STUDIU DOCUMENTAR PRIVIND EPURAREA APELOR UZATE MENAJERE [303252]
Introducere
Apa este cea mai răspândită substanță compusă și reprezintă trei sferturi din suprafața globului terestru. Apa este o [anonimizat], vulnerabilă și limitată. [anonimizat], este o [anonimizat]. Protecția, punerea în valoare și dezvoltarea durabilă a resurselor de apă sunt acțiuni de interes general [14].
[anonimizat]-se ca un sistem dispers cu o concentrație mică.
Apa naturală este o sursă hotărâtoare în drumul spre un viitor durabil. [anonimizat], a comențului, a necesităților umane și a nenumăratelor ecosisteme acvative. Sursa naturală de apă este finită în timp ce cerința de apă este permanent în creștere datorită dezvoltării activității umane din ultimele decade [13].
Apa potabilă și industrială necesară consumatorilor (denumită și apă de consum) se obține atât din subteran (izvoare, [anonimizat], etc.) cât și din apele de suprafață curgătoare (râuri, fluvii, etc.), [anonimizat] [21].
[anonimizat]. Ea provoacă evaporarea apei (mai ales) la suprafața mărilor și oceanelor. [anonimizat], [anonimizat]. O [anonimizat], o [anonimizat] o mică parte se evaporă. Soarta și valorile de distribuție a [anonimizat], sol, [anonimizat]. Acest circuit al apei în natură este astazi foarte echilibrat și de el depinde însăși viața pe Pământ [3].
[anonimizat], [anonimizat], fără echipamente de epurare a apelor uzate și de purificare a [anonimizat], la deteriorarea gravă a echilibrului ecologic, a factorilor de mediu.
În cursurile de apă ale țării se evacuează anual 6.875.000 t [anonimizat]: cloruri, [anonimizat], [anonimizat], etc. Pe aproximativ 2800 [anonimizat] 20.000 km cu folosințe pentru alimentarea centralizată cu apă a populației, [anonimizat]. În unele zone și apa subterană este poluată (jud. Prahova, Bacău, etc.) Apa utilizată pentru unele sisteme de irigații pe suprafețe de aproximativ 200 mii ha nu îndeplinește condițiile de calitate și riscăm să degradăm în scurt timp terenurile și să compromitem producția agricolă de pe aceste suprafețe.
[anonimizat], [anonimizat] a terenurilor ocupate de deșeuri sunt acțiuni de importanță majoră atât economică cât mai ales ecologică [13].
CAPITOLUL 1
STUDIU DOCUMENTAR PRIVIND EPURAREA APELOR UZATE MENAJERE
Calitatea și proprietățile apelor naturale. Poluarea apelor. Caracteristicile apelor uzate menajere. Epurarea și autoepurarea apelor uzate.
Calitatea și proprietățile apelor
Apa care este potrivită consumului uman poartă denumirea de apă potabilă. Conform standardului din România, pentru ca apa să fie potabilă sestonul nu trebuie să depășească 1 ml/m³. Pe măsura folosirii intensive și extensive a resurselor de apă susceptibile de a furniza apă potabilă și a creșterii populației umane, de-a lungul timpului, găsirea și conservarea apei utilizabile a devenit o problemă vitală a omenirii [114].
Fig. 1.1. – Distribuția rezervelor de apă ale Pământului [78]
În natură apa se găsește în proporții diferite în hidrosferă, atmosferă și litosferă, prezentate in tabelul 1.1 – „Distribuția apei pe glob”.
Tabelul 1.1. – Distribuția apei pe glob [104]
Calitatea apelor
Calitatea apei este definită ca un ansamblu convențional de caracteristici fizice, chimice, biologice și bacteriologice, exprimate cuantificat, care permit încadrarea probei într-o categorie, astfel aceasta căpătând însușirea de a servi unui anumit scop. Astfel, apa cu aceleași caracteristici poate fi de bună calitate pentru un anumit scop sau utilizare și necorespuzătoare pentru o alta potrivit cerințelor [19].
Calitatea apelor naturale este determinată de totalitatea substanțelor minerale sau organice, a gazelor dizolvate, a particulelor în suspensie și organismelor vii prezente în acestea. Din punct de vedere al stării lor naturale, impuritățile din apă pot fi solide, lichide sau gaze. Acestea pot fi dispersate în apă și se pot clasifica după gradul de finețe în suspensii, coloizi și soluții [4].
Planul mondial de supraveghere a mediului înconjurător GEMS, al Națiunilor Unite prevede urmărirea calității apelor prin trei categorii de parametri: parametrii de bază: temperatura, pH-ul, conductivitatea, oxigenul dizolvat, conținut de colibacili; parametrii indicatori ai poluării persistente: cadmiu, mercur, compuși organo-halogenați și uleiuri minerale; parametri opționali: carbon organic total, consum biochimic de oxigen, detergenți anionici, metale grele, arsenic, clor, sodiu, cianuri, uleiuri totale, streptococi [30].
Proprietățile apelor naturale sunt determinate în primul rând de substanțele minerale, lichide, gazoase și organice în suspensie sau dizolvate care provin din interacțiunea complexă hidrosferă – atmosferă – litosferă ‐ organisme vii [5].
Calitatea apelor uzate evacuate atât în rețele de canalizare și epurare cât și în emisarii naturali se reglementează prin două normative:
NTPA 001/2005 – Normativ privind stabilirea limitelor de încărcare cu poluanți a apelor uzate industriale și orășenești la evacuarea în receptorii naturali [34];
NTPA 002/2005 – Normativ privind condițiile de evacuare a apelor uzate în rețelele de canalizare ale localităților și direct în stațiile de epurare [35].
Potrivit reglementărilor Normativului privind stabilirea limitelor de încărcare cu poluanți a apelor uzate industriale și orășenești la evacuarea în receptorii naturali, NTPA 001/2005 se disting 5 clase de calitate [34]:
Clasa I: nu înregistrează abateri de la valorile de referință ale elementelor fizico-chimice de calitate;
Clasa a II-a: limitele corespunzătoare acestei clase prezintă nivele scăzute de modificări ale indicatorilor de calitate față de limitele normale ale acestora, datorită activităților umane; sunt condițiile apei în care nu sunt afectate viețuitoarele din apă.
Clasa a III-a: valorile elementelor biologice de calitate variază moderat față de valorile normale ale proprietăților naturale ale apei;
Clasa a IV-a: prezintă dovezi de alterări majore ale valorilor elementelor biologice de calitate ale apelor naturale;
Clasa a V-a: apă de proastă calitate care prezintă alterări majore ale proprietăților apelor naturale [34].
Evaluarea încadrării în clase de calitate în scopul stabilirii calității apei se face din punct de vedere fizico-chimic. Calitatea apei se protejează prin păstrarea și îmbunătățirea caracteristicilor fizico-chimice ale apelor, în vederea gospodăririi cât mai eficiente a acestora și este principala dimensiune a apei, devenind o necesitate a dezvoltării economico-sociale, din cauza dificultății procesului de îndepărtare a reziduurilor atat lichide, căt și solide din apă.
Calitatea apei nu beneficiază de o menținere în timp, ci aceasta variază în funcție de sursele de impurificare naturale sau artificiale. De aceea se impune controlul permanent al valorilor parametrilor prin care este definită calitatea apelor de suprafață și posibilitatea lor de a se constitui în surse de alimentare a așezărilor umane, sau de a fi utilizate în procese industriale și activități agricole.
Apa pură este o combinație chimică între hidrogen și oxigen (H2O) care la presiunea atmosferică de 760 mm coloană Hg și temperaturile din intervalul 0-100 °C se prezintă ca un lichid incolor, transparent, fără miros, fără gust, care în strat gros este ușor colorat în albastru, având [2]:
densitatea: 1000 kg/m3;
greutatea specifică (la 4˚C): 9810 N/m3;
vâscozitatea dinamică: 1,31·10(-3) Ns/m2;
vâscozitatea cinematică: 1,31·10(-6) m2/s;
tensiunea specifică: 0,077 N/m2 .
În vederea protecției apelor ca factor natural al mediului înconjurător, ca element de bază pentru viață și desfășurarea activităților social economice, evacuarea apelor uzate în apele de suprafață, care trebuie să îndeplinească condițiile din NTPA 001 (Legea 188/2002).
Conform domeniului de utilizare, apele de suprafață de pe teritoriul României se clasifică în trei categorii de calitate, notate cu I, II, și III așa cum sunt arătate în tabelul 1.2.
Tabelul 1.2. – Categorii de calitate a apelor de suprafață [Dima M.-1981]
Aceste categorii de apă anumite valori pentru indicele de calitate care trebuie să realizeze în secțiunea de control situată la un km 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.
Pentru precizarea caracteristicilor de calitate a apei se utilizează următoarea terminologie:
criterii de calitate a apei – totalitatea indicatorilor de calitate a apei care se utilizează pentru aprecierea acesteia în raport cu măsura în care satisface un anumit domeniu de folosință sau pe baza cărora se poate elabora o decizie asupra gradului în care calitatea apei corespunde cu necesitățile de protecție a mediului înconjurător;
indicatori de calitate ai apei – reprezentați de caracteristici nominalizate pentru o determinare precisă a calității apelor (figura 1.2.);
parametri de calitate ai apei – sunt valori și exprimări numerice ale indicatorilor de calitate a unei ape;
valori standardizate ale calității apei – reprezintă valori ale indicatorilor de calitate a apelor care limitează un domeniu convențional de valori acceptabile pentru o anumită folosință a apei. [88]
Fig. 1.2. – Indicatori de calitate ai apei [78]
Indicatorii de calitate ai apei
Clasificare după natura indicatorilor de calitate:
indicatori organoleptici ( gust, miros);
indicatori fizici ( pH, conductivitate electrică, culoare, turbiditate);
indicatori chimici;
indicatori chimici toxici;
indicatori radioactivi;
indicatori bacteriologici;
indicatori biologici.
Proprietățile organoleptice ale apei
Mirosul apei este clasificat în șase categorii, după intensitate: fără miros , cu miros neperceptibil, cu miros perceptibil unui specialist, cu miros perceptibil unui consumator, cu miros puternic și cu miros foarte puternic.
Gustul apei depinde de prezența unor substanțe minerale în apă, a unor suspensii sau a unor gaze dizolvate. Se poate aprecia astfel: fără gust, gust foarte slab, gust slab, gust perceptibil, gust puternic, gust foarte puternic. Spre exemplu: daca apa are un gust dulceag înseamnă ca ea conține substanțe organice și foarte puține săruri, când este sărată înseamnă că ea conține multă clorură de sodiu, când apa are un gust amar înseamna că ea conține sulfat de magneziu sau clorură de magneziu [5].
Proprietăți fizico-chimice ale apei
Culoarea apei se determină în comparație cu etaloane preparate în laborator. Apa naturală este teoretic într‐un strat cu o grosime sub 5 cm incoloră, peste această grosime și dacă în apă sunt substanțe solide dizolvate sau în suspensie, apa poate să aibă diferite culori începând de la albastru la verde sau de la galben la cafeniu.
Temperatura apei este o mărime de stare locală care variază în funcție de proveniență apei și de anotimp. Majoritatea proprietăților fizice ale apei sunt dependente de temperatură. Temperatura normală a apei este cuprinsă între 0 și 35°C. Aceasta variază în funcție de climatul și relieful regiunii în care are loc circulația apelor subterane, de la 0° C, in regiunile cu zăpezi persistente, la 100° C în regiunile vulcanice sau cu gheizere și între 5‐20° C în condițiile climatice ale latitudinilor medii [3].
Densitatea sau masa volumică a apei este raportul dintre masa unei cantități de apă și volumul pe care aceasta îl ocupă. Crește în funcție de temperatură de la 0° C (ρ = 0,99987g/cm3) la 4° C (ρ = 1 g/cm3), până la 25°C de unde începe să scadă (ρ = 0,99701 g/cm3). Datorită acestei variații a densității, apa prezintă proprietăți mecanice unice față de alte substanțe și favorizează desfășurarea vieții pe fundul apelor chiar și iarna.
Vâscozitatea apei este minimă la presiuni înalte, fapt care se interpretează în sensul că apa are o organizare voluminoasă cu legături interne mobile care cedează eforturilor mecanice, dând un lichid mai mobil [5].
Turbiditatea este cauzată de particulele solide sub formă de suspensii sau în stare coloidală. Suspensiile totale reprezintă totalitatea particulelor solide insolubile prezente într-o cantitate de apă și care se pot separa prin metode de laborator (sedimentare, filtrare, centrifugare).
Valoarea suspensiilor totale este deosebit de importantă pentru caracterizarea apelor naturale. În funcție de greutate specifică și dimensiuni, particulele se separă sub formă de depuneri (sedimentabile) sau plutesc pe suprafața apei (plutitoare). Suspensiile gravimetrice reprezintă totalitatea materiilor solide insolubile, care pot sedimenta, in mod natural într-o anumită perioadă limitată de timp. Procentul pe care îl reprezintă suspensiile gravimetrice din suspensiile totale este un indicator care conduce la dimensionarea și exploatarea desnisipatoarelor sau predecantoarelor, instalații destinate reținerii acestora. Suspensiile și substanțele coloidale din ape reprezintă totalitatea substanțelor dispersate în apă, având diametrul particulelor între 1 și 10 μm.
Relația dintre substanțele în suspensie (proprietate gravimetrică) și turbiditate (proprietate optică) determină așa-numitul „coeficient de finețe” al suspensiilor. Pentru aceeași sursă de apă, coeficientul de finețe variază în limite bine determinate în cadrul unui ciclu hidrologic anual. Turbiditatea unei ape rezulta din dizolvarea si plutirea particulelor solide sau din dezvoltarea microorganismelor si organismeor planctonice [87].
Transparența apelor depinde de natura, cantitatea și dimensiunea substanțelor minerale aflate în suspensie sau dizolvate și este decisiv influențată de prezența vegetației acvatice. Apele naturale nepoluate sunt aproape lipsite de culoare [5].
Presiunea apei crește cu adâncimea, adăugându-se o atmosferă la fiecare 10,07 m. În practica curentă presiunea se măsoară în decibari, presiunea hidrostatică crescând cu 1 decibar la fiecare 1 m adâncime.
Tensiunea superficială a apei este o forță ce se manifestă la suprafața de contact între mediul aerian și cel acvatic, dând naștere unei membrane pseudo-elastice.
Conductivitatea apelor reprezintă proprietatea apei de a permite trecerea curentului electric. În practică se măsoară de obicei rezistivitatea apei,inversul conductivitații. Măsurătorile de conductivitate (rezistivitate) a apei permit determinarea conținutului total de săruri dizolvate în apă și au avantajul diferențierii dintre săruri anorganice și organice (ponderal) pe baza mobilităților ionice specifice, eliminând erorile datorate transformării speciilor de carbonați/bicarbonați prin evaporare la 105°C [87].
Sărurile dizolvate. Apele naturale conțin cationi și anioni, din care 6 sunt elemente fundamentale care aparțin tuturor apelor naturale: molecula de H2CO3 și ionii de HCO3‐, CO32‐ H+, OH‐, Ca2+, iar restul caracteristice fiecărui tip de apă: ionii de SO42‐, Cl‐, Mg2+, Na+,K+ etc. Aceste elemente în funcție de concentrația lor conferă apei un anumit caracter.
Dintre gazele solubile în apă, prezintă importanță pentru procesele de tratare și condiționare a apelor industriale: oxigenul, dioxidul de carbon, amoniacul, hidrogenul sulfurat. Alte gaze, cum ar fi: oxizii de sulf (SO2 și SO3), oxizii azotului (NO și NO2 în special), HCl, HCN sunt specifice anumitor activități industriale.
În apa subterană, dintre gazele dizolvate predomină dioxidul de carbon liber, conținutul în oxigen fiind foarte scăzut sub 3 mg O2/l. În apa de râu, dintre gazele dizolvate sunt prezente oxigenul dizolvat, cu saturație între 65 ‐ 95% și bioxidul de carbon liber, în general sub 10 mg/l. pH‐ul apelor naturale este cuprins între 6,5 ‐ 8 abaterea de la aceste valori dând indicații asupra poluării cu compuși anorganici [5].
Proprietatile bacteriologice
Proprietatile bacteriologice ale apelor naturale se referă la încărcarea apelor naturale cu bacterii și microbi, care sunt organisme microscopice unicelulare, cu dimensiuni de cca. 3 μm în sens longitudinal și de cca. 0,2 μm în sens transversal. Dintre aceste microorganisme, unele pot trăi doar în prezența oxigenului liber din apă, purtând numele de microorganisme aerobe, altele trăiesc în medii puțin aerate, asimilând oxigenul legat chimic din substanțele organice din apă, pe care acestea le descompun și care poartă denumirea de microorganisme anaerobe, iar altele care pot asimila atât oxigenul liber din apă cât și oxigenul legat chimic din substanțele organice, acestea purtând numele de microorganisme facultativ anaerobe [4].
Clasificare după natura și efectul pe care îl au asupra apei:
indicatori fizico-chimici generali: temperatura, pH, indicatorii regimului de oxigen (oxigen dizolvat (OD); consumul biochimic de oxigen (CBO5); consumul chimic de oxigen (CCOCr și CCOMn));
indicatorii gradului de mineralizare: reziduul fix, cloruri, sulfați, calciu, magneziu, sodiu, etc.
indicatori fizico – chimici selectivi: carbon organic total (COT), azot Kjeldhal și azot total, fosfați, duritate, alcalinitate;
indicatori fizico – chimici specifici (toxici): cianuri, fenoli, hidrocarburi aromatice mono și polinucleare, detergenți, metale grele ( mercur, cadmiu, plumb, zinc, cobalt, fier, etc.), pesticide, arsen, uraniu natural, trihalometani;
indicatori radioactivi: activitate globală α și β, activitate specifică admisă a fiecărui radionuclid;
indicatori biologici care reflectă gradul de saprobitate a apei, prin analiza speciilor de organisme care populează mediul acvatic;
indicatori bacteriologici care măsoară nivelul de poluare bacteriană, în principal prin determinarea numărului de bacterii coliforme totale și de bacterii coliforme fecale [88].
Standarde de calitate ale apei
Condițiile de calitate pe care trebuie să le îndeplinească compoziția apei pentru o anumită utilizare sunt riguros reglementate prin norme sanitare și standarde.
Normele sanitare sunt tabele care cuprind valorile limită admise pentru indicatorii de calitate a apei și care au caracter de lege.
Standarde de calitate a apei reprezintă un ansamblu de norme prin care se stabilesc caracteristicile principale de calitate pe care trebuie să le îndeplinească o apă fiind descrise metodele de analiză, unitățile de măsură, terminologia simbolurilor utilizate etc.
