Strategii de Epurare a Apelor Uzate Industriale
Strategii de epurare a apelor uzate industriale
C a p i t o l u l 1
Poluarea apei
Apa este un factor important în echilibrele ecologice, iar poluarea acesteia este o problemă actuală cu consecințe mai mult sau mai puțin grave asupra populației. Prin poluarea apei, se înțelege alterarea caracteristicilor fizice, chimice și biologice ale apei, produsă direct sau indirect de activitățile umane și care face ca apele să devină improprii utilizării normale în scopurile în care această utilizare era posibilă înainte de a interveni alterarea. Efectele poluării resurselor de apă sunt complexe și variate, în funcție de natura și concentrația substanțelor impurificatoare. Rezolvarea acestor probleme ridicate de poluarea apei se realizează prin tratare, prin care se asigură condițiile necesare pentru consum.
Poluarea apelor poate fi naturală sau artificială. Poluarea naturală se datorează surselor de poluare naturale și se produce în urma interacției apei cu atmosfera, când are loc o dizolvare a gazelor existente în aceasta, cu litosfera, când se produce dizolvarea rocilor solubile și cu organismele vii din apă. Poluarea artificială se datorează surselor de ape uzate de orice fel, apelor meteorice, nămolurilor, reziduurilor, navigației etc.
Se poate vorbi și despre poluare controlată și necontrolată. Poluarea controlată (organizată) se referă la poluarea datorată apelor uzate transportate prin rețeaua de canalizare și evacuate în anumite puncte stabilite prin proiecte. Poluarea necontrolată (neorganizată) provine din surse de poluare care ajung în emisari pe cale naturală, de cele mai multe ori prin intermediul apelor de ploaie.
Poluarea normală și accidentală reprezintă categorii de impurificare folosite pentru a defini grupuri de surse de ape uzate. Poluarea normală provine din surse de poluare cunoscute, colectate și transportate prin rețeaua de canalizare la stația de epurare sau direct în receptor. Poluarea accidentală apare, de exemplu, ca urmare a dereglării unor procese industriale, când cantități mari (anormale) de substanțe nocive ajung în rețeaua de canalizare sau, ca urmare a defectării unor obiective din stația de preepurare sau epurare.
Se mai poate vorbi și despre poluare primară și secundară. Poluarea primară apare, de exemplu, în urma depunerii substanțelor în suspensie din apele uzate, evacuate într-un receptor, pe patul acesteia. Poluarea secundară apare, de exemplu, imediat ce gazele rezultate în urma fermentării materiilor organice depuse din substanțele în suspensie antrenează restul de suspensii și le aduce la suprafața apei, de unde sunt apoi transportate în aval de curentul de apă.
1.1. Principalele materii poluante și efectele acestora
Substanțele poluante introduse în ape din surse naturale și artificiale sunt numeroase, producând un impact important asupra apelor de suprafață și subterane. Prejudiciile aduse mediului de substanțele poluante pot fi grupate în două mari categorii: prejudicii asupra sănătății publice și prejudicii aduse unor folosințe (industriale, piscicole, navigație, etc.). Substanțele poluante pot fi clasificate, după natura lor și după prejudiciile aduse, în următoarele categorii:
– substanțele organice, de origine naturală sau artificială, reprezintă pentru apă poluantul principal. Substanțele organice de origine naturală (vegetală și animală) consumă oxigenul din apă atât pentru dezvoltare, cât și după moarte. Materiile organice consumă oxigenul din apă, în timpul descompunerii lor, într-o măsură mai mare sau mai mică, în funcție de cantitatea de substanță organică evacuată, provocând distrugerea fondului piscicol și în general a tuturor organismelor acvatice. În același timp oxigenul mai este necesar și proceselor aerobe de autoepurare, respectiv bacteriilor aerobe care oxidează substanțele organice și care, în final, conduc la autoepurarea apei. Concentrația de oxigen dizolvat normată, variază între 4 – 6 mg/dm3, în funcție de categoria de folosință, coborârea sub această limită având ca efect oprirea proceselor aerobe, cu consecințe foarte grave. Cele mai importante substanțe organice de origine naturală sunt țițeiul, taninul, lignina, hidrații de carbon, biotoxinele marine ș.a. Substanțele organice – poluanți artificiali, provin din prelucrarea diferitelor substanțe în cadrul rafinăriilor (benzină, motorină, uleiuri, solvenți organici ș.a), industriei chimice organice și industriei petrochimice (hidrocarburi, hidrocarburi halogenate, detergenți ș.a.).
– substanțele anorganice, în suspensie sau dizolvate sunt mai frecvent întâlnite în apele uzate industriale. Dintre acestea se menționează, în primul rând, metalele grele ( Pb, Cu , Zn , Cr ), clorurile, sulfații etc. Sărurile anorganice conduc la mărirea salinității apelor, iar unele dintre ele pot provoca creșterea durității. Clorurile în cantități mari fac apa improprie alimentărilor cu apă potabilă și industrială, irigațiilor etc . Prin bioacumulare metalele grele au efecte toxice asupra organismelor acvatice, inhibând în același timp și procesele de autoepurare. Sărurile de azot și fosfor produc dezvoltarea rapidă a algelor la suprafața apelor. Apele cu duritate mare produc depuneri pe conducte, mărindu-le rugozitatea și micșorându-le capacitatea de transport și de transfer a căldurii.
– materialele în suspensie, organice sau anorganice, se depun pe patul emisarului formând bancuri care pot împiedica navigația, consumă oxigenul din apă dacă materiile sunt de origine organică, determină formarea unor gaze urât mirositoare. Substanțele în suspensie plutitoare, cum ar fi țițeiul, produsele petrolifere, uleiul, spuma datorată detergenților, produc prejudicii emisarului. Astfel, ele dau apei un gust și miros neplăcut, împiedică absorbția oxigenului la suprafața apei și deci autoepurarea, se depun pe diferite instalații, colmatează filtrele, sunt toxice pentru fauna și flora acvatică, fac inutilizabilă apa pentru alimentarea instalațiilor de răcire, irigații, agrement etc.
– substanțele toxice, nu pot fi reținute de instalațiile de tratare a apelor și o parte din ele pot ajunge în organismul uman, provocând îmbolnăviri. Aceste materii organice sau anorganice, câteodată chiar în concentrații foarte mici, pot distruge în scurt timp flora și fauna receptorului.
– substanțele radioactive, radionuclizii, radioizotopii și izotopii radioactivi sunt unele dintre cele mai periculoase substanțe toxice.Evacuarea apelor uzate radioactive în apele de suprafață și subterane prezintă pericole deosebite, datorită acțiunii radiațiilor asupra organismelor vii.Efectele substanțelor radioactive asupra organismelor depind atât de concentrațiile radionuclizilor, cât și de modul cum acestea acționează, din exteriorul sau din interiorul organismului, sursele interne fiind cele mai periculoase.
– substanțele cu aciditate sau alcalinitate pronunțată, evacuate cu apele uzate, conduc la distrugerea florei și faunei acvatice, la degradarea construcțiilor hidrotehnice, a vaselor și instalațiilor necesare navigației, împiedică folosirea apei în agrement, irigații, alimentări cu apă etc. De exemplu, toxicitatea acidului sulfuric pentru faună depinde de valoarea pH-ului, peștii murind la un pH = 4,5. Hidroxidul de sodiu, folosit în numeroase procese industriale, este foarte solubil în apă și mărește rapid pH-ul, respectiv alcalinitatea apei, producând numeroase prejudicii diferitelor folosințe ale apelor. Astfel, apele receptorilor care conțin peste 25 mg/l NaOH, distrug fauna piscicolă.
– coloranții, proveniți îndeosebi de la fabricile de textile, hârtie, tabăcării etc, împiedică absorbția oxigenului și desfășurarea normală a fenomenelor de autoepurare și a celor de fotosinteză .
– energia calorică, caracteristică apelor calde de la termocentrale și de la unele industrii, aduce numeroase prejudicii în alimentarea cu apă potabilă și industrială și împiedică dezvoltarea florei și faunei acvatice. Datorită creșterii temperaturii apelor scade concentrația de oxigen dizolvat, viața organismelor acvatice devenind dificilă.
– microorganismele de orice fel, ajunse în apa receptorilor, fie că se dezvoltă necorespunzător, fie că dereglează dezvoltarea altor microorganisme sau chiar a organismelor vii. Microorganismele provenite de la tăbăcării, abatoare, industria de prelucrare a unor produse vegetale, sunt puternic vătămătoare, producând infectarea emisarului pe care îl fac de neutilizat.
1.2. Principalele surse de poluare
Sursele de poluare sunt în general aceleași pentru cele două mari categorii de receptori: apele de suprafață (fluvii, râuri, lacuri etc.) și apele subterane (straturi acvifere, izvoare etc. ) .
Impurificarea apelor de suprafață sau subterane este favorizată de următoarele caracteristici ale apei :
– starea lichidă a apei la variații mari de temperatură, ceea ce face ca ea să antreneze în curgerea sa diferite substanțe impurificatoare ;
– apa e un mediu propice pentru realizarea a numeroase reacții fizico-chimice (ca de exemplu dizolvarea unor substanțe naturale sau artificiale, sedimentarea suspensiilor etc. ) ;
– faptul că în natură apa se găsește sub forme diferite ( inclusiv gaze și vapori ) îi mărește sensibil domeniul de aplicare ;
– apa este unul din factorii indispensabili vieții pe pământ .
Sursele de poluare se pot împărți în două categorii distincte:
– surse organizate, care produc murdărirea în urma evacuării unor substanțe în ape prin intermediul unor instalații destinate acestui scop, cum ar fi canalizări, evacuări de la industrii sau crescătorii de animale etc.;
– surse neorganizate, care produc murdărirea prin pătrunderea necontrolată a unor substanțe în ape.
După acțiunea lor în timp, sursele de poluare pot fi :
– surse de poluare permanente;
– surse de poluare nepermanente;
– surse de poluare accidentale.
După modul de generare a poluării, sursele de poluare pot fi împărțite în:
– surse de poluare naturale;
– surse de poluare artificiale, datorate activității omului, care, la rândul lor, pot fi subdivizate în ape uzate și depozite de deșeuri.
Referitor la apele subterane, sursele de impurificare provin din:
– impurificări cu ape saline, gaze sau hidrocarburi, produse ca urmare a unor lucrări miniere sau foraje;
– impurificări produse de infiltrațiile de la suprafața solului a tuturor categoriilor de ape care produc în același timp și impurificarea surselor de suprafață;
– impurificări produse în secțiunea de captare, din cauza nerespectării zonei de protecție sanitară sau a condițiilor de execuție.
1.2.1. Surse de poluare naturale
Sursele naturale de poluare a apelor sunt, în cea mai mare parte a lor, surse cu caracter permanent. Ele provoacă adesea modificări importante ale caracteristicilor calitative ale apelor, influențând negativ folosirea lor. Cu toate că, în legătură cu aceste surse, termenul de poluare este oarecum impropriu, el trebuie considerat în sensul pătrunderii în apele naturale a unor cantități de substanțe străine, care fac apele respective improprii folosirii.
