proiect tbeintreg.doc

Sa se Proiecteze Proiectul Tehnologic al Unei Statii de Epurare a Apei Uzate Urbane

Titlul temei :

S se proiecteze proiectul tehnologic al unei staii de epurare a apei uzate urbanendrumtor:

Asis. ing. drd. Mustere CorinaStudente:

ANUL UNIVERSITAR 2008-2009

CUPRINS

CAP. 1 TEMA DE PROIECTARE

CAP. 2 MEMORIU TEHNIC

2.1. Obiectivele proiectului

2.2. Varianta tehnologica aleasa

2.3. Etapele procesului tehnologic de epurare si descrierea succinta a acestora

2.4. Tipul de utilaj ales

CAP. 3 CONSIDERENTE PRIVIND EPURAREA APELOR UZATE MUNICIPALE

3.1. Poluantii caracteristici, impactul asupra mediului si necesitatea epurarii apelor uzate

3.2. Conditii de calitate privind evacuarea apelor uzate; standarde, normative

3.3. Caracteristicile apelor uzate municipale

CAP. 4 TEHNOLOGIA ADOPTATA PENTRU EPURAREA APELOR UZATE

4.1. Variante tehnologice pentru epurarea apelor municipale

4.2. Factorii care influenteaza selectia operatiilor si proceselor unitare

4.3. Determinarea gradului de epurare necesar

4.4. Alegerea variantei tehnologice optime (cu justificarea acesteia din punct de vedere tehnic economic si ecologic)

4.5. Calculul concentratiilor intermediare realizate pentru etapele de epurare mecanica si biologica (solide in suspensie, CBO5, CCOCr) si verificarea realizarii gradului de epurare necesar. Descrierea determinarii a procesului chimic adoptat.

4.6. Elaborarea schemei bloc tehnologice

4.7. Materii prime auxiliare.

4.8. Utilitati si energie

4.9. Subproduse naturale si energetice. Deseuri

CAP. 5 PROIECTAREA TEHNOLOGICA A UTILAJELOR

5.1. Debite de calcul si verificare utilizata in statiile de epurare industriala

5.2. Calculul utilajelor din cadrul etapei mecanice de epurare

5.3. Calculul utilajelor din cadrul treptei biologice de epurare

5.4. Tratarea namolurilor. Aspecte generale la tratarea namolurilor

5.5. Fise tehnice pentru doua utilaje din cadrul proceselor tehnologice de epurare

CAP. 6 CONSTRUCTII SI INSTALATII PREVAZUTE IN CADRUL STATIEI DE EPURARE MUNICIPALA

CAP. 7 TEHICA SECURITII DE PROTECIE I IGIENA MUNCII LA REELELE DE CANALIZARECAP.8 DESEN SCHEMA TEHNOLOGICA DE EPURARE A APELOR UZATE MUNICIPALE

CAP. 9 BIBLIOGRAFIETema de proiectare

S se proiecteze proiectul tehnologic al unei staii de epurare a apei uzate urbane. Se dau urmtoarele date:

A. Debite de calcul

Qzi, med = 0,275 m3/s;Qzi, max = 0,315 m3/s;Qorar, min = 0,235 m3/s;Qorar, max = 0,355 m3/s.B. Compoziia apelor uzate care sunt introduse n staia de epurare

Solide n suspensie: Ciss = 410 mg/l;Substane organice: - CBO5 = 420 mg O2/l; - CCOCr = 510 mg O2/l;Azot total : CiN = 14 mg /l;Temperatura apei uzate: 200C;pH = 7;Constanta de consum a oxigenului din apele uzate: K1 = 0,1 zi-1C. Analize de laborator ale emisarului n care se deverseaz apele epurate:

Oxigen dizolvat : COr = 6 mg O2/l (concentraia oxigenului dizolvat din receptor);Substane organice:CBO5 = 20 mg O2/l;CCOCr = 50 mg O2/l;Solide n suspensie: Cess = 50 mg /l;Azot total: CeN = 2,5 mg/l;Temperatura medie a apei este de 100C;Constanta de oxigenare a apei: K2 = 0,2 zi-1D. Studiile hidrologice ale emisarului indic:

Viteza medie a apei: v = 1,5 m/s;Debitul emisarului : Qe = 5 m3/s;Coeficientul de sinuozitate al rului: = 1,2;Constanta vitezei de consum a oxigenului din apele uzate:K= 0,1 zi-1E. Utilaje ce urmeaz a fi proiectate:

Memoriu tehnic

Epurarea apelor uzate urbane i industriale este o necesitate a societii contemporane n permanen dezvoltare. Creterea populaiei i industrializarea continu indispenabil modernizrii societii au condus la creterea consumului de ap, a volumului de ape uzate, a nmrului i complexiti poluanilor din aceste ape uzate.

Proiectul urmrete s rezolve principalele probleme generate de infrastructura apei potabile existent n zonele urbane, astfel nct s fie protejate att mediul nconjurtor ct i efluentul.

Lucrarea urmrete proiectarea unei staii de epurare a apelor uzate urbane, ct mai eficent din punct de vedere economic i ecologic, care asigur eliminarea unei categorii de poluani denumii refractari sau prioritari, care produc efecte economice i ecologice negative i care trec neschimbai prin treptele de epurare mecano-chimic i biologic (epurarea avansat). Ca obiective, n ceea ce privete proiectul de an, putem preciza urmtoarele: Dobndirea cunotinelor de specialitate inginereasc prin elaborarea unui studiu de caz staie de epurare a apelor uzate urbane.

a) nsuirea terminologiei legale referitoare la parametri i intervalul lor optim de variaie;

b) nsuirea valorilor legale precizate prin NTPA 001, 002/2002, reactualizat n 2005 legea apelor specifice n calculele inginereti;

c) Dezvoltarea capacitii de calcul inginereti pentru procesele unitare din tehnologia de epurare;

d) nsuirea principiilor de alegere a echipamentelor specifice conform datelor calculate n procesele unitare

e) Cunoaterea modalitilor de abordare a aspectelor tehnico-economice (costuri de investiie, costuri de exploatare, bilan energetic pe staie, pre de cost pe m3 de ap epurat).

n primul capitol se pezint datele de proiectare a proiectului tehnologic al unei staii de epurare a apei uzate urbane.n al doilea capitol este prezentat memoriul tehnic.

n al treilea capitol, se face o introducere asupra problemelor generale legate de epurarea apelor uzate industriale, cu referiri directe la epurarea mecanic, epurarea chimic i epurarea biologic a apelor uzate, la clasificarea i prezentarea principalelor compui organici nebiodegradabili (poluani refractari sau prioritari).

n al patrulea capitol, se prezint principalele variante de epurare a apelor uzate pentru eliminarea compuilor nebiodegradabili din apele uzate, grupate dup tipul procesului care st la baza metodei. Pentru fiecare din metode se prezint informaii legate de desfurarea procesului, uilajele specifice care se folosesc, factorii i condiiile care influeneaz efieciena procesului, mecanismele de racie. Se prezint avantajele i dezavantajele aplicrii acestor procese, mai ales prin prisma epurrii unor cantiti mari de ape uzate, avnd n vedere i aspectele economice ale fiecrui proces.

n urma analizrii avantajelor i dezavantajelor fiecrei variante tehnologice de epurare, din punct de vedere ecologic i economic, ca variant tehnologic optim se alege staia de epurare mecano-chimico-biologic de epurare a apei uzate, numit i epurarea avansat a apelor uzate.Epurarea avansat a apelor uzate. Epurarea mecanic, chimic i biologic nu realizeaz eliminarea poluanilor prioritari, care, chiar i n concentraii foarte mici, au efecte negative asupra organismelor vii i asupra echilibrului ecologic n natur sau care limiteaz posibilitile de recirculare/reutilizare a apei n industrie, agricultur.

Dintre poluanii prioritari care sunt reinui prin procedee de epurare avansat se menioneaz: compuii anorganici solubili, compuii organici nebiodegradabili, solidele n suspensie, coloizii si organismele patogene.

Procedeele de epurare avansat se pot aplica fie naintea etapei de epurare biologic sau dup aceasta, n funcie de matricea apei uzate (concentraia i tipul poluanilor).

Etapele procesului de epurare avansat sunt:

-grtare i site, scopul grtarelor este de a reine corpurile plutitoare i suspensiile mari din apele uzate (crengi i alte buci din material plastic, de lemn, animale moarte, legume, crpe i diferite corpuri aduse prin plutire, etc.), pentru a proteja mecanismele i utilajele din staia de epurare i pentrua reduce pericolul de colmatare ale canalelor de legtur dintre obiectele staiei de epurare;-deznisipatoare, este operaia unitar prin care se elimin pietri i alte materii solide cu dimensiuni 0,2 mm., care au densitatea mult mai mare dect a apei sau a componenilor organici din apele uzate;- coagularea-flocularea, sunt metode de tratare a apelor, care faciliteaz eliminarea particulelor coloidale din apele brute, prin adugarea de ageni chimici, aglomerarea particolelor coloidale i respectiv separarea lor ulterioar prin decantare, flotaie cu aer dizolvat, filtrare. n afar de eliminarea coloizilor i reducerea urbiditii din apele de suprafa, prin coagulare se reduc parial culoarea, gustul, mirosul, respectiv coninutul de microorganisme;

-decantoare primare, sunt bazine deschise n care se separ substanele insolubile mai mici de 0,2 mm. care se prezint sub form de particule floculente, precum i substane uoare care plutesc la suprafaa apei;

-bazine cu nmol activ, n aceste bazine epurarea apelor uzate au loc n prezena unui amestec de nmol activ cu ap uzat, agitat n permanen i aerat;-decantoarele secundare, sunt o parte component deosebit de important a treptei de epurare biologic i au scopul de a reine nmolul, materiile solide n suspensie, separabile prin decantare (membrana biologic sau flocoanele de nmol activ, evacuate o dat cu apa uzat din filtrele biologice, respectiv din bazinele cu nmol activ).

n capitolul cinci, se prezint posibilitile de integrare a epurrii avansate n procesul tehnologic de epurare a epelor uzate urbane, pentru a realiza gradul de epurare dorit i dimensionarea utilajelor din cadrul staiei de epurare a apelor uzate urbane.

n al aselea capitol, se prezint construciile i instalaiile prevzute n cadrul procesului de epurare a apelor uzate urbane.

n capitolul al apte, prezint problemele legate de protecia muncii, n cadrul procesului de epurare a apelor uzate urbane.

n capitolul opt este prezentat schema thenologica a staiei de epurare a apelor uzate urbane.

n capitolul nou, este prezentat bibliografia.Capitolul III

Considerente privind epurarea apelor municipale

3.1 Considerente privind epurarea apelor municipale

3.1.1 Poluani caracteristici

Apele uzate cu cea mai mare ncrctur de poluanti sunt apele uzate menajere i cele industriale. O parte din poluani le sunt comuni:

Principalele categorii de poluani care confer apelor ce i conin caracteristici de ape uzate, prin alterarea caracteristicilor fizice, chimice i biologice ale acestora sunt:

1.Reziduri organice provenind din apele uzate menajere,industriale i complexe de cretere a animalelor.Cele mai ncarcate sunt cele din industria alimentar,cea organic de sintez i de hrtie.

Impactul acestor compui const n reducerea concentraiei de oxygen dizolvat cu repercursiuni asupra florei, faunei. Prezena acestor compui este indicat de CBO5.

2.Nutrieni include: azotul, fosforul, compuii cu azot i fosfor, siliciul i sulfaii.

