- 1 - Capitolul I. Tema de proiectare S se proiecteze proiectul
tehnologic al unei staii de epurare a apei uzate urbane. Se dau
urmtoarele date: A. Debite de calcul Qzi, med = 0,260 m3/s; Qzi,
max = 0,320 m3/s; Qorar, min = 0,225m3/s; Qorar, max = 0,320 m3/s.
B. Compoziia apelor uzate care sunt introduse n staia de epurare
Solide n suspensie: Ciss = 315 mg /l; Substane organice: - CBO5 =
305 mg /l; - CCOCr = 325 mg /l; Azot total : CiN = 12 mg /l;
Temperatura apei uzate: 200C; pH = 7; Constanta de consum a
oxigenului din apele uzate: K1 = 0,1 zi-1 C. Analize de laborator
ale receptorului natural n care se deverseaz apele epurate: Oxigen
dizolvat : COr = 6 mg O2/l (concentraia oxigenului dizolvat din
receptor); Substane organice: CBO5 = 20 mg /l; CCOCr = 50 mg /l;
Solide n suspensie: Cess = 50 mg /l ; Azot total: CeN = 2,5 mg/l;
Temperatura medie a apei este de 100C; Constanta de oxigenare a
apei: K2 = 0,2 zi-1 D. Studiile hidrologice ale emisarului indic:
Viteza medie a apei: v = 1,5 m/s; Debitul emisarului : Qe = 5 m3/s;
Coeficientul de sinuozitate al rului: = 1,2; Constanta vitezei de
consum a oxigenului din apele uzate:Kr1= 0,1 zi-1 - 2 - E. Utilaje
ce urmeaz a fi proiectate: Deznisipatorul Decantorul primar Bazinul
de namol activ Decantorul secundar - 3 - Capitolul II. Memoriu
tehnic Epurarea apelor uzate municipale si industriale reprezinta o
necesitate a societatii contemporane in permanenta dezvoltare.Odata
cu cresterea complexitatii structurii societatii, calitatea apei
furnizate, diversitatea poluantilor, procesele de gospodarire ale
apei si impactul asupra mediului inconjurator au devenit tot mai
dificile ca subtilitate si complesitate. Cresterea populatiei si
industrializarea continua necesara modernizarii societatii au
condus la cresterea necesarului de apa si implicit a volumului de
ape uzate deversate in rauri si mari. Daca apele uzate ar fi
acumultate fara a fi epurate, descompunerea materialului organic
continut ar conduce la producerea gazelor cu miros neplacut, iar
microorganismele existente in apele uzate ar cauza imbolnaviri
grave oamenilor. (Macoveanu, s.a., 1997). Lucrarea urmrete
proiectarea unei staii de epurare a apelor uzate urbane, ct mai
eficent din punct de vedere economic i ecologic, care asigur
eliminarea unei categorii de poluani denumii refractari sau
prioritari, care produc efecte economice i ecologice negative i
care trec neschimbai prin treptele de epurare mecano-chimic i
biologic (epurarea avansat). n primul capitol se pezint datele de
proiectare a proiectului tehnologic al unei staii de epurare a apei
uzate urbane. n al doilea capitol este prezentat memoriul tehnic. n
al treilea capitol, se face o introducere asupra problemelor
generale legate de epurarea apelor uzate industriale, cu referiri
directe la epurarea mecanic, epurarea chimic i epurarea biologic a
apelor uzate, la clasificarea i prezentarea principalelor compui
organici nebiodegradabili (poluani refractari sau prioritari). n al
patrulea capitol, se prezint principalele variante tehnologice de
epurare a apelor uzate pentru eliminarea compuilor nebiodegradabili
din apele uzate, grupate dup tipul procesului care st la baza
metodei. Pentru fiecare din metode se prezint informaii legate de
desfurarea procesului, utilajele specifice care se folosesc,
factorii i condiiile care influeneaz efieciena procesului,
mecanismele de reacie. Se prezint avantajele i dezavantajele
aplicrii acestor procese, mai ales prin prisma epurrii unor cantiti
mari de ape uzate, avnd n vedere i aspectele economice ale fiecrui
proces. n urma analizrii avantajelor i dezavantajelor a fiecrei
variante tehnologice de epurare, din punct de vedere ecologic i
economic, se alege varianta optima pentru proiectarea staiei de
epurare mecano-chimico-biologic. - 4 - n capitolul cinci, se
prezint posibilitile de integrare a epurrii avansate n procesul
tehnologic de epurare a apelor uzate urbane, pentru a realiza
gradul de epurare dorit i dimensionarea utilajelor din cadrul
staiei de epurare a apelor uzate urbane. In capitolul sase se
prezint construciile i instalaiile direct legate de procesul
tehnologic de epurare a apelor uzate si constructiile si
instalatiile anexe statiei. n capitolul sapte este prezentat schema
tehnologica a staiei de epurare a apelor uzate urbane. n capitolul
opt este prezentat bibliografia utilizata pentru realizarea
proiectului. - 5 - Capitolul III Aspecte generale privind epurarea
apelor uzate Epurarea apelor uzate municipale si industriale
reprezinta o necesitate a societatii contemporane in permanenta
dezvoltare.Odata cu cresterea complexitatii structurii societatii,
calitatea apei furnizate, diversitatea poluantilor, procesele de
gospodarire ale apei si impactul asupra mediului inconjurator au
devenit tot mai dificile ca subtilitate si complesitate. Cresterea
populatiei si industrializarea continua necesara modernizarii
societatii au condus la cresterea necesarului de apa si implicit a
volumului de ape uzate deversate in rauri si mari. Daca apele uzate
ar fi acumultate fara a fi epurate, descompunerea materialului
organic continut ar conduce la producerea gazelor cu miros
neplacut, iar microorganismele existente in apele uzate ar cauza
imbolnaviri grave oamenilor. Societatea moderna dezvoltata in
orasele industrializate produce un volum mare de ape uzate ce
contin o diersitate de poluanti, dintre care mai ales cei generati
de industrii sunt toxici pentru toate organismele vii si fac
imposibila autoepurarea cursurilor de apa in care apele uzate au
fost deversate. (Macoveanu, s.a., 1997). III.1.Poluanti
caracteristici Principalele categorii de poluanti ce caracterizeaza
apele uzate sunt: - reziduuri organice provenind din apele uzate
menajere, industriale (industria organica de sinteza,fabrici de
hartie ) si complexe de crestere a animalelor.Compusii organici
instabili aflati in solutie pot fi cu usurinta oxidati prin
consumarea oxigenului dizolvat in apa (receptor natural), micsorand
astfel capacitatea de autoepurare a receptorului natural. -
nutrientii includ azot, fosfor, compusi cu azot si fosfor, siliciu
si sulfati. Principalele surse de regenerare le constituie apele
uzate menajere si efluentii din industria ingrasamintelor chimice.
Azotul si fosforul stimuleaza cresterea algelor provocand fenomenul
de eutrofizare. - substante toxice, respectiv acizi, alcali,
uleiuri,metale grele, cianuri, compusi organici proveniti din
industri chimica, petrochimica sau ca urmare a folosirii
insecticidelor. - suspensii inerte sau materiale fin divizate
rezultate ca urmare a proceselor de spalare din diferite industrii
ca, de exemplu, industria miniera. Prin depunerea solidelor in
suspensii se perturba viata acvatica normala in receptorii naturali
in care a fost deversata apa uzata. - 6 - - alti compusi oragnici
cum ar fi sarurile sau agentii reducatori ( sulfiti sau saruri
feroase), care apar in efluentii rezultati din diverse industrii.
