UNIVERSITATEA TEHNICA „GHEORGHE ASACHI” DIN IASIFACULTATEA DE INGINERIE CHIMICA SI PROTECTIA MEDIULUISPECIALIZAREA INGINERIA MEDIULUI

PROIECT

LA TEHNOLOGII SI BIOTEHNOLOGII ALE

APELOR UZATE

Îndrumător:Asis. ing. drd. Mustereţ Corina

STUDENTE: fghfjhgjh GRUPA: 2407

2010-2011

CUPRINS

1.Tema de proiectare

2.Memoriu tehnic (se vor prezenta obiectivele proiectului, etapele procesului tehnologic si descrierea acestuia)

3.Considerente privind epurarea apelor uzate municipale

3.1. Poluanti caracteristici si impactul acestuia asupra mediului, necesitatea apelor uzate

3.2. Conditii de calitate pentru factorul de mediu, normative tehnice

3.3.Caracteristicile apelor uzate municipale

4.Tehnologia adoptata pentru apele uzate

4.1. Variante tehnologice de epurare a apelor uzate principale

4.2. Factorii care influenteaza selectia operatiilor si proceselor unitare din schema tehnologica de epurare

4.3. Determinarea gradului de epurare necesar

4.4. Alegerea variantei tehnologice optime ( cu justificarea acestuia din punct de vedere tehnic,economic si tehnologic si descrierea detaliata a procesului )

4.5. Calculul concentratiei intermediare realizate pentru etapele de epurare mecanic si biologic si verificarea realizarii gradului de epurare necesara

4.6. Elaborarea schemei tehnologice bloc

4.7. Materii prime si energie

4.8. Subproduse, materiale energetice si deseuri

5. Proiectarea tehnologica a utilajelor

5.1. Debite de calcul utilizate in statiile de epurare municipale

5.2. Calculul utilajelor din cadrul dreptei mecanice de epurare (gratar, bazin de floculare, deznisipator, decantor primar)

5.3. Calculul utilajelor din cadrul dreptei mecanice de epurare (bazin cu namol activ, decantor secundar)

5.4. Tratarea namolurilor ( aspecte generale privind colectarea si tratarea namolurilor)

6.Plansa.Schema tehnologica de epurare a apelor municipale

7.Bibliografie

Tema de proiectare

Sa se elaboreze proiectul tehnologic al unei statii de epurare ape uzate urbane. Se dau urmatoarele date:

A. Debite de calcul:

Qzi,med=0,275m3/sQzi,max=0,335m3/sQorar,min=0,210m3/sQorar,max=0,355m3/s

B. Compozitia apelor uzate care sunt introduse in statia de epurare:

Solide in suspensie:CiSS=385mg/lSubstante organice:CBO5=455mg/l CCOCr=555mg/lAzot total: CiN=14,5 mg/lTemperatura apei uzate: 200CpH-ul =7Constanta de consum a oxigenului din apele uzate : K1=0,1 zi -1

C. Analizele de laborator ale emisarului in care se deverseaza apele uzate epurate:

Oxigen dizolvat: COr=6 mg/l (concentratia oxigenului dizolvat din receptor)Substante organice :CBO5=20 mg/l CCOCr=50 mg/lSolide in suspensie: CeSS=50 mg/lAzot total: CeN=2,5 mg/lTemperatura medie a apei este de 100

C

Constanta de oxigenare a apei:K2=0,2 zi -1

D. Studiile hidrologice ale emisarului indica:Viteza medie a apei v=1,5 m/sCoeficientul de sinuozitate al raului: Ø=1,2Constanta vitezei de consum a oxigenului din apele uzate K1

r=0,1 zi-1

E. Utilaje ce urmeaza a fi proiectate.

Memoriu tehnic

Epurarea apelor uzate urbane şi industriale este o necesitate a societăţii

contemporane în permanenţă dezvoltare. Creşterea populaţiei şi industrializarea

continuă indispenabilă modernizării societăţii au condus la creşterea consumului de

apă, a volumului de ape uzate, a nmărului şi complexităţi poluanţilor din aceste ape

uzate.

Proiectul urmăreşte să rezolve principalele probleme generate de infrastructura

apei potabile existentă în zonele urbane, astfel încât să fie protejate atât mediul

înconjurător cât şi efluentul.

Lucrarea urmăreşte proiectarea unei staţii de epurare a apelor uzate urbane, cât

mai eficentă din punct de vedere economic şi ecologic, care asigură eliminarea unei

categorii de poluanţi denumiţi refractari sau prioritari, care produc efecte economice şi

ecologice negative şi care trec neschimbaţi prin treptele de epurare mecano-chimică şi

biologică (epurarea avansată).

Ca obiective, în ceea ce priveşte proiectul de an, putem preciza următoarele:

Dobândirea cunoştinţelor de specialitate inginerească prin elaborarea unui studiu de

caz – staţie de epurare a apelor uzate urbane.

a) Însuşirea terminologiei legale referitoare la parametri şi intervalul lor optim de

variaţie;

b) Însuşirea valorilor legale precizate prin NTPA 001, 002/2002, reactualizat în 2005 –

legea apelor – specifice în calculele inginereşti;

c) Dezvoltarea capacităţii de calcul inginereşti pentru procesele unitare din tehnologia

de epurare;

d) Însuşirea principiilor de alegere a echipamentelor specifice conform datelor

calculate în procesele unitare

e) Cunoaşterea modalităţilor de abordare a aspectelor tehnico-economice (costuri de

investiţie, costuri de exploatare, bilanţ energetic pe staţie, preţ de cost pe m3 de apă

epurată).

În primul capitol se pezintă datele de proiectare a proiectului tehnologic al unei

staţii de epurare a apei uzate urbane.

În al doilea capitol este prezentat memoriul tehnic.

În al treilea capitol, se face o introducere asupra problemelor generale legate de

epurarea apelor uzate industriale, cu referiri directe la epurarea mecanică, epurarea

chimică şi epurarea biologică a apelor uzate, la clasificarea şi prezentarea principalelor

compuşi organici nebiodegradabili (poluanţi refractari sau prioritari).

În al patrulea capitol, se prezintă principalele variante de epurare a apelor uzate

pentru eliminarea compuşilor nebiodegradabili din apele uzate, grupate după tipul

procesului care stă la baza metodei. Pentru fiecare din metode se prezintă informaţii

legate de desfăşurarea procesului, uilajele specifice care se folosesc, factorii şi

condiţiile care influenţează efiecienţa procesului, mecanismele de racţie. Se prezintă

avantajele şi dezavantajele aplicării acestor procese, mai ales prin prisma epurării unor

cantităţi mari de ape uzate, având în vedere şi aspectele economice ale fiecărui

proces.

În urma analizării avantajelor şi dezavantajelor fiecărei variante tehnologice de

epurare, din punct de vedere ecologic şi economic, ca variantă tehnologică optimă se

alege staţia de epurare mecano-chimico-biologică de epurare a apei uzate, numită şi

epurarea avansată a apelor uzate.

Epurarea avansată a apelor uzate. Epurarea mecanică, chimică şi biologică nu

realizează eliminarea poluanţilor prioritari, care, chiar şi în concentraţii foarte mici, au

efecte negative asupra organismelor vii şi asupra echilibrului ecologic în natură sau

care limitează posibilităţile de recirculare/reutilizare a apei în industrie, agricultură.

Dintre poluanţii prioritari care sunt reţinuţi prin procedee de epurare avansată se

menţionează: compuşii anorganici solubili, compuşii organici nebiodegradabili, solidele

în suspensie, coloizii si organismele patogene.

Procedeele de epurare avansată se pot aplica fie înaintea etapei de epurare

biologică sau după aceasta, în funcţie de matricea apei uzate (concentraţia şi tipul

poluanţilor).

Etapele procesului de epurare avansată sunt:

-grătare şi site, scopul grătarelor este de a reţine corpurile plutitoare şi suspensiile mari

din apele uzate (crengi şi alte bucăţi din material plastic, de lemn, animale moarte,

legume, cârpe şi diferite corpuri aduse prin plutire, etc.), pentru a proteja mecanismele

şi utilajele din staţia de epurare şi pentrua reduce pericolul de colmatare ale canalelor

de legătură dintre obiectele staţiei de epurare;

-deznisipatoare, este operaţia unitară prin care se elimină pietriş şi alte materii solide cu

dimensiuni ≥ 0,2 mm., care au densitatea mult mai mare decât a apei sau a

componenţilor organici din apele uzate;

- coagularea-flocularea, sunt metode de tratare a apelor, care facilitează eliminarea

particulelor coloidale din apele brute, prin adăugarea de agenţi chimici, aglomerarea

particolelor coloidale şi respectiv separarea lor ulterioară prin decantare, flotaţie cu aer

dizolvat, filtrare. În afară de eliminarea coloizilor şi reducerea urbidităţii din apele de

suprafaţă, prin coagulare se reduc parţial culoarea, gustul, mirosul, respectiv conţinutul

de microorganisme;

-decantoare primare, sunt bazine deschise în care se separă substanţele insolubile

mai mici de 0,2 mm. care se prezintă sub formă de particule floculente, precum şi

substanţe uşoare care plutesc la suprafaţa apei;

-bazine cu nămol activ, în aceste bazine epurarea apelor uzate au loc în prezenţa unui

amestec de nămol activ cu apă uzată, agitat în permanenţă şi aerat;

-decantoarele secundare, sunt o parte componentă deosebit de importantă a treptei

de epurare biologică şi au scopul de a reţine nămolul, materiile solide în suspensie,

separabile prin decantare (membrana biologică sau flocoanele de nămol activ, evacuate

o dată cu apa uzată din filtrele biologice, respectiv din bazinele cu nămol activ).

În capitolul cinci, se prezintă posibilităţile de integrare a epurării avansate în

procesul tehnologic de epurare a epelor uzate urbane, pentru a realiza gradul de

epurare dorit şi dimensionarea utilajelor din cadrul staţiei de epurare a apelor uzate

urbane.

În capitolul sase este prezentată schema thenologica a staţiei de epurare a apelor uzate urbane.

În capitolul sapte, este prezentată bibliografia.

Capitolul III

Considerente privind epurarea apelor municipale

3. Considerente privind epurarea apelor municipale

Trebuie chiar de la inceput precizat, ca prin ape uzate se intelege amestecul de ape uzate menajere, industrial, meteorice de deranj, si impuritatile caracteristice apelor uzate industriale, provenite din gospodarii sunt asemanatoare celor orasenesti. De aceea in unele cazuri este destul de dificil de a spune despre o apa uzata ca, din punct de vedere calitativ face parte din categoria apelor uzate menajere sau orasenesti; proiectantul este acela care decide in final categoria din care apa uzata face parte. [M. Negulescu,1987].

Procesul de epurare consta in indepartarea din apele uzate a substantelor toxice, a microorganismeior, etc., in scopul protectiei mediului inconjurator (emisar im primul rand, aer, sol, etc); o epurare corespunzatoare trebuie sa asigure conditii favorabile dezvoltarii in continuare a tuturor folosintelor (alimentari cu apa, piscicultura, agricultura, etc.).

Evacuarea apelor uzate neepurate in mod corespunzator poate prejudicia, printre altele, in primul rand sanatatea publica ca o prima masura, in aceasta ordin de idei, STAS 1481-76 prevede ca apele uzate sa fie evacuate intotdeauna in aval de punctele de folosinta. De asemenea STAS 4706-74 stabileste o serie de conditii tehnice de calitate care trebuie sa le indeplineasca amestecul dintre apa uzata si a emisarului in aval de punctul de evacuare a apelor uzate , astfel incat folosintele in aval sa nu fie afectate.