Principalele condiții în care se produce poluarea naturală a apelor sunt :
– trecerea apelor prin zone cu roci solubile (zăcăminte de sare, de sulfați) constituie principala cauză de pătrundere a unor săruri, în cantități mari, în apele de suprafață sau în straturile acvifere. Un caz deosebit îl reprezintă rocile radioactive, care pot duce la contaminarea unor ape de suprafață sau subterane;
– trecerea apelor de suprafață prin zone cu fenomene de eroziune a solului provoacă impurificări prin particulele solide antrenate, în special dacă solurile sunt compuse din particule fine, cum sunt cele din marne și argilă, care se mențin mult timp în suspensie;
– vegetația acvatică, fixă sau flotantă, în special în apele cu viteză mică de scurgere și în lacuri, conduce la fenomene de impurificare variabile în timp, în funcție de perioadele de vegetație;
– vegetația de pe maluri produce și ea o impurificare, atât prin căderea frunzelor, cât și prin căderea plantelor întregi. Elementele organice sunt supuse unui proces de putrezire și descompunere, care conduce la o impurificare a apelor, în special în perioade de ape mici sau sub pod de gheață.
Sursele de poluare accidentală naturale sunt în general rare, ele datorându-se în special unor fenomene cu caracter geologic. Dintre impurificările de acest tip se poate cita pătrunderea unor ape puternic mineralizate în straturile subterane sau în apele de suprafață, în urma unor erupții sau altor activități vulcanice, a deschiderii unor carsturi, a deschiderii unor noi căi de circulație a apei subterane prin spălarea unor falii etc.
1.2.2. Surse de poluare artificială
A. Ape uzate
Principala sursă de poluare permanentă o constituie apele uzate reintroduse în receptori după utilizarea apei în diverse domenii. După proveniența lor, există următoarele categorii de ape uzate:
– ape uzate orășenești, care reprezintă un amestec de ape menajere și industriale, provenite din satisfacerea nevoilor gospodărești de apă ale centrelor populate, precum și a nevoilor gospodărești, igienico-sanitare și social- administrative ale diferitelor unități industriale mici.
– ape uzate industriale, rezultate din apele folosite în procesul tehnologic industrial, ele fiind de cele mai multe ori tratate separat în stații de epurare proprii industriilor respective. Numărul de poluanți pentru o anumită industrie este de obicei restrâns, o apă industrială uzată având în principiu, caracteristici asemănătoare substanțelor chimice sau fizice utilizate în procesul tehnologic. De exemplu, apele uzate provenite de la minele de cărbuni au drept caracteristică principală conținutul în substanțe în suspensie, în timp ce apele uzate rezultate de la fabricile de zahăr conțin atât substanțe în suspensie, cât și substanțe organice.
– ape uzate de la ferme de animale și păsări care, au în general caracteristicile apelor uzate orășenești, poluanții principali fiind substanțele organice în cantitate mare și materialele în suspensie.
– ape uzate meteorice, care înainte de a ajunge pe sol, spală din atmosferă poluanții existenți în aceasta. Aceste ape de precipitații care vin în contact cu terenul unor zone sau incinte amenajate, sau al unor centre populate, în procesul scurgerii, antrenează atât ape uzate de diferte tipuri, cât și deșeuri, îngrășăminte chimice, pesticide, astfel încât în momentul ajungerii în receptor pot conține un număr mare de poluanți .
– ape uzate radioactive, care conțin ca poluant principal substanțele radioactive rezultate de la prelucrarea, transportul și utilizarea acestora. Indiferent de proveniența lor substanțele radioactive pot ajunge în apă, aer și sol pe multiple căi, prejudiciind întreg mediul înconjurător.
– ape uzate calde, care conțin de obicei un singur poluant, energia calorică, a cărei proveniență a fost menționată anterior.
– ape uzate provenite de la zone de agrement, campinguri, terenuri de sport, care sunt asemănătoare cu apele uzate orășenești.
– ape uzate provenite de la navele maritime sau fluviale, conțin impurități deosebit de nocive cum ar fi: reziduuri lichide și solide, pierderi de combustibil, lubrifianți etc.
B. Depozite de deșeuri sau reziduuri solide
O sursă importantă de impurificare a apelor o constituie depozitele de deșeuri sau de diferite reziduuri solide, așezate pe sol, sub cerul liber, în halde nerațional amplasate și organizate. Impurificarea provenită de la aceste depozite poate fi produsă prin antrenarea directă a reziduurilor în apele curgătoare de către precipitații sau de către apele care se scurg, prin infiltrație, în sol. Deosebit de grave pot fi cazurile de impurificare provocată de haldele de deșeuri amplasate în albiile majore ale cursurilor de apă și antrenate de viiturile acestora.
Cele mai răspândite depozite de acest fel sunt cele de gunoaie orășenești și de deșeuri solide industriale, în special cenușa de la termocentralele care ard cărbuni, diverse zguri metalurgice, steril de la preparațiile miniere, rumeguș și deșeuri lemnoase de la fabricile de cherestea etc. De asemenea, pot fi încadrate în aceeași categorie de surse de impurificare depozitele de nămoluri provenite de la fabricile de zahăr, de produse clorosodice sau de la alte industrii chimice, precum și cele de la stațiile de epurare a apelor uzate.
Mai pot fi amintite și surse de poluare accidentală, dar ele sunt în marea lor majoritate legate de probleme de risc industrial.
1.3. Clasificarea apelor după utilizări
Luându-se în considerare toate utilizările , clasificarea apelor de suprafață se face în mai multe categorii :
– categoria I – ape care servesc în mod organizat la alimentarea cu apă a populației, ape care sunt utilizate în industria alimentară care necesită apă potabilă , sau ape care servesc ca locuri de îmbăiere și ștranduri organizate;
– categoria II – ape care servesc pentru salubrizarea localităților, ape utilizate pentru sporturi nautice sau apele utilizate pentru agrement, odihnă, recreere , reconfortarea organismului uman ;
– categoria III – ape utilizate pentru nevoi industriale, altele decât cele alimentare arătate mai sus, sau folosite în agricultură pentru irigații .
Pentru fiecare din aceste categorii sunt stabilite o serie de norme pe care apa trebuie să le îndeplinească la locul de utilizare .Bineînțeles că aceste norme sunt cu atât mai pretențioase cu cât categoria de utilizare este mai mică .
Conform STAS 4706-88, pentru fiecare din categorii se dau indicatori de calitate fizici, chimici, microbiologici și de eutrofizare, care trebuie îndepliniți de apele de suprafață, în funcție de categoria de calitate (tabelul 1.11.) și valori pentru apa de mare (tabelul 1.12)
La noi în țară, din circa 19750 km de ape curgătoare (râuri și fluviul Dunărea), 7150 km corespund din punct de vedere calitativ categoriei I de calitate, 6580 km categoriei II, 2700 km categoriei III, restul de 3620 km sunt considerați ca degradați, necorespunzând nici uneia din cele trei categorii de calitate, după cum se vede din figura 1.14.
În cele ce urmează sunt prezentate sursele principale de poluare pe unele din bazinele hidrografice importante:
– bazinul hidrografic Olt: fabrica de celuloză și hârtie Zărnești, fabrica Colorom Codlea, Combinatul chimic Făgăraș, Combinatul chimic Victoria, OLTCHIM Rm.Vâlcea, Uzinele sodice Govora;
– bazinul hidrografic Mureș: Comb. chimic Tg.Mureș, Comb. de produse sodice Ocna Mureș, Comb. de produse chimice Arad;
– bazinul hidrografic Jiu: preparațiile de cărbuni din Valea Jiului;
– bazinul hidrografic Siret: Platforma chimică Piatra Neamț, Platforma industrială Săvinești Roznov, Combinatul chimic Bacău, fabrica Letea Bacău;
– râul Trotuș: Platforma chimică Borzești.
În cele ce urmează sunt arătate substanțele poluante, pe unele râuri, unde concentrațiile acestora depășesc sau sunt sub limitele admisibile, conform STAS 4706- 88:
– pe râul Mureș, în secțiunea Aiud, clorurile;
– pe râul Olt, în secțiunea Govora și Slatina, clorurile;
– pe râul Strei, în secțiunea Petreni, cianurile;
– pe râul Bega, în secțiunea Bârzava, oxigenul (sub limita minimă);
– pe râul Ialomița, în secțiunea Cosâmbești, oxigenul dizolvat (sub limita minimă); reziduul fix, clorurile și amoniul;
– pe râul Bistrița, în secțiunea Roznov, substanțele organice;
– pe râul Siret, în secțiunea Galbeni, substanțele organice;
– pe râul Bârlad, în secțiunea aval Vaslui, oxigenul dizolvat (sub limita minimă) și substanțele organice;
– pe râul Săsar, în secțiunea Baia Mare, cuprul, manganul și zincul;
– pe râul Crișul Repede, în secțiunea Tarian, zincul;
– pe râul Târnava Mare, zinc, cadmiu și plumb.
În ceea ce privește lacurile (naturale și artificiale), calitatea apei este urmărită în 55 de lacuri, frecvența analizelor fiind sezonieră. Calitatea apei acestor lacuri, aproape în totalitate, se încadrează în categoria I de calitate, conform STAS 4706-88. Gradul de trofie al acestor lacuri este caracteristic formațiilor oligotrofe și mezotrofe. În apa unor lacuri însă, se constată concentrații mari de substanțe organice, nutrienți și chiar substanțe toxice, lacuri a căror apă nu se poate încadra nici chiar în categoria III de calitate, conform STAS 4706-88; sub aspect trofic se constată, la aceste lacuri, tendința lor de evoluție eutrofă sau mezotrofă. În acest sens se citează lacurile Rm.Vâlcea, Băbeni și Strejești din bazinul hidrografic Olt; Babina și Roșuleț din bazinul hidrografic Dunăre; Paltinul și Căldărușani din bazinul hidrografic Ialomița etc.
C a p i t o l u l 2
APE UZATE
Apele uzate, principala sursă de poluare a apelor naturale, prin evacuarea acestora in receptori, sunt clasificate în capitolul 1. Aceste ape rezultate după folosirea apei în diverse scopuri, gospodărești sau industriale, se caracterizează prin aceeași indicatori fizico-chimici ca și apele de suprafață, indicatorii specifici caracterizării apelor uzate fiind raportați la numărul de locuitori și zi. Compoziția apelor uzate depinde de proveniența acestora clasificându-se în ape uzate menajere și ape uzate industriale. Evacuarea apelor uzate industriale în rețeaua de canalizare orășenească sau în receptori este, într-o oarecare măsură, diferită de cea a apelor uzate orășenești, în principal, datorită caracteristicilor fizico-chimice și biologice diferite.
