bibliografia consultata rezulta ca levigatul poate fi epurat cu succes in statiile de epurare orasenesti in amestec cu apa uzata, sau folosit la irigatii ca procent in apa de irigare (C. Pohontu).
Din calculele efectuate pentru DD BT rezulta ca anual costurile de epurare a levigatului in statia de epurare oraseneasca (colectare/stocare/transport, etc.) se ridica la aproximativ 100.000 euro pe an, ceea ce inseamna cca 1 milion de euro in 10 ani.
Din discutiile avute cu operatori din statia de epurare a levigatului Iasi-Tutora (DD [NUME_REDACTAT]), rezulta ca varianta de colectare si transport poate fi o solutie optima pentru eliminarea si neutralizarea levigatului numai daca procesatorul (statia de epurare ) nu modifica pretul de epurare (specularea pretului).
Consider ca epurarea levigatului in statii de epurare orasenesti poate fi o solutie optima pentru DD inchise (DD BT) unde dupa impermeabilizare cantitatea de levigat si concentratia poluantilor scade in timp.
Schema tehnologica pentru minimizarea impactului levigatului asupra mediului
Depozitul de [NUME_REDACTAT] detine un sistem de rigole pentru colectarea levigatului, urmand ca dupa inchidere sa achizitioneze o statie de epurare sau sa-l transporte catre statie de epurare oraseneasca. Mai jos va prezint schema tehnologica conceputa pentru minimizarea impactului asupra mediului, prin colectarea si epurarea levigatului in statia de epurare oraseneasca.
Figura 43. Schema tehnologica pentru minimizarea impactului levigatului asupra mediului
Detaliu A
Elaborarea schemei bloc tehnologice
Schema bloc prezinta succint fazele procesului de colectare/stocare/pompare/incarcare si transport catre statia de epurare a levigatului.
Fig 42. Elaborarea schemei bloc tehnologice
Proiectarea unor echipamente si utilaje folosite in schema tehnologica
Se vor proiecta următoarele elemente din schema tehnologică: Grătare/Site, Rezervor stocare, Pompă vehiculară levigat (pompă încărcare cisternă).
Caracteristicile echipamentelor proiectate:
G/S – vor asigura reținerea impurităților antrenate de levigat pentru ca acestea să nu cormateze rezervorul primar (x mm)
Rezervor stocare – rezervoarele de stocare vor fi proiectate astfel încât să asigure depozitarea levigatului pe o perioada de cel puțin o lună .
Pompa vehiculară levigat- pompa încărcare cisternă
La proiectarea pompei se va avea in vedere timpul de încărcare a unei cisterne. (Cisternele pot fi de la 9 m3 la …) și de înălțimea de lucru.
Proiectarea unui sistem de grătare si site (pentru retinerea impuritatilor mari
(crengi,fire etc) pe gratare si a celor mai mici pe site)
În conformitate cu STAS 12431 / 1986, se prevede la toate stațiile de epurare indiferent de sistemul de canalizare adoptat și independent de procesul de intrare a apei în stația de epurare (curgere garvitațională sau compactă).
Scopul grătarelor este acela de a reține corpurile plutitoare și suspensiile mari din apele uzate (crengi și alte bucăți din material plastic, de lemn, animale moarte, legume, cârpe și diferite corpuri aduse prin plutire, etc.), pentru a proteja mecanismele și utilajele din stația de epurare și pentrua reduce pericolul de colmatare ale canalelor de legătură dintre obiectele stației de epurare [Dima M.-1998].
Grătarele se confecționează sub forma unor panouri metalice, plante sau curbe, în interiorul căreia se sudează bare de oțel paralele prin care sunt trecute apele uzate. În funcție de distanța dintre aceste bare, se deosebesc grătare rare și grătare dese.
Gratarele rare îndeplinesc, de obicei, rolul de protecție a grătarelor dese impotriva corpurilor mari plutitoare. Distanța între barele acestui grătar variază în limitele 50-100 mm.
Grătarele dese prezintă deschiderile dintre bare de 16-20 mm, când curățirea lor este manuala, si de 25-60 mm, când curățirea lor este mecanică. Cele din fața stațiilor de pompare a apelor uzate brute au interspațiile de 50-150 mm.