In cantitati mici, sarurile nu au efecte negative asupra mediului
inconjurator, dar compusii reducatori, prin consumarea oxigenului
dizolvat micsoreaza capacitatea de autoepurare a receptorului
natural. - apa calda produsa de multe industrii care utilizeaza apa
ca agent de racire. Deversarea ca atare a apei in receptorul
natural perturba desfasurarea proceselor biologice de autoepuare. -
contaminarea bacteriologica poate fi produsa de catre industriile
alimentare, crescatoriile de animale sau canalizarea apelor
menajere. (Macoveanu M., s.a., 1997) Necesitatea epurarii si
evacuarii treptate a apelor uzate Pentru asigurarea cantitativa si
calitativa a apei necesare tuturor folosintelor (industrii,
irigatii, orase, etc.) este necesara, ca pe langa alte lucrari si
masuri de gospodarire a apelor, sa se asigure utilizarea cu
randament maxim a instaltiilor de epurare existente si sa se
dezvolte noi tehnologii de epurare capabile sa asigure, din apa
epurata o noua resursa de apa pentru alimentarea sistemelor de
irigatii sau pentru industrii. Procesul de epurare constant in
indepartarea din apele uzate a substantelor poluante in scopul
protectiei calitatii apelor si in general a mediului inconjurator.
Epurarea constituie unul din aspectele poluarii apei. Stabilirea
comportarii multiplelor substante care polueaza apele de suprafata,
precum si efectele lor asupra organismelor vii fac obiectul
epurarii apelor. Epuarea apelor uzate se efectueaza in constructii
si instalatii grupate intr-o anumita succesiune tehnologica in
cadru unei statii de epurare. Marimea statiei de epurare va depinde
de calitatea si cantitatea apelor uzate si ale receptorului si de
conditiile tehnice care trebuie sa le indeplineasca amestecul
dintre apa uzata si receptorul in aval de punctual de deversare a
apelor uzate, astfel incat folosintele din aval sa nu fie afectate.
Metodele si schele tehnologice de epurare difera dupa provenienta
apelor uzate, respective dupa calitatea lor care exprima
concentratia lor in diferita substante poluante. In aceasta
directie se poate afirma cu certitudine ca exista o mare
diferentiere intre apele uzate menajere si apele uzate imdustriale.
Din acest motiv, in literatura tehnica de specialitate, sunt expuse
metodele si caracteristicile instalatiilor din statia de epurare
pentru ape uzate menajere si separate pentru ape uzate industriale.
In practica curenta, canalizarea localitatilor prevede evacuarea in
comun a apelor uzate menajere si a celor industriale, amestecul lor
conducand la formarea apelor uzate orasenesti si la epurarea lor
intr-o - 7 - statie de epurare comuna dimensionata la indicatori de
calitate aferenti apelor uzate menajere. Daca apele uzate
industriale nu indeplinesc acesti indicatori, ele vor fi supuse
unui process preliminar de epurare partiala locala (preepurare) in
cazul in care urmeaza a fi evacuate intr-o canalizare de ape uzate
menajere, sau vor fi total epurate, can dele sunt varsate direct in
receptor. Statiile de epurare se realizeaza cu costuri de
investitii mari si cu cheltuieli de exploatare ridicate care, numai
partial, pot fi recuperate. Din acest motiv, inca de la faza de
proiectare si mai tarziu in timpul exploatarii, se impugn studii
tehnico economice aprofundate in vederea gasirii solutiilor care sa
contribuie la reducerea diferitelor costuri. In acest scop, se are
in vedere aplicarea unor masuri preliminare de prevenire a poluarii
apelor, respectiv usurarea epuarii apelor uzate. (Dima M.,1998 )
Apele uzate industriale constituie o parte, uneori destul de
importanta a apelor uzate orasenesti, sunt admise in reteua de
canalizare respective in statia de epurare numai in anumite
condtii. Epurarea in comun a apelor menajere cu cele industriale
este recomandata de literature de specialitate ori de cate ori
amestecul de ape nu degradeaza sau impiedica functionarea retelei
de canalizare si nu prejudiciaza buna functionare a statiei de
epurare. Evacuarea apelor uzate industriale in reteau de canalizare
oraseneasca si epurarea in comun cu apele orasenesti ofera
urmatoarele avantaje : - asigura o cooperare eficienta intre
industrie si oras, ambele urmarind reducerea de cost de pret al
epurarii apelor uzate ; - apele industriale contin uneori materii
nutritive necesare dezvoltarii in conditii optime a procesului de
epurare, care in cazul epurarii separate ar trebui adaugate
artificial ; - in cazul existentei unei singure statii de epurare
comune, costul epurarii apelor uzate este mai redus ; - un singur
responsabil cu epurarea apelor uzate pe intreg orasul poate
raspunde mai eficient de epurarea apelor uzate. Uneori tratarea in
comun a apelor orasenesti cu cele industriale este impiedicata,
deoarece industria evacueaza o serie de substante care inhiba
procesele de epurare. De aceea, de multe ori este mai indicata
construirea de statii de preepurare, pentru apele uzate
industriale. Conditiile evacuarii apelor uzate industriale in
reteua de canalizare oraseneasca sunt prezentate in Normativul
privind conditiile de descarcare a apelor uzate in retelele de
canalizare a centrelor populate . (Negulescu M. , 1978) - 8 -
III.2. Conditii de calitate pentru factorul de mediu apa. Normative
Epurarea apelor uzate este o disciplina tehnica, n care se ntlnesc
tiinele inginereti, fizica, chimia i biologia. Exista o bogata
literatura de specialitate legata de operarea staiilor de epurare.
Sunt nsa i reglementari legale i tehnice detaliate. Principalul act
normativ specific este Hotarrea Guvernului nr. 188 din 28 februarie
2002 pentru aprobarea unor norme privind condiiile de descarcare n
mediul acvatic a apelor uzate, publicata n Monitorul Oficial,
Partea I nr. 187 din 20 martie 2002 si reactualizata in 2007.
(http://www.greenagenda.org/eco-aqua/epurare.htm) n tabelul 3.1.
sunt prezentate valorile limita a principalelor substane poluante
din apa uzata, corespunzatoare gradelor de diluie cu valori
1-50-100. Tabelul 3.1. Domeniul de utilizare a apelor de suprafaa i
valorile limita pentru unele caracteristici de calitate a apei
Categoria Domenii de utilizare Caracteristici de calitate I
-alimentarea centralizata cu apa potabila; O26mg/dm3 -alimentarea
centralizata cu apa a unitailor de cretere a animalelor;
CBO55mg/dm3 -alimentarea centralizata cu apa a intreprinderilor din
industria alimentara i din alte ramuri de activitate (care necesita
apa de calitatea celei potabile) CCO-Mg=10mg/dm3 -reproducerea i
dezvoltarea salmonidelor n amenajari piscicole; CCO-Cr=10mg/dm3
-standuri organizate,piscine. Bacilli coli=105/dm3 II -alimentarea
cu apa a amenajarilor piscicole cu excepia altor salmo-nicole; O25
mg/dm3 -alimentarea cu apa a unor procese tehnologice industriale;
CBO57 mg/dm3 -scopuri urbanistice i de agrement CCO-Mn=15 mg/dm3 -
9 - III -alimentarea cu apa a sistemelor de irigaii CBO512 mg/dm3
O24 mg/dm3 -alimentarea cu apa a industriilor pentru scopuri
tehnologice CCO-Mn=25 mg/dm3 CCO-Cr=30 mg/dm3 Se recomanda ca
evacuarea n receptorul natural a apelor uzate ale caror grade de
diluie sunt cuprinse ntre 50-100 sa se realizeze prin guri de
varsare speciale de difuzie n vederea obinerii de valori limita
admise (Dima M. - 1981). In normativul privind stabilirea de
incarcare cu poluanti a apelor uzate industriale si urbane la
evacuarea in receptori naturali, NTPA-001/002, sunt prezentate
valorile limita admise. Acest normativ se aplica tuturor
categoriilor de efluenti proveniti sau nu din statiile de epurare.
Tabelul 3.2 Valori limita de ncarcare cu poluani a apelor uzate
industriale i urbane evacuate n receptori naturali Nr. Ctr.