Cu toate că fiecare țară are propriile norme și standarde de calitate a apei, pe plan mondial se tinde spre o bază comună, rezultată din experiența și necesitățile tuturor. Această bază comună constă într-un sistem de referință, adoptat de majoritatea țărilor, care stabilește valorile limită admise pentru compoziția fizică, chimică și biologică a apei și asigură folosirea, în condiții sigure, a acesteia pentru diferitele destinații [78].
Normele și standardele de apă potabilă sunt concepute pentru a asigura distribuirea de apă curată și sigură pentru consumul uman. Acestea sunt bazate pe nivelurile evaluate științific de toxicitate acceptabile pentru oameni sau organisme acvatice. În România, norma de calitate pentru apa potabilă, în ultimul deceniu a fost standardul de stat STAS 1342/91 ( tabelul 1.3).
Apa potabilă furnizată de instalațiile centrale sau sursele locale de alimentare apă, de rezervoarele de înmagazinare transportabile, precum și cea folosită pentru apă caldă menajeră (baie și bucătărie) trebuie să corespundă standardului de calitate STAS.1342/91, respectiv să se încadreze în limitele impuse de 54 de indicatori (preluați la recomandările Organizației Mondiale a Sănătății), și anume: organoleptici (2), fizici (4), chimici (35) radioactivi (2).
Normele pentru protecția faunei acvatice sunt mult mai dificil de stabilit, în principal din cauza variațiilor enorme, în timp și spațiu, din ecosistemele acvatice și din cauza faptului că granițele unui ecosistem nu coincid cu cele teritoriale. De aceea, atenția este puternic concentrată pentru a se identifica condițiile de fond natural în care produsele chimice nu sunt toxice pentru oameni și animale și pentru utilizarea acestora drept valori limită admise pentru protecția vieții acvatice [78].
Tabelul 1.3. – Indicatori de calitate a apei potabile conform STAS 1342- 91 [78]
Poluarea apelor
Statisticile organismelor specializate ale ONU arată că circa 200 milioane de locuitori ai planetei, din 75 de țări în curs de dezvoltare, sunt lipsiți de apă potabilă și că 25% din bolnavii spitalizați sunt victime ale poluării apei. Convingerea că omenirea are la dispoziție resurse nelimitate de apă a dispărut din concepțiile multor oameni. Dezvoltarea urbană și industrială, lărgirea gamei de utilizare în agricultură, creșterea numerică a populației ca și ridicarea nivelului de trai au sporit cerințele de apă dulce. Consumurile de apă pentru necesitățile orașelor și industriei ating cifre impresionante care intră în contradicție flagrantă cu deteriorarea mediului inconjurăitor însoțită de reducerea cantității de apă potabilă disponibilă [18].
Apa ocupă aproximativ 70,8% din suprafața Terrei și este unul din cele mai importante elemente care mențin majoritatea formelor de viață. Importanța apei nu constă numai în faptul că este componentul principal al organismelor vii dar și în acela că ia parte la organizarea structurală a biosistemelor și la activitatea metabolică celulară. Directiva Parlamentului și a Consiliului European 60/2000/EC, a cărei semnatară este si Romania definește apa astfel: ”Apa nu este un produs comercial, ci este un patrimoniu care trebuie protejat, tratat si apărat ca atare” [37].
Viața nu poate exista fără apă. În activitatea celulelor vii, care stau la baza existenței și funcționării organismelor, apa se găsește sub trei forme: intracelulara – în proporție de 50%, lnterstițlală de 15% și circulantă de 5%. Reducerea cantității de apă pune in pericol însăși existența celulelor vii, a organismelor vii, a florei și faunei în general. Organismele vii elimină apa prin procese de transpirație, respirație și excreție. Un om adult are nevoie de 2,5 litri apă pe zi în medie, cantitate care se mărește mult în condiții dificile de lucru ce favorizează pierderea apei (căldură excesivă, vânt, efort fizic etc). Reducerea cantității de apă din corpul uman cu 10% într-un interval scurt de timp poate avea consecințe grave asupra sănătății, iar la pierderi de peste 20% viața nu mai este posibilă [18].
Apa, in circuitul ei, având diverse întrebuințări, se încarcă cu produși, materiale si substanțe și se transformă în ceea ce se poate denumi printr-un termen general „apă uzată”.
După Fair, Gayer si Okun, poluarea înseamnă pătrunderea in apă a unor substanțe sau forme de energie cu un caracter si o concentrație care să modifice caracteristicile naturale ale apei in așa măsură încât calitatea acesteia este înrăutățită sau ea devine supărătoare pentru văz, gust si miros [16].
Poluarea este definită de legislația Europeană din domeniul apelor ca: „Poluarea” reprezintă introducerea în mod direct sau indirect, ca rezultat al unor activități antropice, a substanțelor sau căldurii în aer, apă sau sol, care pot afecta sănătatea umană sau calitatea ecosistemelor, care pot provoca daune proprietății materiale, pot aduce prejudicii sau pot dăuna confortului sau altor utilizări legale ale mediului [37].
Apa este considerată poluată atunci când îi sunt alterate compoziția sau condiția astfel încât devine mai puțin potrivită pentru oricare funcție sau scop pentru care ar fi fost adecvată în starea ei naturală.
„Prin poluare – impurificare, murdărire – a unei ape, se înțelege degradarea calităților fizice, chimice sau biologice ale acesteia, produsă direct sau indirect de activitățile umane sau procesele naturale; acestea fac ca apa să devină improprie pentru folosirea normală în scopurile în care ea era posibilă înainte de intervenția poluării (Negulescu, M. Antoniu, R. Rusu, G. Cușa, 1982)” [57].
În timpul parcursului pe suprafața solului, sau în interiorul acestuia, apele se impurifică prin dizolvarea sau încărcarea cu suspensii din rocile care alcătuiesc terenul sau din murdăriile depozitate în mod natural sau artificial. De asemenea, apele de canalizare ce sunt introduse în emisar îl influențează diferit în funcție de compoziția și conținutul în substanță al apelor canalizate, dar și de caracteristicile emisarului. Astfel se disting:
Impurificarea – acțiune pe care unele din substanțe o exercită asupra emisarului schimbându-i compoziția și reducându-i capacitatea de folosință;
Murdărirea – acțiune pe care substanțele conținute în apele naturale și în apele de canalizare o exercită asupra emisarului schimbându-i atât compoziția cât și aspectul fizic.
Atât impurificarea, cat si murdărirea sunt provocate de substanțele de natură minerală și organică, de origine vegetală sau animală; murdărirea și impurificarea artificială provin din apele din rețeaua de canalizare, apele uzate necanalizate, apele de precipitații care spală resturile de substanțe minerale și organice depozitate liber [16].
Prin poluarea apei înțelegem alterarea caracteristicilor fizice, chimice și biologice ale apei, produsă indirect sau direct de către activitățile umane și care dăunează apelor, acestea devenind improprii utilizării normale, în scopurile în care această utilizare era posibilă înainte de a interveni alterarea.
Poluarea apei poate fi împărțită după mai multe criterii:
În funcție de modul în care se produce, poluarea poate fi naturală sau artificială.
a) Poluarea naturală a apei apare independent de activitatea social-economică a omului, ca urmare a încărcării apelor de suprafață cu poluanți naturali ca suspensiile minerale de tip: nisip, argilă fină, cloruri de sodiu etc., sau organice, cum sunt: resturile de animale sau plante aflate în diverse stadii de descompunere, ea fiind mult mai puternică în perioade de ape mari, deoarece râurile au capacitate de transport mare și slabă în perioadele de seceta.
b) Poluarea artificială a apei se datorează surselor de ape uzate de orice fel, apelor meteorice, nămolurilor. Ea este rezultatul activității omului în diversele sectoare economice sau în gospodării. Din această clasă fac parte poluarea urbană, industrială, agricolă, radioactivă și termică [17].
Fig. 1.5. – Surse de poluare a apei [86]
În figura 1.5 avem ilustrat modul prin care se realizează poluarea apelor prin intermediul sistemului de circulație a apei în natură, apă ce poate fi încărcată în mod direct, sau ce poate prelua agenți poluanți din diverse medii.
Poluarea urbană provine ca un rezultat al activității oamenilor pe teritoriile concentrărilor urbane. Apele uzate colectate de pe teritoriul unui oraș sunt ape uzate menajere și ape uzate publice. Apele uzate menajere se formează în locuințe prin folosirea apei potabile în procesele de preparere a hranei, la spălatul rufelor, vaselor, la WC-uri, la întreținerea curentă a locuințelor.
În medie fiecare locuitor al unul oraș modem aruncă zilnic cel puțin 250 gr. reziduuri solide în apele de spălare din care 120 gr sunt substanțe solide dizolvate, 80 gr sunt materii decantabile și 50 gr produse nesedimentabile. Astfel, un oraș de 2 000 000 locuitori produce 2000 m3 noroi pe zi, extrem de nociv, care în lipsa stației de epurare se duce prin rețele de canalizare direct în sursa de apă de suprafață. Aceste ape uzate se caracterizează în principal prin prezența substanțelor organice – materii putrescibile care au un grad înalt de nocivitate și deci ele sunt însoțite de produse formate prin descompunere: amoniac, hidrogen sulfurat, etc.
Apele uzate publice se formează în construcții cu caracter public (băi publice, piscine, cinematografe etc.), provin de la spălatul străzilor, întreținerea clădirilor, garaje etc. Aceste ape au în general o încărcare preponderent minerală – anorganică, ele conținând particule de tipul argilei, nisipului, pietrișului mărunt [17].
c) Poluarea agricolă apare pe zone concentrate la complexele agrozootehnice de creștere si îngrășare a animalelor si păsărilor. Ape provenite de aici au o mare încărcare organică ce prezintă un înalt grad de pericol. Nitrații si nitriții proveniți din agricultură provoacă, de asemenea probleme foarte grave.
Dificultatea a apărut in urma dorinței de creștere a volumului de producție, fapt ce a dus la mărirea volumului de îngrășământ utilizat. Ape uzate agricole apar si pe zone foarte întinse cele ale solurilor tratate cu ierbicide, substanțe chimice fertilizante, fungicide. Apele de precipitații spală solurile tratate si se încarcă cu aceste substanțe toxice. Aceste tipuri de ape nu pot fi colectate si epurate, așadar ele ajung în cursurile naturale direct fără un control și o epurare prealabilă. Acest lucru se întâmplă cel mai adesea atunci când solul este nisipos [30], [17].
Apele uzate publice se formează în construcții cu caracter public (bai publice, piscine, cinematografe etc.), provin de la spălatul străzilor, întreținerea clădirilor, garaje etc. Aceste ape au in general o încărcare preponderent minerală – anorganică, ele conținând particule de tipul argilei, nisipului, pietrișului mărunt.
d) Poluarea industrială provine de la întreprinderile industriale ca un efect al activității omului în diverse sectoare economice. Industria utilizează cantități importante de apă pentru realizarea proceselor tehnologice de producție, în care apa intră ca materie primă sau ca mediu de transport și îndepărtare a diferitelor reziduuri în procese de spălare deversând mai apoi în emisar (cursul natural) ape puternic impurifícate. Felul și gradul de impurificare este specific fiecărui tip de industrie, dar caracteristica lor comună este prezența impurităților în concentrație mare si a unor substanțe deosebit de toxice cu o mare stabilitate chimică. Uzinele de produse chimice deversează mari cantități de substanțe toxice, produși reziduali ai diverselor reacții chimice, din cele mai diferite substanțe: fenoli, azotați și azotiți, fosfați, detergenți etc.
“Întreprinderile din industria metalurgică evacuează prin apele uzate ioni ai unor metale grele ca plumb, zinc, crom, acizi și baze.
Industria alimentare aruncă prin apele uzate resturi de origine animală și vegetală, substanțe organice de diverse proveniențe, precum și o mare cantitate de viruși (unii microbi patogeni).
Întreprinderile din industria petrochimică deversează ape încărcate cu produse petroliere, fenoli, grăsimi emulsionate etc.
Industria farmaceutică de asemenea deversează ape cu un conținut ridicat de substanțe organice și cu o mare cantitate de microbi.
Întreprinderile ramurii ușoare a industriei evacuează in apa coloranți, detergenți, grăsimi etc.
În general se poate afirma că apele uzate din industrie, care se deversează direct în rețelele de canalizare orășenești, sunt cauza unei poluări chimice si biologice foarte grave; aceasta este si cauza pentru care prin lege s-a prevăzut obligația întreprinderilor da a-și epura parțial apele până la concentrațiile admisibile rețelei de o canalizare”.
e) Poluarea termică se datorează căldurii reziduale provenită din apele de răcire. Încălzirea emisarilor are efecte poluante importante deoarece cantitățile de căldură cedate sunt enorme și în continuă creștere. Modificarea echilibrului termic în cursurile naturale are ca efect creșterea excesivă a unor specii ale florei acvatice cu un consum exagerat de oxigen fapt care reduce posibilitățile de supraviețuire a faunei acvatice” [17].
f) Poluarea fizică rezultă din evacuarea în ape a unor particule solide, insolubile și inerte din punct de vedere chimic și biologic, care sunt antrenabile de către ape, a căldurii reziduale, și respectiv a unor deșeuri radioactive; particulele care poluează fizic apele sunt în special materiale pământoase care provin din eroziunea solulurilor, din exploatarea carierelor de materiale care se extrag din pământ, din defrișarea pădurilor, etc.; poluarea termică a apelor se face cu apă de răcire provenită de la instalații industriale (în special de la centrale termo sau nucleare de producere a energiei electrice și termice) iar poluarea radioactivă apare în urma ajungerii în ape a unor materiale radioactive provenite din evacuarea necontrolată a unor deșeuri industriale sau de alte proveniențe sau în urma unor accidente nucleare.
g) Poluarea chimică, constă în ajungerea în ape a unei multitudini de substanțe chimice provenite din diferite activități umane sau fenomene naturale, dintre care cele mai “reprezentative” sunt următoarele: săruri ale unor metale (cupru, plumb, zinc, mercur, cadmiu, etc.), fluoruri, acizi, baze, hidrocarburi, substanțe de proveniență farmaceutică, etc. provenite din activități industriale sau avarii, nutrienți (mai ales nitrați și fosfați) și pesticide provenite din activități agricole și zootehnice, detergenți proveniți din activități menajere și economice, și altele;
h) Poluarea biologică care constă în evacuarea în ape a unor reziduuri de natură preponderent organică, fermentabile și putrescibile care reprezintă importante focare de infecție din cauza microorganismelor și virușilor care se dezvoltă în acestea; aceste reziduuri provin mai ales din activități industriale specifice industriei alimentare, industriei celulozei și hârtiei, prelucrării primare a produselor agricole, activității complexelor zootehnice, etc. [23].
Poluanții apelor pot fi clasificați după proveniență, în:
– dejecții umane și animale;
– dejecții și reziduuri industriale, provenite mai ales din industriile alimentară, chimică, metalurgică, etc.;
– reziduuri vegetale, provenite în urma activităților agricole sau silvice;
– sedimente rezultate din eroziunea solurilor și hidrosoli reziduali de diferite proveniențe;
– substanțe fertilizante și pesticide provenite din activități agricole;
– diferite reziduuri rezultate în urma unor activități menajere sau sociale;
– căldură reziduală rezultată din necesitățile aglomerărilor urbane sau ale unor activități industriale;
– materiale radioactive provenite din deșeuri radioacive sau căderi radioactive.
Sursele de poluare a apei sunt toate categoriile de consumatori ai apelor de alimentare (consumatori menajeri și sociali, consumatori industriali, consumatori agrozootehnici, etc.), căderile diferitelor categorii de poluanți din atmosferă, acțiunea unor șuvoaie formate în urma precipitațiilor sau topirii zăpezilor care udă diferite terenuri și se varsă în apele de suprafață transportând în acestea materiale pământoase și diferite materiale poluante depozitate pe acestea sau acțiunea apelor din precipitații sau irigații care udă terenurile care se infiltrează în soluri și care transportă în apele freatice diferite materiale poluante aflate la suprafața sau în interiorul solurilor [21].
Poluarea radioactivă rezultă din surse controlate, adică din uzine producătoare de combustibil nuclear, de izotopi radioactivi, ape de răcire de la centralele atomoelectrice și surse necontrolate, adică din căderi de substanțe radioactive din exploziile atomice, accidente nucleare etc.
Dezvoltarea activităților care utilizează izotopi radioactivi sau care folosesc energia atomică din care rezultă deșeuri radioactive conduce la o poluare de tip nou, poluarea radioactivă, prin descărcarea acestora în oceane, mări sau în pânzele freatice de mare adâncime.
Fig. 1.6. – Schema circuitului poluării apei [1]
Poluarea chimică are loc în urma evacuării în cursurile de apă a unor reziduuri industriale ce conțin diferite substanțe chimice, a scurgeri din cauza precipitațiilor, a îngrășămintelor chimice și pesticidelor folosite la tratamentele agricole precum și prin pătrunderea în apă a unor ape menajere.
Poluarea biologică este specifică apelor uzate urbane, apelor uzate industriale, industriei celulozei și hârtiei, apelor de la complexe zootehnice care sunt poluate cu materie organică și care pot constitui importante focare de infecții din cauza bacteriilor, virusurilor și materiilor organice fermentabile și putrescibile pe care le conțin. În aceste ape sunt prezente macro sau microorganisme care pot avea o acțiune directă asupra sănătății omului și animalelor [24].
Sursele de poluare ale apei se clasifică în funcție de [1, 35]:
1-Acțiunea poluanților în timp:
– surse continue ca de exemplu canalizarea unui oraș, canalizarea instalațiilor industriale;
– discontinue temporare sau temporar mobile cum sunt canalizările unor instalații și obiective care funcționează sezonier, nave, locuințe, autovehicule, colonii sezoniere, etc.;
– accidentale – exemplu: avarierea instalațiilor, rezervoarelor, conductelor, etc.
2-Proveniența poluanților:
– surse de poluare organizate sunt surse de poluare cu ape reziduale și cu ape industriale;
-surse de poluare neorganizate: apele meteorice, centrele populate amplasate în apropierea cursurilor de apă ce pot deversa reziduuri de diferite proveniențe și deșeuri rezultate dintr-o utilizare necorespunzătoare [39].
3-Durata degradării naturale în apă a poluanților se poate face astfel:
-surse de poluare ce conțin poluanți biodegradabili, care pot reduce concentrația de oxigen din apă (proces numit dezoxigenare);
-surse cu poluanți greu biodegradabili, nocivi atunci când microflora nu-i poate transforma; afectează astfel flora și fauna acvatică (degradarea are loc după cel puțin 30 de zile);
-surse de poluare cu poluanți nebiodegradabili, care au o acțiune remanentă o anumită perioadă, degradarea lor începe după aproximativ 60 de zile;
-surse care conțin poluanți refractari (degradarea începe după cel puțin 2 ani).