Dupa modul lor de curatare panourile de gratar pot fi vertical sau inclinate.
Figura 43. Sistem de grătar cu by-pass [www.google.ro]
Gratarele sunt amplasate in camera special amenajate care reprezinta o supralargire a canalului din amonte, sub un unghi de racordare de 20 °C , pentru a evita formarea curentilor tirbionari. Pentru a se evita colmatarea gratarului cauzata de exploatarea necorespunzatoare, se prevede un canal de ocolire (by-pass) care va asigura evacuarea apelor uzate fara a inunda camera gratarului si a zonelor din apropiere. De obicei gratarele se monteaza in aer liber si numai in locuri cu temperaturi minime sub 6°C se va examina necesitatea amplasarii lor in cladiri pentru a proteja impotriva intemperiilor.
Latimea gratarelor este limitata, ceea ce presupune adoptarea de mai multe compartimente in camera gratarelor. Fiecare compartiment va fi prevazut cu stavile de inchidere pentru a permite repararea gratarelor si a mecanismelor de curatire. In cazul cand depunerile retinute pe gratare depasesc cantitatea de 0,1 m3/zi, iar procedeul de curatire este macanizat, se vor pervedea obligatoriu utilaje pentru tocarea (faramitarea) acestor depuneri.
Distanta dintre barele panoului se considera de 16 mm, iar viteza apei printre bare variaza intre 0,8 si 1,1 m/s.
Dimensionarea gratarului se face in functie de debitul apei uzate, de marimea interspatiilor adoptate intre barele gratarului si de latimea barelor metalice din care se executa panouri-gratar. Se va avea in vedere ca viteza apei prin gratar, din conditia de a nu se antrena depunerile prin interspatiile gratarului, san u depaseasca 0,7 m/s la debitul zilnic mediu si de maximum 1,2 m/s pentru debitul orar maxim.
Sitele sunt de regulă utilizate pentru reținerea particulelor de mai mici dimensiuni decât cele pe care le pot reține grătarele, în prezent tot mai multe stații de epurare noi utilizează site cu ochiuri mai mari în loc de gratare, având avantajul și al transportului materialelor depuse.
Sitele clasice în funcție de dimensiune ochiului sitei, se împart în următoarele categorii:
Macrosite, sau pe scurt site și care au mărimea ochiului sitei mai mare de 0,3 mm;
Microsite, care au ochiul sitei mai mic decât 100 microni
Având în vedere faptul că sitele se îmbâcsesc în timpul utilizării și se obturează ochiul sitei, acestea pot rețin particule și mai mici. Sitele sunt realizate de regulă din tablă din oțel inoxidabil prevăzute cu orificii de dimensiuni bine stabilite sau din sârmă oțel inoxidabil sau din bronz, pentru macrosite. In cazul micrositelor acestea pot fi realizate și din țesături din fibre sintetice. Având în vedere că sitele se înfundă pe măsură ce sunt reținute suspensiile fine, acestea trebuiesc curățate periodic. Curățirea sitelor se face cu jet de apă sub presiune, aer comprimat sau cu ajutorul unor perii.
Sitele se utilizează cu precădere pentru reținerea materiilor în suspensie, a celor flotante și semiflotante ce provin în special din industria alimentară, a celulozei și hârtiei. Trebuie să reținem faptul că aceste materiale reținute sunt materiale reutilizabile și deci operația este din punct de vedere economic benefică. Sitele sunt de diverse construcții, dintre acestea amintim: sita tambur , sită disc, sită plană cu curățire mecanică etc.
Sita tambur se utilizează pentru domeniul macrositării, pentru debite relativ mici. Instalația se compune dintr-o tobă cilindrică realizată din tablă de oțel inoxidabil, prevăzută cu perforații și care este rezemată la capete pe câte două role. Elementul principal este diametrul tobei care este cuprins între 750 și 1500 mm, funcție de debitul apei uzate. Apa uzată intră în interiorul tamburului printr-un jgheab și este evacuată la partea inferioară a tamburului, apa curgând prin orificiile practicate în tabla tamburului de unde este dirijată spre decantor. Partea interioară a tamburului este prevăzut cu o serie de palete dispuse elicoidal, care au rolul de transporta reținerile din interiorul tobei spre partea opusă intrării apei, unde sunt evacuate într-un container. În figura 3.13. este reprezentată o sită tambur pentru apele uzate.