Epurarea apelor uzate se realizeaza in statii de epurare; acestea fac parte integranta din canalizarea orasului sau industriei, marimea lor fiind determinate de gradul de epurare necesar, de debitele si caracteristicile apelor uzate si ale emisarului, de folosintele prezente si viitoare ale apei.

Apele uzate evacuate in retelele de canalizare urbane sau direct in statii de

epurare au caracteristici distincte, functie de natura, vechime, fenomenele de dilutie si

autoepurare aparute, natura procesului tehnologic generator de ape uzate si chiar de

conditiile operationale si climatice existente (in cazul proceselor tehnologice ce se

desfasoara in utilaje/unitati deschise).

3.1. Poluanti caracteristici si impactul acestuia asupra mediului, necesitatea apelor uzate

Printre principalii poluanti care sunt prezenti in apele uzate se numara si :

1.Materii in suspensii a caror cantitate, marime si natura constituie un factor activ de corodare a canalelor sau conductelor retelei de canalizare , provoaca dureri sau impiedica curgerea hidraulica normal cum ar fi :

- suspensii mari si grele sau alte materiale care se pot depune;- corpuri (solide) plutitoare sau antrenate care nu trec prin gratare cu deschideri de 20

mm;- substantele solide care in apa retelelor de canalizare provoaca fenomene de coagulare

care duc la formare de depuneri in colectare;- pacura, uleiuri, grasimi sau alte materiale care genereaza aderenta de natura sa

produca zone de acumulari cu depuneri pe peretii colectoarelor;

2.Reziduri organice provenind din apele uzate menajere,industriale şi complexe

de creştere a animalelor.Cele mai încarcate sunt cele din industria alimentară,cea

organică de sinteză şi de hârtie. Impactul acestor compuşi constă în reducerea

concentraţiei de oxigen dizolvat cu repercursiuni asupra florei, faunei. Prezenţa acestor

compuşi este indicată de CBO5.

3.Substante cu agresivitate chimica asupra materialelor care sunt folosite in mod

obisnuit la constructia retelelor de canalizare si statiilor de epurare a apelor uzate din

centrele populate.

4. Substante de orice natura , solida sau dizolvata, care in aceasta stare sau prin

evaporare impiedica exploatarea normala a canalelor si statiilor de epurare sau

provoaca impreuna cu aerul amestecuri detonante cum ar fi : benzine, benzen, eter,

cloroform, acetilena, dicloretilena, alte hidrocarburi clorurate, sulfura de carbon si alti

solventi, namol de la generatoarele de acetilena, etc.

5. Substante prioritare si prioritar periculoase care pun in pericol personalul de

exploatare al canalizarii (de exemplu : alaclor, antracen, atrazin, difenileteri, cadmiu si

compusii sai, 1,2-dicloretan, diclormetan, plumb si derivatii sai, mercur si derivatii sai,

naftalina, nichel si derivatii sai, compusi tributilstanici, triclormetan,DDT).

6. Substante inhibitoare ale procesului de epurare in cantitati care, in conditiile

diluarii realizate in reteaua de canalizare, ar putea prejudicia functionarea statiilor de

epurare sau a celor de tratare namol (de exemplu: materii solide in suspensie si

coloidale, cantitati mari de ioni de metale grele de tip mercur, plumb, acizi sau baze

puternice, clor rezidual, etc.).

7.Nutrienţi include: azotul, fosforul, compuşii cu azot şi fosfor, siliciul şi sulfaţii.

Principalele surse de generare le constituie apele uzate menajere şi efluenţii din industria îngrăşămintelor chimice. Azotul şi fosforul stimulează creşterea algelor provocând fenomenul de eutrofizare.

8. Suspensii inerte ,materii coloidale sau materiale fin divizate rezultate ca urmare

a proceselor de spălare din diverse industrii. Prin depunerea solidelor în suspensie se

perturbă viaţa acvatică normală (înfundarea branhiilor peştilor) în emisarul în care a fost

deversată apa uzată.

9.Alţi compuşi cum ar fi: sărurile sau agenţii reducători (sulfiţi sau săruri feroae)

acizi, baze, uleiuri, care apar în efluenţii rezultaţi din diverse industrii.

În cantităţi mici, sărurile nu au efecte negative asupra mediului înconjurător, dar

compuşii reducători, prin consumarea oxigenului dizolvat micşorează capacitatea de

autoepurare a emisarului.

10 . Apa caldă produsă de mai multe industrii care utilizează apa ca agent de

răcire. Deversarea ca atare a apei calde în emisar perturbă desfăşurarea proceselor

biologice de autoepurare (temperature maximă admisă 30°C).

Necesitatea epurării apelor uzate

In Romania, calitatea apelor este urmarita conform structurii si principiilor

metodologice ale Sistemului National de Supraveghere a Calitatii Apelor care cuprinde

cele cinci subsisteme de apa si sursele de poluare vizate in cazul apelor si apelor uzate.

Luand in considerare si ultimul subsistem de apa, apa uzata, au fost investigate

urmatoarele tipuri de substante poluante/impurificatoare si “poluari” la nivelul fiecarui

bazin hidrografic (poluarea apei fiind datorata fie deversarilor de ape uzate neepurate

corespunzator, fie diferitelor activitati economice care induc poluarea in mediul acvatic) :

- poluarea cu produse rezultate din procesele industriale, in care sunt cuprinse o gama

variata de poluanti, in zonele din jurul marilor platforme industriale.

- poluarea cu produse menajere si produse rezultate din activitatea zootehnica –

substante organice, azotati, bacterii - a apelor din zona unor mari orase.

- poluarea cu produse petroliere si compusi fenolici a apelor de suprafata si acviferului

freatic ;

- poluarea cu produse utilizate pentru fertilizarea si combaterea daunatorilor in

agricultura(compusi cu azot, cu fosfor, pesticide, etc.)

Aceste poluari sunt datorate printre altele si deversarilor de ape uzate continand

compusi toxici prioritari/prioritari toxici care nu se incadreaza in limitele impuse de

legislatia in vigoare sau de Inspectoratele de Protectia Mediului.

Aderarea Romaniei in UE conditioneaza aplicarea prevederilor legislative in

recomandarile de raportare cantitativa si calitativa pentru apele uzate generate in

fiecare

agent economic sau institutie publica .

In aceste conditii se recomanda un regim de urgenta urmatoarele actiuni la nivelul

fiecarei zone administrative din tara:

a) Deversarile de ape uzate sa fie monitorizate in conformitate cu autorizatiile emise de

autoritatile de mediu pentru verificarea implementarii cerintelor incluzand valorile limita

pentru anumiti parametri ai apei uzate evacuate. in caz de neconformare, trebuiesc

identificate motivele, trebuiesc luate in consecinta masuri legale si de monitorizare de

catre autoritati spre a se ameliora neajunsurile. Modul si locul de prelevare a probelor

trebuie sa fie reprezentative pentru evacuare.

b) Monitorizarea de catre autoritati: sa se efectueze cel putin de 1 – 12 ori pe an

favorizandu-se intervale de timp neregulat. Monitorizarea de catre autoritati poate fi

inlocuita prin monbitorizare de catre laboratoare comerciale sau de consultanti care

trebuie sa fie autorizate de catre autoritati.

c) Auto – monitorizarea : sa se execute de catre personalul folosintei, de apa care,

evacueaza sau care gestioneaza resursa de apa sau, de catre un laborator sau de un

consultant care este contractat de beneficiarul folosintei si este autorizat de autoritati.

Frecventa auto – monitorizarii pentru analiza parametrilor trebuie sa fie de la zilnic la

saptamanal pentru folosinte de apa mari, si de la saptamanal la lunar pentru folosinte

de ape mici si mijlocii. Beneficiarul folosintei va raporta autoritatii rezultatele

automatizarii cel putin odata pe an dar imediat in caz de neconformare.

d) Ori de cate ori sunt disponibile sa se foloseasca metode standardizate pentru

prelevarea probelor analizei si asigurarea calitatii (ex: standarde CEN, standarde ISO,

ghiduri OECD.).

e) La evacuari de ape uzate urbane sa se analizeze in mod regulat CCO sau COT sau

CBO5, NH4-N, N-total si P-total. Daca exista instalatii industriale care evacueaza in

statia de epurare apa uzata urbana s-ar putea sa fie necesara analizarea de parametri

suplimentari.

f) Pentru evacuari de ape uzate industriale sa se analizeze parametrii reprezentativi

pentru productia instalatiei industriale si poluantii globali sau de grup din apa uzata.

Daca exista sau se asteapta sa fie in apa uzata substante din lista substantelor

prioritare poluantii care sunt analizati, trebuie completati cu poluantii care includ acele

substante.

g) Datele monitorizate trebuie sa fie pastrate in banci de date. Datele relevante trebuie sa

fie accesibile publicului, de exemplu prin raportare anuale despre monitorizarea

evacuarilor de ape uzate sau situatia incarcarii cu impurificatori a resurselor de apa.

Stabilirea posibilitatilor de evacuare a apelor uzate in mediu va avea in vedere

urmatoarele cerinte obligatorii :

Micsorarea cantitatilor de apa uzata industriala ca urmare a recircularii acestora in

procesul tehnologic industrial sau intr-un proces tehnologic invecinat;

Reducerea gradului de “impurificare” al apelor uzate prin:

- adoptarea proceselor tehnologice avansate sau modernizarea celor existente astfel

incat sa se reduca la maxim pierderile de materii prime, produse semifinite si finite care

polueaza apele rezultate in procesul tehnologic;

- utilizarea in procesul tehnologic a substantelor care prezinta toxicitate redusa in apele

uzate rezultate;

- recuperarea substantelor valorificabile din ape uzate;

- folosirea posibilitatilor de neutralizare combinata intre diferirte categorii de ape uzate

( de exemplu: ape uzate acide si ape uzate bazice) rezultate din acelasi proces

tehnologic industrial sau in procese tehnologice industriale invecinate.

Valorificarea apelor uzate ca ape de irigatie dupa epurarea lor pe platforma industriala;

Uniformizarea debitelor si a concentratiilor a apelor uzate in scopul evitarii socurilor la

evacuare in mediu.

3.2. Conditii de calitate pentru factorul de mediu, normative tehnice

Odată cu creşterea numărului populaţiei şi necesităţii ei se înregistrează o

creştere considerabilă a producerii diferitor substanţe şi articole sintetice în compoziţia

cărora intră compuşi chimici care în timpul fabricării şi utilizării prezintă un pericol mare

pentru sănătatea oamenilor şi mediul ambient.

A sporit considerabil şi utilizarea pesticidelor în agricultură, aplicarea intensivă a

acestora provoacă efecte toxice asupra tuturor fiinţelor vii.

O categorie deosebit de periculoasă a compuşilor menţionaţi o prezintă poluanţii

organici persistenţi (P.O.P) care se utilizează în industrie şi agriculură şi în unele cazuri

se generează în cadrul proceselor industriale.

În majoritatea bazinelor acvatice, cursurilor de apă, mărilor sunt depistate diferite

concentraţii de pesticide şi alte substanţe organice persistente.

În cazul unor cantităţi mai mari de pesticide apa capătă un miros specific, carac-

teristic acestor tipuri de substanţe.

Datorită proceselor de migrare,pesticidele impreună cu apa de ploaie se infiltrează

în straturile freatice şi chir în cele arteziene.

Sursa cu cel mai mare număr potenţial de poluare este agricultura. Reziduurile

netratate de la formele zootehnice sunt împrăştiate pe terenuri şi o parte îşi croiesc

drum până la cursul de apă.