Indicatorul de calitate U.M Valorile limite admisibile NTPA
001/2002 NTPA 002/2002 A Indicatori fizici 1 Temperatura C 35 40 B
Indicatori chimici 2 Ph Umiditati pH 6.5 8.5 6.5 8.5 Pentru fluviul
Dunarea 6.5 9.0 3 Materii in suspensie mg/dmc 35.0 (60.0) 350 4
Consum biochimic de oxigen la cinci zile mg0(2)/dmc 25.0 300 5
Consum chimic de oxigen - metoda cu dicromat de potasiu mg0(2)/dmc
125.0 500 6 Azot amoniacal mg/dmc 2.0(3.0) 30 7 Azot total mg/dmc
10.0(15.0) 8 Azotati[NO(3)] mg/dmc 25.0(37.0) - 10 - 9
Azotati[NO(2)] mg/dmc 1(2.0) 10 Sulfuri si hidrogen sulfurat mg/dmc
0.5 1.0 11 Sulfiti[SO(3)] mg/dmc 1.0 2 12 Sulfati [SO(4)] mg/dmc
600.0 600 13 Fenoli antrenabili cu vapori de apa mg/dmc 0.3 30 14
Substante extractibile cu solventi organici mg/dmc 20.0 30 15
Produse petroliere mg/dmc 5.0 16 Fosfor total mg/dmc 1.0(2.0) 17
Detergenti sintetici mg/dmc 0.5 25 18 Cianuri totale mg/dmc 0.1 1.0
19 Clor rezidual liber mg/dmc 0.2 0.5 20 Cloruri mg/dmc 500.0 21
Floruri mg/dmc 5.0 22 Reziduu filtrat la 105C mg/dmc 2000.0 23
Arsen mg/dmc 0.1 24 Aluminiu mg/dmc 5.0 25 Calciu mg/dmc 300.0 26
Plumb mg/dmc 0.2 0.5 27 Cadmiu mg/dmc 0.2 0.3 28 Crom total mg/dmc
1.0 1.5 29 Crom hexavalent mg/dmc 0.1 0.2 30 Fier total ionic
mg/dmc 5.0 31 Cupru mg/dmc 0.1 0.2 32 Nichel mg/dmc 0.5 1.0 33 Zinc
mg/dmc 0.5 1.0 34 Mercur mg/dmc 0.05 35 Argint mg/dmc 0.1 36
Molibden mg/dmc 0.1 37 Seleniu mg/dmc 0.1 38 Mangan total mg/dmc
1.0 2.0 39 Magneziu mg/dmc 100.0 - 11 - 40 Cobalt mg/dmc 1.0
(Normativele privind stabilirea limitelor de incarcare cu poluanti
a apelor uzate industriale si urbane la evacuarea in receptorii
naturali, NTPA 001/002) III.3. Caracterizarea apelor uzate
municipale Actiunea pe care apele uzate o exercita asupra
receptorilor depinde de compozitia si de concentratia lor in
substante poluante. Pentru a putea proteja o statie de epuare
capabila de a elimina poluarea receptorilor este necesar ca, in
prealabil, sa fie cunoscute toate aspectele privind compozitia si
caracteristicile apelor de canalizare deversate in receptori.
Totusi, avand in vedere ca deversarea apelor industriale in reteua
de canalizare publica a centrelor populate se desfasoara in
conformitate cu normativul NTPA002/1997 care impune anumite
restrictii calitative, la proiectarea statiilor de epurare
orasenesti se poate admite ca parametric privind compozitia apelor
uzate orasenesti sunt apropiati valorilor ce caracterizeaza apele
uzate menajere. Din punt de vedere a starii fizice, materiile si
substantele poluante din aple uzate se impart in: - materii
insolubile aflate in apa sub forma unor suspensii grosiere,
decantabile cu diametrul particulelor de ordinul zecilor de mm si
sub forma de suspensii, emulsii si spuma; - particule coloidale, cu
diametrul de la 0.1 pana la 0.01, fiind formate din suspensii care
au sarcina electrica negative; - substante dizolvate care se afla
in apa sub forma particulelor molecular dispersate care nu formeaza
o faza distincta, sistemul devenind monofazic, adica solutie reala;
Din punct de vedere al naturii lor, substantele poluante pot fi
minerale, organice, bacteriologice si biologice. Poluantii minerali
provin din solutiile sarurilor minerale, solutii de acizi si baze,
particule argiloase, particule de minereu, de zgura, nisip, etc..
Poluantii organici pot fi de provenienta vegetala si animala. Cei
de natura vegetala au ca element chimic principal carbonul si se
refera la : resturi de plante, fructe, legume, hartie, uleiuri
vegetale, etc. Cei de natura animala, caracterizati chimic
printr-un continut ridicat de azot, sunt specifici apelor
fecaloid-menajere, precum si in resturile tesuturilor musculare si
adipoase a animalelor, substante din indutria piscicola, etc. - 12
- Poluantii de natura bacteriologica si biologica reprezinta
microorganisme de diferite specii : ciuperci de mucegai si drojdie,
alge marunte si bacterii, inclusiv bacteriile patogene (agenti ai
tifosului intestina, ai dezinteriei, etc. ). Acest gen de
impurificare este caracteristica apelor menajere si anumitor
categorii de ape uzate industriale. Din punct de vedere chimic,
acesti poluanti pot fi inclusi in categoria celor organici, dar,
datorita interactiunilor cu celelate categorii de poluanti, pot fi
categorisiti intr-o grupa speciala. Majoritatea determinarilor se
efectueaza in laboratoare de profil, rezultatele obtinute fin
evidentiate in fisele de analiza care cuprind toate
caracteristicile fizice, chimice, bacteoriologice si biologice ale
probelor de apa analizate. Caracteristicile fizice Temperatura
apelor uzate infleienteaza majoritatea reactiilor fizice si
biologice care au loc in procesul de epurare. Apele uzate uzate
menajere au o temperatura cu 2 - 3C mai ridicata decat temperatura
apelor de alimentare, cu exceptia cazului de deversari de ape calde
tehnologice sau cand in retea se infiltreaza ape subterane.
Determinarea temperaturii se efectueaza numai la locul de recoltare
prin introducerea termometrului in apa de cercetat, iar citirea
temperaturii se face dupa 10 minute de la introducerea
termometrului fara a-l scoate din apa. Turbiditatea apelor uzate
este data de particulele foarte fine aflate in suspensie, care nu
sedimenteaza in timp. Turbiditatea nu constituie o determinare
curenta a apelor uzate, deoarece nu exista o proportionalitate
directa intre turbiditate si continutul lor in suspensii. Analizele
de laborator se exprima in grade de turbiditate, 1 grad de
turbiditate corespunzand la 1 mg SiO2/dm3 de apa. Orientativ, apele
uzate menajere prezinta valori ale gradului de turbiditate in
limitele de 400 500 o in scara silicei. Culoare apelor uzate
menajere proaspete este gri deschis, iar culoarea gri inchis indica
inceputul procesului de fermentare a materiilor organice existente
in aceste ape. Pentru apele uzate care prezinta alte nuante de
culori, rezulta ca amestecul acestora cu alte ape uzate industriale
care patrund in reteaua de canalizare este dominat de aceasta din
urma (ape verzi de la industriile de legume, ape galbene de la
industriile prelucratoare de Cl, ape rosii de la uzine metalurgice
etc.) Mirosul apelor uzate menajere proaspete este aproape
imperceptibil; intrarea in fermentatie a materiilor organice este
indicata de mirosul de H2S, de putregai sau de alte - 13 -
mirosuri, de produse de descompunere. Apele uzate orasenesti pot
avea mirosuri diferite imprimate de natura si provenienta apelor
uzate industriale. Materiile solide totale care se gasesc in apa
uzata pot si fi in stare de suspensie si materii solide dizolvate.
