Top Banner

of 26

Statiilor de Epurare a Apelor Uzate

Oct 13, 2015

Download

Documents

Marius Popa

depoluare
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
  • 5/24/2018 Statiilor de Epurare a Apelor Uzate

    1/26

    CURS 5 ECHIPAMENTE I INSTALAII DIN TREAPTA AVANSAT (TERIAR) ASTAIILOR DE EPURARE A APELOR UZATE

    Noiunea de epurare avansat a apelor uzatepoate fi definit ca un proces tehnologic de tratare a apeloruzate care s produc un efluent cu o calitate mai mare dect cea care poate fi obinut prin procedeele clasice, nstaiile mecano-biologice. n general procesul de epurare avansat presupune metode i instalaii care nu suntutilizate n mod normal n staiile clasice mecano-biologice, care au rolul de a elimina n grad avansat, mult superior

    celui obinut cu procedee clasice, suspensiile solide, nutrienii, substanele greu de eliminat prin procedee clasice saumicroorganismele patogene, astfel nct efluentul rezultat s poat fi deversat fr nici un pericol pentru mediu nbazinul hidrografic sau s poat fi folosit pentru scopuri industriale sau menaere.

    n staiile de epurare a apelor uzate, epurarea avansat se poate realiz pe trei ci i anume!

    - prin introducerea unei trepte teriare "avansate# care se ataaz la structura unei staii mecano-biologiceclasice nemodificate$ aceast treapt trebuie s aib o structur adecvat putnd avea n componen dup necesitiurmtoarele tipuri de instalaii specifice cu procese de lucru artificiale "ca de e%emplu! instalaii de eliminare anutrienilor i anume! azotului i fosforului, instalaii de micrositare sau filtrare, instalaii de absorbie a substanelororganice sau minerale, instalaii de schimb ionic, instalaii de o%idare chimic, instalaii de post-aerare instalaii dedezinfecie i altele# sau cu procese de lucru naturale "ca de e%emplu! cmpuri de infiltrare-percolare, cmpuri deirigare, iazuri sau lagune naturale sau aerate i altele#$

    - prin cuplarea unei trepte teriare la o staie mecano-biologic a crei structur a fost astfel modificat i

    adaptat nct s favorizeze desfurarea corespunztoare a proceselor din treapta teriar i prin aceasta s conducla atingerea performanelor de epurare urmrite$ n general n treapta teriar a unei astfel de staii se gsesc, nfuncie de situaie, tot unele din tipurile de instalaii prezentate n cazul anterior, numai c n acest caz acestea vor fivor lucra n combinaie i vor fi astfel conectate cu anumite obiecte tehnologice din treaptele mecanic i biologicnct eficiena procesului de epurare s fie ma%imizat$

    - prin realiazrea unor staii de epurare cu structur complet diferit de cea a staiilor de epurare clasice"structur neconvenional# n care procedeele de tratare sunt astfel alese i se succed de o asemenea manier ncts se obin performanele de epurare optime.

    n continuare vor fi prezentate principiile de funcionare i construcia a unora din cele mai reprezentativeobiecte tehnologice din treapta avansat a staiilor de epurare a apelor uzate i anume! instalaii de eliminre anutrienilor (azotul i fosforul), instalaii de reinere avansat a suspensiilor solide, instalaii de eliminare a

    substanelor greu de reinut prin procedee clasice i instalaii pentru dezinfectare.

    5.1 Instala!! "# #l!$!n%# a n&t%!#n!l'% "!n a#l# &at#

    n situaia n care n efluenii staiilor de epurare a apelor uzate care sunt deversai n diveri receptori suntprezente concentraii e%cesive de compui de azot sau fosfor "substane care poart numele de nutrieni# atunci areloc o proliferare e%cesiv a algelor i fitoplanctonului n cursul de ap receptor, fenomen denumit eutrofizarei careare efecte deosebit de duntoare asupra calitii apelor.

    &ormele foarte periculoase sub care nutrienii din apele uzate pot produce fenomenul de eutrifizare areceptorilor sunt! azotul sub form de amoniac "N'(#, ioni de amoniu "N')-#, ioni de nitrii "N*+-#, ioni de nitrai"N*(-#, azot organic "din punct de vedere al proporiilor n apele uzate menaere azotul se gsete n principal subform de azot amoniacal -/ i sub form de azot organic (-)/#, iarfosforulsub form de fosfai "denumiii ortofosfai#, polifosfai i fosfor legat organic.

    5.1.1 El!$!na%#a a't&l&! "!n a#l# &at# &%*an#

    n epurarea apelor uzate eliminarea azotului se face prin dou procese biologice consecutive i anumenitrificareai denitrificarea.

    Nitrificareaeste un proces biologic aerob n dou faze prin care azotul amoniacal sau organic este o%idatmai nti prin aciunea unor bacterii autotrofe la nitrii "N*+-#, dup care nitriii sunt o%dai prin aciunea aceloraibacterii aerobe la nitrai "N*(-#. 0mbele faze se desfoar simultan, biomasa bacterial gsindu-se dispersat n apauzat supus tratamentului sub form de nmol activ "n cadrul unor bazine aerate# sau sub form de peliculbiologic, fi%at pe diferii supori "n cadrul biofiltrelor, biodiscurilor sau a bioreactoarelor cu pat integrat saumobil#. 1acteriile nitrificatoare cele mai reprezentative pentru prima faz a procesului sunt din specia Nitrosomonasdar mai pot contribui i alte specii cum ar fi Nitrosococcus sau Nitrosospira, n timp ce bateriile cele maireprezentative pentru a doua faz a procesului sunt din specia Nitrobacterdar mai contribuie i alte specii bacterienecum ar fiNitrospina,NitrococcusiNitrospira"vezi schema procesului de nitrificare din figura 2.3#.

    4oate aceste specii de bacterii sunt clasificate ca bacterii autrotrofe deoarece acestea elibereaz energiarezultat din o%idarea compuilor anorganici "n cazul de fa compui pe baz de azot# i utilizeaz ca surs dehran carbonul anorganic "5*+#. 1acteriile nitrificatoare necesit o cantitate semnificativ de o%igen pentru a realizareaciile biochimice, produc o cantitate mic de biomas nou i distrug alcalinitatea apei prin consumul de bio%id

  • 5/24/2018 Statiilor de Epurare a Apelor Uzate

    2/26

    de carbon i producerea de ioni de hidrogen. 6e poate meniona c fa de activitatea bacteriilor heterotrofe dincadrul procesului de epurarea biologic a substanelor organice cu nmol activ, dezvoltarea bacteriilor nitrificatoareeste mult mai lent iar cantitatea de biomas nou creat raportat la cantitatea de substrat consumat este mult maimic. 7in aceast cauz durata de desfurare necesar procesului de nitrificare n condiii de o%igenare i de p'adecvate este de 3 8 + zile la 395 i de ) 8 zile la +95.

    +!,.5.16chema procesul biologic aerob de nitrificare

    Denitrificareaeste un proces biologic de reducere a nitrailor i nitriilor din apa uzat la azot gazos "N +#dup o succesiune de reacii "indicate n relaia 2.3#!

    N*(-: N*+-: N* : N+* : N+ "2.3#

    ;rocesul de denitrificare este realizat de o varietate de bacterii comune heterotrofe care n mod normal segsesc n procesele biologice aerobe, cele mai multe fiind bacterii facultativ aerobe care au abilitatea de a utilizanitraii, nitriii sau o%igenul elementar pentru o%idarea materiilor organice. 1acteriile capabile de a realiza

    denitrificare aparin urmtoarelor specii!Achromobacter, Acinetobacter, Agrobacterium, Alcaligene, Arthrobacter,Bacillus, hromobacterium, or!nebacterium, "lavobacterium, #!pomicrobium, $ora%ella, Nesseria, &aracoccus,&ropinibacteria, &seudomonas, 'hizobium, 'hodopseudomonas, pirillum i ibrio. 6tudii recente au artat creducerea nitriilor la azot gazos este realizat de un numr mult mai mare de specii specializate dect cele carereduc nitraii la nitrii.

    1acteriile heterotrofe denitrificatoare, care dup cum s-a artat anterior sunt bacterii facultativ aerobe, caren mod normal ar utiliza preferenial o%igenul liber, dizolvat n ap, ns n absena acestuia, vor utiliza i o%igenullegat chimic din nitrai i nitrii realiznd reducerea acestora n cadru unui proces anaerob "vezi figura 2.+#. 6emenioneaz c pentru a face o distincie ntre condiiile anaerode specifice procesului anaerob aplicat materiilororganice i condiiile procesului anaerob aplicat nitrailor i nitriilor, acesta din urma va purta denumirea de proces

  • 5/24/2018 Statiilor de Epurare a Apelor Uzate

    3/26

    5u toate c se cunoate c prezena o%igenului liber, dizolvat n ap inhib denitrificare, totui s-a observatc se produce denitrificare chiar i n prezena unei anumite cantiti de o%igen dizolvat n ap. 0stfel se poateconside c o zon din reactorul biologic poate fi socotit ano%ic chiar i n prezen unei cantiti de o%igendizolvat n ap depinde de un numr de factori cum ar fi! concentraia de nmol activ, temperatur, adncime iconcentraia de hran a bacteriilor. 0stfel este posibil s fie create condiii, ca in acelai bazin cu nmol activ saubiofiltru s se produc simultan att nitrificare ct i denitrificare. 6e menioneaz c concentraia limit ma%im deo%igen dizolvat n ap de la care se consider c denitrificarea este complet inhibat variaz ntre 3 8 2 mg>l.

    6ursa de hran pentru bacteriile heterotrofe denitrificatoare poate fi! materiile organice dizolvate n apuzat, att influente sau produse prin hidroliz din anumii compui influeni i substanele organice provenite dinactivitatea bacterian. 6e menioneaz c dac procesul de denitrificare are loc n treapta biologic concomitent cuepurarea biologic a substanelor organice atunci este necesar o cantitate de ) g de 51* 2pentru fiecare gram denitrat eliminat, iar dac procesul de denitrificare are loc ntr-o instalaie separat, consecutiv treptei biologice atuncieste nevoie de o surs suplimentar distinct de substan organic pentru hrana bacteriilor heterotrofe "substrat#. 5asubstrat se poate utiliza! acid acetic, etanol, zahr, glicerol sau alte soluii depinznd de nevoile particulare alemicroorganismelor, dar de regul n acest tip de instalaii se utilizeaz ca substrat tipic metanolul.

    n urma reaciilor biochimice de denitrificare se produce biomas heterotrofic nou i alcalinitate. 0stfel,bazat pe stoichiometria reaciilor se poate arta c denitrificare poate produce (,2 mg>l alcalinitate echivalent5a5*(, i cca. ,) g biomas heterotrofic nou pentru fiecare gram de 51* 2consumat. &ormarea de biomasheterotrofic nou este influenat de o serie de factori cum ar fi! tipul i concentraia substratului, concentraia deo%igen dizolvat, alcalinitatea, p'-ul i temperatura dintre care cel mai important este calitatea substratului "sursei de

    carbon utilizate#.?nstalaiile pentru eliminarea azotului se gsesc n practic ntr-o mare varietate de sisteme cu configuraiicare se pot clasifica dup urmtoarele criterii!

    * dup modul +n care se gsete biomasa activ +n reactor

    - sisteme cu biomas dispersat n bazinul de reacie "sub form de nmol activ#$- sisteme cu biomas sub form de pelicul fi%at pe diveri supori$- sisteme combinate.

    * dup tipul proceselor care au loc +n reactor

    - sisteme de nitrificare, n care au loc procese de nitrificare$- sisteme de denitrificare, n care au loc procese de denitrificare$- sisteme combinate, n care au loc att procese de nitrificare, ct i procese de denitrificare.