4-Eutrofizarea apelor, definită ca: „îmbogățirea” apei cu nutrienți, în special fosfor și compuși ai azotului. Ea provoacă creșterea excesivă a vegetației acvatice.
Eutrofizarea se poate produce atât în mod natural, când se însumează un număr de factori, dar și artificial, înțelegând prin aceasta intervenția umană, ca urmare a deversărilor ridicate de compuși conținând fosfor și azot [1].
În tabelul 1.4 sunt prezentați indicatorii de calitate cu valorile limită admisibilă conform NTPA 001 din Legea 188/2002, privind evacuarea apelor uzate în apele de suprafață.
Tabelul 1.4. – Valori limită privind evacuarea apelor uzate în apele de suprafață
Poluarea cu ape uzate menajere se produce prin deversarea directă in emisari a apelor ce rezultă din activitățile populației (ape cu conținut de deșeuri menajere, ape rezultate de la toaletă, ape ploviale ce colectează în circuitul lor spre rețeaua de canalizare fel și fel de particule poluante, etc.), fără tratarea acesteia într-o stație de epurare sau măcar într-o instalație de sitare.
Tabel 1.5. – Surse de poluare a apei și procesele de proveniență ale acestora [114]
Valorile limită ale principalelor substanțe poluante din apele uzate, corespunzătoare gradelor de diluție cu valori de 50 și 100, sunt prezentate în tabelul 1.76.
Tabelul 1.6. – Valorile limită ale principalelor substanțe poluante din apele uzate
Caracteristicile apelor uzate menajere
Apele uzate urbane sunt definite ca ape uzate menajere sau amestec de ape uzate menajere cu ape uzate industriale și/sau scurgerile apei de plaoie. Poluarea apelor cauzată de de aglomerările umane, se datorează în principal următorilor factori [42]:
funcționării necorespunzătoare a stațiilor de epurare existente;
managementului necorespunzător al deșeurilor;
ratei reduse a populației racordate la sistemele de colectare și epurare a apelor uzate;
dezvoltarea zonelor urbane și protecție insuficientă a resurselor de apă.
Fig. 1.6. – Prezentare generală a diferitelor tipuri de apă uzată [116]
Stabilirea originii și a caracteristicilor calitative ale apelor uzate necesită cunoașterea procesului tehnologic industrial pentru o proiectare judicioasă a stațiilor de epurare. Deci este necesară cunoașterea originii principalilor afluenți și caracteristicilor lor principale pentru definirea modului de epurare. Reducerea debitelor de apă uzată necesită utilizarea unor tehnologii noi. Principalele substanțe nocive ale apelor uzate industriale sunt substanțele organice (exprimate prin CBO5), substanțele în suspensie, substanțele toxice și metalele grele.
Există ape uzate orășenești și ape uzate industriale; atunci când acestea au debite mici, se recomandă ca epurarea lor sa fie făcută la comun, dar această soluție trebuie bine fundamentată. Există cazuri când pentru apele uzate industriale sunt necesare materiale specifice și scumpe.
Încărcarea organică a apelor la stațiile de epurare poate provoca deranjamentre în funcționarea acestora, deoarece oxigenul necesar pentru procesele aerobe, respectiv bateriilor aerobe, oxidează substanța organică. Substanțele în suspensie plutitoare (ulei, țitei, etc.), împiedică absorbția de oxigen pe la suprața apei; autoepurarea colmatând filtrele pentru tratarea apei. Substanțele aflate în suspensie care se depun pe fundul bazinului (a rezervorului de acumulare), îngreunează tratarea apei. Acizii și alcalii conduc la distrugerea faunei si florei acvatice, a vaselor pentru navigație [2, 34].
În vederea stabilirii tehnologiei și proiectării instalației de apurare a apelor uzate etee necesar să se cunoască caracteristicile acestor ape. Prin urmare, trebuie să se determine următoarele caracteristici:
caracteristici chimice;
caracteristici fizice;
caracteristici biologice;
caracteristici bacteriologice [34].
Caracteristici chimice
Structura chimică a apeolor uzat emenajere este semnificativ influențată de proteinele, grăsimile și hidrocarburile din produsele alimentare, precum și din compoziția apei din rețeaua de alimentare, care deține in anumite limite, cloruri, sulfați, carbonați, etc. Proteinele care aparțin organismelor vii în procesul schimbului de substanțe, conduc la formare ureei CO(NH2)2 care, sub acțiunea bacteriilor fermentative, se transformă în azot amoniacal. Substanțele organice ce intră în compoziția apelor uzate menajere, în afară de azot, mai conțin: sulf, potasiu, fosfor, clor, etc. sub formă de săruri.
Gazele dizolvate: CO2 – se dizolvă în apă la o concentrație de 2.000 ppm la 25oC și 5.000 ppm la 0oC. Între CO2, HCO3', și CO2- se stabilesc reacții chimice de echilibru, ce funcționează ca sisteme-tampon (adică se opun modificărilor pH-ului), pH-ul apelor marine fiinde de 8 – 8,4 la suprafață, iar de 7,4 – 7,8 la adâncime.
Solubitatea oxigenului în apă este mică și reprezintă un factor important pentru speciile aerobe. Acesta scade când temperatura crește; astfel, este de două ori mai mică la 30oC față de 0oC, se constată astfel că marile reci sunt mai oxigenate. Concetrația de oxigen este reglată, pe de o parte, de dizolvarea oxigenului atmosferic, iar pe de altă parte, de producerea sa prin activitatea de fotosinteză a vegetalelor acvatice. În opozție, apele poluate cu materii organice fermentabile consumatoare de oxigen și apele care au la suprafață pelicule de țiței, uleiuri, etc. devin rapid deficitare în oxigen [2, 15, 16].
Conținutul de oxigen din apă, este una dintre caracteristicile apei care caracterizează cel mai bine starea de murdărire a apei, precum și stadiul descompunerii substanțelor organice în instalașiile biologice și în apele naturale. Concluziile importante se pot trage când această caracteristică este analizată concomitent cu consumul biochimic de oxigen și stabilitatea relativă.
Consumul biochimic de oxigen (CBO5) al unei ape uzate sau a unei apei de râu impurificat, reprezintă cantitatea de oxigen consumantă pentru descompunerea biochimică în condiții aerobe a materiilor solide organice, la temperatura și timpul standar (timpul standard se ia deobicei 5 zile, iar temperatura de 20oC). Paramentrul determinat în aceste condiții se noteaza CBO5.
Consumul biochimic de oxigen măsoară în mod indirect cantitatea de materii organice care se pot descompune și în mod direct consumul de oxigen cerut de organismele care produc descompunerea. În apele uzate orășenești CBO5 variază de obicei între 100 – 400 mg/dm3, iar în apele industriale poate avea valor de 50 mg/dm3.
Acest consum biochimic de oxigen se realizează în două faze:
Faza primară (a carbonului) – unde, oxigenul se consumă pentru oxidarea materiilor organice, fază care începe imediat și are pentru apele de râu poluate cu ape uzate menajere sau industriale, de obicei o durată de 20 de zile, la temperatura de 20oC. Ca produse ale oxidării materiilor organice ce conțin azot, sulf și potasiu, rezultă dioxid de carbon, care rămâne ca gaz în soluție sau se degajă.
Faza secundară (a azotului) – unde, oxigenul se consumă în special pentru tranformarea amoniacului în nitriți (NO2) și apoi în nitrați (NO3) și începe aproximativ după 10 zile de la începutul procesului de descompunere și se desfășoară pe o durată mai lungă de circa 100 de zile sau chiar mai mult [16].
Consumul chimic de oxigen (CCO) – măsoară conținutul de carbon din toate categoriile de materie organică, prin stabilirea oxigenului consumat de bicromatul de potasiu în soluție acidă sau de permanganate de potasiu.
Azotul organic și amoniacul liber – sunt utilizați ca indicatori ai substanțelor organice azotoase prezente în apa uzată, iar amoniacul albuminoidal ca idicator al azotului organic care se descompune.
Azotul total – este alcătuit din amoniac liber, azot organic, nitriți și nitrați. la Analiza apei uzate se mai determină și amoniacul albuminoid.
Amoniacul liber – reprezintă rezultatul descompunerii bacteriene a substanțelor organice. Cantitățile de amoniac liber mai mari de 0,2 mg/dm3, indică existența unei impurificări cu ape uzate a unei ape ce trebuie analizată.
Apele uzate proaspete, prezintă un conținut ridicat de azot organic și unul scăzut de amoniac liber, iar apele mai puțin proaspete conțin aceste substanțe în proporții inerverse (adică au un conținut ridicat de amoniac liber și un conținut scăzut de azot organic).
Nitriții – sunt instabili și reduși la amoniac sau sunt oxidați la nitrați. Prezența acestora indică o apă proaspătă în curs de transformare. Cantitățile maxime de nitriți din apele uzate urbane, nu depășesc circa 0,1 mg/dm3.
Sulfurile – reprezintă rezultatul descompunerii substanțelor organice sau anorganice și provin, de cele mai multe ori, din apele uzate industriale, dând naștere unor mirosuri neplăcute.
Clorurile – un om elimină pe zi 8 – 15 g clorură de sodium, acesta neconstituind un bun indicator al impurificării apei, deoarece clorurile pot proveni din diferite surse.
Uleiurile și grăsimile (vegetale sau animale) – în cantități mari formează o peliculă la suprața apei și poate împiedica aerarea, colmatează filtrele biologice, inhibă procesele anaerobe din bazinele de fermentare, etc.
Acizii volatili – reprezintă progresul fermentării anaerobe a substanțelor organice. Acesti acizi formează prin fermentare mentan și bioxid de carbon. Atunci când există o bună fermentare, pentru apele uzate menajere, acizii volatili, exprimați în acid acetiv, trebuie sa fie aproximatic de 500 mg/dm3 ( peste 300 mg/dm3 și sub 2000 mg/dm3).
Concentrația de ioni de hidrogen (pH-ul) – determină în mare măsură atât procesele biologice și chimice cât și o serie de tratamente ale apei, precum și caracterul coroziv al acesteia.
Pentru desfășurarea în condiții normale a proceselor biochimice, este necesar un domeniu de pH cuprins între 6,5 – 8,5; depășirea acestor limite duc la distrugerea completă a ciclului biologic.
Controlul pH-ului se face la punctele importante ale stației de epurare, deoarece acesta depinde de activitatea microorganismelor care acționează în cadrul proceselor aerobe și anaerobe, condiții în care se produc precipitările chimice și actvitatea unor compuși ai clorului cu care se face dezinfectarea apei uzate.
Potențialul de oxidoreducere (potențialul Redox, rH-ul) – furnizează informații asupra puterii de oxidare sau reducera a apei sau a nămolului. Pe scara Redox, notația rH reprezintă inversul logaritmului presiunii de oxigen.
Scara de măsură a potențialului Redox are ca valori extreme 0 și 42. Valorile sub 15 caracterizează faza de oxidare (fermentare) anaerobă, iar valorile peste 25, faza de oxidare aerobă [2, 3, 15].
Caracteristici fizice
Apa este un bun dizolvant, mediu electrolit și reactant, de aceea participă la multe reacții biochimice din bazinele de apă sau de epurare. În urma acestor reacții, anumiți poluanți pot fi trasnformați în compuși netoxici. Caracteristicile fizice (temperatura, turbiditatea, culoare și mirosul) influențează atât procesul natural de autoepurare, cât și procesul industrial.
Turbiditatea apei este cauzată de materiile solide aflate în apă în stare de suspensie și se masoară în grade în scara silicei. Un grad de turbiditate corespunde, prin comparație, unei emulsii etalon având 1g pulbere de silice fin divizată la 1m3 de apă. Apa potabilă are maximum 5 grade de turbiditate. Inversul tulbureli este limpezimea sau limpiditatea apei [16].
Culoarea este determinată de unele substanțe dizolvate în apă (oxizi ferici, clorofila din frunze, acizi humici, etc.) și se determină prin comparație cu soluția etalon de clorură de platină și potasiu și clorură de cobalt. Un grad de culoare corespunde la 1mg clorură de platină la 1l de apă [16, 17, 25].
Culoarea apelor reziduale menajere proaspete este gri deschis, nuanța închisă indicând începutul procesului de fermentare al materiilor organice existente în aceste ape. Alte variații de culori dovedesc prezența apelor uzate industriale în rețea.
Temperatura apei variază în funcție de proveniența ei (subterană sau de suprafață), de climă, dar și de anotimp. Temperatura apei potabile trebuie să fie cuprinsă între 7 – 150C și se masoară cu termometre. Apele subterane de la adâncimi până la 50m sub nivelul terenului au temperatura cumprinsă între 10 – 150C; de la această adâncime în jos, temperatura crește cu câte un grad celsius pentru fiecare 33 – 35m. Apele de suprafață au temperaturi cumprinse între 0 – 270C.
Mirosul apelor uzate proaspete este aproape inexistent. Apele în curs de fermentare au miros, mai mult sau mai puțin pronunțat, de ouă clocite, în funcție de stadiul de fermentare în care se găsesc. Cantități importante de ape uzate industriale pot produce mirosuri neplăcute, de aceea prezența lui poate indica existența anumitor poluanți în apele uzate.
Intrarea materiilor organice din apa uzată în procese aerobe și mai ales anaerobe de descompunere determină emanarea de mirosuri de hidrogen sulfurat (H2S). Alte mirosuri indică, de asemenea existența unor substanțe chimice în apele uzate industriale.
Materiile volatile din apa uzată produc degajarea unor mirosuri în timpul transportului dar și în timpul epurării apelor uzate [4, 18, 26].
Caracteristici biologice și bacteriologice
Proprietățile biologice și bacteriologice ale apelor uzate manejere sunt reprezntate de gradul de încarcare al apelor uzate cu microorganism de tipul protozoarelor, bacteriilor, etc. Aceste microorganisme descompun materia organică din apele uzate și constituie un indicator biologic ce caracterizează gradul de încărcare al apelor uzate cu substanțe organice [2].
De cele mai multe ori, diferitele organisme care se găsesc în apele uzate au dimensiuni foarte mici. Cele mai mici fiind reprezentate de virusuri, urmate mai apoi de bacterii. Organismele mai mai ca dimensiuni, sunt ciupercile, algele, melci, etc. Multe bacterii din apele uzate pot supraviețui timp îndelungat chiar dacă nu au condiții optime de dezvoltare și determină răspândirea unor boli vătămătoare, unele bacterii (cele aerobe) fiind folositoare în procesele de epurare.
Lipsa bacteriilor dintr-o apă poate fi un indiciu clar al prezenței unei substanțe nocive. Determinarea diferitelor organisme din apa uzată brută și tratată în stațiile de epurara este de mare importanță pentru cunoșterea eficienței acestora și stabilirii de măsuri pentru un randament cât mai mare.
Cunoașterea speciilor din sistemul saprobiilor conduce la stabilirea gradului d eimpurificare al emisarului, diversele calități ale apei corespunzând diferitelor tipuri de organisme și la cunoașterea procesului de autoepurare. Speciile de animale și vegetale din sistemul saprobiile sunt grupate în patru categorii:
specii α-mezosaprobii – caracteristice apelor cu impurități organice (în număr mic);
specii β-mezosaprobii – caracteristice apelor cu impurificare organică mai mică (în număr mai mare decât cele din categoria α-mezosaprobii);
specii oligosaprobii – caracteristice apelor curate, neimpurificate (în număr mare);
specii polisaprobe – caracteristice apelor cu impurificare organică puternică (în număr foarte mic) [3, 17].
Epurarea si autoepurarea apelor uzate
Epurarea apelor uzate este un proces complex de reținere și/sau neutralizare prin diferite mijloace a substanțelor poluante aflate în apele uzate sub formă de suspensii, în stare coloidală sau în stare dizolvată, în scopul reintroducerii acestora în circuitul hidrologic, prin deversare în emisari, fără ca prin aceasta să se aducă prejudicii atât florei și faunei acvatice cât și omului. În urma procesului de epurare a apelor uzate rezultă două produse [6, 18].:
apa epurată, în diferite grade de epurare, care se deversează în receptor, sau poate fi valorificată la irigații sau alte activități;
substanțele poluante extrase, care poartă denumirea generică de nămoluri.
În cadrul procesului tehnologic de epurare, metodele și procedeele de extragere a substanțelor poluante din apele uzate sunt de natură mecanică, biologică și chimică. Alegerea unei anumite structuri de flux tehnologic este determinată atât de caracteristicile apelor uzate prelucrate cât și de gradul de epurare care se urmărește să fie atins, determinat din rațiuni atât ecologice, dar și economice [6, 23].
Pe parcursul procesului tehnologic de epurare, poluanții extrași din apele supuse procesului sunt concentrați în nămoluri foarte nocive, care dacă sunt evacuate ca atare, constituie un pericol deosebit pentru mediul înconjurător, compromițând instalația de depoluare prin nerealizarea integrală a scopului său principal, acela de protejare a mediului. Procesul tehnologic de prelucrare a nămolurilor în scopul neutralizării potențialului deosebit de poluant al acestora, deține o pondere importantă în procesul tehnologic general al stațiilor de epurare (costuri de investiții și exploatare mari, comparabile, dacă nu superioare celor pentru epurarea apelor uzate), și trebuie să fie subordonat cerințelor de evacuare finală sau valorificare a nămolurilor [6, 21, 22].
Procesul tehnologic general al stațiilor de epurare a apelor uzate cuprinde deci două mari grupe succesive de operații și anume reținerea și/sau neutralizarea încărcării poluante din apele uzate, rezultând nămoluri, prelucrarea nămolurilor în scopul valorificării sau evacuării acestora în siguranță în mediul înconjurător, fără pericol de contaminarea acestuia [21, 22].
Cantitatea de apă uzată este strâns legată de consumul de apă; ea poate varia în funcție de: tipul locuinței, destinația acesteia, numărul de membri și activitățile desfășurate, intervalul orar, perioada anuală etc. Fluxul apei într-un sistem de consum consta in următoarele faze: captare tratare, transport, utilizare și evacuarea apelor uzate [2].
Dintre măsurile care pot fi aplicate surselor de apă poluată se pot menționa:
introducerea și utilizarea în unitățile economice a unor tehnologii de producție, cu consum redus de apă sau total neconsumatoare, puțin poluante sau total nepoluante;
recircularea apelor uzate evacuate, care este un procedeu care poate diminua semnificativ debitele de apă uzată deversate în receptori, degrevându-i astfel;
folosirea la irigații a unor categorii de ape uzate, direct sau după un tratament adecvat [21].
În figura 1.9. este prezentată schema generală de descriere a unui flux de apă într-un sistem de consum.
Fig.1.9. – Elemente caracteristice circuitului apei de la sursa până la deversare în efluent, unde
1-sursa de apa; 2 – stație de tratare; 3 – stație de amestec; 4 – stație de epurare; 5 – receptor natural [1]
Folosința de apă este considerată ca fiind orice activitate umană sau unitate cu caracter social sau economic care are nevoie de apa, o utilizează iar după folosire și epurare o evacuează într-un receptor natural (curs de apă, lac etc.).
