Transcript
ROMÂNIA
MINISTERUL EDUCAŢIEI, CERCETĂRII, TINERETULUI ŞI
SPORTULUI
UNIVERSITATEA TEHNICĂ “GHEORGHE ASACHI” DIN IAŞI
FACULTATEA DE HIDROTEHNICĂ, GEODEZIE ŞI INGINERIA
MEDIULUI
Ing. CIOCAN I. DORU
CONTRIBUŢII LA ÎMBUNĂTĂŢIREA
PROCESULUI DE AERARE A APELOR
UZATE
- TEZĂ DE DOCTORAT –
Coordonator ştiinţific:
Prof. univ. dr. ing. MIHAI DIMA
IAŞI
-2011-
UNIVERSITATEA TEHNICA "GHEORGHE ASACHI" DIN IASI
R E C T O R A T U L
V3 facem cunoscut c2, in ziua de 13.12.201 1 la ora 13'' in Sala de
Consiliu a Facultatii de Hidrotehnics, Geodezie gi lngineria Mediului, va avea loc
sustinerea public5 a tezei de doctorat intitulats:
" CONTRIBUTII LA IMBUNATATIREA PROCESULUI DE AERARE A APELOR
UZA TF'
elaborata de domnul CIOCAN I. DORU in vederea conferirii titlului gtiintific de doctor.
Comisia de doctorat este alcZituit8 din:
1. Conf. univ. dr. ing. COTIUSCA -ZAUCA DORlN pregedinte Univ. Tehnica ,,Gheorghe Asachi" din lagi
2. Prof. univ. dr. ing. DlMA MlHAl conducator de doctorat Univ.Tehnica ,,Gheorghe Asachi" din lagi
3. Prof.univ.dr.ing.GIURMA ION referent oficial Univ.Tehnic3 ,,Gheorghe Asachi" din lagi
4. Prof.univ.dr.ing SANDU MARlN referent oficial Univ.Tehnic3 de Construcfii Bucuregti
5. Prof.univ.dr.ing. ION MlREL referent oficial Univ.Politehnica Timigoara
Vii trimitem rezumatul tezei de doctorat cu rugsmintea de a ne comunica,
in scris, aprecierile dumneavoastr3.
Cu aceast3 ocazie v i invitsm s3 participati la sustinerea public8 a tezei de
doctorat.
Secretar universitate,
Ing.Cri ina Nagit Y
Cuvânt înainte
Pregătirea profesională se desăvârşeste cu finalizarea acestei teze de doctorat care este
o încercare curajoasă şi riscantă în abordarea tematicii.
În etapa actuală, în care problemele de mediu sunt tratate cu multă responsabilitate
atât pe plan mondial cât şi în ţara noastră, epurarea apelor uzate este un subiect de actualitate
şi de mare interes, prin care trebuiesc asigurate condiţiile de calitate pentru apele evacuate în
mediile acvatice.
Cu gratitudine şi respect îmi îndrept gândul către Domnul Profesor Universitar
Doctor Inginer MIHAI DIMA conducătorul stiinţific al tezei de doctorat, pentru întregul
efort depus în coordonarea etapelor lucrării şi pentru răbdarea plină de înţelepciune cu care a
urmărit şi îndrumat elaborarea acestei forme finale.
Vă mulţumesc Domnule profesor pentru întreg efortul depus, pentru sprijinul moral,
încurajările permanente, pentru recomandările şi sugestiile formulate pe parcursul elaborării
lucrării.
Aş dori să-i aduc mulţumiri Domnului Profesor Universitar Doctor Inginer ION
GIURMA, Rector al Universităţii Tehnice „Gheorghe Asachi” din Iaşi, care a reprezentat un
exemplu de perseverenţă şi care mi-a transmis plin de generozitate o parte din forţa cugetului
său. Am găsit permanent în domnia sa încrederea de care aveam nevoie şi puterea de a
continua.
Cele mai sincere sentimente de gratitudine adresez întregului colectiv al
Departamentului de Amenajări Construcţii Hidortehnice din cadrul Facultăţii de
Hidrotehnică, Geodezie şi Ingineria Mediului a Universităţii Tehnice „Gheorghe Asachi”
Iaşi.
Pentru studierea atentă şi pentru observaţiile interesante, pertinente şi constructive
asupra tezei, sunt recunoscător şi aduc mulţumiri refernţilor ştiinţifici oficiali.
Alese gânduri de mulţumire sunt adresate onoraţilor membri ai Comisiei de doctorat,
precum şi tuturor specialiştilor ce au alocat o parte din timpul şi efortul domniilor lor, pentru
a parcurge şi evalua conţinutul acestei lucrări.
Nu în ultimul rând, ţin să mulţumesc mamei mele, şi în mod special familiei mele,
pentru încrederea şi sprijinul moral acordat, pentru orele şi zilele oferite ducerii la bun sfârşit
a acestei lucrări.
Doru Ciocan
Iaşi, 2011
1
CUPRINS
CAPITOLUL I. INTRODUCERE
1.1. Consideraţii generale................................................................................................................. 4
1.2. Legislaţia română şi legislaţia europeană în domeniul mediului............................................... 5
1.3. Principii generale ale implementării reglementărilor U.E. în România................................... 6
1.4. Necesitatea şi oportunitatea temei tratate................................................................................. 7
1.5. Obiectivele tezei....................................................................................................................... 7
CAPITOLUL II. STADIUL ACTUAL AL SISTEMELOR DE EPURARE
2.1. Pe plan mondial.......................................................................................................................... 8
2.2. Pe plan naţional.......................................................................................................................... 8
2.2.1. Epurarea biologică naturală……………………………………………........................ 9
2.2.2. Epurarea mecanică……………………………………………………......................... 10
2.2.3. Epurarea mecano-chimică………………………………………………...................... 12
2.2.4. Epurarea mecano-biologică……………………………………………........................ 13
2.3. Epurarea biologică – principala soluţie de epurare a apelor uzate orăşeneşti.......................... 16
2.3.1. Procese şi procedee de epurare a apelor uzate……………………….......................... 16
2.3.2. Oxigenarea apei în procesul de epurare a apelor uzate…………………..................... 17
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR
UZATE
3.1. Procese de transfer de masă şi cantitate de mişcare……………………………....................... 20
3.1.1. Transportul/transferul molecular de proprietate………………………........................ 21
3.1.2. Transportul/transferul turbulent de proprietate…………………………..................... 21
3.1.3. Coeficienţi de transfer…………………………………………………........................ 22
3.1.4. Similitudinea proceselor de transfer de masă…………………………......................... 24
3.2. Bazele teoretice ale proceselor de aerare/oxigenare………………………….......................... 25
3.2.1. Transferul oxigenului din aer în apă………………………………….......................... 27
3.2.2. Modele de transferul de masă……………………………………………..................... 28
3.2.2.1. Transferul oxigenului din bula de gaz în apă…………………...................... 28
3.2.2.2. Modelul de curgere cu amestecare ideală completă …………...................... 29
3.2.2.3. Modelul curgerii de tip piston………………………………….................... 30
3.2.2.4. Modelul curgerii de tip piston cu dispersie……………………..................... 31
3.2.2.5. Modelarea surselor de masă în current………………………….................... 32
3.2.2.6. Acumularea în masa fluidă……………………………………..................... 33
3.3. Consideraţii asupra procesului de aerare la epurarea biologică a apelor uzate.......................... 33
3.3.1. Aerarea apei în procese de epurare cu biomasă în suspensie (epurare cu nămol
activ)…………………………………………………………...................................
34
3.3.1.1. Amestecarea în procese de oxigenare cu nămol activ………….................... 36
3.3.1.2. Condiţii hidrodinamice ale procesului de oxigenare cu nămol
2
activ..……………………………………………………………................. 37
3.3.2. Aerarea apei în procese cu film biologic (epurare cu biomasă fixată)......................... 38
3.3.2.1. Procedeul de epurare biologică în biofiltre……………………................... 39
3.3.3. Aspecte practice de calcul al procesului de aerare a apelor uzate
menajere…………………………………………………………………..................
41
3.3.3.1. Variaţia concentraţiei la saturaţie……………………………….................. 41
3.3.3.2. Influenţa substanţelor din apa uzată asupra coeficientului de transfer de
masă…………………………………………………...................................
43
3.3.3.3. Influenţa temperaturii din apa uzată asupra coeficientului de transfer de
masă…………………………………………………...................................
44
3.3.4. Sisteme şi echipamente de aerare – date generale.......................................................... 45
3.3.4.1. Sisteme de aerare............................................................................................. 45
3.3.4.2. Echipamente de aerare.................................................................................. 45
3.3.5. Sisteme de aerare pneumatice…………...................................................................... 46
3.3.5.1. Sisteme de aerare cu bule fine....................................................................... 47
3.3.5.2. Sisteme de aerare cu bule medii.................................................................... 53
3.3.5.3. Sisteme de aerare cu bule mari ..................................................................... 54
CAPITOLUL IV. CERCETĂRI EXPERIMENTALE LA SCARĂ DE LABORATOR
4.1. Aspecte generale....................................................................................................................... 55
4.2. Descriere instalaţie experimentală............................................................................................ 55
4.3. Metodologia şi etapele desfăşurării cercetărilor........................................................................ 56
4.3.1. Metodologia desfăşurării cercetărilor............................................................................ 57
4.3.2. Etapele desfăşurării cercetărilor.................................................................................... 58
4.3.2.1. Variante în care s-au desfăşurat experimentările............................................. 58
4.3.2.2. Elemente determinate prin măsurare directă................................................. 59
4.3.2.3. Elemente determinate prin analiză de laborator............................................ 59
4.3.2.4. Elemente determinate prin prelucrarea măsurătorilor................................... 59
4.4. Metode de calcul utilizate pentru prelucrarea datelor........................................................... 60
4.5. Rezultate obţinute.................................................................................................................. 60
4.6. Interpretarea rezultatelor....................................................................................................... 78
CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU
MEMBRANĂ ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUNICIPIULUI
DEJ, JUD. CLUJ
5.1. Date generale............................................................................................................................. 79
5.2. Descriere sistem de epurare a apei în staţia de epurare a municipiului Dej – jud.
Cluj...........................................................................................................................................
80
5.2.1. Descrierea staţiei de epurare......................................................................................... 80
5.2.2. Funcţionarea staţiei de epurare.................................................................................... 82
5.2.3. Descrierea instalaţiilor care echipează bazinul de aerare............................................ 82
5.2.3.1. Bazinul cu nămol activat – descriere............................................................. 82
5.2.3.2. Sistemul de aerare propus............................................................................. 83
5.2.3.2.1. Staţia de aer comprimat............................................................. 84
5.2.3.2.2. Magistrala de aducţiune aer la bazinul cu nămol
activ..........................................................................................
84
3
5.2.3.2.3. Reţea de distribuţie a aerului în bazin................................... 84
5.2.3.2.4. Sistem de automatizare pentru reglarea automată a debitului
de aer şi monitorizarea parametrilor de
funcţionare................................................................................
87
5.2.3.2.5. Descrierea lucrărilor de automatizare– dispecerizare din
cadrul sistemului de aerare al staţiei de epurare
Dej............................................................................................
88
5.2.4. Etapele experimentărilor desfăşurate........................................................................ 91
5.2.5.Rezultate obţinute în urma implementării soluţiei tehnice de aerare, cu membrane
elastice, la staţia de epurare Dej.................................................................................
103
5.3. Interpretarea rezultatelor obţinute............................................................................................ 106
CAPITOLUL VI. CONCLUZII GENERALE
6.1. Concluzii generale...................................................................................................................... 109
6.2. Conţinutul lucrării…………………………………………...................................................... 110
6.3. Contribuţii personale………………………………………………………….......................... 111
6.4. Propuneri şi recomandări........................................................................................................... 112
BIBLIOGRAFIE
Anexa nr.1
CAPITOLUL I. INTRODUCERE
4
CAPITOLUL I
INTRODUCERE
1.1. Consideraţii generale
Apa, baza însăşi a existenţei vieţii pe pământ, constituie una dintre primele patru
probleme mari ale societăţii contemporane.
Potenţialul teoretic al resurselor de apă ale României totalizează 140,49 km3/an, din care
Dunărea contribuie cu 87,8 km3/an, râurile interioare cu 42,089 km
3/an, iar apele subterane cu
10,8 km3/an. Raportat la numărul locuitorilor, potenţialul resurselor de apă ale României
reprezintă 6450 m3/an.loc, cifră mult superioară mediei europene care este de 4000. m
3/an.loc
România ocupă din acest punct de vedere locul al nouălea printre ţările europene.
Deşi apa este o resursă naturală regenerabilă, ea este totuşi limitată în ceea ce priveşte
volumul anual disponibil, manifestând chiar tendinţe de scădere în unele bazine hidrografice sau
imposibilitatea utilizării în caz de poluare accentuată. Limitări ale utilizării resurselor noastre de
apă apar şi din alte cauze printre care:
1. Spre deosebire de alte resurse naturale, transportul resurselor de apă la distanţă
prezintă multe dificultăţi sub aspect tehnico - economic, fapt ce face ca în cazul României
resursele de apă să fie privite cel mult ca o resursă regională, neputându-se realiza un sistem
naţional interconectat al acestora;
2. Resursele de apă disponibile pe teritoriul României sunt puternic influenţate atât
cantitativ, cât şi calitativ de activităţile umane: pe de o parte prin prelevări apropiate de limita
resurselor socio – economice (bazinul hidrografic Argeş), iar pe de altă parte printr-o poluare
încă pronunţată (râurile Tur, Lăpuş, Cavnic, Arieş, Târnava, Cibin, Dâmboviţa, Vaslui, Jijia,
Bahlui etc.).
Din punct de vedere a calităţii apelor uzate, se poate spune că cei mai mari poluatori ai
apelor de suprafaţă cu substanţe organice, suspensii, substanţe minerale, amoniu, grăsimi,
cianuri, fenoli, detergenţi, metale grele sunt marile aglomerări urbane: Timişoara, Craiova,
Miercurea Ciuc, Braşov, Sibiu, Râmnicu Sărat, Slatina, Târgovişte, Ploieşti, Slobozia, Bacău,
Bârlad, Vaslui, Botoşani, Iaşi şi Bucureşti.
Începând cu a doua jumătate a secolului XX, pe plan mondial, dar şi în ţara noastră,
resursele de apă se dovedesc limitate, în timp ce dezvoltarea urbană, industrială şi agricolă
solicită cantităţi tot mai mari. Prin urmare, gospodărirea apelor, constituie o problemă de mare
importanţă pentru dezvoltarea economico-socială a unei ţări.
Industria, ca producătoare de bunuri materiale, constituie unul dintre factorii determinanţi
ai progresului şi civilizaţiei umane. Printre numeroasele industrii, care caracterizează societatea
noastră contemporană, se poate vorbi, în sens lărgit şi de o nouă industrie şi anume de “Industria
apei”.
Poluarea mediului, inaugurată prin sfera de acţiuni şi persistenţa substanţelor toxice, a
devenit în ultimii ani îngrijorătoare. Activităţile umane, direct sau indirect, produc alterarea
calităţilor fizice, chimice şi biologice sau bacteriologice ale apelor care, astfel, devin improprii
pentru folosirea normală, în scopurile în care această folosire era posibilă înainte de a interveni
alterarea (Legea Apelor nr. 107/1996 completată şi modificată cu Legea nr 310/2004).
CAPITOLUL I. INTRODUCERE
5
Producerea şi colectarea unor mari cantităţi de ape uzate obligă la aplicarea unor
procedee eficiente şi la folosirea unor echipamente şi instalaţii adecvate, care să asigure
depoluarea acestora înainte de a fi deversate în apele de suprafaţă.
Epurarea biologică a apelor uzate constituie metoda cea mai eficientă şi economică de
îndepărtare a substanţelor organice prezente în apele uzate.
Oxigenarea apei, în vederea epurării apelor uzate, constituie unul dintre procesele
tehnologice de bază ale acestei noi industrii. Echipamentele de dispersie a oxigenului în apele
uzate au cea mai mare pondere în consumul total de energie electrică al unei staţii de epurare a
apelor. Din acest considerent în tehnica oxigenării apelor a apărut o mare varietate de soluţii
constructive.
Lucrarea de faţă selectează din totalitatea variantelor constructive specifice procesului,
soluţiile simple, cu un consum redus de energie, uşor de exploatat şi întreţinut cu un personal de
calificare normală care asigură o funcţionare îndelungată, fără întreruperi, într-un mediu coroziv
şi agresiv.
1.2. Legislaţia română şi legislaţia europeană în domeniul mediului
Primele reglementări ale uniunii Europene în domeniul mediului au apărut la începutul
anilor `70. La începutul anului 1973, a fost emis primul program de acţiune pentru protecţia
mediului, care stabilea măsuri pentru reducerea nivelului de poluare a apelor dulci şi a celei de
mare. După aceea au fost lansate mai multe principii, preluate şi aplicate şi de alte programe de
acţiune:
principiul precauţiei în luarea deciziilor cu privire la activităţi cu posibil impact asupra
mediului;
principiul „poluatorul plăteşte” pentru daune ecologice produse;
principiul prevenirii şi corectării la sursă, în stadiul incipient a daunelor ecologice.
O condiţie a integrării României în Uniunea Europeană a reprezentat-o transpunerea cu
prioritate, până la aderare a acquis-ului de mediu în legislaţia internă şi respectiv, implementarea
ei. Acquis-ul comunitar reprezintă ansamblul de drepturi şi obligaţii comune ce se aplică tuturor
statelor membre.
Cuprinsul Acquis-ului comunitar este prezentat schematic în fig. I.1.
Fig. I.1.
Cuprinsul acquis-ului comunitar
CAPITOLUL I. INTRODUCERE
6
În tabelul 1.1 se prezintă reglementările legislative din ţara noastră corelate cu legislaţia
UE.
Tab. 1.1. Reglementările legislative din ţara noastră corelate cu legislaţia UE
Nr.
crt. Denumirea Directivei
Transpunere
în legislaţia
românească
Perioada
de
tranziţie
(ani)
Data limită a
implementării
1
Directiva 75/440/CEE privind calitatea
apelor de suprafaţă destinate prelevării de
apă potabilă
H.G. 567/2006
H.G. 662/2005
pt. modificarea
H.G. 100/2002
0 01.01.2007
2 Directiva 76/464/CEE privind descărcarea
substanţelor periculoase
H.G. 783/2006
pt. modificarea
H.G. 351/2005
3 01.01.2010
3 Directiva 80/68/CEE asupra protecţiei apei
subterane împotriva poluării
H.G. 783/2006
pt. modificarea
H.G. 351/2005
0 01.01.2007
4
Directiva 91/676/CEE privind protecţia
împotriva poluării cu nitraţi proveniţi din
surse agricole
H.G. 964/2000
0 01.01.2007
5
Directiva 91/271/CEE privind epurarea
apelor uzate şi
Decizia 93/481/CEE
H.G. 352/2005
pt. modificarea
H.G. 188/2002
12 31.12.2018
6 Directiva cadru privind apa, 2000/60/CEE
Legea 310/2004
Legea 112/2006
pt. modificarea
Legii 107/1996
(Legea Apelor)
0 22.12.2015
NOTĂ : Standardele de calitate a apei sunt incluse în Directiva cadru 2000/60.
1.3. Principii generale ale implementării reglementărilor U.E. în România
Principiul cel mai important al implementării reglementărilor U.E. de a nu se admite
folosirea şi promovarea unor proceduri administrative, ci numai legea (sau acte normative cu
putere de lege). Acest principiu este deosebit de important pentru acele ţări care utilizează măsuri
administrative în îndeplinirea politicilor de mediu, în special pentru ţara noastră unde în mod
greşit, strategia în domeniu, a ministerului de resort a stabilit să se dea prioritate tehnicii de
adoptare directă (hotărârii de guvern, ordine ale ministrului), recurgându-se la legi promovate în
Parlament numai în cazul necesităţii modificării şi completării prevederilor unor legi existente.
Un alt principiu este acela că nu este necesar transpunerea în termeni exacţi ai directivei
în legislaţia naţională. Directivele sunt concepute pentru a conferi flexibilitate în procesul de
aplicare cu respectarea cerinţelor definitorii, conţinutului şi obiectivelor fiecărei reglementări şi
nu forma acestora.
Un alt principiu este acela de a permite statelor membre să adopte sau să menţină
standarde naţionale de mediu mai stricte decât cele conţinute în directivă.
CAPITOLUL I. INTRODUCERE
7
1.4. Necesitatea şi oportunitatea temei tratate
Perioada de tranziţie stabilită de experţii din Uniunea Europeană pentru România este
până în anul 2018, unde urmează să se construiască staţii de epurare pentru 2346 localităţi cu o
populaţie de până la 10000 L.E. Dezvoltarea acestor sisteme complexe de epurare conduce la
creşterea consumului de energie electrică pentru asigurarea procesului tehnologic.
Tehnologia de epurare a apelor uzate în treapta biologică prin aerare pneumatică cu bule
fine a cunoscut o dezvoltare mai mare în ultima perioadă.
Elementele generale care demonstrează necesitatea obiectivă privind oportunitatea
studiului, sunt:
reducerea consumului de energie electrică;
creşterea randamentului de transfer al oxigenului în apa uzată;
respectarea indicatorilor de calitate a apei epurate deversate în emisar;
implementarea Directivei 91/271/CEE privind epurare apelor uzate în vederea dezvoltării
durabile a localităţilor, va impune costuri de operare a instalaţiilor existente (în cadrul
acţiunii de modernizare şi retehnologizare a staţiilor de epurare existente).
Din experienţa ţărilor aparţinând UE, condiţia ca serviciul de apă să poată avea un caracter
durabil este ca aceste costuri să nu depăşească 5 % din bugetul unei familii.
1.5. Obiectivele tezei
Ţinând seama de reglementările UE (Directiva 91/271/CEE privind epurare apelor uzate)
şi a implementării unor tehnologii performante în epurarea apelor uzate, prezenta lucrare îşi
propune să analizeze performanţele echipamentelor de oxigenare utilizate la aerarea apelor uzate.
Prezentarea principalelor tehnologii de execuţie a echipamentelor de oxigenare au
permis analiza comparativă a diverselor echipamente care sunt utilizate în sistemele de epurare
din staţiile de epurare.
Analiza comparativă şi cercetările întreprinse pe modele de laborator şi la scară industrială
demonstrează că prin utilizarea sistemelor de aerare cu bule fine în staţiile de epurare se
realizează:
– reducerea consumul de energie electrică;
– creşterea calităţii apei epurate;
– reducerea costurilor cu mentenanţa echipamentelor.
În baza acestora se vor putea adapta ulterior anumite criterii, indicatori de proiectare şi
exploatare a staţiilor de epurare.
CAPITOLUL II. STADIUL ACTUAL AL SISTEMELOR DE EPURARE
8
CAPITOLUL II
STADIUL ACTUAL AL SISTEMELOR DE EPURARE
Epurarea apelor uzate constituie ansamblu de procedee fizice, chimice, biologice şi
bacteriologice prin care se reduc încărcările în substanţe poluante organice sau anorganice şi în
bacterii. În acest fel se obţin ape convenţional curate, cu diferite grade de purificare funcţie de
tehnologiile şi echipamentele folosite, şi un amestec de substanţe solide, numite nămoluri.
Procesele de epurare se referă la amestecuri polifazice care conţin corpuri dispersate în mediul
apos a căror concentraţie este de sub 1% concentraţie, care impune adoptarea unor tehnologii
deosebite şi alegerea instalaţiilor şi echipamentelor care pot răspunde sarcinilor impuse de proces
şi condiţiile specifice acestuia.
2.1. Pe plan mondial
Primele staţii de epurare au apărut în Anglia în secolul XIX. Iniţial s-au realizat
canalizări, care au rezolvat problema epidemiilor hidrice, dar au facut din Tamisa un râu mort ce
degaja miros pestilenţial, încât în geamurile parlamentului au trebuit atârnate cârpe îmbibate cu
clorură de calciu. Abia atunci s-a trecut la realizarea de staţii de epurare.
Tot în Anglia s-au pus bazele monitoringului. Parametrul "consum biochimic de oxigen"
CBO5 a fost introdus în 1898 şi a fost conceput în concordanţă cu realităţile englezeşti -
temperatura de 200C, timp de rezidenţă în râu 5 zile, tip de poluare predominantă fiind cea
fecaloid-menajeră.
În SUA, în 1984 existau 15.438 de staţii de epurare care deserveau o populaţie de
172.205.000 locuitori, adică 73,1% . Procentul de epurare a apelor din punct de vedere al
încărcării organice măsurate prin CBO5 a fost de 84% iar din punct de vedere al suspensiilor de
86,3%. În anul 2005 existau 16.980 de staţii de epurare care deserveau 243.723.000 locuitori,
adică 86,6% . Pentru 2015 procentul de epurare a apelor din punct de vedere al încărcării
organice măsurate prin CBO5 e planificat să atingă 89,9% iar din punct de vedere al suspensiilor
de 88,9%.
În SUA tot mai puţine ape uzate după epurare se descarcă din nou în emisar, acestea se
infiltrează în sol sau se utilizează pentru irigaţii, în industrie, pentru recreere (lacuri), pentru
piscicultură şi chiar ca sursă de apă potabilă, după descărcare în lacuri sau injectare în sol sau
chiar direct, dar cu supunere la preparare avansată.
2.2. Pe plan naţional
Din datele prezentate de Institutul Naţional de Statistică în anii 2008 şi 2009, numărul de
locuitori beneficiari ai serviciului public de alimentare cu apă a fost de 11.336.676 de persoane
în 2008 şi respectiv de 11.790.494 în 2009, ceea ce reprezintă un procent de 53,1% faţă de totalul
populaţiei din România în 2008 şi de 55,2% în 2009.
În prezent, dispun de reţele de canalizare publică un număr de 644 localităţi, din care:
266 de municipii şi oraşe;
378 de localităţi rurale.
CAPITOLUL II. STADIUL ACTUAL AL SISTEMELOR DE EPURARE
9
În anul 2008, activitatea de evacuare a apelor uzate din gospodăriile populaţiei şi din
unităţile economice şi sociale, precum şi tratarea lor în staţii de epurare au fost realizate în 309
municipii şi oraşe şi în 451 comune (date INS). În anul 2009, numărul localităţilor în care au fost
realizate aceste activităţi a crescut cu 18 comune.
În cele 206 staţii de epurare a apelor uzate municipale existente în România se epurează
numai 77% din debitul total evacuat prin reţelele publice de canalizare; 47 de localităţi urbane
deversează apele uzate în emisari fără o epurare prealabilă.
Apele colectate în reţelele de canalizare reprezintă cumulul apelor uzate provenite de la
populaţie, industrie, ape subterane, ape din precipitaţii, ape provenite de la unităţi agroindustriale
(sistem unitar), pentru epurarea acestora corespunzătoare se impun fluxuri tehnologice specifice
fiecărei aglomerări urbane, în baza unor studii şi cercetări temeinice la faţa locului. Dintre apele
colectate într-un sistem de canalizare se consideră ca fiind poluante cele ce provin de la populaţie
(menajere) şi cele ce provin de la agenţii economici (industriale).
Pentru a prezenta situaţia actuală trebuie să delimităm corect tipurile de tratări existente
în prezent în ţara noastră, prezentate în figura II. l şi anume:
1- epurare biologica naturală;
2- epurare mecanică;
3- epurare mecano-chimică;
4- epurare mecano-biologică;
5- epurare mecano-biologica-chimică.
Fig. II.1 Diferitele variante de tratare a apei uzate şi posibilităţi de folosire a acestora în
agricultură (I.Dir. - irigaţie directă; I.Ind. - irigaţie indirectă)
2.2.1. Epurarea biologică naturală
Când debitele uzate sunt mici şi cu încărcări relativ mici, iar terenul irigat are
posibilităţi de epurare naturală, circuitul apei uzate este: Quz--> Staţie de pompare (S.P.) -->
CAPITOLUL II. STADIUL ACTUAL AL SISTEMELOR DE EPURARE
10
Bazin de compensare --> Câmp de irigaţie (irigaţie directă) sau Quz --> S.P. --> Bazin de
compensare --> Câmp de irigaţie şi infiltraţie --> Apă subterană-->Emisar (receptor de ape
uzate).
În ambele cazuri producţia agricolă este un produs auxiliar al epurării naturale.
În cazul irigării indirecte Quz --> S.P. --> Bazin de compensare ---> iaz biologic -->
câmpuri de irigaţie situaţia este mult îmbunătăţită datorită tratării apei uzate în iazurile biologice
şi a folosirii în sistemele de irigaţie numai a efluentului din iaz.
Acest sistem poate da rezultate relativ bune printr-o exploatare corectă a iazurilor
biologice şi o dimensionare corectă a acestora. Datorită suprafeţelor mari pe care le necesită
iazurile biologice, impuse de timpul îndelungat de tratare, această soluţie poate fi aplicată numai
la debite şi încărcări mici. Dacă se depăşesc limitele admise ca încărcări, procesul aerob de la
suprafaţă şi anox de pe fundul iazului se transformă într-un proces numai anaerob cu o durată
de tratare ce poate depăşi de 100 de ori timpul desfăşurării procesolui aerob, şi care, pe lîngă
poluarea atmosferică datorată H2S (hidrogenului sulfurat), CO2 (dioxidului de carbon), NH4
(amoniacului) şi CH4 (metanului), ar necesita volume extrem de mari. Odată scăpat iazul
biologic în proces anaerob, pentru a reveni la proces aerob este necesar să golim iazul şi să
uscăm depunerile, pentru ca apoi, la reumplerea acestuia, să creăm din nou procese aerobe.
2.2.2. Epurarea mecanică
La debite mai mari faţă de situaţia prezentată mai sus, dar mai mici de 50.000 m3
/zi şi cu
încărcări mai mari, s-au testat şi aplicat următoarele variante, prin adăugarea treptei mecanice
(Tr.Mec.):
a. Quz --> SP. --> Tr.Mec. --> câmp de irigaţie - în cazul irigării directe;
b. Quz --> SP.--> Tr.Mec. --> câmp de irigaţie şi infiltraţie --> apă subterană -->emisar –
tot în cazul irigării directe;
c. Quz --> SP. --> Tr.Mec. --> iaz biologic --> câmp de irigaţie - în cazul irigării indirecte;
d. Quz--> SP. --> Tr.Mec. --> emisar -> SP. --> câmp de irigaţie - în cazul irigării indirecte.
Dacă în cazurile “a” şi "b" producţia agricolă este un produs secundar, în cazurile "c" şi
"d" producţiile agricole ar trebui să fie bune dar, datorită cantităţilor mari de substanţe organice,
producţia agricolă nu ajunge la parametrii maximi.
Procese fizice sau mecanice sunt utilizate în treapta mecanică (sau primară) pentru
eliminarea substanţelor insolubile din apele uzate sunt reprezentate de:
Sitarea constă în eliminarea şi reţinerea din apele uzate a corpurilor grosiere prin trecerea apei în
site cu dimensiunea orificiilor (ochiuri sau găuri) diferită, sau printre bare pozate la distanţe
diferite.
Sedimentarea este un proces de separare a particulelor solide din suspensie (apa uzată), prin
acţiunea forţelor de gravitaţie, astfel că amestecul lichid-solid este separat în lichid limpezit la
partea superioară şi suspensii concentrate la partea inferioară. Sedimentarea se realizează în două
trepte, respectiv în denisipatoare cu scop de reţinere a substanţelor minerale în pondere maximă
şi în decantoare unde sunt reţinute substanţele organice decantabile (în pondere maximă).
Flotaţia este un procedeu unitar de separare din apă sub acţiunea câmpului gravitaţional terestru,
a particulelor cu densitate mai mică decât a apei. Flotaţia este de două tipuri: naturală şi
artificială.
CAPITOLUL II. STADIUL ACTUAL AL SISTEMELOR DE EPURARE
11
Separatoare în camp inerţial – realizează separarea din apele uzate a particulelor la care se
măreşte forţa de sedimentare prin accesul suplimentar al forţei de inerţie, atunci când apa capătă
o mişcare de rotaţie în obiecte ca: site rotative, centrifugi, denisipatoare, decantoare tangenţiale
şi ciclotroane.
Depunerile (nămolurile) reţinute în aceste construcţii şi instalaţii sunt eliminate din
circuitul apei şi depozitate (nămolul din denisipatoare) sau prelucrate prin stabilizarea materiei
organice şi deshidratare pentru a le modifica mirosul, aspectul, umiditatea şi gradul de nocivitate.
Pentru stabilizarea nămolurilor se pot folosi procedee aerobe şi anaerobe realizate în
construcţii şi instalaţii de tipul: fose septice, iazuri de nămol, staţii de compostare, decantoare cu
etaj, bazine deschise, rezervoare ermetice de fermentare metanică (metantancuri).
Deshidratarea nămolurilor se poate realiza atât pe cale naturală în bazine de îngroşare, pe
platforme de uscare sau în iazuri de nămol, cât şi pe cale artificială prin procedee mecanice (filtre
vacuum, filtre-prese, centrifuge, filtre-sită) sau termice (tambure uscătoare, staţii de incinerare).
Nămolu1 deshidratât poate fi folosit în agricultură ca înşământ.
Schema treptei mecanice este prezentată în figura II.2.
Fig. II.2 Schema clasică a epurării mecanice
În general epurarea mecanică realizează o eficienţă maximă de 40-50% în ceea ce
priveşte reducerea concentraţiei de substanţe organice exprimate în CBO5.
Conform figurii II.2, o staţie de epurare cuprinde de regulă următoarele obiecte:
- Grătarele - obiecte ce reţin corpurile mari, grosiere din apa uzată. De obicei, în staţiile
de epurare orăşeneşti sunt folosite grătarele rare înainte de staţiile de pompare, iar grătarele dese
după staţiile de pompare.
- Canalele de legătură - între obiectele staţiei sunt de obicei canale deschise
CAPITOLUL II. STADIUL ACTUAL AL SISTEMELOR DE EPURARE
12
dreptunghiulare pentru Qc>50.000 m3/zi şi conducte îngropate (din metal sau beton) pentru
Qc<50.000 m3/zi.
- Deznisipatoarele - au fost concepute pentru a reţine particule de tipul nisipului şi s-au
introdus în mod obligatoriu pentru staţiile de epurare care deservesc reţele de canalizare în
sistem unitar, iar pentru sisteme separative introducerea în circuit nu era obligatorie, ea
depinzând de compoziţia apelor industriale. Deznisipatoarele pot fi după formă şi circulaţia apei:
orizontale, longitudinale, verticale şi tangenţiale. După posibilităţile de evacuare a depunerilor
putem avea următoarele tipuri: cu evacuare mecanică, pneumatică (aer lift), manuală. Cel mai
des utilizate sunt cele cu sistem pneumatic. În prezent, deznisipatoarele au rolul de a reţine
substanţe minerale, în general, în concentraţie maximă.
- Debitmetrele (parschall sou Venturi)- sunt indispensabile în staţiile de epurare pentru
cunoaşterea debitelor şi pentru a oferi posibilitatea de a modifica tehnologiile. Debitmetrele
aplicate cel mai mult sunt cele Venturi.
- Separatoarele de grăsimi - sunt principalele obiecte care realizează fenomenul de
flotare folosind ca agent de flotare aerul produs de staţii de suflante şi distribuit de obicei prin
intermediul plăcilor poroase tip ARCUDA.
-Decantoarele primare- realizează reţinerea suspensiilor sedimentabile, ele fiind în
prezent principalele furnizoare de nămol a liniei tehnologice de tratare a nămolului. Decantoarele
primare pot fi după circulaţia apei orizontale (longitudinale sau radiale) şi verticale. În cazul
debitelor mici Qc<50.000m3/zi se pot folosi la sedimentare decantoare cu etaj (Imhoff).