2.1. Ape uzate menajere
Apele uzate menajere provin din satisfacerea nevoilor gospodărești de apă ale centrelor populate, precum și a nevoilor gospodărești, igienico-sanitare și social administrative ale unităților industriale mici.
Apele uzate menajere au o compoziție relativ constantă, dependentă orar de activitatea umană. În tabelul 2.1 sunt prezentate valorile medii ale caracteristicilor specifice ale apelor uzate menajere.
2.2.Considerații generale privind caracteristicile calitative și cantitative ale apelor uzate industriale
Cunoașterea procesului tehnologic industrial, în măsura în care aceasta conduce 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. Pentru principalele ape uzate industriale sunt prezentate în tabelul 2.2, o serie de date, cu totul generale, referitoare la originea, caracteristicile calitative și modul de epurare a acestora.
Din tabelul 2.2. rezultă evident că pe lângă procedeele convenționale de epurare sunt folosite și numeroase alte procedee specifice descrise în detaliu în capitolul 5.Din tabelul 2.4 rezultă cantitativ potențialul de impurificare organică și cu suspensii a principalelor ape uzate industriale, valorile prezentate putând chiar conduce la o clasificare a acestor ape din punct de vedere al impurificării lor.
2.2.1. Caracteristicile principale ale unor categorii de ape uzate industriale
Aceste caracteristici și "coeficienții de poluare".( concentrațiile în cbo5 și substanțe în suspensie) sunt prezentați în tabelul 2.4. Unele aprecieri calitative asupra concentrațiilor, făcute în paralel cu cele privind epurarea apelor uzate industriale, sunt trecute în tabelul 2.2 în tabelul 2.3. Sunt înscrise principalele substanțe prezente în apele uzate industriale, iar în tabelele 2.5. Și 2.6 metalele grele, respectiv nutrienții din apele uzate industriale.
În aceeași măsură ca și 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 în procesul tehnologic industrial sau înlocuirea substanțelor nocive folosite în aceasta cu substanțe mai puțin sau chiar de loc nocive, poate reduce gradul de impurificare al apelor uzate industriale. În acest sens, iată și câteva exemple: la unele secții de spălare a cărbunilor 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.
2.3. Debitele principalelor categorii de ape uzate industriale.
Acestea sunt prezentate în tabelul 2.4, în funcție, în special, de tona de produs brut sau finit. Valorile debitelor sunt susceptibile, în permanență, de a varia în limite mari și chiar, câteodată, de a deveni nule atunci când procesul tehnologic dintr-unul umed se transformă în unul uscat.
Reducerea debitelor de apă folosită în procesul tehnologic industrial trebuie să constituie o grijă permanentă a proiectanților, aceasta realizându-se, de obicei, fie o dată cu introducerea unei noi tehnologii industriale, fie prin modernizarea unor tehnologii vechi.
Într-o unitate industrială, reducerea debitelor de ape uzate înseamnă, în același timp, și reducerea apei de alimentare, de aceea ea trebuie privită ca o parte integrantă a bunei gospodăriri a unității, cu consecințe economice avantajoase.
Recircularea (refolosirea) apelor uzate conduce, în principal, la micșorarea debitelor de alimentare și evacuare și, deci, și a impurificării receptorilor. Recircularea apei de răcire, operație practicată în numeroase întreprinderi industriale (termocentrale, rafinării de țiței, întreprinderi metalurgice etc.), reprezintă exemplul cel mai semnificativ în ceea ce privește reducerea debitelor.
Toate fabricile de zahăr de la noi din țară, recirculă ape uzate de la transportul și spălarea sfeclei, în plus, prin introducerea difuziei continue se economisesc cantități importante de apă..
Recircularea apei a fost introdusă, în ultimii ani, în cadrul a numeroase procese tehnologice. În unele cazuri, apa uzată poate fi recirculată ca atare, în procese tehnologice care cer o apă de calitate inferioară, dar de cele mai multe ori, este necesară preepurarea apei înainte de a fi reintrodusă în circuit. Introducerea recirculării trebuie bine fundamentată înainte de a fi aplicată, deoarece, ca urmare a acesteia, crește uneori concentrația anumitor substanțe din apă, iar tratarea apei înainte de a fi reintrodusă în circuit este atât de scumpă, încât recircularea devine neeconomică.
Un alt avantaj al recirculării apei constă în aceea că ajută la menținerea sub formă cât mai concentrată a apelor uzate, în general, este mult mai economic să epurezi ape uzate concentrate, deoarece eficiența de îndepărtare a poluantului este mai mare, iar construcțiile de epurare sunt mult mai reduse.
Valorificarea în agricultură a apelor uzate și a nămolurilor rezultate în cadrul epurării apelor uzate a luat o dezvoltare deosebită în unele țări, utilizându-se, îndeosebi, apele uzate industriale, care conțin cantități importante de substanțe organice, de obicei cele provenite de la prelucrarea materiei prime folosite în industria alimentară. În ceea ce privește valorificarea apelor uzate, trebuie menționată și folosirea acestora la alimentarea iazurilor piscicole, obținându-se, în asemenea cazuri, importante sporuri de producție.
Ca o concluzie, se poate afirma că aplicarea posibilităților de reducere a cantităților de ape uzate industriale evacuate are ca rezultat, pe de o parte micșorarea cantității de apă evacuată în receptori, iar pe de altă parte diminuarea cantităților de substanțe impurificatoare evacuate în aceștia.
2.4. Considerații generale privind epurarea apelor uzate industriale
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. Acestea, pentru apele uzate industriale 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., descrise în detaliu în capitolul 5. Pentru a avea o privire de ansamblu asupra aplicării acestor procese pentru epurarea apelor uzate industriale, ele au fost puse în evidență în ultima coloană a tabelului 2.2., urmărirea acestei coloane putând furniza date asupra gradului mai mare sau mai mic de epurare necesar, precum și asupra frecvenței aplicării proceselor de epurare.
Pentru proiectarea stațiilor de epurare industriale, cunoașterea caracteristicilor apelor uzate reprezintă factorul hotărâtor, ca și în cazul stațiilor de epurare orășenești. Printre principalele substanțe nocive ale apelor uzate industriale sunt substanțe organice (exprimate prin CBO5), substanțele în suspensie, substanțele toxice, metalele grele etc., după cum rezultă și din tab. 2.3.
Câteodată, la dimensionarea stațiilor de epurare industrială se pot utiliza parametrii valabili pentru apele uzate orășenești, dar ținând cont de aportul de impurități industriale, aport care în majoritatea cazurilor se referă la consumul biochimic de oxigen sau la suspensii. În acest sens, este necesar ca aportul de impurități industriale să fie exprimat printr-un așa numit coeficient "locuitori echivalenți". Deci, dacă volumul masei filtrante a unui filtru biologic în cazul apelor uzate orășenești se stabilește pentru o normă de 20 locuitori pentru 1 m3 de masă filtrantă, pentru apele uzate industriale se va adopta aceeași normă.
C a p i t o l u l 3
CONDIȚII DE CALITATE PENTRU EVACUAREA
APELOR UZATE INDUSTRIALE
Apele uzate industriale pot fi evacuate fie în rețeaua de canalizare fie în receptori, bineînțeles atunci când este cazul, după o prealabilă preepurare sau epurare.
3.1. Evacuarea apelor uzate industriale în rețeaua de canalizare orășenească
Debitele mici de ape uzate industriale sunt evacuate, de cele mai multe ori, în rețeaua de canalizare orășenească, epurarea lor făcându-se în comun cu apele uzate orășenești. Această soluție, recomandată de întreaga literatură de specialitate, poate fi aplicată numai când apele uzate industriale nu degradează sau împiedică buna funcționare a rețelei de canalizare și a stației de epurare.
Uneori, stația de epurare orășenească se proiectează, chiar de la început mai larg, cu scopul de a putea primi și ape uzate industriale.
Evacuarea apelor uzate industriale în rețeaua de canalizare orășenească prezintă numeroase avantaje, dintre care se menționează următoarele:
– un singur responsabil cu epurarea apelor uzate din oraș poate conduce și răspunde mai eficient de epurarea tuturor apelor uzate;
– deoarece, de cele mai multe ori construcțiile necesare pentru epurarea celor două feluri de ape uzate sunt similare, costul investiției unei singure stații de epurare este mult mai redus, în aceeași măsură și costul exploatării este mult mai redus;
– economie de teren pentru construcția stației de epurare;
– cooperarea între industrie și oraș este mai eficace, ambele urmărind reducerea costului apei uzate epurate;
– apele uzate menajere conțin substanțe nutritive necesare epurării unor ape uzate industriale, care în cazul epurării separate ar trebui adăugate artificial.
Hotărârea privind primirea apelor uzate industriale în rețeaua de canalizare orășenească trebuie fundamentată, ea putând uneori conduce la unele dezavantaje, ca de exemplu:
– greutăți în extinderea stației de epurare orășenească, în momentul dezvoltării industriei;
– necesitatea folosirii pentru apele uzate industriale a unor procese sau materiale specifice care nu ar fi fost necesare epurării apelor uzate orășenești;
– efluentul stației de epurare comune, rareori poate fi reutilizat în procesul tehnologic industrial;
– schimbări sezoniere ale procesului tehnologic industrial care pot conduce la dereglarea procesului de epurare etc.
În sensul celor de mai sus, trebuie arătat că tratarea în comun a celor două feluri de ape se dovedește uneori chiar de la început incompatibilă, în primul rând, deoarece industria evacuează o serie de substanțe care inhibă procesele de epurare. Cercetările preliminare la proiectarea unei stații de epurare comună au drept scop principal să stabilească aceste substanțe, să facă recomandări în privința separării lor înainte de a ajunge la colectorul comun și asupra posibilităților de epurare separată a apelor de transport ale acestora, ajungându-se astfel, câteodată, la necesitatea construirii de stații de preepurare.
Îndepărtarea sau reducerea substanțelor nocive prezente în procesul tehnologic industrial, care pot inhiba procesele de epurare sau degrada rețeaua de canalizare se poate face prin o bună și atentă întreținere a instalațiilor industriale paralel cu valorificarea unor substanțe nocive; înlocuirea proceselor și echipamentelor vechi cu unele noi și mai eficiente; recircularea unor substanțe nocive care iau parte la procesul tehnologic industrial; îmbunătățirea și buna gospodărire a procesului tehnologic etc.