Mărimile care intervin în fluxul de apă prezentat mai sus sunt: necesarul de apă (Qn), apa recirculată (Qr), consumul de apă (Qc, care se compune din apa reținută în procesul de folosire QcP, pierderile în sistemul de tratare a apei prelevate Qct, pierderile în sistemul de epurare a apei recirculate sau evacuate Qce, pierderile în sistemul de aducțiune, în rețeaua de distribuție și sistemul de recirculare internă a apei Qcr, pierderile în sistemul de canalizare Qcc), cerința de apă (Qp), apa evacuată (Qe) [1].
Fig.1.10. – Schema generală a procedeelor de epurare a apelor uzate menajere [1]
În figura 1.10 este prezentată schema simplificată prin care este descris termenul general de epurare a apelor uzate menajere. Apele uzate menajere evacuate de la nivelul locuințelor individuale (1) împreună cu cele evacuate de la nivelul grupurilor de locuințe (2) sunt colectate prin sistemul de canalizare (3). Acestea, în funcție de gradul de poluare, în conformitate cu reglementările legislative în vigoare din domeniu (4) sunt fie evacuate în mediul natural (5) fie trimise la sistemele antropice de epurare (10). În cazul celor evacuate în mediul natural, apele uzate menajere trec prin procese de autoepurare (6), și anume: autoepurare în straturile solului și în acvifer (7), autoepurare în apele de suprafață curgătoare (8) sau stătătoare (9). Apele uzate menajere care depășesc nivelul de poluare admis pentru evacuarea în mediul natural și trebuie epurate sunt deversate fie în sisteme de epurare extensive (12) fie în sisteme de epurare intensive (16). Sistemele extensive de epurare (12) sunt în principiu reprezentate prin lagune și iazuri (13), straturi de sol pentru infiltrare-percolare (14), filtre cu vegetație (15). Epurarea apelor evacuate în sistemele intensive se realizează pe mai multe etape și anume: epurare preliminară (17), epurare primară (18), secundară (19), terțiară (20). Apele uzate menajere epurate în sisteme intensive (21) și extensive (22) sunt aduse la calitatea potrivită conform reglementărilor legislative din domeniu (23) și eliberate în mediul natural la suprafața solului (24) pe un sol de infiltrare al apelor epurate (25) sau evacuate în rețeaua hidrologică (26), în emisari naturali (27) [1].
Dintre măsurile care pot fi aplicate cursurilor de apă receptoare se pot menționa:
aerarea intensă a râurilor sau lacurilor poluate folosind aeratoare speciale, prin aceasta asigurându-se o oxigenare suplimentară, rezultând o reducere, uneori spectaculoasă, a gradului de poluare cu materii organice;
destratificarea termică a apelor stătătoare, care constă în înlocuirea apei de la adâncime, care prin stagnare își înrăutățește uneori considerabil calitatea, cu apă de bună calitate de la suprafață;
creșterea debitelor minime ale cursurile de apă receptoare ale apelor uzate, prin intermediul unor lucrări hidrotehnice (acumulări sau derivații), prin care să se reducă semnificativ gradul de diluție al apelor uzate în apele rectoare, fapt cu o contribuție deosebită în calitatea amestecului;
crearea pe cursurile de apă receptoare ale apelor uzate a condițiilor deautoepurare, proces care dirijat corespunzător poate crea un minim de condiții care duc la îmbunătățirea naturală a calității apelor de suprafață [21, 23].
Autoepurarea este un proces natural complex (fizico-chimic, biologic și bacterilogic) prin care impurificarea unei ape de suprafață receptoare, curgătoare sau stătătoare, se reduce treptat odată cu îndepărtarea de sursa de impurificare [6, 21].
Îndiferent de receptor și de natura impurificării, procesele de autoepurare sunt asemănătoare, însă diferă desfășurarea lor ca durată, ca amploare, ca ordine de succesiune sau ca măsură în care iau parte toate felurile de procese specifice, sau numai unele dintre acestea, depind de caracteristicile receptorului și ale poluanților introduși în acestea. Capacitatea de autoepurare a apelor receptoare nu este nelimitată, aceasta putând varia în timp chiar dacă caracteristicile apelor receptoare rămân relativ constante.
Procesul de autoepurare se realizează, în esență, prin îndepărtarea din masa de apă supusă procesului a materiilor solide în stare de suspensie, sau prin transformarea pe cale chimică sau biochimică a unor substanțe poluatoare.
Factorii care intervin în procesul de autoepurare sunt foarte numeroși și sunt de natură fizică, chimică, și bilogică sau factori de mediu. Aceștia pot interveni în proces simultan sau într-o anumită succesiune, însă între acțiunile acestor factori există anumite interdependențe, astfel încât momentul în care intră în acțiune un anumit factor și intensitatea cu care acționează este de regulă condiționat de acțiunile altor factori.
Factorii fizici care intervin în procesul de autoepurare sunt: sedimentarea, lumina, temperatura și miscarea curenților de apă.
Factori chimici joacă un rol foarte important în procesul de autoepurare , contribuind direct și/sau indirect la crearea condițiilor de viață a organismelor din apa supusă procesului. Dintre aceștia, factorii chimici cu cea mai mare importanță sunt oxigenul (de concentrația acestuia depinzând intensitatea de descompunere a materialelor organice poluante, oxidarea unor substanțe minerale poluante și popularea cu organisme a sistemelor acvatice) și bioxidul de carbon (care constituie sursa principală de carbon pentru sistetiazrea substanțelor organice de către plante).
Procesul de autoepurare mai este influențat și de alți componenți chimici din apă, care contribuie la crearea condițiilor de viață ale organismelor acvatice sau favorizează unele reacții chimice sau biochimice.
Factorii biologici care intervin în procesul de autoepurare sunt organismele acvatice și anume: bacteriile, protozoarele, macrovertebratele și plantele clorofiliene. Dintre acești factori, rolul principal în autoepurare îl au bacteriile, restul organismelor, cu puține excepții, continuând transformările inițiate de bacterii, eventual stimulând unele dintre ele [6, 22].
Capacitatea unui curs natural de a primi si purifica efluenți de ape uzate depinde de gradul de diluție reprezentat de raportul dintre debitul cursului natural si debitul efluentului, regimul hidraulic de curgere care influențează procesele de sedimentare la viteze mici sau de reantrenare a depozitelor formate atunci când crește debitul si deci se majorează capacitatea de transport în suspensie a cursului natural, insolația cu variația ei diurnă și sezonieră influențează direct reacțiile chimice și biochimice constituind o sursă de energie pentru procesul de fotosinteza și nu în ultimul rând de temperatură, care este principalul factor care influențează cinetica proceselor chimice si biochimice [21].
Metode de epurare a apelor uzate
Apele uzate ajunse în stația de epurare un în componența lor corpuri mari, grăsimi emulsionate sau neemulsionate, suspensii grosiere de natură organică, suspensii coloidale minerale sau organice, substanțe minerale și/sau organice dizolvate, microorganisme și compusi pe bază de fosfor și azot, etc. [22].
Diferențierea metodelor de epurare ale apelor uzate menajere se face în mod curent dupa natura fenomenelor principale pe care se bazează operațiile în prima grupă, adică în epurarea apelor uzate, independent de fenomenele care se produc la prelucrarea substanțelor reținute, spre deosebire de apele uzate ale anumitor industrii, la care scopul principal al epurării fiind recuperarea substanțelor valorificabile, metodele de epurare se difențiază dupa aceste operații productive.
Fig. 1.11. – Etapele tratării apelor uzate [61]
Indiferent de procedeele utilizate, epurarea apelor uzate, are ca obiective:
reținerea substanțelor poluante având ca efect final obținerea apei epurate ce poate fi reintrodusă în circuitul natural sau recirculată în procesele tehnologice;
prelucrarea nămolurilor rezultate din apurarea apelor uzate [1].
Fig.1.12. – Diferite sisteme de colectare și epurare a apelor uzate [64]
Epurarea apelor uzate este un proces ce cunprinde etape a căror denumire provine de la fenomenele de pe baza cărora sunt formate:
epurarea mecanică – se bazează în mod exclusiv pe procedee fizice care constau în eliminarea corpurilor plutitoare, sedimentarea suspensiilor, flotare;
epurarea chimică sau fizico-chimică – se bazează pe fenomene chimice și fizice, cuprinzând procese de neutralizare, coagulare, floculare, oxidare, precipitare;
epurarea biologică – se bazează pe activitatea unor microorganisme care descompun substațele organice prin procese metabolice, cuprinzând astfel iazuri biologice, câmpuri de aspersie și infiltrare, filtre biologice, bazine de aerare cu nămol activ;
epurarea finală sau avansată – se bazează pe îndepărtarea impurificatorilor care nu au putut fi reținuți în celelalte trepte de epurare. [17]
În funcție de valoare obținută a gradului de epurare determinat se compară cu datele din tabelul 1.7, 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 trebuiesc adoptate.
Tabelul 1.7. – Eficiența construcțiilor și stațiilor de epurare
Epurarea mecanică a apelor uzate menajere
Epurarea mecanică a apelor uzate constituie prima treaptă de epurare a apelor uzate (tratament primar) și se bazează pe procese fizice de separare a poluanților. În această treaptă se îndepărtează, în special, materiile solide (cu densitatea mai mare de 1g/cm3) sau cele solide și lichide cu densități mai mici decât 1 g/cm3. De asemenea sunt reținute și substanțele organice, dar cu o eficiență relativ redusă (între 20 și 30%) [8].
Fig. 1.13. – Proces de epurare mecanică [116]
Eliminarea suspensiilor din apă se poate realiza cu următoarele utilaje principale: site și grătare, deznisipatoare, decantoare, filtre.
În cadrul epurării mecanice se disting urătoarele etape:
reținerea corpurilor și suspensiilor mari;
prelucrarea depunerilor de pe grătare și site;
sedimentarea;
deznisiparea;
decantarea.
Prelucrarea substanțelor reținute din apele uzate, adică nămolurile, care alcătuiesc o masă vâscoasă, se realizează în funcție de condițiile sanitare locale: ele pot fi îndepărtate în starea proaspătă în care se obțin sau trebuie în prealabil supuse unor operații care le modificp o parte din calități și anume: gradul de toxicitate, vâscozitatea, mirosul, aspectul și umiditatea. Modificarea acestor calități se obține prin fermentarea și reducerea umidității nămolului [4, 8].
Reducerea umidității are ca scop crearea condițiilor pentru o mai ușoară manipulare a nămolurilor care se depozitează sau se utilizează cu folos. Aceste operații au loc atât în spațiile prevăzute la decantoarele în care au fost reținute nămolurile (dacă au fost construite în acest scop), rezervoare sau bazine de fermentare a nămolurilor, numite și metantancuri sau iazuri biologice sau de nămol, cât și pe platforme de uscare denumite și paturi sau câmpuri de uscare, în instalații de deshidratare sub vacuum, instalații de uscare termică, instalații de incinerare a nămolurilor și altele; funcționarea unora din aceste utilaje necesită instalații de tratare cu coagulanți, stații de spălare a nămolului.
Fermentarea are drept efect principal mineralizarea substanțelor organice reținute și transformarea acestora în elemente mai simple ca: bioxidul de carbon (CO2), metan (CH4), azot (N) și altele.
Grătarele și sitele. Acestea sunt alcătuite în principal din:
camera grătar;
grătarul propriu-zis;
echipamentul de curățire;
instalațiile de colectare și evacuare a depunerilor de pe grătar;
stăvilare sau batardouri de închidere și izolare a grătarelor.
Camera grătar este o construcție din beton sau beton armat în care este ancorat grătarul propriu-zis, format din bare metalice, paralele și echidistante. Grătarele sunt, de regulă, construcții în aer liber. Amplasarea lor în construcție acoperită se face pe considerente tehnico-economice, climatice și de protecția mediului.
În funcție de distanța dintre bare aceste grătare se împart în:
grătare dese când distanța este de 16-30 mm;
grătare rare când distanța dintre bare este de 50-100 mm.
După forma suprafeței grătarele pot fi plane sau curbe. [79]
Realizarea unei eficiențe ridicate în reținerea materiilor în suspensie și materiilor grosiere conduce la randamente sporite pentru construcțiile și instalațiile de epurare a apei din aval de grătare, precum și pentru construcțiile de prelucrare a nămolurilor. În acest scop sunt de preferat grătarele sau sitele fixe sau mobile, prevăzute cu șnec înclinat cu funcționare continuă și automatizată care efectuează practic patru operațiuni importante:
rețin corpurile grosiere;
extrag din apă reținerile de pe grătar și le spală de substanțele fine de natură organică;
presează reținerile micșorându-le volumul și umiditatea; le transportă la suprafață, în containere; [26]
Sitele utilizate în stațiile de epurare sunt destinate reținerii materiilor în suspensie și a celor flotante provenite în special din apele uzate industriale, industria alimentară, a hârtiei etc. Sitele constau din discuri perforate, împletituri de sârmă inoxidabilă (cu ochiuri mai mici de 1 mm) sau grătare cu interspații foarte mici între bare. Din cauza cheltuielilor mari de investiții și exploatare sunt folosite rar, când se consideră necesară îndepărtarea corpurilor și suspensiilor mai fine. Materialul reținut este curățat cu perii și apoi depozitat temporar în vecinătatea sitei [32].
Deznisipatoare
Deznisipatoarele sunt bazine de reținere a particulelor minerale (în special nisip) care sedimentează independent unele de altele. Se amplasează după grătare și înaintea separatoarelor de grăsimi, decantoarelor primare sau stației de pompare a apei de canalizare.
După direcția de curgere a apei de canalizare se disting deznisipatoare orizontale și verticale. Alegerea tipului de deznisipator depinde de debitul apelor de canalizare, de cantitatea nisipului, de spațiul disponibil, în stația de epurare de pierderile de sarcină admisibile și echipamentele folosite.
Deznisipatoarele orizontale se compun din: camera de liniștire și distribuție a apei de canalizare, camerele de depunere a nisipului, camera de colectare a apei deznisipate, dispozitive de curățire și golire și stăvilare.
Menținerea constantă a vitezei la variațiile de debit este necesară, pentru a evita depunerea substanțelor în suspensie floculente, când viteza scade și pentru a împiedica antrenarea nisipului depus când viteza depășește această valoare [32].
Fig. 1.19. Deznisipator orizontal tangențial. Secțiune transversală și plan [26]
1 – air – lift; 2-conductă de evacuare nisip; 3-conductă de apă; 4-conductă de aer comprimat; 5-platformă pentru drenarea nisipului; 6-tub mobil; 7-palete; 8-electromotor; 9-deschidere de acces a apei în deznisipator; 10-deschidere de evacuare a apei deznisipate; 11-clapet de reținere; 12-vană; 13-spațiu pentru colectarea nisipului
Deznisipatoarele sunt indispensabile unei statii de epurare, in conditiile in care exista un sistem de canalizare unitar, deoarece nisipul este adus in special de apele de ploaie. Nisipul nu trebuie sa ajunga in treptele avansate ale statiei de epurare, pentru a nu aparea inconveniente cum ar fi: – deteriorarea instalatiilor de pompare; – dificultati in functionarea decantoarelor; – reducerea capacitatii utile a rezervoarelor de fermentare a namolurilor si stanjenirea circulatiei namolurilor [46].
Fig. 1.20. Deznisipator orizontal longitudinal cu sistem de spălare și deshidratare nisip [47]
Separatoare de grăsimi
Separatoarele de grăsimi sunt construcții descoperite care utilizează principiul fizic al flotației naturale/artificiale pentru separarea din apă a grăsimilor, uleiurilor, produselor petroliere și a altor substanțe nemiscibile și mai ușoare decât apa.
Aceste tipuri de separatoare rețin grăsimile aflate în apă sub formă liberă (peliculă sau film) ori sub formă de particule independente formând cu apa emulsii mecanice de tip mediu sau grosier (diametrul particulelor de grăsime dp 50 m).
Fig. 1.21. Separator de grăsimi cu insuflare de aer de joasă presiune cu sistem modern de aerare (difuzoare cu membrană elastică perforată) [66]
În schema tehnologică a stației de epurare, separatorul de grăsimi se amplasează între deznisipatoare și decantoarele primare; deznisiparea apelor uzate în amonte de separatoarele de grăsimi este obligatorie.
Deznisipator – separator de grăsimi cu insuflare de aer. Aceasta construcție reunește 2 obiecte tehnologice distincte: deznisipatorul și separatorul de grăsimi. Avantajele rezultate: a) economie de investiție și de spațiu ocupat; b) reducerea cheltuielilor de exploatare; c) reducerea volumelor de lucrări de construcții; Grăsimile separate din apă se colectează într –un compartiment situat în zona aval de unde sunt evacuate gravitațional sau prin pompare într-un cămin de colectare a grăsimilor, în bazinul de aspirație al stației de pompare a nămolului sau direct la fermentare, dacă sunt biodegradabile [26].
Fig. 1.22. Deznisipator – separator de grăsimi cu insuflare de aer [26]
Decantoarele
Decantoarele sunt construcții de beton sau de beton armat utilizate pentru îndepărtarea din apele de canalizare a materiilor în suspensie.
Având în vedere amplasarea lor în schema stațiilor de epurare se întâlnesc:
decantoare primare, amplasate înainte de instalațiile de epurare biologică,
decantoare secundare, amplasate după instalațiile de epurare biologică.
Decantoarele primare sunt alcătuite din compartimente de decantare cu sisteme de admisie, de distribuție și de colectare a apei, precum și cu dispozitive de curățire, colectoare și evacuare a nămolului și din canale și conducte de serviciu pentru aducțiunea apei uzate, evacuarea apei decantate, evacuarea nămolului, golirea decantorului și evacuarea materiilor plutitoare.
Decantoarele orizontale longitudinale sunt bazine dreptunghiulare, în care apa circulă cu o viteză medie orizontală de 5 mm/s [32].
Fig. 1.23. Decantor longitudinal primar cu pod raclor cu lame [37]
Decantoarele orizontale radiale sunt caracterizate prin forma lor circulară în plan și prin direcția orizontală de curgere a apei.
Apa uzată este adusă printr-o conductă în centrul decantorului de unde distribuția uniformă se realizează prin deflectoarele unui perete cilindric cufundat în apă până la nivelul inferior al peretelui exterior. Evacuarea apei decantate se face printr-un jgheab periferic. Colectarea nămolului se realizează cu ajutorul unui pod curățitor care are la partea de jos palete reglabile, ce conduc nămolul către pâlnia centrală de colectare. Evacuarea nămolului din pâlnia colectoare se face hidraulic (prin sifonare sau prin pompare). Viteza periferică de deplasare a podului raclor este de maxim 40 mm/s astfel încât să se realizeze 1-3 rotații pe oră. Radierul decantorului trebuie să aibă o pantă minimă de 2% (de obicei 6-8 %) [32].