Figura 43. Sită tambur pentru apele uzate [www.google.ro]
A – admisia apei uzate;
B – deversarea apei uzate;
C – zona de lucru a stației;
D – zona de curgere a apei sitate;
E – zona de uscare a depunerilor din sită;
F – evacuarea depunerilor din sită;
1 – paleta elicoidală a sitei;
2 – sensul de rotație a sitei;
3 – evacuarea părților din sită;
4 – role de sprijin (rolele de antrenare sunt în partea opusă);
5 – evacuarea apei din sită;
6 – perete lateral;
7 – deversor de amortizare;
8 – deversor de descărcare;
9 – cameră de liniștire;
10 – intrare apă uzată.
Conform proiectului TPA PT DEBITUL 5 M3/H (refac calculul)
Proiectarea rezervoarelor pentru stocarea levigatului
Pentru depozitarea majorității produselor lichide se utilizează rezervoare metalice. După nivelul de amplasare rezervoarele se împart în : supraterane sau de suprafață , semiîngropate și îngropate .
După poziția de amplasare se împart în : verticale și orizontale . Depozitarea în rezervoare de suprafață este mai folosită , deși la produsele ușor inflamabile este mai bună depozitarea semiîngropată și îngropată. După presiunea de lucru există: rezervoare de presiune joasă , denumite și rezervoare atmosferice , rezervoare de presiune medie și presiune ridicată.
Cele de presiune joasă au formă cilindrică , cu fund bombat sau chiar plat și capac plat sau ușor bombat .
Poziția rezervoarelor cilindrice poate fi verticală sau orizontală . Cele verticale sunt mai economice și ocupă suprafață mai mică , iar cele orizontale se întrețin și se repară mai ușor .
Este de preferat amplasarea subterană a rezervoarelor deoarece montarea și întreținerea lor este mai ușoară . La cele subterane , la întreținerea și montarea greoaie , se mai adaugă și golirea cu ajutorul pompelor , care este mai dificilă față de golirea prin scurgerea liberă de la cele subterane. .[Radu Z.Tudose și alții,1990]
Figura 45. Rezervor metalic cilindric orizontal [www.google.ro]
Se va imparti cantitatea de levigat lunara la un numar de 3 rezervoare.
In cazul nostru se adopta un rezervor de stocare inchis, de tip cilindric amplasat orizontal deoarece se intretine mai usor, este mai economic, ocupa o suprafata mica si vor fi mai putine pericole. Rezervoarele cilindrice au presiune joasa si au un volum nominal de depozitare sub 38000 m3.
Rezervoarele vor fi subterane pentru a pastra o temperatura cat mai constanta, impiedicand astfel fierbientarea levigatului.
Avem un debit de 0,15 l/s si de aici rezulta ca vom avea un debit de 1,08 m3/2h = 12,96 m3/zi = 388,8 m3/luna.
Pentru calcul adoptam 400 m3/luna, aceasta fiind capacitatea de stocare si timpul de stocare de 1 luna.
Asta inseamna ca cele 3 rezervoare trebuie sa aiba 400 m3/luna.
Intr-un rezervor va fi 400 : 3 = 133,33 ~ 135 m3/luna levigat, deci capacitatea de stocare a unui rezervor va fi de 135 m3. Avem nevoie de 3 rezervoare cu o capacitate de stocare de 135 m3.
Proiectarea unei pompe centrifuge pentru manipularea levigatului
Pompa este o masina care transforma energia mecanica, primita de la o sursa de antrenare, in energie hidraulica. Deoarece pompele sunt destinate transportului de lichide la distante si nivele diferite (sau presiuni diferite) utilizarea lor s-a impus aproape pretutindeni unde s-a ivit necesitatea unui astfel de transport.