Fermentarea anaerobă a nămolului se desfăşoară cu producere de biogaz care, la unele
decantoare cu etaj, este captat cu ajutorul unui clopot metalic culisant, în funcţie de producţia de
gaz.
- Circuitul nămolului - este alcătuit din următoarele obiecte principale: staţie de pompare
a nămolului proaspăt, bazine de fermentare a nămolului, îngroşător de nămol fermentat,
deshidrator de nămol (platforme de uscare a nămolului) şi gazometre.
- Lucrări auxiliare - sunt compuse din următoarele obiecte: centrala termică, posturi de
transformare, grup de exploatare (laboratoare, birouri, atelier mecanic, ş.a.).
2.2.3. Epurarea mecano-chimică
Aceste procedee se bazează îndeosebi pe acţiunea substanţelor chimice asupra materiilor
solide în suspensie greu separabile prin decantare simplă, a bacteriilor, ş.a., şi au ca scop:
coagularea materiilor solide în suspensie şi decantarea acestora cu o eficienţă mai ridicată
decât în epurarea fizico-mecanică;
modificarea pH-ului;
oxidarea substanţelor organice şi a celulelor bacteriene realizată prin dezinfecţia apelor
uzate.
Faţă de obiectele comentate la epurarea mecanică, epurarea mecano-chimică este dotată
suplimentar cu gospodărie de reactivi, cameră de dozare, staţie de pompare apă tehnologică
pentru realizarea amestecului dintre reactivi, bazin de amestec care în cele mai multe cazuri
poate fi înlocuit cu debitmetrul Parschall sau Venturi şi bazin de contact care în situaţia
comentată poate fi considerat a fi decantorul primar. Nămolurile ce provin din această tratare a
apelor uzate au un volum mai mare decat cel obţinut prin decantare simplă şi sunt mai greu de
tratat, deoarece conţin şi substanţele chimice (coagulanţii) introduse, sau produşi de reacţie.
CAPITOLUL II. STADIUL ACTUAL AL SISTEMELOR DE EPURARE
13
Ansamblul de procedee ce conduc la eliminarea materiilor solide în suspensie separate
prin decantare, cu sau fără ajutorul substanţelor de coagulare, prin flotare, sitare şi separare prin
câmpul inerţial constituie epurarea primară sau mecanică.
Atunci când tratarea chimică este aplicată după tratarea secundară, ea poate fi considerată
ca o tratare terţiară cu amendamentul ca linia tehnologică a apei să aibă bazin de amestec
specific tipului de reactivi, iar bazinul de contact să fie dimensionat în funcţie de reactivul
folosit, cu un timp de contact şi sedimentare cu valori între 30 ÷ 60 min.
2.2.4. Epurarea mecano-biologică
Aceste procedee se bazează pe folosirea capacităţii microorganismelor (îndeosebi a
bacteriilor) de a asimila şi mineraliza substanţele organice dizolvate în apele uzate, care au
suportat de obicei prima treaptă de epurare - epurarea primară.
În funcţie de bacteriile participante la tratarea biologică a apei se deosebesc procese
aerobe care se realizeaza în prezenţa oxigenului, folosit de bacteriile aerobe pentru oxidarea
substanţelor organice cu producere de CO2 şi H2O şi procese anaerobe care se desfăşoară în
absenţa oxigenului şi au la bază reducerea substanţelor organice cu eliminarea de produşi
intermediari (acizi) şi gaze (CH4 , H2S, H2, N2, CO2).
Tratarea biologică poate avea loc în condiţii apropiate de cele naturale sau în condiţii
create artificial. Epurarea biologică în condiţii artificiale se realizează în filtre biologice aerobe
sau anaerobe şi în bazine de aerare cu nămol activ. În condiţii naturale, epurarea biologică se
poate realiza în câmpuri de irigare sau infiltrare şi iazuri biologice.
Atunci când apele uzate au concentraţii relativ mici de substanţă organică se prevede
treapta biologică cu procese aerobe, iar când concentraţiile sunt mai mari se prevede treapta
biologică cu procedee combinate (tratare cu procedee anaerobe, urmată de procedee aerobe).
Tratarea biologică a apelor uzate mai este cunoscută sub numele de epurare secundară
biologică. Ea mai poate fi urmată şi de o epurare terţiară biologică, atunci când condiţiile de
evacuare a apelor tratate în emisar impun un grad de epurare mai avansat decât cel posibil la o
epurare mecano-biologică clasică sau atunci când se impune şi eliminarea compuşilor de azot şi
fosfor, sau de o finisare.
Epurarea mecano-biologica este prezentată în figura II.2.
Faţă de epurarea mecanică, epurarea biologică poate fi realizată astfel:
Procesele anaerobe nu sunt folosite la noi în ţară în cazul apelor orăşeneşti, chiar dacă
acestea au o pondere mare de ape provenite din industrii alimentare sau agroindustriale cu CBO5
> 1.000 mg/l, ele constituind soluţii.
Procesele aerobe se pot realiza cu ajutorul următoarelor obiecte: filtre biologice sau
bazine de aerare cu nămol activ şi decantoare secundare.
- Filtrele biologice - sunt obiecte în care microorganismele aerobe care realizează reducerea
de substanţă organică dizolvată, sunt fixate pe suport fix inert. Formele în plan ale filtrelor
biologice sunt condiţionate de sistemul de distribuţie a apei pe materialul filtrant. În funcţie
de încărcarea hidraulică (Ih) putem avea : filtre de - mică încărcare (Ih ≤ 1 ÷ 4 m3/m
2 zi) şi
filtre de mare încărcare ( Ih ≤ 10 ÷ 40 m3/m
2 zi).
- Bazinele de aerare cu nămol activ - sunt construite din beton armat cu înălţimea apei < 4,5
m, cu lăţimea unui compartiment între 5 şi 14 m şi lungimi variabile în funcţie de necesităţi.
CAPITOLUL II. STADIUL ACTUAL AL SISTEMELOR DE EPURARE
14
Fig. II.2. Schema clasică a epurării biologice
În bazinele de aerare există trei elemente influente:
apa uzat ;
nămolul activ de recirculare;
oxigenul este preluat din aer şi este introdus prin trei tipuri de sisteme de aerare.
Aerarea (oxigenarea apei) se poate face prin următoarele trei etape:
aerare mecanică - realizată cu ajutorul unor turbine cu ax vertical care au cupele
rotorului imersate în apa bazinului sau perii cu Ф = l m cu ax orizontal (perii Kessener).
Prin rotaţia agregatului, apa din bazin este aruncată în aer, dispersată în picături, pentru
ca suprafaţa de contact între apă şi aer să fie maximă;
aerare pneumatică - realizată prin sistemul compus din staţii de suflante, reţea de
distribuţie aer, instalaţiile de dispersie a aerului în apă. Instalaţiile de dispersie a aerului
în apă impun tipul aerării, respectiv:
a) cu bule mari (Ф > 5 mm) - ţevi perforate;
b) cu bule medii (Ф = 2÷5mm) - ţevi perforate;
c) cu bule fine (Ф ≤ 2 mm) - cu difuzori poroşi.
aerare mixtă - realizată prin suprapunerea celor două sisteme anterior prezentate.
- Decantoarele secundare sunt sedimentatoare (limpezitoare) clasice gravitaţionale
longitudinale sau radiale. Datorită faptului că QC ≈ QR, cantitatea de nămol activ colectată
este foarte mare el fiind eliminat constant şi continuu din decantoarele secundare. Timpul de
retenţie a apei în decantorul secundar este de 1,5 ÷ 2h, timp de retenţie şi pentru nămolul
active.
- Lucrări auxiliare: -
staţia de pompare a nămolului activ – asigură recircularea debitului de nămol activ, cu
CAPITOLUL II. STADIUL ACTUAL AL SISTEMELOR DE EPURARE
15
posibilitatea ca atunci când acest nămol este în cantitate prea mare, o parte din acesta să
fie evacuat în linia tehnologică de tratare a nămolului;
staţia de suflante (în cazul bazinelor de aerare cu nămol activ cu aerare pneumatică);
centrala termică;
punct de transformare;
grup de exploatare (laboratoare, cameră dispecer, birouri, grupuri sanitare, vestiare,
ateliere mecanice, ş.a.).
Epurarea mecanico-biologică realizează eficienţe de 90÷95% în ceea ce priveşte
reducerea concentraţiei de substanţe în suspensie şi de sub 70% în ceea ce priveşte reducerea
concentraţiei în substanţe organice exprimate în CBO5 .
În prezent, în lume, staţiile de epurare dispun şi de epurare terţiară.
În ţara noastra, prin investiţiile din fonduri de preaderare la Uniunea Europeană a început
construirea de staţii de epurare inclusiv cu epurare terţiară (staţia de epurare Cluj Napoca, staţia
de epurare Oradea, staţia de epurare Negreşti Oaş etc.).
2.2.5. Epurarea mecano-biologică-avansată
Staţiile de epurare de acest tip realizează numai o finisare avansată a apei epurate de tipul
celei prezentate în fig. II.3.
Fig. II.3. Schema de principiu a unei staţii de epurare cu trei trepte
Acest tip de tratare este aplicat în special când apele uzate au o pondere foarte mare
industrială (agrozootehnică) cu rol de a modifica pH-ul sau de a realiza o dezinfectare a apei
uzate tratate.
Atunci când procesele şi procedeele din treapta terţiară se suprapun peste treapta mecano
-biologică epurarea se numeşte epurare avansată.
Treapta terţiară este treapta de finisaj cu o pondere foarte mare, reprezentând 35% din
CAPITOLUL II. STADIUL ACTUAL AL SISTEMELOR DE EPURARE
16
valoarea de investiţie totală.
Epurarea avansată urmăreşte procesul biologic încă din treapta mecanică şi mărirea
randamentului biologic în treapta biologică. Ea a fost aplicată în staţiile unde s-a pretat cu un preţ
de cost al investiţiei mai mic decât tratarea terţiară.
2.3. Epurarea biologică – principala soluţie de epurare a apelor uzate orăşeneşti
Sub aspect fizic, poluanţii din apele uzate pot fi materii insolubile aflate în suspensie,
care se depun sub formă de nămoluri, materii în suspensie alcătuite din particule coloidale şi
substanţe dizolvate.
Agenţii poluanţi pot fi minerali, organici şi biologici.
Eliminarea acestor categorii de poluanţi denumiţi refractari sau prioritari este foarte
importantă deoarece sunt toxici pentru cultura de microorganisme şi, în condiţii obişnuite de
epurare biologică (cu nămol activ, film biologic etc), trec neschimbaţi prin treptele de epurare. În
acest caz se impune epurarea avansată, în condiţii speciale, folosind bacterii mutante sau
ecosisteme complexe.
De asemenea, peste trei sferturi din deşeurile CBO (consumatoare biochimice de oxigen),
provin din gospodăriile populaţiei, aşa încât perspectiva sporirii conţinutului de oxigen dizolvat
în apa râurilor este condiţionată de mai buna tratare a deşeurilor menajere.
2.3.1. Procese şi procedee de epurare a apelor uzate
Tehnologia epurării apelor uzate utilizează mai multe procedee având la bază procese
fizice, chimice şi biologice, combinate în cazul unui anumit procedeu, ceea ce permite obţinerea
unor eficienţe sporite de epurare.
Procesul fizic cuprinde separaţia lichid-solid sau lichid-substanţe plutitoare.
Procesul chimic intervine în cazul dezinfectării apelor uzate purtătoare de bacterii
patogene sau la eliminarea prin utilizarea de reactivi a substanţelor în suspensie, coloidale sau
dizolvate.
Eliminarea substanţelor organice în stare de soluţie, se realizează prin procesul chimic în
paralel cu cel biologic (proces de natură biochimică).
Uzinele de tratare a apelor reziduale sunt proiectate să înlăture materii organice
(caracterizate prin CBO), suspensii solide (SS), fosfor (P) şi azot (N), până la niveluri spacificate
(depinzând de tipul de apă receptoare, calitatea dorită şi utilizările ei)- NTPA 001/2002, Ordin
1146/2002.
În acest scop pot fi folosite un număr de metode fizice, biologice şi chimice - sau
combinaţii ale lor:
tratamentul mecanic (M) înlătură particulele prin sedimentare în bazine;
adăugarea de chimicale (înainte de bazinul de sedimentare) conduce la metoda Mecanică
îmbunătăţită - Chimic (MC), ce nu necesita investiţii suplimentare, dar conduce la
modificări importante şi la performanţe chiar mai bune decât ale tratamentului biologic.
tratarea "tradiţională" biologică (B) include un bazin de aerare după cel de sedimentare,
pentru ca bacteriile aerobe să poată oxida o proporţie semnificativă a deşeurilor organice
rămase.
tratarea Biologică-Chimică (BC) perfecţionează tratamentul biologic prin adăugarea de
CAPITOLUL II. STADIUL ACTUAL AL SISTEMELOR DE EPURARE
17
chimicale care îmbunătăţesc în principal eficienţa înlăturării fosforului prin precipitare.
tratamentul Biologic-Chimic îmbunătăţit include un bazin anoxic (fără oxigen, dar cu
nitraţi) pentru denitrificare şi uneori un rezervor anaerob, pentru înlaturarea biologică a
fosforului. Se pot adăuga substanţe chimice pentru creşterea eficienţei. Această metodă
este cea mai costisitoare din punct de vedere al investiţiilor şi necesită întreţinere atentă,
cu personal specializat.
tratamentele "naturale" extensive (inclusiv mlaştini artificiale) pot constitui alternative
ieftine funcţie de condiţiile locale. Suprafaţa necesară este mai mare decât în cazul
tehnologiilor anterioare, dar operarea este simplă.
2.3.2. Oxigenarea apei în procesul de epurare a apelor uzate
Oxigenarea apelor este un proces de transfer de masă cu aplicaţii largi în tehnica tratării
şi epurării apelor. Echipamentele de oxigenare se bazează pe dispersia unei faze în cealaltă, de
exemplu lichid în gaz sau gaz în lichid, proces consumator de energie. Difuzia oxigenului în apă,
precum şi dispersia fazelor este cel mai important factor care trebuie considerat în etapa de
concepţie şi proiectare a echipamentelor de oxigenare.
Bazinele de aerare cu nămol activ, folosite la epurarea apelor uzate orăşeneşti sau
industriale cu caracteristici similare, în scopul reducerii în principal a cantităţii de substanţă
organică (exprimate în CBO5) şi de materii totale în suspensie (MTS).
Schema de principiu a amplasării unui bazin de aerare în cadrul staţiilor de epurare este
conform fig. II.4.
Fig. II.4 Schema de principiu a amplasării unui bazin de aerare în cadrul staţiilor de
epurare
Bazinele de aerare sunt alcătuite din:
compartimente de aerare;
conducte şi jgheaburi de admisie şi de evacuare a apei şi nămolului activ;
conducte de admisie a aerului în compartimente (în cazul aerării pneumatice);
sisteme de aerare;
sisteme de reglaj şi de menţinere constantă a nivelului apei (în cazul aerarii mecanice).
În figura II.5 se prezintă schematic instalaţiile de oxigenare a apelor folosite în tehnica
epurării apelor uzate.
Concepţia instalaţiilor de aerare trebuie să permită o intervenţie rapidă în cazul unei
avarii, astfel ca înlocuirea unui echipament defect să se efectueze fără scoaterea din funcţiune a
instalaţiei în ansamblu.
CAPITOLUL II. STADIUL ACTUAL AL SISTEMELOR DE EPURARE
18
Echipamentele funcţionează în general atât în apă, cât şi sub influenţa oxigenului din aer.
Din aceasta cauză se preferă materiale rezistente la coroziune ca oţelul inoxidabil, fonta, bronzul
şi alte materiale neferoase cum sunt ceramica, masele plastice etc.
Fig. II.6. Prezentarea schematică a echipamentelor de oxigenare în procesele de
epurare biologică cu nămol activ
a - aerare pneumatică; b - aerare mecanică; c - aerare mixtă;
1 - aer comprimat; 2 - perete de dirijare a curenţilor hidrodinamici în bazin; 3 - bazin sau
canal de aerare; 4 - rotor de aerator; 5- perie de aerare; 6 - grup de antrenare; 7 - difuzori
poroşi
Tendinţa actuală în cazul echipamentelor care nu pot funcţiona cu rezerve instalate este
dotarea instalaţiilor cu rezerve reci. În acest mod se pot înlocui agregatele defecte în cel mai
scurt timp astfel încât să nu se influenţeze negativ procesul de epurare.
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
19
CAPITOLUL III
BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR
UZATE
Echipamentele de oxigenare se pot clasifica după mai multe criterii fundamental diferite.
Din punctul de vedere al procedeului de obţinere a unei suprafeţe de contact interfazică,
echipamentele de oxigenare se clasifică în:
– echipamente care pulverizează apa - faza grea- în aer şi echipamente în cascadă; de
exemplu sisteme de aerare mecanică;
– echipamente care dispersează gazul - faza uşoară - în apă, de exemplu sisteme
pneumatice, aeratoare mecanice de mare adâncime etc.;
– echipamente mixte - care pulverizează apa sub formă de picături şi antrenează aerul
atmosferic prin efectul de jet la reintrarea în masa de apă din bazin, de exemplu aeratoare
mecanice de suprafaţă.
După criteriul mişcării organului activ al echipamentului de oxigenare:
oxigenarea apei cu echipamente statice de exemplu echipamente pneumatice, aeratoare
statice, ejectoare etc.;
oxigenarea apei cu echipamente dinamice de exemplu aeratoare mecanice de suprafaţă
sau de adâncime.
După criteriul gazului folosit la oxigenare echipamentele se pot clasifica în:
echipamente care dispersează aerul în apă: aeratoare mecanice de mare adâncime,
aeratoare pneumatice, ejectoare etc.;
echipamente care dispersează oxigenul pur în apa cuvei de aerare care pot fi de tip
pneumatic;
echipamente cu introducere de ozon sau aer îmbogăţit cu ozon în apă care sunt de tipul
pompelor cu jet de fluid.
După soluţia constructivă:
echipamente pneumatice de oxigenare cu difuzori poroşi, aeratoare statice etc.;
echipamente mecanice de suprafaţă, medie sau mare adâncime cu rotor, cu perie etc.;
echipamente mixte de oxigenare.
După imersia dispozitivului de dispersie:
echipamente de suprafaţă de exemplu aeratoare mecanice de suprafaţă cu rotor sau cu
perie;
echipamente de medie adâncime caracterizate prin aceea că dispozitivul de dispersie este
amplasat la o adâncime de 1÷2 m cum sunt de exemplu dispozitivele pneumatice de tip
INKA, aeratoarele mecanice de medie adâncime etc.;
echipamente de mare adâncime la care dispozitivul de dispersie este amplasat la circa
3÷120 m cum sunt de exemplu echipamentele pneumatice, cu injector, mecanice de mare
adâncime etc.
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
20
După tipul sistemului de introducere echipamentele de oxigenare se împart în:
aeratoare şi amestecătoare statice cu pulverizare, stropire, prelingere pe o masă de
contact, barbotare cu presiune mare sau mică, insuflare cu bule mari, medii sau fine;
aeratoare şi amestecătoare mecanice cu perii, cu rotor lent sau rapid, injectoare etc.;
aeratoare sub presiune - folosite la deferizare;
echipamente bazate pe combinarea unor procedee menţionate mai sus.
După modul de introducere a gazului echipamentele de oxigenare se clasifică în:
echipamente cu antrenare de aer atmosferic din mediul înconjurător prin efect de jet
lichid, dispozitive în cascadă etc.;
echipamente cu antrenare de aer prin efect de ejecţie de exemplu injectoarele, aeratoare
cu rotor special etc.;
echipamente cu insuflare de aer sub presiune, de exemplu aerarea pneumatică etc.;
echipamente cu oxigenarea apei în peliculă, de exemplu aeratorul cu deversor.
Pentru studiul echipamentelor de oxigenare se va folosi primul criteriu care oferă
multiple avantaje teoretice şi tehnice. Se menţionează că în fiecare grupă există subdiviziuni la
care se va face referire în capitolele următoare.
3.1. Procese de transfer de masă şi cantitate de mişcare
În procesele de tratare şi epurare a apelor oxigenarea, denumită în multe lucrări de
specialitate şi aerare, constituie operaţia de bază în asigurarea unei calităţi corespunzatoare a
apei.
Aerarea se foloseşte:
a. în procese de tratare a apelor la îndepărtarea substanţelor anorganice dizolvate sau a
elementelor chimice ca fier, mangan etc. prin oxidare şi formarea de compuşi
sedimentabili sau care pot fi reţinuţi prin filtrare;
b. la preaerarea apelor uzate cu un conţinut relativ scăzut în oxigen dizolvat înainte de
deversarea lor în reţeaua de canalizare centralizată;
c. în îndepărtarea nisipului prin barbotare cu aer în deznisipatoare;
d. în separarea şi colectarea grăsimilor emulsionate din apele uzate prin procedeul de
flotaţie, fie sub vid, fie prin presurizare;
e. în epurarea biologică a apelor uzate fie prin procedeul cu nămol activ, fie în lagune
aerate, fie în biofiltre;
f. în procese de dezinfectare prin ozonizare a apei brute captate de la o sursă în scopul
potabilizării ei.
Oxigenarea apelor este un proces de transfer de masă cu aplicaţii largi în tehnica tratării
şi epurării apelor. Echipamentele de oxigenare se bazează pe dispersia unei faze în cealaltă, de
exemplu lichid în gaz sau gaz în lichid, proces consumator de energie. Difuzia oxigenului în apă,
precum şi dispersia fazelor este probabil cel mai important factor care trebuie considerat în etapa
de concepţie şi proiectare a echipamentelor de oxigenare.
Încărcarea apei cu oxigen din aerul atmosferic sau alt mediu gazos (ozon, oxigen pur), cu
care aceasta este pusă în contact, este un proces de transfer de masă. Parametrii la care se
realizează acest proces sunt dependenţi, în principal, de factorii hidrodinamici ai regimului de
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
21
curgere a fazei grele - lichidul - în zona desfăşurării fenomenului de transfer. Cele două
fenomene, de transfer de masă şi de curgere hidrodinamică, nu pot fi separate, ele se
intercondiţionează reciproc şi se influenţează direct.
3.1.1. Transportul/Transferul molecular de proprietate
Transportul molecular se realizează prin mişcările individuale, haotice, cu un drum liber
mijlociu redus (agitaţie browniană) ale purtătorilor de proprietate. Transportul molecular de
cantitate de mişcare este corespunzător regimului de curgere unidirectional, mişcarea laminară a
unui curent fluid vâscos. Ecuaţia generală a transportului de cantitate de mişcare este dată de
expresia lui Newton, valabilă în cazul fluidelor incompresibile, omogene, astfel:
dy
d
dy
d
(III.1)
unde: η - tensiunea tangenţială în sensul de curgere a fluidului, η - coeficientul de vâscozitate
dinamică, dv/dy- gradientul vitezei fluidului v după normala la direcţia de curgere, v -
vâscozitatea cinematică, difuzivitatea cantităţii de mişcare şi ρ - densitatea fluidului.
Transportul/transferul molecular de masă, denumit şi difuziune moleculară, se supune
legii lui Fick :
Adx
dCDAqQ a
ama
(III.2)
dx
dCDq a
a (III.3)
unde: Qma- transferul de molecule de tip a, qa - debitul masic specific, pe unitatea de suprafaţă,
Dμ - coeficientul de difuziune moleculară a componentului a (valorile coeficientului de difuziune
moleculară pentru transferul oxigenului în apa curată sunt date în tabelul II.1), dCa/dx -
gradientul concentraţiei componentului a după direcţia de scurgere x si ρ - densitatea fluidului.
Transportul/transferul convectiv molecular implică un proces de curgere a fluidului cu
viteza V dirijată după o direcţie oarecare a spaţiului, care contribuie la împrăştierea proprietăţii
spaţiale într-un domeniu. Cele două mecanisme de transport/transfer - molecular şi convectiv se
suprapun, desfăşurându-se simultan cu intensitate superioară mecanismului molecular în regim
unidirecţional staţionar.
În regim nestaţionar (nepermanent), tridimensional ecuaţia transportului/transferului de
masă este:
2
2
2
2
2
2)()()(
z
C
y
C
x
CD
z
wC
y
vC
x
uC
t
C
(III.4)
unde: C - concentraţia masei ce se transportă sau care difuzează în fluidul în mişcare.
3.1.2. Transportul/Transferul turbulent de proprietate
Datorită asociaţiilor mari de molecule, formaţii macroscopice de particule fluide,
vârtejuri locale generate de diferenţe de concentraţie, temperatură, presiune,
transportul/transferul turbulent de proprietate, caracteristic numai mediilor fluide, este mult mai
eficient decât cel molecular. Dimensiunile purtătorilor de proprietate sunt variate în funcţie de
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
22
gradul de turbulenţă, apreciat prin valorile numărului Reynolds şi sunt cuprinse între 1 mm şi
dimensiunea caracteristică domeniului de curgere, de exemplu pentru conducte circulare
diametrul acesteia.
Ecuaţia care caracterizează timpul de distribuţie al concentraţiei transportului/transferului
prin mecanism turbulent, ce se suprapune celui molecular este:
x
CD
zy
CD
yx
CD
xz
wC
y
vC
x
uC
t
Ctztytx
)()()(
(III.5)
Difuzivităţile turbulente, vt = ε - pentru cazul transportului/transferului de cantitate de
mişcare, Dt - în problemele de transport/transfer de masă, sunt dependente de regimul de curgere,
caracterizat în special prin intensitatea turbulenţei. Difuzivităţile turbulente de proprietate se
determină numai pe calea experimentărilor şi valorile acestor mărimi fizice au o aplicabilitate
limitată numai la cazul concret studiat de cercetător.
Condiţii iniţiale şi la limită
Condiţiile iniţiale presupun cunoaşterea valorilor proprietăţii transferate şi a gradientului
ei la momentul iniţial de timp.
),,(),,,(
),,(),,,(
0
0
zyxt
tzyxC
zyxCtzyxC
t
t
(III.6)
Condiţiile la limită sunt reprezentate de valorile impuse funcţiei proprietăţii transportate,
problemă de tip Dirichlet şi a gradientului ei, problemă de tip Neumann, pe frontiera domeniului
în care se desfăşoară procesul de transport/transfer, în problemele de transfer de masă condiţiile
la limită pot fi formulate prin spacificarea valorilor concentraţiei pe frontiere solide sau fluide.
Condiţiile la limită pe suprafeţele solide exprimă conservarea masei pe conturul suprafeţei. Dacă
suprafaţă solidă are ecuaţia y=o atunci condiţia la limită este dată de expresia ∂C/∂y = 0, ceea ce
corespunde unui schimb nul de substanţă prin suprafaţă respectivă.
În condiţia în care suprafaţă interfazică de transfer este în mişcare condiţia la limită pe
frontiera mobilă se enunţă sub formă:
Sdn
dCbaC
(III.7)
unde: a, b, ψ - mărimi dependente de timp, S - frontiera domeniului şi dC/dn- gradientul
concentraţiei după direcţia normalei.
Condiţiile la limită impuse de legile conservării masei se pun pe frontiere prin precizarea
valorilor concentraţiei pe suprafeţele solide (C = constant) sau prin ecuaţiile de echilibru, la
interfaţa a două fluide, care corelează concentraţiile de pe cele două părţi ale interfeţei.
3.1.3. Coeficienţi de transfer
Debitul de masă transferat pe unitatea de volum este dat de relaţia:
Qm = KLA(Cs – C) (III.8)
aplicată punctual, unde KL este coeficientul de transfer de masă volumic al componentului care
difuzează în fluid prin suprafaţă interfazică A, pe unitatea de volum, în condiţii date de geometrie
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
23
reactor, amestec şi temperatură, sub acţiunea forţei motoare (Cs - C), în care (Cs - C) reprezintă
deficitul faţă de valoarea de saturaţie.
În general, coeficientul de transfer este dependent de o serie de parametri fizico-chimici
ai fluidelor în contact interfazic, de regimul hidrodinamic de curgere şi de caracteristicile
geometrice ale suprafeţelor prin care se realizează transferul, [62]. Astfel, coeficientul de transfer
depinde de densitatea, vâscozitatea, existenţa şi compoziţia substanţelor poluante şi de
temperatură. De asemenea, este puternic influenţat de consumul de aer, viteza de circulaţie,
viteza de mişcare a lichidului, durata expunerii etc.
Pentru calculul teoretic al coeficientului de transfer au fost elaborate diverse modele
fizice care se prezintă în cele ce urmează.
Modelul filmului laminar a fost conceput de Withmann şi dezvoltat de Lewis, Levich şi
Davies. Se consideră că rezistenţa la transferul de masă se realizează integral într-un film de
grosime δ situat la graniţa celor două fluide în contact (fig. III. 1). În acest substrat limită laminar
transferul/transportul se realizează prin mecanism molecular. La interfaţă, datorită difuziunii
moleculare, concentraţia are valoarea la saturaţie Cs, iar la adâncimea z = δ concentraţia
oxigenului este C0 < < Cs, valoare constantă.
Ecuaţia de transfer de masă este:
02
2
dz
CdD
(III.9)
cu condiţiile la limită z = 0, C = Cs z = δ, C = C0, iar Dμ coeficientul de difuziune moleculară se
presupune constant.
Fig. III.1. Modelul geometric de calcul în teoria filmului laminar
Modelul filmului laminar se poate aplica numai dacă intervalul de timp necesar stabilirii
gradientului de concentraţie este inferior duratei totale în care se realizează transferul de masă.
Modelul penetrării elaborat de Higbie are la bază ipoteza că datorită turbulenţei
particula fluidă este expusă la interfaţă un timp Δt în care se realizează transferul de masă prin
mecanism, molecular. Neacordarea timpului de expunere Δt cu parametrii curgerii hidrodinamice
constituie principala deficienţă a teoriei penetrării.
Ipoteza lui Levich presupune că fluctuaţia vectorului viteză este pe grosimea unui strat z
= λ în care mişcarea turbulentă este influenţată de condiţiile de echilibru la interfaţă.
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
24
În conformitate cu teoria elaborata de Levich mărimile fizice capătă următoarele forme:
a - coeficientul de difuziune turbulenta:
Dt = Kw0z2/ λ;
b - coeficientul de vâscozitate cinematică:
εt = ξw0z2/ λ = αν, cu ν> 1
c - pulsaţia vectorului viteză:
w' = w0/ λ
în care: K, ξ - constante de proporţionalitate şi w0 - mărimea medie a vitezei fluidului.
Pentru λ, grosimea stratului de lichid în care se manifestă influenţa mişcării turbulente,
din exprimarea condiţiei de stabilitate la suprafaţă presiunea dinamică ρw2 este egală cu
presiunea capilară ζ/ λ.
Modelul reînnoirii, propus de Danckwert, consideră o funcţie de distribuţie a timpului
de expunere a particulelor fluide la interfaţa de contact prin care se realizează transferul de masă.
Debitul de masă transferat este funcţie de frecvenţa de reînnoire definită ca raport al vitezei de
producere a unei noi suprafeţe şi suprafaţa totală de transfer.
Modelul film-penetrare, elaborat de Torr şi Marchello, consideră că rezistenţa totală la
transferul de masă este creată de un strat subţire de grosime δ la interfaţa care se reînnoieşte
mereu prin schimbul particulelor fluide de la suprafaţă cu cele din interiorul masei fluide. Teoria
film-penetrare are la bază un model fizic similar cu cel al teoriei filmului dublu, la interfaţă.
Se asociază filmului de la interfaţă o funcţie statistică de existentă care ia în considerare
înlocuirea întâmplătoare a acestuia cu porţiuni din masa fluidă.
Coeficientul de transfer de masă este dat de relaţia:
2
12
2
1
)()(
D
fcthfDKL
(III.10)
unde: f reprezintă fracţiunea din interfaţa gaz-lichid care este înlocuită în fiecare unitate de timp,
δ este grosimea filmului de lichid de la interfaţă.
3.1.4. Similitudinea proceselor de transfer de masă
Se consideră ecuaţia de difuzie moleculară convectivă în regim staţionar şi curgere
unidirecţională în direcţia axei Ox, de tipul:
2
2
x
CD
x
Cu
(III.11)
În diferenţe finite termenii se scriu sub forma:
l
Cu
x
Cu
~ ;
22
2
~l
CD
x
CD
(III.12)
de unde, conform relaţiei III.1 transformată în diferenţe finite, rezultă numărul adimensional al
lui Peclet:
D
ulPem
(III.13)
sau criteriul de similitudine al lui Peclet pentru transportul/transferul molecular.
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
25
Raportul numerelor Peclet şi Reynolds pentru curgerea hidrodinamică conduce la
criteriul Prandtl pentru difuzie:
DD
v
vul
DulPr
/
/
(III.14)
Criteriul Prandtl pentru difuzie, care exprimă raportul a două constante fizice moleculare,
dă indicaţii asupra profilelor distribuţiei de viteză şi concentraţie în fluid. Astfel, în cazul gazului
numărul lui Prandtl este de ordinul unităţii şi cele două profile sunt cvasiparalele, (fig. III.2.). În
cazul lichidelor, la care numărul lui Prandtl pentru difuzie este de ordinul miilor, efectul
vâscozităţii este mult mai puternic decât al difuzivităţii moleculare şi profilul de viteză rămâne
mult în urma celui de concentraţie.
Fig. III.2. Distribuţiile de viteză şi concentraţie în faza lichidă şi gazoasă la interfaţă: Ug, UL
- viteza gazului şi respectiv a lihidului; Cg CL - concentraţiile în faza gazoasă şi respectiv
lichidă
Ecuaţia criterială de bază a procesului de transfer de masă este:
Nu =A RexFr
ySc
z, (III.15)
în care: A, x, y, z sunt determinaţi empiric pentru fiecare caz concret studiat.
3.2. Bazele teoretice ale proceselor de aerare/oxigenare
Dizolvarea unui gaz, de exemplu oxigen, într-un fluid greu, de exemplu apa, este un
proces de transfer de masă ce se desfăşoară în patru faze distincte, dependente de trecerea unei
particule de gaz în lichid (fig. III.3.). Prima fază implică trecerea moleculelor oxigenului prin
stratul de vapori de la interfaţa gaz-lichid creat ca urmare a vaporizării lichidului. În etapa a
doua, moleculele de oxigen trebuie să parcurgă filmul de gaz de la interfaţa celor două fluide, pe
partea dinspre faza de vapori. Ulterior moleculele de oxigen trebuie să parcurgă filmul de lichid
situat la interfaţa celor două fluide şi în final (faza a patra) oxigenul trebuie să fie dispersat prin
întreaga masă de lichid. Condiţiile hidrodinamice de curgere din cele patru zone condiţionează
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
26
viteza procesului în fiecare etapă. În condiţii de repaus difuzia oxigenului prin lichid este faza
lentă care condiţionează viteza de desfăşurare a procesului de transfer de masă.
În lichidul în repaus oxigenul se transferă masic prin difuzie moleculară; ecuaţiile acestui
fenomen se pot utiliza practic la calculul vitezei procesului de transfer sau la determinarea
variaţiei concentraţiei de oxigen în funcţie de timp.
În regim de curgere turbulentă creat în mod natural sau artificial prin agitaţie mecanică,
transferul de masă în masa lichidă se realizează cu viteză sporită prin convecţie naturală sau
forţată.
La interfaţa gaz-lichid forma suprafeţei libere de separaţie, precum şi direcţia de mişcare
a fazelor au o mare importanţă în procesul de transfer. În cazul curgerii transversale cu viteză
redusă suprafaţa de contact este plană, (fig. III.4.a) şi rezultanta forţei conducătoare a procesului
de transfer de masă este mult mai mică decât în situaţia apariţiei unor neregularităţi ale interfeţei
(fig.III.4.b). Formarea vârtejurilor, la anumite viteze de curgere ale fazelor, determină o creştere
bruscă a suprafeţei interfaciale pe unitatea de volum.