Principalele surse de generare le constituie apele uzate menajere i efluenii din industria ngrmintelor chimice. Azotul i fosforul stimuleaz creterea algelor provocnd fenomenul de eutrofizare.

3.Substane toxice(poluani prioritari) respective metale grele, ciauri, compui organici clorurai , lignina, provenii dinn industria chimic, celulozei i hrtiei, petrochimic.

Poluanii prioritari sunt compui organici sau anorganici selectai pe baza toxicitii foarte mari, efectelor cancerigene sau mutagene.Aceti poluani sunt enumii i compui toxici (refractari) i se gsesc n majoritatea cazurilor n apele uzate industriale, fiind ns uneori depistai n cantiti foarte mici n apele alimentare fie datorit unor infiltraii, fie epurrii necorespunztoare a apelor din amonte.

O clasificare a compuilor organici nebiodegradabili care reprezint majoritatea poluanilor organici prioritari s-a realizat pe clase de compui astfel:

-compui halogenai ai hidrocarburilor saturate i nesaturate;

-compui aromatici monociclici;

-compui fenolici;

-compui policiclici;

-eteri siesteri ai acidului ftalic;

-compui cu azot;

-pesticide;

-compui policlorurai ai fenil benzenului.

Impactul este deosebit asupra cursurilor de ap, asupra oamenilor i asupra organismelor acvatice.

ncetinesc sau stopeaz procesele de autoepurare sau epurare biologic i pot da produi de dezinfecie.

4.Suspensii inerte ,materii coloidale sau materiale fin divizate rezultate ca urmare a proceselor de splare din diverse industrii. Prin depunerea solidelor n suspensie se perturb viaa acvatic normal (nfundarea branhiilor petilor) n emisarul n care a fost deversat apa uzat.

5.Ali compui cum ar fi: srurile sau agenii reductori (sulfii sau sruri feroae) acizi, baze, uleiuri, care apar n efluenii rezultai din diverse industrii.

n cantiti mici, srurile nu au efecte negative asupra mediului nconjurtor, dar compuii reductori, prin consumarea oxigenului dizolvat micoreaz capacitatea de autoepurare a emisarului.

6.Apa cald produs de mai multe industrii care utilizeaz apa ca agent de rcire.

Deversarea ca atare a apei calde n emisar perturb desfurarea proceselor biologice de autoepurare (temperature maxim admis 30C).

6.Apa cald produs de mai multe industrii care utilizeaz apa ca agent de rcire.

Deversarea ca atare a apei calde n emisar perturb desfurarea proceselor biologice de autoepurare (temperature maxim admis 30C).

3.1.2 Impactul poluanilor asupra mediului

Odat cu creterea numrului populaiei i necesitii ei se nregistreaz o cretere considerabil a producerii diferitor substane i articole sintetice n compoziia crora intr compui chimici care n timpul fabricrii i utilizrii prezint un pericol mare pentru sntatea oamenilor i mediul ambient.

A sporit considerabil i utilizarea pesticidelor n agricultur, aplicarea intensiv a acestora provoac efecte toxice asupra tuturor fiinelor vii.

O categorie deosebit de periculoas a compuilor menionai o prezint poluanii organici persisteni (P.O.P) care se utilizeaz n industrie i agriculur i n unele cazuri se genereaz n cadrul proceselor industriale.

n majoritatea bazinelor acvatice, cursurilor de ap, mrilor sunt depistate diferite concentraii de pesticide i alte substane organice persistente.

n cazul unor cantiti mai mari de pesticide apa capt un miros specific, carac-teristic acestor tipuri de substane.

Datorit proceselor de migrare,pesticidele impreun cu apa de ploaie se infiltreaz n straturile freatice i chir n cele arteziene.

Sursa cu cel mai mare numr potenial de poluare este agricultura. Reziduurile netratate de la formele zootehnice sunt mprtiate pe terenuri i o parte i croiesc drum pn la cursul de ap.

3.1.3 Necesitatea epurrii apelor uzate

Pentru asigurarea cantitativ i calitativ a pei necesare tuturor folosinelor (industrii, irigaii, orae) este necesar, ca pe lng alte lucrri i msuri de gospodrire a apelor, s se asigure utilizarea cu randament maxim a instalaiilor de epurare existente i s se dezvolte noi tehnologii de epurare capabile s asigure din apa epurat o nou surs de ap pentru alimentarea sistemelor de irigaii sau pentru industrii.

Procesul de epurare const n ndeprtarea din apele uzate a substanelor poluante, n scopul proteciei calitii apelor i a mediului nconjurtor. Epurarea constitue unul din aspectele polurii apei. Stabilirea comportarii multiplelor substane care polueaz apele de suprafa, precum i efectelor asupra organismelor vii fac obiectivul epurrii apelor.

Epurarea apelor uzate se efectueaz n construcii i instalaii grupate ntr-o anumit succesiune tehnologic n cadrul unei staii de epurare. Mrimea staiei de epurare va depinde de cantitatea i calitatea apelor uzate ale receptorului, de condiiile tehnice de calitate, care trebuie s le ndeplineasc amestecul dintre apa uzat i a receptorului n aval de punctul de deversare a apelor uzate, astfel nct folosinele din aval s nu fie afectate.

O caracteristic a staiilor de epurare o reprezint materia prim care este apa uzat a crei puritate este destul de ridicat. Randamentul impus la eliminarea poluanilor din ap (gradul de epurare) este adesea la ordinul a 80% i chiar peste 95%, valori superioare celor obinuite n prelucrrle industriale. Una din metodele de baz aplicate pentru eliminarea poluanilor organici din apele uzate,epurarea biologic opereaz cu populaii de microorganisme,cu evoluie deosebit de greu de dirijat.

Staiile de epurare se realizeaz cu costuri de investigaii mari i cu cheltuieli de exploatare ridicate, care, numai parial pot fi recuperate. Se impun studii tehnico-economice aprofundate n vederea gsirii soluiilor care s contribuie la reducerea diferitelor costuri.n acest scop se are n vedere aplicarea unor msuri preliminarede prevenire a polurii apelor, respective uurarea epurrii apelor uzate [Dima M.-1998].

3.2. Condiiile de calitate a factorilor de mediu si normativele

3.2.1 Condiiile de calitate privind evacuarea apelor uzate n apele de suprafa

n vederea proteciei apelor ca factor natural al mediului nconjurtor,ca element de baz pentru via i desfurarea activittilor social economice, evacuarea apelor uzate n apele de suprafa se face numai n condiiile prevzute de Legea Apelor nr.8/1974.

Pentru respectarea acestor condiii, sunt necasare numeroase studii i cercetri n vederea stabilirii schemei optime a statiei de epurare.

Codiiile tehnice de calitate pe care trebuie s le ndeplineasc apele de suprafat, dup amestecul lor cu apele uzate brute sau epuraresunt specificate de ctre Legea Apelor Romne, n grija crora se afl bazinele hidrografice.

Conform domeniului de utilizare, apele de suprafa se clasific in 3 categorii de calitate notate cu I, II, III, aa cum sunt artate n tabelul 3.1, la care s-au prezentat i valorile limit pentru diferii indicatori de calitate. Aceste valori trebuiesc realizate n seciunea de control situate la 1 km amonte de punctul sau zona de folosin pentru apele de suprafa din categoria I i a-II-a respective pentru apele din categoria a-III-a. Condiiile de calitate ale apei din categoria a-III-a corespund i cerinelor de desfurare a proceselor biologice care asigur autoepurarea.

n tabelul 3.1. sunt prezentate valorile limit a principalelor substane poluante din apa uzat, corespunztoare gradelor de diluie cu valori 1-50-100

Tabelul 3.1. Domeniul de utilizare a apelor de suprafa i valorile limit pentru unele caracteristici de calitate a apei

CategoriaDomenii de utilizareCaracteristici de calitate

I

-alimentarea centralizat cu ap potabil;O26mg/dm3

-alimentarea centralizat cu ap a unitilor de cretere a animalelor;CBO55mg/dm3

-alimentarea centralizat cu ap a intreprinderilor din industria alimentar i din alte ramuri de activitate (care necesit apa de calitatea celei potabile)CCO-Mg=10mg/dm3

-reproducerea i dezvoltarea salmo-nidelor n amenajri piscicole;CCO-Cr=10mg/dm3

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

II

-alimentarea cu ap a amenajrilor piscicole cu excepia altor salmo-nicole;O25 mg/dm3

-alimentarea cu ap a unor procese tehnologice industriale;CBO57 mg/dm3

-scopuri urbanistice i de agrementCCO-Mn=15 mg/dm3

III-alimentarea cu ap a sistemelor de irigaiiCBO512 mg/dm3

O24 mg/dm3

-alimentarea cu ap a industriilor pen-tru scopuri tehnologiceCCO-Mn=25 mg/dm3CCO-Cr=30 mg/dm3

Se recomand ca evacuarea n emisar a apelor uzate ale cror grade de diluie sunt cuprinse ntre 50-100 s se realizeze prin guri de vrsare speciale de difuzie n vederea obinerii de valori limit admise [Dima M.-1981].

Obiectivul acestei Directive este reducerea poluarii cu substante din Lista II n toat Uniunea Europeana i eliminarea poluarii cu cele mai periculoase substante (prevzute pe Lista I a Directivei). Directiva aceasta este asimilat acum cu Directiva Cadru privind Apa, dar majoritatea prevederilor, cu exceptia Listei I i Listei II inlocuite de Lista de substane prioritare/prioritar periculoase, rmn n vigoare pn n 2013.

n legislatia din Romania aferent acestei directive, respectiv HG nr. 118/2002, termenul de substane din Lista I si Lista II a fost nlocuit cu termenul substane prioritare/prioritar periculoase din Lista de substane prioritare n domeniul politiciii apelor, prezent i n Legea Apelor nr. 310/2004 [http://www.apmdb.ro/noutati/angaja-mente/Calitatea%20apei/Directiva%2076_464_CEE.htm].

Hotrre nr. 188/2002 din 28/02/2002-pentru aprobarea unor norme privind condiiile de descrcare n mediul acvatic a apelor uzate. Actualizat n 2005.

Normativ din 28/02/2002- privind stabilirea limitelor de ncrcare cu poluani a apelor uzate industriale i oreneti la evacuarea n receptorii naturali, NTPA-001/2005.Tabelul 3.2 Valori limit de ncrcare cu poluani a apelor uzate industriale i urbane evacuate n receptori naturali [http://www.anpcnet.ro/ro/wpcontent/uploads/manual/Le-gislatie/HG-188-2002.pdf].Nr.crtIndicatorul de calitate

Valorile limit admisibile

1.Temperatura (C)35,0

2.pH6,5-8,5

3.Materii n suspensie (mg/l)35,0

4.Consum biochimic de oxigen la 5 zile (mg O2/l)25,0

5.Consumul chimic de oxigen (CCO-Cr, mg O2/l)125,0

6.Azotat amoniacal (mg/l)2,0

7.Azotat total (mg/l)10,0

8.Azotai (mg/l)25,0

9.Sulfuri i hidrogen sulfurat (mg/l)0,5

10.Sulfii (mg/l)1,0

11.Sulfai (mg/l)600,0

12.Fenoli antrenabili cu vapori de ap (mg/l)0,3

13.Substane extractibile cu solveni organici (mg/l) 20,0

14.Produse petroliere (mg/l)5,0

15.Fosfor total (mg/l)1,0

16.Detergeni sintetici (mg/l)0,5

17.Cianuri totale (mg/l)0,1

18.Clor rezidual liber (mg/l)0,2

19.Cloruri (mg/l)500,0

20.Fluoruri (mg/l)5,0

21.Reziduu filtrat la 105C (mg/l)2000,0

22.Arsen (mg/l)0,1

23.Aluminiu (mg/l)5,0

24.Calciu (mg/l)300,0

25.Plumb (mg/l)0,2

26.Cadmiu (mg/l)0,2

27.Crom total (mg/l)1,0

28.Crom hexavalent (mg/l)0,1

29.Fier total ionic (mg/l)5,0

30.Cupru (mg/l)0,1

31.Nichel (mg/l)0,5

32.Zinc (mg/l)0,5

33.Mercur (mg/l)0,05

34.Argint (mg/l)0,1

35.Molibden (mg/l)0,1

36.Seleniu (mg/l)0,1

37.Mangan total (mg/l)1,0

38.Magneziu (mg/l)100,0

39.Cobalt (mg/l)1,0

Normativ din 28/02/2002-privind condiiile de evacuare a apelor uzate n reelele de canalizare ale localitilor i direct n staiile de epurare, NTPA-002/2002 ,(HG nr.352/2005), a se vedea tabelul 3.3.