Deoarece diversitatea instalatiilor hidraulice, deservite de pompe este foarte mare, pompa trebuie sa posede anumite calitati valabile pentru orice tip de instalatie. Dintre acestea, principalele tipuri sunt:
siguranta in exploatare, adica in conditiile unei exploatari corecte, pompa trebuie sa functioneze neintrerupt o perioada de timp acceptabila, pana la opririle necesare reviziilor;
asigurarea parametrilor hidraulici solicitati. Prin aceasta se intelege ca pompa trebuie sa realizeze caracteristicile nominale contractate, care sunt cele la care pompa va functiona cea mai mare parte din timpul ei de exploatare. Este de dorit ca la valoarea nominala a caracteristicilor, pompa sa functioneze cu randament maxim, realizandu- se astfel o exploatare avantajoasa din punct de vedere economic;
intretinere simpla, acces usor. Prin aceasta se intelege ca operatiile de intretinere sa se limiteze la un numar cat mai redus, de interventii care sa se efectueze in timpul exploatarii. Accesul in interiorul pompei trebuie sa ofere posibilitatea inlocuirii pieselor defecte intr-un timp cat mai scurt, de preferat fara demontarea pompei din instalatie.
Datorita proprietatilor foarte diferite a lichidelor ce trebuiesc transportate (vascozitate, densitate, impuritati, agresivitate chimica), precum si a conditiilor (debit, presiune, temperatura) in care trebuie sa functioneze o pompa, s-a ajuns la o mare diversitate de tipuri de pompe.
Datorita criteriului constructiv pompele se clasifica in urmatoarele criterii:
pompe cu miscari alternative (piston, plunjer, membrana);
pompe centrifuge (monoetajate, multietajate);
pompe rotative;
pompe fara elemente mobile.
Intr-o instalatie, pompa reprezinta elementul motor al acesteia, de aceea dotarea instalatiei cu tipul de pompa adecvat este foarte importanta pentru o functionare corecta [Radu Z.Tudose și alții,1990].
În cadrul acestui proiect se va alege o pompa centrifuga (figura x.). Aceasta pompa prezintă urmatoarele avantaje:
– dimensiuni de gabarit mic;
– cheltuieli de exploatare reduse;
– construcție simplă;
– lipsa ventilelor, adică a unor piese sensibile;
– fundații reduse, din cauza funcționării fără mișcări alternative;
Figura 46. Schema unei pompe centrifuge [www.google.ro]
Desi pompele centrifuge au un randament mai mic decat pompele cu piston, ele au cateva calitati importante:
dimensiuni reduse si posibilitate de a fi cuplate direct cu motorul de actionare;
pot transporta lichide care contin faza solida in suspensie, deoarece nu au supape ce se pot infunda si deteriora;
debitul pompei centrifuge este uniform, fara pulsatii si poate fi reglat printr-un robinet montat pe conducta de refulare;
subansamblele pompelor centrifuge pot fi confectionate din materiale rezistente la agenti corozivi.
Avantajele mentionate fac ca pompele centrifuge sa fie cele mai utilizate pompe [Radu Z.Tudose și alții,1990].
Puterea si debitul pompei va trebui sa indeplineasca urmatoarele conditii :
O înălțime de lucru egală adâncimea debitului plus inaltimea cisternei alimentate plus înălțimea de siguranță (aprox 15 m ) ….
CAPITOLUL V111.
Exploatarea instalatiei
8.1. Materii prime si utilitati
Materia prima reprezinta un ansamblu de material destinat prelucrarii, intr-o instalatie industriala, in vederea obtinerii unui produs.
Industria chimica utilizeaza materii prime de diferite proveniente, acestea putand fi:
Materii prime naturale;
Materii prime fabricate industrial;
Produse secundare ale industriei chimice sau ale altor ramuri industriale
8.2. Utilitati.Consumuri specifice.
8.2.1. [NUME_REDACTAT] procesul tehnologic intră urmǎtoarele utilitǎți :
– energia electricǎ;
– levigat.
8.2.2. Energia electricǎ
Instalația foloseste pentru alimentare curent alternativ care datoritǎ consumurilor reduse se poate cupla la rețeaua de 220 V si 50 Hz, dupǎ cum urmeazǎ:
acționarea motoarelor pompelor centrifuge;
Condițiile alimentǎrii cu energie electricǎ sunt:
– tensiune constantǎ: efect asupra funcționarii si utilizǎrii instalatiei;
– frecvențǎ constantǎ: 50± 1 % Hz;
– simetria tensiunilor;
– continuitatea alimentǎrii: întreruperile produc deranjamente.