Fig. 1.24. Decantor primar radial cu pod raclor cu flotoare [37, 66]
Epurarea chimică a apelor uzate menajere
Epurarea chimică este etapa ce intervine în cazul în care sedimentarea naturală a suspensiilor din apă nu este suficientă pentru îndepărtarea completă a suspensiilor fine sau coloidale și a substanțelor chimice dizolvate.
Fig. 1.25. – Proces de epurare chimică [116]
Această etapă are la bază procedee și fenomene chimice de neutralizare, precipitare, floculare, realizate prin tratarea apei cu reactivi chimici. Metoda se aplică apelor uzate industriale, dar și altor categorii de ape atunci când se urmărește o epurare rapidă și eficientă.
Materiile aflate în suspensie fină, care nu s-au decantat în decantorul primar, fiind dispersate coloidal, se elimină cu ajutorul unor coagulanți. Aplicarea procedeului de decantare cu reactivi chimici (coagulanți) asigură eliminarea materiilor în suspensie în proporșie de 95% și reduce conținutul de substanțe organice dizolvate.
Eliminarea poluanților divolvați se realizează prin reacții chimice în care reactivul introdus formează cu poluantul un produs greu solubil. Acesta fie se depune la baza bazinului de reacție, fie este descompus sau transformat într-o substanță inactivă din punct de vedere chimic. Se pot elimina în acest mod din soluție metalele grele, cianurile, etc. Ca reactivi se utilizează laptele de var, clorul, ozonul.
Cele mai frecvente metode chimice utilizate utilizate în epurarea apei sunt:
Coagularea – flocularea – se utilizeaza în scopul clarificării apelor supuse procesului de epurare sau a îngroșării nămolurilor.
Neutralizarea – se utilizează în scopul corectării pH-ului apelor supuse procesului de epurare.
Oxidarea chimică – se utilizează în scopul îndepărtării unor substanțe organice greu briodegradabile sau a unor substanțe minerale nedorite în apele supuse procesului de epirare sau a deshidratării nămolurilor.
Schimbul ionic – se utilizează în scopul demineralizării sau a îndepărtării unor compuși chimici din apele supuse procesului de epurare.
Tratarea chimică – se utilizează în scopul recuperarii metalelor grele sau a substanțelor valoroase din apele uzate sau nămoluri.
Tratarea cu săruri minerale – se utilizează în scopul eliminării fosforului din apele supuse procesului de epurare.
Ozonizarea – se utilizează în scopul dezinfectării apelor supuse procesului de epurare.
Tratarea chimică – utilizată în scopul extragerii/neutralizării unor substanțe toxice sau periculoase din apele uzate sau nămoluri [1, 4, 39].
Fig. 1.26. – Schema de epurare mecano-chimică [21]
Treapta terțiară de tratare chimică nu există la toate stațiile de epurare. Ea are de regulă rolul de a înlătura compuși în exces (de exemplu nutrienți- azot și fosfor) și a asigură dezinfecția apelor (de exemplu prin clorinare sau alți reactivi). Această treaptă poate fi biologică, mecanică sau chimică sau combinată, utilizând tehnologii clasice precum filtrarea sau unele mai speciale cum este adsorbția pe cărbune activat, precipitarea chimică etc.
Fig. 1.27. – Treapta terțiara de epurare a apelor uzate-dezinfectare prin clorinare [43]
Eliminarea azotului în exces se face biologic, prin nitrificare (transformarea amoniului în azotit și apoi azotat) urmată de denitrificare, ce transformă azotatul în azot ce se degaja în atmosferă. Eliminarea fosforului se face tot pe cale biologică, sau chimică.
În urmă trecerii prin aceste trepte apa trebuie să aibă o calitate acceptabilă, care să corespundă standardelor pentru ape uzate epurate. Dacă emisarul nu poate asigură diluție puternică, apele epurate trebuie să fie foarte curate. Ideal e să aibă o calitate care să le facă să nu mai merite numite "ape uzate" dar în practică rar întâlnim așa o situație fericită. Pe de o parte tehnologiile de epurare se îmbunătățesc, dar pe de altă parte ajung în apele fecaloid-menajere tot mai multe substanțe care nu ar trebui să fie și pe care stațiile de epurare nu le pot înlătura din ape. În final apa epurată este restituita în emisar-de regulă râul de unde fusese prelevată amonte de oraș. Ea conține evident încă urme de poluant, de aceea este avantajos că debitul emisarului să fie mare pentru a asigură diluție adecvată [41].
Fig.1.28. – Bazine de clorinare [77]
Epurarea biologică a apelor uzate menajere
Procesele biologice de epurare a apelor reziduale (uzate) sunt procese în timpul cărora materiile organice biodegradabile din apele uzate și nămoluri sunt descompuse cu ajutorul microorganismeor, în principal bacterii.
Transformările prin care microorganismele degradează substanțele în produși de ultimă degradare sunt:
descompunere aerobă (în prezență de oxigen);
descompunere anaerobă (în lipsa oxigenului), clasificare realizata in funcție de microorganismele care activează in procese.
Microorganismele anaerobe sunt folosite in fermentarea nămolurilor și la stabilizarea unor ape uzate industriale concentrate.
Microorganismele aerobe sunt utilizate în epurarea apelor uzate ce au caracter predominant organic, cum sunt compușii pe bază de carbon, azot sau fosfor – și pentru stabilizarea anumitor categorii de nămoluri (cele mai utilizate procedee sunt cu nămol activ, cu flocoane de nămol ce conțin atât bacterii aerobe cât și anaerobe, etc.).
Totalitatea proceselor implicate în activitatea biologică a unei celule prin intermediul cărora energia și elementele nutritive sunt preluate din mediul înconjurător și utilizate pentru biosinteză, creștere sau pentru alte activități fiziologice secundare formează metabolismul bacterian [15].
Fig. 1.28. – Reprezentarea metabolismului bacterian [116]
Prezența sau absența oxigenului în activitatea microorganismelor le clasifică în trei grupuri:
bacterii aerobe – trăiesc numai în prezența oxigenului molecular;
bacterii facultativ aerobe – grupează la un loc unele drojdii, bacterii denitrificatoare, etc.;
bacterii anaerobe – sunt organisme capabile să trăiască fără prezența oxigenului liber.
Procedeele de epurare avansată
Epurarea mecanică, chimică și biologică nu realizează eliminarea poluanților prioritari , care, chiar și în concentrații foarte mici, au efecte negative asupra organismelor vii și asupra echilibrului ecologic în natură sau care limitează posibilitățile de recirculare/reutilizare a apei în industrie, agricultură. Dintre poluanții prioritari care sunt reținuți prin procedee de epurare avansată se menționează: compușii anorganici solubili, compușii organici nebiodegradabili, solidele în suspensie, coloizii și organismele patogene. Procedeele de epurare avansată se pot aplica fie înaintea etapei de epurare biologică sau după aceasta, în funcție de matricea apei uzate (concentrația și tipul poluanților).
În mod normal, ciclul apei a fost întotdeauna utilizat pentru a reprezenta transportul continuu și transformările suferite de ape în mediu, cuprinzând toate sursele naturale de ape de suprafață (râuri, fluvii, mari, oceane) apa subterană, apa din atmosferă. Dupilizarea apei, efluenții în cantități și grade de poluare diferite pot fi recirculați sau reutilizati în conformitate cu reprezentarea din figura 1.29. Recircularea se referă la utilizarea apei provenite din procese industriale, după o epurare corespunzătoare pentru a satisface necesitățile privind consumul de apă în aceleași unități economice (apă de spălare, apă de proces, apă utilizată termic: răcire, încălzire).
Fig. 1.29. – Ciclul și posibilitățile de recirculare/reutilizare [116]
Reutilizarea apei rezultată din stațiile de epurare municipale sau de pe platformele industriale poate avea că beneficiari agricultură, sistemele de irigații, sistemele duale de alimentare a locuințelor, piscicultură, îmbogățirea acviferelor).
a)în această reprezentare,modalitățile de deversare respective posibilitățile de recirculare/ reutilizare sunt prezentate cu linii punctuate.
b)deversarea efluenților stațiilor de epurare municipale în emisari;
c)reutilizarea efluenților stațiilor de epurare municipale în procese industriale;
d)recircularea efluenților,după epurare,în cadrul proceselor industiale;
e)recircularea efluenților stațiilor de epurare municipale pentru tratare în vederea obținerii apei potabile;
f)reutilizarea efluenților stațiilor de epurare municipale pentru irigații;
g)reutilizarea efluenților stațiilor de epurare municipale pentru suplimentarea resurselor de apă subterană.
Dintre procedeele de epurare avansată avem:
a)procedee care au la bază procese fizice:filtrarea,flotația cu aer,evaporarea,extracția lichid-lichid,adsorbția,procedeele de membrană (microfiltrarea, ultrafiltrarea, osmoză inversă, electrodializă), distilarea.
b)procedeele care au la bază procese chimice: oxidarea cu aer umed,oxidarea cu apă în condiții supercritice, ozonizarea, precipitarea chimică, schimbul ionic, procesele electrochimice;
c)procedee care au la bază procese fizico-chimice: îndepărtarea azotului prin stripare cu aer, clorinare, schimb ionic;
d)procedee care au la bază procese biologice: îndepărtarea azotului prin procese de nitrificare/ denitrificare sau oxidarea amoniacului prin nitrificarea biologică.
Fig. 1.30. – Procedeu de epurare avansata pe bază de baterie de tuburi UV și tuburi de osmoză inversă [117]
Stații de epurare a apelor uzate urbane
Determinarea capacității stației de epurare, presupune și eficiența sa, sunt calculate funcție de valorile gradului de epurare necesare pentru principalii indicatori de calitate ai apelor uzate.
Stația de epurare este o instalație sau un grup de instalații construite sau adaptate pentru diminuarea cantității de poluanți din apele uzate. Stația de epurare orășeneasca îndepărtează poluanții din apele uzate orășenești compuse dintr-un amestec de ape uzate menajere și industriale. Stațiile de epurare orășenești sunt operate de către administrația publică a localităților sau de către companii private aflate în subordinea autorităților publice.
Stațiile de epurare cuprind lucrările de epurare a apelor de scurgere, de prelucrare a nămolului și de distrugere a bacteriilor din apele de scurgere. Se amplasează în aval de localitatea canalizată și în extravilanul acesteia la distanța de 1.000 m în cazul câmpurilor de irigare și de asanare în scopul eliminării permanente a apelor uzate, câmpurilor de infiltrare la cantitatea apelor de scurgere peste 5.000 m3/an și platformelor de fermentarea nămolului; de 500 m în cazul câmpurilor de infiltrare la cantitatea apelor de scurgere de 5.000 m3/an sau mai puțin și câmpurilor de irigare cu ape uzate pentru culturi; de 100 m în cazul filtrelor biologice, bazinelor de aerare, bazinelor de decantare și platformelor descoperite pentru uscarea nămolului fermentat și de 50 m în cazul decantoarelor cu etaj acoperite sau platformelor acoperite pentru uscarea nămolului fermentat. Se va ține seama la amplasarea stației de epurare de următorii factori: extinderea centrului populat, extinderea stației, poziția colectoarelor principale, drumul de acces, protecția malului râului, direcția vânturilor dominante care ar putea aduce mirosuri, relieful terenului, natura solului, nivelul apelor subterane, imobilele ce se dărâmă, distrugerea culturilor, folosirea subsolului, exproprieri, surse pentru energie electrică și pentru apă potabilă etc. [42]
Epurarea apelor uzate menajere se realizează în două trepte: fizico-chimică – pentru separarea solidelor în suspensie și reducerea fosforului în exces și biologică – pentru eliminarea substanțelor organice dizolvate, a azotului și fosforului. Opțional dezinfecția apei epurate se face cu ozon sau cu clor.
Stații de epurare într-o singură treaptă
Sunt de regulă stații de epurare în care se prelucrează ape uzate având un conținut redus de poluanți organici, adică ape uzate cu încărcare preponderent minerală (mai ales suspensii solide), în mare majoritate obiectele tehnologice ale acestor stații bazându-și procesele tehnologice pe principii mecanice și din această cauză această categorie de stații purtând de regulă denumirea stații de epurare mecanice.
De menționat că acest tip de stații de epurare rețin din apele uzate prelucrate 40 – 60% din suspensiile solide, 10 – 20% din încărcarea cu nutrienți (azot și fosfor) și reduc cu 20 – 40% încărcarea cu CBO5 (materie organică) [21].
Fig. 1.31. – Schema de principiu a unei stații de epurare cu o singură treaptă [17]
Schema de epurare mecanică cuprinde în mod obișnuit, grătare și dezintegratoare de deșeuri, deznisipatoare, separatoare de grăsimi, decantoare, vărsarea apei în emisar și rezervoare sau bazine de fermentare a nămolurilor, instalații pentru deshidratarea nămolurilor. Schema în plan orizontal se prezintă ca în figura 1.31 [15].
Fig. 1.32. – Schema de epurare mecanică a apelor uzate [116]
Fig. 1.33. – Schema unei stații de epurare mecanică (într-o singură treaptă) [1]
Stații de epurare în două trepte
Sunt stații mai complexe care se regulă utilizează două categorii de procedee distincte pentru realizarea procesului tehnologic de epurare a apelor uzate. În această categorie de stații de epurare pot fi încadrate stațiile de epurare mecano-chimice și stațiile de epurare mecano-biologice.
Stațiile de epurare mecano-chimice (fig. 1.35) sunt stații de epurare formate din două trepte, o treaptă mecanică, de regulă similară cu cea prezentată în cazul stațiilor de epurare mecanică, și o treaptă chimică, de regulă de coagulare – floculare pentru eliminarea coloizilor, dar și pentru alte tratamente chimice aplicate apelor tratate.
Stațiile de epurare mecano-biologice (fig. 1.36) sunt stații de epurare formate tot din două trepte, o treaptă mecanică și o treaptă biologică. Această categorie de stații de epurare constituindu-se în structura clasică a stațiilor generale de epurare a apelor uzate urbane, cu o foarte largă răspândire în practică [63].
Fig. 1.34. – Tratarea mecano-biologică artificială a apelor uzate [21]
În continare vom prezenta schema simplificată a unei stații de epurare mecano-biologică, cu treaptă chimică de coagulare-floculare pentru o mai bună epurare a apelor uzate menajere.
Fig. 1.35.– Schema unei stații de epurare mecanico-chimică, cu treaptă chimică
de coagulare – floculare [14]
Fig. 1.36. – Schema de principiu a unei stații de epurare mecano-chimică [17]
Fig. 1.37. – Schema unei stații de epurare mecanico-biologică, cu treaptă biologică dotată cu biofiltru [1]
Stații de epurare în trei trepte
Aceste stații de epurare, sunt cel mai frecvent, formate dintr-o structură mecano-biologic clasică la care se adaugă o treaptă terțiară de epurare avansată. În lume, performanțele stațiilor mecano-biologice clasice, nu mai sunt suficiente; de aceea, sunt completate cu treaptă distinctă (terțiară), care de regulă asigură prin diferite metode și procedee de epurare (naturale sau artificiale) atât eliminarea avansată din apele uzate a suspensiilor solide și a materiilor organice, cât și eliminarea nutrienților, substanțelor nocive și substanțelor greu biodegradabile din apele uzate, realizându-se astfel grade superioare, cu valori înalte, de epurare ale acestora.
Fig. 1.38. – Schema unei stații de epurare mecanico-biologică, cu treaptă biologică dotată
cu bazine de aerare cu nămol activ [1]
După modul de distribuție a obiectelor tehnologice componente, stațiile de epurare a apelor uzate se clasifică în:
stații de epurare compacte – unde obiectele tehnologice sunt dispuse într-o structură unitară de tip monobloc, situație des întâlnită în cazul stațiilor de epurare de mică capacitate (consumatori individuali);
stații de epurare cu structură dispersă – unde obiectele tehnologice sunt distincte și independente și ocupă diferite poziții pe suprafața arondată stației de epurare (stații de epurare urbane de medie și mare capacitate).
Procesele de epurare biologică aerobă a apelor uzate se pot clasifica după modul de depundere al biomasei, astfel:
Procese de epurare biologică aerobă unde cultura de microorganisme se dezvoltă pe dizpozitive mobile formând astfel instalații denumine contactoare biologice rotative. Dezvoltarea microoganismelor pe suprafața discurilor produce formarea unui strat subțire de biomasă realizând astfel așa numitele biodiscuri. Prin rotire, acestea pun în contact biomasa dezvoltată pe acestea cu substanțele organice din apa ozată și cu oxigenul din aer [21]
Procese de epurare biologică aerobă în care microorganismele sunt suspendate în apă sub formă de flocoane, numindu-se astfel procese de epurare cu nămol activ.
Fig. 1.39. – Schema de principiu a unei stații de epurare mecano-biologică [17]
Exemple de stații de epurare
Stația de epurare Babadag
Un exemplu de stație de epurare ar fi stația de epurare Babadag (fig. 1.40), care a fost dimensionată pentru un debit de 25 l/s și este prevăzută cu două trepte de tratare: treaptă chimică, mecanică și biologică. În prezent, stația funcționează cu o singură treaptă, cea mecanică, descărcarea apelor neepurate fiind facută în pârâul Tabana, afluent al lacului Babadag [47].
Fig. 1.40. – Stația de epurare Babadag [47]
O parte din apele uzate provenite din industrie conțin poluanți specifici care nu pot fi înlăturați prin cele trei metode, ca de exemplu apele uzate ce conțin substanțe minerale solubile și substanțe organice nedegradabile biologic. În aceste cazuri se apelează la tehnici de epurare avansate [57].
Stație de epurare ape menajere ICPE Bistrița
Este o stație de epurare compacta cu o treaptă biologică, pentru tratarea apei menajere, cu debite între 10 și 400 m3/zi. Stația asigură epurarea avansată a apelor uzate menajere cu încărcare conform NTPA002. În funcție de debit poate fi cu un modul sau cu mai multe module de epurare. Stația poate fi amplasată în imediata apropiere a sursei de apă uzată menajeră, fiind funcțională chiar la debite reduse. Producția de nămol în exces este relativ scăzută, deshidratarea realizându-se în filtre cu saci.
Treapta biologică funcționează conform următorului flux tehnologic:
Fig. 1.41. – Flux tehnologic treaptă biologică
Stația cuprinde două bazine legate în serie la care s-au adăugat, pentru realizarea fluxului tehnologic de epurare a apelor uzate, un camin de transvazare ape de la bazinul de colectare la bazinul de epurare biologică, și a unui camin colector de deversare pentru apele epurate.