În vederea protecţiei apelor ca factor natural al mediului înconjurător,ca element

de bază pentru viaţă şi desfăşurarea activitătilor social economice, evacuarea apelor

uzate în apele de suprafaţă se face numai în condiţiile prevăzute de Legea Apelor

nr.8/1974.

Pentru respectarea acestor condiţii, sunt necasare numeroase studii şi cercetări în

vederea stabilirii schemei optime a statiei de epurare.

Codiţiile tehnice de calitate pe care trebuie să le îndeplinească apele de

suprafată, după amestecul lor cu apele uzate brute sau epuraresunt specificate de către

Legea “Apelor Române”, în grija cărora se află bazinele hidrografice.

Conform domeniului de utilizare, apele de suprafaţă se clasifică in 3 categorii de

calitate notate cu I, II, III, aşa cum sunt arătate în tabelul 3.1, la care s-au prezentat şi

valorile limită pentru diferiţi indicatori de calitate. Aceste valori trebuiesc realizate în

secţiunea de control situate la 1 km amonte de punctul sau zona de folosinţă pentru

apele de suprafaţă din categoria I şi a-II-a respective pentru apele din categoria a-III-a.

Condiţiile de calitate ale apei din categoria a-III-a corespund şi cerinţelor de desfăşurare

a proceselor biologice care asigură autoepurarea.

În tabelul 3.1. sunt prezentate valorile limită a principalelor substanţe poluante din

apa uzată, corespunzătoare gradelor de diluţie cu valori 1-50-100

Tabelul 3.1. Domeniul de utilizare a apelor de suprafaţă şi valorile limită pentru unele

caracteristici de calitate a apei

Categoria Domenii de utilizare Caracteristici de calitate

I

-alimentarea centralizată cu apă

potabilă;

O2≥6mg/dm3

-alimentarea centralizată cu apă a

unităţilor de creştere a animalelor;

CBO5≤5mg/dm3

-alimentarea centralizată cu apă a

intreprinderilor din industria

alimentară şi din alte ramuri de

activitate (care necesită apa de

calitatea celei potabile)

CCO-Mg=10mg/dm3

-reproducerea şi dezvoltarea salmo-

nidelor în amenajări piscicole;

CCO-Cr=10mg/dm3

-standuri organizate,piscine. Bacilli coli=105/dm3

II

-alimentarea cu apă a amenajărilor

piscicole cu excepţia altor salmo-

nicole;

O2≥5 mg/dm3

-alimentarea cu apă a unor procese

tehnologice industriale;

CBO5≤7 mg/dm3

-scopuri urbanistice şi de agrement CCO-Mn=15 mg/dm3

III

-alimentarea cu apă a sistemelor de

irigaţii

CBO5≤12 mg/dm3

O2≥4 mg/dm3

-alimentarea cu apă a industriilor pen-

tru scopuri tehnologice

CCO-Mn=25 mg/dm3

CCO-Cr=30 mg/dm3

Se recomandă ca evacuarea în emisar a apelor uzate ale căror grade de diluţie

sunt cuprinse între 50-100 să se realizeze prin guri de vărsare speciale de difuzie în

vederea obţinerii de valori limită admise [Dima M.-1981].

Obiectivul acestei Directive este reducerea poluarii cu substante din Lista II în

toată Uniunea Europeana şi eliminarea poluarii cu cele mai periculoase substante

(prevăzute pe Lista I a Directivei). Directiva aceasta este asimilată acum cu Directiva

Cadru privind Apa, dar majoritatea prevederilor, cu exceptia Listei I şi Listei II inlocuite

de Lista de substanţe prioritare/prioritar periculoase, rămân în vigoare până în 2013.

În legislatia din Romania aferentă acestei directive, respectiv HG nr. 118/2002,

termenul de “substanţe din Lista I si Lista II” a fost înlocuit cu termenul “substanţe

prioritare/prioritar periculoase din Lista de substanţe prioritare în domeniul politiciii

apelor, prezentă şi în Legea Apelor nr. 310/2004 [http://www.apmdb.ro/noutati/angaja-

mente/Calitatea%20apei/Directiva%2076_464_CEE.htm].

Hotărâre nr. 188/2002 din 28/02/2002-pentru aprobarea unor norme privind

condiţiile de descărcare în mediul acvatic a apelor uzate. Actualizat în 2005.

Normativ din 28/02/2002- privind stabilirea limitelor de încărcare cu poluanţi a

apelor uzate industriale şi orăşeneşti la evacuarea în receptorii naturali, NTPA-

001/2005.

Tabelul 3.2 Valori limită de încărcare cu poluanţi a apelor uzate industriale şi urbane

evacuate în receptori naturali [http://www.anpcnet.ro/ro/wpcontent/uploads/manual/Le-

gislatie/HG-188-2002.pdf].

NTPA

001/2002

NTPA

002/2002

Nr.

Ctr.

Indicatorul de calitate U.M Valorile limite admisibile

A Indicatori fizici

1 Temperatura °C 35 40

B Indicatori chimici

2 pH Umiditati pH 6.5 – 8.5 6.5 – 8.5

Pentru fluviul Dunarea 6.5 – 9.0

3 Materii in suspensie mg/dmc 35.0 (60.0) 350

4 Consum biochimic de oxigen la cinci

zile

mg0(2)/dmc 25.0 300

5 Consum chimic de oxigen - metoda cu

dicromat de potasiu

mg0(2)/dmc 125.0 500

6 Azot amoniacal mg/dmc 2.0(3.0) 30

7 Azot total mg/dmc 10.0(15.0)

8 Azotati[NO(3)] mg/dmc 25.0(37.0)

9 Azotati[NO(2)] mg/dmc 1(2.0)

10 Sulfuri si hidrogen sulfurat mg/dmc 0.5 1.0

11 Sulfiti[SO(3)] mg/dmc 1.0 2

12 Sulfati [SO(4)] mg/dmc 600.0 600

13 Fenoli antrenabili cu vapori de apa mg/dmc 0.3 30

14 Substante extractibile cu solventi mg/dmc 20.0 30

organici

15 Produse petroliere mg/dmc 5.0

16 Fosfor total mg/dmc 1.0(2.0)

17 Detergenti sintetici mg/dmc 0.5 25

18 Cianuri totale mg/dmc 0.1 1.0

19 Clor rezidual liber mg/dmc 0.2 0.5

20 Cloruri mg/dmc 500.0

21 Floruri mg/dmc 5.0

22 Reziduu filtrat la 105°C mg/dmc 2000.0

23 Arsen mg/dmc 0.1

24 Aluminiu mg/dmc 5.0

25 Calciu mg/dmc 300.0

26 Plumb mg/dmc 0.2 0.5

27 Cadmiu mg/dmc 0.2 0.3

28 Crom total mg/dmc 1.0 1.5

29 Crom hexavalent mg/dmc 0.1 0.2

30 Fier total ionic mg/dmc 5.0

31 Cupru mg/dmc 0.1 0.2

32 Nichel mg/dmc 0.5 1.0

33 Zinc mg/dmc 0.5 1.0

34 Mercur mg/dmc 0.05

35 Argint mg/dmc 0.1

36 Molibden mg/dmc 0.1

37 Seleniu mg/dmc 0.1

38 Mangan total mg/dmc 1.0 2.0

39 Magneziu mg/dmc 100.0

40 Cobalt mg/dmc 1.0

3.3. Caracteristicile apelor uzate municipale

Cunoaşterea naturii apelor uzate este absolute necesară pentru proiectarea şi

operarea sistemelor de colectare. Compoziţia apelor de suprafaţă şi a apelor uzate se

determină prin analize de laborator: gravimetrice, volumetrice sau fizico-chimice,

conform standardelor în vigoare pentru fiecare ţară.

Caracteristicile fizice, chimice, biologice şi bacteriologice reflectă compoziţia şi

respective, gradul de poluare al apei uzate.

Caracteristici fizice

1.Temperatura apelor uzate influenţează majoritatea reacţiilor fizice şi biochimice,

care au loc în procesul de epurare. Apele uzate menajere au o temperatură cu 2-3°C

mai ridicată decât temperatura apelor de alimentare cu excepţia cazului de deversări de

ape calde tehnologice sau când în reţea se infiltrează ape subterane.

Determinarea temperaturii se efectuează numai la locul de recoltare prin

introducerea termometrului în apa de cercetat, iar citirea temperaturii se face după 10

minute de la introducerea termometrului fără a-l scoate din apă.

2.Turbiditatea apelor uzate este dată de particulele foarte fine aflate în suspensie,

care nu sedimentează în timp. Turbiditatea nu constituie determinare curentă a apelor

uzate, deoarece nu există o proporţionalitate directă între turbiditate şi conţinutul lor în

suspenii. Analizele de laborator se exprimă în grade de turbiditate, 1 grad de turbiditate

corespund la 1 mg SiO2/dm3. Orientativ, apele uzate menajere prezintă valori ale

gradului de turbiditate în limitele de 400-500° în scara silicei.

3.Culoarea apelor uzate menajere proaspete este gri deschis, iar culoarea gri-închis

indică începutul procesului de fermentare a materiilor organice existente în aceste ape.

Pentru apele uzate care reprezintă alte culori, rezultă că amestecul acestora cu apele

uzate industriale care pătrund în reţeaua de canalizare este dominat de acestea din

urmă (apele verzi de la industriile de legume, ape galbene de la industriile prelucrătoare

de clor, ape roşii de la uzinele de metalurgie, etc).

4.Mirosul apelor uzate menajere proaspete este aproape imperceptibil. Intrarea în

fermentaţie a materiilor organice este indicată de mirosuri de hidrogen sulfurat, de

putregai, sau alte mirosuri de produse de descompunere. Apele uzate orăşeneşti pot

avea mirosuri diferite imprimate de natura şi de provenienţa apelor uzate industriale.

5.Materiile solide totale (MST) care se găsesc în apa uzată pot fi în stare de

suspensie (organice şi minerale) şi materii solide dizolvate. Materiile solide în

suspensie, la rândul lor,pot fi separabile prin decantare şi materii coloidale. În funcţie de

dimensiunile diferitelor particule (gradul de dispersie) şi de greutatea specifică a acestor

particule, materiile solide în suspensie se pot depune sub formă de sediment, pot pluti

la suprafaţa apei sau pot pluti în masa apei (materii coloidale).

Prin termenul general de solide se definesc materiile care rămân ca reziduu după

evaporarea apei la 103-105°C şi au în componenţa atât materii solide nefiltrabile prin

filter de 1,2µm (solide în suspensie) cât şi materii solide filtrabile (coloizi şi compuşi

dizolvaţi)

6.Conductivitatea adduce informaţii asupra cantităţii de săruri dizolvate.

Caracteristici chimice

Se pot grupa în trei categorii principale:

I.Organice:carbohidraţii,grăsimi şi uleiuri, proteine, fenoli, pesticide, poluanţi

prioritari, agenţi de suprafaţă, compuşi organici volatili.

Substanţele organice din apele uzate menajere provin din dejecţiile umane şi

animale, din resturile de alimente,legume şi fructe, precum şi din alte materii organice

evacuate în reţeaua de canalizare. Prezenţa substanţelor organice in apă poate reduce

oxigenul din apă poate reduce oxigenul din apă până la zero, iar în lipsă de oxigen,

substanţele organice se descompun prin procese anaerobe care au loc concomitent cu

producerea H2S şi a altor gaze rău mirositoare şi toxice.

1. Oxigenul dizolvat este un indicator care arată în mod global gradul de poluare al

apelor cu substanţe organice.