Dezavantajele utilizǎrii energiei electrice constau in costul ridicat si impunerea unor mǎsuri speciale de protectia muncii.
8.3. Tehnica securitǎții și igiena muncii. Măsuri P.S.I.
Tehnica securitǎții și igiena muncii. Tehnica securitǎții muncii.
Protecția muncii cuprinde totalitatea mǎsurilor luate pentru a se asigura tuturor oamenilor muncii conditii adecvate de muncǎ, pentru a-i feri de accidente si boli profesionale. Protectia muncii face parte integralǎ din procesul de muncǎ
In industria chimicǎ pe lingǎ factorii de periculozitate comuni cu alte ramuri industriale, intervin si numerosi factori specifici acesteia cum ar fi:
degajǎri de substante toxice;
prezenta frecventǎ a unor substante inflamabile;
posibilitatea exploziilor cauzate de amestecuri explozive;
operatii cu lichide agresive;
temperaturi ridicate.
Protectia muncii are urmǎtoarele trei aspecte:
A. Protectia juridicǎ a muncii, reprezentatǎ de legislatia referitoare la protectia muncii constituitǎ din:
– [NUME_REDACTAT];
– Legea nr.5/1965 cu privire la protectia muncii;
– HCM nr.2896/1966 cu privire la accidentele de muncǎ;
– Legea nr. 1/1970 privind organizarea si disciplina muncii;
– Decretul 400/1981.
B. Protectia sanitarǎ a muncii cuprinde mǎsurile pentru crearea unor conditii fiziologice normale de muncǎ si de suprimare a riscului imbolnǎvirilor profesionale.
C. Protectia tehnicǎ a muncii constǎ in mǎsuri tehnice si organizatorice pentru prevenirea accidentelor de muncǎ.
Normele de tehnica securitǎtii muncii elaborate de [NUME_REDACTAT] Chimice sunt grupate astfel:
a) Tehnica securitatii muncii la instalatii, aparate si masini.
Acest capitol trateazǎ probleme de securitate a muncii la organele de masini, la echipamentul de transmitere si dispozitive de actionare a utilajelor, la conducte si armǎturi, aparate de mǎsura si control, vase de reactie, utilaje sub presiune, aparate pentru utilaje unitare (centrifuge, extractoare, malaxoare, tiltre, etc.).(Ungureanu. F.,1993)
b) Tehnica securitatii muncii la intretinere, reparare si interventii.
În acest capitol se dau norme cu caracter organizatoric si tehnic.
Pentru orice investitie sau reparatie se intocmeste un plan de actiune cu sarcini defalcate pe angajati, plan ce cuprinde toate mǎsurile de protectia muncii. Pentru locurile de muncǎ in care exista pericolul de incendii, se intocmeste permisul de muncǎ cu foc. Pentru lucrǎrile la instalatiile sub presiune, intrarea in vase de reactie, rezervoare, instalatii sub presiune, in care se lucreaza cu substante foarte agresive este necesar in plus permisul de lucru.
Este strict interzisǎ inceperea oricǎrei lucrari de reparatii sau interventie farǎ a se face in prealabil tuturor celor care executǎ operatia respectivǎ instructajul de protectia muncii.
Tehnica securitatii muncii la depozite.
Se dau norme referitoare la amplasarea si depozitarea substantelor toxice, inflamabile si explozive. Este interzisǎ depozitarea in aceeasi incǎpere a substantelor toxice si explozive cu alte materiale.
d) Tehnica securitǎtii muncii la manipulare, amplasare si transport a substantelor toxice explozive cu alte materiale.
Normele prevǎd ca operatiile de manipulare sǎ se execute numai sub supravegherea unui conducǎtor al procesului de muncǎ instruit in acest scop.
e) Tehnica securitǎtii muncii in laborator.
Din ansamblul normelor referitoare la aceastǎ problemǎ, trebuie retinutǎ obligatia generatǎ, pentru muncǎ de cercetare, de a se aplica si respecta toate fazele metodologice de lucru adecvate privind protectia muncii.