    * dup locul i modul +n care se desfoar procesul de eliminare a azotului

    - sisteme integrate, n care procesul de eliminare a azotului are loc n treapta biologic "secundar#a staiilor de epurare, n aceeai instalaie n care se elimin i substaele organice, procesele fiind concomitente$

    - sisteme independente, n care procesul de eliminare a azotului are loc n treapta teriar"avansat# a staiilor de epurare, ntr-o instalaie de sine stttoare, procesul de eliminare a azotului fiind consecutivprocesului de eliminare a substanelor organice, care are loc n treapta biologic "secundar# a staiilor de epurare$

    7in acest ultim punct de vedere, n prezent n practic au fost dezvoltate att sisteme integrate de eliminarebiologic a azotului concomitent cu eliminarea biologic a materiilor organice prin modificarea instalaiior e%istenten treapta biologic a staiilor de epurare mecano-biologice clasice ct i sisteme separate de eliminare biologic aazotului prin constituirea unor instalaii de evacuare a azotului de sine stattoare n treapta avansat a staiilor deepuarre a apelor uzate.

    n figura 2.( sunt prezentate cteva din cele mai frecvent ntlnitesisteme integrate combinate de eliminarebiologic a azotului cu biomas dispersat +n bazinul de reacie sub form de nmol activ , i anume! sistemul cu unsingur bazin (proces modificat -udzc. /ttinger * $-/)"vezi figura 2.( a#, sistemul +n patru faze (proces Bardenpho)"vezi figura 2.( b#, sistemul cu reactor secvenial ('B)"vezi figura 2.( c#,sistemul cu reactor cu circuit +nchis "vezifigura 2.( d# isistemul cu administrare fracionat a influentului"vezi figura 2.( e#.

    istemele integrate combinate de eliminare biologic a azotului cu biomas sub form de pelicul fi%atpe diveri suporisunt constituite n general prin introducerea n bazinul cu nmol activ, e%istent al treptei biologiceal staiilor de epurare a apelor uzate, a unor corpuri sau reele sau corpuri, cu forme speciale, care se constituie casupori pentru biomasa bacterian activ, care se dezvolt pe suprafaa acestora sub form de pelicul biologic.0ceste corpuri sau reele de corpuri sunt astfel concepute i realizate nct pentru un anumit volum s oferesuprafee ct mai ntinse de formare a peliculei biologice n scopul mririi semnificative a concentraiei biomaseibacteriene active n bazin, prin aceasta realizndu-se o cretere semnificativ a eficienei procesului fa desistemului clasic. 0ceti supori sunt sub forma corpuri plutitoare cu diverse forme geometrice "sfere profilate,

    cilindri profilai dar i alte forme#, reele din fire cu diferite forme de mpletituri sau baterii de membrane, i suntrealizate de regul din materiale plastice, polimeri i uneori din fibre te%tile. 7intre cele mai frecvent ntlnitesisteme integrate combinate de eliminare biologic a azotului cu biomas sub form de pelicul fi%at pe diverisupori aflai n bazinul de reacie se pot enumera! bioreactoare cu pat integrat de formare a peliculei biologice

  • 5/24/2018 Statiilor de Epurare a Apelor Uzate

    4/26

    "?ntegrated &i%ed-&ilm 0ctivated 6ludge ?&06#, bioreactoare cu pat mobil de formare a peliculei biologice"@oving-1ed &ilm 1io-Aeactor @11A# i bioreactoare cu membrane "@1A#.

    a

    b

    c

    d

    e

    +!,. 5.Bariante de sisteme integrate combinate de eliminare biologic a azotului cu biomas dispersat n bazinulde reacie sub form de nmol activ

  • 5/24/2018 Statiilor de Epurare a Apelor Uzate

    5/26

    istemele independente de eliminare a azotului, sunt constituite din ansambluri de construcii i instalaii desine stattoare, situate +n treapta de epurare avansat (teriar)a staiilor de epurare a apelor uzate. 0ceste sistemeprelucreaz efluentul provenit de la treapta secundar "biologic# a staiilor de epurare a apelor uzate. 5omponentelesistemelor de eliminare a azotului, din treapta teriar sunt instalaiile de nitrificare, care pot avea biomasa activdispersatsausub form de pelicul biologic, fi%at n bioreactor, i instalaiile de denitrificare. n figura 2.) esteprezentat o schem sugestiv de amplasare a obiectelor tehnologice de eliminare a azotului n treapta teriar"avansat# a staiilor de epurare a apelor uzate, cu indicarea i a tipurilor de instalaii cel mai frecvent utilizate.

    +!,. 5./6chema de amplasare a obiectelor tehnologice de eliminare a azotului n treapta teriar "avansat# a staiilorde epurare a apelor uzate

    0nstalaiile de nitrificare cu biomasa activ dispersat +n bazinul de reacie, sub form de nmol activ, suntasemntoare cu bazinele cu nmol activ utilizate la eliminarea materiilor organice "din treapta biologic a staiilorclasice de epurare a apelor uzate# impunndu-se cerinele ca timpul de retenie a apei uzate supus tratamentului ncadrul acestor instalaii s fie suficient pentru formarea unei populaii stabile de bacterii nitrificatoare, i cacirculaia hidraulic n bioreactor s fie de aa manier nct biomasa bacterian s acioneze ct mai eficient asuprancrcrii de azot amoniacal i organic din apa uzat influent. 7e obicei, pentru acest tip de instalaii, parametrulcel mai important care trebuie s fie determinat este durata (timpul) de retenie a apei +n instalaie , care depinde nprincipal de ncrcarea cu poluani a influentului de ap uzat "ncrcarea cu materii organice, ncrcarea cu azotamoniacal i organic#, de condiiile de mediu "clim, temperatur# i de debitele caracteristice ale influentului de apuzat "mediu zilnic, ma%im zilnic, orar sau lunar#. Nitrificarea se poate realiza complet n bazinele aerate cu nmolactiv impunnd o durat de reinere corespunzroare i insuflnd o cantitate suficient de aer pentru a se meninepermanent n bazin o valoare a cantitii de o%igen dizolvat mai mare sau egal cu + mg>l. ;entru instalaiile care audificulti de realizare a procesului de nitrificare, mai ales din cauza unui volum insuficient a bazinuluibioreactorului, se pot lua msuri pentru intensificarea activitii biomasei de bacterii nitrificatoare sau prin sporireacantitii de biomas de bacterii nitrificatoare, msuri care poart numele generic de procedee de bioaugmentaie.

    0nstalaiile de nitrificare cu biomasaform de pelicul fi%at pe supori cele mai frecvent ntlnite npractic sunt de tip filtre biologice. n aceste instalaii procesul biologic de nitrificare se iniiaz i desfoar deregul dup ce s-a finalizat procesul biologic de eliminare a materiilor organice, deoarece e%ist o puternicconcuren ntre biomasele de bacterii heterotrofe i biomasele de bacterii autotrofe nitrificatoare pentru accesul lao%igen i la spaiu de formare a peliculei biologice pe suporii instalaiei, ctigat de bacteriile heterotrofe.

    n general impunerea realizrii nitrificrii n instalaii de tip filtre biologice prezint marele dezavanta cpentru a avea loc n integralitate, procesul de nitrificare este n totalitate dependent de necesitatea introducerii uneicantiti suplimentare de materie organic i aer, fapt care a fcut ca biofiltrele sau biodiscurile s fie mai puinutilizate n comparaie cu instalaiile cu bazine cu nmol activ. 4otui n ultima perioad au fost concepute irealizate noi tipuri de instalaii denumite biofiltre aeratecare au capacitatea de a realiza att procesul biologic deeliminare a materiilor organice ct i procesul biologic de nitrificare. n figura 2.2 este prezentat un astfel debiofiltru aerat, la care umplutura este realizat sub forma unei reele de elemente din material plastic, astfel profilatei stratificate nct influentul care circul de sus n os, s parcurgnd succesiv straturile de distribuie respectiv de

  • 5/24/2018 Statiilor de Epurare a Apelor Uzate

    6/26

    lucru unde este format pelicula biologic format din bacterii heterotrofe i nitrificatoare. 0erarea se face foratprin intermediul unor suflante.

    +!,. 5.5 ?nstalaie de nitrificare de tip filtru biologic aerat

    0nstalaiile independente de denitrificaredin treapta de epurare avansat a staiilor de epurare a apeloruzate urbane sunt situate consecutiv instalaiilor de nitrificare i pot de tipul bazinelor cu nmol activdar mai alessub forma unor coloane de denitrificare (pe structura unor filtre rapide +nchise) la care biomas activ de bacteriiheterotrofe este fi%at pe particulele stratului filtrant granular. 0vantaul principal al acestui tip de instalaii este cacestea realizeaz simultan procesele de denitrificare i de microfiltrare n scopul eliminrii suspensiilor solide.5oloanele de denitrificare care sunt n fapt filtre rapide cu strat granular gros de filtrare, constituite n principal dinstratul filtrant granular, stratul de spriin din pietri, radierul drenant, blocul de sub radierul drenant, sistemul dedeversoare pentru introducerea influentului, sistem de conducte cu diuze pentru introducerea substratului "n celemai frecvente cazuri metanol#$ procesul de lucru este urmtorul! n faza de filtrare, influentul este introdus prindeversoarele plasate n partea superioar a filtrului i ptrunde i trece prin stratul fitrant unde se realizeazsepararea suspensiilor solide$ simultan, datorit introducerii de substrat prin diuzele aflate tot n partea superioar afiltrului are loc procesul anaerob de denitrificare realizat de bacteriile heterotrofe fi%ate sub form de peliculbiologic pe stratul filtrant, n urma cruia are loc conversia nitrailor din apa supus tratamentului n azot gazos

    care este antrenat i se fi%eaz ntre particulele stratului, mrind considerabil rezistena hidraulic la parcurgereafiltrului$ pentru curarea filtrului de suspensiile solide reinute, se prevede o faz de curareprin trecerea unuicurent de ap i aer comprimat prin stratul filtrant, n sens invers "de os n sus# celui de la faza de filtrare$ pentrueliminarea azotului gazos reinut n stratul filtrant sunt prevzute ciclic faze de antrenare a azotului gazos prinintermediul unor eturi de lichid cu acelai sens cu cel din faza de filtrare, obinute prin inversarea pentru scurteperioade de timp a sensului de pompare al pompelor de antrenare a apei de curare.

    5.1.- El!$!na%#a 0's0'%&l&! "!n a#l# &at# &%*an#

    Climinarea fosforului din apele uzate se poate face pe dou ci diferite i anume prin tratamente chimice"cea mai frecvent ntlnit modalitate de eliminare a fosforului# sau prin tratamente biologice.

    /liminarea fosforului din apele uzate prin metode chimiceeste o metod clasic, fiabil, validat de timp.;entru eliminarea fosforului se utilizeaz diferii coagulani care se introduc n apa uzat supus tratamentului,acetia reacionnd cu fosfaii solubili din aceasta formnd precipitai insolubili care sunt eliminai printr-un procesde separare, cel mai frecvent prin sedimentare. 5ei mai utilizai coagulani sunt srurile de metale "sulfat dealuminiu, clorur feric i alii# sau varul nestins "o%id de calciu#. 0dugarea de polimeri sau ali aditivi pot favorizaprocesul de floculare deci i eficiena de sedimentare.

  • 5/24/2018 Statiilor de Epurare a Apelor Uzate

    7/26

    oaugulanii pe baz de sruri metalice, dintre care cei mai utilizai sunt sulfatul de aluminiu i cloruraferic, sunt folosii att la tratarea apelor uzate urbane ct i a apelor uzate industriale. 0cetia sunt mai puincorozivi, formeaz o cantitate mai mic de nmol i sunt comod de manipulat n comparaie cu cu varul nestins.6ulfatul de aluminiu poate fi administrat n apa supus tratamentului att sub form solid "pulbere# ct i sub formde soluie, ambele forme fiind necorozive. 5lorura feric se administreaz sub form de soluie, aceasta prezentndcorozivitate i necesitnd luarea unor msuri corespunztoare de manipulare.