Condițiile evacuării apelor uzate industriale în rețeaua de canalizare orășenească sunt, în general, în toate țările asemănătoare, la noi în țară, acestea fiind reglementate prin "Normativul privind condițiile de descărcare a apelor uzate în rețelele de canalizare a centrelor populate" . În sensul normativului menționat, apele uzate, ce se descarcă în rețelele de canalizare a centrelor populate nu trebuie să conțină în secțiunea de control următoarele substanțe:
– substanțe în suspensie a căror cantitate, mărime și natură constituie un factor activ de erodare a canalelor, provoacă depuneri sau stânjenesc curgerea hidraulică normală și anume: suspensii grele sau alte materiale care se pot depune; corpuri solide, plutitoare sau antrenate, care nu trec prin grătarul cu spațiu liber de 20 mm între bare; suspensii dure, care pot genera zone de erodare a colectoarelor; păcură, uleiuri, grăsimi sau alte materiale, într-o formă și cantitate care pot genera aderențe de natură să provoace zone de acumulări a unor depuneri pe pereții colectorului; substanțe care în apa rețelelor de canalizare provoacă fenomene de coagulare, care duc la formare unor depuneri în colectoare;
– substanțe cu agresivitate chimică asupra materialelor folosite în mod obișnuit în construcția rețelelor de canalizare și stațiilor de epurare a apelor uzate din centrele populate;
– substanțe de orice natură în stare de suspensie, coloidale sau dizolvate care, în această stare sau prin evaporare, stânjenesc exploatarea normală a canalelor și stațiilor de epurare sau provoacă împreună cu aerul amestecuri detonante;
– substanțe nocive care pot pune în pericol personalul de exploatare a canalizării;
– substanțe inhibatoare ale procesului de epurare în cantități care, în condițiile diluării realizate în rețeaua de canalizare, ar putea prejudicia funcționarea treptei de epurare biologică sau a celei de fermentație a nămolului;
– deșeuri radioactive;
– substanțe care singure sau în amestec cu apa de canalizare pot degaja miros neplăcut;
– substanțe colorante;
– substanțe organice greu biodegradabile.
Se recomandă ca stațiile de epurare în comun să fie prevăzute cu bazine de egalizare a debitelor și concentrațiilor, amplasate la intrarea în stația de epurare, necesare prevenirii eventualelor șocuri ce-ar putea aduce prejudicii, îndeosebi epurării biologice. De asemenea, prevederea unei stații de clorare după epurarea biologică este indicată de cele mai multe ori, în scopul distrugerii bacteriilor, uneori în cantități mari, aduse de apele uzate industriale.
Încărcarea organică, exprimată prin CBO5, se modifică sensibil o dată cu introducerea apelor uzate industriale în rețeaua orășenească. Se știe că CBO5 al unor ape uzate industriale poate fi chiar de sute de ori mai mare ca cel al apelor uzate menajere, o cantitate mică de apă uzată industrială putând, deci, să mărească mult încărcarea organică a stației de epurare și, deci, să provoace deranjamente în exploatarea ei. Se impune, în consecință, verificarea instalațiilor de epurare biologică din acest punct de vedere. Cercetările trebuie să stabilească dinamica degradării substanței organice din apa uzată industrială și din cea a amestecului de apă uzată orășenească și industrială, necesară verificării capacității și eficienței instalațiilor existente puse să lucreze în condiții noi.
În ceea ce privește condițiile de calitate care trebuie îndeplinite de apele uzate în secțiunea de control, normativul C 90-83 stabilește valorile prevăzute în tabelul 3.1.
Toate condițiile de descărcare a apelor uzate în rețeaua de canalizare orășenească au în vedere, în general, interacțiunea unor substanțe, în special cele aduse de apele uzate industriale, care ar putea duce la formarea de gaze periculoase, compuși corosivi, coagulanți care ar avea ca rezultat depunerea substanțelor în suspensie în rețeaua de canalizare etc.
Dacă industria este amplasată imediat în vecinătatea stației de epurare, construcția unui canal separat pentru industrie până la stația de epurare comună (orășenească) poate conduce uneori la avantaje, astfel:
– dacă apele uzate industriale conțin cantități mici de substanțe în suspensie, apele pot fi îndreptate direct spre epurarea biologică, fără a mai încărca hidraulic epurarea mecanică;
– se poate prevedea o preepurare separată pentru apele uzate industriale, chiar în stația de epurare orășenească;
– există posibilitatea economisirii unor cheltuieli de investiție, prin construirea canalului separat menționat mai sus.
Concentrațiile maxime admise în secțiunea de control pentru substanțele care intervin în procesele de epurare biologică sau de fermentare a nămolului, conform normativului C 90 – 83, sunt date în tabelul 3.2.
3.2. Evacuarea apelor uzate industriale în receptori
Evacuarea directă a apelor uzate industriale în receptori, după epurarea necesară, este condiționată de o serie de factori, dintre care se menționează: așezarea industriei față de oraș, raportul dintre debitele orășenești și industriale, costul instalațiilor de preepurare și al racordului de canalizare, natura apelor uzate industriale etc. La noi în țară, aproape toate marile combinate industriale așezate în apropierea orașelor își evacuează apele uzate în receptorul învecinat.
3.2.1. Influența apelor uzate asupra receptorului
O dată cu apele uzate industriale sunt evacuate în receptori numeroase substanțe nocive, cu caracteristici foarte variate, care pot conduce la murdărirea receptorului, făcându-l totodată inapt altor folosințe. Efectele nocive ale categoriilor mai importante de substanțe evacuate cu apele uzate industriale sunt arătate în cele ce urmează.
Substanțele organice consumă oxigenul din apă într-o măsură mai mare sau mai mică, în raport cu cantitatea evacuată, provocând distrugerea fondului piscicol și, în general, a tuturor organismelor acvatice. Cantitatea de oxigen, reprezentând una dintre condițiile principale ale vieții acvatice, este normată de STAS 4706-74 și variază între 4 – 6 mg/l în funcție de categoria emisarului (tabelul 3.3). Pe de altă parte, trebuie avut în vedere că oxigenul este necesar proceselor aerobe, care, în final, conduc la autoepurarea emisarului. Lipsa oxigenului, ca urmare a consumului de către substanțele organice duce, deci, la oprirea oxidării acestora, de aici decurgând toate consecințele produse de prezența substanțelor organice în apă.
Substanțele în suspensie care se depun formează acumulări (bancuri) pe fundul receptorului, împiedică navigația, îngreunează tratarea apei, generează consumul de oxigen din apă, când sunt de natură organică etc. cantitatea de substanțe în suspensie ce pot fi evacuate în receptor este stabilă (tabelul 3.3).
Substanțele în suspensie plutitoare, ca de exemplu: țițeiul, produsele petroliere, uleiurile etc., care formează uneori o peliculă compactă la suprafața apei, produc numeroase prejudicii. Astfel, ele dau apei gust și miros neplăcut, împiedică absorbția de oxigen de la suprafața apei și, deci, autoepurarea, se depun pe diferite instalații (murdărindu-le și, cu timpul, obturându-le), colmatează filtrele pentru tratarea apei, sunt toxice uneori pentru fauna și flora acvatică, distrugând-o, fac inutilizabilă apa pentru alimentarea instalațiilor de răcire, împiedică folosirea ei pentru irigații, agrement etc.
Acizii sau alcaliile conduc la distrugerea faunei și florei acvatice, la degradarea construcțiilor hidrotehnice de pe receptor, a vaselor și a instalațiilor necesare navigației, stânjenesc folosirea apei pentru agrement, pentru alimentarea cu apă (acizii sau alcalii împiedică formarea flocoanelor în instalațiile de tratare a apei cu coagulant), alimentarea cazanelor etc.
Toxicitatea acidului sulfuric pentru faună depinde de valoarea pH-ului (de exemplu peștii mor la un pH< 4,5). De asemenea, hidroxidul de sodiu, folosit în numeroase procese tehnologice (în tăbăcării, fabrici de textile de cauciuc etc), este foarte solubil în apă, mărește pH-ul și alcalinitatea apei, producând numeroase prejudicii folosințelor. Apele de râu care conțin peste 25 mg/l hidroxid de sodiu distrug fauna piscicolă.
Sărurile anorganice prezente în multe ape industriale conduc la mărirea salinității apei emisarului, iar în unele dintre ele pot provoca creșterea durității. Astfel, apele cu duritate mare produc depuneri pe conducte, mărindu-le rugozitatea și micșorându-le capacitatea de transport; în aceeași ordine de idei, depunerile din tuburile boilerelor micșorează capacitatea de transfer a căldurii. Apele dure interferează cu vopselele în industria textilă, înrăutățesc calitatea produselor în fabricile de bere, zahăr etc. Sulfatul de magneziu, factor principal al creșterii durității apelor, are efecte nedorite asupra populației, iar bicarbonații și carbonații solubili produc inconveniente în procesul de producție din fabricile de zahăr.Pe de altă parte, absența durității nu este de dorit, deoarece apa are gust neplăcut, coroziunea poate acționa mai puternic în conducte etc.
Clorurile, peste anumite limite, fac apa improprie pentru alimentări cu apă potabilă și industrială, pentru irigații etc. Compușii fierului produc neplăceri în secțiile de albire din fabricile de hârtie și textile, in timp ce metalele grele (Pb, Cu, Zn, Cr etc), evacuate o dată cu apele uzate, au acțiune toxică asupra organismelor acvatice, inhibând în același timp și procesele de autoepurare.
Sărurile de azot și fosfor produc dezvoltarea rapidă a algelor la suprafața apei.
Substanțele toxice organice sau anorganice, câteodată în concentrații foarte mici, pot distruge în scurt timp fauna și flora emisarului. Multe dintre aceste substanțe nu pot fi reținute de instalațiile de tratare a apei și o parte din ele, reținute de sistemul digestiv uman, pot produce îmbolnăviri. Unele procese tehnologice industriale, folosesc numeroase substanțe toxice, greu de determinat în apă cu procedeele fizico-chimice uzuale, cum ar fi substanțe fitofarmaceutice, nitroclorbenzen, nitroderivați aromatici etc.
STAS 4706-74 indică valorile limită pentru caracteristicile de calitate a apei de suprafață (tabel 3.3), și valorile limită admisibile ale principalelor substanțe poluante din apele uzate înainte de evacuarea acestora în cursurile de apă receptoare (tabel 3.3).
Substanțele radioactive, folosite din ce în ce mai mult în diferite scopuri (medicină, tehnică etc.), precum și dezvoltarea centralelor atomice, creează noi probleme protecției apelor.
Apele calde, evacuate de unele industrii, aduc numeroase prejudicii, ca de exemplu: produc dificultăți în exploatarea industriilor de alimentare cu apă potabilă și industrială și în folosirea apei pentru răcire; împiedică dezvoltarea normală a faunei piscicole (deoarece apa caldă rămâne deasupra, iar peștii se retrag pe fundul emisarului, dezvoltându-se necorespunzător) etc. De asemenea, trebuie menționată și scăderea cantității de oxigen datorită măririi temperaturii apei și a dezvoltării excesive a bacteriilor aerobe în condițiile unei temperaturi ridicate.
Culoarea, datorită îndeosebi apelor uzate provenite din fabricile de textile, hârtie, tăbăcării etc. împiedică absorbția oxigenului și dezvoltarea normală a fenomenelor de autoepurare precum și a celor de fotosinteză. Apa receptorilor, colorată de diferite substanțe evacuate de industrie, nu poate fi folosită pentru agrement, alimentări cu apă etc.