Materiile solide in suspensie, la randul lor pot fi separabile prin
decantare si materii coloidala. In functie de dimensiunile
diferitelor particule si de greutatea specifica a acestor
particule, materiile solide in suspensie se pot depune sub forma de
sediment, pot pluti la suprafata apei sau pot pluti in masa apei.
Caracteristicile chimice Compozitia chimica a apelor uzate menajere
este foarte mult influentata de continutul de proteine, grasimi si
hidrocarbonati din produsele alimentare, precum si de compozitia
apei din reteaua de alimentare, care contine in anumite limite,
carbonati, sulfati, cloruri, fier etc. Proteinele din organismul
viu, in procesul schimbului de substante, conduc la formarea ureei,
care sub influenta bacteriilor fermentative se transforma in azot
amoniacal, forma frecventa in care azotul se afla in apele uzate.
In afara de azot, substantele organice care intra in compozitia
apelor uzate menajere, mai contin carbon, sulf, fosfor, potasiu,
sodiu si clor sub forma de saruri. Determinarile de laborator ale
caracteristicilor chimice se pot clasifica in analiza anorganice si
analize organice. Caracteristici chimice anorganice Aciditatea
apelor uzate este determinata de prezenta dioxidului de carbon
liber, a acizilor minerali si a sarurilor acizilor tari cu baze
slabe. Ea se exprima in ml substanta alcalina normala pentru
neutralizarea unui dm3 de apa. Acest parametru este indicat a fi
determinat pentru apele uzate industriale care ajung in statia de
epurare urbana. Alcalinitatea apelor uzate este data de prezenta
bicarbonatilor, carbonatilor alcalini si a hidroxizilor. Apele
uzate menajere sunt usor alcaline, caracterizate prin valoarea
pH-ului in limitele de 7,2 7,6. In laborator, aceasta
caracteristica chimica se determina prin neutralizarea unui dm3 de
apa de analizat cu o solutie de acid clorhidric diluat la 0,1 N
exprimat in ml. pH-ul apelor uzate poate fi acid sau alcalin si
constituie o cauza importanta perturbatoare a proceselor biologice
din cadrul unei statii de epurare. Spre deosebire de aciditatea sau
alcalinitatea unei ape, acest parametru exprima numai intensitatea
aciditatii sau alcalinitatii, - 14 - adica nu exista o legatura
directa intre pH-ul unei ape si cantitatea de acizi sau alcali care
este in compozitia apei respective.Pentru determinarea pH-ului apei
se folosesc metode colorimetrice si electrocolorimetrice. Pentru
rapiditatea operatiei se folosesc discuri colorate cu hartie de
turnesol sau aparate digitale electronice. Clorurile si sulfurile
din apele uzate pot influenta procesele biologice de epurare daca
cantitatile lor depasesc anumite limite. Clorurile sub forma de
ioni de clor din apa uzata menajera provin in special, din urina de
origine animala sau umana, ca urmare a consumului in alimentatie a
clorurii de sodiu. Sulfurile din apele uzate menajere pot fi
determinate si puse in evidenta sub forma de sulfuri totale,
sulfuri de carbon si hidrogen sulfurat. Metalele grele existente,
in special, in apele uzate industriale sunt toxice pentru
microorganismele care participa la epurarea biologica a apelorsi la
fermentarea anaeroba anamolurilor. Limitele admisibile pentru Cu,
Zn, Cd, Pb, Hg, Co, sunt evidentiate in STAS 4706-88. Determinarea
in laborator prin analize standard necesita durate mari de timp si
echipament complex derivat din necesitatea utilizarii unei game
largi de reactivi.In ultimul timp se practica metoda
spectrofotometrieicu absorbtie atomica al carui aparat este capabil
sa determine un numar de 27 elemente minerale, intre care si
metalele grele mentionate. Substante radioacitve folosite din ce in
ce mai mult medicina, tehnica etc, precum si la centralele atomice
creaza noi probleme celor care se ocupa cu protectia calitatii
apelor. Aceste substante care emit radiatii influenteaza procesele
de epurare si pot fi periculoase pentru personalul de exploatare.
Detergentii din apele uzate sunt substante tensioactive a caror
structura molecualara este formata din doua grupari, o grupare
hidrofoba si alta hidrofila. Dupa felul cum disociaza in apa,
detregentii pot fi: Detergenti anionici a caror grupare hidrofila
are un caracter acid si disociaza in ionul pozitiv (cationul) si
ionul negativ (anionul) care este radicalul tensioactiv al
moleculei. Detergentii anionici evacuati din gospodarii si din
industrii sunt cei mai daunatori procesului de epurare. Detergentii
cationici care au grupare hidrofila cu caracter bazic; Detergenti
neionici a caror gupare hidrofila nu disociaza in apa. Detergentii
sintetici mentionati, datorita modificarii tensiunii superficiale,
pot favoriza actiunea nociva a unor toxice, usurand absorbtia
acestora. Nitritii si nitratii sunt continuti in apa uzata
proaspata in concentratii mai reduse. Concentratii mai mari se
inregistreaza in statiile de epurare.nitritii din apa uzata provin
din - 15 - oxidarea incompleta a amoniacului in prezenta
bacteriilor nitrificatoare, deci prezenta nitritilor indica o apa
proaspata in curs de transformare. Cantitatile maxime de nitriti
din apele uzate menajere nu depasesc 0,1 mg NO2/dm3. Uneori
nitritii pot proveni si din reducerea nitratilor in prezenta unei
flore reducatoare si a unei temperaturi mai ridicate a mediului.
Determinarea nitritilor se efectueaza imeditat dupa recoltare,
pentru a preveni unele schimbari in echilibrul azotului prin
activitate biologica. Nitratii din apa provin din mineralizarea
substantelor organice poluante de natura proteica sau din
fertilizatori si pesticide ce contin azot. Prezenta nitratilor
indica o apa stabila din punct de vedere al transformarii. Nitratii
pot constitui un factor de dezvoltare a algelor sau a altor
vegetale acvatice, fiind recomandata prezenta lor, in anumite
limite, in apa raurilor. In apele uzate menajere cantitatile de
nitrati variaza intre 0,1 si 0,4 mg NO3 dm3. In statiile de
epurare, prezenta nitratilor in apa epurata biologic indica o
epurare buna si completa a apelor uzate brute, in schimb pentru a
atenua procesul de eutrofizare a apelor, se impune reducerea lor in
compusi simpli prin tehnologii de denitrificare. Produsele
petroliere, grasimi si uleiuri formeaza o pelicula plutitoare care
impiedica oxigenarea apei. Prezenta acestor substante in statia de
epurare este daunatoare deoarece pot colmata filtrele biologice,
sau pot impiedica dezvoltarea proceselor biochimice in bazinele de
aerare cu namol activ si in procesele de fermentare a namolurilor.
In apele menajere prezenta acestor substante este nesemnificativa,
cantitati mai mari se gasesc in unele ape uzate industriale. De
exemplu, prezenta in apa industriala a unor hidrocarburi de origine
petroliera in concentratii mai mari de 5 mg/dm3 se simte prin
miros, situatie frecvent intalnita la apele evacuate din
combinatele petrochimice. In laborator, produsele petroliere se
extrag cu eter de petrol si dupa evaporarea solventului se
cantaresc. Caracteristici chimice organice Oxigenul dizolvat este
un indicator care arata in mod global gradul de poluare al apelor
cu substante organice. Cantitatea de oxigen care se poate dizolva
in apa curata -asa numita limita de saturatie- depinde de
temperatura si variaza de la 7,63 mg/dm3 la 200C si la 14,23 mg/dm3
la 00C. Solubilitatea oxigenului in apa mai depinde si de
turbulenta la suprafata apei, de presiunea atomsferica, marimea
suprafetei de contact, cantitatea de oxigen din apa sau sin
atmosfera. Cantitatea de oxigen care lipseste unei ape pentru a
atinge limita de saturare se numeste deficit de oxigen si indica o
impurificare anterioara cu substante organice, care a condus la
consumarea totala sau partiala a oxigenului dizolvat. - 16 -
Continutul de oxigen din apa uzata indica gradul de prospetime al
apei brute, precum si stadiul descompunerii substantelor organice
in instalatiile biologice si in apele naturale. Fiind un indicator
global care pune in evidenta starea de impurificare organica a
apelor uzate, se recomanda ca acest indicator privind oxigenul
dizolvat, sa fie analizat in asociatie cu consumul biochimic de
oxigen, consumul chimic de oxigen, si stabilitatea relativa a
apelor uzate. Consumul biochimic de oxigen (CBO) exprimat in mg/dm3
reprezinta cantitatea de oxigen consumata de catre bacterii si alte
microorganisme pentru descompunerea biochimica, in conditii aerobe,
a substantelor organice biodegradabile la temperatura si in timpul
standard, de obicei la 200C si 5 zile, in care se noteaza cu CBO5.