Cantitatea de oxigen care se poate dizolva în apa curată –aşa numita limit

satutaţie –depinde de temperatură şi variază de la 7,63 mg/dm3 la 30°C la 9,17 mg/dm3

la 20°C şi la 14,23 mg/dm3la 0°C. Solubilitatea oxigenului în apă mai depinde şi de

turbulenţa la suprafaţa apei de presiunea atmosferică , mărimea suprafeţei de contact,

cantitatea de oxigen din apă sau din atmosferă etc.

Oxigenarea apei poate poate avea loc prin dizolvarea oxigenului din aer sau în

anumite condiţii speciale,prin degajarea oxigenului în procesul de fotosinteză al

vegetaţiei acatice.

Cantitatea de oxigen care lipseşte unei ape pentru a atinge limita de saturaţie se

numeşte deficit de oxigen şi indică o impurificare anterioară cu substanţe organice, care

a condus la consumarea totală sau parţială a oxigenului dizolvat.

Conţinutul de oxigen din apa uzată indică gradul de prospeţime al apei brute,

precum şi stadiul decsompunerii substanţelor organice în instalaţii biologice şi în apele

naturale.

Fiind un factor global care pune în evidenţă starea de impurificare organică a

apelor uzate, se recomandă ca acest indicator privind oxigenul dizolvat să fie analizat în

asociaţie cu consumul biochimic de oxigen, consumul chimic de oxigen şi stabilitatea

relativă a apelor uzate.

2. Consumul biochimic de oxigen(CBO ) exprimat in mg/dm3 reprezintă cantitatea

de oxigen consumat de către bacterii şi alte microorganisme pentru descompunerea

biochimică,în condiţii aerobe,a substanţelor organice biodegradabile la temperatura şi în

timpul standard, de obicei la 20°C şi 5 zile.

Detreminarea mărimii CBO5 se face în funcţie de destinaţia analizei probei atât

pentru apele uzate căt şi pentru apele epurate mecanic. Rezultă că CBO5 va indica

cantitatea de oxigen necesară pentru oxidarea materiilor oraganice coloidale şi

dizolvate, precum şi a celei părţi de materiale organice nedizolvată, care a fost reţinută

în decantoare.

În apele uzate menajere,precum şi în apele uzate industriale care au o compoziţie

apropiată cu cea a apelor uzate menajere, mărimea CBO5 variază în limitele foarte largi

în funcţie de provenienţa lor.

Tabelul 3.4 Compoziţia medie a apelor uzate menajere în g/loc·zi

Materii solide Totale Minerale Organice CBO5

Totale 250 105 145 54

Dizolvate 160 80 80 12

În suspensie

din care

90 25 65 42

Sedimentabile 54 15 69 19

Nesedimentabile 36 10 26 23

Mineralizarea biochimică a substanţelor organice,respective consumul biochimic

de oxigen, este un process complex,care în apele bogate în oxigen se produce în doua

faze:

a)faza primară (a carbonului), în care oxigenul se consumă pentru oxidarea

substanţelor oranice care conţin carbon şi producerea de bioxid de carbon care rămâne

în soluţie sau se degajă. Această fază are o durată la apele uzate menajere de

aproximativ 20 zile la temperature de 20°C.

b)faza secundară (a azotului) în care oxigenul se consumă pentru oxidarea

substanţelor organice, care conţin azot, producându-se oxidarea până la stratul de nitriţi

şi apoi până la stadiul de nitraţi. Această fază începe după aproximativ 10 zile, la

temperature de 20°C şi se desfăşoară pe o perioadă mai îndelungată,de circa 100 de

zile. Această fază poartă denumirea de nitrificarea substanţelor organice.

3. Consumul chimic de oxigen(CCO) sau oxidabilitatea apei, care reprezintă

cantitatea de oxigen în mg/dm3, necesară pentru oxidarea tuturor substanţelor organice

sau minerale oxidabile, fără ajutorul bacteriilor. Oxidabilitatea reprezintă cantitatea de

oxigen echivalentă cu consumul de oxidat.

Pentru apele uzate industriale, care conţin substanţe toxice se distrug

microorganismele din apă şi deci nu se poate determina CBO, în schimb nu oferă

posibilitatea de a diferenţia materia organică stabilă şi instabilă din apa uzată.

Determinarea consumului chimic de oxigen după metoda standard se efectuează

prin metoda cu KMnO4, iar pentru cele intens poluate, prim metoda cu bicromat de

potasiu. Prima metodă evidenţiază cantitatea de substanţe organice şi anorganice

oxidabile prin oxidarea acestora cu KMnO4 în mediu acid şi la cald, iar KMnO4 rămas în

exces se determină cu acid oxalic. La a-II-a metodă, substanţele organice din apa uzată

sunt oxidate cu bicromat de potasiu în mediu de acid sulfuric, la cald în prezenţa

sulfatului de argint.

4. Carbon organic total(COT) constituie o metodă de determinare a nivelului de

poluare organică a apelor uzate, care spre deosebire de determinările prin CBO şi

CCO rezultatele sunt mai exacte datorită eliminării variabilelor care intervin în analizele

CBO şi CCO.

În esenţă, metoda constă în oxidarea materiilor organice cu carbon şi conversia

lor în CO2 şi apă. Gazul generat se captează printr-o soluţie caustică de concentraţie

standard şi cu ajutorul unui analizor de carbon se determină concentraţia materiilor

organice din apă.

Principiul metodei constă în oxidarea completă a unei probe de apă uzată, iar CO 2

rezultat este injectat într-o coloană cu un suport ce formează faza staţionară şi care se

încălzeşte la o anumită temperatură.

5. Consumul total de oxygen(CTO) este aplicat în general pentru concentraţii mici

de compuşi organici. Testul este realizat prin introducerea unei cantităţi cunoscute de

probă într-un dispozitiv de oxidare chimică sau un cuptor cu temperatură înaltă. Înaintea

analizei se realizează acidifierea şi aerarea probei pentru a elimina erorile datorate

carbonului organic.

6. Tratabilitatea unei ape uzate reprezintă capacitatea acesteia de a-si micşora

complexitatea şi numărul compuşilor organici, datorită acţiunii microorganismelor în

procesul de epurare biologică. Pot fi considerate tratabile biologic apele uzate care la

trecerea prin instalaţiile de epurare biologică permit îndepărtarea compuşilor

biodegradabili în proporţie de 80-98% şi a compuşilor organici totali în proporţie de 60-

90%.

7. Azotul sub formă de ammoniac liber, azotul organic, nitriţii şi nitraţii constituie

azotul total din apa uzată brută. Amoniacul liber constituie rezultatul descompunerii

bacteriene a materiilor organice. În apele uzate menajere amoniacul poate varia în

limitele 15-50 mg/dm3. Azotul organic şi amoniacul liber reprezintă indicatori de baze

pun în evidenţă gradul de poluare organică azotoasă ale apelor uzate. În general apele

uzate menajere au un conţinut ridicat de azot organic şi scăzut de amoniac liber.

II. Anorganice

1 . Aciditatea apelor uzate este determinată de prezenţa CO2 liber, a acizilor

minerali şi a sărurilor acizilor tari cu bazele slabe. Se exprimă în ml substanţă alcalină

normală pentru neutralizarea unui dm3 de apă.

2.Alcalinitatea apelor uzate este dată de prezenţa bicarbonaţilor şi carbonaţilor

alcalini şi a hidroxizilor. Apele uzate menajere sunt uşor alkaline cu ph 7,2-7,6. Se

determină prin neutralizarea unui dm3 de apă de analizat cu o soluţie de NCl 0,1 N

exprimată în ml.

3.Ph-ul apelor uzate poate fi acid sau alcalină şi constituie o cauză importantă

perturbatoare a proceselor biologice din cadrul unei staţii de epurare.

4.Potenţialul de oxidoreducere(redox)exprimă logaritmul cu semn schimbat al

presiunii hidrogenului gazos în echilibru cu oxigenul molecular din soluţie (scara redox

are valori de la 0 la 42). Rh-ul dar în informaţii asupra capacităţii de oxidare sau

reducere a pei uzate. Astfel pentru rh<15 proba analizată se află în stare de reducere

corespunzătoare fermentării anaerobe,iar ph>25, caracerizează o probă în faza de

oxidare aerobă.

5.Conţinutul de săruri: cloruri, sulfuri, sulfaţi este important pentru desfăşurarea

proceselor de epurare biologică.

6.Materiale grele existente în apele uzate industriale sunt toxice pentru

microorganismele care participă la epurarea biologică a apelor şi la fermentarea

anaerobă a nămolurilor.

7.Substanţe radioactive folosite din ce în ce mai mult în medicină precum şi în

centralele atomice creează probleme celor care se ocupă cu protecţia calităţii apelor.

Aceste substanţe influenţează procesele de epurare.

8.Detergenţii din apele uzate sunt substanţe tensioactive a căror structură

moleculară este formată din două grupări. Detergenţii sintetici pot favoriza acţiunea

nocivă a unor toxine uşurând absorbţia acestora.

9.Nitriţi şi nitraţi sunt prezenţi în apa uzată în cantităţi mai reduse. Nitriţii din apa

uzată provin din oxidarea incomplete a amoniacului, în prezenţa bacteriilor nitrificatoare.

Cantităţile maxime de nitriţi din apele uzate menajere nu depăşesc 0,1mg/dm3.

Nitraţii provin din mineralizarea substanţelor organice poluante de natură proteică

ce conţin azot. Cantităţile de nitraţi în apa uzată menajeră variază între 0,1-0,4 mg/dm3.

10.Produsele petroliere,grăsimi,uleiuri formează o peliculă plutitoare,care

împiedică oxigenarea apei. În apele uzate menajere prezenţa acestor substanţe este

nesemnificativă,însă prezenţa acestor substanţe în staţia de epurare este dăunătoare,

deoarece pot colmata filtrele biologice şi în procesele de fermentare a nămolurilor.

III. Gazele dizolvate (oxigen,H2S,CH4)

Caracteristici bacterilogice

Au drept scop determinarea numărului,genului şi condiţiile de dezvoltare ale

bacteriilor în emisar sau în efluenţii staţiilor de epurare.

Apele uzate conţin foarte multe specii bacteriene, care s-au adaptat unor condiţii

specifice de poluare. Pentru determinarea gradului de impurificare a apei cu bacterii, se

utilizează titrul coli, care pune în evidenţă existenţa bacteriilor din grupa coli-bacterii.

Caracteristici biologice

Se referă la determinarea speciilor de organisme şi a densităţilor, oferind

informaţii asupra gradului de poluare sau a capacităţii de autoepurare a apelor. Astfel

prezenţa sau absenţa unot tipuri de organisme poate oferi indicaţii asupra desfăşurării

procesului de epurare biologică sau de fermentare a nămolurilor [Dima M.-1998].

CAPITOLUL IV

Tehnologia adoptată în epurarea apelor uzate municipale

Analiza posibilitatilor de recirculare a efluentilor industriali trebuie sa ia in considerare mai multi factori specifici(C.Teodosiu, 2002):

-Tipul efluentului industrial ( caracteristicile de calitate , debite specifice);

-Caracteristicile tinta pentru apele de recirculare (in functie de tipul de utilizare a apei recirculte);

-Evaluarea diferitelor alternative de epurare combinata (procese de epurare conventionale existente corelate/completate cu procesele de epurare avansate propuse);

-Analiza costurilor pentru fiecare dintre alternativele de procese de epurare combinate propuse;

-Aspecte de monitorizare a apelor uzate si a consumurilor de apa;

-Corelarea cu alte masuri de prevenire a poluarii cum sunt separarea fluxurilor de apa uzata in functie de incarcarile in poluanti , reducerea debitelor de ape uzate si utilizarea proceselor corecte de preepurare pentru a reduce volumul si /sau toxicitatea.