Bacteriile din unele ape uzate, cum sunt cele provenite de la tăbăcării, abatoare, industrii de prelucrare a unor produse vegetale sunt patogene (de exemplu bacilus antracis) și produc infectarea puternică a receptorului, făcându-l de neutilizat; altele sunt mai puțin vătămătoare, chiar inofensive sau utile, contribuind la mineralizarea substanțelor organice în emisar.
3.2.2. Categorii de folosință și condiții de calitate a apelor de suprafață
Condițiile ce trebuie îndeplinite de apa receptorului după evacuarea apelor uzate în acesta sunt date de STAS 4706-74, aceste condiții depinzând de folosința pe care o are apa receptorului.
Unele dintre cele mai importante valori limită pentru caracteristicile de calitate a apelor de suprafață, în funcție de categoria din care acestea fac parte sunt date în tabelul 2.11.
Valorile limită, corespunzătoare calitative ale apelor de suprafață conform STAS 4706-74 trebuie îndeplinite, fie într-un anumit sector, de exemplu pe sectorul folosit pentru creșterea și reproducerea salmonidelor, fie într-o oarecare secțiune, de exemplu de captare a apei. Valorile limită trebuie să fie îndeplinite în secțiunea de proiectare, considerând că pentru CBO5 aceasta se situează la 1 km amonte de secțiunea de utilizare a apei de suprafață, iar pentru O2 în orice secțiune aval de evacuarea apelor uzate. Aceste două prevederi se referă, în special, la substanțele care pot fi oxidate sau influențate de procesele de reducere aerobă sau anaerobă.
În concordanță cu prevederile STAS 4706-74, apa receptorilor trebuie să corespundă, din punct de vedere calitativ, în cele mai dezavantajoase situații, valorile limită prevăzute pentru categoria a III-a de folosință. De aceea, apele uzate evacuate trebuie să fie epurate într-o asemenea măsură, încât în amestec cu apele de suprafață, valorile caracteristicilor de calitate să nu scadă sub valorile limită corespunzătoare categoriei a III-a de folosință. Numai în acest fel se poate ajunge la o utilizare cât mai completă a apelor de suprafață și la realizarea normală a proceselor de autoepurare.
Ținând seama de cele de mai sus, înseamnă că, imediat după evacuarea apelor uzate în receptor trebuie satisfăcute limitele admisibile cel puțin pentru categoria a III-a de folosință, ceea ce înseamnă că amestecul celor două feluri de apă trebuie să se facă complet, chiar în aval de secțiunea de evacuare. Dacă amestecul se face pe distanță prea lungă, se întârzie, pe de o parte autoepurarea, iar pe de altă parte se creează, în lungul receptorului, benzi de apă poluată unde nu sunt respectate valorile limită ale diferitelor caracteristici. De aceea, este obligatorie folosirea de dispersori pentru dispersarea apelor uzate în apa receptorilor, aceștia, având ca prim efect, realizarea rapidă a amestecului celor două feluri de ape.
În ceea ce privesc valorile limită admisibile, menționate în D 414/1984, acestea trebuie să se realizeze în secțiunea de proiectare situată înainte de evacuarea apelor uzate în receptor. Se menționează că valorile limită admisibile, spre deosebire de STAS 4706-74 sunt în funcție de gradul de diluție (tabelul 3.4).
3.2.3. Stabilirea gradului de epurare necesar pentru dimensionarea stațiilor de epurare
Gradul de epurare necesar (eficiența pe care trebuie să o aibă o stație de epurare) înseamnă îndepărtarea unei părți dintr-o anumită substanță conținută în apa uzată, în așa fel încât partea rămasă din această substanță, în secțiunea de calcul – secțiunea în care apa uzată epurată sau nu, este evacuată în receptor (în conformitate cu D 414/1984) sau o secțiune aval de cea de descărcare a apelor uzate (în conformitate cu STAS 4706-74) – să corespundă calitativ valorilor limită specificate în acestea.
Se menționează că, în conformitate cu D 414/1984, secțiunea de calcul corespunde cu secțiunea de evacuare în receptor a apelor uzate (chiar și pentru substanțele organice) deci, autoepurarea apei pe emisar nu este luată în considerare. În conformitate cu STAS 4706-74, deoarece secțiunea de calcul este în aval de cea de descărcare a apei uzate în receptor, autoepurarea apei receptorului trebuie luată în considerare într-o măsură mai mare sau mai mică, după indicațiile date de literatura de specialitate.
Gradul de epurare – eficiența definită ca mai sus – se determină cu relația:
în care:
β – este eficiența , %;
M – concentrația inițială a substanței pentru care se determină eficiența;
m – concentrația aceleiași substanțe după epurare, determinată astfel încât valoarea acestei substanțe în secțiunea de calcul să se găsească în limitele specificate în D 414/1984 și STAS 4706-74.
Substanțele din apele uzate și receptori, care sunt luate în considerație, de obicei, când se estimează gradul de epurare, sunt substanțele în suspensie, substanțele organice – exprimate prin CBO5, oxigenul dizolvat O2, pH-ul, substanțele toxice.
Astfel, în cazul unui bazin hidrografic, gradul de epurare sau eficiența al fiecărei stații de epurare trebuie să fie astfel stabilite încât, pe de o parte să se respecte legislația în vigoare (D 414/1984, STAS 4706-74 etc.), iar pe de altă parte, să se obțină un cost minim de investiție și exploatare pentru toate stațiile de epurare de pe întreg bazinul hidrografic.
C a p i t o l u l 4
METODE DE ANALIZĂ A APELOR UZATE
4.1. Controlul calității apei brute și a apei tratate într-o stație de tratare
4.1.1. Generalități
Controlul calității apei brute și a apei tratate într-o stație de tratare este indispensabil în elaborarea unui proiect, al unei instalații de tratare a apelor, ca și pentru controlul său funcțional și aprecierea calității apei tratate (stația de ieșire, rețea, mediu natural). Progresul continuu al tehnicilor analitice permite ameliorarea cunoașterii conținutului apelor și a efectelor lor.
Normele de calitate sunt din ce în ce mai severe, tratamentele din ce în ce mai sofisticate și controlul cere să fie, cu atât mai mult, precis și fiabil.
Precizia unei metode analitice înglobează mai multe criterii:
– exactitatea este diferența între valoarea adevărată și media rezultatelor, ea depinzând de erorile sistematice;
– fidelitatea este apreciată prin repetabilitate (aceleași condiții operatorii și același operator) și reproductibilitate (condiții operatorii diferite cu diferiți manipulatori);
– sensibilitatea este dată de abaterea măsurabilă prin raportul mărimii măsurate;
– limita detecției este concentrația minimă ce poate fi detectată cu o probabilitate de 95%. Pentru toate măsurările spectrometrice, limita detecției unui element este concentrația corespunzătoare de două ori la semnalul datorat zgomotului de fond al aparatului.
Metodele statistice mai extinse permit intervenirea în erorile sistematice, alegerea metodelor analitice, elaborarea politicii de prelevare (locuri și frecvență).
Legislația pentru calitatea apelor este în conformitate cu evoluția generală. Numărul în creștere al parametrilor de calitate (62 pentru CEE în ape potabile)și nivelul foarte slab al anumitor nivele conducătoare (NC) constrâng laboratoarele să revadă metodele și materialele utilizate. Numărul în creștere al controalelor care se impun de către exploatatori și organismele sanitare stimulează responsabilii în materie de analize fine.
Programele permit actual tratarea informațiilor și determinărilor de analiză în scopuri administrative și tehnice.
Gestionarea administrativă automatizată de laborator permite urmărirea unui eșantion de la sosirea sa în laborator până la plecarea buletinelor de rezultate. Este posibilă verificarea coerenței acestora pentru a valida automat analiza.
Prin gestionare tehnică, rezultatele arhivate pot fi tratate în mod statistic pentru stabilirea bilanțurilor de calitate, evoluția parametrilor în timp, corelarea între parametri și informați.
4.1.2. Metode de prelevare
Recoltarea probelor de apă este o etapă deosebit de importantă în desfășurarea procesului de analiză fizico-chimică a apei, deoarece probele recoltate trebuie să fie reprezentative, și totodată nu trebuie să introducă modificări în compoziția și calitățile apei datorită unei tehnici defectuase sau unor condiții incorecte de pregătire a materialului.
Modul cum se face recoltarea este în funcție de sursa de apă, astfel:
– din rețeaua de distribuție apa se recoltează după ce s-a curățat robinetul cu un tampon curat, atât pe dinafară cât și pe dinăuntru și apoi s-a lăsat să curgă aproximativ 5 minute apa stagnată pe conductă ;
– în cazul distribuției intermitente, o probă se va recolta la primul jet de apă, pentru a avea prima apă care circulă prin robinet și a doua probă se va lua după două ore de curgere continuă;
– din rezervoarele de înmagazinare, probele se vor recolta de la punctele de ieșire;
– din fântâni cu extragerea apei prin pompare, probele de apă se recoltează după o pompare de minimum 10 minute;
– din fântâni cu găleată, recoltarea se face introducându-se găleata la 10-30 cm sub oglinda apei și apoi se toarnă apă în flaconul de recoltare;
– din apele de suprafață, recoltarea se face fixând flaconul la un suport special care-i conferă greutatea necesară pentru a pătrunde cu ușurință sub nivelul apei. Recoltarea se face pe firul apei, unde este cea mai mare adâncime, în amonte de orice influență a vreunui efluent și în aval, unde se realizează amestecul complet al apei receptorului cu efluentul;
– pentru apele reziduale se recoltează probe unice, medii și medii proporționale. Pentru probele unice se face o singură recoltare, fie efluentul general fie din efluenții parțiali ai unui sector sau ai unei instituții pentru apele fecaloid menajere.
Prelevarea probelor de apă se poate face în mai multe moduri:
Prelevarea instantanee. Flacoanele sunt umplute fără agitarea apei în contact cu aerul, iar pentru aceasta este necesar să utilizăm tuburi adaptate la priza eșantionului și cufundate pe fundul sticlei. Pentru fiecare eșantion, este indispensabil să notăm data, originea și natura apei. Pentru ape reziduale, variațiile zilnice în cantitate și calitate fac ca eșantioanele instantanee să nu fie insuficient reprezentative pentru fluxul poluant. Eșantioanele izolate sunt prelevate atunci când se constată prezența de elemente sau concentrații neobișnuite sau indezirabile și anume: reziduuri toxice (cianuri, crom, cupru), uleiuri și grăsimi, reziduuri organice.
Prelevarea compusă. Eșantioanele medii se iau atunci când se caută o măsură de calitate medie pe o perioadă (2 ore sau 24 de ore). Un anumit număr de aparate de prelevare automată permit construirea de eșantioane proporționale cu debitul. Pentru o apă reziduală, este adesea interesant de cunoscut variația caracteristicilor poluării în cursul unei zile, precizarea mărimii poluării diurne și nocturne. Prelevarea cu concentrație. Pentru măsurarea micropoluanților organici este necesară o etapă de concentrare prin extracție. Această concetrare poate fi făcută în laborator, pornind de la un volum dat, sau direct pe poziție, cu ajutorul aparatelor automate continue. În acest caz, eșantionul poate corespunde la o concentrație de mai multe sute de litri prelevați pe mai multe zile.