Determinarea marimii CBO5 se face in functie de destinatia analizei
probei, atat pentru apele uzate brute cat si pentru apele epurate.
Rezulta ca CBO5 va indica cantitatea de oxigen necesara pentru
oxidarea materiilor organice coloidale si dizolvate, precum si a
acelei parti de materie organica nedizolvata care a fost retinuta
in decantoare. Consumul chimic de oxigen (CCO) sau oxidabilitatea
apei, reprezinta cantitatea de oxigen, in mg/dm3, necesara pentru
oxidarea tuturor substantelor organice sau minerale oxidabile fara
ajutorul bacteriilor. Oxidabilitatea reprezinta cantitatea de
oxigen echivalenta cu consumul de oxidant. Substantele organice
sunt oxidate la cald, iar cele minerale la rece. Oxigenul chimic
necesar se consuma destul de repede, motiv ce recomanda efectuarea
acestei determinari la apele uzate, in special la cele in amestec
cu apele uzate industriale, pentru a elimina unele neajunsuri
specifice determinarii CBO-ului legate de timpul mare necesar
efectuarii analizei, incertitudinea stablirii vitezei consumului de
oxigen si a consumului total de oxigen in faza primara. Pentru
apele uzate industriale care contin substante toxice ce distrug
microorganismele din apa si deci nu se poate determina CBO, aceasta
determinare va constitui singurul indicator asupra prezentei
substantelor organice; in schimb nu ofera posibilitatea de a
diferentia materia organica stabila si nestabila din apa uzata.
Carbonul organic total (COT) constituie o metoda de determinare a
nivelului de poluare organica a apelor uzate, care, spre deosebire
de determinarile prin CBO si CCO rezultatele sunt mai exacte
datorita eliminarii variabelelor care intervin in analizele CBO si
CCO. In esnta, metoda consta in oxidarea materiilor organice si
conversia lor in bioxid de carbon si apa; gazul generat se capteaza
printr-o solutie caustica de concentratie standard si cu ajutorul
unui analizor de carbon se determina, masurand titrimetric bioxidul
de carbon, concentratia materiilor organice din apa. Principiul
metodei consta in oxidarea completa a unei - 17 - probe de apa
uzata, iar bioxidul de carbon rezultat este injectat intr-o coloana
cu suport ce formeaza faza stationara si care se incalzeste la o
anumita temperatura. Consumul total de oxigen (CTO) determinat pe
principiul cromatografiei in faza gazoasa evidentiaza toate
substantele organice si anorganice existente in proba de ape uzate
care intra in reactii chimice pana la nivelul de oxizi stabili.
Gazul purtator -faza mobila- il constituie azotul. Eficienta
acestei determinari, in special pentru apele uzate indusrtiale
poate fi apreciata sensibil apropiata cu realitatea privind
compozitia organica a acestor ape, intrucat in acest mod sunt
oxidate si substante greu oxidabile. Azotul sub forma de amoniac
liber, azotul organic, nitritii si nitratii constituie azotul total
din apa uzata bruta. Amoniacul liber constituie rezultatul
descompunerii bacteriene a materiilor organice. In apele uzate
menajere amoniacul liber poate varia in limitele 15-50 mg/dm3.
Azotul organic si amoniacul liber reprezinta indicatori de baza
care pun in evidenta gradul de poluare organica azotoasa ale apelor
uzate. In general apele uzate menajere proaspete au un continut
ridicat de azot organic si scazut de amoniac liber; situatia este
in raport invers pentru apele uzate mai putin proaspete care au
intrat deja in fermentatie. Caracteristici bacteriologice si
biologice Apele uzate in compozitia carora se afla materii
organice, sunt populate si cu specii de organisme care valorifica
resursele de hrana respective si care, in decursul dezvoltarii lor,
s-au adaptat unor conditii unilaterale de mediu. Aceste organisme
constituie indicatorul biologic ce caracterizeaza pozitiv gradul de
incarcare a apei cu substante organice sau gradul sau de
sprobitate. Organismele respective sunt formate din bacterii,
protozoare, alge, etc. Din punct de vedere al nutritiei, bacteriile
se impart in autotrofe si heterotrofe. Bacteriile autotrofe
utilizeaza pentru hrana substante minerale. Carbonul necesar pentru
sinteza glucidelor, lipidelor si protidelor il iau din bioxidul de
carbon, carbonati si bicarbonati. Bacteriile heterotrofe au nevoie
de materii organice ca sursa de carbon si energie. Pentru
determinarea gradului de infectare a apei cu bacterii patogene se
efectueaza o anliza a apelor pentru a pune in evidenta existenta
bacteriilor din grupa Coli-bacterii care prezinta un component
tipic al microflorei intestinale. Bacteria coli nu constituie o
bacterie patogena, dar constituie un indicator al existentei in apa
uzata a dejectiilor de animale si umane si deci existenta de
bacterii patogene. Pentru a aprecia gradul de poluare bacteriana a
apei uzate se determina titrul Coli care reprezinta volumul cel mai
mic de apa uzata in care exista o singura bacterie Coli.
Determinarea organismelor existente in apele uzate dupa sistemul
saprobiilor care cuprinde speciile de organisme caracteristice
apelor impurificate cu substante organice isi - 18 - gaseste o
aplicare din ce in ce mai larga. Astfel, prezenta sau absenta unor
organisme poate oferi indicatii asupra desfasurarii procesului de
epurare biologica din cadrul unei statii de epurare. Aceeasi
observatie este valabila si in cazul proceselor de fermentare a
namolurilor. Varietatea organismelor in procesele tehnologice
mentionate este mai mare fata de cea existenta in apele uzate brute
unde speciile de organisme sunt foarte reduse, ceea ce impune
efectuarea de analize biologice, in mod sistematic, in statiile de
epurare.(Dima M., 1998) - 19 - Capitolul IV Tehnologia adoptata
pentru epurarea apelor uzate IV.1. Variante tehnologice de epurare
a apelor uzate municipale Stadiul actual al epurarii apelor uzate
industriale in Romania se limiteaza la procesele conventionale de
epurare care au loc in statiile de epurare industriale si
municipale, de tip endofpipe treatment in multe cazuri, unitatile
industriale realizeaza o preepurare dupa care deverseaza efluentii
industriali in sistemele de canalizare pentu a fi epurate ulterior
in statia municipala de epurare. In functie de incarcarea apelor
uzate cu poluanti si modalitatea de deversare, se pot utiliza
variante de epurare conventionale care sa includa una sau mai multe
procese dupa cum urmeaza : Procedeele de epurare mecanica asigura
retinerea prin procese fizice a substantelor solide din apele
uzate. Pentru retinerea crpurilor solide de dimensiuni mari se
folosesc gratare si site ; pentru separarea, prin flotatie sau
gravitationala, a uleiurilor si grasimilor care plutesc in masa
apei uzate, se folosesc separatoarele de grasimi, iar sedimentarea
materiilor solide are loc in deznisipatoare, decantoare sauf ose
septice. In epuearea mecanica se retine si o parte din materia
organica biodegradabila, datorita asocierii acesteia cu solidele in
suspensie. Procedeele de epurare mecano-chimica se aplica la apele
uzate in compozitia carora predomina materii solide in suspensie,
materii coloidale si dizolvare, care nu pot fi retinute decat numai
prin epurarea cu reactivi chimici. Acest procedeu este aplicat
frecvent in epurarea apelor uzate ndustriale, pentru industriile
miniera, extractiva, alimentara, petrochimica. Epurarea mecanica si
epurarea mecano-chimica constituie epurarea primara a apelor uzate.