    Aeaciile care au loc la introducerea sulfatului de aluminiu i clorurii ferice n apa uzat care conine fosfai

    sunt urmtoarele!0l+"6*)#(D"3)D'+*# E +D'+;*)-E )D'5*(-: +D0l;*)E )D5*+E (D6*)+-E 3FD'+* "2.+#

    &e5l(D"D'+*# E '+;*)-E +D'5*(-: &e;*)E (D5l-E +D5*+E FD'+* "2.(#

    4ratamentul cu var nestinseste de asemenea o cale de tratament pentru eliminarea fosforului din apeleuzate, care se aplic din ce n ce mai rar mai ales din cauza corozivitii varului nestins, care reacioneazinstantaneu cu apa formnd hidro%idul de calciu, care este o substan foarte coroziv i care necesit mari precauiila manipulare i n instalaii. 0tunci cnd varul nestins este introdus n ap acesta reacioneaz mai nti cualcalinitatea din ap formnd carbonat de calciu "5a5*(#. 0ceasta crete p'-ul apei supuse tratamentului la valoripeste 3, astfel nct ionii de calciu n e%ces vor reaciona cu ioni de fosfai formnd un compus precipitabil denumithidro%ilapatit "5a2"*'#";*)#(#. 7in cauz c varul nestins reacioneaz mai nti cu alcalinitatea din apa supustratamentului, doz de var nestins nu depinde de cantitatea de fosfai din apa uzat, ci de alcalinitate acesteia,valorile tipice ale dozei de var fiind ntre 3,)>3 - 3,>3 fat de alcalinitatea total a apei uzate, e%primat n 5a5* (.

    Aeacia tipic dintre compuii de calciu i fosfai este urmtoarea!

    2D5a+EE *'-E (D';*)-: 5a2*'";*)#(E (D'+* "2.)#

    7up cum a fost artat anterior, tratamentul chimic cu sruri metalice sau var nestins care se aplic apeloruzate n vederea eliminrii fosforului poate avea loc n diferite puncte ale staiei de epurare a apelor uzate, n funciede aceste puncte de aplicare putndu-se defini noiunile de pre*precipitare,atunci cnd tratamentul de precipitareare loc n cadrul treaptei primare, de co*precipitare,atunci cnd tratamentul de precipitare are loc n cadrul treapteisecundare, concomitent cu tratamentul biologic ipost*precipitare,atunci cnd tratamentul de precipitare are loc ncadrul treaptei teriare unde este urmat de obicei de un tratament de sedimentare sau filtrare. n schema din figura2. sunt prezentate sintetic toate poziiile posibile pe care le poate ocupa nstalaia chimic de eliminare a fosforului.

    +!,. 5. ;osibiliti de plasare a instalaiei de tratare a apei uzate cu precipitani n vederea eliminrii fosforului

    0legerea uneia sau alteia din variantele de defosforizare chimic prezentate se face innd cont deurmtoarele considerente!

    - tratarea cu precipitani n treapta primar prezint avantaele unei instalri mai facile a instalaiei chimiceprecum i o reducere semnificativ a ncrcrii organice i cu suspensii solide a efluentului rezultat dar idezavantaul necesitii unor doze mrite de reactivi chimici "coagulani#$

    - tratarea cu coagulani n treapta biologic are avantaele unei influene pozitive asupra condiiei nmoluluiactiv, a reducerii cantitii de nmol plutitor i a unei economii importante de reactivi chimici prin recirculareanmolului din decantorul secundar$

    - tratarea ntr-o instalaie chimic, de sine stttoare plasat n treapta teriar, are avantaul eficienei celei

    mai ridicate de eliminare a fosforului, deoarece ca urmare a tratamentului biologic, polifosfaii i fosforul legatorganic aflai n influentul iniial, au fost transformai n ortofosfai, care sunt compui mult mai simpli i care pot fieliminai mai uor prin tratamentul chimic, dar i dezavantaul necesitii unor cheltuieli de investiii ridicate pentrurealizarea instalaiei.

  • 5/24/2018 Statiilor de Epurare a Apelor Uzate

    8/26

    /liminarea biologic a fosforului "metod mai rar folosit# este realizat n bazine cu nmol activ demicroorganisme acumulatoare de fosfor ";0*#, care se dezvolt n flu%ul de nmol activ i care folosesc ca substrat"hran# acizii grai volatili. n condiii anaerobe, care se creaz n anumite zone ale bazinului cu nmol activ, liberede nitrai i o%igen liber dizolvat, ;0*-urile nglobeaz acizii grai volatili polimerizai n scopul formrii desubstan celular nou. ;entru realizarea acestui proces, ;0*-urile utilizeaz energia provenit din evacuareafosforului, acumulat anterior n interiorul celulei, n mediul nconurtor "apa uzat supus tratamentului amestecatcu de nmol activ#. n condiii aerobe, acizii grai volatili polimerizai nglobai sunt metabolizai de ctre ;0*-uri,

    proces care se realizeaz cu un consum important de energie. ;entru a regulariza consumul de energie, ;0*-uriabsorb fosforul din mediul nconurtor, elibernd astfel apa uzat supus tratamentului de ncrcarea cu fosfor. 7emenionat c acest proces are loc n zonele aerobe ale bazinelor cu nmol activ, ns numaipn n momentulapariiei de nitrai n mediul de dezvoltare a ;0*-urilor "declanarea procesului de nitrificare# care inhib absoriade fosfor. n zonele ano%ice, n care are loc denitrificarea, prin reducerea cantitii de nitrai apare o situaiefavorabil n care ;0*-urile intr n contact din nou cu acizii grai volatili polimerizai din mediul nconurtor, ichiar au loc reacii de fermentare a unor substane organice uor biodegradabile cu formare de acetai i propionai.n figura 2. este prezentat sintetic, sub forma unei scheme, mecanismul de eliminare biologic a fosforului dinapele uzate.

    +!,. 5.26chema mecanismul de eliminare biologic a fosforului din apele uzate

    ;entru ca eliminarea biologic a s se produc n condiii eficiente, adic cantitile de fosfor din efluent saung sub 3 mg>l, trebuie ca n amestecul de nmol activ i ap uzat, supus tratamentului s fie ndepliniteurmtoarele condiii! raportul ntre cantitile de 55* "consum chimic de o%igen# i fosforul total s fie cel puin)>3, raportul ntre cantitile de 51* "consum biologic de o%igen#, iar fosforul total s fie cel puin 3F>3.

    7e menionat c eliminarea biologic a fosforului poate avea loc simultan sau independent cu eliminareabiologic a azotului, dar n maoritatea cazurilor procesele sunt conduse simultan. n figura 2.F sunt prezentate douinstalaii de eliminare biologic a fosforului n bazine cu nmol activ, una pentru eliminarea fosforului concomitentcu eliminarea materiilor organice "6istemul ;ho-redo% simplu "0>*## "vezi figura 2.F sus#, iar cealalt pentrueliminarea att a materiei organice ct i a fosforului i azotului ";ho-redo% cu trei zone "0+>*##"vezi figura 2.F os#.

  • 5/24/2018 Statiilor de Epurare a Apelor Uzate

    9/26

    +!,. 5.36istemele ;ho-redo% simplu "0>*# i ;ho-redo% cu trei zone "0+>*#5.- Instala!! "# %#!n#%# a4ansat a s&s#ns!!l'% s'l!"# "!n a#l# &at#

    0vnd n vedere c unul dintre principlele deziderate ale epurrii avansate l reprezint eliminareasuspensiilor solide i a coloizilor ntr-un grad mult superior celui realizat n staiile clasice de epurare a apelor uzate,metoda cea mai adecvat de separare utilizat n acest scop este filtrarea. &iltrarea este procesul de separare a unui

    sistem eterogen lichid 8 solid n fazele constituente cu autorul unui mediu de filtrare poros. &ora motrice careimpune procesul de filtrare este de obicei diferena dintre presiunile care se e%ercit pe suprafeele libere alesistemului eterogen i mediului de filtrare. 6ub aciunea forei motrice lichidul din sistemul eterogen trece prin poriimediului de filtrare separndu-se sub form de filtrat "adic lichid liber de faza solid# n timp ce particulele solide,aflate n suspensie n mediul eterogen, sunt reinute de mediul filtrant, pe suprafaa sa n special, dar i n porii sintr-o oarecare msur. 0stfel, pe msur ce procesul de filtrare are loc, pe suprafaa mediului filtrant se formeazun strat de precipitat umed care la rndul su va aciona ca un mediu de filtrare suplimentar, ponderea sa n procesulde filtrare fiind din ce n ce mai mare pe msur ce grosimea stratului de precipitat crete. 7e obicei, separarea prinfiltrare este foarte avansat n ceea ce privete calitatea filtratului, dar mai puin avansat n ceea ce privete calitateaprecipitatului, care totdeauna rmne mbibat cu lichidul din care a fost separat.

    ;rocedeele cel mai frecvent utilizate n scopul eliminrii avansate a suspensiilor solide n treapta teriar astaiilor de epurare sunt micrositarea, filtrarea prin strat granular, filtrarea prin membrane, ultrafiltrarea prinosmoza invers i electrodializa.

    5.-.1 Instala!! "# %#!n#%# %!n $!6%'s!ta%# a s&s#ns!!l'% s'l!"# "!n a#l# &at#

    @icrositarea este un procedeu mi%t de eliminare avansat a suspensilor solide utilizat mai ales ntratamentele din treapta teriar, dar care mai este utilizat i n tratamentele preliminare "n treapta mecanic#, sau ntratarea apelor meteorice. Cchipamentele care realizeaz micrositarea se numesc instalaii de micrositarei acestease pot mpri n dou mari categorii, dup forma suprafeelor active de separare, i anume! instalaii de micrositarecu tamburi instalaii micrositare cu discuri.

    0nstalaiile de micrositare cu tambursunt constituite dintr-un tambur rotativ cu a% orizontal care areprevzut pe suprafaa sa cilindric lateral "care se constituie n suprafaa activ de separare# o estur cu ochiurifoarte fine. ;rincipiul su de lucru, relativ simplu, este urmtorul "vezi schemele din figura 2.G#! influentul de apuzat brut este introdus n interiorul tamburului de micrositare, care se rotete cu turaie mic, i trece"gravitaional# prin sa suprafaa activ, pe care sunt reinute suspensiile solide. Cfluentul clarificat, rezultat din

    trecerea apei supuse tratamentului prin suprafaa filtrant, este evacuat ntr-un rezervor inferior "n care tamburuleste imersat parial#. ;e msur ce procesul de micrositare are loc, suprafaa activ se ncarc cu reineri i astfel seformeaz un strat de precipitat care realizeaz filtrarea flu%ului de ap uzat supus tratamentului. 5a rezultat alformrii stratului de filtrare, are loc creterea rezistenei la trecerea apei prin suprafaa activ a tamburului i nivelulapei din interiorul acestuia crete. ;entru obinerea unui flu% constant de ap care parcurge instalaia, suprafaaactiv a tamburului trebuie periodic curat i n acest scop, de regul sunt prevzute eturi de ap curat subpresiune, orientate dinspre e%teriorul ctre interiorul tamburului, care creaz un curent de ap de splare caremobilizeaz i nglobeaz reinerile din ochiurile esturii filtrante. 5urentul de ap de splare este captat ninteriorul unor gheaburi special prevzute, de unde este evacuat la canalizare. 7e menionat c faza de curare asuprafeei active are loc fr ntreruperea procesului de micrositare, comanda de pornire-oprire a eturilor de splarefiind iniiat automat de valoarea nivelului apei din interorul tamburului, i c apa necesar splarii este preluat dinefluentul clarificat, reprezentnd un mic procent din acesta.

    +!,. 5.7;rincipiul de funcionare al instalaiilor de micrositare cu tambur HI

  • 5/24/2018 Statiilor de Epurare a Apelor Uzate

    10/26

    ?nstalaiile de micrositare cu discuri au avantaul c la acelai gabarit prezint o suprafa activ de reineremult mai mare dect a instalaiilor de micrositare cu tambur. ;rincipial "vezi schemele din figura 2.3# acestea suntconstituite dintr-o multitudine de discuri rotative "cu a%a de rotaie orizontal# a cror suprafee frontale suntconstituite din estur cu ochiuri fine. ?nfuentul de ap uzat brut ptrunde gravitaional n interiorul tuturordiscurilor printr-un geab central de distribuie, apoi trece prin suprafeele filtrante ale discurilor, separndu-se desuspensiile solide care sunt reinute pe prile interioare ale suprafeelor filtrante ale discurilor. 5 i la variantele demicrosite cu tambur, curarea suprafeelor filtrante de reinere a suspensiilor solide este realizat tot cu eturi de ap

    curat sub presiune, orientate dinspre e%teriorul ctre interiorul discurilor, n numr i cu distribuiecorespunztoare. 5omanda iniierii sau opririi eturilor se face tot pe baza valorii nivelului de ap din interioruldiscurilor, splarea fcndu-se, de asemenea, fr ntreruperea procesului de lucru. 7e menionat c curenii de apde splare i suspensii mobilizate sunt preluai n interiorul unor gheaburi speciale, plasate tot n zona central adiscurilor "ca i sistemul de distribuie a influentului#, de unde sunt evacuai la canalizare.

