Stadiul Actual al Statiei de Epurare Ramnicu Vâlcea

R E F E R A T – 1

Stadiul actual al stației de epurare

Râmnicu-Vâlcea

CAPITOLUL 1

NOȚIUNI INTRODUCTIVE

1.1. Scurt istoric

Calitatea apelor este cel mai mult afectată de deversarea de materii poluante și infestarea acesteia de către instituții și factorul uman. Urmare a acestui fapt se impune ca măsură principală practică, găsirea soluțiilor celor mai adecvate pentru epurarea apelor infestate cu diverși poluanți.

Obiectivul principal al epurării apelor uzate (denumite și influent) îl constituie îndepărtarea substanțelor în suspensie, coloidale și în soluție, a substanțelor toxice, a microorganismelor, bacteriilor în scopul unei dezvoltări durabile a societății ca urmare a măsurilor adecvate de protecția mediului înconjurător (aer, sol, emisar, etc.).

Începuturile tratării apelor uzate orășenești pot fi plasate pe la mijlocul anilor 1800, în Franța, constând din primele decantoare pentru separarea materiilor în suspensie. Spre sfârșitul anilor 1800 erau deja generalizate câteva soluții de epurare, practic concomitent în Europa și America de Nord.

Prima fosă septică a fost construită în anul 1895 în Anglia. Tot în Anglia, în anul 1904, s-a construit primul decantor etajat, în care s-a putut realiza concomitent epurarea apelor uzate și tratarea nămolului separat. Cu adevărat revoluționară a fost însă soluția patentată pentru decantorul etajat în 1904 de către inginerul german Karl Imhoff. Soluția tehnologică inventată de el este folosită și astăzi la scară mondială, făra nici o modificare.

Dezvoltarea industrială a impulsionat cercetarea în vederea găsirii unor procedee căt mai eficiente pentru tratarea apelor uzate. Astfel s-au construit filtrele biologice și bazinele de aerare cu nămol activ. În scopul obținerii unor eficiențe (randamente) de epurare cât mai ridicate, epurarea apelor uzate orășenești a devenit o tehnologie foarte specializată.

Spre a doua jumătate a anilor 1900 însă, a devenit foarte clar că, localitățile mici, cu o populație de până la cca. 15000 locuitori (cifra fiind doar aproximativă, coborând după unele surse la 5000 locuitori, dar sunt exemple și pentru un număr mai mare), nu-și pot permite construirea din resurse proprii a unui sistem de canalizare alcătuit din rețea publică de canalizare și stație de epurare, chiar mecanică numai. În paralel, s-au formulat exigențe din ce în ce mai stricte privind cerințele de protecție a mediului.

Aceste schimburi au determinat reorientarea cercetărilor de prin anii 1970 spre tehnologii mai curate, mai puțin costisitoare și în același timp și ecologic "prietenoase", fiind denumite astăzi generic "ecologice".

Etichetarea este pe deplin justificată, având în vedere faptul că, ele se bazează principial pe procesele de epurare (degradarea materiei organice și transformarea acesteia în materii anorganice) ce se desfășoară în natură.

Primele stații de epurare au apărut în Anglia în secolul XIX. Inițial s-au realizat canalizări, care au rezolvat problema epidemiilor hidrice, dar au făcut din Tamisa un râu mort ce degaja miros pestilențial, încât în geamurile parlamentului au trebuit atârnate cârpe îmbibate cu clorură de calciu.

Abia atunci s-a trecut la realizarea de stații de epurare. Tot în Anglia s-au pus bazele monitoringului. Parametrul "consum biochimic de oxigen" CBO5 a fost introdus în 1898 și a fost conceput în concordanță cu realitățile englezești temperatură de 20° C, timp de rezidență în râu 5 zile, tip de poluare predominantă fiind cea menajeră.

În SUA, în 1984 existau 15438 de stații de epurare care deserveau o populație de 172.205.000 locuitori, adică 73.1 %. Procentul de epurare a apelor din punct de vedere al încărcării organice măsurate prin CBO5 a fost de 84 % iar din punct de vedere al suspensiilor de 86.3 %. Procentul de epurare a apelor din punct de vedere al încărcării organice măsurate prin CBO5 e planificat să atingă 89.9 %, iar din punct de vedere al suspensiilor de 88.9 %.

În SUA tot mai puține ape uzate după epurare se descarcă din nou în emisar. Se infiltrează în sol sau se utilizează pentru irigații, în industrie, pentru recreere (lacuri), pentru piscicultură, și chiar ca sursă de apă potabilă, după descărcare în lacuri sau injectare în sol sau chiar direct, dar cu supunere la preparare avansată.

Evacuarea apelor uzate neepurate sau epurate necorespunzător poate prejudicia, printre altele, în primul rând, sănătatea publică; în această ordine de idei STAS 1481 prevede ca apele uzate să fie evacuate, întodeauna, în aval de punctele de folosință. De asemenea, STAS 4706 stabilește o serie de categorii de calitate a emisarului, care trebuie avute în vedere la evacuarea apelor uzate.

Primul pas spre epurare este colectarea apelor uzate, care se face prin sisteme de canalizare, ele sunt mai simple la poluanți industriali, dar foarte vaste și complicate în cazul canalizării localităților, deoarece trebuie să preia ape uzate menajere de la un foarte mare număr de surse toate chiuvetele, WC-urile, căzile de duș sau baie etc. Se mai adaugă canalele ce preiau apele pluviale. Apele acestea trebuie apoi conduse la stația de epurare, de unde apoi de regulă sunt restituite în emisar, de obicei un râu.

Stațiile de epurare reprezintă ansamblul de construcții și instalații, în care apele de canalizare sunt supuse proceselor tehnologice de epurare, care le modifică în așa fel calitățile, încât să îndeplinească condițiile prescrise, de primire în emisar și de îndepărtare a substanțelor reținute din aceste ape.

În prezent, stațiile de epurare pot fi clasificate în două mari categorii:

Orășenești;

Industriale.

Stațiile de epurare orășenești primesc spre epurare ape uzate menajere, industriale, meteorice, de drenaj și de suprafață, în proporții variabile. O dată cu indusrializarea puternică a centrelor populate, se poate considera că nu mai există stații de epurare care tratează numai ape uzate menajere.

Stațiile de epurare industriale tratează numai ape uzate industriale.

Epurarea în comun a apelor uzate orășenești cu cele industriale este avantajoasă uneori, mai ales atunci când ultimele sunt în cantități mult mai mari decât cele ce intră, în mod normal, în apele uzate industriale.

Epurarea în comun poate fi împiedicată de existența unor substanțe inhibatoare, în suspensie, din apele uzate industriale; în numeroase cazuri, acestea pot fi îndepărtate în stații de preepurare, făcându-se astfel posibilă o epurare a lor în comun.

În vederea epurării apelor uzate și a micșorării costului de epurare, în afară de măsurile luate prin preepurarea unor ape uzate, care conduc, în final, la ușurarea acestora, mai trebuie avute în vedere:

Folosirea la irigații a apelor uzate orășenești sau industriale, procedeu de epurare care conduce la sporirea recoltelor;

Recircularea apelor uzate epurate, care are ca rezultate reducerea investițiilor de tratare și de epurare a apelor;

Reținerea și refolosirea unor substanțe valoroase, antrenate de apele uzate (fibre de lemn, produse petroliere, etc.) sau rezultate la epurarea apelor (nămoluri, gaze);

Înlocuirea unor substanțe greu degradabile, care fac parte din procesul tehnologic al unor industrii, cu altele, mai ușor degradabile, pentru simplificarea procesului de epurare și reducerea costurilor de epurare;

Folosirea capacității de autoepurare a emisarilor, în scopul reducerii instalațiilor de epurare.

1.2. Evolutia politicii europene in domeniul apelor

Cele mai importante rauri si mari din Europa formeaza sau traverseaza frontiera dintre state. Aceste resurse de apa au fost afectate cantitativ si calitativ in decursul timpului de dezvoltarea economico-sociala a tarilor europene. Incepand cu anii ’70, inainte ca “mediul” sa faca parte din Tratat, Uniunea Europeana a elaborat primele norme si standarde pentru a proteja mediul si pentru a preveni poluarea apelor. De atunci politica europeana in domeniul apelor a parcurs trei etape importante:

Etapa I-a, 1970-1980, a carei obiectiv general a fost protectia folosintelor de apa;

Etapa a II-a, 1981-2000, a carei obiectiv general a fost reducerea poluarii la sursa;

Etapa a III-a, dupa anul 2000, a carei obiectiv general este gospodarirea durabila a apelor.

Protectia folosintelor de apa

Politica europeana in domeniul apei dezvoltata in etapa I, 1970-1980, a avut ca obiectiv protectia folosintelor de apa prin realizarea unor standarde de calitate a mediului (EQS Environmental Quality Standards) care stabileau limite specifice pentru resursele de apa utilizate in producerea de apa potabila si pentru folosintele de apa.

Reducerea poluarii la sursa

Etapa a II-a,1981-2000, de evolutie a politicii europene in domeniul apelor a avut ca obiectiv general reducerea poluarii la sursa. In acest scop au fost stabilite valori limita admisibile (ELV Emission Limit Values) pentru evacuarea poluantilor in mediul acvatic.

Gospodarirea durabila a resurselor de apa

Directiva Cadru 2000/60/EC a Parlamentului si Consiliului European stabileste cadrul de actiune pentru tarile din Uniunea Europeana in domeniul politicii apei si recunoaste bazinul hidrografic ca unitate naturala si fundamentala pentru formarea, utilizarea si protectia apelor.

1.3. Directiva cadru privind apa 2000/60/ec – legea nr. 310/2004 pentru modificarea si completarea legii apelor nr. 107/1996

Parlamentul European si Consiliul Uniunii Europene a ajuns la concluzia ca se impune elaborarea unei Directive care sa stabileasca o strategie si o politica europeana unitara in domeniul apelor.

In anul 2000, dupa patru ani de dezbateri, a fost elaborata Directiva 2000/60/EC a Parlamentului si Consiliului European care cuprinde strategia si politica europeană in domeniul apelor. A devenit activa din data de 22.12.2000, cand a fost publicata in Jurnalul Oficial al Uniunii Europene.

Scopul acestei Directive este stabilirea unui cadru pentru protectia apelor de suprafata interioare, a apelor tranzitorii, a apelor costiere si subterane:

• care sa previna deteriorarea ulterioara, sa protejeze si sa imbunatateasca starea ecosistemelor acvatice;

• care sa promoveze utilizarea durabila a apelor pe baza unei protectii pe termen lung a resurselor disponibile de apa;

• obiectivul este protectia avansata si printre altele imbunatatirea mediului acvatic prin masuri specifice pentru reducerea progresiva a evacuarilor, emisiilor sau a pierderilor de substante prioritare si incetarea sau oprirea treptata a evacuarilor, emisiilor sau pierderilor de substante prioritare periculoase;

• care asigura reducerea progresiva a poluarii apelor subterane si previne poluarea ulterioara si care contribuie la diminuarea efectelor inundatiilor si a secetei, de aceea contribuie la:

• furnizarea unei ape de alimentare in cantitati suficiente, de buna calitate din ape de suprafata si subterane, dupa necesitati, pentru o utilizare durabila, rationala si echitabila;

• reducerea semnificativa a poluarii apelor subterane;

• protectia apelor teritoriale si a apelor marine;

• atingerea obiectivelor acordurilor internationale relevante, inclusiv a acelora care au ca scop prevenirea si eliminarea poluarii mediului marin, prin actiuni comunitare, conform art. 16(3) privind incetarea sau oprirea etapizata a evacuarilor, emisiilor sau pierderilor de substante prioritare, avand ca ultim scop atingerea concentratiilor in mediul marin aproape de valorile fondului natural al acestor substante si aproape de zero pentru substantele de sinteza.

Directiva Cadru aduce o serie de elemente revolutionare ca:

• gospodarirea apelor la nivel de bazin hidrografic;

• caracterizarea starii apelor in cinci categorii de calitate. Starea apelor se va caracteriza prin cinci stari tinand seama in principal de elementele biologice, deoarece acestea reflecta global starea unui râu;

• definirea starii de referinta pentru apele de suprafata;

• definirea starii bune a apelor;

• definirea categoriei de ape puternic modificat antropic, pentru care obiectivul este obtinerea potentialului ecologic bun;

• evaluarea impactului uman asupra calitatii apei;

• clarificarea conceptului de reabilitare a raurilor.

In concluzie, Directiva Cadru urmareste realizarea obiectivelor politicii europene in domeniul apelor:

• realizarea unei bune colaborari internationale;

• integrarea folosintelor de apa la nivel de bazin;

• coordonarea masurilor de conservare si redresare a ecosistemelor acvatice;

• realizarea unor sisteme unitare de gospodarire a apelor la nivel de bazin hidrografic;

• participarea publicului la luarea deciziilor referitoare la gospodarirea apelor.

Directiva Cadru privind Apa a fost transpusa in legislatia nationala prin Legea nr. 310/2004 pentru modificarea si completarea Legii apelor nr. 107/1996.

CAPITOLUL 2

APE UZATE INDISTRIALE ȘI MENAJERE

2.1 Ape reziduale

2.1.1 Ape reziduale urbane ale municipiului Râmnicu-Vâlcea

Apele reziduale urbane sunt definite ca amestec de ape uzate menajere și industriale și ape de infiltrație. In special în zonele urbane, unde rețeaua de canalizare este de obicei mai lungă și ramificată, nu trebuie ignorate apele infiltrate în canalizare care măresc considerabil cantitatea apelor reziduale urbane ce trebuie epurată în stațiile de tratare. Apa pluvială este inclusă deseori în fluxul de ape uzate urbane, dacă este folosit un sistem combinat de canalizare. Calitatea și cantitatea din diferite surse pot diferi mult (tabelul 2.1).

Tаbel 2.1. Caracteristicile și definiția apelor reziduale urbane ale municipiului Rm-Vâlcea

Reducerea cantității de apă cât mai devreme posibil este foarte eficientă. Politica de utilizare eficienta a apelor și căutarea unor masuri mai bune de gestionare, reduc fluxul de apă pe plan local printr-un grad de informare ridicat asupra instalațiilor eficiente pentru apa menajera (inclusiv toaletele dotate cu un sistem de economisire a apei) și asupra prețurilor prin care se restituie cheltuielile realizate.