In afara de acesti factori prezentati , intervin o serie de factori generali care caracterizeaza selectia operatiilor si proceselor unitare pentru alcatuirea schemei tehnologice de epurare.

Schema tehnologica de epurare combinata –este reprezentarea combinatiilor de operatii si procese unitare folosite pentru a se realiza scopul dorit si anume: epurarea apelor uzate cu un anumit nivel de poluare si respectiv asigurarea conditiilor pentru recircularea acestora (prin utilizarea combinata a proceselor de epurare conventionala si avansata).

Stabilirea procesului tehnologic de epurare a apelor uzate respectiv , a schemei tehnologice se face ca urmare a analizei procesului de epurare in ansamblul sau tinand cont de urmatoarele aspecte asupra performantelor controlului , fiabilitatii , adaptabilitatii la conditii variabile , se pot obtine in sistemele de epurare ce functioneaza deja , in cadrul sistemelor si proceselor noi fiind necesara examinarea performantelor printr-o serie de evaluari progresive (Macoveanu si colab. , 1997):

a.Cerintele consumatorului / unitatii care recircula apa uzata se pot exprima sub forma unei limitari legale de : costul instalatiilor de epurare , posibilitatile de exploatare a instalatiilor si folosire a personalului existent , impactul asupra mediului inconjurator , realizarea unor anumite caracteristici calitative pentru apele recirculate , realizarea unui anumit grad de recirculare.

b.Experienta existenta este importanta in proiectarea si exploatarea statiilor de epurare.Informatiilor asupra performantelor , controlului si fiabilitatii , adaptabilitatii la conditii variabile , se pot obtine in sisteme de epurare ce functioneaza deja , in cazul sistemelor si proceselor noi fiind necesara examinarea performantelor printr-o serie de evaluari progresive , care include atat documentari teoretice cat si studii la scara de laborator sau pilot.

c.Standardele sau normativele care reglementeaza valorile principalilor indicatori de calitate pentru emisari sau pentru recirculare.

d.Selectia proceselor este un aspect esential in proiectarea instalatiilor de proiectare , evaluarea tehnica si economica a principalelor alternative a proceselor combinate presupunand experienta atat teoretica cat si practica.

e.Compatibilitatea cu instalatiile existente este importanta , deoarece introducerea unor operatii sau procese de epurare avansate (noi) implica schimbarea conditiilor de operare si o pregatire corespunzatoare a personalului.

f.Consideratiile economice sunt de foarte mare importanta in alcatuirea procesului tehnologic de epurare si in final , in proiectarea statiei de epurare.

g.Alte consideratii importante:

-posibilitatea procurarii utilajelor si aparaturii necesare;

-folosirea personalului specializat;

-sursele si consumurile de energie;

-impactul asupra mediului a proceselor propuse;

-cantitati de deseuri;

Selectia proceselor si operatiilor unitare in vederea alcatuirii procesului tehnologic de epurare combinata pentru recircularea apelor uzate este cea mai importanta etapa in proiectarea unei statii de epurare a apelor uzate.

In procesul de selectie , aspectul cel mai important este evaluarea diverselor combinatii de operatii si procese unitare , atat din punct de vedere tehnologic cat si din punct de vedere economic, cu referiri atat la treptele de epurare conventionala si avansate.

Cei mai importanti factori care intervin in evaluarea si selectia operatiilor si proceselor unitare sunt prezentati in tabelul urmator (Metkalf si Eddy , 1991; Quasim.1999):

Alegerea variatei optime din punct de vedere tehnologic se poate realiza prin doua modalitati:

-pe baza experientei anterioare existente pentru statii de epurare cu aceiasi capacitate care utilizeaza procese combinate;

-pe baza evaluarii tuturor factorilor ce contribuie la selectia operatiilor si proceselor unitare ce alcatuiesc schema tehnologica de epurare combinata.Aceasta evaluare se poate face atat din vedere tehnic cat si economic , dar necesita studii suplimentare de laborator si la scara pilot privind regimurile tehnologice , optime pentru diferite propuneri de scheme tehnologice

Nr. Crt.

Factori Observatii

1 Posibilitatile de aplicare a procesului de epurare combinata

Sunt evaluate pe baza experientii anterioare , a datelor din literatura , din instalatii pilot in functiune.

2 Debitul de ape uzate Procesele alese trebuie sa corespunda debitului de ape uzate estimat.

3 Variatiile de debit si compozitie ale apei uzate

Cele mai multe procese de epurare au rezultate mai bune in conditii relativ constante de debit si compozitie ale apei uzate.

4 Caracteristicile apei uzate(compozitia)

Influenteaza in mod direct tipul proceselor folosite:fizice , chimice , biologice si epurarea avansata.

5 Poluanti care inhiba sau se mentin neschimbati in cursul epurarii apelor uzate

Este necesar sa se identifice acesti poluanti in apele uzate , pentru a alege in mod corespunzator schema de epurare.

6 Conditii climaterice Temperatura influenteaza viteza de reactie a multor procese chimice si biologice .

7 Conditii de reactie si alegerea reactorului

Alegerea si proiectarea reactorului se bazeaza pe consideratii cinetice si termodinamice , fiind importante de asemenea , tipul de reactie prin care se realizeaza eliminarea poluantilor , folosirea eventuala a catalizatorilor , posibilitatile de intensificare a transerului de masa sau caldura.

8 Performantele realizate Sunt, de obicei exprimate prin prisma calitatii efluentului , valorile concentratiilor poluantilor in efluentul pentru recirculare trebuind sa fie conform cu valorile admisibile.

9 Emisii /deseuri rezultate Tipurile si cantitatile de emisii lichide ,gazoase sau deseuri solide obtinute din procesul de epurare combinata trebuie sa fie cunoscute sau estimate din studii de laborator sau la scara de pilot.

10 Prelucrarea namolurilor rezultate din procese de epurare

Selectia sistemului de prelucrare a namolurilor trebuie sa corespunda cu sistemul de epurare ales, tinand cont si de modul in care ar putea afecta prelucrarea namolurilor

procesele de epurare ale apelor uzate.11 Factorii de mediu Directia vantului, zgomotul , circulatia , distanta fata de

zona rezidentiala , caracteristicile emisarului , influenteaza sau conditioneaza restrictiv unele procese sau amplasarea statiei de epurare.

12 Necesarul de agenti chimici

Trebuie cunoscute cantitatile , efectul chimicalelor si modul in care acestea afecteaza costul procesului de epurare pe ansablul sau si de tratare a deseurilor rezultate.

13 Necesarul de energie si alte resurse

Trebuie cunoscut necesarul energetic suplimentar al procesului de epurare in conditiile introducerii unei trepte de epurare avansate.

14 Necesarul de personal Este important sa se cunoasca numarul de oameni si nivelul lor de calificare, precum si timpul in care se poate realiza calificarea lor.

15 Conditii de Conditii exploatare si fiabilitate

Este necesar sa se cunoasca conditiile deosebite de exploatare-lucrul la temperaturi si presiuni mari cu substante toxice-necesarul si costul aparaturii suplimentare.

16 Procese auxiliare Utilaje auxiliare:depozitare, pompare, transfer termic , trebuie sa fie cunoscute la fel si efectele nefunctionarii acestora asupra calitatii efectului.

17 Performantele procesului de epurare

Sunt importante performantele pe termen lung ale operatiilor si proceselor unitare , influenta concentratiilor soc ale poluantilor asupra acestora.

18 Complexitatea procesului Sunt foarte utile informatiile asupra complexitatii exploatarii instalatiilor de epurare in conditii obisnuite sau de urgenta si nivelul necesar de pregatire a operatiilor.

19 Compatibilitatea cu instalatiile deja existente

Operatiile sau procese unitare de epurare avansata pot fi compatibila cu instalatiile existente , expansiunea statiei de epurare facandu-se astfel rapid.

20 Spatiu necesar Se considera atat necesarul pentru instalatiile existente cat si pentru dezvoltarile ulterioare.

4.1. Variante tehnologice de epurare a apelor uzate principale

Clasificarea metodelor de epurare:

1.Dupa tipul procesului:

-Epurare mecanica

-Epurare chimica

-Epurare biologica

-Epurare avansata

2.Dupa tipul operatiei si proceselor unitare avem:

-Epurare primara

-Epurare secundara

-Epurare tertiala

Exista mai multe tipuri de variante tehnologice:

-Epurare mecanica

-Epurare mecano-chimica

-Epurare mecano-biologica

-Epurare mecano-chimico biologica

-Epurare avansata

In cadrul epurarii mecanice sunt folosite operatii fizice pentru eliminarea poluantilor:

-retinerea corpurilor si suspensiilor mari pe gratare , site , comutatoare

-separarea uleiurilor in separatoare de grasimi

-sedimentarea materiilor in suspensie in deznisipator si decantoare primare

Efluentul rezultat in urma epurarii mecanice contine suspensii fine si coloizi si materii organice in cantitati mari.

Procedee de epurare mecano-chimice:

Se aplica la apele uzate in compozitia carora predomina materiile in suspensie si coloizii care nu pot fi retinute decat prin tratarea acestor ape uzate cu reactivi chimici de coagulare.

Pentru a creste eficienta procesului chimic apele uzate vor fi supuse unei epurari mecanice in prealabil de aceea procedeul se numeste epurare mecano-chimica.

Acest procedeu este aplicat frecvent in cazul apelor uzate industriale.

3.Procedeele de epurare mecano-chimico biologica se bazeaza pe actiunea comuna a proceselor fizice , chimice si biologice si pot avea loc in conditii naturale (campuri de irigare si de infiltrare , iazuri biologice) sau in conditii artificiale prin filtrare biologica (filtre biologice de mare sau mica incarcare, filtre biologice scufundate si filtre turn) sau in bazine de aerare cu namol activ de mica sau mare incarcare cu aerare normala sau prelungita .

In cadrul acestor procedee sunt indepartate solidele in suspensie si compusii organici biodegradabili.

Epurarea mecanica , chimica si biologica nu realizeaza eliminarea unei anumite categorii de poluanti numiti refractat care si in cazul concentratiilor mici au efecte negative asupra organismelor vii si asupra echilibrului ecologic in natura.

4.2. Factorii care influenteaza selectia operatiilor si proceselor unitare din schema tehnologica de epurare

Selectia dintr-o statie de epurare a apelor uzate are urmatoarele elemente:

1.Posibilitatile de aplicare a procesului de epurare propus –aceste posibilitati sunt evaluate pe baza experientei anterioare si a datelor din literatura pentru statii pilot sau statii de epurare in functiune .

2.Debitul de ape uzate .

Procesul tehnologic propus trebuie sa corespunda debitului estimat de ape uzate.

3.Variatii de debit si compozitie a apelor uzate.

Sunt analizate in ideea uniformizarii acestora printr-o treapta in procesul tehnologic propus.

4.Caracteristicile si compozitia apei uzate(caracteristici fizice,chimice,biologice si bacteriologice).

5.Identificarea poluantilor prioritari -este foarte important sa cunoastem epurarea avansata.

6.Conditiile climatice.

Temperatura si umiditatea sunt factori care influenteaza in mod deosebit alegerea proceselor biologice in special dar si desfasurarea altor procese chimice .

7.Conditii de reactie si alegerea reactoarelor

Procesele chimice si biologice sunt stabilite in functie de conditiile cinetice si termodinamice ale procesului.

8.Eficienta procesului tehnologic.

Se propun procese care au eficienta mare in ceea ce priveste gradul de epurare pentru principalii poluanti vizati.

9.Deseurile rezultate din procesul tehnologic.

Principalul deseu la statia de epurare este namolul.