Sistemul hidrodinamic de emulsie gaz-lichid este un sistem în mişcare de vârtejuri
suprapuse peste o mişcare de translaţie a fazei de gaz care se deplasează cu viteză mare.
Fig. III.3 Etapele procesului de transfer de masă a oxigenului într-o soluţie apoasă:
P02 - presiunea parţială a oxigenului în aerul atmosferic; P02i - presiunea parţială a
oxigenului la interfaţă; C02 - concentraţia oxigenului în aerul atmosferic; Ci - concentraţia
oxigenului la interfaţă în faza lichidă; C - concentraţia oxigenului dizolvat în masa de
lichid
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
27
Fig. III.4.
Forma suprafeţei libere de contact
interfazic gaz-lichid:
a - suprafaţă interfacială în
repaus; b - suprafaţă interfacială
caracterizată prin apariţia
vârtejurilor de graniţă
3.2.l. Transferul oxigenului din aer în apă
Sistemul gaz-lichid urmează legile de transfer de masă de la o fază la alta pentru a atinge
la limită o stare de echilibru. Aerul este un amestec de gaze ce conţine în principal azot şi oxigen
şi în proporţie redusă dioxid de carbon şi alte gaze. Dintre aceste gaze numai dioxidul de carbon
reacţionează chimic cu apa formând acidul carbonic.
Diferiţii constituenţi ai aerului sunt solubili în apă în conformitate cu legea lui Henry
pentru soluţii diluate, la echilibru, concentraţia unui gaz dizolvat în lichid este direct
proporţională cu presiunea parţială a gazului în faza de vapori cu care soluţia este în contact,
conform relaţiei:
CS = KHpr (III.16)
unde: CS - concentraţia la saturaţie, a componentului dizolvat în lichid, KH - coeficient de
absorbţie, pr - presiunea parţială a componentului în volumul de gaze de la interfaţă, (fig. III.5).
Presiunea parţială a oxigenului din aer este prO2 = 0,209 bar, iar a dioxidului de carbon
prCO2 = 0,00029 bar. Aerul conţine oxigen în concentraţia de 20,9% exprimată în volume.
Coeficientul de transfer de masă în faza lichidă KL este dependent de coeficienţii
convectivi de transfer de masă în gaz KgC şi în lichid KLC conform relaţiei de bilanţ masic:
KgC(po2-po2i)=-KLi(C-Ci)=-KL(C-CS) (III.17)
de unde rezultă:
LCgC
H
L KK
K
K
11
(III.18)
Relaţia (III.28) exprimă în general coeficientul de transfer în funcţie de rezistenţa fazei la
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
28
interfaţă şi de constanta legii lui Henry. Astfel, pentru gazele cu solubilitate scăzută (oxigen,
azot, dioxid de carbon) procesul de transfer de masă este dependent îndeosebi de viteza de
transfer prin interfaţa lichidului.
Fig. III. 5. Dependenţa concentraţiei oxigenului dizolvat funcţie de presiunea parţială a
acestuia în faza de gaz
3.2.2. Modele de transfer de masă
Studiul general al fenomenelor de transfer de masă permite clasificarea acestora în
funcţie de caracteristicile hidrodinamice ale mişcării din domeniul în care se desfăşoară procesul
de transfer. În acest mod procesele de transfer se pot trata unitar pe grupe care se modelează
matematic sub forma unor modele idealizate cu importanţă ştiinţifică şi tehnică deosebită.
3.2.2.1. Transferul oxigenului din bula de gaz în apă
Se consideră o bula de gaz situată la o anumită adâncime a apei. În baza teoriei filmului
în lichid, la interfaţa lichid-gaz, se formează un strat subţire de grosime δ care opune rezistenţă
maximă în procesul de transfer de masă. În stratul imobil de grosime δ apare fenomenul de
difuziune moleculară, proces care se desfăşoară cu viteză scăzută, (fig. III.6).
Fig. III. 6.
Transferul oxigenului din bula de aer
în lichid
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
29
Pentru valori mici ale raportului grosimii δ şi raza bulei de aer şi ale concentraţiei gazului
fluxul de oxigen în direcţia normalei la suprafaţa de contact ce delimitează volumul bulei în faza
lichidă este dat de relaţia:
dx
dCDqm
(III.19)
unde: dC/dx este gradientul concentraţiei după direcţia normalei la suprafaţa de separaţie apă-aer.
Fluxul la suprafaţa lichidului se determină prin evaluarea gradientului dC/dx pentru x = 0,
de forma:
5.0
5.0
0)/(
)/(
Dkth
DkDCa s
xm (III.20)
3.2.2.2. Modelul de curgere cu amestecare ideală completă
Amestecarea completă în bazine de reacţie este un proces hidrodinamic care poate fi
modelat matematic în scopul urmăririi evoluţiei concentraţiei în timp. Practic curgerea
hidrodinamică în reactoare se realizează prin convecţie forţată mecanic şi are ca efect
amestecarea în întreaga masă fluidă sau în secţiunea considerată. Procese de acest tip se întâlnesc
într-o serie de instalaţii industriale de epurare a apelor uzate cum ar fi reactoare de amestecare
rapidă ce utilizează substanţe chimice pentru coagulare, instalaţii dotate cu amestecătoare
speciale şi în oxigenarea apelor în bazine de aerare cu nămol activat, în aerarea extinsă, în
injectoare pentru introducerea oxigenului etc. O problemă deosebită a acestui model este însăşi
tehnologia de testare a echipamentelor de oxigenare care are la bază ipoteza amestecării
complete.
Ecuaţia care descrie variaţia concentraţiei în domeniul perfectei amestecări se stabileşte
pe baza bilanţului masic (conform schemei date în figura III.7.):
)(0 CVrQCQCdt
dCV
sau
)()( 0 CVrCCQdt
dCV
(III.21)
unde:V - volumul reactorului, dC/dt - gradientul concentraţiei în timp, Q - debitul de lichid care
traversează reactorul şi r(C) - viteza de reacţie a substanţei care difuzează (oxigenul în procese
de oxigenare ).
În condiţiile regimului permanent, staţionar, când acumularea de substanţă este nulă,
rezultă ecuaţia:
Q(C0-C)+Vr(C)=0 (III.22)
sau
00
)(1
QC
CVr
C
C
(III.23)
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
30
Fig. III. 7. Modelul amestecării complete ideale
În figura III.8 se prezintă modul de variaţie a concentraţiei în domeniul amestecării ideale
perfecte pentru o variaţie impuls a concentraţiei la intrare între C0 şi C1, la momentul t = t0 de
timp, [26].
Fig. III. 8. Distribuţia concentraţiei în regimul de amestecare completă ideală
3.2.2.3. Modelul curgerii de tip piston
Condiţiile hidrodinamice pentru realizarea modelului de curgere de tip piston sau de tip
tampon se creează în spaţii cu lungime mare în care se poate presupune că în direcţia de mişcare
nu există amestecare între particulele fluide. În instalaţiile industriale acest model este valabil în
cazul urmăririi variaţiei concentraţiei în zone caracterizate prin rapoarte mari lungime/lăţime, de
exemplu în conducte, reactoare longitudinale etc.
Gradientul concentraţiei în timp în regiunea curgerii de tip piston este dat de ecuaţia:
)(Crx
C
A
Q
t
C
(III.24)
unde: C - concentraţia oxigenului transferat, Q - debitul în volume de lichid care parcurge
reactorul, A - aria secţiunii transversale a reactorului, r(C) - viteza de reacţie a gazului în apă şi
dC/dx- gradientul concentraţiei în lungul reactorului.
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
31
Fig. III.9. Curgerea fluidului greu la modelul de tip piston
Pentru o viteză de reacţie dată, de exemplu r( C ) = k C , relaţia 1
0 )(
C
C Cr
Cd
Q
V
permite
calculul volumului reactorului longitudinal.
Fig. III.10. Modul de variaţie a concentraţiei în reactorul caracterizat prin curgerea
lichidului de tip piston
3.2.2.4. Modelul de curgere tip piston cu dispersie
Problemele extreme reprezentate teoretic de modelele de amestecare completă şi de
curgere piston se întâlnesc rar în instalaţiile industriale deoarece ele reprezintă cazuri idealizate.
Abaterile de la acestea apar datorită recirculărilor, curgerilor preferenţiale cu tendinţă de
scurtcircuitare a reactorului, zonelor locale de stagnare din reactor etc.
Metoda de bază în astfel de cazuri neideale este determinarea experimentală a hidraulicii
reactorului şi a caracteristicilor de amestecare. Un alt procedeu este de a considera dispersia
longitudinală şi transversală ca fenomen ce se suprapune peste transferul de masă molecular.
Pentru exemplificare se consideră un model de curgere de tip piston cu dispersie longitudinală.
În acest caz reactanţii sunt amestecaţi în direcţia axei longitudinale datorită gradienţilor de
concentraţie, dispersiei şi difuziei turbulente.
Ecuaţia cu derivate parţiale care descrie schimbul în concentraţie în lungul axei Ox (fig.
III.11) a domeniului de curgere este:
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
32
)(2
2
Crx
CD
x
Cu
t
Cd
(III.25)
unde: u -viteza longitudinală de curgere a apei şi Dd -coeficientul de dispersie axială dat de
expresia Dd = Dμ + εd, unde Ed este coeficientul de dispersie turbulentă determinat experimental
pentru fiecare caz concret în parte.
Fig. III.11. Model pentru studiul curgerii de tip piston cu dispersie longitudinală
Modelul de curgere de tip piston, cu variantele sale, se aplică în cazul instalaţiilor de
oxigenare în curent ascensional, la instalaţiile de ozonizare în conducte, în oxigenarea apelor cu
injectoare de medie şi mare adâncime şi la multe alte aplicaţii din epurarea apelor uzate ca de
exemplu la clorinare, camere de floculare etc.
3.2.2.5. Modelarea surselor de masă în curent
Concentraţia oxigenului dizolvat sau în general a unei substanţe oarecare, poate varia în
fiecare punct din domeniu lichid ca urmare a mişcării şi a procesului de transfer de masă.
Ecuaţiile care descriu modul de variaţie al concentraţiei în timp devin:
a. pentru cazul amestecării complete:
qVCVrCCQdt
dCV )()( 0
(III.26)
b. curgere de tip piston:
AqCArx
CQ
t
CA
)(
(III.27)
c. curgere de tip piston cu dispersie longitudinală:
yCrx
CD
x
Cu
t
Cd
)(
2
2
(III.28)
în care: q reprezintă intensitatea sursei de substanţă, în kg/m3h.
Termenul q poate fi pozitiv dacă substanţa este introdusă, generată în sistem sau negativ
dacă sistemul consumă substanţă din curentul fluid.
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
33
3.2.2.6. Acumularea în masa fluidă
Procesele de transfer de masă se pot desfăşura în regim staţionar, fără acumulare de masă
în sistem, sau nestaţionar, cu acumulare de masă în lichid. În general, procesul de oxigenare
decurge în regim nestaţionar, tranzitoriu, în care concentraţia gazului dizolvat variază în timp. În
ipoteza că între lichid şi gaz nu apar reactii chimice, constanta vitezei de reacţie k este nulă, se
poate scrie ecuaţia balanţei de material sub forma egalităţii dintre masa acumulată în lichid şi cea
de lichid:
)( CCD
V
A
dt
dCs
(III.29)
unde: A - mărimea suprafeţei de contact la interfaţa gaz-lichid şi δ - grosimea filmului.
În ecuaţia (III.29) se notează raportul Dμ /δ cu KL [m/h] - coeficientul de transfer de masă
a gazului în lichid, iar produsul KLA/V = KLa [h-l] este denumit coeficientul de transfer al
oxigenului din aer în apă.
Pentru condiţii fizice de realizare a procesului de transfer date, mărimea optimă a bulelor
de gaz în lichid, respectiv a picăturilor de lichid în gaz corespunde obţinerii valorilor maxime ale
coeficientului de transfer de masă.
3.3. Consideraţii asupra procesului de aerare la epurarea biologică a apelor uzate
Metoda cea mai eficientă şi economică de îndepărtare a substanţelor organice prezente în
apele uzate este folosirea procedeelor biologice. Acestea au la bază reacţiile metabolice ale
biomasei.
Compoziţia şi concentraţia biomasei active, precum şi randamentul de distrugere a
substanţelor organice prin mineralizare sunt dependente de condiţiile de mediu printre care se
menţionează: compoziţia şi concentraţia substanţelor organice impurificatoare din apa uzată,
temperatură, concentraţia oxigenului dizolvat în exces în apa uzată, condiţiile de amestec,
tehnologia de epurare şi modul de exploatare a instalaţiei de epurare.
Apele uzate industrial sau urban sunt amestecuri neomogene de compuşi organici simpli
sau complecşi, cu o largă variaţie în concentraţie şi compoziţie. Diferitele specii ale biomasei
(biocenoză) coexistă într-un echilibru dinamic.
Unele substanţe organice, prezente ca poluanţi în apele uzate, cu o biodegrabilitate
ridicată şi pot fi mineralizate uşor de către microorganisme. Altele, sunt rezistente la acţiunea
metabolismului microorganismelor şi pentru degradarea lor apare ca necesară o floră selecţionată
şi adaptată la materia organică.
Epurarea biologică utilizează două grupe de microorganisme fiziologic diferite:
Microorganismele anaerobe sunt utilizate în gospodăria de nămol la fermentaţia
anaerobă a nămolurilor.
Microorganismele aerobe sunt folosite la epurarea biologic a a apelor uzate care conţin
substanţe organice dizolvate sau în stare de suspensie şi la stabilizarea aerobă a nămolurilor.
Pentru epurarea biologică aerobă a apelor uzate se folosesc procedee cu alimentare
continuă sau discontinuă clasificate în : procedeu de epurare cu nămol activ, biofiltre, iazuri
biologice - lagune aerate.
Procedeul cu nămol activ, datorită calităţilor ce le prezintă - printre care buna
adaptabilitate la variaţiile încărcării organice, s-a generalizat ca utilizare.
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
34
3.3.1. Aerarea apei în procese de epurare cu biomasă în suspensie (epurare cu nămol
activ)
Procedeul cu nămol activ presupune preepurarea apei uzate prin procese fizico-chimice -
treapta primară - înainte ca aceasta să pătrundă în treapta biologică. În bazinul de aerare,
reactorul biologic, apa uzată, amestecată cu nămolul activ recirculat, este oxigenată printr-un
procedeu oarecare, (fig. III.12). Apa epurată, în proporţie de 94...97%, este separată de
flocoanele de nămol activ în decantorul secundar.
Fig. III. 12. Schema generală a procesului tehnologic de epurare a apei uzate cu
nămol activ. Procedeu convenţional.
Floconul de nămol activ este unitatea structurală de bază a procesului. El se prezintă sub
forma unei mase gelatinoase, secretată de microorganisme, care conţine bacterii şi sub stante
inerte. În flocon, considerat ca un tot unitar, apare o interacţiune între diferitele organisme
existente ceea ce conduce la formarea unui lanţ trofic cu o înaltă eficienţă în epurarea apelor
uzate.
Procesul de epurare biologică cu nămol activ este dependent de o serie de fenomene:
a – fizice;
b – chimice;
c – biochimice;
d – hidraulice.
Tratabilitatea apei uzate cuprinde caracteristicile fizico-chimice ale apei de epurat,
capacitatea substanţelor organice impurificatore de a fi biodegradate, timpul în care se produce
metabolismul etc. Pot fi considerate ca tratabile biologic apele uzate care în lungul parcursului
printr-o instalaţie de epurare biologică corect dimensionată şi exploatată, sunt purificate prin
îndepărtarea substanţelor organice totale (CCO) în proporţie de 60-90% şi a substanţelor
organice asimilabile în 80...98%, [26,27].
Cunoaşterea perfectă a proceselor şi a tuturor acestor factori, precum şi a corelaţiilor
optime dintre aceştia, conduce la obţinerea unor instalaţii de epurare biologică cu eficienţă
maximă de reţinere şi neutralizare a substanţelor organice.
Necesarul de oxigen în procesul biochimic de epurare rezultă din diagrama dată în figura
III.13. Concentraţia oxigenului dizolvat în masă de apă din reactorul biologic, optimă din punct
de vedere tehnic şi economic, este de 1...3 mg O2/l.
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
35
Fig. III.13. Concentraţia oxigenului necesară în bazinul de aerare cu nămol activ
În figura III.14 se dă modul de variaţie a oxigenului necesar în bazinul de aerare în
funcţie de gradul de epurare.
Fig. III.14. Modul de variaţie a oxigenului necesar în bazinul de aerare în funcţie de gradul
de epurare al apei
Necesarul de oxigen R, exprimat în kgO2/zi, pentru reacţiile metabolice biochimice se
determină folosind ecuaţia:
SbLaR r (III.30)
unde: Lr - cantitatea medie de substanţă organică îndepărtată zilnic (Lr = Lin – Lef rezultă că
diferenţa încărcării organice a apei la influent Lin şi respectiv în efluent Lef), în CBO5, S -
concentraţia de bacterii existente la timpul t, exprimată în cantitate medie de substanţă volatilă,
în mg/l, a, b- constante caracteristice procesului cu semnificaţia: a - cantitatea de oxigen
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
36
consumată pe unitatea de material organic îndepărtat, în kgO2/kg, b - oxigenul consumat de
cantitatea unitară de nămol activ din sistem în timp de o zi respiraţie endogenă- în kgO2/kg zi.
Debitul de aer specific este dat de relaţia:
)(
)(
121
1
CCdnKK
LLmQ
s
efin
vs
[m
3aer/m
sapă uzată]
(III.31)
unde: ml -debitul de oxigen specific necesar pentru îndepărtarea unei unităţi masice de încarcare
organică exprimată în CBO5 (ml = o,9...2,2 kgO2/kgCBO5) în dependenţă cu regimul de
funcţionare a echipamentelor de oxigenare, K1 - coeficient care ia în considerare tipul
echipamentului de oxigenare şi dispunerea lui în aerotanc, K2 - coeficient dependent de cota de
imersiune a echipamentului de oxigenare, n1 - coeficient dependent de temperatura apei uzate şi
d - coeficient de calitate a apei uzate.
3.3.1.1. Amestecarea în procese de oxigenare cu nămol activ
Amestecarea fluidului trifazat, apă-aer-flocoane de nămol activ, din bazinul de aerare
este una dintre condiţiile tehnologice funcţionale ale echipamentelor de oxigenare în procesele
biologice cu nămol activat. O bună amestecare conduce la omogenizarea fazelor, la contactul
intim al bacteriilor aerobe mineralizatoare cu substanţa organică poluantă şi cu oxigenul necesar
procesului metabolic.
Alături de temperatură şi de concentraţia oxigenului dizolvat în masa de apă din bazin,
turbulenţa poate contribui la creşterea activităţii metabolice a nămolului.
Turbulenţa lichidului, indice al procesului de amestecare, are ca rol:
a) menţinerea în suspensie a flocoanelor de nămol activ;
b) îndepărtarea mediului apos sărac în oxigen din imediata vecinătate a floconului de
nămol activ şi favorizarea contactului intim dintre acesta, substanţa nutritivă şi oxigen. Totodată,
turbulenţa accentuată, prin fenomene de forfecare, conduce la fragmentarea flocoanelor de nămol
activ. Se obţin astfel flocoane de nămol activ cu dimensiuni mult mai mici şi cu suprafeţe mari
de contact, ceea ce are ca efect final mărirea vitezelor de asimilare a poluanţilor şi de respiraţie.
Într-un recipient amestecarea este apreciată prin doi factori:
a) gradul de turbulenţă;
b) viteza de circulaţie.
Gradul de turbulenţă se apreciază prin: valorile numărului adimensional al lui
Reynolds, definit prin relaţia Re = ud/v = ρud/η, unde ρ, ν şi η sunt constante ale fluidului:
densitatea, vâscozitatea cinematică şi respectiv dinamică; u - viteza caracteristică a
echipamentului de oxigenare cu dimensiunea d.
Viteza de circulaţie a fluidului se exprimă prin intervalul de timp necesar ca întregul
volum din vasul de reacţie să execute o trecere printr-o suprafaţă dată, de exemplu suprafaţa
delimitată de exteriorul palelor retorice sau suprafaţa orificiului unui ajutaj, [86].
În procesele de oxigenare a apelor amestecarea se realizează prin convecţie forţată. Acest
fenomen conduce la o turbulenţă accentuată capabilă să genereze procese de difuziune şi
dispersie turbulentă.
Pentru aprecierea intensităţii procesului de agitare se defineşte gradientul de viteza G prin
formula:
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
37
70...5
2/1
V
PG
s
-1
(III.32)
unde: P - puterea unitară a agregatului de aerare-amestecare şi η - vâscozitatea dinamică a
lichidului din cuva de aerare cu volumul V.
Condiţiile fizice de realizare a procesului de transfer de masă în oxigenarea apelor impun
generarea unei dispersii lichid-gaz. Teoria generală a transferului de masă prin interfaţa gaz-
lichid cu dublu film la suprafaţa de contact poate fi utilizată global la studiul functionării
echipamentelor de oxigenare în masa de apă. Astfel, unanim se acceptă, în modelul fizic al
transferului de masă a oxigenului în apă, că valorile coeficientului de transfer K pot fi exprimate
global în funcţie de parametrii măsurabili ai turbulenţei, ca de exemplu gradientul mediu
temporal de viteză.
3.3.1.2. Condiţii hidrodinamice ale procesului de oxigenare cu nămol activ
În procesele de epurare biologică cu nămol activ se impune condiţia ca flocoanele de
nămol activ să nu se depună pe radierul cuvei. Factorul hidrodinamic care condiţionează
respectarea condiţiei de mai sus este viteza curentului fluid. La valori mici ale vitezei fluidului
polifazat în zona radierului flocoanele de nămol activ se depun şi intră în condiţii de anaerobie.
O particulă solidă aflată iniţial în stare de repaus pe radierul cuvei poate fi pusă în
mişcare prin:
a) alunecare;
b) rostogolire;
c) săltare.
Se consideră cazul antrenării particulei solide prin alunecare, în zona adiacentă radierului
gradientul de viteză este maxim ca urmare a proprietăţilor de adeziune şi vâscozitate. Pentru
calculul vitezei de antrenare se defineşte viteza de fund Vf (fig. III.15.) ca acea valoare medie a
vitezei la distanţa αd de radier, unde d este diametrul particulei, iar α un număr subunitar. Asupra
particulei solide acţionează următoarele forţe:
a - forţa de presiune dinamică frontală
FD=K1ρd²v²f (III.33)
b - forţa portantă
Fz=K2ρd²v²f (III.34)
c - greutatea particulei submerse
)(6
3
ss
dG
(III.35)
unde : γs , γ - greutatea specifică a particulei solide şi respectiv a fluidului, K1, K2 -constante
dimensionale.
În cazul bazinelor de oxigenare a apelor se consideră că viteza limită orizontală medie de
antrenare a curentului lichid este vmo = 15 cm/s, valoare medie între vmo = 24 cm/s şi vmo = 13,8
cm/s. Pentru sistemele de aerare pneumatice la care mişcarea este preponderent verticală se
impune ca valoarea componentei ascensionale a vitezei să depăşească 30 cm/s. Această valoare
este superioară mărimii hidraulice a flocoanelor de nămol activ şi procesul de sedimentare în
aerotanc nu se poate desfăşura.
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
38
Fie. III.15. Schema de calcul pentru definirea vitezei de fund vt în zona radierului
3.3.2. Aerarea apei în procese cu film biologic (epurare cu biomasă fixată)
În afara procedeului de epurare cu nămol activ există tehnologii de epurare biologice care
expun un film biologic fixat pe un suport solid. Acest film biologic, care conţine biomasă, este
pus în contact cu aerul atmosferic şi cu apa uzată supusă procesului de purificare, între cele două
procedee sunt deosebiri structurale fundamentale. În procesul cu nămol activ floconul este
unitatea, structurală de bază care conţine toate speciile lanţului trofic necesare mineralizării
substanţelor organice. Flocoanele de nămol activ conţin aceeaşi comunitate biologică. În
procesele cu film biologic speciile comunităţii sunt organizate în lungul tehnologiei de epurare
astfel că apa uzată, pe masura descompunerii substanţelor organice, în fiecare etapă a
desfăşurării fenomenului întâlneşte bacteriile următoare din lanţ. El utilizează o succesiune de
comunităţi biologice stabilite la diferite niveluri ale filmului şi asociate cu diferite grade de
epurare. Microorganismele din filmul biologic sunt mai uşor adaptabile la încărcări prin şoc
tocmai datorită succesiunii asociaţiilor bacteriologice existente în peliculă.
În tehnologiile de epurare cu nămol activ flocoanele trebuie mereu agitate şi menţinute în
stare de suspensie ceea ce conduce la un consum de energie, în procesele cu film biologic acesta
este fixat pe o suprafaţă dură, solidă, dar se consumă o cantitate de energie pentru pompajul
lichidului şi împrştierea apei uzate pe suprafaţa peliculei biologice.
În esenţă principiul procesului de epurare biologică cu film este reprezentat grafic în
figura III.16.
Fig. III.16. Prezentarea schematică a filmului biologic şi a activitaţii lui
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
39
Oxigenarea peliculei de lichid se realizează prin difuzia oxigenului din aerul atmosferic
prin interfaţa gaz-lichid. Oxigenul dizolvat în lichid difuzează prin interfaţa lichid-substrat în
pelicula biologică. Metaboliţii produşi de biomasă (alcanli, acizi, dioxid de carbon, metan,
hidrogen sulfurat etc.) în particular dioxidul de carbon, traversează în sens invers interfaţa lichid-
peliculă biologică şi difuzează în curentul de gaz. Nutrienţii din pelicula biologică ajung în
centrul activ al microorganismelor prin procese de difuzie.
Profilul concentraţiei oxigenului dizolvat din pelicula biologică şi din filmul de lichid
este prezentat fig. III.17. La anumite grosimi ale peliculei biologice şi la valori mai mari ale
concentraţiei substanţei organice se ajunge la condiţia de anaerobie.
Fig. III.17.
Variaţia concentraţiei
oxigenului dizolvat în interiorul
filmului biologic şi în lichid
pentru două valori ale
concentraţiei materiei organice
(substrat)
Procedeul tehnologic de epurare cu peliculă biologică se poate realiza în mai multe
variante: biofiltre, discuri biologice, tambur biologic, şurub biologic.
3.3.2.1. Procedeul de epurare biologică în biofiltre
Biofiltrul sau filtrul bacterian este un al doilea sistem utilizat curent în epurarea
biologică aerobă (fig. III.18).
Gradul de epurare, randamentul de îndepartare a substanţelor organice exprimat în
CBO5, este de circa 80% ceea ce conduce la ideea unei încărcări de ordinul 10...30 mg CBO5/l;.
În cazul umpluturii clasice, cocs metalurgic, piatră silicioasă cu granule de 4o...8o mm,
biofiltrele de mică încărcare au o sarcină hidraulică redusă de 0,4 m3/m
2.h şi o biodegrabilitate de
0,08...0,15 kg CBO5/m3 şi zi.
Ele funcţionează şi fără recircularea apei. În cazul umpluturii clasice şi de masă plastică
neordonată biofiltrele de mare încarcare, filtrele au o sarcina hidraulica de 0,7 m3/m
2 h şi o
biodegrabilitate de 0,7...0,8 kg CBO5/m3 şi zi. În cazul umpluturii cu masă plastică ordonată
sarcina hidraulică poate creşte la 1,5...3,0 m3/m
2-h iar biodegrabilitatea atinge valori în gamă
1...5 kg CBO5/m3 şi zi; În acest caz al umpluturii din masă plastică ordonată suprafaţa specifică
de contact ia valori de ordinul 300 m2/m
3, încărcătura prezentând un gol de 95% ceea ce explică
valorile ridicate ale parametrilor de eficienţă.
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
40
Fig. III.19. Filtru biologic:
1- strat de repartiţie; 2 - distribuitor; 3 - strat util; 4 - strat filtrant; 5 - fund drenat;
6 - construcţie din beton; 7 -alimentare apă uzată; 8 - evacuare apă tratâtă
Materialul de umplutură se caracterizează prin:
a. suprafaţa specifică a, exprimată în m2/m
3 de volum, parametru care caracterizează
suprafaţa activă a peliculei biologice - depinde de valorile raportului 6/d;
b. porozitatea E a mediului, sau fracţia de goluri.
Parametrul E trebuie să fie suficient de mare pentru a permite schimbul substanţelor în
exces din biomasă şi o circulaţie corecţii a aerului în interiorul biofiltrului. Este de precizat că
porozitatea E scade odată cu reducerea diametrului d a granulelor. Porozitatea şi rugozitatea
materialului de umplutură joacă un rol important în fixarea şi oxigenarea peliculei biologice.
Pentru studiul curgerii apei prin filtrul biologic se propun diverse modele cum sunt:
modelul piston difuzional - Hout şi Coupal,
modelul în cascadă cu dublă amestecare în paralel- Van Swaaij,
model derivat din curgere de tip piston difuzional combinat cu schimbul în masa lichidă
în zonele de apă moartă din orificiile de curgere, [26].
Pentru cazul general al unor umpluturi de diverse naturi se poate scrie ecuaţia: n
n avkkvg
h
t
22
3/13/1 Re (III.36)
unde: k2 = 3 şi n = 0,83 pentru o umplutură din sfere de porţelan şi k2 = 1,5 şi n = 0,53 pentru
sfere sparte. În tot acest studiu hidrodinamic de curgere a apei uzate prin filtrul biologic nu a fost
luată în considerare rugozitatea diferitelor medii de umplutură.
În figura III.20 se prezintă schematic modul de lucru al fitrului cu peliculă biologică. Din
punct de vedere hidrodinamic apar posibile două regimuri:
a) regimul laminar de curgere corespunzător valorilor numarului Reynolds în gamă Re <
3000
b) regimul turbulent pentru Re >3000.
În general biofiltrele sunt utilizate pentru ape uzate cu o biodegrabilitate ridicată care
conţin substanţe organice în concentraţii scăzute. Pentru ape uzate industrial epurarea în
biofiltre nu este recomandată şi este de preferat procedeul biologic cu nămol activ.
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
41
Fig. III.21. Modele fizice pentru filmul biologic:
a, b - modele fizice pentru filmul biologic (modelul e greu de aplicat teoretic, de preferat
cazul b care permite modelarea curgerii în film); c - profilul de viteze şi concentraţie
pentru cazul modelului b
3.3.3. Aspecte practice de calcul al procesului de aerare a apelor uzate menajere
În apa curată viteza de transfer a oxigenului este dată de relaţia:
dC/dt = aKL, (Cs - C),
unde: a - suprafaţa specifică, KL - coeficientul de transfer pe unitatea de volum şi (Cs -
C) -deficitul de oxigen faţă de saturaţie - forţa conducătoare a procesului de transfer.
Pentru un echipament de oxigenare care lucrează la suprafaţa apei se obţine relaţia
generală dC/dt = KLs (Cs - C)S/V. În apa uzată valorile termenilor a, KL, KLs, aKL Cs se modifică
ca urmare a influenţei substanţelor poluante.
3.3.3.1. Variaţia concentraţiei la saturaţie
Valorile concentraţiei la saturaţie ale oxigenului în apa impurificată sunt dependente de
concentraţia produşilor prezenţi în lichid - apreciată în general prin salinitatea apei, de presiunea
la care se desfăşoară procesul de transfer de masă, de compoziţia şi concentraţia gazului care
difuzează.
Corecţia concentraţiei la saturaţie cu salinitatea apei. Concentraţia Cs la echilibru la
presiunea atmosferica de Pat - 760 mm col Hg. variază cu temperatura conform datelor din
tabelul III.2.
Influenţa salinităţii apelor asupra solubilităţii oxigenului din aer în apă este dată de relaţia
de corecţie:
t
SCsuz
5,32
65,2475
(III.37)
unde : t -temperatura în grade Celsius.
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
42
Tab. III.1. Concentraţia oxigenului dizolvat la saturaţie în apa curată în funcţie de
temperatură
t Cs t Cs t Cs
[°C] [mgO2/l] [°C] [mgO2/l] [°C] [mgO2/l]
1 14,17 11 11,00 21 8,99
2 13,78 12 10,75 22 8,83
3 13,42 13 10,31 23 8,68
4 13,07 14 10,28 24 8,53
5 12,73 15 10,15 26 8,38
6 12,41 16 9,96 26 8,22
7 12,10 17 9.74 27 8,07
8 11,81 18 9,64 28 7,92
9 11,53 19 9,35 , 29 7,77
10 11,26 20 9,17 30 7,63
În figura III.22 se prezintă variaţia solubilităţii oxigenului cu vâscozitatea dinamică
(vâscozitatea dinamică creşte cu majorarea concentraţiei substanţelor dizolvate în apă).
Fig. III.22. Variaţia solubilităţii oxigenului în apă cu vâscozitatea dinamică (valabilă în
gamă de temperaturi t = 0... 40°C)
Corecţia concentraţiei la saturaţie cu presiunea. În conformitate cu legea lui Henry
concentraţia la saturaţie este proporţională cu presiunea parţială a oxigenului pO2. Dacă procesul
de difuzie se desfaşoară într-un reactor situat la o altitudine oarecare la care presiunea
atmosferică este mai redusă evident că şi concentraţia la saturaţie a oxigenului în apă va fi mai
mică. În calcule se corectează valoarea presiunii atmosferice medii la altitudinea H cu factorul
subunitar f = PatH/PatO unde PatO reprezintă valoarea presiunii atmosferice la nivelul marii.
În tabelul III.2. se dau valorile factorului de corecţie în funcţie de altitudinea H, iar în
tabelul III.3. valorile coeficientului de corecţie pentru diverse presiuni barometrice absolute.
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
43
Tabelul III.2. Valorile coeficientului de corecţie a presiunii cu altitudinea
Altitudine H [m] 0 500 1000 1500 2000 2500
f = PatH/PatO 1 0,942 0,887 0,834 0,784 0,737
Tabelul III.3. Valorile coeficientului de corecţie în funcţie de presiunea barometrică
Pb [mm col Hg] 740 750 760 770 780
Coeficient de 0,974 0,986 1,000 1,013 1,026,
corecţie
Corecţia concentraţiei la saturaţie funcţie de compoziţia gazului folosit la oxigenare.
În cazul când pentru oxigenare se utilizează aer îmbogăţit în oxigen sau oxigen pur concentraţia
la saturaţie se corectează cu factorul k conform relaţiei:
%20
%kCC saers
(III.38)
unde : k% reprezintă concentraţia volumică a oxigenului în gazul ce difuzează.
Dacă se combină efectul tuturor acestor corecţii concentraţia la saturaţie va fi dată de
relaţia:
%20
%
1
66,20
5,32
65,2475 k
p
ph
p
t
SC
v
va
at
suz
(III.39)
unde : pat este valoarea medie a presiunii atmosferice a mediului ambiant corectată cu factorul de
altitudine.
3.3.3.2. Influenţa substanţelor din apa uzată asupra coeficientului de transfer de masă
Pentru a analiza influenţa substanţelor dizolvate în masa de apă se consideră coeficientul
de transfer KLa = a KL . Factorul a, suprafaţa de contact specifică pe unitatea de volum, este
dependent de diametrul bulelor de aer dispersate în masa de apă care la rândul lui este
condiţionat ca valoare de tensiunea superficială τ. Substanţele tensioactive ( detergenţi, proteine,
metaboliţi microbieni etc.) prezente în apă conduc la modificarea tensiunii superficiale şi au ca
efect final reducerea valorilor diametrului bulelor.