Apele uzate industriale trebuie epurate lângă sursa poluării, dacă este posibil să se reducă cantitatea și încărcarea fluxului de ape uzate urbane. Menținerea unei cantități mici de apă infiltrată în canalizare este foarte greu de realizat (de exemplu infiltrarea din cauza unor pierderi sau conectări ilegale). Soluția este efectuarea unui control permanent și adecvat și întreținerea rețelei de canalizare. Apa pluvială trebuie să se colecteze și epureze separat.

Sistemele de tratare sanitară pentru comunitățile mijlocii și mari, incluzând colectarea și epurarea apelor reziduale sunt un subiect de discuție în fiecare țară. Numărul stațiilor de epurare în zonele urbane este mic, însă stațiile sunt mari ca dimensiuni. Ele experimentează de obicei variații considerabile sezoniere și chiar cotidene în ceea ce privește fluxul apelor reziduale și gradul de încărcare. Pe de altă parte, aceste instalații de epurare în zonele urbane trebuie să fie ușor de gestionat și de exploatat.

Atât colectarea cât și epurarea apelor uzate trebuie luate în considerare în procesul de planificare la nivel regional pentru a se garanta o durabilitate pe termen lung în diferite condiții. Epurarea apelor reziduale, asigurată la o calitate și cantitate bună, este considerată o resursă valoroasă mai ales în regiunile rurale/agricole (reutilizare în agricultură) și poate contribui la adaptarea la schimbările climatice.

2.1.2 Durabilitate

Deși conceptul de durabilitate nu este în mod explicit menționat în legislația UE, este cheia în implementarea unor sisteme durabile pentru apele reziduale. Durabilitatea se referă la cele 5 aspecte definite de către SuSanA (Sustainable Sanitation Alliance – Alianta Pentru Sanitatie Durabila) este o platforma de coordonare la nivel international cu mai mult de 100 organizații membre www.susana.org). In această privință sanitația cuprinde atât gestionarea apelor reziduale, cât și evacuarea lor.

Obiectivul principal al sanitației și tratarea apelor uzate este de a proteja și de a contribui la protecția sănătății umane prin asigurarea unui mediu înconjurător curat și prin întreruperea ciclului de îmbolnăviri. Pentru a fi durabil, un sistem sanitar nu trebuie să fie viabil doar din punct de vedere economic, social acceptabil, și adecvat din punct de vedere tehnic și institutional, ci ar trebui să protejeze de asemenea mediul înconjurător și resursele naturale. La îmbunătățirea unui sistem sanitar existent și/sau la crearea unuia nou trebuie stabilitate with durabilitate:

(1) Sănătatea și igiena: include riscul de expunere la agenți patogeni și substanțe periculoase, care ar putea afecta sănătatea publică în toate etapele sistemului de sanitație, de la toaletă, sistemul de colectare și epurare, până în punctul de reutilizare sau de evacuare și localitățile așezate în aval.

(2) Mediul înconjurător și resursele naturale, energia, apa și alte resurse naturale necesare construirii, exploatării și întreținerii sistemului, precum și eventualele lor emisii în mediul înconjurător rezultate în urma folosirii lor. Cuprinde de asemenea și nivelul de reciclare și reutilizare practicate și efectul acestora (d.e. reutilizarea apelor reziduale; restituirea nutrienților și substantelor organice în agricultură), și protecția altor resurse neregenerabile, de exemplu prin producerea energiei regenerabile (d.e. biogaz).

(3) Tehnogia și exploatarea: cuprinde funcționalitatea și usurința cu care întregul sistem, inclusiv colectarea, transportarea, tratarea, reutilizarea și/sau depozitarea definitivă, poate fi construit, exploatat și controlat de către comunitate și/sau de echipele tehnice ale furnizorilor de utilități. Pe lângă acestea,

rezistența sistemului, vulnerabilitatea sa la pene de curent, la lipsa apei, la inundații, etc. precum și flexibilitatea și adaptarea componentelor tehnice la infrastructură existentă și la evoluția demografică și economico-socială sunt aspecte importante care trebuie evaluate.

(4) Aspectele financiare și economice: se referă la capacitatea gospodăriilor și comunităților de a plăti pentru sanitație, inclusiv pentru construcția, operararea, mentenanța și reinvestițiile necesare ale sistemului.

(5) Aspectele socio-culturale și instituționale: criteriile din această categorie evaluează acceptarea socio-culturală, cât de potrivit este sistemul, cât de comod, perceperea sistemului, impactul asupra demnității umane, conformitatea cu cadrul legislativ precum și cadrul instituțional stabil și eficient.

2.2 Colectarea apelor reziduale

Planificarea trebuie să adopte o abordare severă în privința evacuării, epurării și reutilizării apelor reziduale. Orice decizie în favoarea unei anumite opțiuni tehnice luată într-o etapă timpurie a planificării va influența considerabil atât investițiile cât și costurile de exploatare. In această privință este important de stiut că, sistemul de colectare convenționale de ape reziduale reprezintă 60 – 80% din costurile totale de manipulare a apelor reziduale.

În multe state, gestionarea centralizată a apelor reziduale reprezintă abordarea conventională. Aceasta se caracterizează prin colectarea și evacuarea apelor reziduale urbane prin intermediul unei canalizări centralizate până la stația centrală de tratare intensivă, unde apele uzate și nămolul se tratează și depozitează controlat. Avantaje globale ale acestui concept sunt considerate costurile mai scăzute de investiție și exploatare pentru o stație mare de epurare în comparație cu câteva stații mici, precum și controlul mai eficient asupra standardelor de calitate și procedurilor de expoatare a instalației.

Cu toate acestea dezavantajele acestui tip de management al apelor reziduale arată că aceasta nu poate fi o soluție universală, mai ales când este vorba de regiunile mai puțin populate: Raportul între costuri și avantaje ale sistemelor centralizate poate fi mai puțin favorabil dacă se ține seama de cheltuielile mari și pe termen lung pentru construirea și întreținerea sistemului de canalizare. Dacă sistemul de canalizare nu se întreține în mod adecvat pot apare scurgeri care vor cauza poluarea solului și apelor subterane. Sistemele centralizate de epurare necesită (mai multe) stații de pompare care trebuiesc expoatate și întreținute în mod adecvat. În plus stațiile centralizate de epurare municipale reduc posibilitatea de reutilizare a apelor, a nutrientilor și a nămolului în circuitul local, din cauza încărcării lor cu substanțe dăunătoare precum chimicale, metale grele și substanțe patogene (mai ales atunci când în sistemul de canalizare combinată se colectează și apele reziduale industriale).

In situația aceasta, alegerea unui sistem public, durabil de canalizare și epurare nu este ușoară, mai ales datorită faptului că sunt disponibile sisteme descentralizate, semicentralizate și combinate (tаbelul 2.2).

Tabel 2.2. Tipuri de sisteme de colectare a apelor uzate urbane și caracteristicile lor

În ultimii ani se acordă din ce în ce mai multă atenție conceptelor moderne descentralizate sau semicentralizate de gestionare pe plan local a apelor reziduale, care sunt deja aplicate în multe țări, mai ales în zonele rurale și suburbane. Aceste concepte cuprind colectarea, tratarea și depozitarea/reutilizarea apelor uzate din comunități mici (de la gospodării până la părți din localități), integrate în proiectele de dezvoltare a localității/ satului/orașului. Asemenea sisteme constau din mai multe instalații sanitare/epurare a apelor reziduale la scara mică, proiectate și construite local.

Sistemele descentralizate mențin lângă sursa poluării sau aproape de ea atât fracția solidă a apelor reziduale cât și cea lichidă, reducând prin această modalitate rețeaua de colectare a apelor reziduale. Metoda aceasta oferă un grad ridicat de flexibilitate ceea ce permite modificarea design-ului și a modului de exploatare a sistemului în funcție de diferite condiții și scenarii locale.

Sistemele descentralizate și semicentralizate oferă următoarele avantaje:

• Au costuri mici de investiție, exploatare și intreținere pentru sistemul de canalizare care este de lungime mai mică;

• O protecție mai bună a resurselor de apă, cu daune mai mici în cazul unei defecțiuni (minimizarea riscului);

• Oferă soluții corespunzătoare nivelului individual de poluare;

• Sunt flexibile (permit o extindere) și adaptabile la schimbările condițiilor, populației, turismului, industriei;

• Permit luarea unor decizii în funcție de nevoile reale ale zonelor sensibile ale mediului înconjurător, pot fi implementate după necesitate;

• Pot fi încadrate armonios în peisaj;

• Refolosirea apei uzate tratate și a nutrienților (N și P) se poate efectua cu ușurință;

Dezavantajele principale ale gestionării descentralizate sau semicentralizate a apelor reziduale sunt:

• Eficiența potential mai mică a epurării (în special pentru N și P);

• Necesitatea instruirii și folosirii corecte;

• Este importantă prezența personalului calificat pentru exploatare și întreținere;

• Monitorizarea se poate dovedi insuficientă;

• Legislația și mediul instituțional pot reprezenta o piedică;

Acestea trebuie avute în vedere în planificarea sistemului sanitar și a tratării apelor reziduale.

Figura 2.1. Posibilități tehnice pentru furnizarea de protecție sanitară și

epurarea apelor reziduale într-o anumită aglomerare

2.3. Considerații generale privind caracteristicile calitative și cantitative ale apelor uzate industriale ale municipiului Râmnicu Vâlcea

Cunoașterea proceselor tehnologice industriale, în măsura în care aceastea conduc la stabilirea originii și a caracteristicilor calitative ale apelor uzate, reprezintă una din condițiile de bază pentru o proiectare judicioasă a stațiilor de epurare industrială și mai târziu, a exploatării acestora. În tabelul 2.3 sunt prezentate o serie de date generale, referitoare la originea, caracteristicile calitative și modul de epurare pentru principalele ape uzate industriale ale municipiului Rm. Vâlcea.

Tabelul 2.3. Ape uzate industriale, origine, caracteristici și mod de epurare

2.4. Caracteristicile principale ale unor categorii de ape uzate industriale la nivelul orașului Râmnicu Vâlcea

În tabelele 2.4, 2.5, și 2.6 sunt prezentate principalele substanțe prezente în apele uzate industriale ale orașlui Rm. Vâlcea iar în tabelul 1.6 sunt prezentate aceste caracteristici și "coeficienții de poluare" (concentrațiile în CBO5 și substanțe în suspensie).

Tabelul 2.4. Unele substanțe prezente în principalele ape uzate industriale

Tabelul 2.5. Metalele grele în principalele ape uzate industriale

Tabelul 2.6. Conținutul în nutrienți al apelor uzate industriale

Apele uzate industriale au de regulă nivele înalte de încărcare cu poluant și mai ales au caracteristici frecvent foarte diferite de cele uzate fecaloid-menajere. De aceea ele nu pot fi epurate direct în stațiile de epurare orășenești, ci trebuie supuse unui proces de preepurare specifică, adaptată naturii poluantului sau poluanților în cauză, și apoi eventual descărcate în canalizarea orășenească și duse la stația clasică de epurare. Se poate face și o stație complet separată pentru apele industriale, care să asigure epurare până la nivelul la care pot fi descărcate legal în emisar (râu de exemplu). O asemenea stație complet separată se poate justifica economic la mari întreprinderi…

Ape industriale uzate sunt și cele ce provin din "spălarea" gazelor, inclusiv a celor de la centralele termice sau termoelectrice, unde apele încarcă bioxid de sulf, rezultând gaze mai puțin poluante pentru atmosferă dar ape foarte poluate, ce trebuie epurate.

Uneori apele uzate industriale au încărcări de poluanți pentru care nu există tehnologie de epurare adecvată, singura soluție rămânând în acest caz injectarea profundă.

În tabelul 2.7. sunt prezentate caracteristici ale apelor uzate industriale uzate rezultate la nivelul orașului Rm. Vâlcea.

În aceeași măsură cu reducerea volumului de ape uzate, micșorarea nocivității lor contribuie la impurificarea într-o măsură mai mică a receptorului. Și în acest caz, introducerea de tehnologii noi sau înlocuirea substanțelor nocive folosite în aceastea cu substanțe mai puțin sau chiar de loc nocive, poate reduce gradul de impurificare al apelor uzate industriale.

Câteva exemple în acest sens: la unele secții de spălare a cărbunilor CET Govora s-au înlocuit unii reactivi de flotație cu alții mai puțin toxici pentru flora și fauna receptorului; substanțele mercerizante fenolice din industria textilă au fost înlocuite cu produse pe bază de alcooli superiori; introducerea difuziei continue la fabricile de zahăr; folosirea de detergenți biodegradabili etc.

Recuperarea substanțelor valoroase din apele uzate , ca de exemplu, soluțiile de fierbere de la fabricile de prelucrare a lemnului (în scopul obținerii de drojdie furajeră), substanțele petroliere din rafinăriile de petrol, metalele grele în metalurgia neferoasă, cianurile în preparațiile aurifere etc. au ca scop, pe de o parte valorificarea substanțelor recuperate, iar pe de altă parte reducerea cantității de substanțe nocive evacuate cu apele uzate.

Valorificarea parțială sau totală a apelor uzate, despre care s-a vorbit anterior, prin irigarea terenurilor agricole sau prin folosirea lor în procesele tehnologice industriale în urma unei epurări avansate, reprezintă, de asemenea, un mod de reducere a nocivităților evacuate cu apele uzate.

Mai trebuie reamintit, de asemenea, că egalizarea și uniformizarea debitelor și a concentrațiilor contribuie în mare măsură la reducerea șocurilor ce trebuie suportate de receptor, șocuri care ar putea câteodată să aibă efecte mult mai grave decât cele așteptate.