10.Factorii de mediu in general:directia vantului, distanta fata de zonele rezidentiale, caracteristicile emisarului in zona de deversare.

11.Necesarul de reactivi chimici.

Trebuie evaluat pe baza procesului de epurare chimica.

12.Necesarul de utilitati cum ar fi energia, aerul pt fiecare proces tehnologic adoptat se analizeaza consumul de aer, energie.

13.Necesarul de personal se evalueaza in functie de performantele statiei de epurare , de nr de analize zilnici, conditii de functionare.

14.Problemele de exploatarea si fiabilitate a instalatiei –se analizeaza toate costurile pentru exploatarea normala a statiei de epurare .

15.Costuri de investitie si amortizare.

Aici avem 2 cazuri:

Primul cazul in care se urmareste imbunatatirea performantelor in statia de epurare trebuiesc avute in vedere procesele fizice, chimice si biologice suplimentare introduse ca variante de modernizare.

In al doilea caz se urmareste proiectarea unei statii de epurare trebuiesc avute in vedere costurile suplimentare de investitie in cazul in care se propun mai mult de trei procese mecano-fizice, chimice si/sau biologice.

16.Evaluarea proceselor auxiliare-este vorba in general de statiile de pompare necesare functionarii statiei de epurare , schimbatoare de caldura necesare incalzirii pe timp de iarna , a bazinelor cu namol activ, etc.

17.Complexitatea proceselor influenteaza costurile de operare precum si costurile referitoare la pregatirea personalului .

18.Compabilitatea cu instalatiile existente –tb sa fim atenti la acest aspect.

19.Spatiul necesar statiei de epurare sau amplasamentului acesteia –se prefera statiile de epurare compacte deoarece terenurile au devenit foarte scumpe .

4.3.Determinarea gradului de epurare necesar

Determinarea capacitatii statiei de epurare precum si eficienta sa sunt calculate functie de valorile gradului de epurare necesare pentru principalii indicatori de calitate ai apelor uzate.Prin grad de epurare se intelege procentul de reducere ca urmare a epurarii a unei parti din compusii poluanti de natura fizica,chimica si biologica din apele uzate astfel incat procentele ramase sa satisfaca cerintele legislative impuse apei uzate epurate avand in vedere dilutia si amestecarea acesteia cu apa emisarului considerat.

GE=(Ci-Cf)/Ci*100 [%]

Relatia de calcul (1) in care:

Ci-reprezinta valoarea concentratiei initiale a indicatorului fizic,chimic din apele uzate pentru care se determina gradul de epurare,(mg/l)

Cf-reprezinta valoarea concentratiei finale a aceluiasi indicator dupa epurarea apei uzate,(mg/l)

Un parametru care intervine in calculele de proiectare a unei statii de epurare ape uzate urbane care deverseaza in emisar apa de suprafata este gradul sau raportul de dilutie notat cu d si care este dat de relatia(2):

d=Qq

= 50 ,335

=14 ,92

In care:

Q-debitul emisarului(m2/s)

q-debitul maxim zilnic ape uzate(m2/s)

Intr-o sectiune intermediara de la gura de varsare pana la sectiunea de amestecare completa raportul de dilutie real va fi exprimat prin relatia (3) si anume:

d =a∗Qq

=0,8∗ 50 ,335

=11 ,9402

In care:

a-coeficientul de amestecare corespunzator sectiunii considerate a carei valori poate varia intre 0,7-0,9.Alegem a=0,8.

In cazul in care amestecarea valoarea lui va fi a=1 si corespunde formulei de calcul (2).

d =a∗Qq

=0 ,997∗ 50 ,335

=14 ,8805

In unele calcule si studii hidraulice valoarea coeficientului de amestecare a este data de relatia lui I.D. Rodziler:

a=1−e−α

3√L

1+Qq∗e−α

3√L=

1−e−0 , 36153√14000

1+14 ,92∗e−0 , 36153√14000

=0 ,997

In care:

a-coeficient de amestec

α -coeficient exprimat prin relatia lui V.A. Frolov

α=ξφ √Dt√q

=1,5∗1,2 √0 ,013 5√0 ,335

=0 ,3615

ξ -coeficient ce tine cont de locul si tipul evacuarii apei uzate in emisar

Se adopta ξ =1,5 corespunzator evacuarii la talveg

θ -coeficient de sinuozitate al receptorului;θ =1,2

Dt= v∗H200

=1,5∗1,8200

=0 ,0135 m2/s

In care:

v-viteza medie a receptorului,m/s (din tema de proiectare)

H-adancimea medie a receptorului,H=1,8 m(se adopta)

q-debitul maxim zilnic al apei uzate,m3/s

L-distanta reala dupa talveg de la punctul de varsare al apei uzate pana la sectiunea examinata privind calitatea emisarului,m(in calcule sectiunea examinata se considera situate la 1 km amonte de sectiunea de folosinta)

L=Ltema−1km=15−1=14km=14000m

Se adopta Ltema=15 km

Se calculeaza lungimea de amestecare indicate cu ajutorul relatiei(se calculeaza utilizand ambele valori ale lui a):

Lam=[ 2,3a

lga∗Q+q(1−a )q ]≤L⇔[ 2,3

0 ,997lg

0 ,997∗5+0 ,335(1−0 ,997 )∗0 ,335 ]=10 ,9022≤L

Dupa determinarea gradului de dilutie real se calculeaza gradul de epurare necesar pentru poluantii importanti considerati in tema de proiectare,asa incat,dupa epurare si amestecare cu apele emisarului sa se incadreze in conditiile de calitate,categoria a doua de ape de suprafata.

1.Determinare GE dupa materii in suspensie.

Se va aplica formula generala de determinare a GE particularizeaza pentru materiale in suspensii:

GE=(CiSS−C fSS)/C iSS∗100 00=385−35

385∗100=90 ,9090

0

CiSS-valoarea finala a concentratiei materie solide in suspensie,conform NTPA 001/2002

2.Determinarea GE necesar dupa substante organice(CBO5)

Acesta calcul se defineste in urmatoarele situatii:

a. Cand in afara de dilutii si amestecare intervine si procesul natural de autoepurare a apei prin oxigenarea la suprafata.

b. Cand in ecuatia de bilant calculele se bazeaza numai pe dilutie si amestecare sin u iau in considerare procesul de autoepurare

c. Functie de conditiile impuse prin NTPA 001/2002.

a. Se ia in considerare dilutia,amestecarea si procesul de autoepurare prin oxigenarea apei.

CBO5a.u .∗q∗10

−k1∗t+a∗Qe¿CBO5r ¿10

−k1r∗t

=(a∗Qe+q )∗CBO5a . m⇔

68 ,99∗0 ,335∗10−0,1∗0 ,108+0,8∗5∗2∗10−0,1∗0,108=(0,8∗5+0 ,335 )∗7⇔175 ,90=30 ,34

Unde:

CBO5a.m.

-reprezinta cantitatea de CBO5 admisibila a fi evacuate in emisar pentru amestec,in sectiunea de calcul(7 mg/l)

k1=0,1 zi-1 –coeficient de oxigenare sau constanta de consum a oxigenului in ape uzate

k1r=0,1 zi-1 –constanta de consum a oxigenului din apele emisarului in amonte de gura

de varsare.

q-debitul zilnic maxim.m3/s

Q-debitul emisarului,m3/s

a=0,8

t-timpul de curgere a apei intre sectiunea de evacuare si sectiunea de calcul

t= Lv=14000

1,5=9333 ,33

86400=0 ,108

s

CBO5r reprezinta cantitatea de substanta organica,exprimata prin CBO5,al apelor

emisarului in amonte de gura de varsare,(2 mg/l)

CBO5a.u .=a∗Q

q∗10−k1∗t

(CBO5a .m.−CBO5

r ¿10−k1

r∗t )+CBO5a .m.

10−k

1∗t

CBO5a.u=0,8∗5

0 ,335∗10−0,1∗0 ,108(7−2∗10−0,1∗0 ,108 )+7

10−0,1∗0,108=68 ,99

b. Se ia in considerare numai amestecarea si dilutia,ecuatia de bilant fiind:

CBO5a.u∗q+a∗Q∗CBO5

r=(q+a∗Q )∗CBO5a .m⇔

68 ,99∗0 ,335+0,8∗5∗2=(0 ,335+0,8∗5 )∗7⇔30 ,91=28 ,33

CBO5a .u=

a∗Qq (CBO5

a .m−CBO5r )+CBO5

a .m⇔68 ,99=0,8∗50 ,335

(7−2 )+7

⇔68 ,99=66 ,70

c.Se ia in calcul valoarea impusa de NTPA 001/2002

CBO5NTPA=25 mg/l

Se constata ca valorile gradelor de epurare in ceea ce priveste CBO5-ul variaza intre 81,074-81,386,functie de modul de dilutie si raportare.

3.Determinarea GE necesar dupa oxigenul dizolvat

In general,GE privind oxigenul dizolvat se va calcula functie de CBO5 la amestecare folosind relatia:

CBO5a.m=F∗Dmax=2∗3,2=6,4 mg/l

F-factor cu valori intre 1,5-2,5,se adopta F=2

Dmax-deficit maxim de oxygen in aval de sectiunea de evacuare si rezulta din diferentele

intre concentratia oxigenului dizolvat la saturatie(COsat20

=9,2 mg/l) si concentratia oxigenului dizolvat ce trebuie sa existe in orice moment in apa receptorului(COr).

Dmax=COsat20−COr=9,2−6=3,2

Concentratia CBO5,intr-o apa uzata,se determina folosind urmatoarea relatie de calcul care ia in consideratie bilantul in ceea ce priveste CBO5

CBO5a.u=

CBO5a .m (Q+q )−Q∗CBO5

r

q=

7 (5+0 ,335 )−5∗20 ,335

=81 ,61 mg/l

Se calculeaza in continuare CBO20 pentru ape uzate:

CBO20au=1 ,46∗CBO5

a .u=1 ,46∗81 ,61=119 ,15 mg/l

CBO20a.m=

q∗CBO20au+a∗Q∗CBO20

r

q+a∗Q=0 ,335∗119 ,15+0,8∗5∗2 ,92

0 ,335+0,8∗5=11 ,91

mg/l

CBO20r =1 ,46∗CBO5

r=1 ,46∗2=2 ,92mg/l

Se calculeaza deficitul de oxigen ca fiind:

DO=COs−COr=11 ,35−6=5 ,35mg/l

COs(la 100C)= 11,35 mgO2/l

Se determina timpul critic la care se realizeaza deficitul maxim de oxygen (dupa gura de varsare) din apa raului:

t cr=

lgk2

k1r (1−DO (k2−k1

r )CBO20

a .m∗k1r )

k2−k1r

=lg

0,20,1 (1−

5 ,35 (0,2−0,1 )11 ,91−0,1 )

0,2−0,1=3 ,80

Calculul deficitului critic (maxim de oxigen)

Dcr=k 1r∗CBO20

a .m

k 2−k1r

(10−k 1

r∗t cr−10−k2

r∗t cr )+DO∗10−k2∗t cr=

=0,1∗11 ,910,2−0,1

(10−0,1∗2,58−10−0,2∗2 ,58)+5 ,35∗10−0,2∗2,58=9 ,298mg / l

Se compara concentratia oxigenului necesar vietii acvatice intr-o apa de suprafata (>4mg/l) cu concentratia minima de oxygen.

COmin=COs−Dcr=11 ,35−9 ,298=2 ,052 mg/l

COs=11 ,35 mgO2/l (la 100C )

COmin>4mg/l si amestecul emisarului cu apa uzata epurata indeplineste conditia pentru viata ecosistemului.