    +!,. 5.18;rincipiul de funcionare ale instalaiilor de micrositare cu discuri HI

    5.-.- Instala!! "# %#!n#%# a s&s#ns!!l'% s'l!"# "!n a#l# &at# %!n 0!lt%a%# %!n st%at ,%an&la%

    &iltrarea prin strat granular este un procedeu frecvent folosit pentru clarificarea att a apelor uzate ct i a

    apelor de alimentare. &iltrele cu strat granular sunt instalaii care asigur o eficien de ndeprtare a suspensiilorsolide de pn la /, pentru filtrele cu un singur strat granular i de pn la 2/, pentru filtrele cu straturigranulare multiple.

    ;arametrul caracteristic al filtrelor cu strat granular este viteza de filtrare J fHm>hI care se stabilete curelaia!

    0

    KJ f = "2.2#

    n care! K Hm(>hI 8 debitul de ap ce strbate filtrul$0 Hm+I 8 aria suprafeei orizontale ocupat de stratul granular.

    5lasificarea filtrelor cu strat granular se face dup mai multe criterii i anume!

    * dup viteza de filtrare

    - filtre lente, cu valori ale vitezei de filtrare ntre ,3) 8 ,3 m>h "+,2 - ) m>zi#$- filtre rapide, cu valori ale vitezei de filtrare ntre 2 8 m>h "se utilizeaz la tratamentul n

    vederea potabilizrii apei# i 8 32 m>h "se utilizeaz la tratamentul apelor industriale#$- filtre ultrarapide, cu valori ale vitezei de filtrare peste 32 m>h.

    * dup compoziia stratului granular

    - filtre uni-strat, la care stratul granular de lucru este constituit n totalitate din particule cu aceleaicaracteristici$

    - filtre multi-strat, la care stratul granular de lucru este constituit din mai multe straturi aezatesuccesiv "unul peste altul#, formate din particule cu caracteristici diferite.

    * dup presiunea de lucru

  • 5/24/2018 Statiilor de Epurare a Apelor Uzate

    11/26

    - filtre deschise "cu nivel liber#, care lucreaz la presiune atmosferic$- filtre nchise, care lucreaz sub presiune.

    n continuare vor fi prezentate cele mai reprezentative tipuri de filtre cu strat granular ntlnite mai frecventn practica epurrii avansate a apelor uzate i anumefiltrele rapide deschise (gravitaionale)ifiltrele rapide +nchise(sub presiune).

    La filtrele rapide reinerea suspensiilor solide se face n tot volumul stratului granular i din cauz laaceast categorie de filtre nu se formeaz pelicul biologic pe suprafaa stratului granular, efluentul rezultatnecesit o operaie de dezinfectare ulterioar. ;rocesul de filtrare rapid poate fi mult mbuntit dac se realizeazo tratare prealabil cu coagulani.

    "iltrele rapide deschiseau urmtoarea componen "vezi figura 2.33#! o camer frontal care este conectatla conducta de admisie 3, conducta de golire a camerei frontale ) i conducta de preaplin $ un numr de gheaburiconectate cu camera frontal, stratul granular, radierul drenant i camera de ap filtrat care este conectat laconducta de evacuare a apei filtrate +, la conducta de admisie a apei de splare ( i la conducta de golire a camereide ap filtrat 2.

    +!,. 5.11&iltru cu strat granular rapid deschis HI

    &iltrele rapide deschise au ciclul de funcionare format din urmtoarele faze succesive!

    - faza de filtrare a apei care se face astfelse introduce apa brut n camera frontal prin deschiderearobinetului conductei de admisie 3, "n aceast faz fiind nchide robinetele conductei de splare (, conductei degolire a camerei frontale ) i conductei de golire a camerei de ap filtrat 2# de unde este distribuit n mod ct maiuniform pe toat suprafaa stratului granular pe care l parcurge de sus n os, trece prin radierul drenant i aunge ncamera de ap filtrat de unde este evacuat prin conducta +, al crei robinet este deschis$ faza de filtrare se

    desfoar corespunztor o perioad de timp n care porii stratului granular acumuleaz suspensii solide i period ncare pierderea de sarcin a filtrului crete de la o valoare iniial minim, corespunztoare nceputului fazei defiltrare, pn la o valoare limit ma%im, corespuztoare sfritului fazei de filtrare, atunci cnd la trecerea apei prinporii colmatai ai stratului granular conduce la antrenarea suspensiilor reinute i apa iese tulbure din filtru, avndcalitate necorespunztoare$

    -faza de curare a filtrului se face n momentul apariei apei filtrate cu calitate necorespunztoare, astfel!se nchid robinetele conductei de alimentare 3, conductei de evacuare a apei filtrate + i conductei de golire 2 i sedeschide robinetul conductei de admisie a apei de splare ( i se creeaz un curent de ap de splare "ap curat,limpezit#, care parcurge ct mai uniform stratul granular de os n sus "adic n sens invers circulaiei apei n fazade filtrare# cu vitez de 8 3 ori mai mare dect cea din faza de filtrare$ sub aciunea curentului de ap de splarestratul granular se e%pandeaz, particulele sale constituente se agit i se lovesc ntre ele elibernd suspensiile solidereinute care sunt antrenate de curentul ascendent$ apa de splare mpreun cu suspensiile antrenate sunt colectate ngeaburile de uniformizare de unde sunt evacuate n camera frontal i de aici la canalizare prin conducta ), al carei

    robinet este deschis$ viteza curentului de ap de splare se regleaz astfel nct sub aciunea sa stratul granular s see%pandeze i agite suficient de energic dar s se produc antrenarea n curentul de ap numai a suspensiilor reinute,dar nu i a granulelor stratului$ splarea filtrului dureaz 32-+ minute i se face de ori cte ori este nevoie "deregul, de 3-+ ori n +) ore de funcionare#

  • 5/24/2018 Statiilor de Epurare a Apelor Uzate

    12/26

    &iltrele rapide nchise pot fi de tip vertical sau orizontal "dup direcia de circulaie a apei prin filtru#. nfigura 2.3+ este prezentat un filtru rapid nchis vertical care au urmtoarea componen! un rezervor nchis "construitde obicei din tabl de oel#, prevzut cu un radier drenant pe care se dispune stratul granular. n camera de ap brut,format deasupra stratului granular "care mai este denumit i camer superioar#, sunt prevzute conducta deadmisie 3 a influentului de ap brut, plnia de captare F i conducta de evacuare ) a apei de splare i conducta deaerisire . n camera de ap filtrat "denumit i camer inferioar#, format sub radierul drenant sunt prevzuteconductele de evacuare a apei filtrate +, de admisie a apei de splare (, de golire 2 i de aerisire 7e menionat, c

    n zona de deasupra stratului granular, filtrul este prevzut cu o gur de vizitare. 7imensional, filtrele nchise serealizeaz pn la diametre de ma%imum ( m.

    +!,. 5.1-&iltru cu strat granular rapid nchis HI

    &iltrele rapide nchise au ciclul de funcionare similar cu cel al filtrelor rapide deschise, cu urmtoareleparticulariti!

    -faza de filtrare a apei care se face astfelse introduce apa brut, sub presiune, n camera superioar prindeschiderea robinetului conductei de admisie 3, "n aceast faz fiind nchide robinetele conductei de admisie a apeisplare (, conductei de evacuare a apei splare ) i conductei de golire 2# i strbate stratul granular de sus n os, ncare are loc de reinere a suspensiilor solide$ dup parcurgerea stratului granular, apa clarificat trece prin radieruldrenant i aunge n camera inferioar de unde este evacuat prin conducta de evacuare a apei filtrate, al creirobinet + este deschis$ ca i la filtrele rapide deschise, faza de filtrare se desfoar corespunztor pe perioada detimp n care pierderea de sarcin a filtrului are valori sub valoarea limit ma%im, iar calitatea apei filtrate estecorespunztoare "nu este tulbure#$ de menionat c la iniierea fazei de filtrare, pentru a avea o funcionarecorespunztoare, trebuie neaprat s fie evacuat aerul din instalaie, operaie care se realizeaz prin intermediulrobinetelor de aerisire i , dup care acestea se nchid$

    -faza de curare a filtrului se iniiaz n momentul apariiei apei filtrate cu calitate necorespunztoare,astfel! se nchid robinetele conductei de alimentare 3, conductei de evacuare a apei filtrate + i conductei de golire 2,

    precum i robinetele de aerisire i i se deschide robinetul conductei de admisie a apei de splare ( i robinetulconductei de evacuare a apei de splare ) i similar cu curarea filtrelor rapide deschise, se creeaz un curent de apde splare "ap curat, limpezit#, care parcurge stratul granular de os n sus i care e%pandeaz i agit particulelesale constituente, elibernd astfel suspensiile solide reinute$ curentul de ap de splare i reineri mobilizate estecaptat n plnia F de unde sunt evacuate la canalizare prin conducta de evacuare a apei de splare$ de menionat c in acest caz viteza curentului de ap de splare trebuie s fie astfel reglat nct sub aciunea s aib loc e%pandareai agitarea corespunztoare a stratului granular, dar fr antrenarea granulelor stratului cu curentul de ap de splare$se menioneaz de asemenea c toate interveniile asupra componentelor interioare ale filtrului rapid nchis, precumi formarea i scoaterea stratului granular se realizeaz prin gura de vizitare, cu filtrul golit de ap.

    5.-. Instala!! "# %#!n#%# a s&s#ns!!l'% s'l!"# "!n a#l# &at# %!n 0!lt%a%# %!n $#$*%an#

    4ratarea apelor uzate utiliznd membrane de microfiltrare sau ultrafiltrare a aprut i s-a dezvoltat ca un

    procedeu distinct care se constituiue ca o alternativ la tratamentul clasic, mecano-biologic al apelor uzate. 0cestprocedeu prezint urmtoarele avantae n comparaie cu modul clasic de tratare a apelor uzate! se modific i sesimplific radical structura staiilor de epurare a apelor uzate fcnd posibil renunarea la anumite obiectetehnologice din staiile clasice "cum ar fi decantoarele, de e%emplu#, i prin aceasta se reduc semnificativ suprafeele

  • 5/24/2018 Statiilor de Epurare a Apelor Uzate

    13/26

    necesare pentru dispunerea staiilor de epurare$ se pot prelucra apa uzate cu ncrcri mari de poluani, cu valoripn la + mg>l$ microfiltrarea i ultrafiltrarea prin membrane conduce la reinerea maoritii materiilor volatilesolubile cu mas molecular mare, situaie care favorizeaz eliminarea acestora prin miloace biologice"biodegradare#$ prezint o bun capacitate de dezinfectare, asigurnd reduceri apreciabile ale ncrcrii apei cubacterii i virusuri$ asigur obinerea unor eflueni cu o calitate superioar. ;rincipial, procedeul de tratarea apelorprin utilizarea membranelor este constituit din combinarea unui tratament biologic cu nmol activ i trecereaefluentului rezultat printr-un ansamblu "baterie# de membrane de microfiltrare sau ultrafiltrare. 0stfel se combin

    beneficiile epurrii biologice i micro sau ultra-filtrarii, i se asigur o separare avansat a ncrcrilor cu suspensiisolide i substane dizolvate, organice sau anorganice, din apele uzate, precum i o biodegradare accentuat areinerilor, mai ales datorit duratei mari de retenie a mapei uzate n bioreactor "ntre ( 8 zile#.