În figura III.23 se prezintă influenţa concentraţiei substanţelor tensioactive asupra
valorilor coeficientului de transfer de masă şi asupra diametrului bulelor de aer din apă.
Fenomenele interfaciale influenţează procesul de transfer de masă prin modificarea
condiţiilor de penetrare a moleculelor între fazele participante.
Efectele posibile ale fenomenelor interfaciale în sistemele gaz-lichid pot fi clasificate în:
1. Efectul fazei conţinue asupra coefieientului de transfer KL;
2. Efectul suprafeţei interfaciale de contact dintre cele două faze participante în procesul
de transfer de masă;
3. Efectul forţelor conducătoare asupra fluxului masic transferat.
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
44
Global se poate aprecia că valorile coeficientului de transfer de masă se reduc cu circa
20% când concentraţia în suspensii solide creşte de la 1400 la 6600 mg/l.
Fig. III.23. Variaţia coeficientului de transfer de masă K şi a
diametrului bulelor de aer în funcţie de concentraţia substanţelor tensioactive din apă
În general pentru a ţine cont de toate aceste aspecte enumerate pe scurt mai sus, global
influenţa apei uzate asupra difuziei şi dispersiei oxigenului în apă este cuprinsă într-un coeficient
adimensional α. Coeficientul α este definit ca raport al valorilor coeficientului de transfer în
cazul apei uzate (KLa)uz şi valorile aceluiaşi parametru (KLa) determinat pe apa curată în condiţii
similare funcţionale, conform expresiei:
α = (KLa)uz / (KLa) (III.40)
Valorile coeficientului a depind de caracteristicile apei uzate, de concentraţia şi natura
suspensiilor prezente în apă, de tensiunea superficială, de vâscozitatea amestecului apă-particule
solide şi de timpul de oxigenare; după A. A. Kalinske α = 0,40...3,50.
În tabelul III.4 se dă modul de variaţie al coeficientului adimensional α în funcţie de
timpul de oxigenare a apei uzate.
Tab. III.4. Variaţia coeficientului α în funcţie de timpul de aerare
t
minute 5 10 15 42 180 207 219 260
265
α 0,71 0,76 0,73 0,68 0,76 0,86 0,80 0.84 0,97
3.3.3.3. Influenţa temperaturii din apa uzată asupra coeficientului de transfer de masă
În Europa condiţiile standard de testare a echipamentelor de oxigenare sunt definite, pe
lângă alţi parametri şi prin valoarea temperaturii de 10°C. Relaţia dintre coeficienţii de transfer
corespunzători temperatură standard şi unei temperaturi oarecare este:
(KLa)tºC= (KLa)10ºC · 1,024(t-10º),
(III.41)
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
45
În multe lucrări de specialitate coeficientul de corecţie cu temperatura se noteaza eu θ şi
are valorile date în tabelul III.5.
În condiţii reale de funcţionare pe apa uzată viteza de oxigenare se determină prin
integrarea ecuaţiei diferenţiale de formă:
rCCKdt
dC t
sLa )100()( (III.42)
în care: r este viteza biologică de consum a oxigenului în sistemele apoase cu nămol activat.
Tab. III.5. Valorile coeficientului de corecţie cu temperatura
tºC θ t ºC θ t ºC θ
1 1,187 9 1,o19 17 0,878
2 1,165 10 1,000 18 0,861
3 1,142 11 0,982 19 0,845
4 1,119 12 0,964 20 0,830
5 1,098 13 0,946 21 0,815
6 1,077 14 0,928 22 0,799
7 1,057 15 0,911 23 0,784
8 1,038 16 0,895 21 0,770
3.3.4. Sisteme şi echipamente de aerare – date generale
3.3.4.1. Sisteme de aerare
Sistemele de aerare se pot clasifica după modul de alimentare cu aer a bazinului în:
1. Aerarea cu aer comprimat, constând în insuflarea prin diferite corpuri de aerare amplasate la
adâncimi variabile în bazin.
2. Aerarea de suprafaţă, prin care mişcarea întregului volum de apă din bazin este realizată de
dispozitive mecanice ce produc o turbulenţă la nivelul suprafeţei de contact aer-apă.
3. Aerarea combinată prin cele două sisteme menţionate anterior, ce realizează dispersia aerului
în masa de apă (pneumatic) şi forţarea convecţiei cu echipamente mecanice (sistem recomandat
în cazul apelor puternic încărcate organic).
Indiferent de sistemul de aerare, trebuie să se aibă în vedere cantitatea de aer vehiculată şi
modul de transfer a oxigenului din aer în apă. Utilizarea oxigenului din aer în scopul epurării
biologice a apelor uzate depinde de modul de variaţie a unor mărimi fizice (presiune,
temperatură, etc.) şi de caracteristicile apelor uzate (biodegrabilitatea materiilor organice,
cantitatea acestora în apă, conţinutul de oxigen iniţial).
O abordare corespunzătoare în alegerea sistemului de aerare îşi are raspunsul în
realizarea unui randament mărit în condiţii de consum energetic redus coroborat cu fiabilitatea
crescută a instalaţiilor de aerare.
3.3.4.2. Echipamente de aerare
Echipamentele de oxigenare se pot clasifica după mai multe criterii fundamental diferite.
Din punctul de vedere al procedeului de obţinere a unei suprafeţe de contact interfazică
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
46
echipamentele de oxigenare se clasifică în:
echipamente care pulverizează apa în aer şi echipamente în cascadă;
echipamente care dispersează gazul- faza uşoară - în apă;
echipamente mixte .
După criteriul mişcării organului activ al echipamentului de oxigenare:
oxigenarea apei cu echipamente statice;
oxigenarea apei cu echipamente dinamice.
După criteriul gazului folosit la oxigenare echipamentele se pot clasifica în:
echipamente care dispersează aerul în apă;
echipamente care dispersează oxigenul pur în apă;
echipamente cu introducere de ozon sau aer îmbogăţit în ozon în apă.
După soluţia constructivă:
echipamente pneumatice de oxigenare;
echipamente mecanice de suprafaţă;
echipamente mixte de oxigenare.
După imersia dispozitivului de dispersie:
echipamente de suprafaţă;
echipamente de medie;
echipamente de mare adâncime..
După tipul sistemului de introducere echipamentele de oxigenare se împart în:
aeratoare şi amestecătoare statice;
aeratoare şi amestecătoare mecanice;
aeratoare sub presiune;
echipamente bazate pe combinarea unor procedee.
După modul de introducere a gazului echipamentele de oxigenare se clasifică în:
echipamente cu antrenare de aer atmosferic din mediul înconjurător prin efect de jet
lichid;
echipamente cu antrenare de aer prin efect de ejecţie;
echipamente cu insuflare de aer sub presiune;
echipamente cu oxigenarea apei în peliculă.
Pentru studiul echipamentelor de oxigenare se va folosi criteriu care dispersează gazul în apă
(faza uşoară) şi care oferă multiple avantaje teoretice şi tehnice.
3.3.5. Sisteme de aerare pneumatice
Multe echipamente utilizate în tehnica oxigenării apelor se bazează pe fenomenul de
dispersie al unui gaz - aer, oxigen pur, ozon - în masa de apă dintr-un reactor. Echipamentele
bazate pe dispersia unui gaz în apă au în alcătuirea lor un generator pneumatic, o instalaţie de
purificare a aerului, reţea de conducte pentru transportul şi distribuţia gazului, dispozitivele de
dispersie şi echipamentele auxiliare de control, siguranţă, reglare etc.
Aerarea pneumatică constă în introducerea în bazinele cu nămol activat, a aerului sub
presiune, iar oxigenul trece în apă din bulele de aer care se formează şi care au tendinţa de a se
ridica la suprafaţă. Diametrul bulei de aer este dependent de diametrul orificiului, vâscozitatea şi
densitatea lichidului, de relaţia care există între debitul volumic de aer şi presiunea pe orificiu.
Materiile poluante din apele uzate reduc tensiunea superficială, având ca efect final micşorarea
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
47
energiei necesare pentru reducerea bulelor de aer.
După mărimea bulelor de aer din masa apei se deosebesc sisteme de distribuţie cu bule
fine (prin orificii mai mici de 0,3 mm), cu bule medii (orificii de 2 - 4 mm) şi cu bule mari la
care diametrul orificiilor este de 5 - 10 mm.
Bazinele de aerare pneumatică care cunosc în prezent o largă extindere sunt prevăzute cu
echipamente de distribuţie a aerului a căror construcţie şi performanţe sunt într-un continuu
proces de modernizare şi de creştere a fiabilităţii lor. După caracteristicile lor fizice, aceste
echipamente pot fi grupate astfel: difuzoare poroase, difuzoare neporoase (sub formă unor
membrane elastice din cauciuc sau polipropilenă perforată), conducte gaurite din inox cu perete
subţire (1 - 3 mm) sau conducte din material plastic, aeratoare cu jet, cu aspiraţie sau cu tub U
etc.
3.3.5.1. Sisteme de aerare cu bule fine
În general, schema de funcţionare a echipamentelor pneumatice de oxigenare a apelor
uzate, cuprinde patru faze distincte:
a) alimentarea cu aer;
b) purificarea aerului de alimentare;
c) distribuţia aerului purificat;
d) dispersia aerului în masa de apă.
Bulele fine se obţin prin insuflarea unui debit de aer printr-un mediu poros.
Aceste echipamente au performanţe ridicate: ηox = 8 ÷ 20% şi E = 2 ÷ 7,5 kg O2/kWh în
mod excepţional, dar în general E = 2 ÷ 3 kg O2/kWh.
Caracteristic acestor echipamente este amplasarea dispozitivelor de dispersie la fundul
bazinului de aerare, sau cât mai aproape de radier.
Fig. III.24. Schema de principiu privind montarea şi amplasarea sistemului
de aerare de medie presiune
Mediile poroase se execută din particule foarte fine metalice, materiale silico -
aluminoase sau din ciment special în care se înglobează particule de carborund.
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
48
Difuzoarele poroase, cu rolul de a distribui uniform, aerul în masa de apă, trebuie să
îndeplinească următoarele condiţii:
a) rezistenţa mecanică ridicată;
b) rezistenţă la acţiunea apei;
c) prelucrare mecanică uşoară;
d) permeabilitate ridicată şi uniformă la aer.
Plăcile poroase au dimensiuni în plan de 300 x 300 mm şi grosimi variabile între 25 ÷ 40
mm. Ele se amplasează pe radierul bazinului între dinţi de fierăstrău cu înclinarea de 45° şi
înălţimea de 300 ÷ 500 mm (fig.III.25.). Suprafaţa ocupată de plăcile poroase este de 15÷25 %
din totalul radierului.
Fig. III.25. Bazin de aerare cu plăci poroase:
a - bazin cu dinţi de fierăstrău şi plăci poroase; b - detaliu de montaj a plăcilor poroase
pentru un bazin cu radier orizontal; c - detaliu de montaj a corpurilor poroase amplasate
pe radier orizontal; 1 - bazin din beton armat; 2 - placă poroasă; 3 - canal de aer
comprimat; 4 – bolţ de montaj; 5- corp poros tip bloc
Difuzoarele poroase de tip Dom (fig.III.26.), se montează direct pe conductele de aer de
pe radier. Diametrul uzual este de 17,8 cm. Avantajul acestor difuzoare constă în mişcarea
elicoidală indusă în masa de apă din bazin de curentul de aer ascendent.
Fig. III.26. Difuzor poros de tip Dom
Difuzoarele poroase punctiforme (fig. III .27.) se montează pe canale de aer create prin
construcţii de beton. Aerul dispersat de acestea creează o amestecare puternică în bazin şi asigură
performanţe ridicate de oxigenare.
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
49
Difuzoarele poroase de tip tubular (fig. III.28) sunt ceramice sau din materiale plastice,
sunt mai avantajoase, deoarece sunt mai uşor de îndepărtat pentru curăţit şi pot fi rearanjate
pentru a schimba repartiţia aerului, mult mai repede decât plăcile.
Fig. III.27. Difuzoare poroase punctiforme:
1 - radier din beton; 2 - canal din cărămidă sau beton armat; 3 - orificiu de aer; 4 - canal de
aer; 5 - difuzor poros
Fig. III.28. Bazin de aerare cu difuzor poros tubular:
a - poziţie de funcţionare şi de revizie; b - detaliu difuzor poros;
1 - conductă de aer comprimat: 2 - articulaţie; 3 - conductă de aer; 4 - tub poros cilindric
Difuzoarele poroase de tip disc (fig. III.29.) se execută din materiale plastice
(polietilenă) la diametre de 150 ÷ 3000 mm. Prin aceste difuzoare rezultă bule de aer cu
diametrul de 3 ÷ 5 mm pentru debite de 3 ÷ 5 m3/h.
Pentru a evita riscul colmatării materialului poros au fost, create noi dispozitive de
dispersie, mecanice, generatoare de bule fine, clapete vibrante, clapete cu bile, clapete flotante,
perforate şi cu aripi. Aceste dispozitive permit întreruperea debitului de aer pe perioade lungi, în
poziţie inversată, fără riscul colmatării.
Aeratoare statice
Dispozitivul static din figură III. 30 are coloana verticală cu diametrul interior de 450
mm, împărţită longitudinal în două domenii de curgere printr-o spirală elicoidală. La partea
inferioară a tubului vertical, prin două orificii, câte unul de fiecare parte a elicei interioare, se
introduce aer sub formă de bule fine.
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
50
Fig. III.29. Difuzoare tip disc poroase amplasate pe braţ:
a - difuzoare disc montate pe braţ; b - detaliu de construcţie difuzor; 1 - conducte de aer
comprimat; 2 - corp; 3 – carcasă de strângere; 4 - disc poros
Fig. III.30.
Aerator static:
1 - conductă submersă de aer comprimat; 2 - duze
pentru dispersia aerului;
3 - tub vertical cu şicane; 4 - spirală interioară
În funcţionare, un aerator static se comportă ca o instalaţie de gaz - lift în care se
antrenează o cantitate de lichid, spre suprafaţa liberă, cu ajutorul aerului insuflat.
Tab.III.7. Caracteristicile aeratorului static
Înălţimea apei H (m) 1.5 3.0 4.5 6.0
Adâncimea A(m) 0.9 1.8 2.7 3.6
Qaer (m33/h) 40
CO (kgO2 /h) 0,72 1,0 1,17 142
Difuzori cu membrană elastică
Difuzorii cu membrană elastică constituie în prezent o soluţie modernă şi frecvent
aplicată pentru aerarea pneumatică a apelor uzate. Difuzorii cu membrană elastică pot fi sub
formă de discuri, tuburi şi panouri aeratoare, etc.
Difuzorul sub formă de disc constă dintr-un suport metalic circular acoperit etanş cu o
membrană elastică din cauciuc.
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
51
Fig.III.31. Difuzor cu membrană elastică Bistriţa (DMB)
1 - membrană cu fante; 2 - suport din material plastic; 3 - nervuri de rigidizare; 4 -
zona îngroşată a membranei; 5 - nervura membranei, 6 - inel de fixare din aluminiu; 7 -
ştuţ de racord la reţeaua de distribuţie aer (1/2")
Pentru a nu pătrunde apa în interior, difuzorul prezintă doua componente: membrană
elastică perforată ale carei orificii sunt deschise când se atinge presiunea de regim a aerului, în
caz contrar sunt închise, iar a doua componenta o prezintă zona îngroşată (fără orificii) care are
rolul de a obtura ştuţul de admisie a aerului în difuzor în cazul opririi (accidentale) a furnizarii de
aer de catre suflante.
Din realizările firmelor din străinătate se pot menţiona câteva tipuri de difuzoare
performante:
difuzorul BIOFLEX, realizat de firma PASSAVANT;
difuzorul ELASTOX - T, realizat de finna GVA din Australia;
difuzorul SANITAIRE, realizat de firma ITT FLYGT din Suedia.
Difuzoare cu tuburi cu membrană elastică sunt alcătuite dintr-o ţeavă din material
plastic acoperită cu un manşon de cauciuc. Aerul este introdus între tub şi membrană de cauciuc
perforată prin care este imersat în masa apei sub formă de bule fine şi medii. În această categorie
de echipamente, sunt numeroase realizări, dintre care se prezintă sintetic, difuzorul cu tub
MAGNUM-CLIP produs de firma OTT System din Germania.
Spre deosebire de discuri şi tuburi, în ultimul timp, sistemul de aerare pneumatică
cunoşte o nouă concepţie de distribuţie a aeru1ui care elimină reţeaua de distribuţie aferentă
fiecărui dispozitiv. Este vorba de panouri aeratoare la care aerarea se realizeaza pe suprafeţe
întinse, fiecare panou echipat cu o membrană elastică perforată fixat pe un suport care este cu
alimentare proprie.
În figura III.32. se prezintă schema unui panou de aerare tip MESSNER care este produs
de firma AQUA Consult din Austria, a cărui placă de rezistenţă confecţionată din material plastic
sau oţel inox este rezemată direct pe radierul bazinului.
Puţuri de mare adâncime
Pe baza cunoştinţelor actuale în domeniul transferului de masă şi a utilizării cât mai
raţionale a spaţiului, a fost proiectat un puţ cu adâncimea de circa 13 m, (fig.III.33.), pentru
desfăşurarea procesului biologic cu nămol activat. Rezultatele bune obţinute cu acest prototip au
condus, de exemplu în Olanda, la apariţia aeratorului de mare adâncime de tip U (fig. III.34.) -
autori Bruijin şi Tuinzaad, iar în Canada la echipamentul de tip EGO (III.35). Aceste procese de
oxigenare, în dispozitive cu adâncime mare, se pot folosi în cazul unităţilor mici, cu nivelul
apelor freatice coborât.
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
52
Fig. III.32. Panou aerator MESSNER
1 - placa de bază; 2 - folie perforată; 3 - pernă de aer; 4 - tije intermediare; 5 - insuflare aer
Fig. III.33.
Aerator de mare adâncime:
1 - canal pentru admisia apei brute; 2 - dispozitiv
pentru dispersia oxigenului; 3 - perete semiscufundat
de separare; 4 - canal de evacuare a apei tratate
Fig. III.34.
Oxigenarea apei în puţ de mare adâncime
aerator de tip U 1 - canal de admisie a apei brute; 2 -
conductă de aer comprimat cu dispozitiv de dispersie; 3
- zona de aerare; 4-canal de evacuare apa tratată
Dispozitivul se bazează pe introducerea aerului la o presiune superioară celei
atmosferice, corespunzătoare adâncimii mari de dispersare. În acest caz, se majorează presiunea
parţială a oxigenului în aerul comprimat şi deci, în conformitate cu legea lui Henry, creşte
concentraţia de saturaţie la echilibru, Csp, în acelşi raport.
Aşadar, bulele de gaz se comprimă continuu, dimensiunea lor scade şi creşte suprafaţa
interfazică specifică a, majorându-se viteza de transfer.
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
53
Fig. III.35. Dispozitiv de aerare pneumatică tip ECO:
1 - compresor de aer; 2 - conductă de aer comprimat pentru oxigenarea apei;
3 - aer comprimat insuflat pentru amorsarea curgerii pe verticală; 4 - apă brută; 5 -
recirculare nămol; 6 - apă tratată
3.3.5.2. Sisteme de aerare cu bule medii
Aerarea cu bule medii se realizează distribuind aerul prin ţevi perforate, cu orificii cu
diametrul de 2,5 mm, amplasate la partea inferioară a ţevii pe două generatoare ce face un unghi
la centru cu diametrul vertical de 45°. Distanţa între orificii pe aceeaşi generatoare este de 5o
mm, orificiile se dispun altemativ pe cele două generatoare.
Schema de principiu privind montarea şi amplasarea sistemului de distribuţie a aerului cu
bule medii la joasă presiune este prezentată în figura III.36.
Dispozitivul INKA
Dispozitivul care produce bule medii, INKA, este dotat cu difuzoare de tipul tuburilor
perforate, asamblate, în general, sub formă de grătare (fig. III.37.). Pentru menţinerea unei
circulaţii în bazinul de aerare, se montează un ecran care dirijează curenţii hidrodinamici.
Tuburile perforate au orificii sau duze cu diametrul de 1÷2 mm până la 6 ÷ 7 mm. Ele se
amplasează la poziţie orizontală cate 6 ÷ 10 bucăţi, în baterie, pe un braţ vertical care se
alimentează cu aer comprimat.
Fig. III.36.
Schema de principiu privind
montarea şi amplasarea sistemului
de distribuţie a aerului cu bule
medii la joasă presiune
CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE
54
Fig. III.37. Echipament de oxigenare cu bule medii de tip INKA:
1 - difuzor poros sau conductă perforată; 2 - ecran pentru dirijarea mişcării
3.3.5.3. Sisteme de aerare cu bule mari
Se realizează prin distribuţia aerului prin sisteme de ţevi perforate cu orificii cu diametrul
de 5 ÷ 10 mm dispuse similar ca la cele cu bule medii.
CAPITOLUL IV. CERCETĂRI EXPERIMENTALE LA SCARĂ DE LABORATOR
55
CAPITOLUL IV
CERCETĂRI EXPERIMENTALE LA SCARĂ DE LABORATOR
4.1. Aspecte generale
În vederea proiectării unui sistem de aerare cu eficienţă maximă în epurarea apelor uzate,
trebuie ca în prealabil să se efectueze studii la scară de laborator sau la scară pilot, în vederea
stabilirii parametrilor ce condiţionează un transfer maxim de oxigen în apa reactorului biologic.
Este cunoscut că în procesele microbiologice ce se desfăşoară în treapta biologică a unei
staţii de epurare, au loc reacţii biochimice a căror viteză variază în funcţie de raportul ce există
între concentraţia substratului din influent şi concentraţia bimasei în reactor. Desfăşurarea
acestor reacţii au loc, obligatoriu, într-un mediu aerob, unde mărimea concentraţiei oxigenului
dizolvat în apă constituie un factor decisiv.
Pentru a menţine această concentraţie de O2 la valoare constantă (de ex. de 2,6 mgO2/l) în
orice punct din bioreactor, trebuie să se aibă în vedere aplicarea sistemului de aerare pneumatică
cu bule fine a căror randament, kg O2/kWh este maxim, în comparaţie cu sistemele cu bule medii
şi bule mari.
În acest context, cercetările experimentale au fost orientate spre studiul difuzorilor cu
membrană elastică, care constituie, în prezent, soluţia frecvent aplicată la distribuţia aerului în
bazinele de aerare.
Desfăşurarea cercetărilor a avut loc în laboratorul Societăţii Comerciale IMAT SRL din
Bistriţa, în perioada mai 2008 – iunie 2009. În cadrul laboratorului, toată aparatura de măsurare
şi control este de ultimă generaţie, iar instrumentele şi senzorii de presiune sunt de mare
performanţă şi înaltă precizie.
Pe această cale, autorul îşi exprimă întreaga sa gratitudine conducerii Societăţii pentru
sprijinul acordat la obţinerea de rezultate de mare acurateţe tehnică, aşa cum se impune la
elaborarea unei teze de doctorat.
4.2. Descrierea instalaţiei experimentale
Pentru realizarea experimentărilor s-a executat un stand de încercări (fig. IV.1.) care este
compus din următoarele echipamente:
bazin din oţel şi sticlă cu dimensiunile L = 3,30 m, l = 1,00 m, H = 4,10 m şi capacitatea
de 13,20 mc;
reţea culisantă (cu greutate) pentru montarea rapidă a difuzorilor;
susrsă de aer (compresor de aer);
indicator de debit diafragme etalon);
senzor on-line de determinare a concentraţiei de oxigen în apă amplasat în punctele de
prelevare;
manometru diferenţial (cu apă) pentru determinarea presiunii aerului şi a căderii de
presiune pe difuzor.
CAPITOLUL IV. CERCETĂRI EXPERIMENTALE LA SCARĂ DE LABORATOR
56
Fig. IV.1. Stand de încercări difuzor elastic cu disc
4.3. Metodologia şi etapele desfăşurării cercetărilor
Pentru a determina parametrii ce caracterizează transferul de oxigen de la aer la apă,
specifici unui anumit dispozitiv de aerare, sunt necesare efectuarea de experimentări.
Rezultatele obţinute prin efectuarea acestor experimentări sunt prelucrate, prin aplicarea
ecuaţiilor transferului de oxigen, ecuaţii unanim acceptate.
Interpretarea rezultatelor conduce la determinarea parametrilor oxigenării, parametri ce
caracterizează orice sistem de aerare.
Notaţii folosite
Pentru o mai bună înţelegere a calculelor ce se vor efectua, se impune precizarea
notaţiilor şi a unităţilor de masură folosite:
θapa = temperatura apei ultilizată la experimentare, în ˚C;
θaer = temperatura aerului în momentul începerii experimentării, în ˚C;
H = înalţimea coloanei de apă, în m;
Hi = înalţimea de insuflare a aerului, în m. coloană de apă;
Hi = H – a
a = distanţa de la radierul bazinului la partea superioară a difuzorului, în m;
dC/dt = viteza de transfer a oxigenului (sau creşterea concentraţiei de oxigen în unitatea de timp,
în mg O2/h);
Odi = oxigenul dizolvat iniţial în apa ce urmează să fie supusă aerării;
CAPITOLUL IV. CERCETĂRI EXPERIMENTALE LA SCARĂ DE LABORATOR
57
Odt = oxigenul dizolvat din proba de apă recoltată la momentul T, determinat prin măsurare în
mg/l;
Cg10 = concentraţia la saturaţie a oxigenului dizolvat în apă, în mg O2/l, la presiunea de 760 mm
col. Hg şi temperatura de 10˚C;
Cg8 = concentraţia la saturaţie a oxigenului dizolvat în apă în mg O2/l, la presiunea de 760 mm
col. Hg şi temperatura de 8˚C;
V = volumul de apă aflat în bazin. în m3;
nd = numărul de difuzoare montate în bazin pentru experimentarea respectivă;
Qaer= debitul de aer introdus de suflantă în bazin, în m3/h;
Pb = presiunea barometrică la faţa superioară a difuzorului, în m;
Csm = concentraţia de saturaţie medie (la mijlocul adâncimii de insuflare) a oxigenului dizolvat
în apă, la presiunea existentă în bazin şi la temperatura apei, în mg O2/l;
Ot = procentul de oxigen în aer la ieşirea din coloana de aerare; (Ot≈19%);
KLa10 = coeficientul global al transferului de oxigen la temperatura de 10˚C, în h
-1;
KLa8 = coeficientul global al transferului de oxigen la temperatura de 8˚C, în h
-1;
vO10 = viteza de oxigenare la presiunea de 760 mm col. Hg şi temperatura de 10˚C, în g O2/ m3,
apa, h;
CO10= capacitatea de oxigenare, la presiunea de 760 mm col. Hg şi temperatura de 10˚C, în Kg
O2/zi;
C’O10= capacitatea specifică de oxigenare, la presiunea de 760 mm col. Hg şi temperatura de
10˚C, în g O2/m3 aer, m.ad. ins..
4.3.1. Metodologia desfăşurării cercetărilor
Succesiunea operaţiilor şi modul de desfăşurare a acestor experimentări în etape, sunt:
1- Pregătirea instalaţiei pilot pentru desfăşurarea experimentărilor, în care sunt stabilite
numărul de difuzoare utilizate, stabilirea înalţimii coloanei de apă ce urmează a fi aerate,
debitul de aer insuflat, numărul de puncte pentru prelevarea probelor şi frecvenţa
recoltărilor.
2- Determinarea prin măsurare a anumitor parametri, cum ar fi:
- măsurarea temperaturii aerului;
- măsurarea temperaturii apei
- măsurarea presiunii atmosferice.
3- Eliminarea totală a oxigenului dizolvat din apa ce va fi supusă aerarii. Se utilizează în
acest scop sulfitul de sodiu ţi clorura de cobalt.
4- Aerarea apei din bazin, în timpul căreia se recoltează la intervale de timp stabilite
anterior, probe de apă din diferite puncte ale bazinului.
5- Fixarea oxigenului care s-a dizolvat în probele de apă recoltate, fixare care se realizează
cu clorură de mangan şi iodură de potasiu.
6- Determinarea oxigenului dizolvat (Odt) din probele recoltate pentru care s-a utilizat
metoda Winkler şi înregistrarea valorilor concentraţiei oxigenului dizolvat de senzorii
montaţi în punctele de prelevare.
7- Determinarea parametrilor oxigenării, respectiv coeficientul global al transferului de
oxigen (KLa), viteza de oxigenare (vO), capacitatea de oxigenare (CO), şi capacitatea
spacifică de oxigenare (c’O).
CAPITOLUL IV. CERCETĂRI EXPERIMENTALE LA SCARĂ DE LABORATOR
58
4.3.2. Etapele cercetărilor desfăşurate
Experimentările sunt efectuate pe difuzoare cu membrană de cauciuc, difuzoare produse
de SC IMAT SRL Bistriţa.
Ca fluid supus aerării s-a utilizat apă curată (potabilă) de la reţeaua de distribuţie
oraşenească.
4.3.2.1.Variante în care s-au desfăşurat experimentările
Determinarea parametrilor oxigenării specifice difuzoarelor cu membrană din cauciuc, au
necesitat o gamă largă de experimentări, astfel încat rezultatele obţinute să fie edificatoare.
Experimentările au fost făcute în următoarele condiţii:
a. S-au testat un număr variabil de difuzoare amplasate pe radierul bazinului.
Dispunerea difuzoarelor s-a facut simetric. Dimensiunile în plan ale bazinului sunt de 3,3
x 1,0 m ceea ce a permis testarea următoarelor variante pentru numărul de difuzoare:
ciclul experimental nr. 1; 4; 8; …………..n = 3 difuzoare;
ciclul experimental nr. 2; 5; 9; …………n = 5 difuzoare;
ciclul experimental nr. 3; 6; 10 ……….…n = 7 difuzoare.
b. Debitul de aer insuflat printr-un difuzor
Pentru fiecare număr de difuzoare amplasat pe radierul bazinului s-au utilizat 3 sau 4
debite specifice, urmărind ca valorile debitelor să se înscrie în gama 2…10 m3/h, difuzor. Pentru
determinarea mărimii debitelor specifice s-a utilizat un dispozitiv format dintr-o diafragramă
montată pe conducta de refulare a suflantei cu prize branşate la un manometru diferenţial cu
lichid (apă).
Pentru o mai bună evaluare a debitului de aer introdus în bazin, (respectiv a debitului
specific de aer) s-au utilizat doua diafragrame:
pentru experimentările 1,2,3,4,5 – o diafragramă standardizată cu diametrul Ф = 39,31
mm;
pentru experimentările 6 ÷ 10 – o diafragramă standardizată cu diametrul Ф = 17,46 mm.
c. Înălţimea coloanei de apă folosite pentru aerare, respectiv adâncimea de insuflare. În
timpul experimentările efectuate, au fost utilizate înalţimi ale coloanei de apă cuprinse
între 3,87 m şi 4,00 m şi adâncimi de insuflare cuprinse între 3,64 m şi 3,76 m.
d. Temperatura aerului şi a apei. Datorită duratei în timp a experimentărilor temperatura
aerului şi a apei a oscilat între 8 ˚C şi 16 ˚C.
e. Presiunea atmosferică a avut oscilaţii între valorile 753,5 şi 770 mmHg.
f. Punctele de recoltare a probelor de apă aerată, identice cu punctele de amplasare a
senzorilor de oxigen. S-au prelevat probe de la trei niveluri din bazinul de testare, astfel:
Punctul P5 – situat la 1,40 m deasupra radierului bazinului;
Punctul P7 – situat la 2,35 m deasupra radierului bazinului;
Punctul P9 – situat la 2,85 m deasupra radierului bazinului.
g. Durata de aerare şi frecvenţa de recoltare a probelor
Pentru primele cinci experimentări durata de aerare a fost de 20 minute, iar recoltarea
probelor s-a facut la timpii: t1=0,5 min; t3=1,0 min; t4=3,0 min; t5=5,0 min; t6=10,0 min;
t7=15,0 min; t8=20,0 min.
CAPITOLUL IV. CERCETĂRI EXPERIMENTALE LA SCARĂ DE LABORATOR
59
Pentru experimentările 6…10, durata de aerare a fost de 20 min., iar recoltarea probelor
s-a facut la timpii t1=0 min; t3=0,5 min; t4=1,0 min; t5=2,0 min; t5….. t13 din două în două
minute.
4.3.2.2. Elemente determinate prin măsurare directă
Pentru fiecare experienţă au fost determinate, prin măsurare directă, următoarele
elemente:
a) temperatura aerului (θaer – în ˚C) – cu ajutorul unui termometru cu alcool;
b) temperatura aerului (θaer – în ˚C) – cu ajutorul unui termometru cu mercur, scufundat în
bazin;
c) presiunea atmosferică (Patm. – în mmHg) – cu ajutorul unui barometru;
d) înălţimea coloanei de apă (H – în m) ce urmează să fie aerată;
e) adâncimea de insuflare (Hins. - în m) – a aerului comprimat;
f) volumul de apă (V – în m3) – ce urmează să fie aerat.
În timpul fiecărei experimentări au fost determinate următoarele elemente:
a) diferenţa de presiune (Δp – în mm col. de apa) realizată de manometrul diferenţial cu apă,
pentru care se determină debitul de aer introdus în bazin;
b) diferenţa de presiune (Δh – în mm col. de Hg) realizată de manometru diferenţial cu Hg
ce reprezintă pierderea de presiune a aerului prin difuzorul cu membrană din cauciuc.
4.3.2.3. Elemente determinate prin analize de laborator
Înainte de începerea aerării, se determină oxigenul dizolvat (Odi în mg O2/l) funcţie de
care se stabileşte cantitatea de sufit de sodiu şi clorură de cobalt necesară pentru reducerea
oxigenului dizolvat iniţial în apă.
După recoltarea probelor, s-a determinat, pentru fiecare probă în parte, oxigenul dizolvat
(Odt în mg O2/l).
Odt a fost determint utilizând metoda Winkler, metodă recunoscută în domeniu.
4.3.2.4. Elemente determinate prin prelucrarea măsurătorilor directe
Parametrii determinaţi ca urmare a măsurării directe a permis calcularea următoarelor
elemente:
Debitul de aer introdus în bazinul de testare:
Pentru determinarea debitului de aer s-a folosit un manometru diferenţial cu apă, legat la
prizele diafragmei montate pe conducta de refulare a suflantei.
Pentru fiecare experimentare s-au făcut mai multe măsurători (8…12) pentru care s-a
determinat diferenţa de presiune medie la manometrul cu apă (Δpm).
Pierderea de presiune (Δh) prin difuzorul cu membrană de cauciuc s-a determinat ca fiind
media pierderii de presiune înregistrată în diferite momente ale aerării (Δhp).
CAPITOLUL IV. CERCETĂRI EXPERIMENTALE LA SCARĂ DE LABORATOR
60
4.4. Metode de calcul utilizate pentru prelucrarea datelor
Rezolvarea ecuaţiei transferului de oxigen s-a făcut prin două metode:
- I – metoda exponenţială;
ln[(Cgm-Odt)/ Cgm] (IV.1)
- II – metoda logaritmului natural prin deficitul de oxigen.
ln(Cgm-Odt) (IV.2)
4.5. Rezultate obţinute
Pentru prelucrarea datelor obţinute în timpul experimentărilor a fost utilizat calculatorul
şi un program de calcul automat Statwiew II TM şi Microsoft Excel.
Pentru determinarea valorilor lui KLa -coeficientul global al transferului de oxigen, s-a
utilizat metoda grafică (fig. IV.2) la care au fost trecute, pe abscisă valorile timpului (în minute),
pentru care s-a determinat oxigenul dizolvat, iar pe ordonată s-au trecut.