In ceea ce priveste mǎsurile de protectie individualǎ a muncitorului este necesar sǎ se foloseascǎ echipamentele si materialele de protectie individual prevǎzute de normative.
Norme de igienǎ a muncii
Normele de igienǎ a muncii se referǎ la principalii factori profesionali nocivi din mediul de produse. Ele stabilesc valorile limitǎ sau optime ale acestor factori, valori care respectate previn imbolnǎvirea profesionalǎ si asigurǎ conditiile normale de lucru. Astfel se dau:
– concentratiile maxime admise (CMA) in atmosfera zonei de lucru, [mg/mc aer];
– efortul fizic (mase maxime admise la ridicat, distante de transport manual);
– microclimatul incǎperilor de lucru (temperatura, umiditate, radiatii termice).
Mǎsuri P.S.I. Generalitǎți
Incendiile si exploziile se produc numai atunci cind sunt prezente in cantitǎti suficiente trei elemente: substanta combustibilǎ, oxigenul si cǎldura.
Cauzele principale ale incendiilor si exploziilor se datoreazǎ, pe de o parte aprinderii si autoaprinderi, iar pe de altǎ parte nerespectǎrii parametrilor procesului tehnologic, lipsei de instructaj, de atentie, curǎtenie, etc.
Exploziile pot fi provocate de depasirea instantanee a limitelor de rezistentǎ a peretilor vaselor (cazane, butelii de gaze, reactoare, rezervoare, etc.) produsǎ de presiunea gazelor sau vaporilor. Exploziile produse de gaze combustibile, vaporii sau praf in amestec cu aerul sau oxigenul au anumite caracteristici, care variazǎ cu presiunea si temperatura amestecului.
Cǎldura degajatǎ in cursul unor reactii chimice exoterme poate constitui o sursǎ de aprindere provocind incendiul. Deosebit de periculos este contactul acizilor concentrati (H2SO4, HNO3) cu substante combustibile. (Ungureanu F.,1993)
Incendiile mai pot fi provocate, de asemenea, din cauza electricitǎtii statice si a descǎrcǎrilor atmosferice.
Cea mai frecventǎ cauzǎ de aprindere este flacǎra directǎ provocatǎ de diferite surse. Mǎsurile generale de prevenire a incendiilor sau exploziilor sint urmatoarele:
– evitarea sau reducerea substantelor combustibile;
– evitarea sau reducerea sursei de cǎldura;
– evitarea sau reducerea oxigenului, aerului sau substantelor cu un continut mare de oxigen;
– impiedicarea contactului substantei combustibile cu sursa de cǎldura;
– controlul automat al concentratiilor de oxigen din zona de pericol.
Materialele folosite pentru stingerea incendiilor
Materialele stingǎtoare se folosesc fie in stare gazoasǎ, lichidǎ sau solidǎ, fie sub forma amestecului de lichide cu gaze sau lichide cu substante solide, insa procesul si rapiditatea aplicǎrii sint factori hotaritori ai stingerii incendiilor.
Cele mai raspindite substante stingǎtoare sint:
– apa: folosirea ei la stingerea incendiilor se bazeazǎ pe proprietatile de rǎcire si izolare termicǎ. Proprietatile de rǎcire ale apei se datoreazǎ capacitatii de absorbire a cǎldurii si a cǎldurii latente de vaporizare, care au o valoare importantǎ. Rǎcirea suprafetelor aprinse va fi cu atit mai mare, cu cit capacitatea de apǎ transformatǎ in vapori va fi mai mare.
Desi apa posedǎ astfel de calitǎti pentru stingerea incendiilor, totusi domeniul ei de utilizare in acest scop este limitat. Produsele petroliere si dizolvantii organici nemiscibili cu apa, avind o densitate mai micǎ, plutesc la suprafata apei in continuare.
Apa folositǎ la stingerea incendiilor contine sǎruri, deci ea este bunǎ conducǎtoare de electricitate, din acest motiv folosirea ei la stingerea incendiilor produse in instalatiile de inaltǎ presiune trebuie sǎ se facǎ utilizindu-se utilaje speciale.
Unele substante reactioneazǎ violent cu apa, producind o degajare mare de cǎldura si gaze, care pot da nastere incendiilor si exploziilor. Astfel carbidul reactioneazǎ violent cu apa degajind acetilenǎ si cǎldurǎ.