Tabelul nr. 3.3 Indicatori de calitate ai apelor uzate evacuate n reelele de canalizare ale localitilor

Nr.crt. Indicatorul de calitateU.M.Valorile maxime admiseMetoda de analiz3)

1.Temperatura0C40

2.pHuniti pH6,5-8,5SR ISO 10523-97

3.Materii n suspensiemg/dm3 350STAS 6953-81

4.Consum biochimic de oxigen la 5 zile (CBO5)mg O2/dm3 300STAS 6560-82 SR ISO 5815/98

5.Consum chimic de oxigen - metoda cu dicromat de potasiu [CCO(Cr)1)]mg O2/dm3 500SR ISO 6060/96

6.Azot amoniacal (NH4+)mg/dm3 30STAS 8683-70

7.Fosfor total (P)mg/dm3 5,0STAS 10064-75

8.Cianuri totale (CN)mg/dm31,0SR ISO 6703/1-98

9.Sulfuri i hidrogen sulfurat (S2-)mg/dm31,0SR ISO 10530-97

10.Sulfii (SO32-)mg/dm32STAS 7661-89

11.Sulfai (SO42-)mg/dm3600STAS 8601-70

12.Fenoli antrenabili cu vapori de ap (C6H5OH)mg/dm3 30STAS 7167-92

13.Substane extractibile cu solveni organicimg/dm3 30SR 7587-96

14.Detergeni sintetici biodegradabilimg/dm3 25SR ISO 7875/1,2-96

15.Plumb (Pb2+)mg/dm30,5STAS 8637-79

16.Cadmiu (Cd2+)mg/dm3 0,3SR ISO 5961/93

17.Crom total (Cr3+ + Cr6+)mg/dm3 1,5STAS 7884-91 SR ISO 9174-98

18.Crom hexavalent (Cr6+)mg/dm3 0,2STAS 7884-91 SR ISO 11083-98

19.Cupru (Cu2+)mg/dm3 0,2STAS 7795-80

20.Nichel (Ni2+)mg/dm3 1,0STAS 7987-67

21.Zinc (Zn2+)2)mg/dm3 1,0STAS 8314-87

22.Mangan total (Mn2+)mg/dm3 2,0SR 8662/1-96 SR ISO 6333-96

23.Clor rezidual liber (Cl2)mg/dm3 0,5STAS 6364-78

Valoarea concentraiei CCO(Cr) este condiionat de respectarea raportului CBO5/CCO mai mare sau egal cu 0,4. Pentru verificarea acestei condiii vor putea fi utilizate i rezultatele determinrii consumului chimic de oxigen, prin metoda cu permanganat de potasiu, urmrindu-se cunoaterea raportului CCO(Mn)/CCO(Cr) caracteristic apei uzate.

Pentru localitile n care apa potabil din reeaua de distribuie conine zinc n concentraie mai mare de 1 mg/dm3 se va accepta aceeai valoare i la racordare, dar nu mai mare de 5 mg/l.

Metoda de analiz va fi cea corespunztoare standardului n vigoare [http://www.fose-septice.ro/ro/anexa2_188.html].

3.3. Caracteristicile apelor uzate municipale

Cunoaterea naturii apelor uzate este absolute necesar pentru proiectarea i operarea sistemelor de colectare. Compoziia apelor de suprafa i a apelor uzate se determin prin analize de laborator: gravimetrice, volumetrice sau fizico-chimice, conform standardelor n vigoare pentru fiecare ar.

Caracteristicile fizice, chimice, biologice i bacteriologice reflect compoziia i respective, gradul de poluare al apei uzate.

Caracteristici fizice

1.Temperatura apelor uzate influeneaz majoritatea reaciilor fizice i biochimice, care au loc n procesul de epurare. Apele uzate menajere au o temperatur cu 2-3C mai ridicat dect temperatura apelor de alimentare cu excepia cazului de deversri de ape calde tehnologice sau cnd n reea se infiltreaz ape subterane.

Determinarea temperaturii se efectueaz numai la locul de recoltare prin introducerea termometrului n apa de cercetat, iar citirea temperaturii se face dup 10 minute de la introducerea termometrului fr a-l scoate din ap.

2.Turbiditatea apelor uzate este dat de particulele foarte fine aflate n suspensie, care nu sedimenteaz n timp. Turbiditatea nu constituie determinare curent a apelor uzate, deoarece nu exist o proporionalitate direct ntre turbiditate i coninutul lor n suspenii. Analizele de laborator se exprim n grade de turbiditate, 1 grad de turbiditate corespund la 1 mg SiO2/dm3. Orientativ, apele uzate menajere prezint valori ale gradului de turbiditate n limitele de 400-500 n scara silicei.

3.Culoarea apelor uzate menajere proaspete este gri deschis, iar culoarea gri-nchis indic nceputul procesului de fermentare a materiilor organice existente n aceste ape. Pentru apele uzate care reprezint alte culori, rezult c amestecul acestora cu apele uzate industriale care ptrund n reeaua de canalizare este dominat de acestea din urm (apele verzi de la industriile de legume, ape galbene de la industriile prelucrtoare de clor, ape roii de la uzinele de metalurgie, etc).

4.Mirosul apelor uzate menajere proaspete este aproape imperceptibil. Intrarea n fermentaie a materiilor organice este indicat de mirosuri de hidrogen sulfurat, de putregai, sau alte mirosuri de produse de descompunere. Apele uzate oreneti pot avea mirosuri diferite imprimate de natura i de proveniena apelor uzate industriale.

5.Materiile solide totale (MST) care se gsesc n apa uzat pot fi n stare de suspensie (organice i minerale) i materii solide dizolvate. Materiile solide n suspensie, la rndul lor,pot fi separabile prin decantare i materii coloidale. n funcie de dimensiunile diferitelor particule (gradul de dispersie) i de greutatea specific a acestor particule, materiile solide n suspensie se pot depune sub form de sediment, pot pluti la suprafaa apei sau pot pluti n masa apei (materii coloidale).

Prin termenul general de solide se definesc materiile care rmn ca reziduu dup evaporarea apei la 103-105C i au n componena att materii solide nefiltrabile prin filter de 1,2m (solide n suspensie) ct i materii solide filtrabile (coloizi i compui dizolvai)

6.Conductivitatea adduce informaii asupra cantitii de sruri dizolvate.

Caracteristici chimice

Se pot grupa n trei categorii principale:

I.Organice:carbohidraii,grsimi i uleiuri, proteine, fenoli, pesticide, poluani prioritari, ageni de suprafa, compui organici volatili.

Substanele organice din apele uzate menajere provin din dejeciile umane i animale, din resturile de alimente,legume i fructe, precum i din alte materii organice evacuate n reeaua de canalizare. Prezena substanelor organice in ap poate reduce oxigenul din ap poate reduce oxigenul din ap pn la zero, iar n lips de oxigen, substanele organice se descompun prin procese anaerobe care au loc concomitent cu producerea H2S i a altor gaze ru mirositoare i toxice.

1.Oxigenul dizolvat este un indicator care arat n mod global gradul de poluare al apelor cu substane organice.

Cantitatea de oxigen care se poate dizolva n apa curat aa numita limit satutaie depinde de temperatur i variaz de la 7,63 mg/dm3 la 30C la 9,17 mg/dm3 la 20C i la 14,23 mg/dm3la 0C. Solubilitatea oxigenului n ap mai depinde i de turbulena la suprafaa apei de presiunea atmosferic , mrimea suprafeei de contact, cantitatea de oxigen din ap sau din atmosfer etc.

Oxigenarea apei poate poate avea loc prin dizolvarea oxigenului din aer sau n anumite condiii speciale,prin degajarea oxigenului n procesul de fotosintez al vegetaiei acatice.

Cantitatea de oxigen care lipsete unei ape pentru a atinge limita de saturaie se numete deficit de oxigen i indic o impurificare anterioar cu substane organice, care a condus la consumarea total sau parial a oxigenului dizolvat.

Coninutul de oxigen din apa uzat indic gradul de prospeime al apei brute, precum i stadiul decsompunerii substanelor organice n instalaii biologice i n apele naturale.

Fiind un factor global care pune n eviden starea de impurificare organic a apelor uzate, se recomand ca acest indicator privind oxigenul dizolvat s fie analizat n asociaie cu consumul biochimic de oxigen, consumul chimic de oxigen i stabilitatea relativ a apelor uzate.

2.Consumul biochimic de oxigen(CBO) exprimat in mg/dm3 reprezint cantitatea de oxigen consumat de ctre bacterii i alte microorganisme pentru descompunerea biochimic,n condiii aerobe,a substanelor organice biodegradabile la temperatura i n timpul standard, de obicei la 20C i 5 zile.

Detreminarea mrimii CBO5 se face n funcie de destinaia analizei probei att pentru apele uzate ct i pentru apele epurate mecanic. Rezult c CBO5 va indica cantitatea de oxigen necesar pentru oxidarea materiilor oraganice coloidale i dizolvate, precum i a celei pri de materiale organice nedizolvat, care a fost reinut n decantoare.

n apele uzate menajere,precum i n apele uzate industriale care au o compoziie apropiat cu cea a apelor uzate menajere, mrimea CBO5 variaz n limitele foarte largi n funcie de proveniena lor.

Tabelul 3.4 Compoziia medie a apelor uzate menajere n g/loczi

Materii solideTotaleMineraleOrganiceCBO5

Totale25010514554

Dizolvate160808012

n suspensie

din care902565

Sedimentabile54156919

Nesedimentabile36102623

Mineralizarea biochimic a substanelor organice,respective consumul biochimic de oxigen, este un process complex,care n apele bogate n oxigen se produce n doua faze:

a)faza primar (a carbonului), n care oxigenul se consum pentru oxidarea substanelor oranice care conin carbon i producerea de bioxid de carbon care rmne n soluie sau se degaj. Aceast faz are o durat la apele uzate menajere de aproximativ 20 zile la temperature de 20C.

b)faza secundar (a azotului) n care oxigenul se consum pentru oxidarea substanelor organice, care conin azot, producndu-se oxidarea pn la stratul de nitrii i apoi pn la stadiul de nitrai. Aceast faz ncepe dup aproximativ 10 zile, la temperature de 20C i se desfoar pe o perioad mai ndelungat,de circa 100 de zile. Aceast faz poart denumirea de nitrificarea substanelor organice.