în cazul metodei exponenţiale:
EXPERIENŢA 1
Coeficientul global de transfer al oxigenului la T = 8ْ C
-0.5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
TIMP AERARE (min)
KL
a*8
(h
-1)
P9
P7
P5
P9 2.59 2.5 2.31 2.11 1.8 -0.18 1.35 1.17
P7 2.59 2.37 2.29 1.99 1.85 1.34 1.19 0.39
P5 2.59 2.48 2.19 1.97
0 0.5 1 3 5 10 15 20
Fig. IV.2. Valorile KLA evidenţiate prin metoda exponenţială
S-au obţinut, în cazul ambelor metode, un nor de puncte, pentru care s-au trasat, cu
ajutorul calculatorului, drepte de regresie. De asemenea, programul de calcul utilizat afişează
ecuaţiile dreptelor de regresie care au forma:
y = mx + n; r2 = k
(IV.3)
în care: y = valoarea corespunzătoare pentru ln[(Cgm-Odt)/ Cgm], respectiv ln(Cgm-Odt), m = panta
dreptei de regresie, care reprezintă chiar valoarea lui KLa, n = termenul liber al ecuaţiei dreptei şi
r2 = valoarea coeficientului de corelaţie.
Ciclul experimental nr.1
CAPITOLUL IV. CERCETĂRI EXPERIMENTALE LA SCARĂ DE LABORATOR
61
în cazul metodei logaritmului natural din deficitul de oxigen:
EXPERIENŢA 1
Coeficientul global de transfer al oxigenului la T = 8ْ C
-3
-2.5
-2
-1.5
-1
-0.5
0
TIMP AERARE (min)
KL
a*t
(h
-1)
P9
P7
P5
P9 0 -0.09617 -0.28137 -0.47952 -0.79384 -2.7767 -1.23925 -1.42855
P7 0 -0.2238 -0.30738 -0.60372 -0.74556 -1.26006 -1.40701 -2.20772
P5 0 -0.10855 -0.4064 -0.62577 -0.73462
0 0.5 1 3 5 10 15 20
Fig. IV.3. Valorile KLA evidenţiate prin metoda logaritmului natural
Pentru viteza de oxigenare, vo, s-au obţinut valori cuprinse între 100 şi 560 g O2/m3 aer.h,
utilizând metoda exponenţială şi valori între 98 şi 600 g O2/m3 aer.h, utilizând metoda
logaritmului natural din deficitul de oxigen.
Pentru capacitatea de oxigenare (CO) s-au obţinut următoarele valori:
între 32 şi 220 kg O2/zi, utilizând metoda exponenţială;
între 37 şi 260 kg O2/zi, utilizând metoda logaritmului natural din deficitul de oxigen.
Parametrul cel mai reprezentativ pentru caracterizarea unui dispozitiv pneumatic de
aerare este capacitatea spacifică de oxigenare, c’o, pentru care s-a obţinut următoarea gamă de
valori:
între 14,5 şi 24,1g O2/m3aer,m ad. ins., utilizând metoda exponenţială;
între 13,6 şi 24,7g O2/m3aer,m ad. ins., utilizând metoda logaritmului natural din deficitul
de oxigen
Ciclul experimental nr.1
CAPITOLUL IV. CERCETĂRI EXPERIMENTALE LA SCARĂ DE LABORATOR
62
CICLUL EXPERIMENTAL NR. 1
Tabel IV.1
θapa = 8 C H = 3.92 m Cs 10 = 11.33 mg/l nd = 3
θaer = 15 C Hi = 3.68 m Cs 8 = 11.87 mg/l Qaer = 57.285 m3/h
patm = 768 mm Hg Odi = 12.5 mg/l V = 13 m3 qaer = 19.1 m
3/h difuzor
Pct.
rec.
Timp
aerare
(min)
Odt
(mg/l)
Deficit
mediu
Csm- Odt
(Csm-
Odt)/
Csm
ln [(Csm-
Odt)/
Csm]
(KLa)8
( min-1
)
(KLa)8
( h-1
)
(KLa)10
( h-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
5
0 0 13.415 1 0
0.32644
19.5864
20.53783
0.5 1.38 12.035 0.89713 -0.10855
1 4.48 8.935 0.66605 -0.4064
3 6.24 7.175 0.53485 -0.62577
5 6.98 6.435 0.47969 -0.73462
10 - - - -
15 - - - -
20 - - - -
7
0 0 13.415 1 0
0.24083
14.4498
15.15171
0.5 2.69 10.725 0.79948 -0.2238
1 3.55 9.865 0.73537 -0.30738
3 6.08 7.335 0.54678 -0.60372
5 7.05 6.365 0.47447 -0.74556
10 9.61 3.805 0.28364 -1.26006
15 10.13 3.285 0.24488 -1.40701
20 11.94 1.475 0.10995 -2.20772
9
0 0 13.415 1 0
0.26273
15.7638
16.52954
0.5 1.23 12.185 0.90831 -0.09617
1 3.29 10.125 0.75475 -0.28137
3 5.11 8.305 0.61908 -0.47952
5 7.35 6.065 0.45211 -0.79384
10 12.58 0.835 0.06224 -2.7767
15 9.53 3.885 0.2896 -1.23925
20 10.2 3.215 0.23966 -1.42855
EXPERIENŢA 1
0
1.23
3.29
5.11
7.35
12.58
9.5310.2
0
2.69
3.55
6.08
7.05
9.6110.13
11.94
0
1.38
4.48
6.246.98
0
2
4
6
8
10
12
14
0 0.5 1 3 5 10 15 20
TIMP AERARE (min)
OX
IGE
N D
IZO
LV
AT
(m
g/l)
P9
P7
P5
Fig. IV.4. Reprezentarea grafică a oxigenului dizolvat în ciclul experimental nr. 1
Ciclul experimental nr.1
CAPITOLUL IV. CERCETĂRI EXPERIMENTALE LA SCARĂ DE LABORATOR
63
CICLUL EXPERIMENTAL NR. 2
Tabel IV.2
Θapa = 8 C H = 3.91 m Cs 10 = 11.33 mg/l nd = 5
Θaer = 15 C Hi = 3.67 m Cs 8 = 11.87 mg/l Qaer = 85.42m3/h
patm = 770 mm Hg Odi = 12.30mg/l V = 12.97 m3 qaer = 5.03 m
3/h difuzor
Pct.
rec.
Timp
aerare
(min)
Odt
(mg/l)
Deficit
mediu
Csm- Odt
(Csm- Odt)/
Csm
ln [(Csm-
Odt)/
Csm]
(KLa)8
( min-1
)
(KLa)8
( h-1
)
(KLa)10
( h-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
5
0 0.25 13.165 0.98136 -0.01881
1.23453
74.072
77.66991
0.5 9.34 4.075 0.30376 -1.1915
1 12 1.415 0.10548 -2.24924
3 11.69 1.725 0.12859 -2.05115
5 13.24 0.175 0.01305 -4.33934
10 13.8 -0.385 -0.0287 -
15 14.06 -0.645 -0.04808 -
20 13.69 -0.545 -0.04063 -
7
0 0.3 13.115 0.97764 -0.02262
1.4777
88.662
92.96885
0.5 4.48 8.935 0.66605 -0.4064
1 9.72 3.695 0.27544 -1.28939
3 12.28 1.135 0.08461 -2.46974
5 13.26 0.155 0.01155 -4.4607
10 13.73 -0.315 -0.02348 -
15 13.78 -0.365 -0.02721 -
20 13.83 -0.415 -0.03094 -
9
0 0.35 13.065 0.97391 -0.02644
1.19521
71.713
75.19611
0.5 0.89 12.525 0.93366 -0.06865
1 9.65 3.765 0.28066 -1.27063
3 11.05 2.365 0.1763 -1.7356
5 12.83 0.585 0.04361 -3.13252
10 13.38 0.035 0.00261 -5.94878
15 13.44 -0.025 -0.00186 -
20 13.48 -0.065 -0.00485 -
EXPERIENŢA 2
0.350.89
9.65
11.05
12.8313.38 13.44 13.48
0.3
4.48
9.72
12.28
13.2613.73 13.78 13.83
0.25
9.34
12 11.69
13.2413.8 14.06 13.69
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 0.5 1 3 5 10 15 20
TIMP AERARE ( min )
OX
IGE
N D
IZO
LV
AT
(m
g/l
)
P9
P7
P5
Fig. IV.5. Variaţia oxigenului dizolvat pe durata ciclului experimental nr. 2
Ciclul experimental nr.2
CAPITOLUL IV. CERCETĂRI EXPERIMENTALE LA SCARĂ DE LABORATOR
64
CICLUL EXPERIMENTAL NR. 3
Tabel IV.3
Θapa = 8 C H = 3.92 m Cs 10 = 11.33 mg/l nd = 7
Θaer = 15.5 C Hi = 3.68 m Cs 8 = 11.87 mg/l Qaer = 93.69m3/h
patm = 769 mm Hg Odi = 12.25mg/l V = 13 m3 qaer = 5.51 m
3/h difuzor
Pct.
rec.
Timp
aerare
(min)
Odt
(mg/l)
Deficit
mediu
Csm- Odt
(Csm-
Odt)/
Csm
ln [(Csm-
Odt)/
Csm]
(KLa)8
( min-1
)
(KLa)8
( h-1
)
(KLa)10
( h-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
5
0 0.06 13.354 0.996 -0.00448
1.36978
82.1868
86.17911
0.5 5.18 8.234 0.614 -0.48803
1 9.34 4.074 0.304 -1.19167
3 12.51 0.904 0.067 -2.69722
5 13.75 -0.336 -0.025 -
10 13.91 -0.496 -0.037 -
15 14.08 -0.666 -0.05 -
20 14.07 -0.656 -0.049 -
7
0 0.12 13.294 0.991 -0.00899
1.38926
83.3556
87.40468
0.5 3.24 10.174 0.758 -0.27646
1 7.56 5.854 0.436 -0.82917
3 12.52 0.894 0.067 -2.70835
5 13.37 0.044 0.003 -5.71986
10 13.91 -0.496 -0.037 -
15 13.92 -0.506 -0.038 -
20 13.95 -0.586 -0.04 -
9
0 0 13.414 1 0
1.28384
77.0304
80.77223
0.5 - - - -
1 8.92 4.494 0.335 -1.09356
3 12.28 1.134 0.085 -2.47055
5 13.12 0.294 0.022 -3.82047
10 13.29 0.124 0.009 -4.68377
15 13.14 0.274 0.02 -3.89093
20 13.24 0.174 0.013 -4.345
EXPERIENŢA 3
0 0
8.92
12.2813.12 13.29 13.14 13.24
0.12
3.24
7.56
12.5213.37
13.91 13.92 13.95
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 0.5 1 3 5 10 15 20
TIMP AERARE ( min )
OX
IGE
N D
IZO
LV
AT
(m
g/l
)
P9
P7
P5
Fig. IV.6. Variaţia oxigenului dizolvat pe durata ciclului experimental nr. 3
Ciclul experimental nr.3
CAPITOLUL IV. CERCETĂRI EXPERIMENTALE LA SCARĂ DE LABORATOR
65
CICLUL EXPERIMENTAL NR. 4
Tabel IV.4
Θapa = 10 C H = 3.92 m Cs 10 = 11.33 mg/l nd = 3
Θaer = 14.0 C Hi = 3.68 m Cs 8 = 11.33 mg/l Qaer = 62.11m3/h
patm = 769.5 mm Hg Odi = 12.80mg/l V = 13 m3 qaer = 3.65 m
3/h difuzor
Pct.
rec.
Timp
aerare
(min)
Odt
(mg/l)
Deficit
mediu
Csm- Odt
(Csm- Odt)/
Csm
ln [(Csm-
Odt)/Csm]
(KLa)8
( min-1
)
(KLa)8
( h-1
)
(KLa)10
( h-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
5
0 0.32 12.484 0.97501 -0.02531
0.92972
55.783
55.78392
0.5 3.24 9.564 0.74695 -0.29175
1 6.29 6.514 0.50875 -0.6758
3 10.78 2.014 0.15729 -1.84963
5 12.5 0.304 0.02374 -3.74049
10 13.28 -0.476 -0.03718 -
15 13.56 -0.756 -0.05904 -
20 13.76 -0.956 -0.07466 -
7
0 0.35 12.454 0.8477 -0.02772
0.83871
50.323
50.3226
0.5 0.63 12.174 0.80709 -0.05046
1 6.59 6.214 0.49 -0.72295
3 10.19 2.614 0.21978 -1.58888
5 12.29 0.514 0.07607 -3.21529
10 13.19 -0.386 0.04405 -
15 13.3 -0.496 -0.06842 -
20 13.31 -0.506 -0.07232 -
9
0 1.95 10.854 0.8477 -0.16522
0.83444
50.066
50.0664
0.5 2.47 10.334 0.80709 -0.21432
1 6.53 6.274 0.49 -0.71334
3 9.99 2.814 0.21978 -1.51515
5 11.83 0.974 0.07607 -2.5761
10 12.24 0.564 0.04405 -3.12246
15 13.68 -0.876 -0.06842 -
20 13.73 -0.926 -0.07232 -
EXPERIENŢA 4
1.952.47
6.53
9.99
11.8312.24
13.68 13.73
0.35 0.63
6.59
10.19
12.2913.19 13.3 13.31
0.32
3.24
6.29
10.78
12.513.28 13.56 13.76
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 0.5 1 3 5 10 15 20
TIMP AERARE (min )
OX
IGE
N D
IZO
LV
AT
(m
g/l
)
P9
P7
P5
Fig. IV.7. Variaţia oxigenului dizolvat pe durata ciclului experimental nr. 4
Ciclul experimental nr.4
CAPITOLUL IV. CERCETĂRI EXPERIMENTALE LA SCARĂ DE LABORATOR
66
CICLUL EXPERIMENTAL NR. 5
Tabel IV.5
Θapa = 10.5 C H = 3.93 m Cs 10 = 11.33 mg/l nd = 5
Θaer = 15.0 C Hi = 3.69 m Cs 8 = 11.21 mg/l Qaer = 48.15m3/h
patm = 769.5 mm Hg Odi = 12.95mg/l V = 13.03 m3 qaer = 2.83 m
3/h difuzor
Pct.
rec.
Timp
aerare
(min)
Odt
(mg/l)
Deficit
mediu
Csm- Odt
(Csm- Odt)/
Csm
ln [(Csm-
Odt)/
Csm]
(KLa)8
( min-1
)
(KLa)8
( h-1
)
(KLa)10
( h-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
5
0 0 12.669 1 0
0.9027
54.162
54.80809
0.5 3.56 9.109 0.719 -0.3299
1 5.8 6.869 0.54219 -0.61214
3 10.14 2.529 0.19962 -1.61133
5 11.8 0.869 0.06859 -2.67957
10 13.36 -0.691 -0.05454 -
15 13.4 -0.731 -0.0577 -
20 13.45 -0.781 -0.06165 -
7
0 0 12.669 1 0
0.84604
50.7624
51.36794
0.5 3.3 9.369 0.73952 -0.30175
1 5.46 7.209 0.56903 -0.56383
3 9.63 3.039 0.23988 -1.42763
5 11.67 0.999 0.07885 -2.54016
10 13.23 -0.561 -0.04428 -
15 13.37 -0.701 -0.05533 -
20 13.38 -0.711 -0.05612 -
9
0 0 12.669 1 0
0.83835
50.301
50.90103
0.5 2.96 9.709 0.76636 -0.2661
1 5.73 6.939 0.54779 -0.602
3 9.58 3.089 0.24382 -1.41131
5 11.64 1.029 0.08122 -2.51057
10 13.12 -0.451 -0.0356 -
15 13.21 -0.541 -0.0427 -
20 13.24 -0.571 -0.04507 -
EXPERIENŢA 5
0
2.96
5.73
9.58
11.64
13.12 13.21 13.24
0
3.3
5.46
9.63
11.67
13.23 13.37 13.38
0
3.56
5.8
10.14
11.8
13.36 13.4 13.45
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 0.5 1 3 5 10 15 20
TIMP AERARE (min)
OX
IGE
N D
IZO
LV
AT
(m
g/l
)
P9
P7
P5
Fig. IV.8. Variaţia oxigenului dizolvat pe durata ciclului experimental nr. 5
Ciclul experimental nr. 5
CAPITOLUL IV. CERCETĂRI EXPERIMENTALE LA SCARĂ DE LABORATOR
67
CICLUL EXPERIMENTAL NR. 6
Tabel IV.6
Θapa = 9 C H = 3.92 m Cs 10 = 11.33 mg/l nd = 7
Θaer = 18 C Hi = 3.68 m Cs 8 = 11.21 mg/l Qaer = 48.52m3/h
patm = 755 mm Hg Odi = 12.18mg/l V = 13 m3 qaer = 3.47 m
3/h difuzor
Pct.
rec.
Timp
aerare
(min)
Odt
(mg/l)
Deficit
mediu
Csm- Odt
(Csm- Odt)/
Csm
ln [(Csm-
Odt)/
Csm]
(KLa)8
( min-1
)
(KLa)8
( h-1
)
(KLa)10
( h-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
5
0 0 13.098 1 0
0.44316
26.5896
27.22775
0.5 2.23 10.868 0.82974 -0.18664
1 5.18 7.918 0.60452 -0.50332
2 7.42 5.678 0.4335 -0.83586
4 10.33 2.768 0.21133 -1.55433
6 12.27 0.828 0.06322 -2.7612
8 13.03 0.068 0.00519 -5.26071
10 13.29 -0.192 -0.01466 -
12 13.43 -0.332 -0.02535 -
14 13.65 -0.552 -0.04214 -
16 13.46 -0.362 -0.02764 -
18 13.37 -0.272 -0.02077 -
20 13.5 -0.402 -0.03069 -
7
0 0 13.098 1 0
0.39937
23.9622
24.53729
0.5 2.87 10.228 0.78088 -0.31927
1 5.35 7.748 0.59154 -0.55516
2 7.68 5.418 0.41365 -0.85542
4 10.71 2.388 0.18232 -1.49814
6 11.93 1.168 0.08917 -2.41717
8 13.06 0.038 0.0029 -5.84263
10 13.13 -0.032 -0.00244 -
12 13.21 -0.112 -0.00855 -
14 13.1 -0.002 -0.00015 -
16 13.55 -0.452 -0.03451 -
18 13.58 -0.482 -0.0368 -
20 13.58 -0.482 -0.0368 -
9
0 0 13.098 1 0
0.5 3.58 9.518 0.72668 -0.31927
1 5.58 7.518 0.57398 -0.55516
2 7.53 5.568 0.4251 -0.85542
4 10.17 2.928 0.22355 -1.49814
6 11.67 1.428 0.10902 -2.21618
0.35619
21.3714
21.88431
8 12.63 0.468 0.03573 -3.33175
10 12.82 0.278 0.02122 -3.85259
12 12.88 0.218 0.01664 -4.09572
14 12.94 0.158 0.01206 -4.41762
16 12.88 0.218 0.01664 -4.09572
18 12.78 0.318 0.02428 -3.7186
20 13.18 -0.082 -0.00626 -
CAPITOLUL IV. CERCETĂRI EXPERIMENTALE LA SCARĂ DE LABORATOR
68
EXPERIENŢA 6
0
3.58
5.58
7.53
10.17
11.67
12.63 12.82 12.88 12.94 12.88 12.7813.18
0
2.87
5.35
7.68
10.71
11.93
13.06 13.13 13.21 13.113.55 13.58 13.58
0
2.23
5.18
7.42
10.33
12.2713.03 13.29 13.43 13.65 13.46 13.37 13.5
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 0.5 1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
TIMP AERARE (min)
OX
IGE
N D
IZO
LV
AT
(m
g/l
)
P9
P7
P5
Fig. IV.9. Variaţia oxigenului dizolvat pe durata ciclului experimental nr. 6
EXPERIENŢA 7
0.95
2.73
4.72
5.82
9.07
10.9811.84
12.41 12.57 12.76 12.95 12.87 13.17
4.28
6.06
9.32
6.08
9.32
11.5812.07 12.28
13.03 13.34 13.48 13.32 13.24
0.32
2.07
4.39
6.59
8.99
11.23
12.15
0
12.95 13.19 13.47 13.44 13.31
0
2
4
6
8
10
12
14
16
0 0.5 1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
TIMP AERARE (min)
OX
IGE
N D
IZO
LV
AT
(m
g/l
)
P9
P7
P5
Fig. IV.10. Variaţia oxigenului dizolvat pe durata ciclului experimental nr. 7
Ciclul experimental nr.6
Ciclul experimental nr.7
CAPITOLUL IV. CERCETĂRI EXPERIMENTALE LA SCARĂ DE LABORATOR
69
CICLUL EXPERIMENTAL NR. 7
Tabel IV.7
Θapa = 10.0 C H = 3.91 m Cs 10 = 11.33 mg/l nd = 14
Θaer = 20.5 C Hi = 3.67 m Cs 8 = 11.33 mg/l Qaer = 40.23m3/h
patm = 756 mm Hg Odi = 12.68mg/l V = 12.97 m3 qaer = 2.87 m
3/h difuzor
Pct.
rec.
Timp
aerare
(min)
Odt
(mg/l)
Deficit
mediu
Csm- Odt
(Csm- Odt)/
Csm
ln [(Csm-
Odt)/
Csm]
(KLa)8
( min-1
)
(KLa)8
( h-1
)
(KLa)10
( h-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
5
0 0.32 12.484 0.97501 -0.02531
0.35765
21.459
21.459
0.5 2.07 10.734 0.83833 -0.17634
1 4.39 8.414 0.65714 -0.41986
2 6.59 6.214 0.48532 -0.072295
4 8.99 3.814 0.29788 -1.21108
6 11.23 1.574 0.12293 -2.09614
8 12.15 0.654 0.05108 -2.97441
10 - - - -
12 12.95 -0.146 -0.0114 -
14 13.19 -0.386 -0.03015 -
16 13.47 -0.666 -0.05201 -
18 13.44 -0.636 -0.04967 -
20 13.31 -0.506 -0.03952 -
7
0 4.28 12.614 0.98516 -0.01495
0.33604
20.1744
20.1744
0.5 6.06 10.374 0.81022 -0.21045
1 9.32 8.524 0.66573 -0.40687
2 6.08 6.724 0.52515 -0.64407
4 9.32 3.484 0.2721 -1.30158
6 11.58 1.224 0.0956 -2.34763
8 12.07 0.734 0.05733 -2.859
10 12.28 0.524 0.04092 -3.19602
12 13.03 -0.226 -0.01765 -
14 13.34 -0.536 -0.04186 -
16 13.48 -0.676 -0.0528 -
18 13.32 -0.516 -0.0430 -
20 13.24 -0.436 -0.003405 -
9
0 0.95 11.854 0.9258 -0.07709
0.33005
19.803
19.803
0.5 2.73 10.074 0.78679 -0.2398
1 4.72 8.084 0.63137 -0.45987
2 5.82 6.984 0.54545 -0.60614
4 9.07 3.734 0.29163 -1.23228
6 10.98 1.914 0.14948 -1.90056
8 11.84 0.964 0.07529 -2.58642
10 12.41 0.394 0.03077 -3.48116
12 12.57 0.234 0.01838 -4.00219
14 12.76 0.044 0.00344 -5.67332
16 12.95 -0.146 -0.0114 -
18 12.87 -0.066 -0.00515 -
20 13.17 -0.366 -0.02858 -
CAPITOLUL IV. CERCETĂRI EXPERIMENTALE LA SCARĂ DE LABORATOR
70
CICLUL EXPERIMENTAL NR. 8
Tabel IV.8
Θapa = 12.0 C H = 3.88 m Cs 10 = 11.33 mg/l nd = 3
Θaer = 23.0 C Hi = 3.64 m Cs 8 = 10.77 mg/l Qaer = 28.80m3/h
patm = 756 mm Hg Odi = 11.50mg/l V = 12.87 m3 qaer = 2.06 m
3/h difuzor
Pct.
rec.
Timp
aerare
(min)
Odt
(mg/l)
Deficit
mediu
Csm- Odt
(Csm-
Odt)/
Csm
ln [(Csm-
Odt)/
Csm]
(KLa)8
( min-1
)
(KLa)8
( h-1
)
(KLa)10
( h-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
5
0 0 12.218 1 0
0.19157
11.4942
10.96172
0.5 0.95 11.268 0.92225 -0.08094
1 2.02 10.198 0.83467 -0.18072
2 3.35 8.868 0.72582 -0.32046
4 6.84 5.378 0.44017 -0.82059
6 8.44 3.778 0.30922 -1.17372
8 9.74 2.478 0.20282 -1.59546
10 10.26 1.958 0.16026 -1.83099
12 - - - -
14 - - - -
16 - - - -
18 - - - -
20 - - - -
7
0 0 12.218 1 0
0.19409
11.6454
11.10592
0.5 0.81 11.408 0.9337 -0.0686
1 2.21 10.008 0.81912 -0.19953
2 4.92 7.298 0.59732 -0.51531
4 6.85 5.368 0.43935 -0.82245
6 8.82 3.398 0.27811 -1.27972
8 9.78 2.438 0.19954 -1.61173
10 10.37 1.848 0.15125 -1.88881
12 - - - -
14 - - - -
16 - - - -
18 - - - -
20 - - - -
9
0 0 12.218 1 0
0.1636
9.816
9.36127
0.5 0.49 11.728 0.9599 -0.04093
1 2.05 10.168 0.83221 -0.18366
2 4.52 7.698 0.63005 -0.46195
4 5.54 6.678 0.54657 -0.60409
6 7.99 4.228 0.34605 -1.06118
8 9.01 3.208 0.26256 -1.33726
10 9.8 2.418 0.1979 -1.61997
12 - - - -
14 - - - -
16 - - - -
18 - - - -
20 - - - -
CAPITOLUL IV. CERCETĂRI EXPERIMENTALE LA SCARĂ DE LABORATOR
71
EXPERIENŢA 8
00.49
2.05
4.52
5.54
7.99
9.01
9.8
0
0.81
2.21
4.92
6.85
8.82
9.7810.37
0
0.95
2.02
3.35
6.84
8.44
9.7410.26
0
2
4
6
8
10
12
0 0.5 1 2 4 6 8 10
TIMP AERARE ( min )
OX
IGE
N D
IZO
LV
AT
(m
g/l
)
P9
P7
P5
Fig. IV.11. Variaţia oxigenului dizolvat pe durata ciclului experimental nr. 8
EXPERIENŢA 9
1.02
2.843.62
5.21
7.62
8.91
9.8910.43
11.11 11.44 11.42
0.75
2.36
4.094.79
7.49
8.97
10.1310.72 11.07
11.57 11.73
1.181.59
4.273.89
7.35
9.22
10.0410.77 11.05
11.55 11.76
0
2
4
6
8
10
12
14
0 0.5 1 2 4 6 8 10 12 14 16
TIMP AERARE (min)
OX
IGE
N D
IZO
LV
AT
(m
g/l
)
P9
P7
P5
Fig. IV.12. Variaţia oxigenului dizolvat pe durata ciclului experimental nr. 9
Ciclul experimental nr. 8
Ciclul experimental nr. 9
CAPITOLUL IV. CERCETĂRI EXPERIMENTALE LA SCARĂ DE LABORATOR
72
CICLUL EXPERIMENTAL NR. 9
Tabel IV.9
Θapa = 13.0 C H = 3.92 m Cs 10 = 11.33 mg/l nd = 5
Θaer = 18.0 C Hi = 3.68 m Cs 8 = 10.60 mg/l Qaer = 29.03m3/h
patm = 762.5 mm Hg Odi = 9.10mg/l V = 13 m3 qaer = 2.07 m
3/h difuzor
Pct. rec.
Timp aerare
(min)
Odt
(mg/l)
Deficit mediu
Csm- Odt
(Csm- Odt)/ Csm
ln [(Csm- Odt)/
Csm]
(KLa)8
( min-1
)
(KLa)8
( h-1
)
(KLa)10
( h-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
5
0 1.18 10.799 0.90149 -0.1037
0.23241
13.9446
12.98692
0.5 1.59 10.389 0.86727 -0.14241
1 4.27 7.709 0.64354 -0.44077
2 3.89 8.089 0.67527 -0.39265
4 7.35 4.629 0.38643 -0.95081
6 9.22 2.759 0.23032 -1.46829
8 10.04 1.939 0.16187 -1.82098
10 10.77 1.209 0.10993 -2.29336
12 11.05 0.929 0.07755 -2.5568
14 11.55 0.429 0.03581 -3.32945
16 11.76 0.219 0.01828 -4.00184
18 - - - -
20 - - - -
7
0 0.75 11.229 0.93739 -0.06466
0.22792
13.6752
12.73602
0.5 2.36 9.619 0.80299 -0.21941
1 4.09 7.889 0.65857 -0.41769
2 4.79 7.189 0.60013 -0.5106
4 7.49 4.489 0.37474 -0.98153
6 8.97 3.009 0.25119 -1.38155
8 10.13 1.849 0.15435 -1.86851
10 10.72 1.259 0.1051 -2.25284
12 11.07 0.909 0.07588 -2.57857
14 11.57 0.409 0.03414 -3.3772
16 11.73 0.249 0.02079 -3.87346
18 - - - -
20 - - - -
9
0 1.02 10.959 0.91485 -0.08899
0.19523
11.7138
10.90933
0.5 2.84 9.139 0.76292 -0.2706
1 3.62 8.359 0.6978 -0.35982
2 5.21 6.769 0.56507 -0.5709
4 7.62 4.359 0.36389 -1.01091
6 8.91 3.069 0.2562 -1.3618
8 9.89 2.089 0.17439 -1.74647
10 10.43 1.549 0.12931 -2.04555
12 11.11 0.869 0.07254 -2.62357
14 11.44 0.539 0.045 -3.10119
16 11.42 0.559 0.04666 -3.06476
18 - - - -
20 - - - -
CAPITOLUL IV. CERCETĂRI EXPERIMENTALE LA SCARĂ DE LABORATOR
73
CICLUL EXPERIMENTAL NR. 10
Tabel IV.10
Θapa = 16.0 C H = 3.89 m Cs 10 = 11.33 mg/l nd = 7
Θaer = 18.0 C Hi = 3.65 m Cs 8 = 9.95 mg/l Qaer = 36.62m3/h
patm = 758 mm Hg Odi = 11.20mg/l V = 12.91 m3 qaer = 2.62 m
3/h difuzor
Pct.
rec.
Timp
aerare
(min)
Odt
(mg/l)
Deficit
mediu
Csm- Odt
(Csm- Odt)/
Csm
ln [(Csm-
Odt)/
Csm]
(KLa)8
( min-1
)
(KLa)8
( h-1
)
(KLa)10
( h-1
)
0 1 2 3 4 5 6 7 8
5
0 0.52 10.71 0.9537 -0.04741
0.29094
17.4564
115.14101
0.5 1.85 9.38 0.83526 -0.18001
1 3.94 7.29 0.64915 -0.43209
2 4.39 6.84 0.60908 -0.4958
4 6.53 4.7 0.41852 -0.87103
6 9.09 2.14 0.19056 -1.65778
8 9.88 1.35 0.12021 -2.11848
10 10.76 0.47 0.04185 -3.17361
12 11.24 -0.01 -0.00089 -
14 11.45 -0.22 -0.01959 -
16 11.4 -0.17 -0.01514 -
18 11.45 -0.22 -0.01959 -
20 11.47 -0.24 -0.02137 -
7
0 0 11.23 1 0
0.30289
18.1734
15.76291
0.5 2.24 8.99 0.80053 -0.22248
1 3.91 7.32 0.65183 -0.42798
2 5.61 5.62 0.50045 -0.69226
4 6.95 4.28 0.38112 -0.96464
6 9.02 2.21 0.19679 -1.6256
8 9.67 1.56 0.13891 -1.9739
10 10.69 0.54 0.04809 -3.03477
12 11.1 0.13 0.01158 -4.45881
14 10.99 0.24 0.02137 -3.84571
16 11.43 -0.2 -0.01781 -
18 11.64 -0.41 -0.03651 -
20 12 -0.77 -0.06857 -
9
0 0.34 10.89 0.96972 -0.03074
0.2553
15.318
13.28625
0.5 2.45 8.78 0.78183 -0.24611
1 3.57 7.66 0.6821 -0.38258
2 5.31 5.92 0.52716 -0.64025
4 7.43 3.8 0.33838 -1.08359
6 9.02 2.21 0.19679 -1.6256
8 9.81 1.42 0.12645 -2.06793
10 10.86 0.37 0.03295 -3.41284
12 10.86 0.37 0.03295 -3.41284
14 10.99 0.24 0.02137 -3.84571
16 11.09 0.14 0.01247 -4.3847
18 11.05 0.18 0.01603 -4.13339
20 11.3 -0.07 -0.00623 -
CAPITOLUL IV. CERCETĂRI EXPERIMENTALE LA SCARĂ DE LABORATOR
74
EXPERIENŢA 10
0.34
2.45
3.57
5.31
7.43
9.029.81
10.86 10.86 10.99 11.09 11.05 11.3
0
2.24
3.91
5.61
6.95
9.029.67
10.6911.1 10.99
11.43 11.6412
0.52
1.85
3.944.39
6.53
9.099.88
10.7611.24 11.45 11.4 11.45 11.47
0
2
4
6
8
10
12
14
0 0.5 1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20
TIMP AERARE (min)
OX
IGE
N D
IZO
LV
AT
(m
g/l
)
P9
P7
P5
Fig. IV.13. Variaţia oxigenului dizolvat pe durata ciclului experimental nr. 10
Performanţele difuzoarelor cu membrană de cauciuc, care rezultă din experimentările
prezentate, sunt arătate centralizat grafic şi în tabelele IV.11…IV.20.
VITEZA DE OXIGENARE Vo10
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
NR. EXPERIENŢĂ
Vo
10 (
gO
2/m
3,a
pă,h
)
P9
P7
P5
P9 211.65 962.83 1034.2 641.06 651.75 280.21 253.56 119.66 139.69 169.9
P7 194.01 1190.4 1119.2 644.35 657.73 314.18 258.32 141.96 163.08 201.57
P5 262.97 994.51 1103.5 714.26 707.78 348.63 274.77 140.12 166.29 193.62
Exp. 1 Exp. 2 Exp. 3 Exp. 4 Exp. 5 Exp. 6 Exp. 7 Exp. 8 Exp. 9Exp.
10
Fig. IV.15. Variaţia vitezei de oxigenare în cele 10 cicluri experimentale
Ciclul experimental nr.10
Nr. ciclul experimental
CAPITOLUL IV. CERCETĂRI EXPERIMENTALE LA SCARĂ DE LABORATOR
75
Tabel IV.11
CICLUL EXPERIMENTAL NR.1
Pct.
rec. o10
(gO2/m3,h)
10CO
(kgO2/zi)
Co’10
(gO2/m3,m.ad.ins.)
Co’10-mediu
(gO2/m3,m.ad.ins.)
0 1 2 3 4
5 262.97232 82.04736 16.21666
13.74406 7 194.00693 60.53016 11.93679
9 211.64905 66.0345 13.05172
Tabel IV.12
CICLUL EXPERIMENTAL NR.2
Pct.
rec.
o10
(gO2/m3,h)
10CO
(kgO2/zi)
Co’10
(gO2/m3,m.ad.ins.)
Co’10-mediu
(gO2/m3,m.ad.ins.)
0 1 2 3 4
5 994.50807 310.28652 41.12848
43.39224 7 1190.40006 371.40482 49.22971
9 962.83282 300.40384 39.81853
NOTA: Rezultate eronate produse de numărul insuficient de puncte
Tabel IV.13
CICLUL EXPERIMENTAL NR.3
Pct.
rec. o10
(gO2/m3,h)
10CO
(kgO2/zi)
Co’10
(gO2/m3,m.ad.ins.)