4.2. Conservarea eșantioanelor în vederea analizei
Tehnicile de conservare sunt diversificate și permit limitarea evoluțiilor fizico-chimice și bacteriologice a apelor supuse analizei. Alegerea materialelor flocoanelor trebuie să limiteze pierderile prin adsorbție.
Conservarea probelor de apă uzată este necesară datorită modificărilor rapide în timp a proprietăților fizice și compoziției chimice a probelor recoltate. Aceste modificări se datorează următoarelor procese:
– variațiilor de presiune și temperatură, care au drept consecință modificarea conținutului de gaze dizolvate în apă (oxigen, bioxid de carbon, hidrogen sulfurat, clor, bioxid de sulf);
– variațiilor de pH al apei și implicit ale echilibrului dintre carbonați, bicarbonați și bioxid de carbon liber, acesta putând provoca și schimbarea caracteristicilor celorlalți compuși prezenți în probă prin precipitarea lor sau prin dizolvarea unor sedimente; de exemplu, la variații de pH Fe, Mg, și Ca pot forma compuși insolubili în starea lor de valența superioară și compuși solubili în starea de valență inferioară; alți componenți, cum sunt Cu, Cr, Zn, Al, Ag, Cd, fosfații, se pot pierde prin adsorție sau schimb ionic cu pereții vaselor de sticlă în care sunt păstrate probele; alți ioni, Na, K, Si și B își pot mării concentrația datorită dizolvării ionilor din sticlă, materialul din care e confecționat recipientul de conservare;
– transformărilor biochimice cu rol deosebit în modificările din probele de apă datorate atât prezenței unor bacterii sau alge, cât și a oxigenului dizolvat, determinând oxidarea sau reducerea unor componenți ai probei, respectiv: sulfații se reduc la sulfuri, azotații se reduc la azotiți sau amoniac (prin nitrificare), clorul rezidual se transformă în cloruri, iar sulfurile, sulfiții, ionul feros, iodurile și cianurile se pot oxida.
– în scopul menținerii proprietăților fizice, chimice și biologice ale apei astfel încât acestea să nu varieze prea mult din momentul recoltării până în momentul analizării, se realizează conservarea probelor prin diferite metode:
– prin adăugare de substanțe chimice (conservanți), caz în care trebuie verificată apariția unor interferențe în etapa analizei de laborator;
– prin păstrarea probelor de apă uzată la temperatură scăzută (2 0C-5 0C), atunci când durata de conservare este de maxim 24 de ore;
– prin congelare (- 20 0C) , pentru conservarea probei pe o perioadă mai lungă de timp (min. 30 de zile); în acest caz, sistemul de conservare prin congelare poate conduce la pierderi din conținutul elementelor de analizat prin precipitarea sau absorția /adsorția pe alți compuși care precipită (de exemplu, fosfatul și sulfatul de calciu); în momentul decongelării probei, redizolvarea precipitatelor este adesea incompletă și poate duce la rezultate eronate, în special pentru fosfați și pesticide (compuși bifenilpoliclorurați).
În tabelul 4.1 se prezintă principale moduri de conservare a eșantioanelor funcție de parametrii de determinat.
În tabelul 4.2 se prezintă principalii indicatori de calitate a apei, limitele de detecție, precum și cele mai utilizate metode de analiză a acestora. În acest tabel sunt prezentate metodele standardizate pe plan național și european precum și alte metode instrumentale utilizate în laboratoarele utilate cu aceste tehnici de analiză, cum ar fi:
– cromatografia ionică (IC);
– spectrofotometria de plasmă cu cuplaj inductiv (ICP);
– spectrofotometria de absorbție atomică (AA);
– cromatografia de gaze (CG);
– cromatografia de lichide la presiune înaltă (HPLC).
În tabelul 4.3. sunt prezentate clasificarea indicatorilor de calitate ai apei, concentrațiile maxime admisibile pentru aceștia precum și metodele standardizate de determinare a acestora.
Valorile maxime admise pentru indicatorii radioactivi corespund unui aport al apei potabile la doza pentru populație de 5 mrem/an (0,05mSv/an) la un consum zilnic de 2 dm3 de apă.
C a p i t o l u l 5
EPURAREA APELOR UZATE PROVENITE DIN INDUSTRIE.
= STUDII DE CAZ =
5.1. Principiile teoretice și reacții de bază ale procesului de epurare
Principiile teoretice și reacțiile chimice care stau la baza procesului de epurare sunt prezentate pe scurt în cele ce urmează. Asocierea celor trei faze de epurare, mecanică, chimică și biologică a fost concepută în vederea obținerii unui randament sporit de îndepărtare a impurităților existente în apele reziduale brute, pentru redarea lor în circuitul apelor de suprafața la parametrii avizați de normele în vigoare.
Astfel treapta de epurare mecanică a fost introdusă în procesul tehnologic în scopul reținerii substanțelor grosiere care ar putea înfunda canalele conductelor și bazinele existente sau care prin acțiunea abraziva ar avea efecte negative asupra uvrajelor.
Treapta de epurare chimică are un rol bine determinat în procesul tehnologic, prin care se îndepărtează o parte din conținutul impurificator al apelor reziduale. Epurarea chimică prin coagulare – floculare conduce la o reducere a conținutului de substanțe organice exprimate în CBO5 de cca. 20 -30 % permițând evitarea încărcării excesive a nămolului activ cu substanță organică. Procesul de coagulare – floculare constă în tratarea apelor reziduale cu reactivi chimici, în cazul de față, sulfat feros clorurat și apă de var, care au proprietatea de a forma ioni comuni cu substanța organica existentă în apă și de a se aglomera în flocoane mari capabile să decanteze sub formă de precipitat. Agentul principal în procesul de coagulare – floculare este ionul de Fe3+ care se obține prin oxidarea sulfatului feros cu hipoclorit de sodiu. Laptele de var care se adaugă odată cu sulfatul feros are rolul de accelera procesul de formare al flocoanelor și de decantare al precipitatului format.
Reacția de oxidare a FeSO4 și de precipitare a Fe(OH)3 este următoarea:
2FeSO4 +3Ca(OH)2 +Cl2 =2Fe(OH)3 +2CaSO4 +CaCl2 (7.1)
Îndepărtarea prin decantare a flocoanelor formate este necesară întrucât acestea ar putea împiedica desfășurarea proceselor de oxidare biochimică prin blocarea suprafețelor de schimb metabolic a biocenozei.
Datorită variațiilor mari de pH cu care intră în stația de epurare apele reziduale, se impune corectarea pH-ului în așa fel încât, după epurarea mecano-chimică, apele să aibă un pH cuprins între 6,5 – 8,5, domeniu în care degradarea biochimică sub acțiunea microorganismelor din nămolul activ este optimă. Corecția pH-ului se face cu ajutorul H2SO4 98% sau a NaOH 40% în bazinul de reglare a pH-ului, destinat acestui scop. Totodată prin corecția pH-ului se reduce și agresivitatea apelor reziduale asupra conductelor, construcțiilor și uvrajelor.
După epurarea mecano-chimică și corecția pH-ului apele pot fi introduse în treapta de epurare biologică unde are loc definitivarea procesului de epurare. Necesitatea introducerii treptei de epurare biologică este motivată datorită conținutului mare de substanța organică din apele reziduale evacuate de pe platforma chimică care nu pot fi îndepărtate prin epurare chimică decât parțial.
Epurarea biologică constă în degradarea compușilor chimici organici sub acțiunea microorganismelor în prezența oxigenului dizolvat și transformarea acestor produși în substanțe nenocive.
În concepția și practica actuala, epurarea biologică a apelor uzate nu este o operație unică ci o combinație de operații intermediare care depind de caracteristicile apei și de cerințele evacuării în emisar.
Schematic procesele chimice de degradare a substanțelor organice se pot reprezenta astfel:
Oxidarea substanței organice se face în trepte succesive, fiecare treapta fiind catalizată de enzime specifice și constă în transferul molecular de hidrogen de la substanță către un acceptor, până la ultimul acceptor de hidrogen. În cazul nostru, în condiții aerobe, acceptorul este oxigenul.
Exprimate în formule chimice fenomenele care au loc în timpul formării și distrugerii nămolului sunt următoarele:
CnHmOpNr → nCO2 + m/2 H2O + r/2 N2 (7.2)
În aceste reacții se eliberează în principal CO2 și H2O și ca produs secundar de reacție, se formează un strat celular nou capabil sa degradeze alte molecule organice .
Schematic, procesul de epurare biologică are loc astfel: substanțele asimilabile, exprimate în CBO5 concentrate la suprafața biomasei sunt absorbite, substanțele absorbite fiind apoi descompuse de către enzimele celulare vii în unități mici care pătrund în celulă, se metabolizează și se formează noi celule. Substanțele metabolizate rezultate (CO2 ,azotați , etc.) sunt eliberate în mediu, ne mai fiind nocive.
În procesul de epurare biologică în afară de aportul de substanțe organice asimilabile, trebuie ținut seama de existența elementelor indispensabile vieții și în primul rând de azot și fosfor. După datele din literatură, conținutul de substanțe nutritive raportat la CBO este minim de CBO:N:P=150:5:1 și maxim de CBO:N:P= 90:5:1. Prin epurarea biologică a apelor uzate se obține o îndepărtarea a impurificatorilor în jur de 90 – 95 %, în condițiile în care aceste ape conțin substanțe biodegradabile.
5.2. Descrierea procesului tehnologic de epurare
Operațiile principale ale procesului tehnologic de epurare al stației de epurare de pe platforma chimică Râmnicu-Vâlcea sunt prezentate schematic în fig.7.1.
Procedeele de epurare a apelor uzate, întâlnite în acest proces tehnologic, denumite după procesele care se bazează, sunt următoarele:
– epurarea mecanică – în care procedeele de epurare sunt de natură fizică;
– epurarea chimică – în care procedeele de epurare sunt de natură fizico-chimică;
– epurarea biologică – în care procedeele de epurare sunt atât de natură fizică cât și biochimică.
5.2.1. Epurarea mecanică
În treapta de epurare mecanică se rețin suspensiile grosiere. Pentru reținerea lor se utilizează grătare, site, separatoare de grăsimi și decantoare.
Grătarele rețin corpurile grosiere plutitoare aflate în suspensie în apele uzate (cârpe, hârtii, cutii, fibre, etc.). Materialele reținute pe grătare sunt evacuate ca atare, pentru a fi depozitate în gropi sau incinerate. În unele cazuri pot fi mărunțite prin tăiere la dimensiunea de 0,5-1,5 mm în dezintegratoare mecanice. Dezintegratoarele se instalează direct în canalul de acces al apelor uzate brute, în așa fel încât suspesiile dezintegrate pot trece prin grătare și pot fi evacuate în același timp cu corpurile reținute.