3.Consumul chimic de oxigen(CCO) sau oxidabilitatea apei, care reprezint cantitatea de oxigen n mg/dm3, necesar pentru oxidarea tuturor substanelor organice sau minerale oxidabile, fr ajutorul bacteriilor. Oxidabilitatea reprezint cantitatea de oxigen echivalent cu consumul de oxidat.

Pentru apele uzate industriale, care conin substane toxice se distrug microorganismele din ap i deci nu se poate determina CBO, n schimb nu ofer posibilitatea de a diferenia materia organic stabil i instabil din apa uzat.

Determinarea consumului chimic de oxigen dup metoda standard se efectueaz prin metoda cu KMnO4, iar pentru cele intens poluate, prim metoda cu bicromat de potasiu. Prima metod evideniaz cantitatea de substane organice i anorganice oxidabile prin oxidarea acestora cu KMnO4 n mediu acid i la cald, iar KMnO4 rmas n exces se determin cu acid oxalic. La a-II-a metod, substanele organice din apa uzat sunt oxidate cu bicromat de potasiu n mediu de acid sulfuric, la cald n prezena sulfatului de argint.

4.Carbon organic total(COT) constituie o metod de determinare a nivelului de poluare organic a apelor uzate, care spre deosebire de determinrile prin CBO i CCO rezultatele sunt mai exacte datorit eliminrii variabilelor care intervin n analizele CBO i CCO.

n esen, metoda const n oxidarea materiilor organice cu carbon i conversia lor n CO2 i ap. Gazul generat se capteaz printr-o soluie caustic de concentraie standard i cu ajutorul unui analizor de carbon se determin concentraia materiilor organice din ap.

Principiul metodei const n oxidarea complet a unei probe de ap uzat, iar CO2 rezultat este injectat ntr-o coloan cu un suport ce formeaz faza staionar i care se nclzete la o anumit temperatur.

5.Consumul total de oxygen(CTO) este aplicat n general pentru concentraii mici de compui organici. Testul este realizat prin introducerea unei cantiti cunoscute de prob ntr-un dispozitiv de oxidare chimic sau un cuptor cu temperatur nalt. naintea analizei se realizeaz acidifierea i aerarea probei pentru a elimina erorile datorate carbonului organic.

6.Tratabilitatea unei ape uzate reprezint capacitatea acesteia de a-si micora complexitatea i numrul compuilor organici, datorit aciunii microorganismelor n procesul de epurare biologic. Pot fi considerate tratabile biologic apele uzate care la trecerea prin instalaiile de epurare biologic permit ndeprtarea compuilor biodegradabili n proporie de 80-98% i a compuilor organici totali n proporie de 60-90%.

7.Azotul sub form de ammoniac liber, azotul organic, nitriii i nitraii constituie azotul total din apa uzat brut. Amoniacul liber constituie rezultatul descompunerii bacteriene a materiilor organice. n apele uzate menajere amoniacul poate varia n limitele 15-50 mg/dm3. Azotul organic i amoniacul liber reprezint indicatori de baze pun n eviden gradul de poluare organic azotoas ale apelor uzate. n general apele uzate menajere au un coninut ridicat de azot organic i sczut de amoniac liber.

II. Anorganice

1.Aciditatea apelor uzate este determinat de prezena CO2 liber, a acizilor minerali i a srurilor acizilor tari cu bazele slabe. Se exprim n ml substan alcalin normal pentru neutralizarea unui dm3 de ap. 2.Alcalinitatea apelor uzate este dat de prezena bicarbonailor i carbonailor alcalini i a hidroxizilor. Apele uzate menajere sunt uor alkaline cu ph 7,2-7,6. Se determin prin neutralizarea unui dm3 de ap de analizat cu o soluie de NCl 0,1 N exprimat n ml.

3.Ph-ul apelor uzate poate fi acid sau alcalin i constituie o cauz important perturbatoare a proceselor biologice din cadrul unei staii de epurare.

4.Potenialul de oxidoreducere(redox)exprim logaritmul cu semn schimbat al presiunii hidrogenului gazos n echilibru cu oxigenul molecular din soluie (scara redox are valori de la 0 la 42). Rh-ul dar n informaii asupra capacitii de oxidare sau reducere a pei uzate. Astfel pentru rh25, caracerizeaz o prob n faza de oxidare aerob.

5.Coninutul de sruri: cloruri, sulfuri, sulfai este important pentru desfurarea proceselor de epurare biologic.

6.Materiale grele existente n apele uzate industriale sunt toxice pentru microorganismele care particip la epurarea biologic a apelor i la fermentarea anaerob a nmolurilor. 7.Substane radioactive folosite din ce n ce mai mult n medicin precum i n centralele atomice creeaz probleme celor care se ocup cu protecia calitii apelor. Aceste substane influeneaz procesele de epurare.

8.Detergenii din apele uzate sunt substane tensioactive a cror structur molecular este format din dou grupri. Detergenii sintetici pot favoriza aciunea nociv a unor toxine uurnd absorbia acestora.

9.Nitrii i nitrai sunt prezeni n apa uzat n cantiti mai reduse. Nitriii din apa uzat provin din oxidarea incomplete a amoniacului, n prezena bacteriilor nitrificatoare. Cantitile maxime de nitrii din apele uzate menajere nu depesc 0,1mg/dm3.

Nitraii provin din mineralizarea substanelor organice poluante de natur proteic ce conin azot. Cantitile de nitrai n apa uzat menajer variaz ntre 0,1-0,4 mg/dm3.

10.Produsele petroliere,grsimi,uleiuri formeaz o pelicul plutitoare,care mpiedic oxigenarea apei. n apele uzate menajere prezena acestor substane este nesemnificativ,ns prezena acestor substane n staia de epurare este duntoare, deoarece pot colmata filtrele biologice i n procesele de fermentare a nmolurilor.

III. Gazele dizolvate (oxigen,H2S,CH4)

Caracteristici bacterilogice

Au drept scop determinarea numrului,genului i condiiile de dezvoltare ale bacteriilor n emisar sau n efluenii staiilor de epurare.

Apele uzate conin foarte multe specii bacteriene, care s-au adaptat unor condiii specifice de poluare. Pentru determinarea gradului de impurificare a apei cu bacterii, se utilizeaz titrul coli, care pune n eviden existena bacteriilor din grupa coli-bacterii.

Caracteristici biologice

Se refer la determinarea speciilor de organisme i a densitilor, oferind informaii asupra gradului de poluare sau a capacitii de autoepurare a apelor. Astfel prezena sau absena unot tipuri de organisme poate oferi indicaii asupra desfurrii procesului de epurare biologic sau de fermentare a nmolurilor [Dima M.-1998].

CAPITOLUL IV

Tehnologia adoptat n epurarea apelor uzate municipale

4.1 Variante tehnologice de epurare a apelor uzate municipale

n funcie de caracteristicile apelor uzate definite de proveniena acestor ape,la care se adaug condiiile de calitate la deversare n receptori impuse de STAS 4706-88, procedeele de epurare pot fi mecanice, mecano-chimice, mecano-biologice, mecano-chimic-bilogic, avansat [Dima M.-1998].

Procesele tehnologice de epurare a apelor uzate realizeaze reducerea sau eliminarea complet a impuritilor de natur mineral, organic i bacteriologic astfel nct apele epurate s nu afecteze caracteristicile calitative ale emisarilor n care se evacueaz.

Epurarea apelor uzate, indiferent de procedeele utilizate, are ca obiective:

-reinerea substanelor poluante sau a celor ce pot fi valorificate ulterior avnd ca efect final obinerea apei epurate ce poate fi reintrodus n circuitul natural sau recirculat n procese tehnologice;

-prelucrarea depunerilor (nmolurilor) rezultate din epurarea apelor.

Procedeele tehnologice de epurare realizate n cadrul staiilor de epurare municipale sau industriale utilizeaz operaii unitare (bazate pe fenomene fizice de reinerea poluanilor) sau procese unitare(bazate pe procese chimice i biologice de transformare a poluanilor n compui mai simpli,sau chiar molecule de CO2 i H2O [Axinte S. i altii-2003].

Procedeele de epurare mecanic

Asigur reinerea prin procese fizice, a substanelor solide (solide de dimensiuni mari, nisip, pietri, solide n suspensie) din apele uzate.

Pentru reinerea corpurilor solide de dimensiuni mari se folosesc grtare i site; pentru separarea, prin flotaie sau gravitaional, a grsimilor i uleiurilor care plutesc n masa apei uzate, se folosesc separatoare de grsimi, iar sedimentarea materiilor solide n suspensie, are loc n deznisipatoare, decantoare, fose septice. n epurarea mecanic (decantoare) se reine i o parte din material organic biodegradabil, datorit asocierii acesteia cu aolidele n suspensie.

Dac n canalizarea oreneasc sunt deversate mari cantiti de ape uzate industriale, pentru a proteja desfurarea normal aproceselor de epurare n treapt mecanic, se prevede o treapt preliminar, realizat n bazine de egalizare (uniformizare) a debitelor i a concentraiilor.

n figura 4.1. este reprezentat schematic un procedeu de epurare mecanic

Procedeele de epurare mecano-chimic

Se aplic la apele uzate n compoziia crora predomin materii solide n suspensie, materii coloidale i dizolvate, care nu pot fi reinute dect numai prin epurarea apelor cu reactivi chimici (pentru coagularea flocularea materiilor coloidale sau precipitarea chimic).

Pentru a crete eficiena procesului chimic, apele sunt epurate mechanic, n prealabil, de aceea acest procedeu este denumit epurare mecano-chimic.

Acest procedeu este aplicat frecvent n epurarea apelor uzate industriale, pentru industriile minier, extractiv, alimentar, petro-chimic.

Epurarea mecanic i epurarea mecano-chimic reprezint epurarea primar a apelor uzate.

n figura 4.2. este reprezentat schematic un procedeu de epurare mecano-chimic:

Procedeele de epurare mecano-biologic

Se bazeaz pe aciunea comun a proceselor mecanice, chimice i biologice i pot avea loc n condiii naturale (cmpuri de irigare i de infiltrare, iazuri biologice, lagune aerate) sau n condiii artificiale prin filtrare biologic (filtre biologice de mic sau de mare ncrcare, filtre biologice scufundate, filter tun, aerofiltre, pentru apele uzate) sau n bazine de aerare cu nmol active (de mic sau de mare ncrcare, cu aerare normal sau prelungit, cu distribuia n trepte a materiei organice)

Construciile i instalaiile n care se realizeaz procesele biochimice de epurare biologic alctuiesc treapta secundar a staiei de epurare, avnd drept scop final, reinerea materiilor solide dizolvate i n special a celor organice (biodegradabile). Nmolul produs n treapta biologic este reinut prin decantare, n decantoarele secundare. n aceasta treapt de epurare sunt necesare unele construcii i instalaiile de deservire (instalaii pentru producerea i introducerea artificial a aerului,staii de pompare i conducte pentru transportul i distribuia nmolului active).

n figura 4.3. este reprezentat schematic un procedeu de epurare mecano-biologic.