Co’10-mediu
(gO2/m3,m.ad.ins.)
0 1 2 3 4
5 1103.46227 334.28023 133.35341
131.1967 7 1119.15489 349.17633 135.24987
9 1034.23104 322.68008 124.98682
Tabel IV.14
CICLUL EXPERIMENTAL NR.4
Pct.
rec. o10
(gO2/m3,h)
10CO
(kgO2/zi)
Co’10
(gO2/m3,m.ad.ins.)
Co’10-mediu
(gO2/m3,m.ad.ins.)
0 1 2 3 4
5 714.26427 222.85045 40.62564
37.91222 7 644.345616 201.03569 36.64881
9 641.0647 200.012219 36.46222
NOTA: Rezultate eronate produse de numărul insuficient de puncte
Tabel IV.15
CICLUL EXPERIMENTAL NR.5
Pct.
rec. o10
(gO2/m3,h)
10CO
(kgO2/zi)
Co’10
(gO2/m3,m.ad.ins.)
Co’10-mediu
(gO2/m3,m.ad.ins.)
0 1 2 3 4
5 707.77868 218.95495 51.48945
49.18847 7 657.72996 205.21175 48.25759
9 651.75159 203.3465 47.81896
NOTA: Rezultate eronate produse de numărul insuficient de puncte
CAPITOLUL IV. CERCETĂRI EXPERIMENTALE LA SCARĂ DE LABORATOR
76
Tabel IV.16
CICLUL EXPERIMENTAL NR.6
Pct.
rec. o10
(gO2/m3,h)
10CO
(kgO2/zi)
Co’10
(gO2/m3,m.ad.ins.)
Co’10-mediu
(gO2/m3,m.ad.ins.)
0 1 2 3 4
5 348.63201 108.77319 25.38331
22.88675 7 314.18261 98.02498 22.87511
9 280.2131 87.42649 20.40184
Tabel IV.17
CICLUL EXPERIMENTAL NR.7
Pct.
rec. o10
(gO2/m3,h)
10CO
(kgO2/zi)
Co’10
(gO2/m3,m.ad.ins.)
Co’10-mediu
(gO2/m3,m.ad.ins.)
0 1 2 3 4
5 274.76726 85.72738 24.12712
23.02504 7 258.31887 80.59549 22.68279
9 253.56335 79.11177 22.26522
Tabel IV.18
CICLUL EXPERIMENTAL NR.8
Pct.
rec. o10
(gO2/m3,h)
10CO
(kgO2/zi)
Co’10
(gO2/m3,m.ad.ins.)
Co’10-mediu
(gO2/m3,m.ad.ins.)
0 1 2 3 4
5 140.11713 43.71655 17.37558
16.60613 7 141.9603 44.29161 17.60414
9 119.65946 37.33375 14.83867
Tabel IV.19
CICLUL EXPERIMENTAL NR.9
Pct.
rec.
o10
(gO2/m3,h)
10CO
(kgO2/zi)
Co’10
(gO2/m3,m.ad.ins.)
Co’10-mediu
(gO2/m3,m.ad.ins.)
0 1 2 3 4
5 166.2883 51.88195 20.23811
19.02858 7 163.07573 50.87963 19.84712
9 139.68618 43.58209 17.0005
Tabel IV.20
CICLUL EXPERIMENTAL NR.10
Pct.
rec. o10
(gO2/m3,h)
10CO
(kgO2/zi)
Co’10
(gO2/m3,m.ad.ins.)
Co’10-mediu
(gO2/m3,m.ad.ins.)
0 1 2 3 4
5 193.62131 60.40985 18.83156
18.32044 7 201.57407 62.89111 19.60505
9 169.9028 53.00967 16.52471
CAPITOLUL IV. CERCETĂRI EXPERIMENTALE LA SCARĂ DE LABORATOR
77
CAPACITATEA DE OXIGENARE Co
0
50
100
150
200
250
300
350
400
Nr. EXPERIENŢĂ
Co
(kg
O2/z
i)
P9
P7
P5
P9 66.035 300.4 322.68 200.01 203.35 87.426 79.112 37.334 43.582 53.01
P7 60.53 371.4 349.18 201.04 205.21 98.025 80.595 44.292 50.88 62.891
P5 82.047 310.29 334.28 222.85 218.95 108.77 85.727 43.717 51.882 60.41
Exp. 1 Exp. 2 Exp. 3 Exp. 4 Exp. 5 Exp. 6 Exp. 7 Exp. 8 Exp. 9Exp.
10
Fig. IV.16. Variaţia capacităţii de oxigenare (kgO2/zi) de-a lungul cercetărilor
experimentale
CAPACITATEA SPECIFICĂ DE OXIGENARE C'o10
0
20
40
60
80
100
120
140
160
Nr. EXPERIENŢĂ
C'o
10 (
gO
2/m
3,m
.ad
.in
s.)
P9
P7
P5
P9 13.052 39.819 124.99 36.462 47.819 20.402 22.265 14.839 17.001 16.525
P7 11.937 49.23 135.25 36.649 48.258 22.875 22.683 17.604 19.847 19.605
P5 16.217 41.128 133.35 40.626 51.489 25.383 24.127 17.376 20.238 18.832
Exp. 1 Exp. 2 Exp. 3 Exp. 4 Exp. 5 Exp. 6 Exp. 7 Exp. 8 Exp. 9Exp.
10
Fig. IV.17. Variaţia capacităţii specifice de oxigenare (gO2/m3·mil) de-a lungul cercetărilor
experimentale
Pierderea de presiune prin difuzorul cu membrană elastică are valori cuprinse între 29 şi
47 mBarr (fig. IV.18).
Nr. ciclul experimental
Nr. ciclul experimental
CAPITOLUL IV. CERCETĂRI EXPERIMENTALE LA SCARĂ DE LABORATOR
78
PIERDEREA DE PRESIUNE PRIN DIFUZORUL CU
MEMBRANA ELASTICĂ
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
EXPERIENŢĂ Nr.
PIE
RD
ER
EA
DE
PR
ES
IUN
E (
cm
Hg
),
( m
Ba )
∆hm ( cm Hg )
∆hm ( m Ba )
∆hm ( cm Hg ) 33.9 30 30.6 29.9 29.8 29.9 29.9 29.3 29.5 30
∆hm ( m Ba ) 41 39 47 38 38 38 38 29 33 39
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Fig. IV.18. Pierderi de presiune prin difuzorul cu membrană elastică în cele 10 cicluri
experimentale
4.6. Interpretarea rezultatelor
Performanţele acestui tip de difuzoare sunt deosebite, comparativ cu alte dispozitive şi
materiale poroase utilizate în aerarea pneumatică.
Mai mult decat atât, rezultatele obţinute sunt comparabile cu performanţele dispozitivelor
de aerare pneumatică similare, produse şi utilizate în alte ţări.
Rezultatele obţinute în cursul experimentărilor ne-au permis orientarea desfăşurării
viitoarelor experimentări către un domeniu mai precis, astfel:
densitatea difuzoarelor amplasate pe radier să fie cuprinsă între 1,5 şi 4 difuzoare/mp,
ceea ce conduce, în condiţiile dimensiunilor bazinului, la amplasarea de 4 până la 8
difuzoare;
testarea a cel puţin cinci debite specifice (mc/h difuzor), a căror valoare să fie cuprinsă
între 2 şi 7 mc/h;
numărul de recoltări pentru fiecare experimentare să fie căt mai mare.
Nr. ciclul experimental
CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU MEMBRANĂ
ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUNICIPIULUI DEJ, JUD. CLUJ
79
CAPITOLUL V
CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU
MEMBRANĂ ELASTOMER.
STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUNICIPIULUI DEJ, JUD.
CLUJ
5.1. Date generale
Pentru staţia de epurare a apelor uzate menajere şi industriale din municipiul Dej au fost
utilizate difuzoare cu membrană elastică, care pot funcţiona chiar şi în regim intermitent fără să
apară pericolul înfundării lor, deoarece orificiile de evacuare a gazului (perforaţiile) se deschid
şi se închid corespunzător fluxului de aer.
Sistemul de funcţionare al difuzoarelor DMB se bazează pe distribuţia de bule fine de aer
în masa de apă. Componenţa şi forma produsului sunt arătate în figura V.1.
Fig. V.1. Difuzor cu membrană elastică DMB
Suportul (1), din material plastic, este prevăzut cu nervuri de rezistenţă şi are forma uşor
convexă, pentru ca membrana elastică să adere şi să păstreze închis orificiul de ieşire a aerului în
perioadele de timp în care difuzorul nu funcţionează. Se evită, astfel, pătrunderea apei în
conductele de distribuţie. Pentru o etanşare suplimentară (în repaus) s-a prevăzut nervura
profilată circulară (3). Membrana (2) este executată dintr-un cauciuc special, rezistent la ozon, cu
un grad ridicat de elasticitate şi o bună rezistenţă la rupere. Membrana este prevazută cu un
număr mare de orificii de difuzie a aerului, care realizează o distribuţie a acestuia în bule fine
(mărimea bulelor la ieşirea din difuzor: 1…2 mm). Fixarea membranei de suport este asigurată
de colierul (4), executat din material necorodabil. Introducerea aerului comprimat se face prin
ştuţul filetat (R = ½”).
Datorită convexităţii suportului, membrana este ridicată uşor de fluxul de aer şi întinsă
atât cât să poată ieşi aerul în bule fine prin fante. O întăritură inelară în interiorul membranei îi
conferă acesteia un bun comportament la deformare. La încetarea admisiei aerului, membrana
elastică se destinde şi, sub presiunea coloanei de apş de deasupra difuzorului, se aseazş pe
nervura circulară centrală a suportului, corespunzător zonei neperforate a membranei.
Difuzoarele cu membrană elastică DMB au o construcţie simplă şi se montează uşor prin
înfiletarea lor în ştuţurile existente la reţeaua de distribuţie a aerului.
CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU MEMBRANĂ
ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUNICIPIULUI DEJ, JUD. CLUJ
80
Difuzoarele se montează orizontal, grupate modular, la 15…20 cm de radierul bazinului.
Eficienţa procesului de aerare este determinată de următorii factori:
adâncimea de insuflare;
mărimea bulelor de aer;
condiţiile de curgere obţinute prin introducerea aerului comprimat în bazinul de aerare.
Conţinutul de oxigen în apă este mai mare pe fundul bazinului, unde, datorită presiunii
statice, se ating valori mai mari ale coeficientului de staturaţie cu oxigen.
Aceasta determină un deficit mai mare de oxigen la suprafaţă, deficit care este înlăturat
prin circulaţia pe verticală a apei, generată de curenţii ascensionali de amestec apă-aer. Cu cât
bazinul este mai adânc, cu atât timpul de contact dintre bulele de aer şi fluid este mai mare, acest
factor fiind determinant pentru procesul de separare al impurităţilor şi pentru eficacitatea aerării.
Sistemul de aerare trebuie să asigure atât cantitatea de oxigen necesară cât şi
omogenizarea conţinutului bazinului. Pentru a impiedica depunerea nămolului în bazinele de
aerare trebuie asigurat un debit minim de aer de cca. 2 Nmc/h la o suprafaţă de bazin de 1mp.
Difuzoarele, dispuse într-o linie de aerare îngustă sau lată, realizează o mişcare circulară
a apei, ce duce la micşorarea gradientului de oxigenare, la antrenarea şi omogenizarea nămolului
activ în apa uzată, la menţinerea lui în suspensie, la creşterea intensităţii de reacţie.
Difuzoarele trebuie să fie alimentate cu aer filtrat, fără ulei sau praf.
Reţeaua de distribuţie se va calcula astfel încât să facă posibilă distribuirea uniformă a
aerului în difuzoare. Instalaţia de aer comprimat trebuie să asigure o presiune care să acopere
pierderile pe reţeaua de distribuţie şi pe difuzor şi inalţimea colanei de apă. La racordul principal
de aer se vor monta un manometru şi un debitmetru de control.
Temperatura maximă a aerului la intrarea în difuzor nu trebuie să depăşească 45 C
(practic se face o răcire suficientă pe traseul dintre staţia de suflante şi bazinul de aerare ).
Temperatura din bazine trebuie să fie cuprinsă între 5…35 C.
Deoarece orificiile membranei se deschid numai în timpul exploatării, nu este posibilă
obturarea lor, acest fenomen nefiind observat niciodată.
Eventualele depuneri de CaCO3 se sparg, datorită elasticităţii membranei.
Funcţionarea intermitentă este posibilă fără probleme. Unele difuzoare pot fi închise fără
a exista pericolul obturării lor.
Membrana este realizată dintr-un material elastic, durabil şi rezistent.
Capacitatea de formare a bulelor rămâne neschimbată de-a lungul anilor dacă difuzorul
va fi utilizat pentru epurarea apelor reziduale comunale. În cazul apelor reziduale industriale, se
recomandă o analiză a compoziţiei apelor pentru a preveni o utilizare necorespunzătoare.
5.2. Descriere sistem de epurare a apei uzate menajere în staţia de epurare a localităţii
Dej, jud. Cluj
5.2.1. Descrierea staţiei de epurare
Staţia de epurare biologică este proiectată pentru o capacitate maximă de 1500 dm3/s, apa
uzata care intră în staţie fiind compusă din ape uzate rezultate din procesele tehnologice ale
combinatului de celuloză „SOMEŞ” şi apele uzate menajere ale municipiului Dej, epurate
mecanic.
CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU MEMBRANĂ
ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUNICIPIULUI DEJ, JUD. CLUJ
81
Apele uzate ajung în bazinul de preaerare unde se amestecă şi se tratează cu soluţiile de
substanţe biogene (uree şi complex NPK) în concentraţie de 10%, pentru a asigura concentraţia
de azot şi fosfor necesară sintezei de material nou de CBO5:N:P, în raport de 100:5:1 pentru a
avea loc epurarea biologică.
Staţia de epurare biologică este compusă din următoarele obiecte:
Pentru circuitul apei:
bazin de preaerare;
staţie de pompare treapta I pentru trimiterea apelor uzate în bazinele cu nămol activat;
patru bazine cu nămol activat, fiecare având dimensiunile de 64 x 25 x 4,5 m (înalţimea
activă Ha=3,5m), cu un volum total de 27.000 m3 şi un timp de retenţie de aproximativ 5
ore;
din cele patru bazine cu nămol activat bazinul nr. 2 este echipat cu difuzoare cu
membrană elastică, aerul fiind asigurat de 3 suflante cu pistoane rotative produse de
TEHNOFRIG Cluj, cu un debit maxim de 40 m3/min fiecare (alte două suflante fiind
rezervă);
decantoare secundare de tip longitudinal (8 bucăti), cu dimensiunile L x l x H de 60 x 10
x 4 m (ha = 3,7 m), prevăzute cu racloare mecanice cu colectarea nămolului prin sifonare
în jgheaburi longitudinale laterale;
staţie pompare ape epurate – treapta II – echipată cu pompe montate în camera umedă
care intră în funcţiune numai în perioadele de creştere a nivelului râului Someş peste
limita critică, când descărcarea gravitaţională a apelor uzate nu se mai poate realiza.
Pentru circuitul nămolului:
staţia de pompare nămol de recirculare şi în exces are scopul de a trimite nămolul
biologic de recirculare în bazinele cu nămol activat şi nămolul biologic în exces în
circuitul de tratare a nămolului;
concentratoare de nămol – 2 buc. cu D = 20 m care realizează o concentrare (îngroşare) a
nămolului biologic în exces brut;
staţie de pompare nămol concentrat – care trimite nămolul îngroşat spre bazinele de
stabilizare a nămolului;
bazine de stabilizare biologică aerobă a nămolului biologic în exces, concentrat
(îngroşat). Sunt executate două bazine având volumul total de 13.300 m3, ceea ce asigură
un timp de retenţie de cca. 5 zile;
bazinele de stabilizare biologică aerobă a nămolului biologic în exces sunt prevăzute cu
aeratoare mecanice de suprafaţă de 22 kW pentru fiecare bazin;
bazine de elutriere a nămolului de tip radial cu D = 20 m şi un volum total de 3.320 m3.
În aceste bazine se realizează spălarea nămolului în vederea eliminării aminelor şi a
amoniacului care îngreunează procesul de deshidratare a nămolului şi reduce consumul
de reactivi chimici pentru condiţionarea chimică a nămolului;
instalaţia de deshidratare mecanică a nămolului este prevazută cu 3 filtre cu vid cu S = 40
m2
fiecare;
halda de nămol deshidratat pentru colectarea pe o perioada mai lungă a nămolului
deshidratat.
CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU MEMBRANĂ
ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUNICIPIULUI DEJ, JUD. CLUJ
82
5.2.2. Funcţionarea staţiei
Apele uzate epurate mecano-chimic sunt aduse în bazinul de preaerare (omogenizare)
unde sunt introduse soluţiile de substanţe biogene şi apele uzate menajere ale municipiului Dej.
De aici sunt preluate de pompele aferente treptei I de pompare şi trimise în bazinele cu nămol
activat nr. 2 şi nr. 3. În compartimentele bazinelor sunt amestecate cu nămolul activat colectat din
cele 8 decantoare secundare, nămol pompat de staţia de pompare nămol în exces şi recirculare şi
sub influenţa bulelor de aer generate de difuzoarele cu membrană alimentează bacteriile aerobe
cu aer şi substanţe organice dizolvate şi în suspensie.
La ieşirea din compartimentele de decantare apa trece peste pragurile deversoare
prevăzute cu lame deversoare şi ajunge în jgheabul de colectare amplasat transversal cu
decantoarele secundare înspre partea de evacuare. Din acest jgheab apele epurate şi decantate
sunt preluate de staţia de pompare treapta a-II-a şi deversate în raul Someş.
Nămolul în exces este preluat de instalaţiile existente unde este concentrat, stabilizat,
elutriat, îngroşat şi depus pe halda de nămol.
5.2.3. Descrierea instalaţiilor ce echipează bazinul de aerare nr.3
5.2.3.1. Bazinul cu nămol activat nr. 3 – Descriere
Este o construcţie din beton armat cu dimensiunile interioare LxBxH de 62x24,8x4,5m
(înălţimea activă Ha=3,5m), cu un volum total de aproximativ 6.050 m3 şi un timp de retenţie de
aproximativ 2,5 ore, prevăzut la partea anterioară cu canale de aducţiune a apei uzate, la capătul
celalalt cu canal de prelevare a apei epurate şi canal de aducţiune şi repartizare a nămolului activ,
dispus longitudinal pe mijlocul bazinului între cele două şiruri de compartimente. Peste canalul
de aducţiune şi repartizare a nămolului activ, fiecare bazin este prevăzut cu o pasarelă din beton
ce are lăţimea de 1m şi lungimea de 62 m (cât lungimea bazinelor).
Transversal, pe mijlocul fiecarui compartiment al bazinului şi intersectând pasarela sunt
construite platforme de beton susţinute de doi stalpi din beton armat, fixate de radierul
compartimentului pe picioare tronconice de 1,5x1,5m la bază.
Bazinul este compus din 10 compartimente (2 x 5) de 12,4x12,4m, care comunică între
ele. Radierul fiecarui compartiment este plan, cu excepţia marginilor care sunt înălţate cu 0.8m
pe o adancime de aproximativ 2,4 m realizându-se astfel o pantă de 300.
Fig. V.2.
Bazinul de aerare nr. 2.
CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU MEMBRANĂ
ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUNICIPIULUI DEJ, JUD. CLUJ
83
Staţia de aer comprimat se va echipa cu două turbosuflante de 3500 m3/h/buc.
asigurându-se necesarul de oxigen pentru întreaga cantitate de apă care se va epura biologic în
bazinul nr.3.
Astfel staţia de epurare se va compune:
pentru circuitul aerului din:
staţie de turbosuflante cu o capacitate de maxim 7.000 m3/h aer la presiunea de 6
mcol.H2O;
magistrala de aer din otel inox, compusă dintr-un colector de aer cu Dn=400mm (rezultă
Vaer=15m/s) şi două conducte magistrale cu Dn=270mm (Vaer=17m/s) prevăzute cu
ştuţuri de racordare Dn=4” (V=8,25m/s) şi robineţi de închidere cu sferă Dn 4” şi robineţi
cu sertar Dn 4”. Colectorul este prevăzut cu două tronsoane de admisie a aerului de la
turbosuflante.
reţea de aerare bazine cu nămol activat, compusă din module de aerare prevăzute cu 2200
difuzori, racordate la conductele magistrale (având ca priză robineţii de 4”) prin conducte
distribuitoare De 110 mm din polietilenă, prevăzute cu coturi mecanice De 110x4”.
Reglarea debitului de aer se face manual sau automat în funcţie de concentraţia de oxigen
dizolvat în apa din bazinul de aerare, semnalată de o sondă montată în bazin.
Transferul de oxigen de la aer la apă, în aerarea pneumatică, este un proces complex în
care apar o multitudine de factori ce-l influenţtează.
Pentru a determina parametrii ce caracterizează transferul de oxigen de la aer la apă,
specifici unui anumit dispozitiv de aerare, sunt necesare efectuarea de experimentări.
Rezultatele obţinute prin efectuarea acestor experimentări insituu, sunt prelucrate, prin
aplicarea ecuaţiilor transferului de oxigen, ecuaţii unanim acceptate şi prin măsurătorile şi
înregistrările directe ale echipamentelor de monitorizare şi automatizare.
Fig. V.3.
Bazinul de aerare nr. 3
echipat cu difuzori cu
membră elastică
5.2.3.2. Sistemul de aerare propus
Sistemul de aerare se compune din:
1. Staţie de aer comprimat;
2. Magistrala de aducţiune aer la bazinul cu nămol activat;
3. Reţea de distribuţie a aerului în bazin;
4. Sistem de automatizare pentru reglarea automată a debitului de aer şi monitorizarea
parametrilor de funcţionare a întregului sistem.
CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU MEMBRANĂ
ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUNICIPIULUI DEJ, JUD. CLUJ
84
5.2.3.2.1. Staţia de aer comprimat
Aerul necesar epurării biologice va fi produs de 5 suflante cu pistoane rotative (existente)
cu debitul Qmax=2400 m3/h/buc., la presiunea p=1,4 bar.
Pentru alimentarea sistemului de aerare din bazinul de epurare biologică nr. 2 se vor
utiliza 3 din cele 5 suflante existente, iar pentru alimentarea cu aer comprimat a bazinului de
epurare biologică nr. 3 se vor utiliza cele două turbocompresoare propuse. Din cele două suflante
rămase una va alimenta bazinele de stabilizare biologică a nămolului în exces iar cealaltă se va
păstra în rezervă.
Staţia de aer comprimat se va echipa cu două turbosuflante de 3500 m3/h/buc. (debitul de
aer crescând astfel de la 12.000 mc/h la cca. 19.000 mc/h), asigurându-se necesarul de oxigen
pentru întreaga cantitate de apă care se va epura biologic în bazinele nr.2 şi nr.3.
Bazinul nr.2 se va recondiţiona, înlocuindu-se difuzoarele defecte, iar bazinul nr.3 se va
moderniza prin echiparea cu un sistem de aerare cu difuzoare cu membrană elastică care va
înlocui aeratoarele mecanice de suprafaţă.
Astfel staţia de epurare se va compune -pentru circuitul aerului necesar bazinului de
epurare nr.3 - din:
staţie de turbosuflante cu o capacitate de maxim 7.000 m3/h aer la presiunea de 6
mcol.H2O;
magistrala de aer din oţel inox;
reţea aerare bazin cu nămol activat.
5.2.3.2.2. Magistrala de aducţiune aer
Magistrala de aer este compusă dintr-un colector de aer cu Dn=400mm (rezulta
Vaer=15m/s) şi două conducte magistrale cu Dn=270mm (Vaer=17m/s) prevăzute cu ştuţuri de
racordare Dn=4” (V=8,25m/s) şi robineţi de închidere cu sfera Dn 4” şi robineţi cu sertar Dn 4”.
Colectorul este prevăzut cu două tronsoane de admisie a aerului de la turbosuflante.
Pozarea magistralei de aer şi a conductelor distribuitoare se realizează pe suporti
metalici executaţi din profile laminate şi ţeavă pentru construcţii, protejate la coroziune cu
vopsele clorvinilice.
5.2.3.2.3. Reţeaua de distribuţie şi dispersie a aerului în bazinul cu nămol activat
Este compusă din module de aerare, racordate la conductele magistrale (având ca priză
robineţii de 4”) prin conducte distribuitoare D110 din polietilenă, prevăzute cu coturi mecanice
de 110x4”.Ele sunt distribuite în compartimentele care compun bazinul cu nămol activat nr.3.
Reţeaua este realizată din 20 module de bază cu o construcţie din conducte de
polietilena PEHD cu D110 mm şi D 50 mm şi 10 module circulare cu D110 mm şi D 75 mm,
montate pe suporţi metalici din oţel inox fixaţi de radier cu şuruburi autofiletante şi dibluri. Pe
conductele din polietilena se montează piese de branşare pe care se fixează difuzoarele de
dispersie prin înşurubare cu nipluri.
CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU MEMBRANĂ
ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUNICIPIULUI DEJ, JUD. CLUJ
85
Fig. V.4. Reţea de aerare – Detaliu de montaj modul de aerare
Modulele de aerare sunt legate la conductele distribuitoare prin tronsoane din polietilenă
cu D 110 mm. Reţeaua este alimentată de la o conducta cu D110 mm prevazută cu piese de
branşare D110 x 1 1/2”, racorduri de compresiune D 50 mm şi robineti Dn 100 mm.
În fiecare compartiment, de formă aproximativ pătrată, dispersia se realizează prin
intermediul a 2 module de bază prevăzute fiecare cu câte 84 de difuzoare tip DMB şi un modul
circular pe care sunt montate 52 difuzoare (total: 220 difuzoare/compartiment X 10 comp.
=2.200 difuzoare).
Fig. V.5. Reţea de aerare – Modul de bază
Un modul circular este format din două conducte D110 mm cu lungimea de 4735 mm
prinse între ele cu un teu egal D110 mm care se racordează la conducta de admisie aer D110
mm. Pe capetele libere ale conductelor se montează coturi D110 mm pe care se prind conducte
D110 mm cu lungimea de 9.500 mm.
Pe conductele de baza astfel imbinate se monteaza la distante egale coliere de bransare
D110 x ½” de care se prind nipluri si difuzoare cu membrană elastică DMB½”.
CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU MEMBRANĂ
ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUNICIPIULUI DEJ, JUD. CLUJ
86
Fig. V.6. Reţea de aerare – Modul inelar
În figura V.7. se vede un compartiment echipat cu un modul de aerare inelar şi cu două
module de bază.
Fig. V.7. Reţea de aerare – Compartiment echipat
Difuzoare de aerare
Difuzorii poroşi cu membrane de cauciuc elastic pot funcţiona în regim intermitent şi nu
necesită curăţare. Aerul sub presiune pătrunde prin intermediul găurilor centrale de admisie din
taler în volumul cuprins sub membrana aflată în expansiune, perforaţiile fine ale acesteia lăsând
să treacă în mediul lichid bule foarte fine.
La încetarea admisiei aerului membrana elastică se destinde şi sub presiunea coloanei de
apă de deasupra difuzorului se asează pe nervura circulară centrală a talerului, corespunzător
zonei neperforate a membranei, împiedicând astfel accesul apei uzate în reţeaua de distribuţie a
aerului. Acest fapt permite şi exploatarea discontinuă a sistemului de aerare.
CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU MEMBRANĂ
ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUNICIPIULUI DEJ, JUD. CLUJ
87
Fig.V.10. Reţea aerare – Difuzor cu membrană
elastică. Elemente componente
Aerarea poate fi complet decuplată, neexistând pericolul înfundării.
Difuzoarele cu membrană elastică au o construcţie simplă şi se montează uşor prin
înfiletarea lor în ştuţurile existente la reţeaua de distribuţie a aerului.
5.2.3.2.4. Sistem de automatizare pentru reglarea automată a debitului de aer şi
monitorizarea parametrilor de funcţionare
Optimizarea fazelor procesului de automatizare comportă următoarele etape:
1- acţionarea;
2- calcularea parametrilor de lucru;
3- reglarea;
4- poziţionarea.
Raportarea parametrilor de funcţionare fac posibilă reducerea costurilor şi creşterea
siguranţei în funcţionare. Pe lângă soluţiile standard de automatizare au fost asigurate şi module
Fig.V.8. Reţea aerare – Difuzor
cu membrană elastică
DMB1/2”
Fig.V.9 Reţea aerare – Detaliu de montaj
difuzor de aerare pe conducta de
polietilenă
CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU MEMBRANĂ
ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUNICIPIULUI DEJ, JUD. CLUJ
88
soft-ware şi hard-ware pentru sisteme şi instalaţii de comandă şi automatizare centralizate sau
individuale. Acestea trebuie dotate cu sisteme moderne de supraveghere şi deservire. Aparatura
de efectuare a măsurărilor şi analizelor completează programul pentru tehnica protecţiei mediului
în domeniul tratării apelor reziduale. Aceasta presupune asigurarea de traductoare şi senzori
adecvaţi pentru orice analiză a apelor reziduale.
În figura de mai jos este prezentat un sistem tipic de epurare a apelor uzate, cu
plasamentul senzorilor utilizaţi pentru măsurarea principalilor parametri.
Fig.V.11. Sistem de epurare a apelor uzate, cu plasamentul senzorilor
Procesul din figura V.11. cuprinde următoarele utilaje:
1- sistem de grătare pentru reţinerea corpurilor solide de dimensiuni mari;
2- deznisipator;
3- vas pentru flotaţie cu aer;
4- bazin pentru sedimantare primară;
5- bazin pentru epurare biologică aerobă cu nămol activ;
6- bazin pentru sedimentare secundară.
Monitorizarea în timp real a unui astfel de proces presupune utilizarea traductoarelor on-line,
care sunt în general scumpe în comparaţie cu metodele de laborator pentru determinarea
respectivilor parametri. Utilizarea lor este esenţială atât pentru monitorizarea întregului proces la
o staţie de epurare cât şi pentru reglarea unor parametri importanţi în obţinerea calităţilor impuse
apei epurate. Un sistem de monitorizare complex în care semnalele unificate de la toate
traductoarele sunt achizitionate la o staţie de lucru (PC industrial) reprezintă primul pas spre
conducerea automată a întregului proces sau măcar a utilajelor mai importante. În schema
prezentată este necesară automatizarea bazinului de aerare şi a decantorului secundar.
5.2.3.2.5. Descrierea lucrarilor de automatizare – dispecerizare din cadrul sistemului de
aerare al staţiei de epurare din municipiul Dej
Staţia de epurare este automatizată, cele mai multe procese sunt coordonate de un
automat programabil (PLC) şi nu este nevoie de prezenţa permanentă a unui operator. Automatul
programabil (PLC) verifică şi dirijează parametrii procesului de epurare, în caz de avarie trimite
un mesaj de alarmă şi dă alarma.
Funcţionarea sistemului de automatizare este următorul:
În modul de funcţionare ON toţi consumatorii electrici (pompe, suflante, aparate de
masură şi control, etc.) sunt alimentaţi cu energie electrică, dar sunt în stare de stand-by.
CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU MEMBRANĂ
ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUNICIPIULUI DEJ, JUD. CLUJ
89
În caz de avarie, pe panoul de comandă apar semnale de avarie, dar nu se efectuează nici
o operaţie.
În modul de funcţionare MANUAL utilajele pot fi coordonate de la panoul de comandă
separat şi independent, fără separarea lor.
Modul de funcţionare SERVICE este o fază intermediară între modul MANUAL şi
modul AUTO total automatizat. Cu acest mod operatorul poate alege o anumită stare de
funcţionare a unei anumite unităţi din staţia de epurare.
Instalaţiile de dispecerizare conţin lucrări specifice, enumerate după cum urmează:
Bazinele de aerare nr. 2 şi nr. 3
- Măsurarea continuă a concentraţiei de oxigen dizolvat în apă (inclusiv a temperaturii
apei) în domeniu 0-5 mg/l, în cadrul bazinelor de aerare nr. 2 şi nr. 3 şi la ieşirea apei
epurate din jgheabul colector al decantorului secundar (1 punct de măsurare);
- Măsurarea continuă a PH- ului (inclusiv a temperaturii apei- utilizând acelaşi traductor)
în domeniu 6-10 PH, la ieşirea apei din bazinele de aerare nr. 2 şi nr. 3 (1 punct de
masură);
- Măsurarea continuă a turbidităţii la ieşirea apei din jgheabul colector al decantorului
secundar (1 punct de măsurare);
- Măsurarea continuă a debitului de aer vehiculat de suflante, prin intermediul unui
debitmetru tip VORTEX( Dn 300 mm) pe fiecare magistrală. Domeniul măsurat este 0-
20.000mc/h.
- Măsurarea continuă a debitului de apă epurată, prin intermediul unui debitmetru pentru
canale deshise (Arie x Viteză) pentru canale şi conducte cu curgere gravitaţională, fără a
fi necesară o anumită geometrie de canal.
- Contorizare ore de funcţionare suflante la dispecer.
- Comanda debitului de aer furnizat de suflante în funcţie de oxigenul dizolvat în bazinele
de aerare.
Dispeceratul instalaţiei de aerare
Acesta asigură preluarea tuturor parametrilor achiziţionaţi local în cadrul sistemului de
aerare şi afişarea lor la cererea operatorului, asigurându-se o gestiune de timp real a întregului
sistem de epurare biologică (bazine de aerare şi decantor secundar), folosind un sistem format
dintr-un automat programabil (PLC) cu configuraţie corespunzatoare, schema sinoptică şi
calculatorul de proces.
Comunicaţia dintre echipamentele montate local şi dispecerat se face prin cabluri de
semnalizare îngropate pentru transmisia semnalelor logice (0-15 Vc.c.) şi analogice (4-20mA).
Comunicaţia dintre calculator (PC) şi automatul programabil (PLC) se face prin interfaţa serială
de comunicaţie bidirecţională standard RS 232.
Instalaţiile de automatizare – dispecerizare asigură:
supravegherea compartimentelor de aerare;
comanda automată a debitului de aer;
supravegherea automată a întregului flux de la dispeceratul existent.
CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU MEMBRANĂ
ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUNICIPIULUI DEJ, JUD. CLUJ
90
Se precizează că a fost utilizată aparatură de înaltă fiabilitate furnizată de firme
consacrate, astfel:
Aparate locale AMC
a) Debitmetru de aer tip VORTEX (pt. Dn 300 mm), cu iesire 4-20 mA:
- Cod PROWIRL 70 Dn 300 mm - furnizor Endress + Hauser - Germania;
- Debitmetru pentru canale şi conducte cu curgere gravitaţională, cu masură
- Arie X Viteza , cu iesire 4-20 mA;
- Cod SIGMA 950 AV –furnizor American Sigma.
b) Traductoare măsurare continuă concentraţie oxigen dizolvat, PH, turbiditate, cu iesire 4-
20 mA şi detecţie, 2 trepte de nivel programabile:
- Cod traductor PH [CPF 10-B3 (senzor) + CPM 252 (bloc electronic)], - furnizor
Endress+ Hauser-Germania;
- Cod traductor oxigen dizolvat [COS4(senzor) + COM 252(bloc electronic)], -furnizor
Endress+ Hauser-Germania;
- Cod traductor turbiditate [CUS 41(senzor) + CUM 252(bloc electronic)], -furnizor
Endress+ Hauser-Germania.
Aparatura de achiziţie date
a) Automat programabil (PLC) cu nrumăr variabil de intrări-ieşiri logice şi analogice,
inclusiv modulele aferente, amplasat în dulapul de la dispecerat, Furnizor - Groupe
Schneider (Franta);
La dispecerat s-a prevăzut o schema sinoptică cu lămpi de semnalizare (diode luminiscente )
pentru informarea rapidă a operatorului asupra defectului.
b) Calculatorul de proces.