CAPITOLUL 3

PROCEDEE DE TRATARE A APELOR UZARE

3.1 Tratarea apelor uzate

3.1.1 Procese unitare pentru epurarea apelor uzate industriale

A.Procese fizice

Procesele fizice de epurare sunt acelea în care substanțele poluante nu suferă transformări în alte substanțe, având la bază principiile:

a) separarea gravitațională a particulelor grosiere, nedizolvate în apă, sub influența câmpului gravitațional al Pământului, prin sedimentare, prin flotație sau prin centrifugare. Este posibil fenomenul de aglomerare (floconare), flocoanele având mase mai mari și care sedimentează mai repede. Ca exemplu se prezintă fig.3.1, un decantor, care poate fi cu curgere a apei verticală și orizontală. Eliminarea nămolului din decantor se poate face manual și intermitent. După formă, decantoarele pot fi circulare și rectangulare. Evacuarea apei limpezite se face prin deversoare.

Fig.3.1. Decantor

b) flotația este un proces unitar de separare din apă, sub acțiunea câmpului gravitațional terestru, a particulelor cu densitate medie mai mică decât a apei. Flotația poate fi naturală sau cu aer introdus în apă sub formă de bule fine prin difuzoare poroase. Scopul flotației este de a forma o spumă stabilă care să încorporeze particulele insolubile. Flotația se poate face se poate face în bazine circulare sau dreptunghiulare. În fig. 3.2. se prezintă schema unei instalații de flotație cu aer sub presiune.

Fig.3.2. Schema unei instalații de flotație cu aer sub presiune

c) filtrarea constă în trecerea apei printr-un mediu poros în care are loc reținerea prin fenomene predominant fizice. Filtrarea este un proces de sitare cu ajutorul unei țesături fine sau împâslituri.

d) reținerea pe grătare și site a impurităților grosiere (crengi, fire etc) pe grătare și a celor mai mici pe site.

Viteza apei la întrarea în grătare este de cca. 0.3 m/s pentru a evita depunerile pe grătar dar nu mai mare de cca. 1 m/s pentru a nu înțepeni corpurile grosiere între bare. Sitele servesc pentru reținerea impurităților nedizolvate de dimensiuni mai mici și sunt realizate din table metalice sau din plăci de material plastic perforat. Sitele pot fi statice și mobile (ciururi cu mișcare de vibrație sau giratoare).

Îndepărtarea materialelor din site se face cu perii, prin simpla alunecare unde se prezintă o sită formată din bare triunghiulare. Sitele fine din țesături din fire metalice sau fire din materiale plastice se folosesc pentru suspensii de particule fine.

e) epurarea în filtre granulare și filtre cu prestrat. Materialul granular folosit ca umplutură filtrantă este nisipul cuarțos. Se mai folosesc filtre cu mai multe straturi de materiale granulare, cu densități diferite (de ex. din antracit, nisip cuarțos, granat) care pot fi spălate, granulele aranjându-se cu diametrul descrescând în sensul de curgere.

f) epurarea prin membrane. Membrana este o barieră pentru speciile moleculare sau ionice prezente în curentul de apă care o străbate. Ca materiale pentru membrane se folosesc acetatul de celuloză, materiale polimerice stabile în timp (poliamide, polisuflone, etc.). Procesul de epurare cu membrane se numește osmoză, care poate fi directă sau inversă, în funcție de direcția apei de la o soluție diluată la una concentrată sau invers. Pot exista mai multe tipuri de module de osmoză, ca de exemplu tubulare, fig.3.3.

Alte metode de epurare prin membrane sunt:

-ultrafiltrarea – se folosesc mai multe membrane cu permeabilitate selectivă pentru anumiți componenți.

-electrodializa – folosește membrane cu permeabilitate selectivă la anioni, respectiv cationi, deplasarea acestora făcându-se sub influența unui câmp electric, ca la electroliză.

g) transferul între faze se bazează pe trecerea poluanților într-o altă fază, nemiscibilă cu apa, care poate fi lichidă, solidă sau gazoasă. Astfel există extracția lichid-lichid (se folosește un solvent în care poluantul este mult mai solubil decât în apă, apoi, după agitare, are loc procesul de sedimentare, când se formează două straturi: apa extrasă și extractul), extracția lichid-gaz (în loc de solvent se folosește aer, gaze de ardere).

De exemplu:

la valori mici de pH este posibilă îndepărtarea hidrogenului sulfurat:

S-2 + 2H+ H2S (hidrogen sulfurat molecular mai greu solubil în apă)

sulfura solubilă în apă;

la valori ridicate ale pH-ului amoniacului și, în general, a bazelor slabe volatile:

NH4+ + OH- NH3 + H2O (amoniac molecular greu solubil în apă)

ioni de amoniu solubili în apă

h) distilarea se face prin epurarea apelor uzate prin trecerea apei în fază de vapori, prin încălzire, urmată de condensarea vaporilor, deoarece impuritățile au o volatilitate mai redusă ca apă.

i) înghețarea constă în trecerea apei în fază solidă sub formă de cristale de gheață, care se separă de soluția reziduală îmbogățită în impurități.

j) spumarea este un proces de separare din apă a unor impurități organice dizolvate, datorită adăugării unor agenți de spumare și prin barbotarea apei cu aer sub formă de bule fine.

k) absorbția are la bază fenomenul de reținere pe suprafața unui corp a moleculelor unei substanțe dizolvate în apă . Materialul, lichid sau solid, pe care are loc reținerea se numește absorbant, iar substanța reținută absorbat

Ca absorbanți se folosesc materiale solide cu suprafață specifică mare, cărbunele activ, cenușa fină, etc. Cele mai utilizate instalații de epurare prin absorbție sunt de tip dinamic , cu pături fixe de cărbune activ. Trebuie evitată colmatarea cu particule în suspensie. Cărbunele activ poate reține o masă de substanțe organice de până la 5% din greutatea sa.

Regenerarea se face pe cale termică, la circa 900oC în atmosferă controlată.

B. Procese chimice

Prin procesele chimice de epurare, poluanții sunt transformați în alte substanțe mai ușor de separat, precipitate insolubile, gaze care au o activitate nocivă mai redusă sau sunt mai susceptibile de a fi îndepărtate.

a) neutralizarea este un proces prin care pH-ul unei soluții uzate este reglat prin adaos de acizi sau baze.

Neutralizarea apelor acide se face cu substanțe cu caracter bazic (oxizi, hidroxizi, carbonați). Neutralizanții care sunt utilizați sunt: piatra de var (carbonat de calciu), dolomita (carbonat de calciu și magneziu), varul (oxid de calciu) sub formă de hidroxid de calciu (lapte de var sau var stins praf).

Neutralizarea apelor alcaline se face cu acizi reziduali, cu gazele de ardere bogate în CO2 (14%) etc. Deoarece influenții au debite variabile în timp, este necesară o buclă de reglare a pH, mărind debitul de agent neutralizant, fig. 3.3.

Fig.3.3. Buclă de reglare a pH

b) oxidarea și reducerea

Scopul oxidării este de a converti compușii chimici nedoriți în alții mai puțin nocivi. Ca oxidanți se pot folosi: oxigenul, ozonul, permanganați, apă oxigenată, clorul și bioxidul de clor. Ca exemplu se dă distrugerea cianurilor cu clor până la formarea de cianați sau azot molecular:

CN- + OCl CNO + Cl-

2 CNO + 3 OCl N2 + 2HCO3- + 3Cl-

Reducerea constă în transformarea unor poluanți cu caracter oxidant în substanțe inofensive care pot fi ușor epurate. Ca exemplu se dă reducerea cromului hexavalent la crom trivalent, în vederea precipitării acestuia ca hidroxid:

Cr2O72- + 6 Fe SO4 + 7 H2SO4 Cr2(SO4)3 + 3 Fe2(SO4)3 + 7 H2O + SO42-

Ca agenți reducători se folosesc sărurile fierului trivalent, sulfați, acidul sulfuros.

c) precipitarea este un proces de epurare bazat pe transformarea poluanților din apele reziduale în produși insolubili. Ca exemplu se dă îndepărtarea fluorului din apă prin introducerea de ioni de calciu:

2 F- + Ca2 CaF2 – precipitat

d) coagularea și flocularea – îndepărtarea unor particule prin sedimentare (coagulare) și destabilizarea prin absorbția unor molecule mari de polimeri care formează punți de legătură între particule (floculare). Se folosesc pentru particule coloidale. În acest scop se folosesc polimeri organici sintetici sau anorganici.

e) schimbul ionic

Schimbătorii de ioni se utilizează mai ales pentru dedurizarea apelor, folosind cationați în forma sodiu (Na), iar regenerarea lor se face cu clorură de sodiu:

2 ZNa + Ca2+ Z2 Ca + 2 Na+

Folosirea schimbătorilor de ioni este o soluție mai scumpă.

C. Procese biologice

Substanțele organice pot fi îndepărtate din apă de către microorganisme care le utilizează ca hrană, respectiv sursă de carbon.

Reacțiile enzimatice au două faze:

(1) moleculele de enzimă și de substanță utilizată ca hrană (substrat) formează complecși

(2) complecșii se descompun eliberând produsul de reacție și enzima

Enzima + Substrat (Enzima substrat) K2

Epurarea biologică aerobă se realizează în construcții în care biomasa este suspendată în apă sub formă de agregate de microorganisme (flocoane), sistemele fiind aprovizionate cu oxigen.

Epurarea biologică anaerobă a apelor uzate se realizează în incinte închise (bazine de fermentare) ferite de accesul oxigenului care inhibă activitatea microorganismelor anaerobe. Prin descompunerea poluanților organici se obțin gaze de fermentare combustibile, datorită conținutului ridicat de metan.

D. Dezinfecția

Dezinfecția este necesară în cazul apelor uzate care conțin microorganisme. Dacă sterilizarea presupune distrugerea tuturor microorganismelor, prin dezinfecție nu se distrug toate. Dezinfectantul pătrunde prin peretele celular și denaturează materiile proteice din protoplasmă, inclusiv enzimele. Un dezinfectant pentru apă este clorul activ care acționează sub formă de ion de hipoclorit, cu efecte pronunțate la valori mici ale pH.

Dintre metodele fizice de dezinfecție, cele mai utilizate sunt metoda termică și iradierea cu radiații de energie ridicată.

A – cu fermentare separată a nămonului

B – cu decantoare cu etaj

C – pentru eliminarea suspensiilor coloidale (mecano-chimice)

A – în condiții naturale; B – cu bazine de aerare; C – cu filtre biologice.

CAPITOLUL 4

STAȚIA DE EPURARE A ORAȘULUI RÂMNICU VÂLCEA

4.1 Prezentarea generală a stației de epurare Râmnicu Vâlcea

Statia de Epurare a municipiului Rm. Vâlcea este amplasată în partea de sud a orașului, pe malul drept al râului Olt si trateaza apele uzate descarcate in reteaua oraseneasca de canalizare (fig.4.1.).

Fig.4.1. Stația de epurare a municipiului Rm. Vâlcea

Apele reziduale care formeaza influentul statiei au provenienta si compozitie foarte variata (ape uzate industriale, menajere, meteorice de infiltratie). Acestea sunt colectate intr-un sistem de canalizare de pe intrega suprafata a orasului exceptind zona Sud, suprafata aferenta platformei chimice, ape ce se epureaza in Statia de epurare a SC OLTCHIM SA Rm. Valcea.

Pana la intrarea in Statia de epurare, pe colectorul principal este amplasat 1 bazin de retentie ce stocheaza surplusul de debit datorat apelor meteorice, evitind astfel supraincarcarea instalatiilor ce ar diminua randamentul epurarii.

Statia de epurare Rm. Valcea, functioneaza din septembrie 1979 – proiectata etapa I la 510 l/ s si in 1989 urmand etapa a II-a, debitul proiectat fiind declarat Q= 1020 l/s.

Debitul mediu orar care intra in camera deversoare a Statiei de epurare este variabil de la 620 l/s la 996 l/s in anul 2001, din care ape uzate menajere 60-70%, ape uzate industriale 20%, ape pluviale.

Apele uzate industriale provin in principal de la urmatoarele unitati: Valceana, Carpatina, FAVIL, MINET, IAMC, HERVIL, Abator, etc.

Schema flux a Statiei de epurare Rm. Valcea cuprinde 2 linii tehnologice si anume:

Linia I tehnologica este compusa din:

gratar rar

gratar des

desnisipator

separator de grasimi

debitmetrul Parshal

statie suflante

distribuitor

decantoare primare – 2 buc a 3000 mc

bazin aerare 3000 mc

distribuitor

decantor secundar – 2 buc a 3000 mc

statie de recirculare namol activ

statie pompare namol

ingrosator namol – 300 mc

statie pompare namol

bazin de fermentare – 2 buc a 1500 mc

gazometru – 2 buc – 500 mc

CT 3 cazane – 0,750 Gcal

Linia a II-a tehnologica este compusa din:

decantoare primare – 2 buc a 3000 mc

bazin aerare 3000 mc

decantoare secundare – 2 buc – 3000mc

statie de recirculare namol activ

statie de pompare namol I

ingrosator namol – 300 mc

statie de pompare namol II

statie fermentare 2 buc – 3000 mc

În concluzie cele doua linii tehnologice ale Statiei de epurare sunt identice ca principiu de functionare, constructie, dotare tehnica. Apele reziduale menajere si industriale, la intrarea in statia de epurare au in medie urmatoarele caracteristici:

PH 7-8,5

Suspensii 139 mg/l

CBO5 114 mg/l

CCO 190 mg/l

Hidrogen sulfurat 0,5 mg/l

Cloruri 72 mg/l

Reziduu fix 219 mg/l

Oxigen dizolvat 0,5 – 1,5 mg/l

4.2. Descrierea echipamentelor din instalația de epurare – circuitul apei uzate

Camera deversoare

Este o constructie hidrotehnica din beton armat care are rolul de a regla debitele de ape uzate ce intra in statia de epurare (fig.4.2). Masurarea debitelor se face cu un limnigraf cu diagrama inregistratoare. Surplusul de debit este trimis prin canal in raul Olt dupa diluare cu apa epurata biologic.

Fig.4.2. Camera deversoare

Gratare rare

Apa uzata din colectorul principal de acces intra in statie si trece prin doua gratare rare cu curatire manuala. Gratarele sunt constructii din bare de fier paralele, distanta intre ele fiind de 10 cm si inclinare de aproximativ 35 grade.

Apa este distribuita la gratare prin intermediul a doua stavilare care au rolul de a regla debitele.

Gratarele rare retin corpurile solide cu dimensiuni mari (hartii, carpe, material plastic, materii in suspensie mari) care sunt transportate de apa murdara pe canalele colectoare pana la Statia de epurare.