4.Calculul GE pentru azot total

Se va aplica formula generala a GE privind Ntotal considerand valoarea maxima admisa a concentratiei Ntotal conform NTPA 001/2002.

GE=CiN−C NTPA

CiN∗100=14 ,5−10

14 ,5∗100=31,03 0

0

CNtotal (conformNTPA )=10mg / l

Nu sunt necesare restrictii in ceea ce priveste Ntotal.

5.Calculul gradului de epurare pentru CCOCr

GE=CiCCOCr−Cf

Ci∗100=550−125

550∗100=77 ,27 0

0

4.4. Alegerea variantei tehnologice optime ( cu justificarea acestuia din punct de vedere tehnic,economic si tehnologic si descrierea detaliata a procesului)

Dintre toate aceste variante tehnologice analizate, constatăm că doar trei dintre

acestea se încadrerază din punct de vedere ecologic, deoarece concentraţiile

calculate sunt în conformitate cu Legea 188/2002, NTPA 001/2005.

Dacă analizăm cele trei varinte tehnologice de epurare din punct de vedere

economic, observăm că cea mai economică, este varianta tehnologică de epurare II,

deoarece, aceasta are un cost de intreţinere mai scăzut, iar procesele şi utilajele nu

sunt atât de pretenţioase.

Deci, având în vedere, criterile economice şi ecologice, varianta tehnologică

optimă se alege staţia de epurare mecano-chimico-biologică de epurare a apei uzate,

numită şi epurarea avansată a apelor uzate.

4.5. Calculul concentratiei intermediare realizate pentru etapele de epurare mecanic si biologic si verificarea realizarii gradului de epurare necesara

Concentratii intermediare pentru fiecare poluant

GE=Ci−C f

C i

∗100%

C f=Ci (100−GE )100

I. Ape uzate→Gratare si site→Deznisipator→Decantor primar→Bazin de aerare→

Decantor secundar→Apa epurata

Materii solide in suspensie

Gratare si site:

C f=

Ci (100−GE )100

=385 (100−3 )100

=373 ,45 mg/l

Deznisipator:

C f=Ci (100−GE )100

=373 ,4 (100−8 )100

=343 ,52 mg/l

Decantor primar:

C f=Ci (100−GE )100

=343 ,52 (100−50 )100

=171 ,76 mg/l

Bazin de aerare+Decantor secundar:

C f=Ci (100−GE )100

=171,76 (100−85 )100

=25 ,76 mg/l

Consum biochimic de oxigen CBO5

Gratare si site:

C f=Ci (100−GE )100

=455 (100−0 )100

=455 mg/l

Deznisipator:

C f=Ci (100−GE )100

=455 (100−7 )100

=423 ,15 mg/l

Decantor primar:

C f=Ci (100−GE )100

=423 ,15 (100−25 )100

=317 ,36 mg/l

Bazin de aerare+Decantor secundar:

C f=Ci (100−GE )100

=317 ,36 (100−85 )100

=47 ,60 mg/l

Consum chimic de oxigen-metoda cu dicromat de potasiu CCOCr

Gratare si site:

C f=Ci (100−GE )100

=555 (100−0 )100

=555 mg/l

Deznisipator:

C f=Ci (100−GE )100

=555 (100−7 )100

=516 ,15 mg/l

Decantor primar:

C f=Ci (100−GE )100

=516 ,15 (100−30 )100

=361,30 mg/l

Bazine de aerare+Decantor secundar:

C f=Ci (100−GE )100

=361,30 (100−85 )100

=54 ,19 mg/l

Azot total N

Gratare si site:

C f=Ci (100−GE )100

=14 ,5 (100−0 )100

=14 ,5 mg/l

Deznisipator:

C f=Ci (100−GE )100

=14 ,5 (100−0 )100

=14 ,5 mg/l

Decantor primar:

C f=Ci (100−GE )100

=14 ,5 (100−5 )100

=13 ,77 mg/l

Bazin de aerare+Decantor secundar:

C f=Ci (100−GE )100

=13 ,77 (100−65 )100

=4 ,82 mg/l

II.Ape uzate→Gratare si site→Deznisipator→Coagulare/Floculare→Decantor primar→Bazine de aerare→Decantor secundar→Ape epurate

Materii solide in suspensie

Gratare si site:

C f=Ci (100−GE )100

=385 (100−3 )100

=373 ,45 mg/l

Deznisipator:

C f=Ci (100−GE )100

=373 ,45 (100−8 )100

=343 ,57 mg/l

Coagulare/Floculare:

C f=Ci (100−GE )100

=343 ,57 (100−40 )100

=206 ,11 mg/l

Decantor primar:

C f=Ci (100−GE )100

=206 ,11 (100−30 )100

=144 ,27 mg/l

Bazine de aerare+Decantor secundar:

C f=Ci (100−GE )100

=144 ,27 (100−85 )100

=21 ,64 mg/l

Consum biochimic de oxigen CBO5

Gratare si site:

C f=Ci (100−GE )100

=455 (100−0 )100

=455 mg/l

Deznisipator:

C f=Ci (100−GE )100

=455 (100−8 )100

=418 ,6 mg/l

Coagulare/Floculare:

C f=Ci (100−GE )100

=418 ,6 (100−40 )100

=251 ,16 mg/l

Decantor primar:

C f=Ci (100−GE )100

=251 ,16 (100−30 )100

=150 ,60 mg/l

Bazine de aerare+Decantor secundar:

C f=Ci (100−GE )100

=150 ,60 (100−85 )100

=22 ,59 mg/l

Consum chimic de oxigen-metoda cu dicromat de potasiu CCOCr

Gratare si site:

C f=Ci (100−GE )100

=555 (100−0 )100

=555 mg/l

Deznisipator:

C f=Ci (100−GE )100

=555 (100−7 )100

=516 ,15 mg/l

Coagulare/Floculare:

C f=Ci (100−GE )100

=516 ,15 (100−30 )100

=361,30 mg/l

Decantor primar:

C f=Ci (100−GE )100

=361,30 (100−35 )100

=234 ,84 mg/l

Bazine de aerare+Decantor secundar:

C f=Ci (100−GE )100

=234 ,84 (100−85 )100

=35 ,22 mg/l

Azot total N

Gratare si site:

C f=Ci (100−GE )100

=14 ,5 (100−0 )100

=14 ,5 mg/l

Deznisipator:

C f=Ci (100−GE )100

=14 ,5 (100−0 )100

=14 ,5 mg/l

Coagulare/Floculare:

C f=Ci (100−GE )100

=14 ,5 (100−50 )100

=7 ,25 mg/l

Decantor primar:

C f=Ci (100−GE )100

=7 ,25 (100−5 )100

=6 ,88 mg/l

Bazine de aerare+Decantor secundar:

C f=Ci (100−GE )100

=6 ,88 (100−65 )100

=2 ,41 mg/l

III. Ape uzate→Gratare si site→Precipitare chimica cu Ca(OH)2→Decantor primar→

Bazine de aerare→Decantor secundar→Ape epurate:

Materii solide in suspensie

Gratare si site:

C f=Ci (100−GE )100

=385 (100−3 )100

=373 ,45 mg/l

Deznisipator:

C f=Ci (100−GE )100

=373 ,45 (100−13 )100

=324 ,90 mg/l

Precipitare chimica cu Ca(OH)2:

C f=Ci (100−GE )100

=324 ,90 (100−54 )100

=149 , 45 mg/l

Decantor primar:

C f=Ci (100−GE )100

=149 ,45 (100−25 )100

=112 ,09 mg/l

Bazine de aerare+Decantor secundar

C f=Ci (100−GE )100

=112 ,09 (100−85 )100

=28 ,02 mg/l

Consum biochimic de oxigen CBO5

Gratare si site:

C f=Ci (100−GE )100

=455 (100−0 )100

=455 mg/l

Deznisipator:

C f=Ci (100−GE )100

=455 (100−8 )100

=418 ,6 mg/l

Precipitare chimica cu Ca(OH)2:

C f=Ci (100−GE )100

=418 ,6 (100−52 )100

=200 ,92 mg/l

Decantor primar:

C f=Ci (100−GE )100

=200 ,92 (100−25 )100

=105 ,70 mg/l

Bazine de aerare+Decantor secundar:

C f=Ci (100−GE )100

=105 ,70 (100−85 )100

=22,60 mg/l

Consum chimic de oxigen-metoda cu dicromat de potasiu CCOCr

Gratare si site:

C f=Ci (100−GE )100

=555 (100−0 )100

=555 mg/l

Deznisipator:

C f=Ci (100−GE )100

=555 (100−7 )100

=516 ,15 mg/l

Precipitare chimica cu Ca(OH)2:

C f=Ci (100−GE )100

=516 ,15 (100−55 )100

=232,26 mg/l

Decantor primar:

C f=Ci (100−GE )100

=232 ,26 (100−30 )100

=162 ,59 mg/l

Bazine de aerare+Decantor secundar:

C f=Ci (100−GE )100

=162,59 (100−85 )100

=24 ,38 mg/l

Azot total N

Gratare si site:

C f=Ci (100−GE )100

=14 ,5 (100−0 )100

=14 ,5 mg/l

Deznisipator:

C f=Ci (100−GE )100

=14 ,5 (100−0 )100

=14 ,5 mg/l

Precipitare chimica cu Ca(OH)2

C f=Ci (100−GE )100

=14 ,5 (100−65 )100

=5 ,075 mg/l

Decantor primar:

C f=Ci (100−GE )100

=5 ,075 (100−5 )100

=4 ,85 mg/l

Bazine de aerare+Decantor secundar:

C f=Ci (100−GE )100

=4 ,85 (100−65 )100

=1,69 mg/l

IV. Ape uzate→Gratare si site→Deznisipator→Precipitare chimica→Decantor primar→Bazine de aerare→Decantor secundar→Ape epurate

Materii solide in suspensie

Gratare si site:

C f=Ci (100−GE )100

=385 (100−3 )100

=373 ,45 mg/l

Deznisipator:

C f=Ci (100−GE )100

=373 ,45 (100−13 )100

=324 ,90 mg/l

Precipitare chimica:

C f=Ci (100−GE )100

=324 ,90 (100−54 )100

=129 ,96 mg/l

Decantor primar:

C f=Ci (100−GE )100

=129 ,96 (100−25 )100

=97 ,47 mg/l

Bazine de aerare+Decantor secundar:

C f=Ci (100−GE )100

=97 ,47 (100−85 )100

=14 ,62 mg/l

Consum biochimic de oxigen CBO5

Gratare si site:

C f=Ci (100−GE )100

=455 (100−0 )100

=455 mg/l

Deznisipator:

C f=Ci (100−GE )100

=455 (100−8 )100

=418 ,6 mg/l

Precipitare chimica:

C f=Ci (100−GE )100

=418 ,6 (100−52 )100

=200 ,92 mg/l

Decantor primar:

C f=Ci (100−GE )100

=200 ,92 (100−25 )100

=150 ,70 mg/l

Bazine de aerare+Decantor secundar:

C f=Ci (100−GE )100

=150 ,70 (100−85 )100

=22,60 mg/l

Consum chimic de oxigen-metoda cu dicromat de potasiu CCOCr

Gratare si site:

C f=Ci (100−GE )100

=555 (100−0 )100

=555 mg/l

Deznisipator:

C f=Ci (100−GE )100

=555 (100−7 )100

=516 ,15 mg/l

Precipitare chimica:

C f=Ci (100−GE )100

=516 ,15 (100−30 )100

=361,30 mg/l

Decantor primar:

C f=Ci (100−GE )100

=361,30 (100−35 )100

=234 ,84 mg/l

Bazine de aerare+Decantor secundar:

C f=Ci (100−GE )100

=234 ,84 (100−85 )100

=35 ,22 mg/l

Azot total N

Gratare si site:

C f=Ci (100−GE )100

=14 ,5 (100−0 )100

=14 ,5 mg/l

Dezinsipator:

C f=Ci (100−GE )100

=14 ,5 (100−0 )100

=14 ,5 mg/l

Precipitare chimica:

C f=Ci (100−GE )100

=14 ,5 (100−50 )100

=7 ,25 mg/l

Decantor primar:

C f=Ci (100−GE )100

=7 ,25 (100−5 )100

=6 ,88 mg/l

Bazine de aerare+Decantor secundar:

C f=Ci (100−GE )100

=6 ,88 (100−65 )100

=2 ,41 mg/l

Varianta

Indicator-

I II III IV NTPA

001/2005

Materii în suspensii,

mg/L

25,76 21,64 28,02 14,62 35

CBO5, mg/L 47,69 22,59 22,60 22,60 25

CCOCr, mg/L 54,19 35,22 24,38 35,22 125

Azot N, mg/L 4,82 2,41 1,69 2,41 10

4.6. Elaborarea schemei tehnologice bloc

Figura 4.5 Epurarea avansată a apelor uzate

Epurarea avansată a apelor uzate

Epurarea mecanică, chimică şi biologică nu realizează eliminarea poluanţilor

prioritari, care, chiar şi în concentraţii foarte mici, au efecte negative asupra

organismelor vii şi asupra echilibrului ecologic în natură sau care limitează posibilităţile

de recirculare/reutilizare a apei în industrie, agricultură.