    ;rincipial, au fost dezvoltate dou variante de sisteme de tratare a apelor uzate prin utilizarea membranelori anume!sistemul +n care micro sau ultra*filtrarea prin membrane se face separat, +n afara bioreactorului (cumembrane e%terne), caz n care ansamblul de membrane se constituie ntr-o instalaie separat, plasat consecutivbioreactorului, i sistemul +n care micro sau ultra*filtrarea prin membrane se face chiar +n bioreactor (cumembrane interne), caz n care ansamblul de membrane este plasat chiar n interiorul bazinului bioreactorului, ntr-oconstrucie integrat.

    +!,. 5.16chema de principiu a sistemului cu membrane e%terne

    istemul cu membrane e%terne "vezi figura 2.3(# are urmtoarea structur! un bioreactor, o staie depompare i instalaia de microfiltrare cu membrane. &uncionarea sistemului este urmtoarea! influentul de ap esteintrodus n bazinul bioreactorului, n care are loc tratarea biologic a acestuia "n diferite condiii! aerobe, anaerobesau ano%ice# dup care efluentul bioreactorului este absorbit cu pomp i transmis cu presiune nalt "+F 8 ) M;a#instalaiei de microfiltrare cu membrane n care sunt separate maoritatea suspensilor i substanelor dizolvate,minerale i organice$ mpuritile reinute, sub form de nmol, sunt recirculate n bazinul bioreactorului unde suntsupuse din nou tratamentului biologic$ efluentul de ap microfiltrat "filtratul# este evacuat ctre receptor.

    +!,. 5.1/6chema de principiu a sistemului cu membrane interne

    istemul cu membrane interne"vezi figura 2.3)# are urmtoarea structur! un bioreactor, n al crui bazinsunt cufundate bateriile de membrane, i o staie de pompare. &uncionarea sistemului este urmtoarea! influentul deap este introdus n bazinul bioreactorului n care are loc tratarea biologic a acestuia "n diferite condiii! aerobe,

  • 5/24/2018 Statiilor de Epurare a Apelor Uzate

    14/26

    anaerobe sau ano%ice#$ evacuarea efluentului din bioreactor se face sub aciunea unei pompe, care trece apa tratatbiologic prin porii membranelor, pe suprafeele active ale acestora fiind reinute, ca i n cazul anterior, suspensiilesolide i substanele dizolvate. 7e menionat c n acest aranament presiunea necesar procesului de microfiltrareeste mult mai redus "+F 8 2 M;a# iar reinerile organice de pe membrane sunt atacate direct de biomasa de bacteriidin bazinul de reacie, care formeaz i pelicule biologice, pe suprafeele active ale membranelor "n acest caz, numai este nevoie de recircularea reinerilor, ca la sistemele cu membrane e%terne, ceea ce se constituie ntr-unimportant avanta#.

    ;entru a putea face o eventual alegere ntre cele dou variante de sisteme n continuare sunt prezentatecomparativ avantaele i dezavantaelele acestora, i anume!

    -pentru sistemele cu membrane e%terne- costuri cu aerarea n bazinele bioreactoarelor reduse "cca. +/din costurile de la bazinele bioreactoarelor cu membrane interne#$ costuri mari pentru pomparea apei$ suprafaanecesar redus pentru plasarea sistemului, curare mai frecvent a membranelor$ costuri de e%ploatare mairidicate, costuri de investiii mai reduse,

    - pentru sistemele cu membrane interne - costuri cu aerarea n bazinele bioreactoarelor ridicate$ costurireduse pentru pomparea apei "cca. +F/ din costurile de la sistemele cu membrane e%terne#$ suprafaa necesarpentru plasarea sistemului mai mare dect la sistemele cu membrane e%terne, curare mai rar a membranelor$costuri de e%ploatare mai reduse, costuri de investiii mai ridicate.

    5.-./ Instala!! "# %#!n#%# a &n'% !$&%!t! "!n a#l# &at# %!n 's$' !n4#%s 9! #l#t%'"!al!

    5.-./.1 El!$!na%#a !$&%!t!l'% "!n a# %!n 's$' !n4#%s

    1smozaeste un fenomen care are loc atunci cnd dou soluii cu concentraii diferite sunt separate printr-omembran semipermeabil "adic permeabil numai pentru solvent i nu pentru substana dizolvat#, n caresolventul trece prin membrana semipermeabil dinspre soluia mai diluat ctre soluia mai concentrat pn nmomentul n care presiunea hidrostatic care se e%ercit asupra soluiei mai concentrate atinge o valoare de echilibrudenumitpresiune osmotic"vezi schema de principiu din figura 2.32#. ;resiunea osmotic este o proprietate asoluiilor i pentru o anumit soluie valoarea acesteia depinde de concentraia substanei dizolvate i detemperatur.

    1smoza invers este un proces care se realizeaz n sens invers osmozei normale prin care se e%ercitasupra soluiei mai concentrate o presiune mai mare dect presiunea osmotic, ceea ce determin o circulaie inversa solventului fa de osmoza normal, adic dinspre soluia mai concentrat ctre soluia mai diluat.

    +!,. 5.156chema de principiu a osmozei

    n tratamentul apelor, osmoza invers se aplic pentru purificarea avansat, obinndu-se eflueni cu gradfoarte ridicat de epurare "de peste GG/#, dar i pentru eliminarea diferitelor substane dizolvate "de e%emplu sruriale unor metale#.

    n scopul realizrii tratamentului prin osmoz invers influentul de ap brut este trecut sub presiune "vezifigura 2.3# printr-o celul de n care sunt dispuse spiralat mai multe membrane osmotice, care sunt ansambluri cuurmtoarea componen! membrana semipermeabil care pe o parte are situat o folie perforat care se constituie

    ntr-un strat "cavitate# de alimentare cu ap brut, iar pe cealalt parte o folie din material poros care absoarbefiltratul care parcurge membrana osmotic. 0cest ansamblu este izolat pe ambele pri cu folii impermeabile.?nfluentul de ap brut sub presiune este introdus printr-una din e%tremitile laterale ale celulei de osmoz i aungepe suprafeele active ale membranelor osmotice prin intermediul cavitilor de alimentare. 7up de parcurge

  • 5/24/2018 Statiilor de Epurare a Apelor Uzate

    15/26

    membranele osmotice, filtratul este absorbit de straturile din material poros care l conduce i l descarc ntr-un tubcentral perforat de unde este evacuat sub form de efluent de ap tratat printr-o conduct central. 6ubstanelereinute pe suprafeele active ale membranelor osmotice sunt antrenate de curenii de ap brut, care nu traverseazmembrana osmotic, parcurg pe direcie longitudinal cavitile de alimentare i prasesc celula de osmoz pe lacealalt e%tremitate lateral, sub form de soluie concentrat.

    +!,. 5.16chema structurii unei celule de osmoz invers

    1./.. El!$!na%#a !$&%!t!l'% "!n a# %!n #l#6t%'"!al!

    /lectrodializaeste un procedeu de separare prin membrane a unei soluii ionizate, prin care ionii din soluiesunt transportai prin membrane semipermeabile, sub aciunea unei potenial electric. @embranele utilizate suntanion sau cation selective, adic aceste membrane permit n timpul procesului de electrodializ trecerea doar aionilor pozitivi, respectiv a ionilor negativi. @embranele cation-selective sunt realizate din polielectrolii ncrcainegativ care resping ionii negativi i permit trecerea numai a ionilor pozitivi, n timp ce membranele anion-selective

    resping ionii pozitivi i permit trecerea numai a ionilor negativi "vezi figura 2.3, n care este prezentata procesul deelectrodializ pentru o aplicaie tipic care este tratamentul de desalinizare a apelor srturate#.

    +!,. 5.126chema de principiu a electrodializei "proces de desalinizare prin electrodializ#

    5. Instala!! "# #l!$!na%# a &n'% s&*stan#l'% ,%#& "# %#!n&t %!n %'6#"## 6las!6# "!n a#l# &at#

    5..1 El!$!na%#a s&*stan#l'% '%,an!6# 9! $!n#%al# %!n a*s'%*!# # 6a%*'n a6t!4

    Climinarea substanelor organice dizolvate se face n modul cel mai eficient prin utilizarea carbonului activ.6istemelor de tratare cu carbon activ, pe lng faptul c prezint o mare capacitate de eliminare a substanelor

  • 5/24/2018 Statiilor de Epurare a Apelor Uzate

    16/26

    organice, mai prezint avantaul unei mari fle%ibiliti putnd fi utilizate cu succes pentru absoria unei mari varietide substane, multe dintre ele fiind nebiodegradabile.

    ?nstalaiile de tratare cu carbon activ se prezint n practic sub forma unor filtre rapide cu strat granular, lacare stratul granular este constituit din granule de carbon activat. ;roprietile de absorbie ale filtrelor cu strat decarbon activ se datoresc ndeosebi suprafeei mari de absorbie pe care o prezint structura poroas a stratului decarbon activat. ;e lng capacitile de absobie, filtrele cu strat de carbon activ mai prezint n anumite situaii iproprieti de filtrare.

    La parcugerea stratului granular de carbon activ de ctre influentul de ap brut, eliminarea substanelororganice se face prin dou mecanisme distincte i anume! absorbia, care apare la trecerea substanelor organicedizolvate, antrenate de curentul de influent, prin porii stratului granular, care ader la granulele de carbon activdatorit forelor de atracie intermolecular i biodegradarea, n care substanele organice reinute se constituie nsubstrat pentru biomasa bacterian care se dezvolt n stratul granular. 7in studiile efectuate se poate spune cfenomenul de absorbie este predominant dar i fenomenul de biodegradare i are importana sa, i are o contribuiemai semnificativ pe msur ce biomasa bacterian se dezvolt.

    n general filtrele cu carbon activ se pot clasifica dup mai multe criterii i anume!

    * dup direcia de parcurgere a stratului granular de carbon activ de ctre influentul de ap brut

    - cu direcia de parcurgere a stratului granular de sus n os$- cu direcia de parcurgere a stratului granular de os n sus$

    * dup modul +n care se asigur presiunea de lucru necesar desfurrii procesului

    - sub form de filtre rapide deschise "cu nivel liber#, la care presiunea de lucru se asigur pe calegravitaional$

    - sub form de filtre rapide nchise, la care presiunea de lucru se asigur prin utilizarea pompelor$

    * dup tipul stratului granular cu carbon activ

    - cu strat granular fi%at$- cu strat granular mobil$

    * dup tipul aran2amemtul instalaiilor de absobie cu carbon activ

    - instalaii individuale "ntr-o singur treapt#, care de obicei se plaseaz n paralel$- instalaii plasate n serie "n mai multe trepte#$

    n figura 2.3F este prezentat un filtru rapid deschis cu strat din carbon activ, iar n figura 2.3G este prezentatun filtru rapid nchis cu strat din carbon activ, care sunt instalaiile tipice de absorbie pe carbon activ, avandstructuri similare celor descrise n paragraful referitor la filtrele rapide cu strat granular.

  • 5/24/2018 Statiilor de Epurare a Apelor Uzate

    17/26

    +!,. 5.13&iltru rapid deschis cu strat granular din carbon activ

    +!,. 5.17&iltru rapid nchis cu strat granular din carbon activ

  • 5/24/2018 Statiilor de Epurare a Apelor Uzate

    18/26

    5omponentul cu cea mai mare importan din structura instalaiilor cu carbon activ l reprezint chiarmaterialul granular i anume carbonul activ. 5arbonul activ se poate obine dintr-o mare varietate de materiale cumar! crbune, lignit, lemn carbonizat, turb, smburi vegetali, trestie de zahr, rumegu, oase sau reziduri petroliere.4oate materialele din care se obine carbonul activ trebuie, n principiu, s aib o structur oarecum poroas ioriginea bazat pe carbon. ;roprietile absorbante ale carbonului activat sunt direct legate de originea sa "carbonulactiv de cea mai bun calitate se obine din crbune, lignit, smburi vegetali i reziduri petroliere# i de modul su deobinere "procesare#.

    @odul de obinere a carbonului activ, denumit i proces de activare i const n tratarea termic amaterialelor indicate anterior cu aburi la temperaturi de 2 - G295 n atmosfer srcit n o%igen. Aeacia dintrecarbon i aburi este urmtoarea.