Stația este dotată cu urmatoarele echipamente:
rețeaua de aerare (2) pentru separarea grasimilor, compusă dintr-un modul de aerare având 4 difuzoare cu membrană elastică;
rețeaua de aerare (10) pentru aerarea în treapta biologică, compusă dintr-un modul de aerare având 16 difuzoare cu membrană elastică;
-sistem de transvazare a nămolului activ, care cuprinde pompa (11);
4 filtre biologice imersate (9), montate în compartimentul de epurare biologică aeroba;
Pentru neutralizarea apelor s-a prevazut un dozator de soluție bazică (NaOH) echipat cu senzor de pH.
Principalele performanțe ale acestei statii sunt:
nu este sensibilă la variațiile obișnuite ale încărcării organice și hidraulice;
are flexibilitate în funcționare, adaptându-se ușor la variațiile sezoniere și diurne ale debitului și compoziției apelor uzate.
exploatarea simplă și consumul scăzut de energie, reprezintă două din cele mai mai importante caracteristici ale stației;
sistemul poate asigura orice grad de nitrificare într-o treaptă unică de epurare (cu un singur decantor secundar și cu transvazarea nămolului);
nu exista decat doua echipamente în miscare (pompa de aer și pompa de nămol).
Parametrii tehnici ai instalației sunt:
Debitul apelor menajere la intrare: 20m3/zi apa uzată menajeră (100LE) – (poate admite suprasarcini de 20 % pentru perioade scurte);
Gabarit stație: 2 x 6500 x Ø2600 (inalțimea activă a apei Ha=2000mm);
Diametrul gurilor de alimentare și evacuare cu apă : 160 mm;
Diametrul gurii de alimentare cu aer: 50 mm;
Diametrul gurilor de vizitare: 800 mm;
Debitul de aer pompă aer: 120mc/h; 220 V, 50 Hz, 1,20 kW;
Debitul de nămol pompă namol: max. 7mc/h; 220 V, 50 Hz, 0,270 kW;
Total suspensii în efluent: < 50 ppm.
Fig. 1.42. – Stație de epurare ICPE Bistrița
Stația este prevăzută cu :
dozator pentru soluții de reglare a pH-ului apelor uzate;
pompa de aer pentru oxigenarea apei și pentru utilizarea aerului în circulația apei și nămolului format;
rețele de aerare prevăzute cu difuzoare pentru dispersia eficientă a aerului în apă;
pompa de recirculare a nămolului decantat;
filtre biologice imersate pentru creșterea eficienței de epurare și reducerea nămolului activ;
tablou de comanda și control a procesului automatizat de epurare;
generator de ozon pentru dezinfecția apei epurate.
Rețelele de aerare prevăzute cu 4 difuzori cu membrană elastică în compartimentul de omogenizare și separare a grăsimilor și 16 în compartimentul de aerare biologică, au fost montate pe suprafețele fundurilor bazinelor, pe suporți din țeava rectangulara.Toate echipamentele pneumatice sunt racordate la o pompă de aer cu canale laterale de mare randament.Rețelele de dispersie a aerului în bazine sunt realizate din conducte de polietilena PEHD cu D40, montate pe suporți metalici din oțel cu elemente de fixare mecanice.
Stația de epurare Dej
La Dej se va inaugura official noua și moderna stație de epurare a apelor uzate din oraș, investiția fiind demarată in 2009 de Compania de Apa Someș Cluj. Aceasta cuprinde și reabilitarea stațiilor de pompare a apelor uzate de pe strada N. Titulescu și 1 Mai (zona Gării).
Situată pe malul drept al Someșului (în dreptul localitații Urișor), pe amplasamentul celei vechi, stația de epurare este compusa din:
– treapta mecanică (clădire grătare rare și dese, deznisipator, separator de grăsimi, canal Parshall, decantoare primare, cameră de distribuție,stație de suflante pentru deznisi pator);
– treapta biologică (bazine de aerare, stație de suflante pentru bazinele de aerare, decantoare secundare, static de pompare namol, cameră de distribuție);
– treapta terțiară (stații de pompare a namolului, îngroșare pentru nămol, static de deshidratare nămol și static de ingroșare mecanică a nămolului,digestor anaerob, stație de cogenerare, compusă dintr-un generator de curent electric și un cazan,care vor funcționa cu biogaz, rezervor pentru inmagazinarea biogazului),
Ca și o noutate pentru stația dejeana, trebuie subliniată existența treptei terți- are (care nu se regasește la toate statiile de epurare), având rolul de a înlătura compușii în exces (nutrienți – azot și fosfor) și a asigura dezinfecția apelor (de exemplu prin clorinare).Eliminarea azotului în exces se face biologic, prin nitrificare (transformarea amoniului în azotit și apoi azotat), urmată de denitrificare, respectiv transformarea azotatului în azot ce se degajă în atmosferă.
Eliminarea fosforului se face tot pe cale biologică sau chimică. În urma trecerii prin aceste trepte apa trebuie sa aibă o calitate acceptabilă, care să corespundă standardelor pentru ape uzate epurate.În final, apa epurată este restituită în emisar, în cazul Dejului, râul Someș [37].
Fig. 1.43. – Stație de epurare in două trepte din județul Dej
Stația de epurare din cartierul Someșeni, Cluj-Napoca.
Cea mai modernă stație de epurare și a doua ca mărime din țară se află la Cluj-Napoca. Aceasta stație permite asigurarea a circa jumătate din necesarul de energie electrică și termică pentru funcționare din biogazul rezultat din nămolul de epurare. Noua stație de epurare a apei uzate din Cluj-Napoca, a doua ca mărime din țară după extindere și cel mai mare proiect construit prin programul POS Mediu în perioada 2007-2013, este o stație modernă care combină procesul de epurare și ecologizare a apei uzate cu tehnologia de prelucrare și utilizare a nămolului pentru a produce biogaz și pentru a genera astfel energie, care asigură 45% din independența energetică a stației.
Stația de epurare din cartierul clujean Someșeni, deservește municipiul Cluj-Napoca și comunele din amonte Florești, Gilău, Baciu și Săvădisla, cca 360.000 de locuitori stabili sau, după caz, 440.000 de locuitori dacă sunt luați în calcul studenții și elevii din alte localități. În urma lucrărilor de modernizare, stația din Cluj poate să proceseze nu mai puțin de 111.000 m3 de apă menajeră pe zi. Pentru controlul debitului în exces au fost amenajate patru bazine de colectare a apei pluviale de 7.300 m3.
Ca o noutate, stația de epurare Cluj are cea mai modernă treaptă terțiară de epurare a apelor uzate, destinată eliminării fosforului și azotului pe cale biologică și chimică. De asemenea, stația de epurare este și un important producător de energie verde, cca. jumătate din necesarul de energie electrică și termică pentru funcționarea ei fiind produs din biogazul rezultat din nămolul de epurare. [22]
Fig.1.44. – Vedere a stației de epurare din Cluj-Napoca[22]
Stația de epurare a apei uzate urbane de la Glina.
Procesele tehnologice și biologice se manifestă în trei etape de tratare a apelor reziduale. În prima treaptă corpurile de dimensiuni mai mari care plutesc în apa Dâmboviței sunt reținute de o serie de grătare. Curățarea apei de acestea se face într-un mod asemănător cu gestionarea gunoiului menajer, luând drumul rampei de gunoi sau a incineratorului de nămol. În continuare, apa trece prin niște site cu un rol identic ca cel al grătarelor, dar au ochiuri dese, reținând corpurile solide cu diametru mai mic. După decantare substanțele adunate la suprafață (grăsimi, substanțe petroliere) se înlătură, iar nămolul depus pe fund se trimite la metan tancuri, [23].
Fig. 1.45. – Vedere asupra stației de epurare a apelor uzate de la Glina. [23]
Stația de epurare a orașului Buzău
Stația de epurare a apei uzate de la Buzău este situată în partea de est a orașului în apropierea râului Buzău și a fost construită inițial în două etape: în 1964-65 și în 1975-76. În scopul atingerii parametrilor de calitate ai apei impuși de normele Europene, OTV a realizat pentru Regia de Apă a Municipiului Buzău un proiect de reabilitare al stației de epurare. Proiectul cuprinde echipamente noi și performante în vederea optimizării procesului de epurare pentru ca apa rezultata în urma procesării sa poată fi deversată în râul Buzău în parametrii care sa nu afecteze echilibrul natural. Lucrările de reabilitare au constat în refacerea întregii filiere de tratare și anume:
a. Grătare fine: faza de pretratare, destinata sa retina suspensiile voluminoase, nisipul, grăsimile și uleiurile, a fost dotată eu grătare rare și dese și echipamente pentru pompare, deznisipare și degresare;
b. Decantor primar: decantarea primară a fost reabilitată pentru a reține o parte din poluarea în suspensie pentru optimizarea capacitații fazelor ulterioare de epurare;
Fig 1.46. – Grătarele fine, decantorul primar al stației de epurare din Buzău, [21]
c. Bazine de aerare: tratarea a fost realizată prin procedeul cu nămol activat ce va permite reducerea poluării carbonice;
Fig. 1.47. – Bazinul de aerare cu nămol din stația de epurare Buzău, [21]
Instalații și echipamente folosite în treapta biologică a stațiilor de epurare a apelor uzate
După ce din apa supusă procesului de epurare în treapta mecanică au fost extrase impuritățile grosiere, suspensiile granuloase, suspensiile ușoare, suspensiile decantabile precum și suspensiile nedecantabile aduse în stare decantabilă prin procedee fizico-mecanice, efluentul rezultat este supus într-o treaptă succesivă, denumită treaptă biologică sau treaptă secundară, unui tratament biologic prin care se încearcă eliminarea substanțelor organice dizolvate aflate în apa uzată.
În acest scop, în treapta biologică, într-o primă etapă, apa supusă tratamentului este pusă în contact cu o cultură de microorganisme care utilizează încărcarea organică ca substrat, proces care are loc într-o multitudine de faze succesive și care poartă denumirea de fermentare aerobă, rezultând produși de fermentație inerți din punct biologic, apoi, într-o a doua etapă, apa supusă tratamentului este separată de biomasa bacteriană, care și-a îndeplinit rolul, prin separare gravitațională și anume printr-un proces de sedimentare (decantare). În acest scop treapta biologică a stațiilor de epurare este constituită din obiecte tehnologice în care sunt puse în contact apa supusă procesului și biomasa bacteriană aerobă, care după modul în care biomasa bacteriană se găsește sub formă de peliculă biologică fixată pe suporți inerți sau dispersată în apa supusă procesului, sunt de tip filtre biologice sau biodiscuri, respectiv de tip bazine aerate cu nămol activ, urmate de obiecte tehnologice pentru separare prin sedimentare, care datorită faptului că se găsesc în treapta secundară poartă denumirea de decantoare secundare.
Fermentarea aerobă este deci un proces prin care impuritățile organice și/sau nutrienții dintr-o apă poluată (uzată) sunt transformate de către o cultură de microorganisme, în prezența oxigenului liber dizolvat în aceasta, în produși de descompunere inofensivi din punct de vedere al poluării apei (dioxid de carbon, apă, alți produși de descompunere) și masă celulară (biomasă) nouă.În procesul de fermentare aerobă, rolul principal îl joacă bacteriile aerobe, care sunt microorganisme unicelulare și care conviețuiesc în strânsă asociere și cu alte specii de microorganisme cum ar fi: protozoare (ciliate, flagelate), metazoare (rotiferi, nematode), ciuperci și fungii. Aceste asociații de microorganisme poartă numele de biocenoze, și, deși în general sunt formate cam din aceleași categorii de microorganisme, au caractere specifice pentru fiecare proces în parte.Fermentarea aerobă se realizează în special ca urmare a metabolismului bacterian, care reprezintă totalitatea proceselor implicate în activitatea biologică a unei celule, prin intermediul cărora energia și elementele nutritive sunt preluate din mediul înconjurător și folosite atât pentru biosinteză și dezvoltare, cât și pentru alte activități fiziologice secundare (cum ar fi mobilitatea, luminiscența, și altele). În urma acestor procese, substanțele din mediu utilizate ca elemente nutritive sunt transformate în constituenți celulari (biomasă nouă), energie și produși de descompunere.
Fig. 1.48. – Schema procesului de metabolism în regimul aerob
Metabolismul bacterian, adică de fapt metabolismul celular este alcătuit din două tipuri de procese diferențiate după faptul că se produc cu consum de energie (procese endoterme) sau cu eliberare de energie (procese exoterme), și anume:
– procese de dezasimilație (catabolism), adică procese exoterme în care elementele nutritive preluate din mediu (macromolecule de origine biologică) sunt descompuse mai întâi la unitățile lor de construcție (proteinele la aminoacizi, grăsimile la glicerină și acizi grași, glucidele la hexoze, pentoze, etc), apoi acestea sunt transformate în CO2 și apă prin mai multe faze de reacții biochimice, integrale sau parțiale, în acest din urmă caz formându-se o multitudine de produși intermediari de descompunere (denumiți și produși de fermentare); se menționează că toate procesele de dezasimilație au loc în urma unor reacții de oxido-reducere coordonate de sisteme enzimatice extracelulare secretate de masa bacteriană existentă;
– procesele de asimilație (anabolism), adică procese endoterme prin care materialul nutritiv provenit din exteriorul celulei procesat în timpul proceselor de dezasimilație este încorporat în substanța proprie a celulelor, printr-o serie de reacții biochimice, în conformitate cu codul genetic propriu al acestora, coordonate de sisteme enzimatice interioare, secretate de bateriile din biomasă.În bazinele cu nămol activ biomasa se prezintă sub forma unor flocoane a căror culoare variază de la galben-brun la aproape negru în funcție de calitaea apei uzate. Floconul reprezintă unitatea structurală a nămolului activ care dacă este privit la microscop are o imagine complexă caracterizată printr-o masă gelatinoasă, denumită masă zoogleală, în care sunt cuprinse bacteriile și substanțele organice și anorganice inerte. Printre flocoane trăiesc protozoare și metazoare. Ca structură, flocoanele pot fi dense sau laxe în funcție de condițiile de mediu și speciile de microorganisme implicate. Speciile de microorganisme care formează nămolul activ sunt organisme unicelulare a căror natură este considerată întâmplătoare (adică nu se introduce în mod deliberat în sistem vreo anumită categorie de microorganisme). Populația de microorganisme din nămolul activ suferă variții cantitative și calitative în funcție de factorii de mediu, care dacă sunt schimbători apare o predominanță temporară a unor anumite specii de microorganisme în defavoarea celorlalte. Bacteriile din nămolul activ au dimensiuni între 0,5 – 3 µm, o concentrație de 1011-1012 bacterr/l. (în care se găsesc în mod obișnuit 2000-2500 mg S.U.)
Instalații tipice de epurare biologică cel mai frecvent întâlnite în practică sunt biofiltrele (care mai sunt denumite și filtre biologice) și biodiscurile, în care biomasa se găsește sub formă de peliculă și bazinele aerate cu nămol activ la care biomasa se găsește dispersată în apa supusă tratamentului, care vor prezentate pe larg în continuare.
Biofiltrul sau filtrul bacterian este un sistem utilizat curent în tehnica epurării biologice aerobe. Biofiltrul se amplasează în schema de epurare după decantorul primar. El se poate introduce în schemă și după instalația de epurare cu nămol activ de mare încărcare în scopul de a finisa procesul de degradare al materiei organice. Există și scheme de epurare completă a apelor uzate care conțin trei trepte echipate cu filtre biologice primul destinat eliminării produșilor de carbon, iar următoarele pentru procese de nitrificare și denitrificare.
Pe scurt, procesul de epurare biologică într-un biofiltru are loc astfel: apa uzată cu conținut de impurități organice este introdusă pe la partea superioară a biofiltrului, străbate materialul granular la suprafața căruia se dezvoltă pelicula biologică și părăsește instalația pe la partea inferioară. Ca urmare a activității microorganismelor, pelicula biologică se îngroașe și la anumite intervale de timp se desprinde de pe umplutura (fenomen de năpârlire) și este antrenată de către efluent. Bucățile desprinse de peliculă biologică se îndepărtează din efluent în cadrul unui decantor secundar cu care filtrul biologic lucreză în agregat. De menționat că rolul principal în procesul de epurare îl au bacteriile aerobe, dar pe mai lângă acestea, în filtrele biologice mai trăiesc și număr mare de alte microorganisme și organisme cum ar fi: protozoare, viermi, crustacee, larve de insecte, etc.
Fig. 1.49. – Schemă de principiu a unei instalații de epurare bilogică cu biofiltru
În general, ventilația – aerisirea se asigură în mod natural ca urmare a diferenței de temperatură dintre interiorul și exteriorul biofiltrului. Temperatura din interior este aproximativ egală cu cea a apelor uzate. Așadar, iarna interiorul are o temperatură mai ridicată dacât exteriorul ceea ce conduce la apariția unui efect de tiraj – apare un curent ascendent. Vara aerul este mai cald în exterior ceea ce face să apară un curent descendent, în echicurent cu apa uzată care se scurge din distribuitor.
Cercetările efectuate de Halverston au arătat că la o diferență de temperatură de 60C, între interiorul și exteriorul biofiltrului, apare un curent natural cu debitul specific de 0,3 m3aer/m2 de suprafață și minut, deci o viteză de circulație a aerului atmosferic de 18 m/h. Această valoare este suficientă pentru asigurarea necesarului de oxigen în procesul aerob al peliculei; oxigenul transferat din aerul atmosferic reprezintă circa 3…5%. La o diferență de temperatură de 20C curgerea aerului prin mediul granular încetează. Factorii de mediu, de exemplu vântul, influențează ventilația naturală însă caracterul lor aleatoriu nu permite o abordare teoretică. Iarna, în exploatare, biofiltrul se comportă ca un turn de răcire datorită tirajului natural. Vara biofiltrul degajă în mediul înconjurător mirosuri neplăcute și favorizează dezvoltarea muștelor.
Fig. 1.50. – Formă biofiltru
Pereții laterali ai fitrului biologic se construiesc în general din beton armat și au grosimi de 0,2 -0,3 m. Forma în plan transversal orizontal a filtrelor biologice poate fi dreptunghiulară sau circulară (la început biofiltrele au avut mai ales formă dreptunghiulară, dar în prezent majoritatea biofiltrelor au formă circulară). Radierul drenant este elementul de susținere a materialului drenant de umplutură și este executat de regulă din semifabricate (de exemplu: plăci din beton cu dimensiuni de 1m × 0,5m ×0,08m dispuse astfel încât să formeze între ele fante de 0,03m) așezate pe grinzi de susținere fixate pe radierul compact. Radierul compact se execută din beton sau beton armat și este asezat pe o fundație de nisip și pietriș. Radierul compact este construit cu o pantă de 1 – 5% pentru a dirija scurgerea efluentului într-o rigolă periferică.