Este necesar sa fie retinute aceste corpuri solide in circuitul tehnologic al Statiei de epurare, deoarece ele pot provoca deficiente ca infundarea pompelor si infundarea conductelor.

Curatirea gratarelor rare se executa manual , cu ajutorul greblelor.

Fig. 4.3. Instalație de gratare

Gratare dese

Gratarele dese au rolul de a retine corpuri mai mari de 15 mm -20 mm. Distanta intre bare este de 1,2 – 2 cm si inclinare aproximativ 30 grade. Materialele retinute pe gratare sunt preluate si depozitate intr-un loc special amenajat (in containere si duse la rampa de gunoi). Aval gratarelor dese sunt montate doua stavilare. Stavilarele montate in aval inchid canalul respectiv atunci cand este nevoie si se pot efectua unele revizii sau reparatii. Frecventa de manevra a stavilarelor este rara, in consecinta sunt dotate cu mecanisme de actionare manuala.

Desnisipatoarele orizontale

Dupa retinerea corpurilor mari, apa este trecuta mai departe in 3 linii desnisipatoare construite din beton, debitele fiind reglate de cele 3 stavilare montate in amonte. Aici sunt retinute suspensiile minerale, granulare, caracterizate prin lipsa de putrescibilitate si viteza mare de sedimentare ( nisip, pietris). Pe langa substantele minerale se retin si cantitati reduse de substante organice.

Desnisipatorul realizeaza viteza mica de circulatie a apei de 0,3 m/s, permitand depunerea gravitationala. Printr-un sistem de insuflare cu aer lift, nisipul este colectat in cuve si evacuat in containere transportate la rampele de gunoi.

Desnisipatoarele sunt necesare pentru:

protectia instalatiei mecanice in miscare;

reducerea posibilitatilor de infundare a conductelor provocate de depunerea nisipului pe conducta.

Una din problemele importante privind eficienta desnisipatoarelor este mentinerea vitezei constante la variatiile de debit – in special la debitele maxime pe timp de ploaie. Pentru curatirea compartimentelor se utilizeaza aceleasi tipuri de stavilare ca si in cazul gratarelor. Nisipul colectat este depozitat in containere si transportat la rampa de gunoi.

Fig.4.4. Desnisipator orizontal

Separatorul de grasimi

Este o constructie alcatuita din doua cuve. Produsele petroliere, grasimile, uleiurile substantelor cu greutate specifica mica, ramanand la suprafata apei prin insuflarea aerului asigurat de un generator de aer comprimat, se favorizeaza formarea unei pelicule care prin deversor sunt colectate prin jgheaburi laterale si conduse intr-un camin de depozitare de unde sunt vidanjate si evacuate la rampa de gunoi.

Statia de suflante

Este echipata cu 2 electrosuflante de tip SRD 40 (fig.4.5) cu urmatoarele caracteristici:

Q = 1090 mc / ora

Presiune=5000 mm col H2O

P = 30 KV

Rot = 730 / min

Fig.4.5. Suflantă SRD 40

Debitmetrul Parshal

Pe circuitul apei, pe canalul deschis de legatura dintre separatorul de grasimi si camera de distributie este construit un camin in care este montata o mira si cu ajutorul unui inregistrator tip Limnigraf, se inregistreaza debitele orare de apa uzata intrata in statie.

Camera de distribuire

Sunt prezente 2 camere de distribuire : una pentru repartizarea debitelor in decantoarele primare (4) si cealalta pentru repartizarea debitelor in decantoarele secundare (4). Camerele de distributie sunt prevazute cu vane 4 x 2 = 8 necesare pentru inchiderea, reglarea si deschiderea debitelor de apa.

Decantoare primare

Decantorul primar este o constructie din beton armat si este folosit pentru retinerea suspensiilor – namolurilor brute sau active. Decantoarele primare au diametrul de 30 m si un volum unitar de 1500 mc cu un timp de decantare suficient pentru decantarea gravitationala a suspensiilor aflate in ordinul de marime superioara caloizilor.

Accesul apei in decantor se face printr-o conducta care trece pe sub radier si se deschide spre centrul decantorului sub nivelul apei. Distributia apei se realizeaza printr-un perete metalic deflector circular si care obliga apa sa patrunda in bazin pe partea inferioara a peretelui.

Evacuarea apei se face printr-o rigola periferica prevazuta cu deversor reglabil avand muchia in forma de dinti de fierastrau.

Fig.4.6. Decantor

Eficienta medie procentuala se situeaza intre 35%, raportata la suspensii. Namolul primar depus in decantor (U= 96%) este dirijat de lama podului raclor cu doua rotiri pe ora, spre conul de colectare care prin cadere libera este colectat in statia de namol. Podul raclor trebuie sa functioneze aprox 12 ore / zi, grasimile si spuma de pe oglinda apei sunt culese de un razuitor de suprafata fixat pe podul raclor, intr-un jgheab care duce la un camin vidanjat periodic.

Bazine de aerare

Sunt folosite pentru epurarea biologica a apelor uzate decantate. Distributia apei se face de-a lungul bazinului de aerare prin partea de sus a bazinului, gurile de alimentare fiind asezate in dreptul turbinelor cu actionare mecanica ce alimenteaza apa uzata cu oxigen.

Evacuarea amestecului apa-namol activ din bazin se face in zona terminala prin partea de sus a bazinului spre camera de distributie de unde prin manevre de vane este dirijat in cele 4 decantoare secundare.

Decantoare secundare

Decantoarele secundare au diametrul de 35 m si volumul de 1500 mc. Amestecul apa si namol activ este supus clarificarii in decantoarele secundare, dupa care, apa epurata este dirijata spre emisar cu deversare la mal. Pentru a evita aparitia fenomenului de anaerobie prin stationarea namolului activ depus pe radier, decantoarele secundare sunt prevazute cu instalatie hidraulica de evacuare a namolului.

Instalatia hidraulica de extragere a namolului este prevazuta cu vane telescopice care permit reglarea debitului de namol extras. Evacuarea namolului colectat se face prin intermediul a cate o conducta de otel de D=400 mm, fiind aspirat in statia de pompare a namolului activ. Deoarece, din tot namolul activ care se formeaza in cadrul procesului, este necesar epurarii numai o parte din el, restul fiind numit „namol in exces”- dupa ce este retinut in decantorul secundar, este trimis la fermentare prin intermediul decantoarelor primare.

Statia de pompare namol activ

Este utilizata pentru recircularea namolului activ si este echipata cu urmatoarele agregate:

3 pompe Cerna 200, Q= 260 mc / h; 15 KW/h

1 pompa ACV 200, Q= 189 mc / h; 10 KW/h

Fig.4.7. Stație de pompare nămol

4.3. Principiul de funcționare si caracteristicile tehnice ale utilajelor /echipamentelor din instalatia de epurare – circuitul namolului

Statie pompare namol brut in ingrosator

Namolul depus in decantor este dirijat gravitational prin manevre de catre vana spre statia de pompare a namolului brut si urmeaza sa fie ingrosat.

Statia de pompare namol este echipata cu:

2 pompe Cerna 200 – 189 mc / h, 15 KW / h

1 pompa ACV

2 pompe NPF 5

Îngroșător namol

Îngrosarea namolului are ca scop principal reducerea procentului de apa din namol, respectiv volumul lui inainte de a fi trimis spre fermentare. Ingrosatoarele de namol sunt asemanatoare decantoarelor ,pentru accelerarea ingrosarii sunt prevazute o serie de bare metalice perpendiculare pe radier,fixate pe podul raclor ce se deplaseaza ( se rotesc) cu o viteza de 1 rotatie / ora.

Barele impiedica formarea pungilor de gaze de fermentatie si favorizeaza indesarea namolului si circulatia apei spre suprafata in lungul barelor. In cadrul procesului de ingrosare in aceste bazine se urmareste in final o reducere a volumului de namol pana la jumatate.

Namolul brut rezultat din decantoarele primare, cu ajutorul pompelor este introdus in ingrosator pe partea superioara, iar namolul ingrosat prin manevre de catre vana este evacuat gravitational la statia pompelor de namol brut.

Statia pompelor namol ingrosat

Statia pompelor cu namol ingrosat are rolul de a pompa namolul proaspat in metantancuri.

Statia de pompe este echipata cu:

2 electropompe ACV 200, Q=189 mc / h, H= 18 m

1 pompa NPF 5

Metantancuri

Metantancurile sunt constructii din beton armat avand o forma circulara cu pereti de grosime minima de 80 cm, iar in exterior sunt imbracati cu caramida. Au un volum de 1500 mc. Metantancurile sunt echipate cu electropompe Bicaz 3 buc., Q= 80 mc / h, H=30m, N=1500 rot / min. Namolul de la statia de pompare a namolului ingrosat este pompat in metantancuri pe partea superioara a acestora, unde este supus fermentarii anaerobe la 35-40 0C.

Incalzirea se realizeaza prin intermediul schimbatoarelor de caldura, apa fiind incalzita la centrala termica a statiei. Recircularea namolului are rol in :

transportul uniform de caldura pentru a mentine temperatura aproape constanta in intreaga masa;

amestecarea namolului brut cu volume mari de namol fermentat pentru a ajuta si accelera fermentarea;

mentinerea unui amestec relativ uniform al intregului material in metantanc;

Astfel se realizeaza printre altele si o reducere substantiala a procesului de formare a spumei.

Prin manevrari de vane se regleaza debitul de recirculare a namolului.

Circuitul de evacuare a namolului fermentat este gravitational pe cele trei cote;-4; 0,0; +4.

Circuitul de evacuare a apei din namol

Dupa o perioada de linistire la partea superioara a metantancurilor se acumuleaza apa care se separa de namol si care are o culoare brun verzuie si cu un continut de materii in suspensie.

Apa acumulata la partea superioara a metantancului dupa un timp de linistire care dureaza cel putin 4 ore va fi evacuata in circuitul de ape uzate inainte de intrarea in bazinul de aerare.

Circuitul evacuarii gazelor de fermentare

Gazele care se acumuleaza in cupola metantancului ce se degaja in timpul fermentarii namolului sunt evacuate pe conducta de gaze la gazometru.

Platformele de uscare a namolului fermentat

Au rol de a prelua namolul fermentat care este evacuat de metantancuri. Instalatia paturilor de uscare este alcatuita din tuburi perforate, 2 drenuri longitudinale: strat filtrant prin care se dreneaza apa de namol. Namolul nu trebuie sa fie introdus pe platformele de uscare daca nu este bine fermentat. In cazul in care este introdus nefermentat, pe paturile de uscare se degajeaza un miros neplacut si se deshidrateaza incet. Namolul fermentat este crapat la suprafata, spongios si are un continut de apa care nu trebuie sa depaseasca 70-80%.

Platformele de uscare sunt in numar de 14 avand o suprafata de 13.000 m2.

Gazometre

Constituite din cuva circulara din beton armat in care se aseaza un clopot metalic cilindric, inchis la partea superioara si ghidat pe un esafodaj metalic. Cuva este plina cu apa. In functie de cantitatea de gaz colectat recipientul poate avea o pozitie ridicata sau coborita.

Gazele rezultate din fermentare de la metantancuri sunt depozitate in doua gazometre cu volum de 2 x 500 mc. Instalatia de gazometre este compusa din:

gazometru propriu-zis

conducte gaze (intrare si iesire)

conducta preaplin gaz

conducta apa golire

supapa de inchidere

Centrala termica

Are ca scop incalzirea apei calde la o presiune de 0,7 atm. necesara pentru:

incalzirea namolului brut si in timpul fermentarii

incalzirea garzii hidraulice la gazometre;

incalzirea cladirilor din incinta statiei de epurare

incalzirea apei calde menajere si altele.

Apa calda este produsa de 3 cazane de joasa presiune.

CAPITOLUL 5

STUDIU DE CAZ

5.1 Date intrare

În acest capitol va fi prezentată o simulare a unei situații critice asupra stației de epurare ce deservește orașul Râmnicu Vâlcea. Localitatea are în prezent 110.000 locuitori care beneficiază de o acoperire de 100% a distribuției de apă potabilă și canalizare. Apele epurate vor fi evacuate în râul Olt, situat la circa 100 m de stația de epurare a apelor menajere și industriale. La evacuarea din stația de epurare, apele trebuie să respecte normativul NTPA001. Stația de epurare este prevăzută a prelucra următoarele ape uzate cu debite cuprinse între Q med =2500 m3/zi și Qmax = 2800 m3/zi.

Principalele faze ale procesului de epurare sunt: acumularea, egalizarea, omogenizarea; tratarea fizico-mecanică pentru reducerea suspensiilor și a fosforului în exces; tratarea biologică – reducerea carbonului organic si a azotului; dezinfecția apei epurate cu ozon; îngroșarea și deshidratarea nămolurilor rezultate.

Datele de intrare vor fi modificate astfel încât să se simuleze o stare critică, conform tabel 5.1.

Tabel 5.1. Date intrare

Din datele pentru proiect, conform NTPA – 0002/2002, (HG nr. 352/2005) rezultă că este vorba despre o apă uzată cu un conținut depășit de materie organică.

5.2. Alegera metodei de tratare,în funcție de caracteristicile apelor uzate

Tratarea apelor reziduale în vederea eliminării sau reducerii concentrațiilor agenților poluanți, sub limita admisă de legislația de protecția mediului, se realizează prin metode chimice, biologice sau combinate. Alegerea metodei de tratare se face în corelație cu caracteristicile apelor uzate, stabilite prin analize de laborator.

Dacă efluenții conțin numai substanțe organice biodegradabile sau amestecuri de substanțe biodegradabile și substanțe anorganice netoxice, se poate aplica o tratare biologica. Daca efluentii conțin substanțe organice greu biodegradabile, amestecate cu agenti toxici (organici sau anorganici), o eventuală tratare biologică trebuie, în mod obligatoriu, combinată cu o tratare chimică.

Atunci când apele uzate conțin substanțe care nu sunt biodegradabile și substanțe toxice, epurarea se poate realiza numai prin tratamente chimice și fizico-chimice.