    5 E '+* : '+E 5* 8 (3 Mcal "2.#

    Aeacia poate fi favorizat prin utilizarea unuia sau mai multor ageni de dezhidratare "de e%emplu! clorurade zinc, acidul fosforic sau alii#.

    0ctivarea carbonului se realizeaz mai ales n Curopa dup o schem alternativ, care utilizeaztemperaturi de proces mai reduse ") - 95#. 7e asemenea se utilizeaz i metode de activare chimic acarbonului prin utilizarea de ageni de deshidratare, ns fr aciunea aburului sau altor gaze o%idante. 7e remarcatc pentru obinerea de carbon activat cu caracteristici superioare "adic cu calitate i caracteristici uniforme# trebuieca procedura de activare s fie foarte riguros respectat. *dat activat, materialul obinut este, dup caz, mrunit

    sau agregat, i apoi splat succesiv cu acid i cu ap, dup care este nscuit sau mpachetat. 7e menionat c pepia este comercializat carbon activ cu o mare varietate de granulaii.;rin activare structura oarecum poroas a materialului iniial devine una cu porozitate accentuat format

    din pori cu dimensiuni neregulate cuprini ntr-o structur cristalin grafitic. ama de valori ale dimensiunilorporilor se ncadreaz ntre 3 8 3 anstromi "de la dimensiunile celor mai fine capilare la dimensiunilemacroporilor#. 7eci, caracterul puternic absorbant al carbonului activ provine chiar din caracteristicile structurii saleporoase care ofer o suprafa enorm pentru absorbie.

    Onul dintre cei mai importani parametri ai tratamentului cu carbon activ l reprezint timpul de retenie alapei brute supuse absorbiei pe carbon activ n instalaie care are valori recomandate ntre 3 8 ) minute.

    ncrcarea hidraulic a filtrului cu carbon activ este un parametru dup care se face dimensionarea fizic ainstalaiei, dar care nu are legtur fenomenul de absorbie.

    &uncionarea filtrului rapid cu carbon activ se desfoar atta timp ct capacitatea absorbie a stratuluigranular de carbon activ nu s-a epuizat,fenomenul de epuizare reprezentnd pierderea capacitii de absorbie a

    stratului granular, care se produce n momentul n care cantitatea de molecule absorbite de carbonul activ este nechilibru cu cantitatea de molecule din soluia supus tratamentului. n acest moment, tratamentul de absorie pecarbon activ se ntrerupe i are loc o alt faz important a procesului de lucru al filtrelor rapide cu carbon activ ianume regenerarea stratului granular de carbon activ.

    5..- El!$!na%#a s&*stan#l'% '%,an!6# 9! $!n#%al# %!n s6:!$* !'n!6

    4ratamentul apelor uzate prin schimb ionic const n punerea n contact a apei uzate cu o categorie desubstane denumitezeolii, care au capacitatea de a schimba ionii proprii, cu ionii unor substane dizolvate n apasupus tratamentului. Peoliii pot fi de origine natural sau artificial. n prezent, n instalaiile de schimb ionic dinpractic, pe scar larg se utilizeaz zeoliii artificiali sub forma unor rini sintetice "cel mai frecvent polistirenicesau poliacrilice#, produse industrial. 0ceste rini, sub form de granule cu dimensiuni ntre ,( 8 3,( mm, senglobeaz ntr-un amestec cu cca. 2/ ap, formnd geluri cu o structur e%trem de poroas. 6e menioneaz c

    zeoliii sintetici sunt insolubili n ap sau solveni organici.;rincipiul procesului de schimb ionic este urmtorul "vezi figura 2.+ stnga#! la fiecare granul din

    structura zeolitului sunt ataate grupri chimice, denumite Qgrupuri funcionale=$ atunci cnd zeolitul intr n contactcu apa brut, apare tendina ca grupurile funcionale, ataate la zeolii, s intre n interaciune cu substaneledizolvate n ap, n special cu substanele ionizate$ interaciunea dintre ionii din ap i grupurile funcionale alezeolitului se produce pe cale electrostatic, i const n nlocuirea ionilor din gruprile funcionale ale zeolitului cuioni din apa brut supus tratamentului$ avnd n vedere c legturile electrostatice sunt relativ slabe, i aceti ioni larndul lor, sunt schimbai cu ali ioni aflai n apa brut din urul granulei de zeolit i aa mai departe$ avnd nvedere c ionii dizolvai n ap pot fi

  • 5/24/2018 Statiilor de Epurare a Apelor Uzate

    19/26

    +!,. 5.-86chemele proceselor de schimb ionic i de regenerare a schimbtorilor de ioni HI

    ncrcai pozitiv sau negativ, i zeoliii care interacioneaz cu ionii sunt din dou categorii! schimbtori de ionianionici "care interacioneaz cu ionii negativi din ap brut# i schimbtori de ioni cationici "care interacioneaz cuionii pozitivi din ap brut#$ dac se analizeaz o anumit variant de ioni din apa supus tratamentului, se remarcc aceasta cuprinde o mare varietate de ioni, de e%emplu ionii pozitivi, denumii i cationi pot fi din diferite categoriisi anume! substane alcaline "sodiu, potasiu#, substane alcalino 8 pmntoase "magneziu, calciu, stroniu, bariu,lantaniu, iridiu#, metale grele "plumb, cobalt, nichel, mercur#, metale uoare "aluminiu, beriliu, titan#, materialesemiconductoare "germaniu, galiu, indiu#, metale preioase "aur, argint, platin, paladiu#$ dac se studiaz aborbiacationilor de ctre diferii schimbtori de ioni cationici, se remarc c acetia interacioneaz diferit rezultnd cntre anumii cationi i anumii schimbtori cationici se creeaz legturi puternice, n timp ce ntre alte asemenea

    perechi, legturile sunt mult mai slabe$ aceast caracteristic este valabil i n cazul perechilor anioni 8 schimbtorianionici i se constituie ntr-o proprietate a cuplurilor ioni 8 schimbtori de ioni denumit Qselectivitate=, care este oproprietate foarte important pentru tratamentele de schimb ionic, prin care se pot ndeprta varieti distincte deioni, utiliznd anumite cupluri ioni 8 schimbtori de ioni$ procesul de schimb ionic se produce atta timp ctgrupurile funcionale ale schimbtorilor de ioni nu sunt nc saturate cu ioni, din apa uzat supus tratamentului,care formeaz formeaz legturi electrostatice puternice$ s-ar putea crede c procesul de schimb ionic ar ncetaatunci cnd toi ionii iniiali din grupurile funcionale ale schimbtorilor de ioni "care formeaz legturi slabe# ar finlocuii cu ioni din apa brut care formeaz legturi puternice, dar n realitate nu este chiar aa, fiindc procesul vanceta chiar cnd un anumit numr de ioni iniiali din grupurile funcionale ale zeolitului nc nu au fost nlocuii,fenomen care poart numele de efect de mascare face ca procesul de schimb ionic s nceteze chiar n prezenaionilor care formeaz legturi puternice "denumii ioni selectivi#, atunci cnd concentraia ionilor iniiali este foartemare "bineneles, mult mai mare dect concentraia de ioni selectivi# i contracareaz procesul de schimb ionic$ nmomentul ncetrii capacitii de schimb ionic a zeolitului, procesul se ntrerupe i are loc faza de regenerare azeolitului"vezi figura 2.+ dreapta#, care se face cu o soluie concentrat de ioni iniiali, avnd o concentraie multmai mare dect a ionilor selectivi legai de grupurile funcionale n timpul procesului de schimb ionic, pe care inlocuiete printr-un proces invers "avnd n vedere i cele artate anterior#$ pentru ca regenerarea s aib loc maieficient se pot folosi, pe lng soluiile concentrate de ioni iniiali i soluii acide "cu e%ces de ioni ' E#, respectivsoluii bazice "cu e%ces de ioni *' -#$ de menionat c odat cu trecerea soluiilor de regenerare prin instalaie, suntantrenai i se ndeprteaz i ionii selectivi, e%trai din apa uzat n timpul fazei de schimb ionic$ odat utilizate,soluiile de regenerare pot fi evacuate sau pot fi colectate i tratate "pentru reinerea ionilor selectivi e%trai, nscopul reutilizrii acestora#.

    6chema de principiu a unei instalaii de schimb ionic este prezentat n figura 2.+3.

  • 5/24/2018 Statiilor de Epurare a Apelor Uzate

    20/26

    +!,. 5.-16chema de principiu a unei instalaii de schib ionic HI

    ?nstalaia este compus dintr-un recipient n care este plasat un strat de granule de zeolit "rinschimbtoare de ioni#, pe un radier drenant, un sistem format din conducte i robinete care comunic cu partea derecipient de deasupra stratului de zeolit, respectiv un sistem format din conducte i robinete care comunic cu parteade recipient de dedesuptul stratului de zeolit. n timpul procesului de schimb ionic recipientul lucreaz sub presiune.7e menionat c recipientul este prevzut cu o gur de vizitare, pe unde, n timpul unor intervenii cu instalaiascoas din funciune, se poate introduce sau scoate zeolit, sau se poate interveni n caz de nevoie.

    5iclul de funcionare a unei instalaii de schimb ionic este format din urmtoarele faze succesive!

    - faza de schimb ionic propriu*zis n care apa uzat brut ntr n instalaie sub presiune pe la parteasuperioar a stratului de granule de zeolit, l parcurge de sus n os, dup care prsete nstalaia pe la parteainferioar a stratului de granule de zeolit sub form de ap purificat$

    - faza de regenerare n care soluia de regenerare ptrunde n instalaie, tot sub presiune, pe la parteasuperioar a stratului de granule de zeolit, pe care l parcurge tot de sus n os, dup care prsete instalaia pe la

    partea inferioar a stratului de granule de zeolit, sub form de soluie de regenerare epuizat care conine substanelepoluante absorbite de granulele de zeolit n tipul fazei de schimb ionic propriu-zis$

    -faza de splarea stratului de zeolit, care se realizeaz cu ap purificat sub presiune, n sens contrar celorde la fazele de schimb ionic i regenerare, adic de os n sus, care produce afnarea stratului de granule de zeolitregenerat i evacuarea unor substane formate n cadrul fazei de regenerare, reinute n stratul de zeolit.

    5.. El!$!na%#a 6'$&9!l'% '%,an!6! *!'%#!st#n! %!n ';!"a%# 6:!$!6

    n procesele tehnologice din diferite industrii cum ar fi! industria celulozei i hrtiei, industria farmaceutic,industria chimic i altele se utilizeaz compui organici compleci ca ageni importani i indispensabili. 0numitecantiti din aceste substane, deosebit de periculoase i to%ice pentru om i natur, aung i n apa uzat industrialevacuat de unitile din aceste industrii, pe care o polueaz. Climinarea din apa uzat a acestei categorii de poluanieste deosebit de dificil, nefiind posibil prin miloacele clasice utilizate n staiile de epurare mecano-biologice.

    n scopul eliminrii acestor compui organici greu biodegradabili "cum ar fi! aldehide, fenoli, componentefitofarmaceutice, detergeni, etc# dar i pentru eliminarea anumitor substane minerale nedorite "cum ar fi! fierul,manganul, sulfaii, sulfurile, cianurile, etc.# se utilizeaz diferite procedee chimice de tratament, maoritatea dintreele bazate pe reacii de o%ireducere. utilizndu-se diferii ageni o%idani cum ar fi! clorul, ozonul, gruparea hidro%il,etc., sau tratamentele de iradire sau eletrochimice.

    n prezent, pentru eliminarea compuilor chimici greu biodegradabili se utilizeaz o serie de procedeemoderne, denumite generic tehnologii de o%idare chimic, care, n principiu utilizeaz cam acelai mecanism delucru i anume! modificarea structurii compuilor organici greu biodegradabili prin aciunea agenilor o%idani, prinfragmentarea acesteia, rezultnd compui cu o structur mult mai simpl "cum ar fi! alcooli, acizi carbo%ilici, etc.#care pot fi fi mult mai uor eliminai biologic n comparaie cu compuii de origine. ;rincipalele tehnologii deo%idare chimic utilizate n lume la ora actual sunt!