Materialul granular de umplutură trebuie îndeplinească o serie de condiții și anume: să aibă rezistență mecanică, să reziste la variațiile de temperatură și de compoziție ale apelor uzate, să aibă o suprafață cât mai poroasă și cât mai rugoasă pentru a oferi peliculei biologice suprafețe de contact cât mai mari, să nu conțină substanțe inhibitoare pentru procesul de epurare biologică, să aibă o constituție uniformă și să nu conțină părți fine care ar putea duce la colmatare și să fie curat. Inițial s-au utilizat materiale de umplutură cum ar fi: zgura provenită de la cazane, cocsul, roca spartă de diferite origini, cărămida, pietriș, materiale ceramice, etc. Dimensiunile ale particulelor constitutive ale umpluturii sunt în gama 30 – 100 mm, uzual 30 – 60 mm. În prezent au fost concepute si se utilizează pe o scară din ce în ce mai largă materiale de umplutură din mase plastice cu diferite forme și structuri care oferă peliculei biologice suprafețe de contact și condiții de dezvoltare mult superioare materialelor de umplutură clasice. Înălțimea uzuală a stratului granular de umplutură variază între 1 – 4 m depinzând de mulți factori cum ar fi: concentrația impurităților organice în influentul de apă uzată, tratabilitatea biologigă a apei uzate, dimensiunile granulelor materialului de umplutură, modul de aerare a biofiltrului, gradul de epurare urmărit, etc. În general la biofiltrele obișnuite înălțimea stratului granular este de cca. 1,8 – 2 m.
Sistemul de distribuție a influentului pe suprafața filtrului biologic are rolul de a repartiza cât mai uniform influentul de apă uzată pe suprafața materialului de umplutură. La modul cel mai general, distribuția apei uzate în biofiltru se poate face continuu sau intermitent. În ambele cazuri pentru distribuția apei sunt necesare distribuitoare, iar în cazul distribuției intermitente, pe lângă distribuitoare mai sunt necesare și rezervoare de dozare. Distribuitoarele pot fi fixe sau mobile, iar la rândul lor cele mobile pot fi rotative (utilizate în cazul filtrelor biologice cu secțiune circulară) sau de translație, de regulă cu mișcare „du-te vino” (utilizate în cazul filtrelor biologice cu secțiune dreptunghiulară). Constructiv distribuitoarele pot fi sub forma unor conducte sau jgheaburi cu orificii sau de cunducte cu diuze (sprinklere). Conductele cu diuze se poziționează la o distanță de 0,3 – 0,75 m de suprafața materialului de umplutură, iar în cazul în care se utilizează material granular de umplutură clasic, pentru o uniformitate superioară de distribuție a influentului la suprafața umpluturii se formează un strat de repartiție de cca. 0,2 m grosime din granule cu dimensiuni de 20-30 mm.
Aerarea în filtrele biologice este absolut necesară deoarece procesul de epurare este aerob. Aerul se introduce prin ventilație naturală sau artificială. Ventilația naturală se obține ca urmare a diferenței de temperatură dintre aerul din interiorul, respectiv exteriorul biofiltrului. Circulația aerului din biofiltru este în funcție de climă și anume: iarna, aerul din interiorul biofiltrului este de regulă mai cald decât cel din afara acestuia, și se ridică favorizând admisia aerului proaspăt pe la partea inferioară a biofiltrului, deci o circulație a aerului de jos în sus; vara, aerul din interiorul biofiltrului este mai rece decât cel din afara, deci coboară și parasește biofiltrul pe la partea inferioară, favorizând admisia aerului proaspăt pe la partea superioară a biofiltrului, deci o circulație a aerului de sus în jos; de multe ori, în anumite perioade, circulația aerului se inversează de câteva ori pe zi, deoarece temperatura aerului din interiorul biofiltrului este egală cu cea a apei care este relativ constantă pe când temperatura din exteriorul biofiltrului poate avea mari fluctuații; de asemenea se poate întâmpla ca în anumite condiții circulația aerului din biofiltru chiar să stagneze, situație deloc favorabilă. Pentru a permite circulația aerului prin biofiltru, în zona inferioară a acestuia între radierul drenant și cel compact sunt prevăzute deschideri pe unde să treacă curentul de aer (normele americane prevăd ca suprafața deschiderilor dintre radierele biofiltrului să reprezinte cca. 15% din suprafața transversală orizontală a acestuia). În anumite cazuri se practică ventilația artificială caz în care biofiltrele poartă numele de aerofiltre.
Distribuitoare pentru biofiltre
Echipamentele destinate realizării distribuției apei uzate trebuie să asigure o repartizare uniformă a acesteia pe suprafața plană a biofiltrului, însă, cu intermitență, astfel ca, între udări, stratul filtrant să poată primi cantitățile de aer necesare oxigenării peliculei biologice. Împrăștierea apei uzate se realizează cu: a) distribuitoare fixe – care pulverizează apa prin duze amplasate pe o rețea de conducte; b) distribuitoare mobile cu mișcare de rotație la biofiltre circulare sau alternativă dute-vino pentru cazul biofiltrelor cu suprafața în plan un dreptunghi.
Distribuitoare fixe sunt aceste dispozitive statice sunt utilizate relativ rar și numai la biofiltrele de mici dimensiuni. Ele se construiesc sub forma unor conducte (a) sau jgheaburi cu perforații (b) amplasate direct pe suprafața stratului granular, la intervale de 1,2…2,0 m.
Distribuitoarele rotative sunt apărute în Anglia în 1906 și sunt destinate filtrelor biologice cu secțiune circulară în plan. El este alcătuit din două coloane verticale, una inferioară fixă și alta superioară mobilă. Pe coloana mobilă rotitoare sunt amplasate 2 sau 4 brațe orizontale și numai la dimensiuni foarte mari 6 sau 8 brațe. Apa uzată intră prin coloana fixă în cea mobilă și se răspândește deasupra filtrului biologic prin orificiile brațelor orizontale situate la 150…250 mm pe stratul granular al filtrului.
Biodiscurile
Un alt tip de instalație pentru epurarea biologică a apelor uzate la care cultura bacteriană aerobă este sub formă de peliculă dezvoltată pe suporți inerți din punct de vedere biologic sunt contactoarele biologice rotative denumite și biodiscuri. Constructiv o instalație cu biodiscuri este constituită dintr-un număr de discuri (care formează o baterie) din material plastic sau metalice fixate pe un arbore orizontal rotativ. Bateria de discuri este parțial imersată în bazinul de reacție în care este introdusă apa uzată supusă tratamentului. În timpul procesului de epurare biologică pe suprafețele discurilor se formează peliculă biologică care elimină încărcarea organică din apa. De menționat că atâta timp cât o porțiune de peliculă biologică este imersată în apa cu încărcare organică, îi este asigurată hrană, iar atunci când se găsește în afara apei, îi este asigurată aerarea, aceste două faze succesive repetându-se la fiecare rotație a biodiscurilor.
Discurile au o grosime de 0,7…15 mm, cu diametrul de 500…3000 mm, fiind amplasate la o distanță de 15…20 mm. Această distanță dintre discuri va permite, ca în cazul unei pelicule biologice cu grosimea de 4 mm, pe fețele laterale ale două discuri alăturate, să rămână loc pentru circulația apei și a aerului. Discurile sunt parțial imersate în apa uzată supusă procesului de epurare, cu nivelul static al apei sub lagărele arborelui. În perioada de imersare pelicula biologică adsoarbe materia organică din apa uzată și o fixează în scopul degradării. Filmul de lichid, în contact cu pelicula biologică, este continuu reînnoit prin fenomen de capilaritate. În perioada când partea umectată iese din apă, datorită deficitului de oxigen față de saturație, va apare în mod natural fenomenul de oxigenare – transferul oxigenului din aer în apă. Apa uzată parcurge cuva în lungul arborelui, perpendicular pe discuri. Epurarea biologică poate să aibă loc în una până la patru trepte corespunzătoare seturilor de discuri.Turația seturilor de discuri este de 2…3 rot/min limitată din considerentul de a evita detașarea prematură a peliculei biologice; așadar, viteza periferică se limitează superior la valoarea de 20 m/min, cu un optim de 18 m/min. În general se recomandă ca la aceste echipamente să se utilizeze variatoare de turație în scopul adaptării vitezei periferice la necesitățile procesului. Turația setului de discuri influențează direct debitul de oxigen transferat din aer în apă.
Imersiunea optimă a discurilor este corespunzătoare unei cote de 100…150 mm între nivelul static al apei și arborele pachetului. Instalațiile moderne au discurile cu suprafață ondulată pentru a mări mult indicele de suprafață specifică.Consumul de energie este redus, corespunzător lucrului mecanic necesar acoperirii frecării discurilor cu mediul lichid și a celor din lagăre. În raport cu o instalație similară de epurare cu nămol activ consumul de energie este de numai 20%. Acest consum energetic poate fi în gama 0,72…9,60 kWh/zi. Experimentările au confirmat faptul că acest echipament este economic și dă un bun randament fiind indicat la epurarea biologică a apelor uzate care rezultă din localități mici, societăți comerciale de mică capacitate, hoteluri izolate etc.
Șurubul biologic sau biospiralul este un echipament similar cu cel descris mai sus cu deosebirea că organul activ este un șurub fără sfârșit asemănător celui utilizat la elevatorul hidraulic. Acesta este antrenat în mișcare de rotație de către un grup motoreductor. Datorită formei și mișcării de rotație se reușește crearea unui curent general, longitudinal, care favorizează menținerea în suspensie a particulelor de nămol.
Fig. 1.51. – Biodiscuri (schema constructivă, plasare, principiu de funcționare)
Bazine aerate cu nămol activ
Bazinele aerate cu nămol activ sunt reactoare biologice în care apa uzată supusă tratamentului este pusă în contact cu cultura de microorganisme (care poartă denumirea generică de nămol activ) care este dispersată în aceasta, în condiții de aerare corespunzătoare. În figura urmatoare (fig. 1.55.) este prezentată schema tipică a unei trepte biologice dotată cu bazine de aerare cu nămol activ care are următoarea funcționare: influentul de apă uzată cu încărcare organică (dizolvată sau coloidală), care provine de la treaptă mecanică a stației de epurare, pătrunde în bazinul de aerare cu nămol activ, unde are loc fenomenul de fermentare aerobă în urma căruia apa este eliberată de impuritățile organice biodegradabile; apoi amestecul de apă epurată biologic și nămol activ părăsește bazinul de aerare cu nămol activ și este dirijat către decantorul secundar unde apa epurată se separă gravitațional de nămolul activ rezultând efluentul clarificat al treptei biologice; o parte din nămolul activ separat în decantorul secundar este recirculată către bazinul de aerare, în scopul menținerii unei concentrații relativ constante de nămol activ, iar cealaltă parte este evacuată ca nămol secundar în exces și transmisă către treapta de prelucrare a nămolurilor a stației de epurare.
De menționat că în bazinul de aerare cu nămol activ cultura de microorganisme este menținută permanent în condiții de aerare prin asigurarea unui aport corespunzător de aer sau oxigen. De asemenea trebuie menționat că o mică parte din nămolul recirculat este dirijat și către decantorul din treapta mecanică (decantorul primar) pentru inocularea apei cu microorganisme înainte de ajungerea acesteia în treapta biologică, în scopul învingereii lagului biologic și asigurării unui proces biologic normal încă de la pătrunderea efluentului treptei mecanice în bazinul de aerare cu nămol activ.
Fig. 1.55. – Schema tipică a unei trepte biologice dotată cu bazine de aerare cu nămol activ
Decantoare secundare
Decantoarele sunt ansambluri de construcții și instalații ce au rolul de a separa pe cale gravitațională suspensiile decantabile sau suspensile care printr-un tratament chimic de coagulare–floculare sunt aduse sub o formă decantabilă din apa uzată supusă procesului.
Decantoarele secundare sunt obiectele tehnologice din treapta secundară în care apa supusă tratamentului biologic în bazinele de aerare cu nămol activ sau în filtrele biologice este separată gravitațional de biomasa de microorganisme, rezultând efluentul clarificat al treptei biologice. Nămolul activ sedimentat în decantoarele secundare (denumit și nămol secundar) este colectat de pe radierele acestora prin intermediul unor sisteme de colectare și apoi este dirijat ca nămol secundar recirculat către bazinele de aerare sau către decantoarele primare sau evacuat ca nămol secundar în exces către treapta de prelucrare a nămolurilor.
Constructiv categoriile de decantoarele secundare cel mai frecvent întâlnite în practică sunt decantoarele secundare orizontale longitudinale (fig. 1.56) și decantoarele secundare orizontale radiale (fig. 1.57). Aceste categorii de decantoare secundare sunt similare cu categoriile decantoare primare de același tip, din punct de vedere al desfașurării procesului de lucru și din punct de vedere constructiv, însă prezintă anumite particularități. De mențonat că la fel cu decantoarele primare similare, decantoarele secundare au dimensiuni standardizate, sub forma de serii tipodimensionale.
Fig. 1.56. – Decantor secundar orizontal longitudinal [23]
În cazul decantoarelor secundare radiale, accesul apei se face printr-o conductă care trece pe sub decantor și debușează apoi în centrul lui, sub nivelul apei. Distribuția apei se realizează printr-un perete metalic deflector circular și care obligă apa să pătrundă în bazin pe la partea inferioară a peretelui. Evacuarea apei se face printr-o rigolă periferică, prevăzută cu un deversor reglabil având muchia în formă de dinți de ferăstrău. Evacuarea nămolului se realizează prin intermediul unei conducte, care funcționează sub presiune hidrostatică. Antrenarea nămolului de pe radier și împingerea lui în pâlnia de nămol este realizată de un pod raclor. Tot pe acest pod raclor este prins și un braț metalic, având o lungime egală cu un sfert de diametru, care antrenează grăsimile și le împinge către periferie, unde se opresc în peretele semiînecat, ce împiedică grăsimile să intre în rigola de colectare.
Grăsimile sunt antrenate către o conductă basculantă, așezată paralel cu jgheabul, într-o întrerupere a acestuia. Conducta basculantă are o fantă orizontală așezată astfel încât atunci când podul raclor cu dispozitivul de basculare a conductei nu se găsește în dreptul ei, fanta se găsește deasupra apei. Când podul raclor ajunge în dreptul ei se produce bascularea fanta coboară sub nivelul apei și antrenează grăsimile aduse de brațul metalic, legat la podul raclor. Grăsimile ajung apoi printr-o conductă în bazinul de colectare a grăsimilor, așezat alături de decantor.
Evacuarea nămolului se face printr-o conductă care pornește din pâlnia de nămol și ajunge într-un cămin cu vană. Un motor electric antrenează podul raclor; acesta se sprijină la centru pe un eșafod metalic, iar la periferie pe două roți dotate cu bandaje de poliuretan, care circulă pe peretele bazinului. Podul raclor este prevăzut cu o serie de brațe, care au la partea de jos niște palete reglabile care conduc nămolul către pâlnia de nămol.
Pentru un contact mai bun între palete și peretele radierul bazinului, acestea au prevăzute la partea de contact cu radierul niște benzi de cauciuc.
Pentru curățirea pereților este prevăzută o perie metalică în contact permanent cu pereții, antrenată de podul raclor.
Fig.1.57. – Decantor secundar radial intrare apă uzată; 1 – alimentare apa uzată 2 – pod raclor; 3 – zonă de floculare; 4 – evacuare apă decantată; 5 – evacuare nămol [39]
Bazine cu nămol activ. Sisteme de aerare folosite in bazinele cu namol activ
Treapta biologică este formată dintr-un bazin aerat cu nămol activ și un decantor secundar. Instalația de dezinfecție clorinează apa uzată în două faze: clorinarea influentului și clorinarea efluentului din treapta biologică. Bazinul aerob este prevăzut cu difuzori de aerare cu bule fine cu debit comandat și reglat prin senzori de oxigen și biofiltre mobile, procesul de epurare fiind mixt [60].
Tratarea nămolului se face prin următorul flux tehnologic: nămolul primar este trecut printr-un îngroșător de nămol, în timp ce nămolul secundar este trecut printr-o instalație de flotație în vid în vederea îngroșării prin separarea apei de impurități. După îngroșare, cele două tipuri de nămol sunt amestecate și introduse într-o instalație de fermentare anaerobă a nămolurilor din care rezultă gaz de fermentare, apă de nămol și nămol fermentat. Nămolul fermentat este deshidratat prin intermediul unor filtre cu bandă iar apoi incinerat. Gazul de fermentare este captat și folosit pentru producerea de energie. Apa de nămol este colectată și reintrodusă în circuitul apei din stația de epurare [1, 21, 22].
Fig. 1.58. – Modul biologic – bazin cu nămol [60]
Procesul tehnologic de epurare în bazine cu nămol activ are avantajul că poate fi reglat în funcție de cantitatea apei uzate, temperatură precum și în funcție de încărcarea apei cu substanțe organice. Forma clasică a unui bazin pentru epurare este prezentată în figura urmatoare (fig.1.59):
Fig. 1.59. – Schema de principiu a unui bazin pentru epurare biologică cu nămol activ
Pentru ca eficiența procesului biologic de fermentație biologică să fie cât mai mare, în practică au fost dezvoltate diferite variante ale procesului cu nămol activ, în scopul asigurării unor concentrații de nămol activ și încărcare organică cât mai adecvate în tot volumul bazinului de aerare.
Așadar, există două bazine de aerare și două decantoare secundare. Nămolul decantat poate fi recirculat în cadrul fiecărei trepte sau pe întreaga instalație. În acest mod capacitatea nămolului de a degrada substanța organică este mai bine folosită. Totodată se realizează o calitate mai bună a nămolului activ și se menține vigoarea acestuia. Schema oferă posibilitatea de realizare a unei eficiențe mai mari de epurare. Schema este recomandată pentru ape uzate cu încărcări mari în materie organică sau atunci când instalația trebuie să funcționeze cu încărcări specifice ale nămolului reduse. Cercetările efectuate de Lindner au demonstrat că într-un sistem de epurare cu nămol activ în mai multe trepte se pot obține performanțe superioare de purificare în raport cu o treptă unică.
Schema de epurare biologică cu regenerarea nămolului sau procedeul de stabilizare prin contact. Această variantă tehnologică este alcătuită dintr-o treaptă clasică, convențională de epurare biologică, urmată de un alt bazin de oxidare a nămolului. Inițial soluția a pornit de la necesitatea de reaerare în scopul îmbunătățirii calității nămolului. Pentru aceasta nămolul extras din decantorul secundar este introdus într-un bazin de oxidare unde se pune în contact nămolul cu oxigenul din aer și cu supernatantul extras din bazinele de fermentare.