Deznisipatoarele sunt indispensabile unei stații de epurare, în condițiile în care există un sistem de canalizare unitar, deoarece nisipul este adus în special de apele de ploaie. Nisipul nu trebuie să ajungă în treptele avansate ale stației de epurare, pentru a nu apărea inconveniente cum ar fi:
– deteriorarea instalațiilor de pompare;
– dificultăți în funcționarea decantoarelor;
– reducerea capacității utile a rezervoarelor de fermentare a nămolurilor și stânjenirea circulației nămolurilor.
Deznisipatoarele trebuie să rețină prin sedimentare particulele mai mari în diametru de 0,2 mm și în același timp, trebuie să se evite depunerea materialelor organice, pentru a nu se produse fermentarea lor .
Separatoarele de grăsimi sau bazinele de flotare au ca scop îndepărtarea din apele uzate a uleiurilor, grăsimilor și, în general, a tuturor substanțelor mai ușoare decât apa, care se ridică la suprafața acesteia în zonele liniștite și cu viteze orizontale mici ale apei. Separatoarele de grăsimi sunt amplasate după deznisipatoare, dacă rețeaua de canalizare a fost construită în sistem unitar, și după grătare, când rețeaua a fost construită în sistem divizor și din schemă lipsește deznisipatorul.
Decantoarele sunt construcții în care se sedimentează cea mai mare parte a materiilor în suspensie din apele uzate.
5.2.2. Epurarea chimică
Epurarea chimică se bazează pe procedeele fizico-chimice care se produc în:
– bazinul de amestec;
– decantorul primar.
Ca reactivi pentru epurarea chimică se folosesc sulfatul feros clorurat și laptele de var. Dozarea se realizează cu pompele de dozare în bazinul de amestec în care se barbotează aer. Amestecul apă – nămol chimic este condus gravitațional la decantorul primar echipat cu o cameră centrală de reacție și pod raclor acționat electric. Nămolul primar colectat de pe radierul decantorului este evacuat gravitațional în stația de pompare a nămolului chimic , de unde cu pompe este fie recirculat la bazinul de amestec, fie evacuat ca nămol excedentar la îngroșătoarele de nămol.
5.2.3. Reglare pH – diluție
Deoarece pH-ul optim impus de procesul de epurare biologică este cuprins între valorile 6.5-8.5, pentru un ultim control al pH-ului apei s-a prevăzut un bazin de reglare a pH-ului. Aici în apa epurată mecano-chimic se dozează automat în funcție de pH acid sulfuric sau hidroxid de sodiu, din rezervoarele respective, cu pompe dozatoare. Pentru asigurarea unui amestec rapid apă – reactiv, s-a prevăzut barbotarea cu aer prin grătarele de aerisire montate în acest scop în bazin, aer furnizat de o suflantă.
Ca urmare a valorilor ridicate a concentrației de CCO și CBO5 din apele reziduale brute, s-a prevăzut diluarea acestor ape până la limita cerută de procesul biologic. Apa de diluție folosită este apa rezultată din procesul final de epurare, ea fiind pompată la stația de pompare a apei recirculate.
5.2.4. Omogenizare – pompare intermediară
Apele reziduale după ce au parcurs fazele descrise mai sus, sunt conduse gravitațional la două omogenizatoare. Există posibilitatea legării etapei a II-a de etapa I-a în acest stadiu de epurare, prin pomparea cu ajutorul a trei pompe C 200, a apelor preepurate mecano-chimic în omogenizatorul etapei I-a, de unde fie că urmează procesul tehnologic al etapei I-a, fie printr-un sistem gravitațional de legătură, pot ajunge în stația de pompe intermediare.
Omogenizatoarele sunt prevăzute să funcționeze ca treaptă de preepurare biologică. În acest sens în bazinul de reglare a pH-ului se dozează substanțele nutritive necesare întreținerii biomasei (Na3PO4, NH3, uree) cu pompe dozatoare, cât și recircularea nămolului decantat în decantorul secundar treapta I-a. Omogenizatoarele sunt echipate cu turbine de aerare montate pe flotor, montaj ce permite urmărirea variației de nivel din bazin. Debitul de apă – nămol evacuat din omogenizatoare poate fi reglat prin intermediul unor vane amplasate în căminele de evacuare și este dirijat în stația de pompe intermediare de unde ajunge la decantorul secundar treapta I-a.
5.2.5. Decantare secundară – treapta I -a
Apele preepurate biologic în omogenizatoare sunt pompate în decantorul secundar treapta I-a, echipat cu pod raclor, cu sistem hidraulic de evacuare rapidă a nămolului decantat, ce se colectează gravitațional în stația de pompare nămol biologic primar. Circuitul nămolului, prin joc de vane, poate fi dirijat fie în bazinul de amestec cu nămol biologic primar recirculat, fie în îngroșătoarele de nămol ca nămol biologic primar excedentar. Apa decantată este condusă gravitațional în cele trei cuve de aerare ce constituie treapta a II-a de epurare biologică. În căminul de evacuare al decantorului se dozează în acest scop substanțe nutritive sub formă de Na3PO4 și NH4OH ce se repartizează odată cu apele pe cele trei cuve de aerare.
5.2.6. Epurare biologică treapta a-II-a
Treapta a II-a de epurare biologică este constituită din cuve de aerare, cuve de regenerare nămol și decantoare secundare treapta a-II-a .
Cuve de aerare -cuve regenerare nămol
Apele preepurate mecano-chimic-biologic sunt supuse în treapta a II-a de epurare biologică unei oxidări biochimice prelungite, oxidare posibilă prin aerare în prezență de nămol activ și substanțe nutritive conținând fosfor și azot .Pentru aceasta , s-au prevăzut trei cuve de aerare cu funcționare în paralel. Mișcarea apei în cuvă se face prin intermediul unor pereți șicană , astfel încât fiecare cuvă este compartimentată în 5 sectoare, din care ultimul servește definitivării procesului de oxidare biochimică. Apa după ce parcurge cuvele de aerare deversează în căminele de evacuare, de unde apoi gravitațional ajunge în decantoarele secundare treapta a II-a. Aerarea se realizează cu ajutorul turbinelor de aerare echipate cu cilindri verticali de difuziune și posibilitatea variației imersiei turbinei funcție de cantitatea de oxigen dizolvată în apă.
Nămolul activ decantat în treapta a II-a de decantare este recirculat în cuvele de regenerare nămol, echipate cu turbine de aerare, după care împreună cu apa se evacuează printr-un canal longitudinal în primul compartiment al cuvelor de aerare.
Decantarea secundară
Amestecul apă-nămol activ este condus gravitațional la treapta de decantare secundară prevăzută cu trei decantoare de 19,5 m, cu funcționare în paralel astfel încât, fiecărei cuve de aerare îi revine o unitate de decantare. Fiecare decantor este prevăzut cu pod raclor, cu evacuarea nămolului decantat pe la baza radierului prin intermediul a trei pompe C 200, cu posibilitatea recirculării nămolului în cuvele de regenerare nămol sau îndepărtarea acestuia în exces spre îngroșătoarele de nămol. Apele epurate, limpezite sunt colectate și apoi evacuate la râu după ce parcurg o instalație de măsurare – înregistrare debit. Pe colectorul de evacuare există posibilitatea dirijării apelor epurate în stația de pompe apă recirculată în scopuri de diluție, precum și în stația de pompe ape industriale necesare în procesul de epurare (răciri pompe, desfundări trasee, preparare reactivi).
5.2.7. Preparare – dozare reactivi
În procesul de epurare al apelor reziduale sunt necesari următorii reactivi: sulfat feros; fosfat de sodiu, amoniac sau ape amoniacale și lapte de var.
Sulfat feros: acesta se dizolvă în două bazine căptușite antiacid, bazine echipate cu dispozitive de amestecare. Dozarea reactivului-concentrația 20% – se face cu ajutorul pompelor cu piston, în bazinul de amestec.
Fosfat de sodiu: se dizolvă în apă, în concentrație de 10%, în bazinele echipate cu dispozitive de amestecare. Dozarea se face cu ajutorul pompelor dozatoare care introduc reactivul în treapta a II-a de epurare biologică.
Amoniac: se utilizează sub formă de apă amoniacală 25%. Se stochează într-un rezervor cu o capacitate de 10 m3 de unde se dozează cu pompele din treapta I-a și treapta a II-a de epurare biologică.
Laptele de var: se utilizează în concentrație de 10% CaO, fiind adus și stocat în bazine căptușite antiacid, echipate cu agitatoare, dozarea făcându-se cu pompe la bazinul de amestec.
5.2.8. Prelucrare nămol
Nămolul rezultat din treptele de epurare chimică și biologică este supus unui tratament ce constă din îngroșare și stabilizare.
Îngroșare nămol
Nămolul chimic, chimic-biologic și biologic în exces este supus îngroșării în concentratoare cu scopul ridicării concentrației acestuia în substanță uscată de la 1% la 3%. Limpedele deversat din îngroșătoare este repompat la bazinul de reglare pH prin intermediul stației de pompe apă recirculată.
Stabilizarea nămolului
Nămolul îngroșat este preluat de două pompe PCH 80-32 și pompat la USG unde este amestecat cu șlamul și repompat pe batalele de șlam ale USG, unde are loc procesul de difuzare în straturile poroase și stabilizarea substanțelor organice.
5.2.9. Sistemul de canalizare
Sistemul de canalizarea a stației de epurare este de tip unitar, fiind proiectat pentru un debit maxim de 1.949 m3/h, debit mediu 14.500 m3 / zi (fără ape meteorice) și 16.700 m3/zi (cu ape meteorice).
În tabelul 7.1 sunt prezentate debitele de ape tehnologice și meteorice care sunt impurificate în special cu substanțe organice provenite de la combinatul chimic OLTCHIM Râmnicu Vâlcea și care intră în stația de epurare Pentru fiecare etapă a procesului tehnologic de epurare sunt prezentați parametrii de lucru pentru controlul regimului tehnologic de epurare, compoziția apelor uzate în funcție de gradul de epurare precum și indicii de control ai procesului.
5.3. Metode de control și analiză a apelor tratate în procesul tehnologic de epurare
Deoarece apele uzate de pe platforma chimică Râmnicu Vâlcea provin în cea mai mare măsură de la combinatul chimic OLTCHIM, ele vor avea un conținut ridicat de substanțe organice, materiale în suspensie și metale grele. Apele uzate provenite de la combinatul de produse cloro-sodice Govora vor avea un conținut ridicat de compuși anorganici halogenați și materiale în suspensie datorită profilului acestui combinat. Datorită compoziție apelor uzate, cu o încărcare mare de substanțe organice, o importanță mare în procesul de epurare o are treapta de epurare biologică.