Procedeele de epurare avansat

Epurarea mecanic, chimic i biologic nu realizeaz eliminarea poluanilor prioritari , care, chiar i n concentraii foarte mici, au efecte negative asupra organismelor vii i asupra echilibrului ecologic n natur sau care limiteaz posibilitile de recirculare/reutilizare a apei n industrie, agricultur.



n mod normal, ciclul apei a fost ntotdeauna utilizat pentru a reprezenta transportul continuu i transformrile suferite de ape n mediu, cuprinznd toate sursele naturale de ape de suprafa (ruri, fluvii, mri, oceane) ap subteran, ap din atmosfer. Dupilizarea apei, efluenii n cantiti i grade de poluare diferite pot fi recirculai sau reutilizai n conformitate cu reprezentarea din Figura 4.4. Recircularea se refer la utilizarea apei provenite din procese industriale, dup o epurare corespunztoare pentru a satisface necesitile privind consumul de ap n aceleai uniti economice (apa de splare, apa de proces, apa utilizatnt termic: rcire, nclzire).

Reutilizarea apei rezultat din staiile de epurare municipale sau de pe platformele industriale poate avea ca beneficiari agricultura, sistemele de irigaii, sistemele duale de alimentare a locuinelor, piscicultura, mbogirea acviferelor).

a)n aceast reprezentare,modalitile de deversare respective posibilitile de recirculare/ reutilizare sunt prezentate cu linii punctuate.

b)deversarea efluenilor staiilor de epurare municipale n emisari;

c)reutilizarea efluenilor staiilor de epurare municipale n procese industriale;

d)recircularea efluenilor,dup epurare,n cadrul proceselor industiale;

e)recircularea efluenilor staiilor de epurare municipale pentru tratare n vederea obinerii apei potabile;

f)reutilizarea efluenilor staiilor de epurare municipale pentru irigaii;

g)reutilizarea efluenilor staiilor de epurare municipale pentru suplimentarea resurselor de ap subteran.

Dintre procedeele de epurare avansat avem:

a)procedee care au la baz procese fizice:filtrarea,flotaia cu aer,evaporarea,extrcia lichid-lichid,adsorbia,procedeele de membran (microfiltrarea, ultrafiltrarea, osmoza invers, electrodializa), distilarea.

b)procedeele care au la baz procese chimice: oxidarea cu aer umed,oxidarea cu ap n condiii supercritice, ozonizarea, precipitarea chimic, schimbul ionic, procesele electrochimice;

c)procedee care au la baz procese fizico-chimice: ndeprtarea azotului prinstripare cu aer, clorinare, schimb ionic;

d)procedee care au la baz procese biologice: ndeprtarea azotului prin procese de nitrificare/ denitrificare sau oxidarea amoniacului prin nitrificarea biologic [Axinte S.,Teodosiu C,.i alii-2003].

4.2 Factorii care influeneaz selecia operaiilor i proceselor unitare

Selecia proceselor i operaiilor unitare, n vederea alctuirii procesului tehnologic de epurare a apelor uzate este cea mai important etap n proiectarea unei staii de epurare a apelor uzate.

Aspectul cel mai important, n procesul de selecie, este evaluarea diverselor combinaii de operaii i procese unitare i interaciunile dintre acestea, cu referiri att la treptele de epurare, dar i la egalizarea debitelor i concentraiilor, alternativelor de prelucrare a nmolului rezultat, bilanul de mas.

n general alegerea factorilor care influeneaz selecia operaiilor i proceselor unitare dintr-o staie de epurare a apelor uzate municipale sunt prezentai n tabelul 4.1.

Tabelul 4.1 Factorii care intervin n evaluarea i selecia operaiilor i proceselor unitare [Macoveanu M.,i alii-1997].Nr.

crt.FactoriObservaii

1Posibilitile de aplicare a procesului de epura-re.Sunt evaluate pe baza experienei anterioare, a datelor din literatur, din instalaii pilot i instalaii n funciune.

2Debitul de ape uzate.Procesele alese trebuie s corespund debitului de ape uzate estimat, de exemplu, iazurile de stabilizare nu sunt corespunztoare pentru debite mari.

3Variaiile de debit i compoziie ale apei uzate.Cele mai multe procese de epurare au rezultate mai bune n condiii relativ constante de debit i compoziie ale apei uzate. De cele mai multe ori se practic uniformizarea debitelor i compozitiei apei uzate, nainte de a se trece efectiv la epurarea acestora.

4Caracteristicile i com-poziia apelor uzate.Influeneaz n mod direct tipul proceselor folosite: fizice, chimice, biologice, epurarea acestora.

5Poluani care inhib sau se menin neschim-bai n cursul epurrii apelor uzate.Este necesar s se identifice aceti poluani n apele uzate, pentru a alege n mod corespunztor schema de operare; compuii organici nebiodegradabili inhib desfurarea procesului de epurare biologic, deci, trebuie eliminai ntr-o etapa anterioar printr-o metod de epurare avansat.

6Condiii climaticeTemperatura influeneaz viteza de reacie a multor procese chimice i biologice.

7Condiii de reacie i alegerea reactorului.Alegerea i proiectarea reactorului se bazeaz pe consideraii cinetice i termodinamice, fiind importante, de asemenea tipul de reacie prin care se realizeaz eliminarea poluanilor, folosirea eventual a catalizatorilor, posibilitai de intensificare a transferului de mas sau cldur.

8 Performanele realizate.Sunt de obicei, exprimate prin prisma calitii efuentului, valorile concentraiei poluanilor n efluent trebuind s fie conforme cu valorile admisibile din standardele naionale.

9Reziduurile rezultate.Tipurile i calitile de reziduuri solide, lichide sau gazoase, obinute din procesul de epurare trebuie s fie cunoscute sau estimate din studii de laborator sau la scar de pilot.

10Prelucrarea nmolurilor rezultate din procesul de epurare.Selecia sistemului de prelucrare a nmolurilor trebuie s corespund cu sistemul de epurare ales, innd cont i de nmolul n care ar putea afecta prelucrarea nmolurilor procesele de epurare ale apelor uzate.

11Factorii de mediu.Direcia vntului, zgomotului, circulaia, distana fa de zona rezidenial, caracteristicile emisarului, influeneaz sau condiioneaaz respectiv unele procese sau amplasarea staiei de epurare

12Necesarul de substane chimice.Trebuie cunoscute cantitile, efectul chimicalelor i modul n care acesta afecteaz costul procesului de epurare pe ansamblul su i de tratare a deeurilor rezultate.

13Necesarul de energie i alte surse.Trebuie cunosut necesarul energetic: energie electric, combustibil, ap de rcire a apelor rezultate.

14Necesarul de personalEste important s se cunoasc numrul de oameni i nivelul lor de calificare, precum i timpul n care se poate realiza calificarea lor.

15Condiii de exploatare i fiabilitateEste necesar s se cunoasc condiiile deosebite de exploatare, lucrul la temperaturi i presiuni mari, cu substane toxice, necesarul i costul temperaturii suplimentare.

16Procese auxiliareUtilaje auxiliare: depozitare, pompare, transfer termic, trebuie s fie cunoscute, la fel ca i efectele nefuncionrii acestora asupra calitii efluentului.

17Perforrmanele proce-sului de epurare.Sunt importante performanele pe termen lung ale operaiilor i proceselor unitare, influena concentraiilor oc ale poluanilor asupra acestora.

18Complexitatea procesuluiSunt foarte utile informaiile asupra comploatrii instalaiilor de epurare n condiii obinuite sau de urgen precum i niveluul necesar de pragtire a operatorilor.

19Compabilitatea cu in-stalaiile deja existenteOperaiile sau procesele unitare pot fi compatibile cu instalaiile existente, expansiunea staiei de epurare fcndu-se astfel rapid.

20Spaul necesarSe prefer staii de epurare compacte, deoarece terenurile sunt foarte scumpe. Se recomand att necesarul pentru instlaiile existente ct i pentru dezvoltrile ulterioare.

Influena proceselor tehnologice asupra calitii mediului, poate fi sintetizat n urmtorul tabel:

Tabelul 4.2 Influena proceselor tehnologice asupra calitii mediului [proiect TBE].

Procese, operaii sau combinaiiSuprafa de

teren ocupat

Controlul

debitelor

Controlul calitii afluentului

Poluarea

aerului

Deeuri rezultate

Epurare preliminarminimbun

bun

mirosulnisip, materiale solide

pompareminimbun bunmirosulnimic

Sedimentare primarmoderatexelentbunmirosulnmol organic

Coagulare i sedimentareminimbunFoarte bunmirosulnmol

Epurare biologic (ilter biologice)maximbunexelentmirosulnmol

Epurare biologic cu nmol active conveionatmoderatexelentbunmirosul, compui organici volatilinmol

Epurare biologic cu adaosuri de reactivi chimiciminimbunbunmirosul, compui organici volatilinmol

Reactor biologic descontinuuminimnesatisf-ctorbuncompui organici volatilinmol

Sisteme combinate aerobe/anaerbeminimexcelentbuncompui organici volatilinmol

filtraremoderatbunnesatisfctor-Ap i sedimente

pe filtru

Adsorbie pe crbune activmoderatbunnesatisfctoremisii gazoasecrbune epuizat

4.3 Determinarea gradului de epurare necesar

n vederea proteciei apelor ca factor natural al mediului nconjurtor, ca element de baz pentru via i desfurarea activitilor social economice, evacuarea apelor uzate n apele de suprafa, care trebuie s ndeplineasc condiiile din NTPA 001 (Legea 188/2002).

n tabelul 4.3 sunt prezentai indicatorii de calitate cu valorile limit admisibil conform NTPA 001 din Legea 188/2002, privind evacuarea apelor uzate n apele de suprafa.

Tabelul 4.3 valori limit privind evacuarea apelor uzate n apele de suprafa

Nr. crt.Indicatori de calitateUMValorile limite admisibile

1Materii n suspensii

35

2CB05

25

3CC0-Cr

125

4Azot total

10

Conform domeniului de utilizare, apele de suprafa de pe teritoriul Romniei se clasific n trei categorii de calitate, notate cu I, II, i III aa cum sunt artate n tabelul 4.4.

Tabelul 4.4 Categorii de calitate a apelor de suprafa [Dima M.-1981].

Categoria

Domenii de utilizare

I-alimentarea centralizat cu ap potabil;

-alimentarea cu ap a unor procese tehnologice industriale;

-alimentarea centralizat cu ap a unitilor de cretere a animalelor;

-alimentarea centzralizat cu ap a ntreprinderilor din industria alimentar i din alte ramuri de activitate care necesit ap de calitatea celei potabile;

-alimentarea cu ap pentru anumite culturi agricole irigate;

-reproducerea i dezvoltarea salmonidelor, precum i alimentarea cu ap a amenajrilor piscicole salmonicole;

-tranduri organizate, bazine nautice construite;

II-alimentarea cu ap a amenajrilor piscicole, cu excepia celor salmonicole;

-reproducerea i dezvoltarea fondului piscicolnatural din apele de es;

-alimentarea cu ap a unor procese tehnologice industriale;

-scopuri urbanistice i de agrement;

III-alimentarea cu ap a sistemelor de irigaii;

-alimentarea cu ap a industriilor pentru scopuri tehnologice.

Aceste categorii de ap anumite valori pentru indicele de calitate care trebuie s realizeze n seciunea de control situat la un km amonte de punctul sau zon de folosin pentru apele de suprafa din categoria I i a II-a respectiv pentru apele uzate din categoria a III-a, n seciunea de evacuare a apelor uzate.

Condiiile de calitate pentru apa de categoria a III-a, corespund i cerinelor de desfurare a proceselor biologice care asigur autoepurarea, rezult de aici necesitatea ca evacurile de ap uzat s nu impurifice emisarul sub limitele categoriei a III-a de calitate.

Valorile limit ale principalelor substane poluante din apele uzate, corespunztoare gradelor de diluie cu valori de 50 i 100, sunt prezentate n tabelul 4.5.