Parametrii care dictează alegerea unei metode de tratare a unor ape uzate sunt: temperatura, pH-ul, conținutul de azot și de fosfor, cantitatea de solide în suspensie (SS), CBO5, CCO, natura și concentrația agenților toxici. La aceste analize se adaugă, stabilirea influenței agenților toxici asupra metabolismului bacterian.

Raportul CBO5/CCO exprimă, indirect, raportul dintre cantitatea de substanțe biodegradabile și cantitatea de substanțe nebiodegradabile din apele supuse tratării. Prin urmare, valoarea acestui raport este folosit drept criteriu pentru alegerea metodei de epurare, în condițiile în care apa nu este încărcată și cu alți poluanți, astfel:

Dacă raportul: CBO5/CCO ≥ 0,6, apele uzate se tratează ușor prin metode biologice, în prezența microorganismelor prezente în mod natural în aceste ape;

Dacă raportul: 0,2 < CBO5/CCO < 0,5, se poate folosi o tratare biologică, dar cu microorganisme adaptate;

Dacă raportul: CBO5/CCO < 0, 2, apa nu mai poate fi tratată biologic.

În cazul tratării biologice azotul și fosforul sunt elemente nutritive pentru microorganisme. Din acest motiv, prezenta lor în apele tratate biologic, este obligatorie.

Dacă CBO5/N = 20, respectiv CBO5/P = 100, nu este necesară adăugarea de substanțe nutritive pentru întreținerea activității biologice a microorganismelor.

pletate cu teste experimentale efectuate pe stații pilot.

5.3. Determinarea gradului de epurare necesar

În scopul protejării sănătății populației și a mediului, evacuarea/descărcarea în receptorii naturali a apelor uzate orășenești și industriale cu conținut de substanțe poluante se face numai în condițiile respectării prevederilor legislației în vigoare și ale prezentului normativ (NTPA 001 din HG 188/2002, completată cu HG 352/2005).

Tabelul 5.2. Valori-limită de încărcare cu poluanți a apelor uzate industriale și urbane evacuate în receptori naturali

Tabelul 5.3 Categorii de calitate a apelor de suprafață

Aceste categorii de apă anumite valori pentru indicele de calitate care trebuie să realizeze în secțiunea de control situată la 1km amonte de punctul sau zonă de folosință pentru apele de suprafață din categoria I și a II-a respectiv pentru apele uzate din categoria a III-a, în secțiunea de evacuare a apelor uzate.

Condițiile de calitate pentru apa de categoria a III-a, corespund și cerințelor de desfășurare a proceselor biologice care asigură autoepurarea, rezultă de aici necesitatea ca evacuările de apă uzată să nu impurifice emisarul sub limitele categoriei a III-a de calitate.

Valoarea obținută a gradului de epurare determinat se compară cu datele din tabelul 4.6, care exprimă eficiența construcțiilor și stațiilor de epurare, stabilindu-se în final mărimea stației de epurare din punct de vedere a metodelor și procedeelor de epurare ce trebuie adoptate.

Tabelul 5.4 Eficiența construcțiilor și spațiilor de epurare

5.4. Calculul gradului de epurare

Gradul de epurare reprezintă procentul de reducere, ca urmare a epurării, a unei părți din elementele poluante de natură fizică chimică și biologică din apele uzate, astfel încât, partea rămasă în apa epurată să reprezinte valoarea limită admisibilă, conform reglementărilor în vigoare (HG 188/2002, completat cu HG 352/2005)

Gradul de epurare se calculează cu relația:

%, unde:

Ci – reprezintă valoarea concentrației inițiale a indicatorului din apele uzate, pentru care se determină gradul de epurare, (mg/l) ;

Cf –reprezintă valoarea concentrației finale a aceluiași indicator după epurarea apei uzate (valoarea maximă admisibilă, conform NTPA 001, mg/l.

Calculul gradului de epurare se face funcție de următorii poluanți:

– suspensiile

– CBO

– Oxigenul

– Azotul total.

Pentru efectuarea acestui calcul se parcurg următoarele etape:

– se determină diluția;

– se verifică dacă amestecul se face complet până la secvența de calcul;

– se determină diluția reală;

– se stabilește cantitatea maximă admisă de suspensii în funcție de diluția reală cu ajutorul calculelor;

– se determină gradul de epurare cu ajutorul ecuației:

Raportul de diluție notat cu (d ) ( folosit în calculele de proiectare) este dat de relația :

, unde:

Q – debitul emisarului, (m3/s), Q = 5 m3/s;

q – reprezintă debitul maxim zilnic de ape uzate, (m3/s), q=0, 125m3/s.

m3/s

Raportul de diluție real ( pentru o secțiune intermediară de la gura de vărsare până la secțiunea de amestecare) , este exprimat prin relația:

,

unde:

a – reprezintă coeficientul de amestecare corespunzător secțiunii considerate, a cărui valoare poate varia între 0, 7 – 0, 9; se adoptă a = 0, 80.

Coeficientul difuziei turbulente:

, m2/s, unde:

v- viteza medie a receptorului, v = 1, 5 m/s

H – adâncimea medie a receptorului, H= 1, 8 m ;

q – debitul maxim zilnic al apei uzate, q = 0, 125m3/s;

m3/s;

L – distanța totală de la puctul de vărsare al apei uzate până la secțiunea examinată privind calitatea emisarului, m (secțiunea examinată se consideră situată la 1 km amonte de secțiunea de folosință).

L = 15Km – 1 km = 14 Km

Lungimea de amestecare se calculează cu relația:

5.4.1. Calculul gradului de epurare pentru materii în suspensie:

unde:

;

– reprezintă cantitatea maximă admisibilă de materii în suspensie, ce poate fi evacuată în emisar, conform NTPA 001/2005;

5.4.2. Calculul gradului de epurare necesar pentru substanțe organice (CBO5):

Varianta nr. 1: se iau în considerație diluția, amestecarea și procesul natural de autoepurare a apei, prin oxigenare, la suprafață.

Varianta nr. 2: se ține cont de diluție și amestecare; nu se ia în considerare procesul de autoepurare.

Varianta nr. 3: se iau în considerație condițiile impuse prin NTPA 001/2002.

Varianta nr. 1:

,

unde:

– CBO5 a.m – reprezintă cantitatea admisibilă pentru amestec, de CBO5, pentru a fi evacuată în

emisar : CBO5 a.m = 7 mg/l;

– k1 – coeficient de oxigenare sau constanta de consum a oxigenului în ape uzate;

k1 = 0, 1 zile -1 ;

– k2 – constanta de consum a oxigenului din apele emisarului în amonte de gura de vărsare; k2 = 0, 17 zile-1

– q – debitul de apă uzată ; q = 0, 125 m3/s;

– Q – debitul emisarului; Q = 5 m3/s;

– a = 0, 8;

– t – timpul de curgere a apei între secțiunea de evacuare și secțiunea de calcul;

– s

– – cantitatea de substanță organică, în apele emisarului, în amonte de gura de vărsare, = 2 mg/l;

Din ecuația de bilanț rezultă:

– – viteza consumului de oxigen al apelor uzate , înainte de evacuarea acestora în emisar ;

– – viteza consumului de oxigen al apelor emisarului , în amonte de secțiunea de evacuare a apelor uzate ;

Notație : , date proiectare.

Varianta nr. 2: se ia în considerare amestecarea și diluția:

mg O2/l

Varianta nr. 3: se iau în considerație condițiile impuse prin NTPA 001/2002.

Notație : , date proiectare.

5.4.3. Determinarea gradului de epurare necesar funcție de oxigenul dizolvat

unde:

F – factor de diluție ; F are valori cuprinse între 1, 5 – 2, 5; se ia F = 2

Dmax- deficit maxim de oxigen în aval de secțiunea de evacuare;

;

Concentrația CBO5 , într-o apă uzată, se determină cu relația:

Se calculează în continuare CBO20 pentru ape uzate:

Se calculează deficitul de oxigen ca fiind :

DO = COs- COr

DO=11, 35 – 6 = 5, 35 mgO2/l ˃ 4mg/l

Se determină timpul critic în care se realizează deficitul maxim de oxigen (după gura de vărsare) din apa râului:

5.4.4. Calculul deficitului critic (maxim de oxigen):

Se compară concentrația oxigenului necesar vieții acvatice într-o apă de suprafață (>4mg/l) cu concetrația minimă de oxigen.

COmin = COS – DOcr COmin = 11, 3- 4,45 COmin= 6,85mgO2/l

COmin ˃ 4 mgO2/l

5.4.5. Determinarea gradului de epurare în ceea ce privește consumul chimic de oxigen

Calcul consumului chimic de oxigen se face cu ajutorul relatiei:

(%)

Unde: – concentratia initială a materiei organice la intrarea în stația de epurare, exprimată prin CCO-Cr; date proiectare;

– concentratia de materie organică exprimata prin CCO-Cr în apa epurată deversată în emisar, ce corespunde valorii din NTPA 001/2005;

= 125 mg/l

(%)

5.4.6. Calculul gradului de epurare necesar pentru azot total

în care:

azot total

Notație:*Ci_N = date proiectare.

= 0, 10 mg – reprezintă cantitatea maximă admisibilă de azot total, ce poate fi evacuată în emisar, conform NTPA 001/2005;

Nu sunt necesare restricții în ceea ce privește N total .

CAPITOLUL 6

ALEGEREA VARIANTEI TEHNOLOGICE OPTIME

6.1. Varianta nr. 1

Tabelul 6.1.

Tabelul 6.2.

Tabelul 6.3.

6.2. Varianta nr. 2

Tabelul 6.4

Tabelul 6.5.

6.3. Varianta nr. 3

Tabelul 6.6

Tabelul 6.7

Tabelul 6.8

6.4. Varianta nr. 4

Tabelul 6.9

Tabelul 6.10

Tabelul 6.11

6.5. Varianta nr. 5

Tabelul 6.12

Tabelul 6.13

Tabelul 6.15

6.6. Alegerea variantei tehnologice optime și descrierea procesului adoptat

Dintre toate aceste variante tehnologice analizate, constatăm că doar varianta a IV –a și a V-a se încadrerază din punct de vedere ecologic, deoarece concentrațiile calculate sunt în conformitate cu NTPA 001 din HG 188/2002, completată cu HG 352/2005.

Dacă analizăm cele două varinte tehnologice de epurare, din punct de vedere economic și ecologic se constată că cea mai economică și în același timp cea care asigură un grad de epurare bun, conform reglementărilor în vigoare, este varianta tehnologică de epurare IV.

În alegerea acestei variante tehnologice am ținut cont și de debitul apei uzate și de gradul de diluție.

CAPITOLUL 7

CALCULUL UTILAJELOR TEHNOLOGICE

7.1.Schema tehnologică a stației de epurare

Fig.7.1. Schema tehnologică a stației de epurare apă uzată

7.2. Calculul utilajelor din cadrul treptei mecanice de epurare (grătare, deznisipator, bazin de egalizare, decantor primar)

7.2.1. Debite de calcul și de verificare utilizate în instalațiile de epurare municipale

Aceste debite de calcul și de verificare sunt specifice fiecărei trepte din procesul de epurare a apelor uzate. Determinarea debitelor de ape uzate se face conform STAS 1343/0-89, STAS 1846-90 și STAS 1478-91.

Tabelul 7.1. Debite de calcul și de verificare

Încărcările cu poluanți se iau conform normativului P 28-84 si NTPA-0011/2002.

7.2.2. Grătare

Grătarele , conform SR EN 12 255-1/2002, se prevăd la toate stațiile de epurare, indiferent de sistemul de canalizare adoptat și independent de procentul de intrare a apei în stația de epurare-prin curgere gravitațională sau sub presiune. În acest caz grătarele se prevăd înaintea stației de pompare.

Scopul grătarelor este 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.

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.

Grătarele rare îndeplinesc de obicei rolul de protecție a grătarelor dese împotriva corpurilor mari plutitoare. Distanța între barele acestui grătar variază în limetele 50 -100mm.

Grătarele dese prezintă deschiderile dintre bare de 16 -20mm, când curățirea lor este manuală și de 25- 60 mm, la curățirea lor mecanică. Cele din fața staților de pompare a apelor uzate brute au interspațiile de 50 -150 mm.

Grătarele sunt alcătuite din bare metalice. Distanța dintre bare, grătarele pot fi:

-cu deschidere mare (2, 5 – 5 cm.);

-cu deschidere mai mică (1, 5 – 2, 5 cm.).

Pentru grătarele plasate înaintea stației de pompare, distanța dintre bare se recomandă a fi între 5 -15 cm. Înclinarea grătarelor față de orizontală, depinde de modul lor de curățire (mecanic sau manual). Se recomandă pentru grătare cu curățare manuală înclinarea de 30-75°, iar pentru cele mecanice, înclinarea va fi mai mare de 45 – 90°.

Înclinările mai mici favorizează curățirea grătarelor mai repede și descresc căderea de presiune pe grătar. Viteza de curgere a apei prin grătare se recomandă a fi între 60 -100 cm/s pentru a se evita depunerile.

Curățirea manuală a grătarelor se realizează pentru instalații mai mici, cu cantități mai reduse de reținere și se efectuează cu o greblă de pe o patformă situată deasupra nivelului maxim al apei.

Grătarele cu curățire manuală se utilizează numai la stațiile de epurare mici, cu debite până la 0, 1m3/s, care deservesc maximum 100000 locuitori. Curățirea se face cu greble, crengi, lopeți, etc., iar pentru ușurarea exploatării se vor prevedea platforme de lucru la nivelul părții superioare a grătarului, lățimea minimă a acestora fiind de 0, 8 m. având în vedere variațiile mari de debite ce se înregistrează în perioadele ploioase sau uscate de-a lungul unui an, exploatarea va fi mult ușurată dacă se prevăd două panouri de grătare aferente debitelor respective.

Grătarul de curățire mecanică constituie soluția aplicată la stațiile de epurare ce deservesc peste 100 000 locuitori, deoarece, în afară de faptul că elimină necesitatea unui personal de deservire contină asigură condiții bune de curgere a apei prin interspațiile grătarului fără a exista riscul apariției mirosurilor neplăcute în zonă. .