În tabelul 7.2 sunt prezentate sintetic metodele de analiză standardizate care se efectuează în cadrul laboratorului de analize chimice ale stației de epurare.
5.4. Determinarea randamentului de epurare în lunile noiembrie ‛04 și martie ‛05
În cursul lunii noiembrie 2004 instalația de epurare biologică a fost alimentată cu ape chimice și fecaloid-menajere cu un debit de 20571.4 m3/24 h, ceea ce reprezintă o medie de 250.8 m3/h , totalizând pe 28 de zile 576000 m3 apă epurată .
Valorile principalilor indicatori pe influent și efluent au fost cuprinse între limitele prezentate în tabelul 7.3:
În luna noiembrie treapta de epurare mecano-chimică a funcționat normal, dozarea reactivilor de floculare FeSO4 și Ca(OH)2 făcându-se corespunzător. Epurarea chimică a condus la o reducere a impurităților organice exprimate în CBO5 de cca. 20- 30 %.
În treapta de epurare biologică au fost utilizate procese biologice de adaptare, dezvoltare și reținere a populațiilor de microorganisme care s-au dezvoltat pe substratul nutritiv oferit de substanțele organice prezente în apele uzate.
Populația microorganismelor din nămolul activ a prezentat o compoziție mixtă. Ponderea au deținut-o bacteriile aerobe, ele jucând rolul principal în procesele de asimilare a substanțelor organice din apa uzată. Alături de bacterii s-au dezvoltat o serie de alte microorganisme vegetale sau animale care au participat direct sau indirect la reducerea poluanților.
Valorile principalilor parametri la intrarea și ieșirea din stația de epurare sunt prezentate în tabelul 7.4:
În cursul lunii martie 2005 instalația de epurare biologică a fost alimentată cu ape chimice și fecaloid-menajere cu un debit de 26441.9 m3/24 h, ceea ce reprezintă o medie de 1101.7 m3/h , totalizând pe 28 de zile 824110 m3 apă epurată .
În cursul lunii martie treapta de epurare mecano-chimică a funcționat normal, dozarea reactivilor de floculare făcându-se corespunzător în funcție de încărcarea organică și debitele de apă reziduale brute.
Treapta de epurare biologică a funcționat cu două cuve de aerare, două cuve de generare nămol și trei decantoare secundare treapta a II-a .
Randamentele de epurare la principalii indicatori de calitate au fost următoarele:
5.5. Descrierea generală a sistemului de alimentare cu apă din sursa Brădișor
5.5.1. Caracteristicile apei din lacul Brădișor
Deoarece alimentarea cu apă a municipiului Râmnicu Vâlcea și Ocnele Mari se făcea din sursa Cheia, care furnizează un debit de 470 l/sec, insuficient pentru acoperirea consumului localității, pentru îmbunătățirea asigurării cu apă a municipiului Râmnicu Vâlcea și alimentarea localităților Călimănești, Căciulata, Brezoi, Dăești s-a apelat la sursa Brădișor care poate asigura un debit minim de 1800 l/sec și un debit maxim de 2400 l/sec pe o conductă de 1200 mm. Lungimea totală a conductei barajul Brădișor-Râmnicu Vâlcea este de 44,2 Km, din care: baraj Bradișor- stația de tratare Valea lui Stan 8,6 Km, Valea lui Stan-Râmnicu Vâlcea 35,6 Km.
Apa din lacul de acumulare Brădișor provine din lacurile Vidra și Malaia situate în amonte, precum și din colectarea apelor pârâului Păscoaia, volumul lacului de acumulare fiind de circa 35 mil. m3. Probele de apă au fost prelevate la adâncime, folosind drept punct de recoltare priza Uzinei Hidroenergetice Brădișor, de unde a fost racordată conducta de aducțiune a apei de alimentare. Caracteristicile apei din lacul Brădișor și indicatorii de calitate ai acesteia, prezentați în tabelul 7.4, au condus la necesitatea tratării apei.
În cazul în care apa de alimentare are o duritate foarte mică (0 – 4 grade de duritate), deci poate fi corozivă față de betoane și metale, și are un gust fad, este necesară creșterea durității prin mijloace chimice (cu apă de var), urmată de o corecție a pH-ului, la valoarea 8, cu acid clorhidric. Este necesară deasemenea, împiedicarea înmulțirii algelor și bacteriilor prin adăugarea în apă a unei cantități de clor (în funcție de concentrația de amoniac și substanțe organice din apă).
În tabelul 7.5 sunt prezentate valorile principalilor indicatori de calitate ai apei pentru apa brută (priză baraj Brădișor), apa tratată (distribuitor Valea lui Stan) și la intrare în uzina de apă Cetățuia din Râmnicu-Vâlcea.
5.5.2. Stabilirea tehnologiei de tratare
Rezultatele experimentale din laborator au condus la adoptarea următoarei scheme tehnologice pentru tratarea apei din lacul Brădișor:
Captarea apei se face din lacul Brădișor, prin intermediul a două prize: o priza pricipală și una secundară fiecare dintre ele asigurând un debit de 1,2 m3/s.
Camera de amestec și distribuție – apa brută provenită din sursa Brădișor este condusă în camera de amestec și distribuție, de unde este repartizată spre cele două decantoare radiale. Camera de amestec și distribuție este prevăzută, pentru protecție, cu un preaplin. În camera de amestec și distribuție debușează și conductele de reactivi de la stația de reactivi. Pentru a se face un bun amestec între apa brută și reactivi (sulfat de aluminiu, clor, acid clorhidric și var) s-au prevăzut două amestecătoare cu elice, pe suporturi metalice. Lamelele deversante asigură egalizarea debitelor spre decantoare, cu posibilități de izolare prin vane de perete.
Decantoarele radiale – Sedimentarea se face în două decantoare radiale descoperite ce sunt alimentate cu apă brută de la camera de amestec și distribuție prin câte o conductă de oțel. Corpul central al decantorului este dotat cu o conductă pentru refulare nămolului, o conductă de barbotare și o conductă pentru protecția cablurilor electrice ce alimentează instalația electrică a podului raclor. Colectarea nămolului de pe radierul decantorului în conul central al acestuia se face cu ajutorul podului raclor rotitor cu acționare periferică.
Filtrarea rapidă – Stația de filtrare se compune din două module de filtre rapide, fiecare dintre ele având câte patru cuve pe un singur rând și fiind prevăzut cu un rezervor de înmagazinare a apei filtrate. Accesul apei decantate în filtru se face direct prin clapete de admisie, cu închidere automată la ridicarea nivelului apei din cuvele filtrelor, în perioada de spălare. Filtrele se spală la 1-2 luni, în funcție de depuneri.
Conducta de apă filtrată – conduce apa în rezervorul de apă filtrată și este prevazută cu o vană de separație și o clapetă a regulatorului de nivel, comandată de un sistem cu flotor, având rolul de a păstra un nivel amonte constant al apei în filtru. Din baza rezervorului fiecărui modul de filtre pleacă câte o conductă ce asigură transportul apei filtrate spre conducta de aducțiune Brădișor-Râmnicu Vâlcea.
Stația de pompare – conține utilaje de pompare atât pentru spălarea filtrelor cât și pentru consumul de apă necesar în stația de tratare. Apa pentru spălarea filtrelor este aspirată din conducta de transport a apei spre Râmnicu Vâlcea și este refulată prin conducte direct în galeria filtrelor. Pompele au rolul de a aspira apă din conducta de aspirație și asigură umplerea recipientului de hidrofor ce asigură apa necesară consumului în stația de pompare, pavilionul de exploatare, stația de reactivi și restul stației de tratare. Recipientul de aer comprimat, împreună cu cele două electrocompresoare asigură aerul necesar manevrării vanelor electropneumatice comandate de pupitrele de comandă din stația de filtre.
Stația de reactivi – apa prelevată din acumularea Brădișor este agresivă față de betoane și metale, din acest motiv s-a impus corectarea durității apei în sensul creșterii ei cu circa 4 grade de duritate prin adăugarea de apă de var în doză de 40-50 mgCaO activ/dm3 de apă tratată, armată de o corectare a pH-ului la valoarea 8, cu acid clorhidric în doză de 36-40 mg HCl pur/dm3 de apă tratată. Pentru sedimentare se recomandă folosirea drept coagulant a sulfatul de aluminiu în doză de 20mg/dm3 Al2(SO4)⋅18H2O și o preclorare și o postclorare a apei tratate. Schema stației de reactivi cuprinde gospodăria de sulfat de aluminiu, gospodăria de acid clorhidric și gospodăria de var.
Preclorarea și postclorarea – Stația de clorare este prevazută cu un depozit de clor, dimensionat pentru 30 zile. Preclorarea apei tratate se face în bazinul de amestec și distribuție, și clorul adăugat înaintea decantării împiedică înmulțirea algelor și bacteriilor. Pentru neutralizarea clorului sunt prevăzute două rezervoare de dizolvare a sodei caustice și respectiv tiosulfatului de sodiu, care descărcate într-un rezervor de stocare reprezintă soluția de neutralizare a scăpărilor de clor din butoaiele de stocare prin stropirea acestora cu ajutorul unei instalații de stropire. Postclorarea are loc în rezervoarele de sub filtrele rapide printr-un sistem de distribuție tip pieptăne.
5.5.3. Conducta de distributie și transport
Conducta de distribuție și transport este metalică, cu diametrul Dn=1200 mm și are o lungime, între Valea lui Stan și Râmnicu Vâlcea, de 35,6 km. Conducta este prevazută cu vane de linie pentru reglarea debitului (Q=1200 l/sec) și presiunii (6-7,5 atm). S-au montat aerisiri pentru reglarea presiunii și goliri la locuri stabilite prin proiectare. Cota în Râmnicu Vâlcea este de 250,75 m. La intrarea în Râmnicu Vâlcea conducta intră într-un distribuitor cu diametrul Dn=1500 mm, care distribuie, prin rețele, apa în rezervoarele Cetățuia, Petrișor și Căpăcelu. De această conductă sunt racordate localitățile Brezoi, Călimănești, Căciulata, Dăești, Bujoreni, Râmnicu Valcea, Ocnele Mari.
5.5.4. Rezervoarele de distribuție apa potabila la consumatori
Cota de intrare a conductei de apă potabilă în Râmnicu Vâlcea este de 250,75 m, iar la rezervoare de aproximativ 305 m. Din rezervoarele Petrișor, Cetățuia și Căpăcelu apa este distribuită în rețeaua orașelor Râmnicu Vâlcea, Ocnele Mari și apoi la consumatori. Debitul maxim necesar localităților Râmnicu Vâlcea și Ocnele Mari este de 1100 l/sec.
Copyright Notice
© Licențiada.org respectă drepturile de proprietate intelectuală și așteaptă ca toți utilizatorii să facă același lucru. Dacă consideri că un conținut de pe site încalcă drepturile tale de autor, te rugăm să trimiți o notificare DMCA.
Acest articol: Strategii de Epurare a Apelor Uzate Industriale (ID: 124092)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.