    -procesele de o%idare avansatcare n care se folosesc ca ageni de o%idare! ozonul "*(# activat cu radiaii

    OB, ozonul activat cu pero%id de hidrogen "' +*+8 ap o%igenat# sau pero%idul de hidrogen activat cu radiaii OB,se utilizeaz cu eficien foarte ridicat la eliminarea din ap uzat a unui mare numr de varieti de compuiorganici cum ar fi! hidrocarburi aromatice, alchene, fenoli, compui halogenai i altele$

  • 5/24/2018 Statiilor de Epurare a Apelor Uzate

    21/26

    -procesele de iradiere cu plasm non*termalcare utilizeaz miloace ca! plasma produs prin iradiere cufascicule de electroni, descrcrile pulsatorii 5orona sau strpungerea mediilor dielectrice, pentru producerea n apasupus tratamentului a unei mari cantiti de ageni e%trem de o%idani cum ar fi! o%igen atomic n stare nativ,o%igen atomic activat i radicali de hidro%il$ n condiii normale de temperatur i presiune$ sub aciunea acestorageni o%idani compuii organici compleci sunt transformai n compui simpli nepericuloi "ap, bio%id de carbon,acizi i sruri minerale#$ simultan mai sunt eliminate i alte categorii de substane poluante minerale i organice cumar fi! o%izii de sulf, o%izii de azot, compui organici volatili, etc.

    -procese de cavitaie electrohidrauliccare const n crearea de bule de gaze n apa supus tratamentuluisub aciunea unei iradieri continue sau pulsatoare cu ultrasunete$ n timpul tratamentului, sub aciunea ultrasunetelor,bulele de gaz implodeaz "n fraciuni e%trem de scurte de timp, mai mici de 3 Rs, pe durata crora se creeazcondiii de temperatur i presiune foarte ridicate, adic temperaturi cu valori mai mari de 29S i presiuni cuvalori mai mari de 3 atm# i elibereaz gazele i vaporii coninui, care devin ageni deosebit de o%idani$ prinacest procedeu se pot elimina compui organici cum ar fi! tetraclormetanul sau hidrogenul sulfurat care sunt o%idaila produi finali ca! bio%id de carbon, radicali de clorur i sulfat$

    -procese de iradiere cu fascicule de electroni sau cu raze gamma"adic cu radiaii ionizante# care aplicateapelor uzate supuse tratamentului produc disocierea moleculelor de ap n componentele primare ca! hidrogenulatomic, hidro%ilul nativ, ionii de ' i de *', hidrogenul molecular ' + i pero%idul de hidrogen '+*+$ acestecomponente primare se constituie n ageni o%idani, care acioneaz direct sau care se combin cu anumitesubstane din apa brut, formnd radicali puternic o%idani$ aceti ageni o%idani reacioneaz cu compuii organicicompleci din apa supus tratamentului din apa supus tratamentului modificndu-le structura prin fracionare n

    compui mai simpli, mai uor biodegradabili$ prin acest procedeu se pot elimina compui organici greubiodegradabili ca! bifenil policlorinat, tetraclorometan, tricloroetilen, tetracloroetilen, benzen i alii$- procese de o%idare cu aer umed n care se produce o%idarea chimic a compuilor organici sau a

    substanelor minerale o%idabile din apa uzat supus tratamentului, prin aciunea unui flu% de gaz o%idant "deregul, un amestec de aer i vapori de ap# la temperatur nalt, cu valori ntre 3+2-(+95 i la presiune mare, cuvalori ntre 2-+ atm$ prin acest procedeu se pot elimina din apele supuse tratamentului o gam foarte larg decompui organici compleci, precum i o serie de compui anorganici cum ar fi! amoniacul, nitai, azotul, sulfai,fosfai, clorurile, etc.$ de menionat c eficacitatea tratamentului este mult crecut dac n cadrul tratamentului seadaug catalizatori i ageni o%idani "ozon sau pero%id de hidrogen#$

    -procese de o%idare supercriticcare este o versiune intensiv a o%idrii cu aer umed n care tratamentulse produce la presiuni i temperaturi cu valori peste punctul critic al apei "()95 i ++3,( atm#$ tratamentul areavantaul c permite eliminarea unor compui organici foarte refractari din punct de vedere al biodegradabilitii,fr producerea de o%izi de azot$ cu acest tratament se elimin cu succes fenolul, compuii organici halogenai,

    deeurile farmaceutice, agenii chimici de uz militar, carburanii hidrolizai pentru rachete i nmolurile biologice$-procese electrochimicesunt tratamente n care apa uzat brut este supus aciunii unor cmpuri electrice

    care provoac fenomene de electroliz$ n cadrul tuturor acestor procese, radicalii organici sunt atrai, colectai io%idai "sub aciunea unor ageni o%idani# pe suprafaa anodului, n timp ce metalele sunt atrase i colectate pesuprafaa catodului$ acest procedeu se utilizeaz n principal pentru recuperarea din apele uzate a diferitelor metale"cuprului, plumbului, mercurului, zincului, cromului, aurului, argintului, cobaltului i cadmiului#, rezultate mai alesdin procesele tehnologice din industriile metalurgic i de prelucrare a metalelor, concomitent cu o%idarea unorsubstane organice greu biodegradabile "de e%emplu cianurile#$

    - procese de fotocataliz care sunt tratamente prin care n apa uzat brut sunt introdui fotocatalizatoricare reacioneaz la lumina din spectrul vizibil sau OB$ prin acest procedeu, care este foarte modern i eficient icare prezint avantaul c se desfoar n condiii normale de temperatur i presiune, pot fi eliminati din apeleuzate o gam variat de substane poluante de origine organic "hidrocarburi aromatice, compui organoclorurai,compui organofosforoi, etc.#, i mineral.

    n practica epurrii apelor uzate, utilizarea procedeelor de o%idare chimic este costisitoare att din punctde vedere al investiiilor ct i din punct de vedere al e%ploatrii ceea ce a condus la o utilizare a sa destul delimitat.

    5./ Instala!! #nt%& "#!n0#6ta%#a a#l#l'% &at#

    7ezinfectarea este o operaie de eliminare sau de reducere sub o anumit limit admisibil a numrului demicroorganisme din apele supuse tratamentului. n apele uzate menaere se gsesc i se dezvolt microorganismepatogene, care provoac boli deosebit de periculoase, transmisibile prin ap, cum ar fi! bacterii "Cscherichia,6almonella tTphi, 6almonella, 6higella, Bibrio cholerae#,protozoare "1alantidium coli, 5rTptosporidium parvum,Cntamoeba histolTca, iardia lamblia#, viermi "0scaris lumbricoides, 4 solium, 4richuris trichiura# i virui"Cnterovirus "+ de varieti#, virusul 'epatitei 0, agentul NorJalM#. 0ceste microorganisme se gsesc de regul n

    apele uzate, dar se ntlnesc i n cursurile de ap contaminate.7ezinfectarea este principalul miloc de inactivare i distrugere a acestor microorganismelor patogene nvederea prevenirii rspndirii unor boli transmisibile prin ap care pot afecta maor sntatea oamenilor ianimalelor.

  • 5/24/2018 Statiilor de Epurare a Apelor Uzate

    22/26

    7ezinfectarea se poate face prin mai multe categorii de metode, care se pot clasifica dup urmtoarelecriterii!

    * metode care se bazeaz pe utilizarea unor ageni chimici

    - clorinarea "clorizarea#$- ozonizarea$

    * metode care se bazeaz pe utilizarea unor ageni fizici

    - iradierea cu radiaii ultraviolete "OB#$- metode care utilizeaz electricitatea$- metode care utilizeaz cldura$

    * metode care se bazeaz pe utilizarea unor ageni biologici

    - utilizearea membranelor biologice "de e%emplu, n filtrele lente#$

    *metode oligo*dinamice(bazate pe utilizarea ionilor unor metale,care au aciune bactericid)

    - utilizarea argintului$- utilizarea cuprului$- utilizarea aurului$

    n continuare vor fi prezentate metodele de dezinfectare a apelor cele mai frecvent utilizate n practic ianume! clorinarea, ozonizarea i iradierea cu radiaii OB.

    5./.1 D#!n0#6ta%#a a#l'% &at# %!n 6l'%!na%#

    7ezinfectarea apei cu clor este o metod utilizat pe scar larg n practic.n condiii normale de presiune i temperatur, clorul este un gaz galben-verzui, de +,2 ori mai greu dect

    aerul. Lichefierea clorului se produce la temperaturi sub 8 ((95, la presiune atmosferic, sau prin comprimare lapeste atm n condiiile mediului ambiant.

    La introducerea clorului gazos n ap acesta se dizolv, formnd mai nti acid hipocloros '*5l, apoihipoclorit 5l*-, astfel!

    5l+E '+* : '*5l E '5l "2.#

    '*5l : 'EE 5l*- "2.F#7e menionat c n funcie de p'-ul apei, predominant devine doar unul dintre compui rezultai astfel! n

    apele cu caracter acid predomin acidul hipocloros, n timp ce n apele cu caracter bazic. predomin hipocloritul.0cesti compui "care poart denumirea generic de clor rezidual liber# care se comport ca ageni puternic reactivi"de menionat totui c acidul hipocloros este un agent mai reactiv dect hipocloritul#. 6ub oricare dintre acesteforme, clorul rezidual liber, fiind un agent deosebit de activ reacioneaz cu un mare numr de compui din apasupus tratamentului. 0stfel, acesta reacioneaz ntr-o prim faz cu substane ca hidrogenul sulfurat, fierul,manganul i tiosulfaii, practic cu aproape toi compuii anorganici, ns compuii rezultai din aceste reacii nu auefect dezinfectant pentru ap. n faza imediat ulterioar, clorul rezidual liber reacioneaz cu substanele organicedin apa supus tratamentului formnd compui cloroorganici "de menionat c din reacia clorului rezidual liber cuamoniacul sau cu compuii organicii pe baz de azot rezult cloraminele, substane care pe de o parte slbescaciunea dezinfectant a clorului dar pe de alt parte prelungesc perioada de aciune a acestuia#, de asemenea cu

    aciune nesemnificativ din punct de vedere al dezinfectrii apei. Cfectul dezinfectant al clorului rezidual liber aparenumai la contactul acestuia cu microorganismele unicelulare, efectul puternic o%idant al acestuia afectndiremediabil membrana celular i alte organe vitale, i prin aceasta distrugndu-le. 7e aceea, pentru a se producedezinfectarea eficient a apei supuse tratamentului, este foarte important stabilirea corespunztoare a principalilorparametri ai procesului, i anume! doza de clorcare trebuie aplicat i durata de reteniea clorului n contact cuapa. ;rincipalii factori care influeneaz procesul de dezinfectare sunt! +ncrcarea cu microorganisme a apei supusetratamentului, p#*ul apei "factor care influeneaz mai ales forma sub care se gsete clorul rezidual lider#,temperatura apei "factor care accelereaz procesul de dezinfectare odat cu creterea sa, i invers, ncetineteprocesul de dezinfectare odat cu scderea sa#, agitarea apei"factor care favorizeaz contactul intim dintre clorulrezidual liber i microorganisme#.

    7oza de clor necesar unui tratament corespunztor se stabilete att pe baza cerinei de clor pentrudezinfeciect i pe bazacantitii de clor necesar pentru o%idarea substanelor organice i anorganice din apasupus tratamentului "a crei valoare pentru un timp de contact de 32 minute, se consider a fi de ,2 mg>l#.

    n instalaiile de dezinfectare prin clorinare se utilizeaz pe scar larg clorul gazos, care se dozeaz i seinecteaz n apa supus tratamentului "cazul cel mai frecvent ntlnit n practic#, dar n anumite cazuri specifice"dezinfectarea piscinelor, bazinelor i izvoarelor# se poate utiliza ca agent de dezinfectare i hipoclorit de sodiu sau

  • 5/24/2018 Statiilor de Epurare a Apelor Uzate

    23/26

    de calciu, produse industrial sub form de pulbere, care se administreaz ca atare sau sub forma unor soluii obinuteprin dizolvarea pulberii n ap.