Curățirea mecanică, se realizează atunci când cantitatea de materii obținute sunt mari, astfel încât, este necesară curățarea continuă și frecventă. Se pot utiliza grătare cu curățare rotativă, la canale cu adâncimi mai mici de 1m, și greble de curățare cu mișcări de translație pentru bazinele drepte cu adâncimi mari.

Proiectarea se realizează la debitul de calcul:

Distanța dintre barele grătarelor (lumina grătarului) are valori diferite pentru cele două cazuri:

– pentru grătarele rare distanța dintre bare este: b = 2, 5….5 cm;

– pentru grătarele dese distanța dintre bare este: b = 1, 5….2, 5 cm.

Grătarele rare au rolul de a reține materii grosiere din apa uzată intrată în stație.

Grătarele dese au rolul de a reține corpurile grosiere din apa uzată.

Am ales dinstanța dintre bare b = 2, 5 cm = 0, 025m și un grătar des.

Lățimea barelor este s=0, 8….1, 2 cm și am ales s=1, 0 cm = 0, 01m

Camera grătarelor trebuie să aibă o lățime mai mare decât canalul de acces, iar, imediat în aval de grătar, radierul trebuie să fie coborât cu 7, 5-15 cm. Lățimea camerei grătarului este:

vg max = 0, 4…1 m/s și am ales vg max = 0, 90 m/s.

hmax= înălțimea apei în fața grătarului care se alege ≈ 500-600 mm hmax = 600mm = 0, 6 m

B= este o lățime standard; Bcalculat se standardizează, Bst

m

B standardizat = 1, 0 m

Numărul de bare:

Verificare:

Vg max = 0, 4 …1 m/s

Vg max

Viteza apei în amonte de grătar, Va, trebuie să fie suficient de mare, pentru a nu se produce depunerea suspensiilor din apă și, în același timp, să nu depășească anumite limite, pentru a nu disloca reținerile de pe grătar.

Viteza apei în amonte de grătar trebuie să se încadreze în intervalul Va = 0, 4 ÷ 0, 9 m/s

unde:

, (1/n se ia din catalog din Îndreptarul de calcule hidraulice pentru cazul betonului de condiție medie).

I=0, 001.

Se alege din îndrumar n = 0, 016

Va = care aparține intervalului 0, 4÷ 0, 9 m/s

Concluzie: din calcule rezultă că s-au verificat condițiile stabilite prin reglementările în vigoare; urmează alegerea tipului de grătar:

Tabel 7.2. Caracteristici gratare

Cantitatea de rețineri pe grătar se determină în funcție de distanța dintre barele grătarelor conform tabelului următor:

Tabel 7.3.

Pentru b =2, 5 cm 145 000 x 3, 5= 507500 dm3/loc.an.

Pierderea de sarcină prin grătare, Δh, trebuie aleasă astfel încât să nu se producă un remuu prea mare, care să pună sub presiune vanalul de ape uzate, care intră în stație. Pierderea de sarcină se calculează cu relația:

α = unghi de înclinare a grătarului 450-900, pentru grătarele cu curățare mecanică

(se alege α = 750);

ξ = în funcție de mai mulți parametri;

ξ = k1k2k3,

unde:

k2- coeficient în funcție de forma barelor: pentru secțiune rotundă k2 = 0, 74

k3=f (a, b)

e =0, 025 cm;

hmax = 0, 6 m;

s =0, 01 m;

h = 1, 0 m

b = 0, 714 și a = 0, 616 prin interpolare din tabelul de mai jos k3= 0, 728

Tabel 7.4.

Cu cele 3 valori pentru k se obținem ξ= 0, 959

m

Mărimea pierderilor de sarcină calculate cu relația de mai sus nu depășesc de obicei 5 cm .Ținând seama de pierderile de sarcină suplimentare date de înfundarea grătarului , la stabilirea profilului în lung al liniei apei , pierderile de sarcină rezultate din relația de mai sus se măresc de 3 ori (nu se vor lua mai mici de 15 cm).Din aceleași motive , radierul canalului în aval de grătar se va coborâ cu aceeași valoare.

adoptat = 0,15m

Fig.7.2. Grătar plan cu curățire mecanizată cu cupă

1- cadru metalic; 2- grătar; 3 – cupa pentru reținerea depunerilor de pe greblă; 4 – descărcător al depunerilor; 5- rolă pentru cablu; 6 – limitator deplasare descărcător; 7- limitator deplasare cupă; 8- troliu pentru ridicarea greblei; 9 – jgheab de descărcare; 10 – construcție de beton.

7.2.3. Proiectarea deznisipatorului

Deznisipatoarele sunt bazine care se folosesc pentru separarea din apele uzate a particulelor minerale mai mari ca 0, 2 mm. Deznisipatoarele sunt folosite, în prezent, în mod curent, pentru apele uzate provenite din rețele dimensionate atât în sistem divizor, cât și unitar. Deznisipatoarele care tratează ape uzate provenite din sistemul unitar sunt folosite, de obicei, numai pentru debite care depășesc 3000 m3/zi(circa 10000 loc). Debitul din acest proiect este de 10800 m3/zi.

În realitate, pe lângă substantele minerale se rețin în deznisipatoare și cantitați reduse de substanțe organice care sunt purtate de particulele minerale sau sunt antrenate de către acestea în tinpul căderii sau care având o viteză de sedimentare egală cu aceea a particulelor minerale se depun înpreună cu acestea, în special la viteze mici.

Proiectarea deznisipatorului se realizează la debitul de calcul egal cu de 2 ori debitul orar maxim.

Adâncimea H este între 1, 5 și 4 m cu pasul de 0, 25. La un deznisipator, trebuie prevăzute minim 2 compartimente, ele fiind exploatate periodic, alternativ. Se recomandă ca lățimea unui compartiment să nu depășească 3, 0 m, n compartimente = 2.

Secțiunea transversală a deznisipatoarelor orizontale se determină cu relația:

unde: Qc – este debitul de calcul al deznisipatorului, [m3/s];

V0 – viteza orizontală, [m/s];

Viteza orizontală se va determina în funcție de diametrul particulelor reținute în deznisipator. Se consideră ca diametrul particulelor reținute este de 0, 2mm și din tabelul următor va rezulta viteza orizontală.

Tabel 7.5.

V0 = 19 mm/s = 0, 019 m/s

Calculul înălțimii totale a deznisipatorului:

H = hu + hd + hg + hs

Unde: hu – înălțimea zonei optime ( înalțimea în care stă apa), cuprinsă între 0, 60 – 2, 5 m; luăm hu = 1m;

hd – înălțimea spațiului de colectare a nisipului, depinde de încărcarea cu nisip și intervalul de evacuare a nisipului; se ia hd = 0, 20 m;

hg – înălțimea spațiului de siguranță pentru îngheț, cuprinsă între 0, 3 – 0, 5 m; se ia hg = 0, 5 m;

hs – înălțimea spațiului de siguranță suplimentară, cuprinsă între 0, 1 – 0, 15 m; se ia hs = 0, 1 m;

– adoptăm H = 1 + 0, 2 + 0, 5 + 0, 1 H = 1, 8 m – înălțimea totală a deznisipatorului

Din nomenclator se impune alegerea unei înaltimi H – cuprinsă între 0, 8 – 2, 5 m; se adoptă H = 2, 0 m

B = 0, 80m (din catalog) se alege din catalog curățătorul deznisipator tip NA->Nd2-2 cu o suflantă tip SRD 20 -7, 5

Secțiunea orizontală a deznisipatorului se calculează după formula:

unde: α = coeficient ce ține seama de mai mulți parametri, și de aceea se ia 2, 2 pentru o eficiență de 85%;

Vs = viteza de sedimentare, [m/s] care se determină tot în funcție de diametrul particulelor reținute în deznisipator;

Tabel 7.6.

d = 0, 2 mm Vs=2, 3 cm/s= 0, 023 m/s

Lungimea deznisipatorului se calculează cu formula:

Se recomandă ca raportul între lungimea și lățimea deznisipatorului să fie cuprins între 10 și 15;

se încadrează între 10 și 15

7.2.4. Coagulare – floculare

Procesele de coagulare-floculare sunt metode de tratare a apelor, care facilitează eliminarea particulelor coloidale din apele brute, prin adăugarea de agenți chimici, aglomerarea particolelor coloidale și respectiv separarea lor ulterioară prin decantare, flotație cu aer dizolvat, filtrare. În afară de eliminarea coloizilor și reducerea urbidității din apele de suprafață, prin coagulare se reduc parțial culoarea, gustul, mirosul, respectiv conținutul de microorganisme.

Procesul de coagulare-floculare are loc în trei etape:

1.Neutralizarea sarcinilor electrice prin adaosul de agenți de coagulare. În această etapă a procesului de coagulare-floculare se realizează premiza îmbunătățirii posibilităților de aglomerare sub agitare intensă, într-un timp foarte scurt (30 s – 1min);

2.Formarea microflocoanelor prin aglomerarea particulelor lipsite de sarcina lor inițială aglomerarea se face întâi în microflocoane și apoi în flocoane voluminoase, separabile prin decantare, se numește floculare. După modul în care se realizează aglomerarea particulelor, flocularea este de două tipuri:

– floculare pericinetică, această fază începe imediat după terminarea agitării rapide și se produce numai pentru particule mai mici de 1 ;

– floculare ortocinetică, care conduce la formarea de microflocoane și se produce în pracică datorită unui gradient de viteză produs prin curgerea lichidului sau prin agitare mecanică. Aceasta fază se realizează prin agitare lentă timp de 15-30 min. Și are ca rezultat formarea de flocoane mari, dense și ușor sedimentabile.

3.Separarea flocoanelor prin sedimente, filtrare sau flotație cu aer diyolvat. Sedimentarea sau flotația cu aer dizolvat se pot realiza în același utilaj în care s-a făcut flocularea sau în utilaje separate;

Pentru instalațiile de coagulare clasice se realizează dimensionarea următoarelor repere:

stația de preparare și dozare a reactivilor;

camera de amestec;

camera de reacție.

Stația de preparare și dozare a reactivilor cuprinde spațiile necesare pentru înmagazinarea reactivilor, pentru pregătirea acestora în forma în care se administrează și pentru dozare. Dozele de reactivi se stabilesc pe baza testelor de laborator care se efactuează zilnic, prin metoda „jar test” . Pentru predimensionarea acestor stații se pot admite dozele orientative de indicate în tabelul următor:

Tabel 7.7

Necesitatea alcalinității apei pentru a contracara scăderea pH-ului datorită introducerii agenților de coagulare se stabilește cu formula:

35,15mg/l

unde:

=doza de , respectiv , sau NaOH necesară în mg/l;

Ds =doza de coagulant, în mg/l;

Solide în suspensie: = 350 mg/l,

; ;

A = alcalinitatea naturală a apei, ca duritate temporară, în grade germane;

K = 10mg/l pentru ; 18,3mg/L pentru ; 14,3 pentru NaOH;

Dacă < 0, atunci nu este necesară adăugarea de soluții alcaline.

La stabilirea dimensiunilor depozitelor și a duratei de stocare a reactivilor sunt considerate următoarele aspecte:

posibilitățile locale de aprovizionare cu reactivi;

consumul zilnic de reactivi.

În general, trebuie să se asigure în depozite cantitatea de reactivi corespunzătoare consumului pentru 30 de zile.

Dozarea reactivilor se poate realiza:

uscat, introducerea agentului de coagulare sub formă de pulbere prin dozatoare cu șnec, disc;

în soluție, cu doză constantă sau cu doză variabilă, prin dozatoare cu plutitor , dozatoare cu pompe, dozatoare cu orificii calibrare.

Dozarea se poate face direct în cazul soluțiilor de aproximativ 20%, sau printr-o soluție intermediară, cu o concentrație de 5-10%, care se prepară în bazine al căror volum se determină astfel:

unde:

Q = debitul apei, în m3/s;

D = doza de coagulant, în g/m3;

n = numărul de preparări, în 24h, (3-6); am ales n = 5;

c = concentrația soluției (5-10%);am ales c = 7%;

ρ = densitatea soluției utilizată, 1,22g/cm3.

Camerele de amestec:

Amestecul apei brute cu reactivii, se opate realiza prin procedee mecanicce sau hidraulice, după cum s+a prezentat anterior.

Înalțimea camerelor de amestec:

În camerele de amestec cu șicane, alegerea elementelor constructive se face ținând cont cont de următorii factori:

viteza a apei la ieșirea din bazin se consideră între 0,4-0,6 m/s, astfel încât să se asigure o curgere liniștită a apei spre camerele de reacție, am ales=0,5m/s. În spațiile înguste dintre șicane, viteza apei se consideră 0,8 m/s, astfel încât să se asigure un regim turbulent,

lățimea jgheabului, l, la plecarea apei se alege, l ≥ 6m, am ales l = 6m.

înlălțimea primei trepte de amestecare este dată de relația:

unde:

;

= 0,5 m/s;

l = 6m.

Pierderile de sarcină în deschiderile l1….ln ale pereților în șicană sunt date de formula:

unde:

= coeficient având valoarea 2-2,5 pentru înclinarea la 45° a șicanelor, am ales = 2,3;

= viteza apei în orificii, 1,5 m/s;

g = accelerația gravitațională, g = 9,81.

Deschiderile pereților în șicană se calculează cu relația:

0,073m

n = numărul de preparări, în 24h, (3-6); am ales n = 5 în 24h,

= viteza apei în orificii; =1.5 m/s;

= înlălțimea primei trepte de amestecare, =0,05m,

= pierderile de sarcină, = 0.2637m.

Putera amestecătorului pentru bazinul de amestecare: 0,55 KW.

Camerele de reacție

Camerele de reacție în care se realizează flocularea sunt dimensionate pentru a permite formarea flocoanelor într-un interval de timp de 5-30 min, după amestecarea reactivilor în apa brută și sunt adaptate tipului de decantor la care sunt utilizate.

În bazinele de reacție trebuie să se asigure viteze suficient de mari pentru a menține flocoanele în suspensie, dar între anumite limite, pentru a nu contribui la dezagregarea acestora ( respectiv 0,5 m/s la intrare și 0,2-0,01 m/s la ieșire.