Dulap de automatizare AMC
În figura de mai jos este prezentat schematic un sistem de epurare biologică a apelor
uzate, cu plasamentul senzorilor utilizati pentru măsurarea principalilor parametri.
Fig.V.12. Sistem de epurare biologic a apelor uzate, cu plasamentul senzorilor
Procesul din figura de mai sus cuprinde următoarele utilaje:
1 – bazin pentru epurare biologică aerobă cu nămol activ;
2 – bazin pentru decantare secundară.
Porţiunea delimitată cu linie punct reprezintă treapta de epurare biologică pentru care este
necesară automatizarea sistemului de aerare.
CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU MEMBRANĂ
ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUNICIPIULUI DEJ, JUD. CLUJ
91
5.2.4. Etapele experimentărilor desfăşurate
În acest studiu sunt prezentate experimentările efectuate pe difuzoare cu membrană
elastomer, difuzoare produse de SC IMAT SRL Bistriţa.
Ca fluid supus aerarii s-a utilizat apa uzată distribuită în treapta biologică de la staţia de
pompare ce preia apele uzate menajere ale municipiului Dej împreună cu apele uzate industriale
de la SC SOMEŞ SA (fostul Combinat de Celuloză şi Hârtie) din Dej.
Experimentările au fost făcute în următoarele condiţii:
a. S-au testat un număr de 2200 difuzoare amplasate pe radierul bazinului
Dispunerea difuzoarelor s-a făcut simetric. Dimensiunile în plan ale bazinului sunt de
(60x25)m, [10 compartimente ce comunică între ele de (12x12)m câte 5 pe două rânduri].
b. Debitul de aer insuflat. S-au realizat 8 trepte de funcţionare pentru turbosuflanta cu debit
reglabil, cea de a doua turbosuflantă funcţionând la capacitatea maximă
Valorile debitelor de aer sunt determinate în funcţie de temperatura aerului la admisie şi
de presiunea de refulare, arătate în diagramele de funcţionare a turbosuflantelor.
Pentru o mai bună evaluare a debitului de aer introdus în bazin, (respectiv a debitului
specific de aer) s-au utilizat două diagrame de funcţionare a turbosuflantei EC 3.5-1.5 la
presiunile de 0,40 bar şi 0,50 bar şi trei diagrame de funcţionare a turbosuflantei EC10 -1.5 la
presiunile de 0,40 bar, 0,45 bar şi 0,50 bar.
c. Înalţimea coloanei de apă folosite pentru aerare, respectiv adâncimea de insuflare
În experimentările descrise au fost utilizate înălţimi ale coloanei de apă cuprinse între
3,80 m măsurată de la radier şi 3,60 m măsurată de la nivelul de montare a difuzorilor;
d. Temperatura aerului şi a apei
Datorită duratei în timp a experimentărilor temperatura aerului şi a apei a avut valori
cuprinse între +7 ˚C şi +15 ˚C.
e. Presiunea atmosferică a avut oscilaţii între valorile 753,5 şi 770 mmHg.
f. Punctele de determinare a concentraţiei de oxigen dizolvat în apă.
S-au prelevat probe de la trei niveluri din bazinul de testare (spre gura de evacuare),
astfel:
punctul P1 – situat la 1,00 m deasupra radierului bazinului;
punctul P2 – situat la 2,50 m deasupra radierului bazinului;
punctul P3 – situat la 3,30 m deasupra radierului bazinului.
g. Durata de aerare şi frecvenţa de citire a datelor.
Pentru ciclurile experimentale 1,2,3, durata de aerare a fost de 24 minute, iar citirea
datelor afişate privind concentraţia de oxigen s-a facut din 3 în 3 min.
Din prelucrarea datelor obţinute în această situaţie a reieşit necesitatea unei durate mai
mari de aerare pentru atingerea valorii de echilibru a oxigenului dizolvat în apă.
Astfel pentru ciclurile experimentale 4…8, durata de aerare a fost de 40 min. iar citirea
datelor afişate privind concentraţia de oxigen s-a facut din cinci în cinci minute.
Elemente determinate prin măsurare directă
Pentru fiecare ciclu au fost determinate, prin măsurare directă, următoarele elemente:
a. temperatura aerului (θaer – în ˚C) – cu ajutorul unui termometru cu alcool;
b. temperatura apei (θaer – în ˚C) – cu ajutorul unui termometru cu mercur, scufundat în
bazin;
CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU MEMBRANĂ
ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUNICIPIULUI DEJ, JUD. CLUJ
92
c. presiunea atmosferică (Patm. – în mmHg) – cu ajutorul unui barometru;
d. înălţimea coloanei de apă (H – în m) ce urmează să fie aerată;
e. adâncimea de insuflare (Hins. - în m) – a aerului comprimat;
f. volumul de apă (V – în m3) – ce urmează să fie aerat.
Elemente determinate prin prelucrarea măsurătorilor directe
Parametrii determinaţi ca urmare a măsurării directe a permis calcularea debitului de aer
introdus în bazinul de testare pentru care s-a folosit un manometru diferenţial cu apă, branşat la
prizele diafragmei montate pe conducta de refulare a suflantei.
Pentru fiecare ciclu experimental s-au făcut mai multe măsurători pentru care s-a
determinat diferenţa de presiune medie la manometrul cu apă (Δpm).
Ca urmare, debitul de aer utilizat la fiecare experimentare este un debit calculat pentru
valoarea medie a diferenţei de presiune, comparat cu debitul total de aer determinat din
diagramele de debit în funcţie de temperatura aerului pe admisie, presiunea de refulare a aerului
şi unghiul α de deschidere a paletelor reglabile ale turbosuflantei ESC 3.5 – 1.5.
Rezultate obţinute în cadrul experimentărilor
Orice sistem de aerare, mecanic sau pneumatic, se caracterizează prin anumite mărimi ce
reprezintă performanţele sistemului. Pentru aerarea pneumatică aceste mărimi sunt:
Vo = viteza de oxigenare, în g O2/ m3, apă, h;
CO = capacitatea de oxigenare, în kg O2/zi;
c’o= capacitatea specifică de oxigenare, în g O2/m3 aer, ad. ins.
Condiţiile în care s-au desfăşurat experimentările, împreună cu rezultatele şi prelucrarea
lor sunt prezentate în tabelele V.1…V.8.
Astfel, pentru viteza de oxigenare, vo, s-au obţinut valori cuprinse între 259 kg O2/m3
aer.h şi 284 kg O2/m3 aer.h, utilizând metoda exponenţială şi valori de 234 kg O2/m
3 aer.h şi
269 kg O2/m3 aer.h, utilizând metoda logaritmului natural din deficitul de oxigen.
Pentru capacitatea de oxigenare (CO) s-au obţinut următoarele valori:
între 6.216 kg O2/zi şi 6.816 kg O2/zi, utilizând metoda exponenţială;
între 5.616 kg O2/zi şi 6.456 kg O2/zi, utilizând metoda logaritmului natural din deficitul
de oxigen.
Parametrul cel mai reprezentativ pentru caracterizarea unui dispozitiv pneumatic de
aerare este capacitatea specifică de oxigenare, c’o, pentru care s-a obţinut următoarea gamă de
valori:
între 12,5 g O2/m3aer,m ad. ins. şi 14,1 g O2/m
3aer,m ad. ins., utilizând metoda
exponenţială;
între 12,6 g O2/m3aer,m ad. ins. şi 13,7g O2/m
3aer,m ad. ins., utilizând metoda
logaritmului natural din deficitul de oxigen.
Datele sunt pentru apa uzată provenită de la SC Someş SA Dej în amestec cu apa uzată
menajeră provenită de la locuitorii municipiului Dej.
CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU MEMBRANĂ
ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUNICIPIULUI DEJ, JUD. CLUJ
93
Diagrame turbosuflante
Caracteristici de debit pentru ESC 3,5-1,5
2000
2500
3000
3500
20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
Pozitie vana aspiratie (°)
Deb
it d
e ae
r (m
c/h)
Temperatura ambianta:
Presiunea de refulare: 0,40 bar
Presiunea ambianta: 760 mmHg
30 °C
20 °C
10 °C
-10 °C
0 °C
Caracteristici de debit pentru ESC 3,5-1,5
1500
2000
2500
3000
20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
Pozitie vana aspiratie (°)
Deb
it de
aer
(mc/
h)
Presiunea de refulare: 0,50 bar
Presiunea ambianta: 760 mmHg Temperatura ambianta:
30 °C
20 °C
10 °C
-10 °C
0 °C
Caracteristici de debit pentru ESC 10-1,5
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90
Pozitie vana aspiratie (°)
Deb
it d
e ae
r (m
c/h
)
Presiunea de refulare: 0,40 bar
Presiunea ambianta: 760 mmHg Temperatura ambianta:
30 °C
20 °C
10 °C
-10 °C
0 °C
CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU MEMBRANĂ
ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUNICIPIULUI DEJ, JUD. CLUJ
94
Performanţele difuzoarelor cu membrană de cauciuc, ce reies din experimentările
prezentate, sunt arătate centralizat în figurile de mai jos.
EXPERIENŢA Nr. 1
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
Timp aerare (min)
Od
t (m
g/l)
P3 0.221 0.498 0.614 0.925 1.324 1.774 2.112 2.868 3.124
P2 0.165 0.325 0.346 0.689 0.964 1.165 1.362 1.654 1.965
P1 0.1225 0.221 0.326 0.366 0.451 0.651 0.711 0.925 1.112
0 3 6 9 12 15 18 21 24
Fig.V.13. Variaţia oxigenului dizolvat din apă in cadrul ciclului experimental nr.1
EXPERIENŢA Nr. 2
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
Timp aerare ( min)
Od
t (m
g/l)
P3 0 0.231 0.441 0.924 1.511 1.131 1.622 2.347 2.981
P2 0.066 0.096 0.214 0.202 0.844 0.966 1.241 1.637 1.632
P1 0.031 0.11 0.317 0.424 0.531 0.539 0.611 0.551 0.921
0 3 6 9 12 15 18 21 24
Fig.V.14. Variaţia grafică a oxigenului dizolvat din apă în ciclul experimental nr.2
Ciclul experimental nr.1
Ciclul experimental nr.2
CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU MEMBRANĂ
ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUNICIPIULUI DEJ, JUD. CLUJ
95
EXPERIENŢA Nr. 3
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
Timp aerare (min)
Od
t (m
g/l)
P3 0.111 0.523 0.995 0.876 1.347 1.686 2.358 3.414 3.624
P2 0.081 0.346 0.321 0.604 0.759 1.254 1.615 2.32 2.514
P1 0.011 0.122 0.322 0.362 0.511 0.512 0.664 0.893 1.235
0 3 6 9 12 15 18 21 24
Fig.V.15. Variaţia grafică a oxigenului dizolvat din apă în ciclul experimental nr.3
EXPERIENŢA Nr. 4
0
1
2
3
4
5
6
Timp aerare (min)
Od
t (m
g/l)
P3 0 0.657 1.208 1.664 2.518 3.347 3.397 4.436 5.642
P2 0 0.301 0.631 1.296 1.418 2.276 3.353 3.621 4.235
P1 0 0.668 1.074 1.374 1.877 2.08 2.644 3.121 3.631
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Fig.V.16. Variaţia grafică a oxigenului dizolvat din apă în ciclul experimental nr.4
Ciclul experimental nr.3
Ciclul experimental nr. 4
CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU MEMBRANĂ
ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUNICIPIULUI DEJ, JUD. CLUJ
96
EXPERIENŢA Nr. 5
0
1
2
3
4
5
6
Timp aerare (min)
Od
t (m
g/l)
P3 0.112 0.324 1.124 1.695 2.535 3.179 4.246 4.212 4.768
P2 0 0.578 0.942 1.225 1.89 2.561 3.221 4.265 4.525
P1 0 0.421 0.745 0.932 1.474 1.503 1.903 2.845 3.616
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Fig.V.17. Variaţia grafică a oxigenului dizolvat din apă în ciclul experimental nr. 5
EXPERIENŢA Nr. 6
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
Timp aerare (min)
Od
t (m
g/l)
P3 0.532 0.643 1.259 2.148 2.63 3.145 3.252 4.207 4.3631
P2 0.135 0.652 1.126 1.624 2.638 2.754 3.337 4.414 4.341
P1 0.112 0.326 0.492 1.131 1.951 1.439 2.863 3.139 3.118
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Fig.V.18. Variaţia grafică a oxigenului dizolvat din apă în ciclul experimental nr. 6
Ciclul experimental nr. 5
Ciclul experimental nr. 6
CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU MEMBRANĂ
ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUNICIPIULUI DEJ, JUD. CLUJ
97
EXPERIENŢA Nr. 7
0
1
2
3
4
5
Timp aerare (min)
Od
t (m
g/l)
P3 0 1.004 1.124 2.695 2.535 3.179 3.646 4.212 4.45
P2 0 0.578 0.942 1.225 1.89 2.561 2.61 3.265 3.68
P1 0 0.125 0.941 1.077 1.474 1.503 1.903 2.045 2.43
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Fig.V.19. Variaţia grafică a oxigenului dizolvat din apă în ciclul experimental nr. 7
EXPERIENŢA Nr. 8
0
1
2
3
4
5
Timp aerare (min)
Od
t (m
g/l)
P3 0.532 0.643 1.259 2.148 2.63 3.145 3.652 4.207 4.32
P2 0.354 0.334 1.126 1.624 2.638 2.754 3.337 3.644 4.01
P1 0 0.326 0.492 0.764 0.951 1.439 1.863 2.139 2.53
0 5 10 15 20 25 30 35 40
Fig.V.20. Variaţia grafică a oxigenului dizolvat din apă în ciclul experimental nr. 8
Ciclul experimental nr. 7
Ciclul experimental nr. 8
CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU MEMBRANĂ
ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUNICIPIULUI DEJ, JUD. CLUJ
98
FIŞA DE MĂSURĂTORI INSTALAŢIE AERARE STAŢIE DE EPURARE
S.C. SOMEŞUL S.A. DEJ
Tabel V.1
Ta = 11˚C
α˚
19,4 29,1 41,4 49,4 58,6 68,8 80,2 90
Qaer[m3/h] 5543 5620 5695 5774 5846 5922 5991 6068
paer [bar] 0,421 0,426 0,431 0,431 0,431 0,436 0,436 0,436
O2 [mg/l] 4 4,2 4,2 4,2 4,4 4,4 4,4 4,4
Tref [˚C] 59 58 58 58 59 59 60 60
EXPERIENŢA Nr.1
0
1
2
3
4
5
6
7
Qaer (miimc/h) 0 5.543 5.62 5.695 5.774 5.846 5.922 5.991 6.068
Paer ( barr) 0 0.421 0.426 0.431 0.431 0.431 0.436 0.436 0.436
Odt ( mg/l) 0 4 4.2 4.2 4.2 4.4 4.4 4.4 4.4
0 19.4 29.1 41.4 49.4 58.6 68.8 80.2 90
Fig.V.21. Cantitatea de aer insuflat şi presiunea aferentă a suflantelor
Tabel V.2
Ta = 14oC
α˚
19,8 29,1 38,8 48 59,5 68,3 79,8 90
Qaer[m3/h] 5552 5622 5660 5768 5872 5925 5996 6104
paer [bar] 0,421 0,421 0,421 0,426 0,426 0,431 0,431 0,436
O2 [mg/l] 1,7 1,7 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5
Tref [˚C] 62 62 62 61 61 61 62 62
Tabel V.3
Ta = 7˚C
α˚
19,8 29,1 39,7 48,5 60,0 70,0 78,5 90
Qaer[m3/h] 5543 5620 5667 5758 5897 5956 5997 6088
paer [bar] 0,455 0,460 0,465 0,470 0,470 0,470 0,475 0,475
O2 [mg/l] 2,2 2,3 2,7 2,7 2,75 2,75 2,75 2,75
Tref [˚C] 57 56 55,8 55,8 56 56 56 57
Ciclul experimental nr.1
CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU MEMBRANĂ
ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUNICIPIULUI DEJ, JUD. CLUJ
99
EXPERIENŢA Nr 2
0
1
2
3
4
5
6
7
Qaer (miimc/h) 0 5.552 5.622 5.66 5.768 5.872 5.925 5.996 6.104
Paer ( barr) 0 0.421 0.421 0.421 0.426 0.426 0.431 0.431 0.436
Odt ( mg/l) 0 1.7 1.7 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5
0 19.4 29.1 38.8 48 59.5 68.3 79.8 90
Fig.V.22. Reprezentarea grafică a indicatorilor (Qaer, Paer)
aferenţi ciclului experimental nr.2
EXPERIENŢA Nr. 3
0
1
2
3
4
5
6
7
Qaer (miimc/h) 0 5.543 5.62 5.667 5.758 5.897 5.956 5.997 6.088
Paer ( barr) 0 0.455 0.46 0.465 0.47 0.47 0.47 0.475 0.475
Odt ( mg/l) 0 2.2 2.3 2.7 2.7 2.75 2.75 2.75 2.75
0 19.8 29.1 39.7 48.5 60 70 78.5 90
Fig.V.23. Reprezentarea grafică a indicatorilor (Qaer, Paer)
aferenţi ciclului experimental nr.3
Tabel V.4
Ta = 9˚C
α˚
19,8 30,4 40,1 50,2 60,4 70 80,7 87,7
Qaer[m3/h] 5603 5612 5712 5791 5870 5961 6024 6134
paer [bar] 0,434 0,440 0,450 0,450 0,450 0,450 0,455 0,455
O2 [mg/l] 4,1 4,1 4,3 4,3 4,4 4,5 4,5 4,5
Tref [˚C] 59 58 58 58 58 59 60 60
Ciclul experimental nr. 2
Ciclul experimental nr. 3
CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU MEMBRANĂ
ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUNICIPIULUI DEJ, JUD. CLUJ
100
EXPERIENŢA Nr. 4
0
1
2
3
4
5
6
7
Qaer (miimc/h) 0 5.603 5.612 5.712 5.791 5.87 5.961 6.024 6.134
Paer ( barr) 0 0.434 0.44 0.45 0.45 0.45 0.45 0.455 0.455
Odt ( mg/l) 0 4.1 4.1 4.3 4.3 4.4 4.5 4.5 4.5
0 19.8 30.4 40.1 50.2 60.4 70 80.7 87.7
Fig.V.24. Reprezentarea grafică a indicatorilor (Qaer, Paer)
aferenţi ciclului experimental nr.4
Tabel V.5
Ta = 11˚C
α˚
20,2 30,8 41 50,2 60 70,1 80,2 87,3
Qaer[m3/h] 5571 5704 5762 5799 5876 5942 6046 6128
paer [bar] 0,446 0,450 0,455 0,455 0,455 0,455 0,46 0,455
O2 [mg/l] 4,0 4,1 4,1 4,3 4,3 4,3 4,4 4,4
Tref [˚C] 63 62 61 62 62 62 62 62
EXPERIENŢA Nr. 5
0
1
2
3
4
5
6
7
Qaer (miimc/h) 0 5.57 5.7 5.76 5.8 5.88 5.94 6.05 6.13
Paer ( barr) 0 0.45 0.45 0.46 0.46 0.46 0.46 0.46 0.46
Odt ( mg/l) 0 4 4.1 4.1 4.3 4.3 4.3 4.4 4.4
0 20.2 30.8 41 50.2 60 70.1 80.2 87.3
Fig.V.25. Reprezentarea grafică a indicatorilor (Qaer, Paer)
aferenţi ciclului experimental nr. 5
Ciclul experimental nr. 4
Ciclul experimental nr. 5
CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU MEMBRANĂ
ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUNICIPIULUI DEJ, JUD. CLUJ
101
Tabel V.6
Ta = 15˚C
α˚
21 30,8 40,5 50,7 60,4 70,5 80,2 87,7
Qaer[m3/h] 5583 5708 5771 5802 5888 5950 6053 6130
paer [bar] 0,426 0,426 0,431 0,431 0,431 0,436 0,436÷0,441 0,441
O2 [mg/l] 3,2 3,2 3,3 3,3 3,35 3,4 3,5 3,5
Tref [˚C] 66,5 66 66 66 66 66,5 66 66
EXPERIENŢA Nr. 6
0
1
2
3
4
5
6
7
Qaer (miimc/h) 0 5.583 5.708 5.771 5.802 5.888 5.95 6.053 6.13
Paer ( barr) 0 0.426 0.426 0.431 0.431 0.431 0.436 0.436 0.441
Odt ( mg/l) 0 3.2 3.2 3.3 3.3 3.35 3.4 3.5 3.5
0 21 30.8 40.5 50.7 60.4 70.5 80.2 87.7
Fig.V.26. Reprezentarea grafică a indicatorilor (Qaer, Paer)
aferenţi ciclului experimental nr. 6
EXPERIENŢA Nr. 7
0
1
2
3
4
5
6
7
Qaer (miimc/h) 0 5.573 5.658 5.725 5.823 5.876 5.948 6.027 6.108
Paer ( barr) 0 0.416 0.421 0.421 0.431 0.455 0.47 0.446 0.441
Odt ( mg/l) 0 2.58 2.6 2.6 2.65 2.65 2.7 2.7 2.75
0 21.1 30.8 39.7 49.4 60.4 69.7 80.7 88.2
Fig.V.27. Reprezentarea grafică a indicatorilor (Qaer, Paer)
aferenţi ciclului experimental nr. 7
Ciclul experimental nr. 6
Ciclul experimental nr. 7
CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU MEMBRANĂ
ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUNICIPIULUI DEJ, JUD. CLUJ
102
Tabel V.7
Ta = 13˚C
α˚
21,1 30,8 39,7 49,4 60,4 69,7 80,7 88,2
Qaer[m3/h] 5573 5658 5725 5823 5876 5948 6027 6108
paer [bar] 0,416 0,421 0,421 0,431 0,455 0,470 0,446 0,441
O2 [mg/l] 2,58 2,60 2,60 2,65 2,65 2,70 2,70 2,75
Tref [˚C] 61 60,5 60,5 61 60 58 61 61
Tabel V.8
Ta = 11˚C
α˚
20 29,1 40,1 50,2 59,5 69,7 80,2 89,1
Qaer[m3/h] 5538 5622 5687 5764 5840 5929 5986 6101
paer [bar] 0,455 0,460 0,460 0,465 0,470 0,470 0,475 0,470
O2 [mg/l] 3,85 3,85 3,85 3,85 3,85 3,85 3,85 3,85
Tref [˚C] 60,5 61 60,5 61 61 61 61,5 62
EXPERIENŢA Nr. 8
0
1
2
3
4
5
6
7
Qaer (miimc/h) 0 5.538 5.622 5.687 5.764 5.84 5.929 5.986 6.101
Paer ( barr) 0 0.455 0.46 0.46 0.465 0.47 0.47 0.475 0.47
Odt ( mg/l) 0 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85
0 20 29.1 40.1 50.2 59.5 69.7 80.2 89.1
Fig.V.28. Reprezentarea grafică a indicatorilor (Qaer, Paer)
aferenţi ciclului experimental nr.8
Testarea acestui tip de difuzor, a evidenţiat o serie de calităţi, ce recomandă acest produs
ca o soluţie viabilă pentru procesul de aerare. Argumentele aduse în sprijinul acestei afirmaţii
sunt:
Performanţele deosebite în ceea ce priveşte transferul de oxigen în aerarea apelor uzate.
Rezultatele experimentărilor efectuate, au condus la estimări pentru capacitatea specifică
de oxigenare c’o de 12,5….14,1 g oxigen/mc, m ad.ins. în apa uzată, valoare superioară
celei corespunzătoare difuzoarelor din materiale poroase, a căror capacitate specifică de
Ciclul experimental nr. 8
CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU MEMBRANĂ
ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUNICIPIULUI DEJ, JUD. CLUJ
103
oxigenare are valori cuprinse între 8 …10 g oxigen/mc, m ad. ins. în situaţia în care
concentraţia de oxigen în apa epurată este cuprinsă între 1,5…4,5 mg/l.
Difuzorul este confecţionat din material plastic şi cauciuc, ceea ce îi conferă atât
rezistenţă mecanică bună cât şi rezistenţă la coroziune ( în cazul folosirii lor în medii
agresive);
Montarea şi demontarea acestui difuzor este deosebit de simplă, putând fi adaptat cu
uşurinţă la diametrul ştuţului existent pe conductele de distribuţie a aerului;
Înlocuirea membranei de cauciuc se face într-un timp scurt, sistemul de prindere al
membranei de difuzor fiind simplu şi nu este afectat de coroziune.
Rezultatele obţinute în această primă serie de experimentări constituie o bază solidă
pentru ca aceste produse să fie utilizate.
5.2.5. Rezultate obţinute în urma implementării soluţiei tehnice de aerare, cu membrane
elastice, la staţia de epurare din municipiul Dej
Rezultatele prezentate mai jos, în formă tabelară şi sub forma graficelor, arată fără dubii
eficacitatea epurării biologice a apelor uzate menajere cu sisteme de aerare cu randamente
ridicate privind transferul oxigenului din aer în apa uzată menajeră, precum şi importante
economii în consumul de energie electrică.
Situaţiile prezentate mai jos reprezintă valorile principalilor indicatori de calitate privind
apa epurată pentru anul 2009.
În urma efectuării calculelor s-au obţinut următoarele valori ale cantităţilor de poluanţi:
Tab. V.9. Rezultatele parametrilor analizaţi în luna ianuarie 2009
CONCENTRAŢII (mg/l) Q(mc/zi) CANTITĂŢI (kg/zi)
Indicator
Valoare
L.M.A. NTPA
001/ 2005 25516
Valoare
L.M.A.
NTPA 001/
2005 M.T.S. 9,56 35 243,93 893,06
NH4+ 17,93 2 457,50 51,03
P total 1,36 1 34,70 25,52
Detergenţi 0,074 0,5 1,89 12,76
Extractibile 13,00 20 331,71 510,32
Cianuri 0,002 0,1 0,05 2,55
Ni2+ 0,000 0,5 0,00 12,76
Cr total 0,005 1 0,13 25,52
Zn2+ 0,100 0,2 2,55 5,10
Pb2+ 0,000 0,2 0,00 5,10
NO2 0,45 1 11,48 25,52
NO3 0,58 25 14,80 637,90
CBO5 9,03 20 230,41 510,32
CCO - Cr 47,65 70 1215,84 1786,12
CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU MEMBRANĂ
ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUNICIPIULUI DEJ, JUD. CLUJ
104
Tab. V.10. Valorile parametrilor analizaţi în luna iulie 2009
CONCENTRAŢII (mg/l) Q(mc/zi) CANTITĂŢI (kg/zi)
Indicator
Valoare
L.M.A. NTPA
001/ 2005 23675
Valoare
L.M.A.
NTPA 001/
2005 M.T.S. 6,03 35 142,76 828,63
NH4+ 4,61 2 109,14 47,35
P total 2,01 1 47,59 23,68
Detergenţi 0,054 0,5 1,28 11,84
Extractibile 9,00 20 213,08 473,50
Cianuri 0,004 0,1 0,09 2,37
Ni2+ 0,000 0,5 0,00 11,84
Cr total 0,010 1 0,24 23,68
Zn2+ 0,040 0,2 0,95 4,74
Pb2+ 0,000 0,2 0,00 4,74
N02 0,66 1 15,63 23,68
N03 1,32 25 31,25 591,88
CBO5 8,57 20 202,89 473,50
CCO - Cr 46,40 70 1098,52 1657,25
Prezentarea sub formă grafică a acestor indicatori arată că apele epurate, folosind
sistemul de aerare cu bule fine, se încadrează în limitele maxime admise de normativele în
vigoare privind deversarea apei epurate în emisar.
Variaţia concentraţiei parametrului CBO5
0
5
10
15
20
25
AN 2007
CB
O5
(mg
/l)
CBO5 9.03 10.8 8.61 11.4 11.2 11.3 8.57 14.7 8.69 12.7 10.8 10
LMA 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20
ian feb mar apr mai iun iul aug sep oct nov dec
Fig. V.29. Variaţia concentraţiei parametrului CBO5
Anul 2009
CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU MEMBRANĂ
ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUN. DEJ, JUD. CLUJ
105
=
Variaţia concentraţiei parametrului CCOCr.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
AN 2007
CC
OC
r. (
mg/
l )
CCO-Cr 47.7 58.1 52.6 73 62.6 52.6 46.4 67.5 48.9 53.1 50.8 57.8
LMA 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70
ian feb mar apr mai iun iul aug sep oct nov dec
Fig. V.30. Variaţia concentraţiei parametrului CCO – Cr
Variaţia concentraţiei parametrului MTS
0
5
10
15
20
25
30
35
40
An 2007
MT
S (
mg
/l )
MTS 9.56 14.91 8.27 23.5 16.4 8.58 6.03 14.9 10.1 14 9.34 13.1
LMA 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35
ian feb mar apr mai iun iul aug sep oct nov dec
Fig. V.31. Variaţia concentraţiei parametrului MTS
Variaţia concentraţiei parametrului Fosfor ( P )
0
0.5
1
1.5
2
2.5
An 2007
P (
mg
/l )
P 1.36 0.82 0.43 0.23 1.16 1.66 2.01 1.3 0.56 0.29 0.32 1.19
LMA 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
ian feb mar apr mai iun iul aug sep oct nov dec
Fig. V.32. Variaţia concentraţiei parametrului fosfor (P)
Anul 2009
Anul 2009
Anul 2009
CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU MEMBRANĂ
ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUN. DEJ, JUD. CLUJ
106
Variaţia concentraţiei parametrului NH4
0
5
10
15
20
25
An 2007
NH
4 (
mg
/l )
NH4 17.93 15.6 16.8 19.8 22 8.26 4.61 4.73 2.56 4.5 2.91 11.7
LMA 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2
ian feb mar apr mai iun iul aug sep oct nov dec
Fig. V.33. Variaţia concentraţiei parametrului NH4
Variaţia concentraţiei parametrului NO2
0
1
2
3
4
5
An 2007
NO
2 (
mg
/l )
NO2 0.45 0.99 0.65 0.55 0.78 4.09 0.66 0.82 0.39 0.5 0.29 0.22
LMA 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
ian feb mar apr mai iun iul aug sep oct nov dec
Fig. V.33. Variaţia concentraţiei parametrului NO2
Din datele analizate rezultă următoarele aspecte:
treapta mecanică de epurare funcţionează cu o eficienţă bună având oscilaţii între 50 şi
70%;
treapta biologică de epurare are o eficienţă de peste 84 %;
se impune epurarea terţiară pentru reţinerea NH4 şi P.
5.3. Interpretarea rezultatelor obţinute
În condiţii de 2 mg/l de oxigen dizolvat în bazinele de aerare s-a determinat un randament
al transferului de oxigen de 6.8 kg de oxigen pe 1kw de energie folosită. Agitatoarele de la
suprafaţă (din instalaţia iniţială) au dat un randament de numai 2.5 kg de oxigen pe 1 kw folosit.
Anul 2009
Anul 2009
CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU MEMBRANĂ
ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUN. DEJ, JUD. CLUJ
107
Eficienţa sistemelor de aerare este des exprimată în termeni de kilograme de oxigen dizolvate la
1kw de energie folosită.
Bazinele de aerare pot avea orice formă cu condiţia ca acestea să aibă baza orizontală.
Eficienţa procesului de aerare este determinată de următorii factori:
adâncimea de insuflare;
mărimea bulelor fine;
condiţiile de curgere obţinute prin introducerea aerului comprimat în bazinul de aerare.
Conţinutul de oxigen este mai mare pe fundul bazinului, unde, datorită presiunii statice, se
ating valori mai mari ale coeficientului de saturaţie cu oxigen.
Acesta determină un deficit mai mare de oxigen la suprafaţă, deficit care este înlăturat prin
circulaţia pe verticală a apei, generată de curenţii ascensionali de amestec apă-aer. Cu cât bazinul
este mai adânc, cu atât timpul de contact dintre bulele de aer şi fluid este mai mare, acest factor
fiind determinant pentru eficacitatea aerării.
Sistemul de aerare asigură atât cantitatea de oxigen necesară cât şi omogenizarea conţinutului
bazinului.
Pentru a împiedica depunerea nămolului în bazinele cu nămol activat trebuie asigurat un
debit minim de aer de 2 mc/h la o suprafaţă minimă de bazin de 1 m2.
Difuzoarele trebuie să fie alimentate cu aer filtrat, fără ulei sau praf.
La racordul principal de aer comprimat de la staţia de compresoare, se va monta un
manometru şi eventual o diafragmă pentru măsurarea debitului de aer, dacă necesităţile o impun.
Deoarece orificiile membranei de cauciuc a difuzorilor se deschid numai în timpul
funcţionării, nu este posibilă obturarea lor. Eventualele depuneri de CaCO3 în zona orificiilor
dispar datorită elasticităţii membranei.
Aerul sub presiune patrunde prin intermediul gaurilor centrale de admisie din corp în
volumul cuprins sub membrană aflată în expansiune, perforaţiile fine ale acesteia lăsând să
treacă în mediul lichid bule foarte fine.
Zona centrală a membranei elastice nu este perforată şi funcţionează ca supapă de închidere
în momentul în care se opreşte admisia aerului, corpul (talerul suport) prezentând în această zonă
orificiul de admisie a aerului sub presiune, zona delimitată de o nervură profilată, circulară ce
facilitează o închidere etanşă.
La încetarea admisiei aerului membrana elastică se destinde şi sub presiunea coloanei de apă
de deasupra difuzorului se aşează pe nervura circulară centrală a talerului, corespunzator zonei
neperforate a membranei, împiedicând astfel accesul apei uzate în reţeaua de distribuţie a aerului.
Acest fapt permite şi exploatarea discontinuă a sistemului de aerare.
Introducerea aerului comprimat se realizează printr-un ştuţ filetat cu diametrul ½ “.
Difuzoarele au următoarele caracteristici tehnice:
debit de aer pe aerator: Qmin - max = 2 - 18 Nm3/h;
debit de aer recomandat pe aerator: Qmed = 4 - 12 Nm3/h;
pierderea de presiune în funcţie de debitul de aer: 10 - 25 mbar;
densitatea pe suprafaţă a aeratoarelor Ds = max. 9 buc/m2;
diametrul difuzorului D = 330 mm;
dimensiunea filetului de legatura ½”;
masa difuzorului cca 900 g;
capacitatea de oxigenare estimată: 15 – 20 gO2 / Nm3x m adâncime.
CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU MEMBRANĂ
ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUN. DEJ, JUD. CLUJ
108
Avantajele sistemului de aerare cu difuzori poroşi cu membrană elastică sunt următoarele:
rezistenţă hidraulică scăzută;
construcţie simplă;
randament ridicat;
durată de viaţă superioară;
posibilitate superioară de reglaj;
nu necesită supraveghere;
montaj uşor.
Eficienţa transferului de oxigen funcţie de concentraţie şi de adâncime este prezentată în
tabelul V.11.
Tab. V.30. Eficienţa transferului de oxigen funcţie de concentraţie şi de adâncime
%
oxigen
1m
adâncime
2m
adâncime
3m
adâncime
4m
adâncime
6m
adâncime
5% 30% 35% 40% 45% 50%
10% 25% 27% 30% 35% 40%
20% 20% 22% 23% 25% 30%
30% 15% 17% 18% 20% 22%
40% 10% 12% 14% 17% 18%
60% 6% 7% 8% 12% 15%
80% 2% 3% 6% 7% 9%
Compoziţia apei are o influenţă profundă pentru determinarea randamentului, de exemplu
randamentul este redus progresiv cu concentraţia de substanţe organice în apă şi cu poluarea.
CAPITOLUL VI. CONCLUZII
109
CAPITOLUL VI
CONCLUZII
6.1. Concluzii generale
Aerarea pneumatică reprezintă o treaptă importantă în procesul epurării biologice a
apelor uzate.