Tabelul 4.5 Valorile limit ale principalelor substane poluante din apele uzate,

Nr. Crt.Substana poluant sau

indicatorul de ncrcareUM

Valoarea limit n funcie

de gradul de diluie

Gradul de diluie

150100

1Materii n suspensii

25100200

2CBO5

1560100

n funcie de valoare obinut a gradului de epurare determinat se compar cu datele din tabelul 4.6, care exprim eficiena construciilor i staiilor de epurare stabilindu-se n final mrimea staiei de epurare din punct de vedere a metodelor i procedeelor de epurare ce trebuiesc adoptate.

Tabelul 4.6 Eficiena construciilor i staiilor de epurare

Procese de epurare i construciile

respectiveEficiena %

CBO5Suspensii separabile

prin sedimentare

Mecanice

-grtare, site, etc.

-deznisipatoare, decantoare5-10

25-405-20

40-70

Mecano-chimice

-instalaii de coagulare-decantare

-staii de clorare (apa brut sau decantat)

-idem (apa epurat biologic)50-85

15-30

-70-90

-

-

Mecano-biologice

-decantoare-cmpuri de irigare i filtrare90-9585-95

Mecano-biologice artificiale

-cu filtre biologice de mare ncrcare

-cu filtre biologice de mic ncrcare

-bazine cu nmol activ de mare ncrcare

-bazine cu nmol activ de mic ncrcare65-90

80-95

50-75

75-9565-92

70-92

75-85

85-95

Determinarea capacitii staiei de epurare, presupun i eficienta sa, sunt calculate funcie de valorile gradului de epurare necesare pentru principalii indicatori de calitate ai apelor uzate.

Prin grad de epurare necesar se nelege procentul de reducere, ca urmare a epurrii, aunei pri din elementele poluante de natur fizic chimice si biologic din apele uzate, astfel nct, partea rmas n apa epurat s reprezinte valoarea limit admisibil.

Conform definiii, gradul de epurare se calculeaz cu relaia:

,

n care:

Ci reprezint valoarea concentraiei iniiale a indicatorului fizic, chimic din apele uzate, pentru care se determin gradul de epurare, (mg/L);

Cf - reprezint valoarea concentraiei finale a aceluiai indicator dup epurarea apei uzate, (mg/L);

Un parametru care intervine n calculele de proiectare a unei staii de epurare de ape uzate urbane, care deverseaz n emisar, apa de suprafa este gradul sau raportul de diluie notat cu d i care este dat de relaia :

,

n care:

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

q- reprezint debitul maxim zilnic ape uzate, (m3/s), q=0,315 m3/s.

ntr-o seciune intermediar de la gura de vrsare pn la seciunea de amestecare complet raportul de diluie real va fi exprimat prin relaia i anume :

,

n care:

a-coeficientul de amestecare corespunztor seciunii considerate a crei valori poate varia ntre 0,7-0,9; se adopt a=0,85.

n cazul n care amestecarea ar fi perfect valoarea lui va fi a = 1 i corespunde formulei de calcul.

n unele calcule i studii hidraulice valoarea coeficientului de amestecare este dat de relaia lui I.D. Rodziler:

,

n care:

a-reprezint coeficientul de amestec ;

-reprezint coeficientul exprimat prin relaia lui V.A. Frolov ;

,

n care:

= coeficient ce ine cont de locul i tipul evacurii apei uzate n emisar; Se adopt = 1,5 corespunztor evacurii la talveg;

= coeficient de sinuozitate al receptorului; = 1,2.

Dt = m2/s ;

n care:

v- viteza medie a receptorului, v=1,5 m/s H- adncimea medie a receptorului, H= 1,8 m (se adopt);

q debitul maxim zilnic al apei uzate, q=0,315 m3/s;

;

L distana total dup talveg de la puctul de vrsare al apei uzate pn la seciunea examinat privind calitatea emisarului, m (n calcule seciunea examinat se consider situat la 1 km amonte de seciunea de folosin).

L = Ltem- 1km=15-1= 14 km = 14000 m

Se adopta L tem = 15 km .

Se calculeaz lungimea de amestecare indicat cu ajutorul relaiei (se calculeaz utiliznd ambele valori ale lui a [Dima M.-1981].

Deci, .

Dup determinarea gradului de diluie real se calculeaz gradul de epurare necesar pentru poluanii importani considerai n tema de proiectare, aa nct, dup epurare i amestecare cu apele emisarului s se ncadreze n condiiile de calitate, categoria a II-a de ape de suprafa.

4.3.1. Determinarea gradului de epurare pentru materii n suspensii:

Se va aplica formula general de determinare a GE particularizat pentru materiale n suspensii:

n care:

-reprezint cantitatea de materii n suspensii din apele uzate brute, ce intr n staia de epurare, =410;

- reprezint cantitatea de materii n suspensii, ce poate fi evacuat n emisar, conform NTPA 001/2005,concentraia limit pentru materiile n suspensie este 35mg/l.

4.3.2. Determinarea gradului de epurare necesar pentru substane organice (CBO5):

Acest calcul se definete n urmtoarele situaii:

a. cnd n afar de diluii i amestecare intervine i procesul natural de autoepurare a apei prin oxigenare la suprafa;

b. cnd n ecuaia de bilan calculele se bazeaz numai pe diluie i amestecare i nu iau n considerare procesul de autoepurare;

c. funcie de condiiile impuse prin NTPA 001/2002.

a. Se ia n considerare diluia, amestecarea i procesul de autoepurare prin oxigenarea apei.

CBO5a.u.q10-k1t + a QeCBO5 r 10-k1rt = (aQe +q) CBO5 a.m.unde:

CBO5 a.m reprezint cantitatea de CBO5 admisibil a fi evacuat n emisar pentru amestec, n seciunea de calcul (7 mg/L);

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

k1r = 0,1 zi-1 - constanta de consum a oxigenului din apele emisarului n amonte de gura de vrsare;

q debitul zilnic maxim, q=0,315 m3/; Q debitul emisarului, Q=5 m3/s;a = 0,8;

t timpul de curgere a apei ntre seciunea de evacuare i seciunea de calcul;

CBO5 r-reprezint cantitatea de substan organic, exprimat prin CBO5, al apelor emisarului n amonte de gura de vrsare, (2 mg/l);

=

=

72,70950,315

30,2149

EMBED Equation.DSMT4 30,205

b)Se ia n consideraie numai amestecarea i diluia, ecuaia de bilan fiind:

CBO5 auq+aQCBO5r=(q+aQ) CBO5amCBO5 am=(CBO5am CBO5r)+ CBO5am

==

70,4920,315+0,852=(0,315+0,85) 7

30,205= 30,205

c)Se ia n calcul valoarea impus de NTPA 001/2005.

Se constat c valorile gradelor de epurare n ceea ce privete CBO5-ul variaz funcie de modul de diluie i raportare. CBO5 NTPA=25 mg/l

Se constat c valorile gradelor de epurare n ceea ce privete CBO5 ul variaz ntre 70,492 i 72,7095, funcie de diluie i raportare.

4.3.3 Determinarea gradului de epurare necesar pentru oxigenul dizolvatn general, GE privind oxigenul dizolvat se va calcula funcie de CBO5 la amestecare folosind relaia:

CBO5am=FDmax

n care :

F- factor cu valori ntre 1,5-2,5, se adopt F= 2

Dmax- deficit maxim de oxigen n aval de seciunea de avacuare i rezult din diferenele ntre concentraia oxigenului dizolvat la saturaie (= 9,2 mg/l) i concentraia oxigenului dizolvat ce trebuie s existe n orice moment n apa receptorului (COr).

Concentraia CBO5 , intr-o ap uzat, se determin folosind urmtoarea relaie de calcul care ia n consideraie bilanul n ceea ce privete CBO5.

Se calculeaz n continuare CBO20 pentru ape uzate:

CBO20au= 1,46CBO5au mg/L = 1,4672,7095=106,1554mgO2/L

CBO20r= 1,46CBO5r mg/L = 1,46*2=2,92 mgO2/L

Se calculeaz deficitul de oxigen ca fiind :

DO=COs- COr

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

DO=11,35- 6=5,35 mgO2/L

Se determin timpul critic la care se realizeaz deficitul maxim de oxigen (dup gura de vrsare) din apa rului:

Calculul deficitului critic (maxim de oxigen):

EMBED Equation.DSMT4

EMBED Equation.DSMT4 Se compar concentraia oxigenului necesar vieii acvatice ntr-o ap de suprafa (>4mg/l) cu concetraia minim de oxigen.

Deci,

4.3.4 Calculul gradului de epurare necesar pentru azot total

Se va aplic formula general a GE privind Ntotal considernd valoarea maxim admis a concentraiei Ntotal conform NTPA 001/2005.

CNtotal(conform NTPA 001/2005)= 10 mgN/l

,

n care:

-reprezint cantitatea de azot total, care intr n staia de epurare, n ;

-reprezint cantitatea de azot total, la evacuarea din staia de epurare, n .

Nu sunt necesare restricii n ceea ce privete N total [proiect T.B.E.].4.4 Calculul concentraiilor intermediare realizate pentru etapele de epurare mecanic i biologic (solid n suspensie, CBO5, CCO-cr, N)

Exemple de variante tehnologice:

Varianta I

Solide n suspensie

Grtare, GE=5%,

Deznisipare, GE=25%,

Bazin de egalizare=deznisiparea,

Decantor primar, GE=55%,

Bazin cu nmol active+ Decantor secundar,GE=85%,

CBO5

Grtare, GE=0%,

Deznisipare, GE=5%,



EMBED Equation.DSMT4 Decantor primar, GE=40%,

Bazin cu nmol active+Decantor secundar,GE=85%,

CCO-Cr

Grtare,GE=0%,

Deznisipare,GE=5%,





N

Grtare,GE=0%,

Deznisipare,GE=0%,



Bazin cu nmol active+Decantor secundar,GE=85%

Varianta II

Solide n suspensie

Grtare, GE=5%,



Filtru biologic, GE=75%,

CBO5 Grtare, GE=0%,

Deznisipare, GE=5%,



CCO-Cr

Grtare,GE=0%,

Deznisipare,GE=5%,



N

Grtare,GE=0%,

Deznisipare,GE=0%,



Varianta III

Solide n suspensieGrtare, GE=5%,


Coagulare-floculare+Decantor primar, GE=70%,

CBO5

Grtare, GE=0%,

Deznisipare, GE=5%,

Coagulare-floculare + Decantor primar, GE=70%,

CCO-Cr

Grtare,GE=0%,

Deznisipare,GE=5%,


N

Grtare,GE=0%,

Deznisipare,GE=0%,

Coagulare-floculare + Decantor primar , GE=70%,

Varianta IV

Solide n suspensie

Grtare, GE=5%,



Bazin cu nmol activ+ Decantor secundar, GE=80%,

CBO5

Grtare, GE=0%,

Deznisipare, GE=5%,


Bazin nmol activ + Decantor secundar, GE=85%

CCO-Cr

Grtare,GE=0%,

Deznisipare,GE=5%,



N

Grtare,GE=0%,

Deznisipare,GE=0%,



Varianta V

Solide n suspensie

Grtare, GE=5%,





Adsorbie C active, GE=60%,

CBO5

Grtare, GE=0%,

Deznisipare, GE=5%,




Bazin cu nmol active+Decantor secundar,GE=85%,


CCO-Cr

Grtare,GE=0%,

Deznisipare,GE=5%,






N

Grtare,GE=0%,

Deznisipare,GE=0%,



Bazin cu nmol active+Decantor secundar,GE=85%


Varianta

Indicator-

IIIIIIIVVNTPA

001/2005

Materii n suspensii, mg/L

35

CBO5, mgO2/L

25

CCO-Cr, mgO2/L

125

Azot mgN/L

10

4.5 Alegerea variantei tehnologice optime i descrierea detaliat a procesului adoptat

Dintre toate aceste variante tehnologice analizate, constatm c doar doua dintre acestea se ncadreraz din punct de vedere ecologic, deoarece concentraiile

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

Dac analizm cele dou varinte tehnologice de epurare din punct de vedere economic, observm c cea mai economic, este varianta tehnologic de epurare IV, deoarece, aceasta are un cost de intrinere mai sczut, iar procesele i utilajele nu sunt att de pretenioase, precum sunt cele din varianta tehnologic V.