Volumul camerei de reacție este dat de relația:

unde: Q – debit de calcul, Q = 0,150m3/s;

t – timpul de staționare a apei în bazinul de reacție, t = 7200 s;

Proiectarea decantoarelor suspensionale în care se realizează combinat procesul de coagulare- floculare și sedimentare consideră calcularea sau adoptarea următoarelor elemente:

forma bazinului,

timpul de staționare,

încadrarea hidraulică,

viteza apei în camera de amestec, reacție și în zona de sedimentare,

raportul de recirculare al nămolului,

concentrația nămolului,

volumul concentratorului de nămol. [proiect TBE].

f) retinerea solidelor in suspensie

= 249,37mg/l

= 74,8mg/l

Qc = 0,150 m3/s =540 m3/h

Reținerea:

7.2.5. Proiectarea decantorului primar

Decantorul longitudinal este în general folosit ca decantor primar pentru separarea particulelor din apele uzate brute, decantoare pentru ape de consum în procese de tratare, se paratoare pentru apele uzate din industra petrochimică și, cu formă ușor modificată la deznisiparea apelor uzate.

Ele se construiesc astfel încât să funcționeze în flux continuu și au scopul de a reține suspensiile floculente din apele uzate.

Proiectarea decantorului primar se calculează la Qc este debitul de calcul = Qzi max=125 l/s=0, 125 m3/s.

Concentrația de suspensii solide separabile gravitațional CSSG=350 mg/l. Pentru determinarea timpului de retenție tr se va proceda astfel:

– se alege o valoare pentru eficiență, pentru ε și din tabelul următor se determină valoarea pentru w [m3/m3h];

Tabel 7.8

ε = 55% – 60% w = 1, 5 m3/m2h

– pentru W găsit se alege o valoare pentru Hmed și din tabelul al doilea se va scoate valoarea corespunzătoare pentru tr:

Tabel 7.9

Hmed= 3 m prin interpolare tr = 1, 928 h

Volumul decantorului:

Aria orizontală:

Aria transversală: ;

-se alege vo= 8, 0 mm/s = 0, 008 m/s

Lungimea decantorului: 55, 53m

Înălțimea utilă:

Lățimea decantorului: m din catalog avem lățimea standard BSTAS= 7 m cu Lmax= 60 m și P = 0, 4 kW. Se alege din catalog Raclorul de tip DLP7.

Se recalculează:

m2

Verificare:

Volumul total de nămol depus:

ε=55% ; ρn= 1100 kg/m3; P=95% ;CSSG=350 mg/l = 0, 350 kg/m3

ρn = densitatea nămolului, ρn = 1100 ÷ 1200 kg/m3. Se adoptă ρn = 1100 kg/m3;

P = umiditatea nămolului, P = 95 %;

GEss = gradul de epurare, GEss =55%;

Ciss =concentrația inițiala a solidelor în suspensie, Ciss=350mg/l.

Qc=0, 125 m3/s

Pentru determinarea timpului „t „ trebuie determinate:

t = tca + tcp + tm

– timpul cursei active,

-timpul cursei pasive,

-timpul mort = 5 min

t = tca+tcp+tm = 46, 27+23, 14+5 = 74, 41min = 4464, 6 sec

Geometria nămolului: nămolul se depune în decantor sub forma unei pene cu pantă 0, 008 determinată experimental.

H = hu + hd + hs + hn = 2, 892 + 0, 0682 + 0, 4 + 0, 3 = 3, 7602 m

hu= înălțimea utilă;

hd = înălțimea depunerilor;

Debitul de nămol :

7.3. Treapta de epurare biologică

7.3.1. Bazin cu nămol activ

Epurarea biologică cu nămol activ a apelor uzate în bazinele de aerare constituie, în prezent procedeul cel mai utilizat în stațiile de epurare. Avantajul acestuia este, realizarea unei eficiențe de epurare mai ridicate, atât iarna cât și vara, sunt lipsite de mirosul neplăcut și de prezența muștelor,

suprafețele specifice constituite sunt mai reduse, permite o mai ușoară adaptare a procesului tehnologic din stația de epurare la modificări de durată ale caracteristicilor apelor uzate. Marele inconvenient al acestui procedeu este de ordin energetic deoarece necesită un consum specific de energie mai ridicat, această energie fiind absorbită de utilajele care furnizează oxigenul necesar proceselor aerobe.

Din punct de vedere constructiv, un bazin cu namol activ se prezintă sub forma unui bazin rectangular din beton armat, unde epurarea biologică are loc în prezența unui amestec de nămol activ și apă uzată.

Proiectarea tehnologică a unui bazin de egalizare implică calcularea volumului cumulativ al unui bazin de egalizare; funcție de acest volum se alege un bazin a cărui dimensiuni trebuie să corespundă următoarelor specificații:

Variațiile de debite și de concentrații ce apar ca urmare a procesului tehnologic provoacă dereglări în funcționarea stației de epurare, de aceea se impune un bazin de egalizare a debitelor respective. Bazinul de egalizare a debitelor este de formă cilindrică și se urmărește determinarea diametrului și înălțimii. Se calculează volumul bazinului de egalizare ținând seama de:

-Se calculează volumul cumulativ pentru fiecare interval orar;

-Se reprezintă grafic variația volumului cumulativ în timp, funcție de cronograme;

-Se reprezintă curba debitului mediu;

-Se calculează volumul bazinului de egalizare;

-Se trasează tangenta de la punctul de maxim sau de minim a curbei debitelor realizate, distanța pe ordonată a acestei trepte reprezintă volumul bazinului calculat.

Volumul bazinului de egalizare este 3200 m3.(conform interpretării cronogramei)

Rezultă ca diametrul D al bazinului de egalizare este 12, 67 m adică se încadrează în valorile 10-20 recomandate.

Ipotezele considerate în proiect pentru treapta biologică sunt:

1. Bazinul de nămol activ este asimilat cu un bazin cu amestecare perfectă în care se consideră că în orice punct din bazin concentrația substratului cât și a nămolului activ este egală cu cea de la ieșirea din bazin;

2. Epurarea biologică se realizează în ansamblul format din bazinul de nămol activ și decantorul secundar;

3. Procesul biologic de degradare a materiei organice care are loc numai în bazinul de nămol activ, în decantorul secundar se realizează separarea flocoanelor biologice de apa epurată și recircularea unei părți a nămolului activ în bazinul de nămol activ;

4. În decantorul secundar, nămolul activ trebuie menținut în stare proaspătă prin evacuarea excesului și recircularea unei părți de nămol activ în bazinul de nămol activ în conformitate cu raportul de recirculare;

5. Principalele caracteristici ale nămolului activ ce sunt avute în vedere în proiect în treapta biologică, sunt:

indicele volumetric a nămolului IVN;

încărcarea organică a nămolului ION;

materiile totale în suspensie MTS.

Concentrația materiei organice exprimate în CBO5 ce intră în treapta biologică

114 mg/L

Debitul de calcul al instalației de epurare biologică:

Global, eficiența epurării biologice :

În general, bazinele cu nămol activ permit reducerea conținutului de CBO5 la valori mai mici de 25 mg/L, conform NTPA 001/2005, asigurând un grad de epurare cuprins între 85 – 95 %.

Încărcarea organică a bazinului cu nămol activ (IOB)

Reprezintă cantitatea de CBO5 din influent care poate fi îndepărtată într-un metru cub de bazin de aerare. Datele din literatură oferă posibilitatea calculării IOB în trei variante:

Încărcarea organică a bazinului cu nămol activ (Iob)

Reprezintă cantitatea de CBO5 din influent care poate fi îndepărtată într-un metru cub de bazin de aerare. Datele din literatură oferă posibilitatea calculării IOB în trei variante:

Funcție de GE, de conținutul de materii în suspensie și de timpul de aerare:

K = coeficient de depinde de temperatură după cum urmează:

t = 10 – 20 °C → K = 5;

t = 20 – 30 °C → K = 6;

t = 30 – 40 °C → K = 7.

Se calculează încărcarea organică a nămolului activ (Ion)

Concentrația de substanță solidă uscată în amestecul din bazin:

Indicele volumetric al nămolului (IVN)

IVN reprezintă volumul unui gram de nămol de materie totală în suspensie după 30 minute de sedimentare.

IVN = 50 – 150 cm3/g în cazul în care nămolul activ acționează în condiții ce asigură o eficiență corespunzătoare a procesului biologic de reținere a CBO5;

IVN > 200 cm3/g în cazul în care nămolul activ se consideră că este „bolnav”.

Indicele de încărcare organică, variază în funcție de caracteristicile nămolului activ și de conținutul în materii totale solide (MTS).

Se alege indicele de nămol IVN = 60 mg/l.

Conținutul în materii totale solide (MTS)

Se calculează volumul bazinului de aerare:

Se calculează debitul de nămol activ recirculat (QR):

0, 044m3/s

r = coeficient de recirculare:

CR = concentrația nămolului activ recirculat

Se va adopta CR = 10 kg/m3

Se va verifica corespondența raportului de recirculare în conformitate cu datele din literatură.

Debitul total ce intră în bazin:

Încărcarea organică totală ce intră în bazin într-o zi:

Timpul de aerare

În situația în care se consideră că recircularea nămolului poate fi neglijată:

Luând în considerare nămolul recirculat

Se consideră că valoarea maximă ce poate fi recirculată este asigurată de o valoare rmax = 0, 7.

Pentru această valoare se calculează:

Se vor verifica datele cu cele existente în literatură.

Debitul de nămol în exces:

1581, 84kg/zi (relațiile lui Huncker).

Se calculează debitul de nămol în exces

LSB = cantitatea de CBO5 pentru apa uzată ce urmează a fi prelucrată biologic, exprimat în kg/zi

Se calculează necesarul de oxigen (COxigen) necesar respirației endogene și în procesul de nitrificare.

Co reprezintă necesarul de oxigen pentru respirația substratului și a respirației endogene a microorganismelor, iar în cazul în care sunt luate în considerare procesele de nitrificare, se adaugă și necesarul de oxigen în nitrificare.

Calculul necesarului de oxigen l-am făcut pentru un proces de epurare fără nitrificare:

a = coeficient corespunzător utilizării substratului de către microorganisme pentru apele uzate orășenești.

a = 0, 5 kg O2 / kg CBO5;

c = coeficient care definește cantitatea totală de materie organică adusă de apa uzată influentă;

b = reprezintă oxigenul consumat de către microorganismele din nămolul activ aflate în BNA, într-o zi;

b = 0, 15 – 0, 17 kg O2/kg CBO5zi; se adoptă valoare de 0, 15 kg O2/kg CBO5

CN tot = cantitatea totală de nămol activ din BNA, exprimată prin fracțiunea volatilă.

Capacitatea de oxigenare (CO). Reprezintă cantitatea de O2 ce trebuie introdusă prin diferite sisteme de aerare:

CO = necesarul de oxigen pentru consumarea materiei organice de către microorganisme;

α = raportul de eficiență al transferului de oxigen în apa epurată a unui sistem de oxigenare; α = 0, 9;

= concentrația oxigenului la saturație în condiții standard funcție de temperatură; = 11, 35 mg O2/l;

Csa = concentrația la saturație a oxigenului în amestec de apă uzată și nămol la temperatura de lucru; Csa = 7, 4 mg O2/l;

Cb= concentrația efectivă a oxigenului în amestecul de apă uzată și nămol activ;

Cb = 1, 5 – 2 mg O2/l; se adoptă valoarea 1, 70 mg O2/l

K10 și KT = coeficienți de transfer ai oxigenului în apă pentru t = 10 °C și respectiv t = 20 °C;

Radicalul raportului este 0, 83.

P = presiunea barometrică calculată ca o medie a valorilor zilnice în orașul în care se efectuează epurarea apelor uzate; variază între 780 și 785 mm Hg

P = 783 mmHg.

Sisteme de aerare pneumatică

Se folosesc dispozitive pneumatice de dispersie a aerului generat de compresoare sau turbosuflante. Dispersarea se poate face cu: bule fine (d < 0, 3 mm), cu bule mijlocii (d = 0, 3 – 3 mm) și cu bule mari (d > 3 mm). Se alege aerarea fină. Se utilizează sisteme de distribuție cu plăci poroase.

Se calculează capacitatea de oxigenare orară:

d =1 zi=24h;

Se calculează debitul de aer necesar:

H imersie = adâncimea de imersie a sistemului de distribuție a aerului.

H imersie = 3 m.

COsp = capacitatea specifică de oxigenare a sistemului de insuflare a aerului.

COsp = 8 – 10 g O2/m3 aer∙m. Se alege valoarea de 9 O2/m3 aer_m

-Se calculează suprafața plăcilor poroase (Ap)

Poziționarea distribuitorului de aer se realizează la înălțimea de imersie pe toată suprafața bazinului de aerare:

iaer = intensitatea aerării;

iaer = 1 m3/m2∙min = 60 m3/m2∙h.

-Se calculează energia brută a sistemului de aerare:

ES = consumul specific de energie; se adoptă

ES = 5, 5 W∙h/m3.

Dimensionarea bazinului cu nămol activ

Se recomandă H bazin = 3 – 5 m., H bazin=3m

Înălțimea totală a bazinului va fi:

H s = 0, 5 – 0, 8 m.

Lățimea bazinului:

Lungimea bazinului:

Determinarea numărului de compartimente necesar:

un singur compartiment

7.3.2. Decantorul secundar

Decantoarele secundare sunt o parte componentă deosebit de importantă a treptei de epurare biologică și au scopul de a reține nămolul, materiile solide în suspensie, separabile prin decantare (membrana biologică sau flocoanele de nămol activ, evacuate o dată cu apa uzată din filtrele biologice, respectiv din bazinele cu nămol activ).

Nămolul din decantoarele secundare are următoarele caracteristici:

-este puternic floculat;

-are un conținut mare de apă;

-este ușor;

-intră repede în descompunere.

Dacă nămolul rămâne un timp mai îndelungat în decantoarele secundare, bulele mici de azot care se formează prin procesul chimic de reducere, îl aduc la suprafață și astfel, nu mai poate fi evacuat.

În comparație cu filtrele biologice, unde evacuarea nămolului este necesar să se facă într-un mod mai mult sau mai puțin contunuu, la bazinele cu nămol activ această operație trebuie să se facă, în mod obligatoriu, continuu, pentru a asigura cantitatea și calitatea corespunzătoare de nămol în bazine, aspect de care depinde eficiența epurării.