Dintre poluanţii prioritari care sunt reţinuţi prin procedee de epurare avansată se

menţionează: compuşii anorganici solubili, compuşii organici nebiodegradabili, solidele

în suspensie, coloizii si organismele patogene.

Procedeele de epurare avansată se pot aplica fie înaintea etapei de epurare

biologică sau după aceasta, în funcţie de matricea apei uzate (concentraţia şi tipul

poluanţilor).

În mod normal, ciclul apei a fost întotdeauna utilizat pentru a reprezenta

transportul continuu şi transformările suferite de ape în mediu, cuprinzând toate sursele

naturale de ape de suprafaţă (râuri, fluvii, mări, oceane) apă subterană, apă din

atmosferă. Dupilizarea apei, efluenţii în cantităţi şi grade de poluare diferite pot fi

recirculaţi sau reutilizaţi.

Reutilizarea apei rezultată din staţiile de epurare municipale sau de pe

platformele industriale poate avea ca beneficiari agricultura, sistemele de irigaţii,

sistemele duale de alimentare a locuinţelor, piscicultura, îmbogăţirea acviferelor).

a)în această reprezentare,modalităţile de deversare respective posibilităţile de

recirculare/ reutilizare sunt prezentate cu linii punctuate.

b)deversarea efluenţilor staţiilor de epurare municipale în emisari;

c)reutilizarea efluenţilor staţiilor de epurare municipale în procese industriale;

d)recircularea efluenţilor,după epurare,în cadrul proceselor industiale;

e)recircularea efluenţilor staţiilor de epurare municipale pentru tratare în vederea

obţinerii apei potabile;

f)reutilizarea efluenilor staţiilor de epurare municipale pentru irigaţii;

g)reutilizarea efluenilor staţiilor de epurare municipale pentru suplimentarea resurselor

de apă subteran.

Dintre procedeele de epurare avansată avem:

a)procedee care au la bază procese fizice:filtrarea,flotaţia cu aer,evaporarea,extrcţia

lichid-lichid,adsorbţia,procedeele de membrană (microfiltrarea, ultrafiltrarea, osmoza

inversă, electrodializa), distilarea.

b)procedeele care au la bază procese chimice: oxidarea cu aer umed,oxidarea cu

apă în condiţii supercritice, ozonizarea, precipitarea chimică, schimbul ionic, procesele

electrochimice;

c)procedee care au la bază procese fizico-chimice: îndepărtarea azotului prinstripare

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

4.7. Materii prime, auxiliare şi utilităţi

Materia primă reprezintă un ansamblu de material destinat prelucrării, într-o

statie de epurare, în vederea obţinerii de apă epurată de caliate corespunzătoare. În

cadrul staţiei de epurare materia primă utilizată este apa uzată urbană.

Apa, aburul, aerul comprimat, gazele inerte şi energia electrică sunt uzual

înglobate în denumirea de utilităţi. Toate utilităţile sunt considerate ca făcând parte din

sfera problemelor energetice ale unei întreprinderi.

Apa. Funcţie de utilizarea care se dă apei se deosebesc mai multe categorii:apa

tehnologică, apa de răcire, apa potabilă, apa de incendiu, apa de încălzire. Apa de

răcire poate proveni din fântâni de adâncime, temperatura ei se menţine între 10 – 15°C

în tot timpul anului, sau apa de la turnurile de răcire, când se recirculă, având

temperatura în timpul verii de 25 – 30°C. Pentru evitarea formării crustei temperatura

apei la ieşire din aparate nu trebuie să depăşească 50°C. Răcirile cu apă industrială se

pot realiza până la 35 – 40°C.

Apa ca agent de încălzire poate fi:

-apă caldă cu temperatura până la 90°C;

-apă fierbinte, sub presiune până la temperatura de 130-150°C.

Apa este un agent termic cu capacitate calorică mare, uşor de procurat. Pentru

încălzire se preferă apa dedurizată cu scopul evitării depunerilor de piatră.

Aburul. Este cel mai utilizat agent de încălzire şi poate fi: abur umed, abur

saturat, abur supraîncălzit.

Aburul umed conţine picături de apă şi rezultă de la turbinele cu contrapresiune

sau din operaţiile de evaporare, ca produs secundar. Este cunoscut sub denumirea de

abur mort.

Aburul saturat este frecvent cunoscut ca agent de încălzire având căldura latentă

de condensare mare şi coeficienţi individuali de transfer de căldură mari.

Temperatura aburului saturat poate fi reglată uşor prin modificarea presiunii.

Încălzirea cu abur se poate realiza direct, prin barbotare, sau indirect, prin intermediul

unei suprafeţe ce separă cele două fluide.

Aburul supraîncălzit cedează, în prima fază, căldură sensibilă de răcire, până la

atingerea temperaturii de saturaţie, când coeficientul individual de

transfer de căldură este mic şi apoi căldura latentă prin condensare. Aburul ca agent de

încălzire este, în general scump.

Aerul comprimat. În industria chimică, aerul comprimat poate fi utilizat în

următoarele scopuri:

-ca purtător de energie (pentru acţionarea aparatelor de măsură şi de reglare, în

atelierul mecanic);

-pentru amestecare pneumatică;

-ca materie primă tehnologică;

-ca fluid inert pentru manipulări de produse, suflări;

-pentru diferite scopuri (curăţirea utilajelor, uscare).

Energia electrică. Aceasta reprezintă una din formele de energie cele mai

folosite datorită uşurinţei de transport la distanţe mari şi la punctele de consum şi

randamentelor mari cu care poate fi transformată în energie mecanică, termică sau

luminoasă.

Energia electrică transformată în energia mecanică este utilizată la acţionarea

electromotoarelor cu care sunt dotate diversele utilaje (pompe, ventilatoare, reactoare

cu agitare mecanică).

Energia electrică este folosită şi la încălzire prin transformare în căldură, folosind

mai multe tehnici:

-trecerea curentului prin rezistenţe electrice;

-transformarea energiei electrice în radiaţii infraroşii;

-folosirea curenţilor de înaltă frecvenţă, medie şi mică;

-folosirea pierderilor dielectrice;

-încălzirea în arc electric.

Avantajul încălzirii electrice constă în reglarea uşoară a temperaturii, posibilitatea

generării încălzirii într-un punct, introducerea unei cantităţi mari de căldură într-un volum

mic, realizarea unei încălziri directe, fără impurificarea mediului şi la orice presiune.

Dezavantajul utilizării energiei electrice îl constituie costul ridicat şi impunerea

unor masuri speciale de protecţia muncii.

Nămolul activ. Sunt două categorii de nămoluri care intervin în funcţionarea

bazinelor cu nămol activ: nămolul de recirculare, care acţionează în bazine pentru

epurarea apei şi care poate fi asemănat cu cel care constituie membrana de pe filtrele

biologice, şi nămolul în exces, care este îndepărtat continuu din proces, el nu mai este

util procesului şi poate fi asemănat cu membrana antrenată de apă la trecerea ei prin

filtrele biologice.

Clasificarea nămolurilor se poate face folosind diferite criterii. Astfel, din punctul

de vedere al compoziţiei chimice se deosebesc: nămoluri minerale, la care cantitatea de

materii solide totale minerale depăşeşte 50% şi nămoluri organice, la care cantitatea de

materii solide totale organice depăşeşte 50%; din punctul de vedere al provenienţei apei

uzate, pot exista: nămoluri menajere,orăşeneşti şi industriale; din punctul de vedere al

instalaţiilor din care provin, se deosebesc: nămoluri din decantoarele primare, din

decantoarele după precipitarea chimică, din decantoarele secundare după filtrele

biologice, din decantoarele secundare după bazinele cu nămol activ.

4.8 Subproduse materiale şi energetice, deşeuri

Nămolul activ în exces. Reprezintă cantitatea de nămol activ care nu mai este

necesară procesului de epurare, fiind exprimată în kg MTS evacuate zilnic din instalaţia

de epurare; poate fi exprimate şi în volume de nămol când se ia în considerare şi

umiditatea acestuia de 98,5-99,5%.

Cantitatea de nămol în exces depinde de mai mulţi factori, dintre care ponderea

cea mai mare o reprezintă cantitatea de CBO5 din apa uzată la care se adaugă factorul

privind menţinerea concentraţiei constante a nămolului activ în bazinul de aerare.

Este ştiut că nămolul activ de recirculare îşi măreşte neîncetat volumul, prin

proliferarea microorganismelor datorită hranei asigurată de apa uzată nou sosită în

bazin.

Cantitatea de nămol de exces care trebuie evacuată, pentru a menţine constantă

cantitatea de nămol de recirculare, se estimează la 1,5-3,0% din cantitatea de apă

uzată care intră în aerotanc.

Producţia zilnică de nămol în exces, kg MTS/zi, se poate calcula cu ajutorul relaţiei

propusă de Huncken, relaţie acceptată de STAS 11566-82, având forma:

,

În care:

încărcare organică a nămolului, în ;

eficienţa treptei biologice, în unităţi zecimale;

cantitatea de CBO5 din apa uzată ce intră în treapta biologică, în kg/zi.

Nămolul activ în exces poate fi trimis, spre tratare, în rezervoarele de fermentare

metanică, după ce în prealabil a fost supus unui proces de reducere a umidităţii în

bazine speciale numite îngroşătoare de nămol. Daca schema tehnologică a staţiei de

epurare prezintă un amplasament corespunzător, se recomanda ca acest nămol să fie

pompat într-un cămin din faţa decantoarelor primare, prezentând următoarele avantaje:

- creşterea eficienţei decantoarelor primare, deoarece flocoanele de nămol activ au

efectul unui coagulant;

- amestecul celor două feluri de nămoluri conţine mai puţină apă şi în consecinţă

volume reduse de nămol vor fi dirijate spre rezervoarele de fermentare, eliminând

necesitatea obligatorie a îngroşătorului de nămol.

Deşeuri menajere rezultate din staţiile de epurare sunt ambalaje, hârtie,

recipientele de la reactivi etc. [Dima M.-1998].