Deci, avnd n vedere, criterile economice i ecologice, varianta tehnologic optim se alege staia de epurare mecano-chimico-biologic de epurare a apei uzate, numit i epurarea avansat a apelor uzate.4.6 Elaborarea schemei bloc-tehnologice

Figura 4.5 Epurarea avansat a apelor uzateEpurarea avansat a apelor uzate

Epurarea mecanic, chimic i biologic nu realizeaz eliminarea poluanilor prioritari, care, chiar i n concentraii foarte mici, au efecte negative asupra organismelor vii i asupra echilibrului ecologic n natur sau care limiteaz posibilitile de recirculare/reutilizare a apei n industrie, agricultur.



n mod normal, ciclul apei a fost ntotdeauna utilizat pentru a reprezenta transportul continuu i transformrile suferite de ape n mediu, cuprinznd toate sursele naturale de ape de suprafa (ruri, fluvii, mri, oceane) ap subteran, ap din atmosfer. Dupilizarea apei, efluenii n cantiti i grade de poluare diferite pot fi recirculai sau reutilizai.

Reutilizarea apei rezultat din staiile de epurare municipale sau de pe platformele industriale poate avea ca beneficiari agricultura, sistemele de irigaii, sistemele duale de alimentare a locuinelor, piscicultura, mbogirea acviferelor).

a)n aceast reprezentare,modalitile de deversare respective posibilitile de recirculare/ reutilizare sunt prezentate cu linii punctuate.

b)deversarea efluenilor staiilor de epurare municipale n emisari;

c)reutilizarea efluenilor staiilor de epurare municipale n procese industriale;

d)recircularea efluenilor,dup epurare,n cadrul proceselor industiale;

e)recircularea efluenilor staiilor de epurare municipale pentru tratare n vederea obinerii apei potabile;

f)reutilizarea efluenilor staiilor de epurare municipale pentru irigaii;

g)reutilizarea efluenilor staiilor de epurare municipale pentru suplimentarea resurselor de ap subteran.

Dintre procedeele de epurare avansat avem:

a)procedee care au la baz procese fizice:filtrarea,flotaia cu aer,evaporarea,extrcia lichid-lichid,adsorbia,procedeele de membran (microfiltrarea, ultrafiltrarea, osmoza invers, electrodializa), distilarea.

b)procedeele care au la baz procese chimice: oxidarea cu aer umed,oxidarea cu ap n condiii supercritice, ozonizarea, precipitarea chimic, schimbul ionic, procesele electrochimice;

c)procedee care au la baz procese fizico-chimice: ndeprtarea azotului prinstripare cu aer, clorinare, schimb ionic;

d)procedee care au la baz procese biologice: ndeprtarea azotului prin procese de nitrificare/ denitrificare sau oxidarea amoniacului prin nitrificarea biologic4.7 Materii prime i utiliti

Materia prim reprezint un ansamblu de material destinat prelucrrii, ntr-o statie de epurare, n vederea obinerii de ap epurat de caliate corespunztoare. n cadrul staiei de epurare materia prim utilizat este apa uzat urban.

Apa, aburul, aerul comprimat, gazele inerte i energia electric sunt uzual nglobate n denumirea de utiliti. Toate utilitile sunt considerate ca fcnd parte din sfera problemelor energetice ale unei ntreprinderi.

Apa. Funcie de utilizarea care se d apei se deosebesc mai multe categorii:apa tehnologic, apa de rcire, apa potabil, apa de incendiu, apa de nclzire. Apa de rcire poate proveni din fntni de adncime, temperatura ei se menine ntre 10 15C n tot timpul anului, sau apa de la turnurile de rcire, cnd se recircul, avnd temperatura n timpul verii de 25 30C. Pentru evitarea formrii crustei temperatura apei la ieire din aparate nu trebuie s depeasc 50C. Rcirile cu ap industrial se pot realiza pn la 35 40C.

Apa ca agent de nclzire poate fi: -ap cald cu temperatura pn la 90C;

-ap fierbinte, sub presiune pn la temperatura de 130-150C.

Apa este un agent termic cu capacitate caloric mare, uor de procurat. Pentru nclzire se prefer apa dedurizat cu scopul evitrii depunerilor de piatr.

Aburul. Este cel mai utilizat agent de nclzire i poate fi: abur umed, abur saturat, abur supranclzit.

Aburul umed conine picturi de ap i rezult de la turbinele cu contrapresiune sau din operaiile de evaporare, ca produs secundar. Este cunoscut sub denumirea de abur mort.

Aburul saturat este frecvent cunoscut ca agent de nclzire avnd cldura latent de condensare mare i coeficieni individuali de transfer de cldur mari.

Temperatura aburului saturat poate fi reglat uor prin modificarea presiunii. nclzirea cu abur se poate realiza direct, prin barbotare, sau indirect, prin intermediul unei suprafee ce separ cele dou fluide. Aburul supranclzit cedeaz, n prima faz, cldur sensibil de rcire, pn la atingerea temperaturii de saturaie, cnd coeficientul individual de transfer de cldur este mic i apoi cldura latent prin condensare. Aburul ca agent de nclzire este, n general scump.

Aerul comprimat. n industria chimic, aerul comprimat poate fi utilizat n urmtoarele scopuri:

-ca purttor de energie (pentru acionarea aparatelor de msur i de reglare, n atelierul mecanic);

-pentru amestecare pneumatic;

-ca materie prim tehnologic;

-ca fluid inert pentru manipulri de produse, suflri;

-pentru diferite scopuri (curirea utilajelor, uscare).

Energia electric. Aceasta reprezint una din formele de energie cele mai folosite datorit uurinei de transport la distane mari i la punctele de consum i randamentelor mari cu care poate fi transformat n energie mecanic, termic sau luminoas.Energia electric transformat n energia mecanic este utilizat la acionarea electromotoarelor cu care sunt dotate diversele utilaje (pompe, ventilatoare, reactoare cu agitare mecanic).

Energia electric este folosit i la nclzire prin transformare n cldur, folosind mai multe tehnici:

-trecerea curentului prin rezistene electrice;

-transformarea energiei electrice n radiaii infraroii;

-folosirea curenilor de nalt frecven, medie i mic;

-folosirea pierderilor dielectrice;

-nclzirea n arc electric.

Avantajul nclzirii electrice const n reglarea uoar a temperaturii, posibilitatea generrii nclzirii ntr-un punct, introducerea unei cantiti mari de cldur ntr-un volum mic, realizarea unei nclziri directe, fr impurificarea mediului i la orice presiune.

Dezavantajul utilizrii energiei electrice l constituie costul ridicat i impunerea unor masuri speciale de protecia muncii.

Nmolul activ. Sunt dou categorii de nmoluri care intervin n funcionarea bazinelor cu nmol activ: nmolul de recirculare, care acioneaz n bazine pentru epurarea apei i care poate fi asemnat cu cel care constituie membrana de pe filtrele biologice, i nmolul n exces, care este ndeprtat continuu din proces, el nu mai este util procesului i poate fi asemnat cu membrana antrenat de ap la trecerea ei prin filtrele biologice.

Clasificarea nmolurilor se poate face folosind diferite criterii. Astfel, din punctul de vedere al compoziiei chimice se deosebesc: nmoluri minerale, la care cantitatea de materii solide totale minerale depete 50% i nmoluri organice, la care cantitatea de materii solide totale organice depete 50%; din punctul de vedere al provenienei apei uzate, pot exista: nmoluri menajere,oreneti i industriale; din punctul de vedere al instalaiilor din care provin, se deosebesc: nmoluri din decantoarele primare, din decantoarele dup precipitarea chimic, din decantoarele secundare dup filtrele biologice, din decantoarele secundare dup bazinele cu nmol activ.4.8 Subproduse materiale i energetice, deeuri

Nmolul activ n exces. Reprezint cantitatea de nmol activ care nu mai este necesar procesului de epurare, fiind exprimat n kg MTS evacuate zilnic din instalaia de epurare; poate fi exprimate i n volume de nmol cnd se ia n considerare i umiditatea acestuia de 98,5-99,5%.

Cantitatea de nmol n exces depinde de mai muli factori, dintre care ponderea cea mai mare o reprezint cantitatea de CBO5 din apa uzat la care se adaug factorul privind meninerea concentraiei constante a nmolului activ n bazinul de aerare.

Este tiut c nmolul activ de recirculare i mrete nencetat volumul, prin proliferarea microorganismelor datorit hranei asigurat de apa uzat nou sosit n bazin.

Cantitatea de nmol de exces care trebuie evacuat, pentru a menine constant cantitatea de nmol de recirculare, se estimeaz la 1,5-3,0% din cantitatea de ap uzat care intr n aerotanc.

Producia zilnic de nmol n exces, kg MTS/zi, se poate calcula cu ajutorul relaiei propus de Huncken, relaie acceptat de STAS 11566-82, avnd forma:

,

n care:

ncrcare organic a nmolului, n ;

eficiena treptei biologice, n uniti zecimale;

cantitatea de CBO5 din apa uzat ce intr n treapta biologic, n kg/zi.

Nmolul activ n exces poate fi trimis, spre tratare, n rezervoarele de fermentare metanic, dup ce n prealabil a fost supus unui proces de reducere a umiditii n bazine speciale numite ngrotoare de nmol. Daca schema tehnologic a staiei de epurare prezint un amplasament corespunztor, se recomanda ca acest nmol s fie pompat ntr-un cmin din faa decantoarelor primare, prezentnd urmtoarele avantaje:

- creterea eficienei decantoarelor primare, deoarece flocoanele de nmol activ au efectul unui coagulant;

- amestecul celor dou feluri de nmoluri conine mai puin ap i n consecin volume reduse de nmol vor fi dirijate spre rezervoarele de fermentare, eliminnd necesitatea obligatorie a ngrotorului de nmol.

Deeuri menajere rezultate din staiile de epurare sunt ambalaje, hrtie, recipientele de la reactivi etc. [Dima M.-1998].Capitolul V

Proiectarea tehnologic a utilajelor

5.1 Debite de calcul i de verificare utilizate n instalaiile de epurare municipale

Aceste debite de calcul i verificare sunt specifice fiecrei trepte din procesul de epurare a apelor uzate.

Valorile acestora sunt prezentate sintetic n urmtorul tabel [proiect TBE]:

UtilajDebite de calcul (Qc)Debite de verificare (Qv)

Grtare, Site

Deznisipator

Decantor primar

Bazin cu nmol activ

Decantor secundar

5.2 Calculul utilajelor din cadrul treptei mecanice de epurare (grtare, deznisipator, bazin de egalizare, decantor primar)

5.2.1 Grtare

Grtarele , conform STAS 12431-86, se prevd la toate staiile de epurare, indiferent de sistemul de canalizare adoptat i independent de procentul de intrare a apei n staia de epurare-prin curgere gravitaional sau sub presiune. n acest caz grtarele se prevd naintea staiei de pompare.