Cele mai recomandate sunt decantoarele verticale; la stațiile mari de epurare se recurge la decantoare radiale sau longitudionale. Din punct de vedere constructiv, decantoarele secundare sunt asemănătoare cu cele primare.

Decantorul secundar radial

Particularitatea regimului de funcționare a decantoarelor radiale constă în aceea că viteza de circulație a apelor variază de la o valoare maximă în centrul decantorului până la o valoare minimă în dreptul jgheabului periferic colector.

Din punct de vedere constructiv, decantoarele radiale se prezintă sub forma unor bazine de beton armat având forma circulară în plan, în care apa uzată intră prin conducte (intrarea pe la partea inferioară) sau prin canale (intrarea pe la partea superioară).

Debit de calcul și de verificare

Stabilirea încărcării superficiale în bazinul de decantare secundar:

Au = suprafața utilă a decantorului radial din care s-a scăzut suprafața de sub jgheabul apei decantate.

În general, datele din literatură stabilite pentru încărcarea superficială în decantorul secundar au o valoare mai mică sau egală cu 1, 9 m3/m2 h pentru valori ale IVN < 100 ml/g.

În general

Se calculează încărcarea superficială a decantorului secundar cu materii solide;

-Se determină timpul de decantare

td = 3, 5 ÷ 4 h;

td = 3, 5 h.

-Se calculează înălțimea utilă și volumul decantorului

;

Valorile obținute din calcul pentru fiecare componentă a utilagelor de standardizează conform STAS 4162/2-89.

Tabel 7.10

Tabel 7.11

Se calculează volumul de nămol

GEDS= gradul de epurarea a decantorului secundar, GEDS= 85%

yn = densitatea nămolului, 1100÷ 1200 kg/ m3

p = umiditatea nămolului, p= 95%

= concentrația la intrarea în treapta biologică a materiilor solide

7. Reținerea solidelor în decantorul secundar

= 74, 81 mg/l

= 14, 96mg/l

m3/h

Reținerea:

CAPITULUL 8

CONCLUZII FINALE

8.1.Concluzii

Lucrarea urmărește proiectarea unei stații de epurare a apelor uzate industriale, cât mai eficientă din punct de vedere economic și ecologic, care să asigure eliminarea unor categorii de poluanți denumiți prioritari, ce produc efecte negative asupra oamenilor și a mediului.

În urma analizării avantajelor și dezavantajelor fiecărei variante tehnologice de epurare, din punct de vedere ecologic și economic, ca variantă tehnologică optimă am ales o stație de epurare mecano – chimico – biologică, numită și epurarea avansată a apelor uzate.

Procesele de epurare a apelor uzate industriale sunt, în general, aceleași ca pentru apele uzate orășenești, adică, în principal, procese mecanice și biologice – aerobe sau anaerobe. Pentru apele uzate industriale acestea sunt completate, de cele mai multe ori, de procese fizico-chimice de o complexitate deosebită, ca de exemplu: extracție lichid-lichid, schimb ionic, electrodializă etc. atunci când natura și ponderea poluanților depășește concentrația maximă admisibilă, conform reglementărilor în vigoare pentru acest fel de ape.

Din datele pentru proiect, analizând concentrațiile principalilor poluanți din apa uzată, conform NTPA – 0002/2002, (HG 188/2002 completată cu HG nr. 352/2005) rezultă că este vorba despre o apă uzată cu un conținut depășit de materie organică (CBO5=400mg/l).

Analizând și ceilalți poluanți din datele de proiectare, din raportul CBO5/CCO ≥ 0, 6 și de asemenea, din debitul de apă uzată ales (0,125 m3/s) că apa uzată nu trebuie să suporte un proces inițial de preepurare.

Parametrii pe care i-am luat în calcul pentru alegerea metodei de tratare a apei uzate sunt:

caracteristicile fizico-chimice ale apei uzate:

temperatura, pH-ul, conținutul de azot și de fosfor, cantitatea de solide în suspensie (SS), CBO5, CCO, natura și concentrația agenților toxici. La aceste analize am adăugat, stabilirea influenței agenților toxici asupra metabolismului bacterian;

debitul apei uzate.

De asemenea am avut în vedere:

• eficiența metodei;

• tipul reactanților intrați în proces și modul de aprovizionare;

• impactul asupra mediului a efectelor secundare generate de metoda de epurare;

• implicațiile constructive ale implementării instalației;

• costurile de investiții;

• costurile de întreținere și exploatare.

8.2 Determinarea costului apei  epurate

Aprecierea eficienței unei stații de tratare a apei trebuie făcută și din punct de vedere al aspectelor economice. Pentru aceasta este necesar a stabili costul apei.

Exploatarea stațiilor de epurare se reflectă în costul epurării apei (lei/m3 apă epurată), în condițiile în care se realizează integral indicii stabiliți, conform normelor în vigoare pentru primirea apelor epurate în receptor.

Cheltuielile anuale  de exploatare se calculează cu relația:

A = a + b + c + d + e + f + g + h – V

unde:

 A – totalul cheltuielilor care se fac în timp de 1 an pentru exploatarea tehnică a

stației de epurare;

 a – cotele de amortisment ale stației de epurare;

 b – costul energiei electrice necesare pentru: pompare, mișcarea mecanismelor,

iluminat, semnalizări, încălzit tehnologic etc.;

 c – costul combustibililor și energiei calorice consumate la fermentare, deshidratare,

dezghețare și încălzit;

 d – costul reactivilor folosiți pentru epurare, dezinfecție și deshidratare;

e – costul apei potabile și de incendiu sau alte folosințe;

 f – cheltuieli de transporturi tehnologice;

 g – retribuții și alte drepturi bănești ale personalului;

 h – cheltuieli generale de exploatare;

 V – venituri rezultate din valorificarea produselor.

            Costul energiei electrice se stabilește pentru fiecare obiect luând consumul pe durata de funcționare respectivă; calculul se face pentru un consum anual în vigoare la data proiectului sau a exploatării.

            Costul energiei calorice se stabilește pentru fiecare obiect, în funcție de sursele de energie folosite.

            Costul reactivilor se stabilește pentru fiecare material, pe obiect, se aplică prețurile de la magazia stației de epurare.

            Costul apei potabile și pentru combaterea incendiilor sau alte folosințe se apreciază pe baza altor stații de epurare similare.

            Cheltuielile de transport privesc evacuarea gazelor, nămolului și depunerilor la lacul de depozitare și consum.

            Retribuțiile și alte drepturi bănești ale personalului se stabilesc conform indicațiilor oficiale și experienței pentru stații similare.

            Veniturile pot rezulta din vânzarea gazelor produse prin fermentare a nămolului deshidratat, a nisipului de la deznisipatoare și a grăsimilor reținute în separatoarele de grăsimi.

            Toate cheltuielile arătate se stabilesc în proiect pentru fiecare variantă de stație de epurare studiată și pentru fiecare etapă de dezvoltare a acestuia.

            Costul apei epurate se stabilește cu relația:

,

unde:

A – cheltuielile anuale  de exploatare;

Q –  cantitatea de apă epurată într-un an.

Pentru a calcula costul apei epurate se ține seama de bilanțul energetic pe stație.

Debitul mediu anual de apă epurată este:

Qm anual = Qzi med x 365 = 10800m³/zi x 365 = 3942000 m3/an 54000 e.l.

În consecință se poate determina prețul apei epurate raportând volumul cheltuielilor anuale la debitul mediu anual de apă epurată:

C = A/Qm = 1,32 lei/m3 (fără TVA)

Tabel 8.1. Costul lei/KWh la 01.01.2014

CONSUM ENERGIE (conform reglementărilor în vigoarea) pentru stații mari de tratarea apei uzate:

Gratare și site: 0,3 kWh/el/an;

Deznisipator: 1,7kWh/el/an;

Decantor primar, inclusiv pompe: 0,4 kWh/el/an;

Sistem cu nămol activ: 17,2kWh/el/an;

Decantoar secundar: 1,2 kWh/el/an;

Ingroșător nămol: 0,7 kWh/el/an;

Bazin fermentare anaerobă nămol, inclusiv generare energie: 2,4 kWh/el/an;

Fermentare și deshidratare nămol: 0,8 kWh/el/an

Total, fară stații de pompare: 27,0 kWh/el/an lei

Prețul pentru energie la 1.01. 2010 este pentru 1kWh = 0,332 lei;

Consum energie pompare. 0,005 kW/m3/m

Consum energie aerare 0,060 kW/m3/m

TOTAL: 484056 +6543,72 + 78524,64 = 569124,36

Costul anual al energiei electrice este de:484056 +6543,72 + 78524,64 = 4083416 lei/an

Organigrama conform normativelor în vigoare cuprinde:

Inginer principal: 2500 lei;

Chimist : 2200 lei;

Maistru (2) : 1500 lei;

Technician (1): 1500 lei;

Laborant (4): 1000 lei;

Mașinist instalații alimentare apă (4): 1200 lei;

Secretară: 800lei;

Electrician (1): 1500 lei;

Muncitor calificat (5) : 1200 lei;

Total lei/lună=26300=315600lei/an

La nivelul stației se mai fac următoarele cheltuieli cu personalul:

Șomaj (5%) =15780 lei/an;

CAS (11%) = 347116 lei/an;

Impozit(38%) =119928 lei/an;

Total lei cu personalul = 482824lei/an

Alte cheltuili exploatare:

Iluminat: 6 00 lei/lună = 7200 lei/an;

Motorină: 7000 lei/lună = 84000 lei/an;

Gaz: 6500 lei/lună = 78000 lei/an;

Apa potabilă și menajeră: 3000 lei/lună = 36000 lei/an;

Reactivi: 25000 lei/lună = 300 000 lei/an;

Echipamente de protecție: 2500 lei/lună = 30000 lei/an;

Ulei și vaselină: 1500 lei/lună = 18000 lei/an;

Scule și aparate: 2500 lei/lună = 30000 lei/an;

Consumabile: 4000 = lei/lună = 48000 lei/an;

Total alte cheltuieli exploatare = 631200lei/an

În total cheltuielile cu activitatea pe stație, calculate pe an este: 4083416 + 482824 + 631200 = 5197440lei/m3/an

Debitul mediu anual de apă epurată este: 0,125 3942000m3/an

(cu TVA)

BIBLIOGRAFIE

STOIANOVICI S., ROBESCU D.– Procedee si echipamente mecanice pentru tratarea și epurarea apei, Editura Tehnică București

ROBESCU D., VERESTOY A.– Modelarea și simularea proceselor de epurare , Editura tehnică București, 2004

SECARA E., ANTONIU R., GHIȚĂ I. – Exploatarea instalațiilor de epurare a apelor uzate – Editura Tehică

IANCULESCU O., IONESCU GH., RACOVIȚEANU R. – “Epurarea apelor uzate”, Ed. Matrixrom, București, 2001;

JELEA F., PRICOP GH., SALAY G., 1996, Canalizarea centrelor agricole și folosirea apelor reziduale la irigații, Ed. Agro-Silvica, București.

MACOVEANU M., 1997, Epurarea avansată a apelor uzate conținând compuși organici nebiodegradabili, Ed. Gh Asachi, Iași.

IANCU O., PIENARU A., Canalizări și epurarea apelor uzate, Editura Globus, București, 1999.

IANCULESCU O., IONESCU Gh. C., RACOVIȚEANU R., – Epurarea apelor uzate, Editura Matrix Rom, București, 2002.

IANCULESCU O., MOLNAR A., CSABA D., Stații de epurare de capacitate mică, Editura Matrix Rom, București, 2002.

IANCULESCU O., IANCULESCU D., Procesul de coagularefloculare în tratarea apei de alimentare. Optimizarea camerelor de reacție din stațiile de tratare, Editura Matrix Rom, 2008, București.

IANCULESCU S., IANCULESCU D., Utilizarea filtrelor de nisip la epurarea avansată a apelor uzate, Editura Matrix Rom, 2008, București.

Ordinul NP 118-06-Prelucrare nămoluri

***NP 107/2004 – partea aIVa; Treapta de epurare avansată a apelor uzate.

*** http://www.chimiamediului.ro.

*** http://www.mohid.com/.

*** http://www.ea.europa.com.

*** http://www.unwater.org/statistics.html.

BIBLIOGRAFIE

STOIANOVICI S., ROBESCU D.– Procedee si echipamente mecanice pentru tratarea și epurarea apei, Editura Tehnică București

ROBESCU D., VERESTOY A.– Modelarea și simularea proceselor de epurare , Editura tehnică București, 2004

SECARA E., ANTONIU R., GHIȚĂ I. – Exploatarea instalațiilor de epurare a apelor uzate – Editura Tehică

IANCULESCU O., IONESCU GH., RACOVIȚEANU R. – “Epurarea apelor uzate”, Ed. Matrixrom, București, 2001;

JELEA F., PRICOP GH., SALAY G., 1996, Canalizarea centrelor agricole și folosirea apelor reziduale la irigații, Ed. Agro-Silvica, București.

MACOVEANU M., 1997, Epurarea avansată a apelor uzate conținând compuși organici nebiodegradabili, Ed. Gh Asachi, Iași.

IANCU O., PIENARU A., Canalizări și epurarea apelor uzate, Editura Globus, București, 1999.

IANCULESCU O., IONESCU Gh. C., RACOVIȚEANU R., – Epurarea apelor uzate, Editura Matrix Rom, București, 2002.

IANCULESCU O., MOLNAR A., CSABA D., Stații de epurare de capacitate mică, Editura Matrix Rom, București, 2002.

IANCULESCU O., IANCULESCU D., Procesul de coagularefloculare în tratarea apei de alimentare. Optimizarea camerelor de reacție din stațiile de tratare, Editura Matrix Rom, 2008, București.

IANCULESCU S., IANCULESCU D., Utilizarea filtrelor de nisip la epurarea avansată a apelor uzate, Editura Matrix Rom, 2008, București.

Ordinul NP 118-06-Prelucrare nămoluri

***NP 107/2004 – partea aIVa; Treapta de epurare avansată a apelor uzate.

*** http://www.chimiamediului.ro.

*** http://www.mohid.com/.

*** http://www.ea.europa.com.

*** http://www.unwater.org/statistics.html.