Procedeele de epurare mecano-biologica se bazeaza pe actiunea
comuna a proceselor mecanice, chimice si biologice si pot avea loc
in conditii natural sau in conditii artificial prin filtrare
biologica sau in bazine de aerare cu namol activ. Constructiile si
instalatiile in care se realizeaza procedeele biochimice de
epurare, avand drept scop final, retinerea materiilor solide
dizolvate si in special a celor organice. Namolul produs in treapta
biologica este retinut, prin decantare, in decantoarele secundare.
In aceasta treapta de epurare sunt necesare unele constructiisi
instalatii de deservire. Epurarea fizico-chimica precede etapa de
epurare biologica si realizeaza eliminarea unor poluanti care, in
conditii normale pot incetini sau chiar inhiba acest process. In
functie de caracteristicile apei uzate, se pot aplica in etapa de
epurare fizico-chimica urmatoarele operatii : -
Coagularea-flocularea si precipitarea chimica au ca scop eliminarea
coloizilor, a materiilor grele, solidelor in suspensie. - 20 -
Aceste procese se bazeaza pe transformarea poluantilor din apele
uzate in produsi insolubili si usor sedimentabili, in urma unor
reactii chimice, dar pot avea loc si in urma schimbarii unei
conditii fizice. Eficienta procesului depinde de natura agentului
coagulant, de pH, taria ionica si de natura si concentratia apelor
uzate. - Sedimentarea sau flotatia cu aer dizolvat sau filtrarea se
pot utiliza pentru separarea flocoanelor si precipitatelor
rezultate anterior. Introducerea flotatiei su aer dizolvat in locul
sedimentarii clasice a permis imbunatatirea eficientei procesului
de epurare fizico-chimica si respectiv scaderea costurilor de
investitiesi operare. Epurarea biologica este procesul prin care
substantele poluante sunt transformate de catre cultura de
microorganisme in produsi de degradare inofensivi si masa celulara
noua. Rolul principal in epurarea biologica o au microorgansmele
care se pot dezvolta in prezenta oxigenului sau in absenta acestui.
Epurarea se realizeaza cu ajutorul metabolismului bacterian.
Epurarea biologica este influentata de o serie de factori cum ar fi
temperatura. pH-ul, concentratia poluantilor in apa ce urmeaza a fi
epurata, aportul de oxigen, incarcarea organica si hidraulica.
Epurarea biologica poate fi naturala si se realizeaza in campuri de
irigare si filtrare, filtre de nisip si iazuri de stabilizare sau
artificiala care care a fost conceputa pentru a depasi problemele
asociate epurarii naturale. Epurarea biologica cu namol activ este
un proces aerob, in care aerul necesar dezvoltarii
microorganismelor poate fi furnizat prin aerare pneumatic, prin
aerare mecanica sau prin aerare combinata. In epurarea in
instalatii cu film biologic cultura de microorganism se dezvolta pe
un support inert din punct de vedere biologic, care asigura o
suprafata de contact mare, si are de asemenea o permeabilitate mare
la trecerea apei uzate. Epurarea biologica in conditii anaerobe
reprezinta in multe cazuri o alternative importanta in epurarea
apelor uzate din industria celulozei si a hartiei. Industria
organic de sinteza, industria alimentara si industria textila.
Procesele de epurare avansata sunt capabile sa elimine poluantii
prioritari care de obicei nu pot fi eliminate prin aplicarea
tehnologiilor conventionale si care permit recirlularea sau chiar
rreutilizarea efluentilor industriali. - 21 - Implementarea unor
tehnologii de epurare avansata pentru recircularea apelor uzate
industrial se bazeaza, printer altele, pe functionarea eficienta a
proceselor de epurare existente.(Teodosiu, 2007) IV.2 Factori care
influenteaza selectia operatiilor si proceselor unitare in
alcatuirea schemei tehnologice de epurare Schema tehnologica de
epurare este reprezentarea grafica a combinatiilor de operatii si
procese unitare folosite pentru a se realiza scopul dorit si anume
- epurarea apelor uzate cu un anumit nivel de epurare. Cei mai
importanti factori care intervin in evaluarea si selectia
operatiilor si proceselor unitare sunt: - Posibilitatile de
aplicare a procesului de epurare - sunt evaluate pe baza
experientei anterioare, a datelor din literatura, din instalatii
pilot si instalatii in functiune. - Debitul de ape uzate -
procesele alese trebuie sa corespunda debitului de ape uzate
estimat, de exemplu, iazurile de stabilizare nu sunt
corespunzatoare pentru debite mari. - Variatiile de debit si
compozitie ale apei uzate - cele mai multe procese de epurare au
rezultate mai bune in conditii relativ constante de debit si
compozitie ale apei uzate. De cele mai multe ori se practica
uniformizarea debitelor si compozitiei apelor uzate inainte de a se
trece efectiv la epurarea acestora. - Caracteristicile apei uzate -
influenteaza in mod direct tipul proceselor folosite fizice,
chimice, biologice, epurare avansata. - Poluantii care inhiba sau
mentin neschimbati in cursul epurarii apelor uzate. Este necesar sa
se identifice acesti poluanti in ape uzate pentru a alege in mod
corespunzator schema de epurare; compusii organici nebiodegradabili
inhiba desfasurarea procesului de epurare biologica, deci trebuie
eliminati intr-o etapa anterioara printr-o metoda de epurare
avansata. - Conditii climaterice - temperatura influenteaza viteza
de reactie a multor procese chimice si biologice. - Conditii de
reactie si alegere a reactorului alegerea si proiectarea
reactorului se bazeaza pe considerente cinetice si termodinamice,
fiind importante de asemenea, tipul de reactie prin care se
realizeaza eliminarea poluantilor, folosirea eventuala a
catalizatorilor, posibilitatile de intensificare a transferului de
masa sau caldura. - 22 - - Performantele realizate sunt de obicei
exprimate prin prisma calitatii efluentului, valoarea concentratiei
poluantilor in efluent trebuie sa fie conform cu valoarea
admisibila din standardele nationale. - Reziduurile rezultate
tipurile si cantitatile de reziduuri solide, lichide sau gazoase,
obtinute din procesul de epurare trebuie sa fie cunoscute sau
estimate din studii de laborator sau la scara de pilot. -
Prelucrarea namolurilor rezultate din procesul de epurare selectia
sistemelor de prelucrare a namolurilor trebuie sa corespunda cu
sistemul de epurare ales tinand cont si de modul in care ar putea
afecta prelucrarea namolurilor procesul de epurare al apelor uzate.