Supernatantul – apa din nămol – este folosită drept hrană pentru biomasă. Nămolul este reținut în bazin o perioadă mai lungă de timp necesară pentru reducerea volumului și deci se poate obține o economie de energie la pomparea acestuia. Cercetările moderne au dovedit că în bazinul de aerare eficiența maximă de epurare se realizează în primele 30… 45 minute în care materia organică este adsorbită de biomasă și transferată acesteia. După acest interval de timp aerarea nu mai este eficient utilizată. Din acest motiv se consideră utilă separarea nămolului în decantorul secundar și continuarea procesului de mineralizare a substanței organice adsorbite într-un alt bazin. După separarea acestuia nămolul continuă asimilarea substanței organice până la faza de declin a activității de creștere bacteriană. Acest proces se desfășoară în bazinul de reaerare – regenerare – dimensionat la un volum mai mic corespunzător nămolului separat din apă. Pe această cale se reduce volumul construcțiilor deoarece suma volumelor baziului de contact și de regenerare este inferioară celui corespunzător bazinului de aerare din soluția clasică. Nămolul din bazinul de reaerare se reîntoarce în instalație, pe circuitul de recirculare, unde va avea o capacitate crescută de adsorbție.
Schema de epurare biologică cu aerare extinsă: acest procedeu este similar celui convențional, clasic, cu deosebirea că bazinul are un volum mult mai mare decât cel necesar degradării biologice. În prima porțiune a bazinului se realizează degradarea substanței organice pentru ca apoi, datorită limitării hranei, să se desfășoare procese de stabilizare aerobă a nămolului activ.
Practic în acest proces de aerare prelungită se realizează o oxidare totală a materiei organice și o reducere substanțială a cantității de nămol; nu rezultă nămol în exces. Indicele CBO5 a nămolului este foarte mic corespunzător fazei endogene de descompunere. Modelul de curgere prin bazinul de aerare este de tip piston – deplasare hidraulică uniformă și redusă.
Fig. 1.63. – Schema de epurare cu aerare prelungită
Fig. 1.64. – Flux tehnologic al instalației de epurare cu nămol activ [63]
După principiul de funcționare sistemele de aerare pot fi clasificate în:
– sisteme de aerare pneumatice – la care aerul este comprimat și introdus în bazinul de aerare cu nămol activ prin intermediul unor echipamente sub formă de: bule fine (cu diametre de 1 – 1,5 mm), bule mijlocii (cu diametre de 1,5 – 3 mm) sau bule grosire (cu diametre de 3 – 120 mm);
– sisteme de aerare mecanice – la care conținutul bazinului cu nămol activ se pune în contact cu aerul atmosferic printr-o agitare (amestecare) foarte intensă;
– sisteme de aerare mixte – care utilizează atât dizpozitive pneumatice de insuflare a aerului cât și dispozitive mecanice de agitare a conținutul bazinului cu nămol activ.
Aeratoarele pneumatice cu conducte găurite au fost utilizate în multe din stațiile de epurare din țară, montate pe fundul bazinelor de epurare biologică sau perpendicular pe perete la o distanță medie de 0,8 m față de nivelul apei în bazinele de aerare pneumatică tip INKA. Randamentul acestui sistem de aerare era de 5,5 – 7 la o eficiență energetică de 5 – 5,5 . Acest sistem de aerare este utilizat și în separatoarele de grăsimi. Firma Envicon oferă pe piață difuzoare cu bule mari tip ERS din țevi de inox sau PE utilizate mai ales în separatoarele de grăsimi și pentru apele uzate grase.
Tuburile statice executate din materiale plastice sunt folosite în special pentru omogenizare. Utilizate împreună cu aeratoarele pneumatice cu bule fine ajută și la oxigenare.
Aeratoarele pneumatice cu bule fine cu difuzoare poroase ceramice utilizate în stațiile de epurare sunt sub formă de plăci (cu dimensiuni uzuale de 300 x 300 x 24 mm), sau sub formă de tuburi poroase (lungimi de 600 mm și diametre de 50 – 75 mm), cu porizități de 30 – 35 % și permeabilități de 12 – 24 . Aceste difuzoare au o pierdere de presiune de 0,15 m col.H2O, care se dublează în momentul colmatării, când trebuie demontate și curățate.
Pentru a fi eficiente, prin ele trebuie să circule aer curat (cantitatea de praf în aer să fie mai mică de 0,015 mg/m3), iar funcționarea să fie continuă. Firme care oferă difuzoare poroase pe piața românească sunt ENVICOM, TRAILIGAZ.
Dintre sistemele de aerare pneumatică cu bule fine cele mai frecvent întâlnite sunt: difuzoarele cu plăci poroase fixate pe radierul bazinului, difuzoarele cu tuburi poroase plasate pe radierul bazinului, sistemele de difuzoare de tip dom montate pe un sistem de conducte metalice amplasat pe radierul bazinului,sistemele de difuzoare cu tuburi membranoase montate pe un sistem de conducte metalice amplasat pe radierul bazinului, sistemele de conducte membranoase plasate pe radierul bazinului, etc.
Fig.1.65. – Difuzor poros tubular Fig.1.66.- Difuzoare cu placi poroase
Fig. 1.67. – Difuzoare poroase de tip disc amplasate pe tuburi
Aeratoarele pneumatice cu difuzoare cu membrană elastică și tubulare au partea activă (membrana găurită) din cauciuc EPDM rezistent la ozon, cu durata de îmbătrânire mare, corpul difuzorului fiind realizat din mase plastice rezistente la șoc. Acestea nu se colmatează datorită faptului că orificiile se închid la oprirea aerului, iar în timpul funcționării vibrațiile membranei duc la o autocurățire eficientă. Difuzoarele tip panou au membrană elastică poroasă din material termoplastic.Treapta de epurare biologică a stației de epurare a apelor menajere din orașul Iași a fost echipată în anul 1995 cu peste 9000 de difuzoare disc cu membrană elastică produse de firma Envicon.
Firma ASIO comercializează difuzori tubulari cu membrană elastică. Sistemul ASE constă din tuburi de susținere pe care sunt montate aeratoare A 109 cu membrană perforată, din cauciuc special. Membrana distribuie bule fine de aer; în lipsa presiunii din tuburi, porii membranei sunt închiși, împiedicând intrarea în sistem. Acest sistem poate fi utilizat în procese cu funcționare intermitentă.
Sistemul mai are o armătură de purjare, pentru eliminarea apei condensate din aerul comprimat.Firmele americane AIRFLEX TUBE, AQUA ENDURATUBE și Diffuser Tech Aeration Systems, Inc. (HYOTUBE), oferă difuzori tubulari în gama 200 – 500 – 600 și 1000 mm și 305 – 2440 mm construiți din materiale cu durabilitate mare de funcționare (EPDM, URETAN, SILICON).
Fig. 1.68. – Bazin cu nămol activ cu aerare prin difuzoare de tip dom
Dintre sistemele de aerare pneumatică cu bule mijlocii cele mai frecvent întâlnite sunt sistemele de tip INKA de țevi metalice perforate plasate în bazinul de aerare la o adâncime medie. Introducerea apei brute se face axial pe la partea inferioară, rotorul central realizează o bună amestecare a apei cu aerul insuflat sub presiune în zona respectivă. In continuare amestecul apă plus aer este trimis spre zona secundară de reactie unde se vor continua procesele de oxidare aerobă a substantelor organice:
Fig. 1.69. – Sectiune printr-un bazin de aerare tip INKA
1 – canal pentru introducerea aerului; 2 – conducte pentru introducerea aerului în bazin; 3 – canal pentru aductiunea apei uzate; 4 – conducte de aer cu orificii; 5 – ecran din lemn pentru dirijarea circulatiei apei în bazin.
Dintre sistemele de aerare pneumatică cu bule grosiere cele mai frecvent întâlnite sunt aeratoarele cu deversor , aeratoarele cu ejector , aeratoarele statice cu șicane, etc.
Dintre sistemele de aerare mecanică cele mai frecvent întâlnite sunt aeratoarele cu palete, perii, sau perii pentru șanțuri de oxidare și aeratoarele cu rotoare lente sau rapide.
1- grup de antrenare; 2 – perie ( palete) 3- ecran; 4 – bazin de aerare
Fig. 1.74. – Aeratoar cu rotor cu imersie fixă
Aeratoarele mecanice de suprafață cu perii au eficiența de aerare de 2 în apa curată și 1,4 – 1,7 în apa uzată. Aeratoarele mecanice cu rotor au o eficiență de aerare 1,8 – 2,2 în apa curată și 1,3 – 1,8 în apa uzată.
În figura urmatoare (fig. 1.75) este prezentată o secțiune longitudinală prin aeratorul cu perii YHG, în două variante (funcție de tipul bazinului și de mărimea aeratorului).
Fig. 1.75. – Secțiune longitudinală prin aeratorul cu perii YHG
În figura urmatoare (fig.1.76.) sunt prezentate schematic cinci tipuri de conuri de aspirație are se montează pe aerator în funcție de adâncimea bazinului de aerare și de circulația curenților de apă în bazin.
Fig. 1.76. – Exemple de conuri de aspirație pentru aeratoare
La aeratoarele mecanice de suprafață românești TD (cu rotor de tip pompă, cu palete drepte tangențiale), eficiența maximă de aerare este de 1,5 – 2,6 , iar la aeratoarele DT (cu rotor top pompă diagonal cu tub) eficiența maximă de aerare este de 1,6 – 2,18 în apa uzată.
În zonele rurale unde apa potabilă este obținută din bazine, aerarea de iarnă este larg practicată pentru a preveni problemele legate de gust și clor din timpul perioadelor cu anoxie.
Fig. 1.77. – Injectarea aerului
Aerul este de obicei injectat, fie printr-un tub, fie prin diferite tipuri de difuzoare, în apropierea punctului de admisie/aspirație a a apei. Ipoteza subliniată este aceea că injecția de aer va îmbunătăți calitatea apei în regiunea de admisie a apei.
Folosirea aerării în administrarea calității apei din bazine este variabilă, în funcție de regiune. Acest lucru s-a observat în urma experienței practice din diferite regiuni. În regiunile reci, aerarea se practică în special iarna, când nivelul de oxigen din bazine este aproape de zero, fapt ce duce la probleme de gust și miros. Metoda tradițională folosită este cea a injecției de aer în zona de admisie / adsorbție a apei, aerul venind de la capătul unui tub conectat la un compresor. De obicei tubul folosit are un diametru interior de 1,27 cm. Acest tip de aerare dă rezultate într-o zonă mare de apă în jurul aeratorului.
Condiții anoxice, care pot apărea atât vara cât si iarna dar, sunt mai probabile iarna când bazinele pot fi acoperite de gheață multe luni. Condițiile anoxice constau într-o schimbare de la oxidare și până la reducerea condițiilor de mediu (de viață) din bazine. Prin reducerea acestor condiții sunt produse hidrogen sulfurat și alte componente inacceptabile.
Aerarea servește atât la eliminarea acestor gaze cât și la formarea unui produs de oxidare care previne formarea acestor gaze dăunătoare.
Sistemele de aerare mixte sunt sisteme combinate, formate de regulă dintr-un dispozitiv de insuflare a aerului sub formă de bule fine și un dispozitiv mecanic de agitare de tip perie sau amestecător. Ca exemplu, în figura urmatoare este prezentat un bazin cu nămol activ dotat cu un sistem de aerare HYPOAIR compus dintr-un difuzor pneumatic de insuflare a aerului și un amestecător special.
Fig. 1. 78. – Bazin cu nămol activ cu sistem de aerare mixt de tip HYPOAIR
Soluții constructive pentru aeratoare:
-AER-GS+AD+FRMD : AER-GS este soluția ideală pentru aplicații SBR datorită posibilităților foarte flexibile de adaptare a aerarii fără reducerea capacitații de mixare. Decantorul tip AQUA DECANT (AD) evacueaza stratul de apa epurata de la suprafața bazinului SB. FRMD indepărteaza nămolul flotat care se poate forma la suprafața apei.
Fig. 1.79. – Aerator AER-GS
-AER-FES+MIX-SL [fix] : Se pretează pentru bazine cu încarcaturi mari și cu nivel de apă fix sau cu variații minime. În cazul încărcăturilor scăzute AER-FES și MIX-SL pot opera alternativ pentru a economisi energie electrică. Pentru încărcături mari și conținut ridicat de masă biologică, MIX-SL menține omogenizarea completă pentru a asigura menținerea solidelor în suspensie.
Fig. 1.80. – Aerator AER-FES
-AER-GD+MIX-SL+FB: AER-GD se pretează în mod deosebit pentru iazurile de oxidare datorită transferului ridicat de oxigen și curenților pe care îi produce. Unitatea MIX-SL operează atat ca generator de flux cat și ca mixer pentru a menține condiții de omogenizare optime. FB rupe stratul de spumă ce se poate forma la suprafața apei și o reintroduce în apă.
Fig. 1.81. – Aerator AER-GD
-AER-AS/MIX-SL+AD: AER-AS/MIX-SL și AD [AQUA DECANT] este cea mai uzuala și simplă configurație SBR, cu MIX-SL montat sub AER-AS. Aceasta îmbunatațește eficiența de aerare, elimină sistemul de ghidaj al mixerului, aliniaza axele pentru a obține un tipar îmbunătățit de omogenizare concomitent reducăndu-se consumul de energie.
Fig. 1.82. – Aerator AER-AS
-AER-AS+MIX-SL+AD: Combinația de aerator, mixer și extractor de apă, în cantitațiile selectate, este utilarea completă a unui sistem SBR punand la dispoziție toate echipamentele necesare fiecarei faze a procesului. AER-AS și AD [AQUA DECANT] flotoare urcă si coboară în funcție de nivelul apei în timp ce MIX-SL este fixat sub nivelul minim al apei.
Fig. 1.82. – Aerator AER-AS+MIX-SL+AD
-AER-SB/L+FRED: O aplicație pentru AER-SB/L este procesarea apelor uzate provenite de la animale, deoarece ca și aerator submersat, cu capacitate de omogenizare ridicată, are posibilitatea de a menține în suspensie solide de o densitate ridicată. Acest tip de apa uzata este predispusă la formarea unui nivel considerabil de spumă, aceasta este reintrodusa de FRED completand astfel activitatea de omogenizare a AER-SB/L.
Fig. 1.83. – Aerator AER-SB
-AER-AS+AER-SL: Combinația AER-AS și AER-SL [flotor] este ideală pentru sisteme mari de lagune cu încărcături relativ scăzute și/sau fluctuații sezoniere. Ca și aerator direcțional AER-SL asigură viteza orizontală, pentru a susține dispersia de oxigen, și generarea de flux, pentru a preveni formarea unor zone neomogenizate.
Fig. 1.84. – Aerator AER-AS+AER-SL
-AER-AS+MIX-BS: MIX-BS susține AER-AS pentru a oferi condiții de omogenizare complete în bazine mari sau adanci cat și pentru îmbunătațirea aerarii generale și eficienței omogenizarii. Mixerul menține solidele în suspensie în timp ce aerarea este oprită pentru faza de denitrificare sau in perioadele sezoniere și condiții de încărcătura redusă.
Fig. 1.85. – Aerator AER-AS+MIX-BS
1.6. Alegerea și motivarea soluției de sistem de aerare pentru bazinul activ
Se determină nivelul tehnic al utilajelor folosind metoda DISTEH.
Metoda DISTEH permite cuantificarea nivelului tehnic al unui grup de utilaje, comparabile între ele, prin calcularea „distanței tehnice” față de un utilaj ideal, evidențiind totodată direcțiile de acțiune în activitățile de cercetare-proiectare-fabricație vizând realizarea unor utilaje cu înaltă competivitate.
Această metodă permite ierarhizarea echipamentelor analizate, funcție de utilitatea totală în exploatare a acestora, precum și ierarhizarea criteriilor de departajare, funcție de viteza de ameliorare a nivelului tehnic, deci indică ansamblele, subansamblele și principalele repere ale echipamentului care trebuie perfecționate în vederea creșterii competitivității acestuia.
Se utilizează în general, următorul algoritm:
1. Se stabilește mulțimea „m” a echipamentelor supuse analizei, alegându-se echipamente cu aceeași destinație, din aceeași grupă tipodimensională și, deci, comparabile între ele:
i = 1,2,…,m (1.1)
Unde:
E1 – …………………………………
E2 – …………………………………
E3 – …………………………………
E4 – …………………………………
2. Se stabilește mulțimea criteriilor de departajare „n” care influențează în sens pozitiv sau negativ exploatarea:
j = 1,2,…,n (1.2)
3. Se împarte în două mulțimea criteriilor de departajare:
submulțimea criteriilor de maxim „n1” (j n1), respectiv a criteriilor care de dorit ca în exloatare să aibă valori cât mai mari;
submulțimea criteriilor de minim „n2” (j n2), respectiv a criteriilor care de dorit ca în exploatare să aibă valori cât mai mici;
(1.3)
Se realizează tabelul 1.2 în care sunt prezentate sintetic atât mulțimea utilajelor analizate cât și criteriile de departajare. Elementele tabelului 1.1 sunt notate cu aij.
Se elaborează vectorul de ierarhizare al criteriilor (caracteristicilor) de departajare j
(j = 1,2,…,n) în funcție de importanța lor în exploatare:
C1, C5,≥ C2C3, C4 ≥ C6 (1.4)
Unde :
C1 – Puterea necesară ………………………………… [kW]
C2 – Masa ………………………………… [kg]
C3 – Viteza de deplasare ………………………………… [m/s]
C4 – Complexitatea constructivă a …………………………………
C5 – Siguranță în exploatare
C6 – Complexitatea întreținerilor
Tabelul 1.7. – Prezentarea criterială a soluțiilor propuse
5.Se elaborează vectorul de ierarhizare al criteriilor (caracteristicilor) de departajare j(j=1,2,….,n) în funcție de importanța lor în exploatare:
1 Cj I Cj 0
2 Cj P Cj 0
3 Cj PP Cj 0
Tabelul 1.8. – Vectorul de ierarhizare a criteriilor
8.Se construiește matricea calității echipamentelor după caracteristicile considerate care are j linii și i coloane în care elementele matricei se determină cu relațiile:
dacă caracterul criteriului este un maxim:
bij= (1.5)
dacă caracterul criteriului este un minim:
bij= (1.6)
cij= (1.7)
Tabelul 1.9. – Matricea calitaților
9.Se construiește matricea decizională în care elementele care are j linii și i coloane în care elementele se determină cu relația:
di,j=ci,j·γj (1.8)
Tabelul 1.10. – Matricea decizională
Conform analizei DISTEH varianta optimă de bazin de aerare cu nămol activ este varianta cu punctajul cel mai mare și anume varianta … .
În continuare în proiect se va calcula si proiecta un bazin de aerare cu nămol activ cu aerator cu imersie variabilă conform temei.
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: STUDIU DOCUMENTAR PRIVIND EPURAREA APELOR UZATE MENAJERE [303252] (ID: 303252)
Dacă considerați că acest conținut vă încalcă drepturile de autor, vă rugăm să depuneți o cerere pe pagina noastră Copyright Takedown.