    ;rincipial o instalaie de dezinfectare prin clorinare cu clor "vezi figura 2.++# este constituit dintr-unrezervor de clor, un echipament de dozare a clorului gazos, un echipament de inecie a clorului gazos n influentulde ap brut i un bazin de contact. 7e menionat c la instalaiile moderne de clorinare cu clor gazos, doza de clorgazos este controlat permanent printr-un sistem de reglare automat.

    +!, 5.--6chema de principiu a unei de instalaii de dezinfectare cu clor gazos HI

    * alt problem a tratamentului de dezinfectare cu clor, apare din cauza caracterului volatil al clorului, carepoate disprea prea repede din bazinul de contact, ceea ce face ca dozele de clor s fie uor supradimensionate. Niciconcentraii de clor rezidual n efluentul instalaiei de dezinfectare cu clor, peste limita admis ",( mg>lpermanent, sau ,2 mg>l, timp de ( de minute n +) de ore# nu sunt admise deoarece prezint o to%icitate ridicatpentru fauna acvatic a receptorului. n acest scop, n anumite cazuri se utilizeaz instalaii de declorinare a

    efluentului n punctul de evacuare a acestuia din instalaia de dezinfecie. 7eclorinare se face cu instalaii chimicespeciale, prin utilizarea unor reactivi ca! bio%idul de sulf, disulfatul de sodiu, sulfitul de sodiu, tiosulftul de sodiu,sau prin absorbie n filtre cu carbon activat. n figura 2.+( este prezentat schema de principiu al unei instalaiichimice de declorinare cu bio%id de sulf.

  • 5/24/2018 Statiilor de Epurare a Apelor Uzate

    24/26

    +!, 5.-6chema de principiu a unei de instalaii chimice de declorinare cu bio%id de sulf HI

    5./.- D#!n0#6ta%#a a#l'% &at# %!n ''n!a%#

    *zonul este un agent puternic o%idant bactericid i virucid care e%termin microorganismele att prindistrugerea pereilor lor celulari "prin o%idare direct#, ct i prin afectarea ireversibil a constituenilor celulari, maiales a acizilor nucleici "de asemenea prin o%idare direct#.

    *zonul "*(# este un gaz instabil produs din asocierea a trei atomi de o%igen, rezultai din disociereao%igenului molecular "*+# sub aciunea unui flu% de energie. 5ele mai multe generatoare de ozon utilizeaz ca sursde energie descrcrile electrice ale unui cmp electric alternativ de mare tensiune " 8 + MB# ntr-un mediudielectric care conine o%igen gazos "molecular#. *zonul produs este foarte instabil i se descompune n o%igenatomic la o foarte scurt perioad dup ce a fost generat, atomii liberi de o%igen reasociindu-se rapid n o%igenmolecular, care este forma stabil a o%igenului 0tunci cnd ozonul se descompune n ap, o%igenul atomic nativ,care este un agent o%idat deosebit de reactiv, interacioneaz cu moleculele de ap i se formeaz radicali liberi depero%id de hidrogen "'+*+# i de hidro%il "*'# care au o mare capacitate de o%idare i realizeaz procesul dedistrugere a microorganismelor aa cum s-a artat anterior "ca urmare a unor studii, n prezent, se consider c

    distrugerea microorganismelor apare mai ales datorit dezintegrrii pereilor celulari prin o%idare protoplasmatic#.Cficiena procesului de dezinfectare cu ozon depinde de sensibilitatea microorganismelor care se caut a fi distrusela aciunea acestui agent, de concentraia de ozon din apa supus tratamentului i de durata de contact dintre ozon iap.

    6chema de principiu a unei instalaii de dezinfectare a apei prin ozonizare este prezentat n figura 2.+).?nstalaia este compus n principal din! sistemul de condiionare a gazului de alimentare "care poate fi aeratmosferic sau o%igen gazos#, generatorul de ozon, bazinul de contact i echipamentul de distrugere a ozonuluiremanent.

    +!, 5.-/6chema de principiu a unei instalaii de dezinfectare a apei prin ozonizare HI6istemul de condiionare a gazului de alimentare este format dup caz din echipamente de absobie, de

    filtrare i de uscare a a aerului atmosferic "dac gazul de alimentare utilizat este aerul atmosferic# sau dinechipamente de producere i stocare a o%igenului gazos "dac gazul de alimentare utilizat este o%igenul molecular#.

  • 5/24/2018 Statiilor de Epurare a Apelor Uzate

    25/26

    eneratoarele de ozon cel mai frecvent utilizate n practic se bazeaz, aa cum a fost artat anterior pemetoda descrcrilor electrice n mediu dielectric, utiliznd mai ales descrcri produse de cmpuri electricealternative de nalt tensiune cu frecven mic sau mare. azul de alimentare poate fi aer e%trem de uscat sauo%igen pur "cu temperatur de condensare de -95 sau mai oas#. Cfluentul de gaz produs de generatorul de ozonpoate avea o concentraie masic de ozon ntre ,2 8 (/ dac se utilizeaz aer uscat, n timp ce dac se utilizeazo%igen pur, concentraiile de ozon din efluent pot avea valori de + pn la ) ori mai mari.

    7up generare, efluentul de gaz ozonat este introdus sub form de bule, ntr-un bazin de contact, prin

    intermediul unor difuzoare plasate pe radierul acestuia, i se deplaseaz de os n sus prin curentul de ap uzat.7eoarece ozonul se consum repede trebuie ca difuzoarele s fie ct mai uniform plasate pe radierul bazinului, iarnlimea curentului de ap supus tratamentului s fie aleas corespunztor.

    ;entru o bun eficien a tratamentului de dezinfectare cu ozon trebuie ca, n timpul procesului, doza deozon s fie meninut riguros la o valoarea corespunztoare.

    azele reziduale care parsesc bazinul de contact dup ce au parcurs curentul de ap uzat nu trebuiescpate n mediu nconurtor dect dup ce a fost eliminat orice urm de ozon, n caz contrar putndu-se pune npericol mai ales integritatea operatorilor instalaiei dar i a populaiei limitrofe. 0stfel, dac se utilizeaz ca gaz dealimentare o%igenul molecular, gazele reziduale se capteaz i se recircul la generatorul de ozon, n schimb dac seutilizeaz aer atmosferic, atunci instalaia este dotat cu un echipament care distruge ozonul remanent din gazelereziduale, dup care acestea sunt evacuate n atmosfer fr pericol.

    ;rincipalele avantae ale dezinfectrii prin ozonizare sunt! ozonul este un agent dezinfectant mult maiputernic dect clorul, distrugnd o gam foarte larg de bacterii i virui$ procesul de deinfectare prin ozonizare

    utilizeaz durate de reinere mici, cu valori ntre 3 8 ( minute$ n urma dezinfeciei prin ozonizarea nu aparcompui to%ici reziduali, care trebuie s fie ndeprtai din apa supus tratamentului, deoarece ozonul sedescompune repede i nu formeaz compui to%ici$ dup tratamentul de ozonizare nu se produc fenomene dereapariie a microorganismelor distruse$ ozonul este un agent care se genereaz direct n cadrul instalaiei dedezinfectare, deci nu apar probleme de transport, manipulare sau depozitare$ ozonizarea produce creterea cantitiide o%igen dizolvat din efluent$ pe lng dezinfectare, tratamentul de ozonizare are ca efecte favorabile dezodorizareai decolorarea apei supuse tratamentului.

    7ezavantaele dezinfectrii prin ozonizare sunt! tehnologia de dezinfectare prin ozonizare este mult maicomple% i costisitoare dect tehnologiile de dezinfectare prin clorinare sau iradiere cu radiaii OB$ dozele de ozoncare au eficien n distrugerea microorganismelor, au valori relativ mari$ ozonul este un agent puternic reactiv icorosiv i de aceea instalaiile de ozonizare trebuie s fie construite din materiale anticorozive$ ozonizarea nu este unprocedeu economic pentru dezinfectarea apelor cu ncrcri mari de suspensii solide i materii organice$ ozonul esteun agent deosebit de iritant i posibil to%ic i din aceast cauz trebuie luate msuri mpotriva scprii acestuia n

    mediul nconurtor$ costurile de investiii i e%ploatare a instalaiilor de dezinfectare prin ozonizare sunt relativmari.

    5./. D#!n0#6ta%#a a#l'% %!n !%a"!#%# 6& %a"!a!! &lt%a4!'l#t# (UV)

    On procedeu de dezinfectare din ce n ce mai utilizat la tratarea efluenilor staiilor de epurare, esteiradierea apelor cu radiaii ultraviolete "OB#. Aadiaiile OB penetreaz pereii celulari ai micro-organismelor idistrug capacitatea acestora de a se reproduce. Cficacitatea dezinfeciei cu radiaii OB depinde de caracteristicileapelor uzate tratate "n principal de turbiditate i de concentraia de particule coloidale#, de intensitatea radiaiilorOB, de durata de retenie a apei tratate n zona de iradiere i de configuraia bazinului de reacie.

    6ursele de radiaii OB care se utilizeaz n practic sunt lmpile OB, care de regul sunt lmpi cu vapori demercur de oas sau medie presiune, care emit radiaii cu lungime ade und n gama +2-+ nm. Lmpile OB deoas presiune, care sunt cel frecvent utilizate, emit radiaii monocromatice cu lungimea de und de +2(, nm, au

    dimensiuni standardizate "lungimi de ,2 - 3,2 m i diametre de 3,2 8 + cm# i lucreaz n domenii de temperaturntre (2 - )FU5, n timp ce lmpile OB de medie presiune, care de regul se folosesc la instalaii de dezinfecie mari,lucreaz la intensiti de 32-+ mai mari dect lmpile de de oas presiune, au o capacitate de penetrare a radiaiilormult mai mare "datorit intensitii mrite#, dar lucreaz la temperaturi mai ridicate i au consumuri de energie mairidicate. 7in punct de vedere al contactului direct cu apa tratat e%ist dou tipuri de lmpi OB i anume lmpi carefuncioneaz n contact direct cu apa tratat i lmpi care nu au contact direct cu apa tratat n timpul funcionrii,acestea fiind introduse n mantale de cuar care minimizeaz efectului de rcire produs de flu%ul de ap tratat.

    n principiu o instalaie de dezinfectare cu radiaii OB este format dintr-un sistem de lmpi OB, un bazinde reacie i o instalaie pentru amorsarea i alimentarea n funcionare a lmpilor OB. n practic s-au dezvoltatdou categorii principale de instalaii de dezinfectare cu radiaii OB i anume! instalaii cu lmpi OB n canaledeschisei instalaii cu lmpi OB +n conducte.

    n figura 2.+2 sunt prezentate principalele variante de instalaii de dezinfectare cu lmpi OB n canaledeschise i anume! instalaii cu lmpile plasate paralel cu direcia curentului de ap tratat "vezi figura 2.+2 a# iinstalaii cu lmpile plasate perpendicular pe direcia curentului de ap tratat "vezi figura 2.+2 b#. 6e menioneazc lmpile OB sunt amplasate sub form de baterii de lmpi i c bazinele de reacie n care sunt plasate bateriile delmpi OB trebuie s fie neaprat prevzute cu dispozitive automate pentru controlul nivelului apei.

  • 5/24/2018 Statiilor de Epurare a Apelor Uzate

    26/26

    +!,. 5.-5Bariante de instalaii de dezinfectare cu lmpi OB n canale deschise HI

    ?nstalaiile cu cu lmpi OB plasate n conducte sunt sisteme care sunt din ce n ce mai utilizate latratamentul de dezinfectare a apelor uzate i care tind s nlocuiasc instalaiile de dezinfectare cu lmpi OB ncanale deschise, deoarece, fa de acestea, prezint urmtoarele avantae! sunt mai sigure n funcionare, curarea

    lmpilor OB, chiar i a celor de tip noncontact "montate n mantale de cuar# se face pe cale mecanic sau chimicfr deplasarea acestora din poziia de funcionare "spre deosebire de cazul instalaiilor de dezinfecie cu lmpi OBn canale, la care n vederea currii, bateriile de lmpi sunt scoase pe rnd din bazinul de reacie, operaie car