- Factorii de mediu directia vantului, zgomotul, circulatia,
distanta fata de zona rezidentiala, caracteristicile emisarului,
influenteaza sau conditioneaza restrictiv unele procese sau
amplasarea statiei de epurare. - Necesarul de substante chimice
trebuie cunoscute cantitatile, efectul chimicalelor si modul in
care acestea afecteaza costul procesului de epurare pe ansamblul
sau si de tratare a deseurilor rezultate. - Necesarul de energie si
alte resurse trebuie cunoscut necesarul energetic: energie
electrica, combustibil, apa de racire al proceselor selectate. -
Necesarul de personal este important sa se cunoasca numarul de
oameni si nivelul lor de calificare, precum si timpul in care se
poate realiza calificarea lor. - Conditii de exploatare si
fiabilitate este necesar sa se cunoasca conditiile deosebite de
exploatare, lucrul la temperaturi si presiuni mari cu substante
toxice, necesarul si costul aparaturii suplimentare. - Procese
auxiliare utilaje auxiliare, depozitare, pompare, transfer termic,
trebuie sa fie cunoscute la fel ca si efectul nefunctionarii
acestora asupra calitatii efluentului. - Performantele procesului
de epurare sunt importante performantele pe termen lung ale
operatiilor si proceselor unitare, influenta concentratiilor soc
ale poluantilor asupra acestora. - Complexitatea procesului sunt
foarte utile informatiile asupra complexitatii exploatarii
instalatiei de epurare in conditii obisnuite sau de urgenta precum
si nivelul necesar de pregatire a operatorilor. - Compatibilitatea
cu instalatiile deja existente operatiile sau procesele unitare pot
fi compatibile cu instalatiile existente, expansiunea statiei de
epurare facandu-se astfel rapid. - 23 - - Spatiul necesar se
considera atat necesarul pentru instalatiile existente cat si
pentru dezvoltarile ulterioare. (Matei Macoveanu si altii, 1997)
IV.3 Determinarea gradului de epurare necesar Determinarea
capacitii staiei de epurare, precum i eficienta sa, sunt calculate
funcie de valorile gradului de epurare necesare pentru principalii
indicatori de calitate ai apelor uzate. Prin grad de epurare
necesar se nelege procentul de reducere, ca urmare a epurrii, aunei
pri din elementele poluante de natur fizic chimice si biologic din
apele uzate, astfel nct, procentele rmase n apa epurat s satisfaca
cerintele legislative impuse apei uzate epurate avand in vedere
diluatia si amestecarea acesteia cu apa emisarului considerat.
(relatia 1) 100Ci CfGECi= [%], n care: Ci reprezint valoarea
concentraiei iniiale a indicatorului fizic, chimic din apele uzate,
pentru care se determin gradul de epurare, (mg/L) ; Cf - reprezint
valoarea concentraiei finale a aceluiai indicator dup epurarea apei
uzate, (mg/L); Un parametru care intervine n calculele de
proiectare a unei staii de epurare de ape uzate urbane, care
deverseaz n emisar, apa de suprafa este gradul sau raportul de
diluie notat cu d i care este dat de relaia 2: Qdq= , n care:
Q-este debitul emisarului, (m3/s), Q=5 m3/s; q- reprezint debitul
maxim zilnic ape uzate, (m3/s), q=0,270m3/s.
m3/s ntr-o seciune intermediar de la gura de vrsare pn la
seciunea de amestecare complet raportul de diluie real va fi
exprimat prin relaia 3 i anume : ' Qd aq= , n care: - 24 -
a-coeficientul de amestecare corespunztor seciunii considerate a
crei valori poate varia ntre 0,7-0,9; se adopt a=0,87 a=0,99
d=a
m3/s d=a
m3/s n cazul n care amestecarea ar fi perfect valoarea lui va fi
a = 1 i corespunde formulei de calcul. n unele calcule i studii
hidraulice valoarea coeficientului de amestecare este dat de relaia
lui I.D. Rodziler: 3 3 1 1 L L e a Q e q o o = + =
n care: a-reprezint coeficientul de amestec ; o -reprezint
coeficientul exprimat prin relaia lui V.A. Frolov ; 2Dto | = , n
care : = coeficient ce ine cont de locul i tipul evacurii apei
uzate n emisar; Se adopt = 1,5 corespunztor evacurii la talveg; =
coeficient de sinuozitate al receptorului; = 1,2. Dt = 200v H m2/s
; n care: v- viteza medie a receptorului, v=1,5 m/s H- adncimea
medie a receptorului, H= 1,8 m (se adopt); q debitul maxim zilnic
al apei uzate, q=0,270m3/s; 1, 5 1,80, 0135200Dt Dt= = 2[ / ] m s ;
- 25 - L distana total dup talveg de la puctul de vrsare al apei
uzate pn la seciunea examinat privind calitatea emisarului, m (n
calcule seciunea examinat se consider situat la 1 km amonte de
seciunea de folosin). L = Ltem- 1km=15-1= 14 km = 14000 m Se adopta
L tem = 15 km . 2Dto | = ,
Se calculeaz lungimea de amestecare indicat cu ajutorul relaiei
(se calculeaz utiliznd ambele valori ale lui a [Dima M.-1981]. 1.
Lam=[
()()]3 [
()()]3Lam=153,839m Lam=[
()()]3 [
()()]3 am=572,877m Dup determinarea gradului de diluie real se
calculeaz gradul de epurare necesar pentru poluanii importani
considerai n tema de proiectare, aa nct, dup epurare i amestecare
cu apele emisarului s se ncadreze n condiiile de calitate,
categoria a doua de ape de suprafa. IV.3.1. Determinarea gradului
de epurare pentru materii n suspensii Se va aplica formula general
de determinare a GE particularizat pentru materiale n suspensii:
100ss ssssCi CfGECi= | | % n care: ssCi -reprezint cantitatea de
materii n suspensii din apele uzate brute, ce intr n staia de
epurare, ssCi =4103/ mg dm ( ; ssCf - valoarea finala a
concentratiei materiei solide in suspensie, conform NTPA 001/2005.
- 26 - GE=
IV.3.2 Determinarea gradului de epurare necesar pentru substane
organice (CBO5) Acest calcul se definete n urmtoarele situaii: a.
cnd n afar de diluii i amestecare intervine i procesul natural de
autoepurare a apei prin oxigenare la suprafa; b. cnd n ecuaia de
bilan calculele se bazeaz numai pe diluie i amestecare i nu iau n
considerare procesul de autoepurare; c. funcie de condiiile impuse
prin NTPA 001/2002. a. Se ia n considerare diluia, amestecarea i
procesul de autoepurare prin oxigenarea apei. CBO5a.u.q10-k1t + a
QeCBO5 r 10-k1rt = (aQe +q) CBO5 a.m. unde: CBO5 a.m reprezint
cantitatea de CBO5 admisibil a fi evacuat n emisar pentru amestec,
n seciunea de calcul (7 mg/L); k1 = 0,1 zi-1 - coeficient de
oxigenare sau constanta de consum a oxigenului n ape uzate; k1r =
0,1 zi-1 - constanta de consum a oxigenului din apele emisarului n
amonte de gura de vrsare; q debitul zilnic maxim, q=0,270 m3/; Q
debitul emisarului, Q=5 m3/s; a = 0,8; t timpul de curgere a apei
ntre seciunea de evacuare i seciunea de calcul;
CBO5 r-reprezint cantitatea de substan organic, exprimat prin
CBO5, al apelor emisarului n amonte de gura de vrsare, (2 mg/l); (
)11 155 5 511010 10r amk t au am rk t k tCBO a QCBO CBO CBOq = +
=
(
)
83,979mgO2/L GE=
- 27 - b)Se ia n consideraie numai amestecarea i diluia, ecuaia
de bilan fiind: CBO5 auq+aQCBO5r=(q+aQ) CBO5am CBO5 au= aQq(CBO5am
CBO5r)+ CBO5am=
( ) mgO2/L GE=
c)Se ia n calcul valoarea impus de NTPA 001/2005. CBO5 NTPA=25
mg/l GE=
Se constat c valorile gradelor de epurare n ceea ce privete
CBO5-ul variaz intre 79,21-93,58 funcie de modul de diluie i
raportare. IV.3.3 Determinarea gradului de epurare necesar dupa
oxigenul dizolvat n general, GE privind oxigenul dizolvat se va
calcula funcie de CBO5 la amestecare folosind relaia: CBO5am=FDmax
n care : F- factor cu valori ntre 1,5-2,5, se adopt F= 2 Dmax-
deficit maxim de oxigen n aval de seciunea de avacuare i rezult din
diferentele intre concentraia oxigenului dizolvat la saturaie
(20satCO = 9,2 mg/l) i concentraia oxigenului dizolvat ce trebuie s
existe n orice moment n apa receptorului (COr). 20max max max25 5
29, 2 6 3, 26 /2 3, 2 6, 4 /sat rram amD CO CO D DCO mgO LCBO CBO
mgO L= = === = Concentraia CBO5 , intr-o ap uzat, se determin
folosind urmtoarea relaie de calcul care ia n consideraie bilanul n
ceea ce privete CBO5. CBO5au= Se calculeaz n continuare CBO20
pentru ape uzate: CBO20au= 1,46CBO5au mg/L = 1,46
99,59=145,401mgO2/L - 28 - 20 2020au ram q CBO a Q CBOCBOq a Q +
=+
CBO20r= 1,46CBO5r mg/L = 1,46 2=2,92 mgO2/L Se calculeaz
deficitul de oxigen ca fiind : DO=COs- COr COs(la 100C)= 11,35
mgO2/L DO=11,35- 6=5,35 mgO2/L Se determin timpul critic la care se
realizeaz deficitul maxim de oxigen (dup gura de vrsare) din apa
rului: tcr=
*()
+
*()
+
Calculul deficitului critic (maxim de oxigen) Dcr=
(
)
=
(
)
mg/lO2 Se compar concentraia oxigenului necesar vieii acvatice
ntr-o ap de suprafa (>4mg/l) cu concetraia minim de oxigen.