– aburul: stingerea incendiilor cu ajutorul aburului se bazeazǎ pe reducerea concentratiei
de oxigen in zonele de ardere (la o concentratie a aburului de 35% vol. arderea inceteazǎ). Folosirea aburului pentru stingerea incendiilor cauzate de substante gazoase, lichide si solide se face in locurile unde existǎ instalatii de/si sisteme fixe de stingere.
– solutii apoase de sǎruri:
In scopul imbunatatirii calitǎtii apei se folosesc adaosuri: clorurǎ de calciu, sulfat de sodiu, sulfat de amoniu, etc. Prin evaporarea apei aceste solutii formeaza la suprafatǎ materialului aprins un strat de sare care se topeste, iar in unele cazuri se degradeazǎ. In urma dezagregǎrii se degajǎ gaze combustibile care reduc concentratia oxigenului in zona de ardere, contribuind astfel la stingerea incendiului.
– tetraclorura de carbon:
Tetraclorura de carbon are proprietatea de a stinge focul, insa folositǎ in incǎperi inchise poate da nastere fosgenului, gaz foarte toxic. In scopul reducerii formǎrii fosgenului, se adaugǎ in tetraclorura de carbon, diferite substante ca: anilina, amoniac, benzen, etc.
Se utilizeazǎ la stingerea incendiilor la instalatiile electrice de inalta tensiune la motoarele cu ardere intemǎ, la substante lichide si solide pe o suprafata micǎ, etc.
– bioxidul de carbon:
Acesta nu arde si este slab conducǎtor de electricitate, ceea ce permite folosirea lui la stingerea incendiilor izbucnite la instalatiile electrice.
Introdus in zonele de ardere bioxidul de carbon, dilueazǎ atmostera, reducind concentrarea substantei combustibile si a oxigenului din atmosfera de ardere, micsorind sau oprind arderea.
– spumele stingǎtoare:
Spuma este formatǎ din bule de gaz inconjurate de un strat subtire de lichid. Se folosesc doua feluri de spume:
chimice;
mecanice (aeromecanice).
Densitatea spumelor este micǎ in consecintǎ plutesc la suprafata lichidelor usoare (benzina, petrol, etc.) separind flacǎra de substanta combustibilǎ.
– prafurile stingǎtoare:
In compozitia acestor prafuri intrǎ diferite sǎruri (carbonat de sodiu, bicarbonat de sodiu, alǎun) substante care preintampinǎ aglomerarea sǎrurilor (talc, Kiselgur, praf de azbest) si substante care contribuie la topirea lor (clorura de sodiu, clorura de calciu).
Prafurile stingǎtoare impiedicǎ dezvoltarea arderii prin acoperirea suprafetelor solide aprinse cu un strat izolant care prin topirea sǎrii contribuie mai activ la stingerea incendiului. Degajarea unor sǎruri produce gaze necombustibile care contribuie la stingerea incendiului. (Ungureanu F.,1993)
[NUME_REDACTAT] A., Comel C., Veron J, Landfill leachates pretreatment by coagulation-flocculation, 1997;
A. Lombrano, Cost efficiency in the management of solid urban waste, Resources, Conservation and Recycling, 2009;
Belingher M. L., Chimerel M. E., Sursele de azot si bazele procesului de nitrificare-denitrificare, [NUME_REDACTAT], 2011;
Cherubini F., Bargigli S., Ulgiati S., Life cycle assessment of urban waste management; Energy performances and environmental impacts. The case of Rome, Italy, Waste management, 2008;
[NUME_REDACTAT], Tratamiento de lixiviados de rellenos sanitarios, 2009;
F. Ungureanu, Conducerea automată și monitorizarea proceselor din ingineria mediului.Tipografia U.T. Iasi, 1999;
Gavrilescu M., Schiopu A., Municipal solid waste landfilling and treatment of resulting liquid effluents, Environmental engineering an management journal, Iasi, 2010;
Ianculescu O., Ianculescu C., Procesul de coagulare-floculare in tratarea apei de alimentare.Optimizarea camerelor de reactie din statiile de tratare, Editura MatrixRom, Bucuresti, 2002;