Eficienţa aerării pneumatice (atât din punct de vedere al procesului biologic în sine, cât şi
din punct de vedere energetic (cost), depinde în cea mai mare măsură de performanţele
dispozitivelor de aerare şi a materialelor folosite. În ultimii 25 ani au fost realizate pe plan
mondial, o serie de difuzoare cu membrană perforată, din cauciuc, ale caror performanţe în
oxigenarea apei sunt superioare materialelor poroase.
Sistemele de aerare, utilizând difuzori disc cu membrană, sunt eficiente în aerarea apei de
deasupra lor, în cazul insuflării de aer, şi toată apa de dedesubtul lor, până la fundul bazinului, în
cazul în care fenomenul de aspiraţie a apei antrenează apa de la fundul bazinului cu o viteză de
minim 0,3 m/s. Pentru a aera şi a antrena toată apa din bazin, difuzorii de aer trebuie să fie situaţi
în partea cea mai adâncă a bazinului la o departare de cel mult 0,3 m de radier şi 0,5 m faţă de
pereţii laterali.
Cea mai eficientă metodă de aerare este cea cu difuzori care produc bule fine. Pentru a
menţine la saturaţie concentraţiile de oxigen din apă, cantitatea de oxigen introdusă a fost de 3
până la 10 ori mai mare decât cea cerută pentru a menţine niveluri de oxigen adecvate. S-a
definit nivelul adecvat de oxigen ca fiind între 3 şi 4 mg/l.
Rezultatele experimentărilor efectuate, au condus la estimări pentru capacitatea specifică
de oxigenare de 14….24 g O2/mc, m ad. ins, valoare superioară celei corespunzătoare
difuzoarelor din materiale poroase, a căror capacitate specifică de oxigenare are valori cuprinse
între 8 …10 g oxigen/mc, m ad. ins.
Pierderea de presiune prin acest difuzor se înscrie în gamă 23…50 m Barr
valoare inferioară celei corespunzătoare difuzoarelor poroase, pentru care pierderea de presiune
este de minimum 50 m Barr. Acest parametru influenţează în mod decisiv randamentul energetic.
Pe lângă performanţele amintite mai sus, trebuiesc remarcate următoarele:
difuzorul este confecţionat din material plastic şi cauciuc, ceea ce îi conferă atât
rezistenţă mecanică bună cât şi rezistenţă la coroziune ( în cazul folosirii lor în medii
agresive);
montarea şi demontarea acestui difuzor este deosebit de simplă, putând fi adaptat cu
uşurinţă la diametrul ştuţului existent pe conductele de distribuţie a aerului;
înlocuirea membranei de cauciuc se face într-un timp scurt, sistemul de prindere al
membranei de difuzor fiind simplu şi nu este afectat de coroziune.
Efecte pozitive:
micşorarea costurilor de exploatere cu cca. 15%;
mărirea eficienţei de transfer a oxigenului dizolvat din aer în apă la cca. 30%;
reducerea consumului energetic specific pe m3 de apă epurată de la cca. 77 [W/m
3] la 54
[W/m3], ca urmare a utilizării suflantei de aer cu turaţie reglabilă cu funcţionare
CAPITOLUL VI. CONCLUZII
110
automatizată. Prin aplicarea tehnologiei de oxigenare, se estimează o reducere a costului
apei epurate cu 10%;
reducerea impactului asupra mediului ca urmare a eficientizării funcţionării staţiei de
epurare în ceea ce priveşte oxidarea compuşilor de natură organică şi a celor de azot şi
înscrierea în limitele reglementate a efluenţilor epuraţi;
reducerea indirectă a impactului asupra mediului ca urmare a reducerii consumului de
energie electrică.
6.2. Conţinutul lucrării
Lucrarea intitulată “ Contribuţii la îmbunătăţirea procesului de aerare a apelor uzate”
este structurată pe 6 capitole, dezvoltată pe 197 pagini, 102 figuri, 60 tabele, relaţii de calcul şi o
listă cu 148 titluri cu cele mai recente apariţii ştiinţifice din ţară şi din străinătate. În partea finală
se prezintă o Anexă cu imagini foto de la staţia de epurare a apelor uzate menajere a
municipiului Dej, jud. Cluj.
Capitolul I „Introducere” cuprinde noţiuni şi definiţii care se utilizează pe parcursul
lucrării, termeni de actualitate şi elemente relevante legate de dezvoltarea economică sănătoasă
care nu se poate realiza decât între anumite limite impuse de :
capacitatea sistemelor naturale de a furniza energie şi materii prime;
capacitatea mediului de a absorbi poluarea şi deşeurile.
Se prezintă legislaţia României, elaborată în concordanţă cu legislaţia europeană în
domeniul apelor şi a poluării acestora, precum şi angajamentele ţării noastre privind alinierea
legislaţiei la Acquis-ul comunitar, incidenţa activităţilor umane asupra mediului.
De asemenea, sunt prezentate principalele motive care au fundamentat necesitatea şi
oportunitatea tematicii studiate în cazul tezei de doctorat.
Capitolul II „ Stadiul actual al sistemelor de epurare” prezintă stadiul actual al
sistemelor de epurare atât la nivel naţional cât şi la nivel mondial. Sunt studiate tipurile de tratări
ale apelor uzate şi dezvoltarea procedeelor în timp. Este prezentată sintetic soluţia epurării
biologice a apelor uzate menajere şi în special procedeele de aerare (oxigenare) a apelor uzate
menajere în bazinele de aerare.
Capitolul III „Bazele teoretice ale sistemelor de aerare a apelor uzate”. În acest capitol
sunt prezentate succint echipamentele de aerare de toate tipurile. Acest capitol tratează detaliat
procesele de transfer de masă şi cantitate de mişcare, precum şi bazele teoretice ale proceselor de
aerare (oxigenare) a apelor uzate. De asemeni sunt studiate şi prezentate detaliat sistemele de
aerare în procesul de epurare al apelor uzate menajere, precum şi aspecte practice de calcul al
procesului de aerare a apelor uzate menajere.
Capitolul IV „Cercetări experimentale la scară de laborator” evidenţiază cercetările
experimentale de laborator şi în instalaţia pilot, efectuate de autor, asupra dispozitivelor de aerare
pneumatică cu membrană elastică. În acest capitol sunt prezentate sisteme de aerare pneumatică,
echipamente pentru aerarea pneumatică, descrierea instalaţiei experimentale, metodologia şi
etapele desfăşurării cercetărilor, variante în care s-au desfăşurat experimentările, metode de
calcul, rezultate obţinute şi interpretarea acestora.
Capitolul V „ Cercetări „in situ” asupra eficienţei difuzoarelor cu membrană
elastomer. Studiu de caz : Staţia de epurare a mun. Dej, jud, Cluj” prezintă continuarea
CAPITOLUL VI. CONCLUZII
111
cercetărilor de la nivel de laborator şi instalaţie pilot la experimentarea la scară naturală în staţia
de epurare a apelor uzate menajere şi industriale de la SC Someş SA Dej din jud. Cluj. În acest
capitol este prezentată staţia de epurare şi sunt descrise echipamentele şi instalaţiile realizate la
sistemul de aerare ( transformarea de la aerarea mecanică la aerarea pneumatică), sistemul de
automatizare, dispecerizare şi monitorizarea parametrilor de funcţionare.
De asemenea sunt prezentate etapele experimentelor desfăşurate, rezultatele obţinute în
urma implementării soluţiei tehnice de aerare cu membrane elastice, interpretarea acestora
precum şi rezultatele obţinute ulterior în derularea preocesului de epurare a apelor uzate din
municipiul Dej.
Prezentarea indicatorilor de calitate privind descărcarea apei epurate în emisar pentru
anul 2009, arată fără tăgadă, că utilizarea dispozitivelor de aerare cu membrană elastică rezolvă o
mare problemă privind reducerea poluării mediului (apelor), dezvoltarea durabilă şi economii
energetice consistente.
Capitolul VI „Concluzii” prezintă conţinutul lucrării, precum şi contribuţiile autorului şi
originalitatea lucrării privind utilizarea membranelor elastice în procesul de epurare biologică a
apelor uzate menajere.
6.3. Contribuţii personale
Contribuţia autorului are la bază producerea, testarea şi experimentarea unui dispozitiv de
aerare cu membrană elastică, la care se adaugă un amplu material bibliografic din ţară şi din
străinătate sau preluate de pe internet, în limba română sau limbile de circulaţie internaţională,
referitor la tehnologii şi sisteme de aerare utilizate în procesul de epurare al apelor uzate.
Teza este completată cu materiale care relevă experienţa în domeniu tratării şi epurării
apelor, protecţiei mediului şi implicit a gospodăririi apelor privind implementarea tehnologiilor
noi de epurare în dezvoltarea infrastructurii localităţilor prin:
Elaborarea unui studiu documentar asupra soluţiilor şi dispozitivelor de aerare;
Sinteza studiului actual al tehnologiilor de aerare în varianta frecvent folosită,
convenţională cu nămol activat şi aerare cu membrane elastice;
Studiu asupra cineticii transferului aer – apă în bazinele de aerare cu nămol activ;
Elaborarea, în cazul experimentărilor de laborator şi la scară naturală, a unor concepte
privind modul de proiectare şi exploatare a sistemelor de aerare cu membrană elastică;
Evidenţierea avantajelor utilizării sistemelor de aerare cu membrană elastică în
rezolvarea epurării biologice a apelor uzate.
Autorul ajunge la concluzia că pentru promovarea şi generalizarea utilizării sistemelor de
aerare cu membrană elastică în alcătuirea unei staţii de epurare, trebuie să se aibă în vedere:
Alegerea echipamentelor de aerare (oxigenare) a apelor în funcţie de transferul
oxigenului din bula de gaz în apa uzată;
Reducerea consumului energetic în staţiile de epurare prin utilizarea dispozitivelor de
aerare cu bule fine (membrane elastice);
Elementele conjuncturale impuse de costurile de investiţii, de exploatare şi consumurile
energetice şi perspectiva creşterii exigenţelor în protecţia calităţii apelor.
CAPITOLUL VI. CONCLUZII
112
6.4. Propuneri şi recomandări
Pentru viitor, ca tendinţe şi perspective, soluţia de aerare cu membrane elastice conduce la
eficienţă de epurare ridicată, la un cost de exploatare redus şi la reducerea consumurilor
energetice cu minimum 15%.
Având în vedere că acest tip de dispozitiv de dispersie a aerului în bazinul de aerare din
treapta biologică a unei staţii de epurare urbane, asigură o dispersie uniformă a aerului în apă şi
un transfer al oxigenului dizolvat cu 30 % mai ridicat faţă de dispozitive similare, precum şi un
consum energetic redus, aplicabilitatea lor în procesul de aerare a apelor uzate constituie o
certitudine şi ca atare trebuie generalizată la nivel naţional.
Rezultatele studiului efectuat la staţia de epurare a municipiului Dej, indică
o eficienţă energetică de 2,5 ... 4,5 kg O2/kWh, comparabilă cu cea realizată de echipamentele de
import.
Fig.VI.1.
Difuzor disc cu membrană elastică
în funcţiune cu apă uzată
Fig.VI.2.
Difuzor disc cu membrană elastică în
funcţiune cu apă curată
BIBLIOGRAFIE
BIBLIOGRAFIE
1. Aitken, D.M., - „Batch biological treatment of inhibitory substrates”. Journal of Environmental
Engeneering, vol. 119, 1993;
2. Akca, L., - „A model for optimum design of activated sludge plants”. Water Resources, vol.
27,9, 1993;
3. Andrew, M., ş.a., - „The fate of phosphorus”, Seminar Ştiinţific – Tehnologii pentru reţinerea
azotului şi fosforului din apele uzate şi necesitatea dezinfectării apelor epurate, U.T.C. Bucureşti,
2000;
4. Antoniu, L.R., - „Fixed biological surfaces wastewater treatment” Academic Press, Cleveland,
Ohio, 1976;
5. Argaman, V., - „Chemical Reaction Engineering and Activated Sludge” , Water Research, 25.
12. 1991;
6. Bălăucă, N., Arizon, D., - „Cercetări privind depoluarea apelor reziduale prin procedee
biotehnologice”. Editura Calistrat Hogaş, Bucureşti, 1993;
7. Benet, G.F., - „Oxygen transfer in biological system”, Lucrările congresului al XX- lea de ape
uzate, Universitatea Purdue, 435, S.U.A., 1987;
8. Bogdan, K. I. ş.a., - „Staţii de epurare a apelor uzate orăşeneşti”, Ed. I. P. Chişinău, 1998;
9. Bourdelot, J. C., - „Combined used of high-rate clarifier/thickener and upflow biofiltration”.
Seminar Ştiinţific – Tehnologii pentru reţinerea azotului şi fosforului din apele uzate şi
necesitatea dezinfectării apelor epurate, U.T.C. Bucureşti, 2000;
10. Brows, L.R., ş.a., - „Probleme globale ale omenirii”. Editura Tehnică, Bucureşti, 1992;
11. Brows, L.R., Curtis, P., - „An Automated Approach to Sanitary / Combinated Catchment
Performance And Precipitation Impact Analysis”. Sivth Internaţional Conference on Urban
Strom Drainage, Proceedings, vol. II, Ontario, Canada, 1993;
12. Burtică, G., Vlaicu, I., - „Tehnologii de tratare a efluienţilor reziduali”. Editura Politehnica,
Timişoara, 2000;
13. Böhnke, B., Bili, V., - „Zwestufige Anlagen zur Stickstoffimination”. Gewässerschtz, Wasser,
Abwasser, Umweltschutz Färdern Bürukratie Abbauen Eigenverantwortung stärken, Essen,
Fagung für Wasswr-und Abfollwirtschaft, Nr. 152, Aachen, 1995;
14. Carabeţ, A., - „Procese poluante în apele de suprafaţă şi subterană”. Editura Mirton
Timişoara, 2001;
15. Cheremisinoff, N.P., „Biotechnology for waste and wastewater treatment”. Noyes Publication,
USA, 1996;
16. Cincu A., „Informatizarea şi modelarea hidrodinamicii instalaţiilor de epurare”. Teză de
doctorat, 2006;
17. Ciocan D., - „Stadiul actual al performanţelor echipamentelor de oxigenare utilizate la
aerarea apelor uzate”, Referat Teză doctorat Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” Iaşi,
Facultatea de Hidrotehnică, Geodezie şi Ingineria Mediului, Iaşi, 17 noiembrie 2005;
18. Ciocan D., - „Bazele teoretice ale procesului de oxigeare”, Referat Teză doctorat Universitatea
Tehnică „Gheorghe Asachi” Iaşi, Facultatea de Hidrotehnică, Geodezie şi Ingineria Mediului,
Iaşi, 18 aprilie 2008;
BIBLIOGRAFIE
19. Ciocan D., - „Cercetări pe modele a echipamentelor şi dispozitivelor de aerare” Referat Teză
doctorat Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” Iaşi, Facultatea de Hidrotehnică, Geodezie
şi Ingineria Mediului, Iaşi, 10 iulie 2008;
20. Ciocan D., Dima M., Matei Daniela - „Impactul activităţii exploatării miniere Rodna asupra
calităţii apelor”, International Conference Second Edition „ Disaster and Pollution
Monitoring”, ICDPM 2, Iaşi, 17 – 19 noiembrie 2005, pag. 135 – 140;
21. Ciocan D., Matei Daniela - „Aspecte de proiectare ale separatoarelor de grăsimi din marile
staţii de epurare”, Universitatea Babeş Bolyai, Facultatea de Ştiinţa Mediului,
Envinronment&Progress, 8/2006, pag. 67 – 72;
22. Crângaş, A.G., - „Retehnologizarea staţiei de epurare a municipiului Sibiu”, Seminar Ştiinţific
– Retehnologizarea uzinelor de apă şi a staţiilor de epurare din România, vol. II, Bucureşti,
1999;
23. Dague, R.R., ş.a.,- „Initial studies on the anaerobic sequencing batch reactor”. Wat. Sci. Tech.,
nr. 26, (9/11), 1992;
24. Dauthuille, P., ş.a., - „Association de reacteurs a cultures fixées pour l’élimination de la
pollution carbonée et azotée”. T.M.S.- L’Eau, vol. 87, nr. 4, 1992;
25. Damian, Alina, Elena, - „Legislaţia de mediu românească raportată la cerinţele comunităţii
europene”, Teză de doctorat. Universitatea „Politehnica” din Timişoara, 2006;
26. Damian, C., Raţ, C., - „Soluţii “ADISS” de retehnologizare staţii de epurare”, Seminar
Ştiinţific – Retehnologizarea uzinelor de apă şi a staţiilor de epurare din România, vol. II,
Bucureşti, 1999;
27. Damian, C., Barbul, A.,- „Tehnologii noi pentru încadrarea în normativul NTPA 001,
nitrificare, denitrificare, defosforizare în treapta biologică”. Seminar Ştiinţific – Tehnologii
pentru reţinerea azotului şi fosforului din apele uzate şi necesitatea dezinfectării apelor epurate,
U.T.C. Bucureşti, 2000;
28. Dedu, M.O., - „Retehnologizarea staţiei de epurare a municipiului Bistriţa”. Seminar Ştiinţific
– Retehnologizarea uzinelor de apă şi a staţiilor de epurare din România, vol. II, Bucureşti,
1999;
29. Degremont, - „ Memento technique de l’eau”, Paris, 1989;
30. Dima, M., - “Proiectarea staţiilor de epurare”, Îndrumator, Iaşi, 1981;
31. Dima, M., - “Epurarea apelor uzate urbane”, Ed. Junimea, Iaşi, 1998;
32. Dima, M.., ş.a., - “Bazele epurării biologice a apelor uzate”, Ed. Tehnopress, Iaşi, 2002;
33. Dima, M., - „Epurarea apelor uzate urbane”. Ed. Tehnopress, Iaşi, 2005;
34. Dima M., Ciocan D., Matei Daniela - „Wastewater treatment plant common filtration and
flotation unit – design aspects”, The 3rd
International Conference on Environmental
Engineering and Management – ICEEm 03, Iaşi, 21 – 24 septembrie 2006;
35. Dima M., Matei Daniela, Ciocan D., Drăgan A., - „Încălzirea globală şi apariţia dezastrelor
ecologice”, The 3rd
Edition of International Conference „Disaster and Pollution Monitoring”,
Iaşi, ICDPM.3, 1 – 2 noiembrie 2007, pag. 211 – 214;
36. Dorobăţ, C., - „Contribuţii la îmbunătăţirea randamentului echipamentelor de oxigenare în
treapta biologică de epurare a apelor uzate”, Teză de doctorat, Universitatea Tehnică
“Gheorghe Asachi”, Iaşi , 2009;
37. Dragne, M., Temereanca, G., Paraschiv, S., - „Poluare cu azot amoniacal consecinţe şi soluţii”.
Seminar Ştiinţific – Tehnologii pentru reţinerea azotului şi fosforului din apele uzate şi
necesitatea dezinfectării apelor epurate, U.T.C. Bucureşti, 2000;
BIBLIOGRAFIE
38. Droste, R. L., - “Theory and practice of water and waster watwr treatment”, John
Wiley&sons.Inc., New York, Toronto, 1997;
39. Ekama, G.A., - „Decantoare secundare: teorie,modelare, proiectare şi exploatare”. Raport
tehnico-ştiinţific nr. 6 IAWQ, Londra, 1997;
40. Ene, M., - „Retehnologizarea treptei biologice la staţii de epurare a apelor uzate industriale şi
orăşeneşti”. Seminar Ştiinţific – Retehnologizarea uzinelor de apă şi a staţiilor de epurare din
România, vol. II, Bucureşti, 1999;
41. Evans, G., - „Anaerobic Digestion (AD), in Biowaste and Biological Waste Treatment”, Evans
G, Editor, James &James Science Publishers Ltd: London, UK;
42. Fair, G. M., Geyer, J. C., Okun, I., - „Water Purification and WasteWater Treatment”, vol. 2,
USA 1996;
43. Fair, G. M., ş.a., - „Elements of water supply and wastewater disposal”, Ed. John Wiley, New
York, 1988;
44. Firk, W., - „Erfahrungen beim Einfahrbetrieb von klärstufen zur erhöhten biologischen
Phosphorelimination”. Gewässerschtz, Wasser, Abwasser, Umweltschutz Färdern Bürukratie
Abbauen Eigenverantwortung stärken, Essen, Fagung für Wasswr-und Abfollwirtschaft, Nr.
152, Aachen, 1995;
45. Giurma, I., ş.a., - “Hidrologie şi hidrogeologie” aplicaţii, Tipografia U.T. Gh. Asachi, Iaşi,
2003;
46. Giurma, I., Stătescu, F., - “Disaster and Pollution Monitoring” Internaţional Conference,
Second Edition, Editura Performantica, Iaşi, 2005;
47. Gousailles, M., ş.a., - “L’élimination de l’azote dans une grande station d’épuration urbaine,
Valenton ”, T. M.S. – L’Eau, vol. 87, nr.4, 1992;
48. Grady, C.P.L., ş.a., - “Design and Evaluation of Suspended Growth Processe”, Biological
Wasteater Treatment, Prima ediţie, 1999;
49. Grognet, G., - „Epurarea apelor uzate menajere”. Tribune de L’eau, nr. 38, 1989;
50. Gutzeit, G., ş.a.,-“Bioflocculent algal-bacterial biomass improves low-cost wastewater
treatment”, Water Sch. Technol, 2005;
51. Hammer, I . Mark, - “Tehnologia apei şi apei uzate”, Editia a II a, Prentince Hall Career &
Technology, Englewood Clifs, New Jersey, 1991;
52. Hartman, L., - „Biologische Abwasserreinigung”, Berlin, 1992;
53. Ianculescu, S.,- „Responsabilitatea faţă de mediu – realitate politică şi imperativ de viitor”.
Seminar internaţional 5 – 7 iunie Bucureşti, 1994;
54. Ianculescu, S.,- „Epurarea apelor uzate”. Editura Matrix Rom, Bucureşti, 2001;
55. Ianculescu, S., Simion, R., - „Tendinţe actuale în adoptarea tehnologiilor de reţinere a
compuşilor pe bază de azot şi fosfor din apele uzate orăşeneşti”. Seminar Ştiinţific –
Tehnologii pentru reţinerea azotului şi fosforului din apele uzate şi necesitatea dezinfectării
apelor epurate, U.T.C. Bucureşti, 2000;
56. Ianuli, S.,- „Optimizarea instalaţiilor pentru nitrificarea şi denitrificarea apelor uzate”. Teză
de doctorat. Bucureşti , 2002;
57. Ianuli, V., - „Factori care influienţează procesele biologice de nitrificare – denitrificare şi
performanţele acestora”. Seminar Ştiinţific – Tehnologii pentru reţinerea azotului şi fosforului
din apele uzate şi necesitatea dezinfectării apelor epurate, U.T.C. Bucureşti, 2000;
58. Ianuli, V., - „Evacuarea, separarea şi spălarea nisipurilor reţinute în staţiile de epurare”.
Buletinul Ştiinţific al U.P. Timişoara, Tom 49 (59), 2000;
BIBLIOGRAFIE
59. Imhoff, K.R., ş.a., - „Epurarea apelor reziduale. Staţii comunale de epurare. Exemple de
calcul”. Editura Tehnică Bucureşti, 1998;
60. Imhoff, K.R., - „Taschenbrech der Stadtentwässerung, 27 Aufl. Verlang von R. Oldenbourg”,
München, 1990;
61. Janssens, M., Apostol, P., - „Utilizarea echipamentului AQUA TURBO pentru îndepărtarea
biologică a nutrienţilor”. Seminar Ştiinţific – Tehnologii pentru reţinerea azotului şi fosforului
din apele uzate şi necesitatea dezinfectării apelor epurate, U.T.C. Bucureşti, 2000;
62. I.C.P.G.A. , - „Cercetari privind perfectionarea dispozitivelor de aerare pneumatica a apelor
uzate”. Contract 637/1986;
63. I.C.P.G.A., - „Cercetari privind perfectionarea dispozitivelor de aerare pneumatica a apelor
uzate”. Contract 725/1988;
64. I.C.B., - „Dispozitive de insuflare a aerului in apa si instalatie pilot pentru studiul aerarii
pneumatice”. Contract nr. 24/1987;
65. I.C.B., - „Experimentari pe model Cercetari privind perfectionarea dispozitivelor de aerare
pneumatica a apelor uzate”. Contract 637/1986;
66. I.P.Iasi, - „Studiu privind testarea difuzorilor porosi din ceramica si cauciuc si a dispozitivelor
pentru montarea acestora in sistemele de aerare pneumatica a bazinelor cu namol activat”.
Contract nr. 9054/1992;
67. Kafarov, V., - „Fundamentals of mass transfer” . Ed. Mir, Moscova, 1977;
68. Kalinske, A. A., - „Evaluation of oxygenation capacity of localized aerators”. În JWPCF, nr.
37, 1988;
69. Kalinske, A. A., - „Economics of aeration in waste treatment”. Universitatea Purdue, 1986;
70. Karelin, J. A., - „Ocistka proizvodstveinih stocinh vod v aerotankah”, Ed. Stroinzdat, Moscova,
1983;
71. Logan, B.E., - „Transferul de oxigen în filtre biologice”, Journal of Environmental Eng., nr. 6,
1993;
72. Luca, M., - „Hidraulică tehnică”, vol I Ed. Tehnopres, Iaşi , 1998;
73. Macoveanu, M., ş.a., - “Epurarea avansată a apelor uzate conţinând compuşi organici
nebiodegradabili”, Ed. Gh.Asachi, Iaşi, 1997;
74. Masotti, L., - „Depurazione delle Acque”, Editura Calderini, Roma, 1986;
75. Mirel, I., ş.a. - „Consideration regarding the wastewater biological treatment”, Conferinţa
Internaţională, Debreţin, 1999;
76. Mirel, I., ş.a., - „Wastewater treatment tehnologies of beer industry of Romania”, Joint
Internaţional Conference on Long-term Experiments, Agricultural Research and Natural
Resources, HU-ISBN: 978-963-473-054-5, Debreţin-Nyirlugos, 2007;
77. Morgan, P. P., ş.a., - „Air diffuser efficiencies”, JWPCF, nr. 32, 1988;
78. Munoz, A., Hernandez, I, - „Epurarea apelor uzate”, Ediţia a II A revizuită şi completată,
Colecţia Senior nr. 9, Madrid, 1992;
79. Negulescu, M., - „Contribuţii la epurarea biologică a apelor uzate”. Studii de epurare a
apelor, Bucureşti, 1988;
80. Ognean,T., Vaicum, L., - “Modelarea proceselor de epurare biologică”, Ed. Academiei R.S.R.,
1987;
81. Olsson, G., Newel, B., - „Sisteme de epurare a apelor uzate. Modelare, diagnosticare şi
control”, IWA Publishing, Londra, 1999;
BIBLIOGRAFIE
82. Oroveanu, P., ş.a., - „Epurarea biologică a apelor reziduale cu ajutorul rotoarelor de mari
dimensiuni”, Ed. Tehnică, Bucureşti, 1992;
83. Pallasch, O., ş.a., - „Manual de învăţare a tehnicii apelor uzate”, Berlin, 1990;
84. Pantea, E., - “Studiu proceselor de epurare a apelor reziduale provenite de la unităţile
alimentare”, Teză de doctorat. Universitatea „Politehnica” din Timişoara, 2010;
85. Puiu, Matei, - „Contribuţii la studiul şi proiectarea staţiilor de epurare de capacitate redusă”,
Teză de doctorat, Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi”, Iaşi, 2009;
86. Refling, D. R., - „Eliminarea azotului şi fosforului pentru a obţine un efluient de calitate foarte
bună şi la un cost scăzut”, Water Env. and Technology, vol. IV, nr. 12, 1992;
87. Robescu, D., ş.a., - “Fiabilitatea proceselor, instalaţiilor şi echipamentelor de tratare şi
epurare a apelor”, Editura Tehnică , 2002;
88. Robescu, Diana, - “Contribuţii teoretice şi experimentale la studiul oxigenării apei în procese
de epurare biologică”. Teză de doctorat, Universitatea Politehnică Bucureşti, 2000;
89. Robescu, D., ş.a., - „Controlul automat al proceselor de epurare a apelor uzate”, Tehnică,
Bucureşti, 2008;
90. Roques, H., - „Fondements theoriques du traitement biologique des eaux”, Ed.Technique et
Documentation, Paris, 1990;
91. Sârbu, R., - „Procedee şi echipamente de epurare a apelor reziduale”, Ed. Focus, Petroşani,
2008;
92. Segneanu, Emanoel, - „Modernizarea staţiilor de epurare”, Teză de doctorat. Universitatea
„Politehnica” din Timişoara
93. Stoianovici, S., ş.a., - „Procedee şi echipamente pentru tratarea şi epurarea apei”, Ed.
Tehnica, Bucureşti, 1989;
94. Stoianovici, S., ş.a., - „Calculul şi construcţia echipamentelor de oxigenare a apelor”,
Ed.Ceres, Bucureşti, 1985;
95. Tchobanoglous, G., - „Ingineria apelor uzate: epurarea, evacuare, reutilizare”, Ediţia a II a.
Metcalf & Eddy Inc., Mcgraw Hill Book Co, New York, 2002;
96. Vachon, A., ş.a., - „La dephosphatation biologique des eaux usées. Ilustration par l’experience
de Blois”, T.S.M. – L’Eau, vol. 87, nr.4, 1992;
97. Van Loosdrecht, M.C.M., - „Influence of Interfaces on Microbial Activity”, Microbial Rev.,
1990;
98, Vlad G., ş.a., - „Tehnologii şi echipamente pentru evaluarea şi protecţia mediului”, Editura
Efes, Cluj Napoca, 2008;
99. Zaletova, N. A., - „Despre eliminarea azotului şi fosforului din apele uzate la staţiile de
epurare urbane”, Vodosnabzenie I Sanit Tehnika, nr. 9, 1993;
100. Zarnea, G., - „Tratat de microbiologie generală”, vol. IV, Ed. Academiei, Bucureşti, 1990;
101. Zhang L.,ş.a., - “Chemical and biological technologies for hydrogen sulfide emission control
in sewer system”: a review, Water Res., 2008;
102. U.T.C.B., A.R.A., - „Tehnologii pentru reţinerea azotului şi fosforului din apele uzate şi
necesitatea dezinfectării apelor epurate”, Editura MATRIX ROM, Bucureşti, 2000;
103. PROED S.A., - „Propuneri de tehnologii şi instalaţii pentru staţii de epurare mici şi foarte
mici de tip oxidare totală”, Bucureşti, 1993;
104. UTCB-ARA-ADISS, - „Instalaţii de epurare a apelor uzate de capacitate redusă”. Culegere
de comunicări ştiinţifice ale Simpozionului internaţional din 28-29 noiembrie 2001, Baia Mare,
Editura Matrix Rom;
BIBLIOGRAFIE
105. *** “Îndrumar de proiectare a instalaţiilor de epurare biologică”, ISLGC, Bucureşti 1980;
106. *** „Politica de mediu 2001-2002”, M.A.P.A.M., Bucureşti, 2003;
107. *** „Pollution control with Aqua Jet aerators”, Illinois, 2. 1. 1994;
108. *** „Global Environment Outlook 3”, Raport, D.N.E.P., 2002;
109. *** „Normativ pentru stabilirea limitelor de încărcare cu poluanţi a apelor uzate
industriale şi orăşeneşti la evacuarea în receptori naturali”, N.T.P.A. – 001/2005;
110. *** „Normative NTPA” –011/2005, Normele tehnice privind colectarea, evacuarea şi
epurarea apelor uzate orăşeneşti;
111. *** „Normativ privind condiţiile de evacuare a apelor uzate în reţelele de canalizare ale
localităţilor şi direct în staţiile de epurare”, N.T.P.A. – 002/2005;
112. *** „Normative NTPA” – 003/2002;
113. *** „Normativ NP -088-03/2002”;
114. *** „Normativ pentru proiectarea construcţiilor şi instalaţiilor de epurare orăşeneşti” –
Partea I. 1999;
115. *** „Normativ pentru proiectarea construcţiilor şi instalaţiilor de epurare orăşeneşti” –
Partea II. 2003;
116. *** „Normativ pentru proiectarea construcţiilor şi instalaţiilor de epurare orăşeneşti” –
Partea VI. 2005;
117. *** „STAS 11568 – 91. Bazine cu nămol activat. Prescripţii de proiectare”. Institutul Naţional
de Standardizare, Bucureşti;
118. *** Legea 137/95 republicată în 2000- Legea Protectiei Mediului;
119. *** Legea 107/96 cu modificările şi completările ulterioare - Legea Apelor;
120. *** Directiva Parlamentului European si a Consiliului DE nr.2000/60/CE din 23 octombrie
2000 - stabilirea modului de acţiune în domeniul strategiei apelor;
121. *** Directiva 91/271/CEE privind epurarea apelor urbane reziduale;
122. *** Directiva 75/440/CEE privind calitatea apelor de suprafaţă destinate prelevării de apă
potabilă;
123. *** Directiva 76/464/CEE privind descărcarea substanţelor periculoase;
124. *** Directiva 80/68/CEE asupra protecţiei apei subterane împotriva poluării;
125. *** Directiva 91/676/CEE privind protecţia împotriva poluării cu nitraţi proveniţi din surse
agricole;
126. *** Directiva 91/271/CEE privind epurarea apelor uzate menajere şi Decizia 93/481/CEE;
127. *** Directiva, 91/676/CEE, privind protecţia apelor împotriva poluării cu nitriţi proveniţi din
surse agricole;
128. *** Colecţia STAS-uri de „Alimentare cu apă şi canalizări”;
129. http:// www. adiss.ro;
130. http:// www. byte.com;
131. http:// www. apmbn.ro;
132. http:// www. arpmcj.ro;
133. http:// www. asio.ro;
134. http:// www. bioclar.ro;
135. http:// www.chimiamediului.ro;
136. http:// www.cv-water.ro;
137. http:// www. ea.europa.com;
138. http:// www. ecoterra-online.com;
BIBLIOGRAFIE
139. http:// www. envirotech-online.com;
140. http:// www. hach-lange.com;
141. http// www.huber.com;
142. http:// www. icpebn.ro;
143. http:// www. mmediu.ro;
144. http:// www. pacontrol.com;
145. http:// www. romaqua.com;
146. http:// www. rowater.ro;
147. http:// www. sourcis.com;
148. http:// www. sensorex.com.
ANEXA NR. 1
LISTĂ IMAGINI FOTO DE LA TREAPTA BIOLOGICĂ A STAŢIEI DE EPURARE
A MUN. DEJ, JUD. CLUJ
1. Foto nr. 1 – Amplasarea difuzoarelor tip DMB pe radier
2. Foto nr. 2 – Reţeaua de distribuţie a aerului la bazinul de aerare nr. 2
3. Foto nr. 3 – Bazinul de aerare nr. 2. Procesul de oxigenare
4. Foto nr. 4 - Bazinul de aerare nr. 3
5. Foto nr. 5 – Procesul de oxigenare la bazinul de aerare nr. 3
6. Foto nr. 6 – Bazinul de aerare nr. 3 în timpul aerării
7. Foto nr. 7 – Vedere de ansamblu bazinul de aerare nr. 3
8. Foto nr. 8 – Evacuarea nămolului activat din bazinul de aerare în decantorul
secundar
9. Foto nr. 9 – Deversarea efluentului din decantorul secundar
Foto nr. 1
Foto nr. 2
Foto nr. 3
Foto nr. 4
Foto nr. 5
Foto nr. 6
Foto nr. 7
Foto nr. 8
Fo
to nr. 9
top related