Scopul grtarelor este de a reine corpurile plutitoare i suspensiile mari din apele uzate (crengi i alte buci din material plastic, de lemn, animale moarte, legume, crpe i diferite corpuri aduse prin plutire, etc.), pentru a proteja mecanismele i utilajele din staia de epurare i pentrua reduce pericolul de colmatare ale canalelor de legtur dintre obiectele staiei de epurare [Dima M.-1998].

Grtarele se confecioneaz sub forma unor panouri metalice, plante sau curbe, n interiorul creia se sudeaz bare de oel paralele prin care sunt trecute apele uzate. n funcie de distana dintre aceste bare, se deosebesc grtare rare i grtare dese.

Grtarele rare ndeplinesc de obicei rolul de protecie a grtarelor dese mpotriva corpurilor mari plutitoare. Distana ntre barele acestui grtar variaz n limetele 50-100mm.

Grtarele dese prezint deschiderile dintre bare de 16-20mm, cnd curirea lor este manual i de 25-60 mm, la curirea lor mecanic. Cele din faa stailor de pompare a apelor uzate brute au interspaiile de 50-150 mm.

Grtarele sunt alctuite din bare metalice. Distana dintre bare, grtarele pot fi:

-cu deschidere mare (2,5-5 cm.);

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

Pentru grtarele plasate naintea staiei de pompare, distana dintre bare se recomand a fi ntre 5-15 cm. nclinarea grtarelor fa de orizontal, depinde de modul lor de curire (mecanic sau manual). Se recomand pentru grtare cu curare manual nclinarea de 30-75, iar pentru cele mecanice, nclinarea va fi mai mare de 45-90.

nclinrile mai mici favorizeaz curirea grtarelor mai repede i descresc cderea de presiune pe grtar. Viteza de curgere a apei prin grtare se recomand a fi ntre 60-100 cm/s pentru a se evita depunerile.

Curirea manual a grtarelor se realizeaz pentru instalaii mai mici, cu cantiti mai reduse de reinere i se efectueaz cu o grebl de pe o patform situat deasupra nivelului maxim al apei [Teodosiu C.-suport cursTBE-2008].Grtarele cu curire manual se utilizeaz numai la staiile de epurare mici cu debite pan la 0,1, care deservesc maximum 15000 locuitori. Curirea se face cu greble, cngi, lopei, etc., iar pentru uurarea exploatrii se vor prevedea platforme de lucru la nivelul prii superioare a grtarului, limea minim a acestora fiind de 0,8 m. avend n vedere variaiile mari de debite ce se nregistreaz n perioadele ploioase sau uscate de-a lungul unui an, exploatarea va fi mult uurat dac se prevd dou panouri grtare aferente debitelor respective.

Grtarul de curire mecanic constituie soluia aplicat la staiile de epurare ce deservesc peste 15000 locuitori, deoarece, n afar de faptul c elimin necesitatea unui personal de deservire contin asigur condiii bune de curgere a apei prin interspaiile grtarului fr a exista riscul apariiei mirosurilor neplcute n zon [Dima M./1998].

Curirea mecanic, se realizeaz atunci cnd cantitatea de materii obinute sunt mari, astfel nct, este necesar curarea continu i frecvent. Se pot utiliza grtaare cu curare rotativ, la canale cu adncimi mai mici de 1m., i greble de curare cu micri de translaie pentru bazinele drepte cu adncimi mari [Teodosiu C.-suport cursTBE-2008].

Dimensionarea grtarelor

a)

Debite de calcul:

Se specific gradul de reinere a solidelor: GE = 5%;

Viteza apei uzate prin interspaiile grtarului variaz ntre 0,7 1 m/s.

Se adopt: vg = 0,8 m/s.

Caracteristicile grtarelor din tehnologia de epurare:

Limea barelor: s = 10 mms=0,01m;

Coeficientul de form a barelor: = 1,83;

Distana dintre bare: b = 20 mmb=0,02m; Unghiul de nclinare: = 75

Viteza n amonte de grtar trebuie s varieze ntre 0,4 0,6 m/s i n condiii de precipitaii abundente poate varia ntre 0,4 0,9 m/s. Aceast vitez se poate calcula cu relaia:

Qc = debit de calcul;

Bc = nlimea grtarului, Bc = 2 m;

hmax = nlimea lichidului n amonte de grtar. Acesta variaz ntre 0,25 0,65 m. Vom adopta hmax = 0,4 m.

b)

c)

b

unde :

c = limea pieselor de prindere a barelor grtarului. Se adopt 0,3 m.

d)

EMBED Equation.DSMT4 unde:

R = raza hidraulic

j = panta grtarului j=0,5mmJ=0,0005m

e)

B* = coeficient de form al barelor; B* = 1,83 m.

[proiect TBE].

5.2.2 DeznisipatorDeznisiparea este operaia unitar prin care se elimin pietri i alte materii solide cu dimensiuni 0,2 mm., care au densitatea mult mai mare dect a apei sau a componenilor organici din apele uzate.

n general materialul eliminat prin deznisipare este considerat inert i destul de uscat. Compoziia materialului care se elimin prin deznisipatoare urmrete:

-umidatatea, cuprins ntre 13-65%;

-substane volatile, cuprins ntre 1-56%;

-densitatea specific, cuprins ntre 1300-2700 kg/m. Pentru proiectare se va folosi densitatea de 1600 kg/m.

Bazinele de deznisipare sunt realizate cu scopul de a proteja echipamentul mecanic n micare de abraziune, de a reduce depunerile cu densitate mare n canale, n conducte i de a reduce frecvena curirii decantoarelor i instalaia de epurare biologic.

Este absolut necesar plasarea acestor bazine naitea centrifugelor, schimbtoarelor de cldur, a pompelor de presiuni mari. Localizarea deznisipatoarelor se face de obicei dup grtare i site i instalaia de flotaie i naintea decantoarelor primare. Se recomand folosirea acestor utilaje atunci cnd curba de sedimentare indic faptul c ntr-un timp scurt, aproximativ 120-180 secunde, se depun 25-30% din totalul suspensiilor coninute n ap.

Prin deznisipatoare se mbuntete procesul tehnologic n celelalte trepte de epurare, cu implicaii directe asupra funcionrii decantoarelor. Viteza de trecere a apei prin deznisipatoare este de obicei cuprins ntre 0,1-0,5 m/s, iar timpul de deznisipare este de 30-120 s [Teodosiu C.-suport cursTBE-2008].

Necesitatea tehnologic a desnisipatoarelor n cadrul unei staii de epurare este justificat de protecia instalaiilor mecanice n micare mpotriva aciunii abrazive a nisipului, de reducerea volumelor utile a rezervoarelor de fermentare a nmolului organic ocupate cu acest material inert, preum i pentru a evita formarea de depuneri pe conductele sau canalele de legtur care pot modifica regimul hidraulic a influentului.

Amplasamentul deznisipatoarelor, din considerentele menionate, se va prevedea la nceputul liniei zehnologice de epurare mecanic a apelor uzate, imediat dup grtare.

Normativul prevede constrierea de deznisipatoare la toate staiile de epurare indiferent de sistemul de canalizare adoptat cu meniunea c pentru apele uzate din sistemul separativ de canalizare opotunitatea lor este justificata pentru debite care depesc 3000.

n deznisipatoare sunt reinute particule de nisip cu diameetrul mai mare de 0,2-0,3mm i pn la maximum 1mm.

Dup direcia de micare a apei n aceste bazine se deosebesc deznisipatoare orizontale cu micarea apei n lungul bazinului i deznisipatoare verticale , unde micarea apei se face pe vertical.

n funcie de modul de curire a depunerilor, se deosebesc deznisipatoare cu curire manual, desnisipatoare cu curire mecanic i hidraulic.

Alegerea soluiei constructive de deznisipator i a procedeului lui de curire depinde de mrimea debitului, de cantitatea i calitatea nisipului, de tipul de echipament mecanic ce poate fi uor procurat, spaiul disponibil pe amplasamentul staiei de epurare, etc.

Se va avea n vedere c n deznisipatoare dunt reinute i cantiti mici de materii organice antrenate de particule minerale sau depuse mpreun cu acetea, mai ales la viteze mici [Dima M./1998].Gradele de epurare pentru solide n deznisipator sunt cuprinse ntre 25 45%. Vom alege GE=25%a) Debite de calcul:

Pentru dimensionarea deznisipatorului, sunt importante ariile urmtoare:

L = lungimea deznisipatorului; , L=11,25m; B = limea deznisipatorului; B=4,1159m; vs = viteza de sedimentare; =0,023m/s.

Aria transversal a deznisipatorului:

H = nlimea deznisipatorului;

va = viteza apei n deznisipator; =0,15m/s.

b) Se calculeaz volumul util al deznisipatorului:

tdez = timpul de deznisipate care variaz ntre 30 50 s. Se adopt 50 s.

c) Calculul suprafeei orizontale:

= coeficient ce ine seama de regimul de curgere, = 1,5.

vs se adopt 2,3 /s=0,023m/s.

ncrcarea superficial:

d) Calculul ariei transversale:

va = 0,05 0,3 m/s, funcie de diametrul particulei de nisip. Se adopt va = 0,15 m/s.

e) Se calculeaz lungimea i limea deznisipatorului:

f) Se calculeaz nlimea deznisipatorului

g) Se mparte deznisipatorul ntr-un numr de canale de deznisipare separate iar limea unui compartiment canal b1 trebuie s fie cuprins ntre 0,6 2 m iar n cazuri extreme poate fi cuprins ntre 3-6 m. Se adopt b1 = 1,4 m.

Numrul de compartimente utilizate va fi:

[proiect TBE].

5.2.3 Coagulare-floculareProcesele de coagulare-floculare sunt metode de tratare a apelor, care faciliteaz eliminarea particulelor coloidale din apele brute, prin adugarea de ageni chimici, aglomerarea particolelor coloidale i respectiv separarea lor ulterioar prin decantare, flotaie cu aer dizolvat, filtrare. n afar de eliminarea coloizilor i reducerea urbiditii din apele de suprafa, prin coagulare se reduc parial culoarea, gustul, mirosul, respectiv coninutul de microorganisme.

Procesul de coagulare-floculare are loc n trei etape:

1. Neutralizarea sarcinilor electrice prin adaosul de ageni de coagulare. n aceast etap a procesului de coagulare-floculare se realizeaz premiza mbuntirii posibilitilor de aglomerare sub agitare intens, ntr-un timp foarte scurt (30s-1min).

2. Formarea microflocoanelor prin aglomerarea particulelor lipsite de sarcina lor iniial aglomerarea se face nti n microflocoane i apoi n flocoane voluminoase, separabile prin decantare, se numete floculare. Dup modul n care se realizeaz aglomerarea particulelor, flocularea este de dou tipuri:

-floculare pericinetic, aceast faz ncepe imediat dup terminarea agitrii rapide i se produce numai pentru particule mai mici de 1;

-floculare ortocinetic, care conduce la formarea de microflocoane i se produce n pracic datorit unui gradient de vitez produs prin curgerea lichidului sau prin agitare mecanic. Aceasta faz se realizeaz prin agitare lent timp de 15-30 min. i are ca rezultat formarea de flocoane mari, dense i uo

proiect tbeintreg.doc

Documents