I.M. [NUME_REDACTAT], M.A. [NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT] de technologias para el tratamiento de lixiviados en rellenos sanitarios, [NUME_REDACTAT], Novembre, 2011;
[NUME_REDACTAT], Consultatii cu privire la colectarea, transportul si neutralizarea reziduurilor menajere din centrele populate,Teza de doctorat, Timisoara, 2011;
[NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT] of [NUME_REDACTAT] and [NUME_REDACTAT] Systems, December, 1986;
[NUME_REDACTAT] Fornicles, Tratamiento de lixiviados, 2007;
[NUME_REDACTAT], [NUME_REDACTAT] treatment, 2013;
J.T. Kirkely, H. Birgisdottir, G.S. Bhander, M. Hauschild, T.H. Christensen, Modelling of environmental impacts of solid waste landfiling withen the life-cycle analysis program EASEWASTE, [NUME_REDACTAT], 2007;
K. Fricke, F. Kolsch, Waste management in low inncome emerge countries, [NUME_REDACTAT] of [NUME_REDACTAT] 243 in [NUME_REDACTAT] and [NUME_REDACTAT], 2009;
L. [NUME_REDACTAT], Optimization del sistema de tratamiento de los lixiviados generados en el [NUME_REDACTAT] del [NUME_REDACTAT] Municipalidad de Garabito, Mayo,2012;
[NUME_REDACTAT], M. Kovacs, A. Draghici, Tehnologie de colectare si tratare a levigatului din depozitele de deseuri neamenajate in vederea reducerii nivelului de poluare;
M. Bovea, V. Ibanez-Fores, H. Gallardo, F.J. Colomer-Mendoza, Environmental assessment of alternative municipal solid waste management strategies, 2010. A Spanish case study;
Mandache A., Depozitele de deseuri si impactul lor asupra mediului in [NUME_REDACTAT], Bucuresti, 2010;
Manea A., Tehnici de tratare a levigatului format in depozitele de deseuri municipale, 2012;
Masu S., Zamfiroiu E., Coagularea cu adaos de reactivi-procedeu de tratare si eliminare a impuritatilor din ape cu ajutorul sarurilor hidrolizate, [NUME_REDACTAT], Timisoara, 2007;
Mediul in Europa la a patra evaluare, Nr.1/2007 Capitolul 6, Consumul si Productia durabila, text disponibil pe internet la adresa http://www.europa.eu/ro/publications/state_of_environment_report_2007_1;
Mennerich A., Investigations on the two stage anaerobic-aerobic treatment og high concentrated landfill leachate, USA, 1987;
Pohontu C., [NUME_REDACTAT], Compozitia levigatului provenit de la un depozit de deseuri municipale si metode de epurare a acestuia, Raport de cercetare, Iasi, 2010;
Rautenbach R., Vossenkaul K., Linn T., Waste water treatment by membrane processes – New development in ultrafiltration, nanofiltration and reverse osmosis, 1997;
S. C. Mosneag, V. Popescu – Procesul de coagulare-floculare, [NUME_REDACTAT], 2011;
Silva A.C.,Dezotti M.,, Sant’[NUME_REDACTAT] G.L., Treatment and detoxification of a sanitary landfill leachate, Chemosphere, 2004;
Tudose R., Ibanescu I., Fenomene de transfer si utilaje in industrie, 1990;
[NUME_REDACTAT], Coagulare-floculare, 2011;
[NUME_REDACTAT] Piedrahita, Tratamiento de lixiviados;
Vishvanatan C., Choudhary M.K., Montalbo M.T., I. Jegatheesan V., Landfill leachate treatment I using thermophilic membrane bioreactor, 2007;
www.biotehnologia.ro/documente/dec2011/CristinaStanescu.pdf.
www.epurare.euriteh.ro;
www.fifim.ro/fisiere/file/zeviflot.pdf
www.simutcluj.ro
www.google.ro
http://www.eea.europa.eu/
http://www.apmbotosani.ro/
http://www.anpm.ro
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Proiectarea de Secvente din Sistemul de Colectare Transport a Levigatului Provenit Dintr Un Depozit de Deseuri Inchis In Vederea Epurarii (ID: 1942)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.