Comin=COs-Dcrmg/l=11,35-5,06=6,29m/l COs=11,35mgO2/l la
Daca COmin>4mg/l atunci amestecul emisarului cu apa uzata
epurata indeplineste conditia pentru viata ecosistemului. IV.3.4
Calculul gradului de epurare necesar pentru azot total Se va aplic
formula general a GE privind Ntotal considernd valoarea maxim admis
a concentraiei Ntotal conform NTPA 001/2005. CNtotal(conform NTPA
001/2005)= 10 mgN/l
n care: - 29 - -reprezint cantitatea de azot total, care intr n
staia de epurare, n / mgN L; -reprezint cantitatea de azot total,
la evacuarea din staia de epurare, n / mgN L. IV.4 Calculul
concentratiilor intermediare relizate pentru etapele de epurare
mecanica si biologica (solid in suspensie, CBO5, CCO-cr, N) Exemple
de variante tehnologice: Varianta I Varianta II Varianta III
Varianta I Solide in suspensie Grtare, Site GE=4%, G/S DZ C/F DP
BNA DS G/S DZ SG C/F DP BNA DS G/S DZ BE DP BNA DS G/S DZ C/F DP
BNA DS - 30 - ( )
( )
Deznisipare, GE=7%, ( )
( )
Decantor primar + coagulare floculare , GE=50%, ( )
( )
Bazin cu nmol activ+ Decantor secundar,GE=85%, ( )
( )
CBO5 Grtare, GE=0%, ( )
( )
Deznisipare, GE=8%, ( )
( )
- 31 - Coagulare/Floculare, GE=50% ( )
( )
Decantor primar, GE=35%, ( )
( )
Bazin cu nmol active+Decantor secundar,GE=85%, ( )
( )
CCO-Cr Grtare,GE=0%, ( )
( )
Deznisipare,GE=8%, ( )
( )
Coagulare/Floculare, GE=50% ( )
( )
Decantor primar, GE=35%, - 32 - ( )
( )
Bazin cu nmol active+ Decantor secundar,GE=80%, ( )
( )
Azot Grtare,GE=0%, ( )
( )
Deznisipare,GE=0%, Deznisipare
Coagulare/Floculare, GE=50% ( )
( )
Decantor primar, GE=25% ( )
( )
Bazin cu nmol active+Decantor secundar,GE=60% ( )
( )
Varianta II G/S DZ SG C/F DP BNA DS - 33 - Solide in suspensie
Grtare, Site GE=5%, ( )
( )
Deznisipare, GE=8%, ( )
( )
Separator de grasimi, GE=80% ( )
( )
Coagulare/Floculare, GE=50% ( )
( )
Decantor primar, GE=50%, ( )
( )
Bazin cu nmol activ+ Decantor secundar,GE=80%, ( )
( )
- 34 - CBO5 Grtare, GE=0%, ( )
( )
Deznisipare, GE=8%, ( )
( )
Separator de grasimi, GE=85% ( )
( )
Coagulare/Floculare, GE=50% ( )
( )
Decantor primar, GE=30%, ( )
( )
Bazin cu nmol active+Decantor secundar,GE=80%, ( )
( )
- 35 - CCO-Cr Grtare,GE=0%, ( )
( )
Deznisipare,GE=7%, ( )
( )
Separator de grasimi, GE=85% ( )
( )
Coagulare/Floculare, GE=45% ( )
( )
Decantor primar, GE=35%, ( )
( )
Bazin cu nmol active+ Decantor secundar,GE=80%, - 36 - ( )
( )
Azot Grtare,GE=0%, ( )
( )
Deznisipare,GE=0%, Deznisipare
Separator de grasimi, GE=70% ( )
( )
Coagulare/Floculare, GE=50% ( )
( )
Decantor primar, GE=25% ( )
( )
Bazin cu nmol activ+Decantor secundar,GE=60% ( )
( )
- 37 - Varianta III Solide in suspensie Grtare, Site GE=5%, (
)
( )
Deznisipare, GE=8%, ( )
( )
Bazin de egalizare + Decantor primar, GE=60% ( )
( )
Bazin cu nmol activ + Decantor secundar,GE=85%, ( )
( )
G/S DZ BE DP BNA DS - 38 - CBO5 Grtare, GE=0%, ( )
( )
Deznisipare, GE=8%, ( )
( )
Bazin de egalizare + Decantor primar, GE=35% ( )
( )
Bazin cu nmol activ + Decantor secundar,GE=80%, ( )
( )
CCO-Cr Grtare,GE=0%, ( )
( )
Deznisipare,GE=8%, ( )
( )
- 39 - Bazin de egalizare + Decantor primar, GE=30% ( )
( )
Bazin cu nmol activ + Decantor secundar,GE=85%, ( )
( )
Azot Grtare,GE=0%, ( )
( )
Deznisipare,GE=0%, Deznisipare
Bazin de egalizare + Decantor primar, GE=25% ( )
( )
Bazin cu nmol activ +Decantor secundar,GE=65% ( )
( )
IV.5. Alegerea variantei tehnologice optime i descrierea
detaliat a procesului adoptat - 40 - VARIANTA INDICATOR,Cf I II III
NTPA 001/2002 Materii in suspensie mg/l 10,96 3,58 21,49 35 CBO5,
mgO2/l 23,32 3,75 46,54 25 CCOCr, mgO2/l 33,73 5,63 54,57 125 Azot,
mgN/l 1,94 0,58 3,41 10 Dintre variantele tehnologice I, II, III
analizate, constatm c doua dintre acestea se ncadreraz din punct de
vedere ecologic, deoarece concentraiile calculate sunt n
conformitate cu Legea 188/2002, NTPA 001/2002. Analizand varintele
tehnologice de epurare din punct de vedere economic, observm c cea
mai economic, este varianta tehnologic de epurare I, deoarece,
aceasta are un cost de intreinere mai sczut, iar procesele i
utilajele nu sunt att de pretenioase. Apa uzata bruta intrata in
statia de epurare, trece prin gratare si site, unde are loc
retinerea corpurilor si a suspensiilor de dimensiuni mari.
Ulterior, se realizeaza separarea materiilor solide in suspensie si
a solidelor cu dimensiuni mai mari (nisip, pietris) prin
sedimentare in deznisipatoare. Procesul de coagulare floculare se
aplica cu scopul unei eliminari mai bune a coloizilor si a
materialelor coloidale in suspensie, de asemenea, prin acest proces
pot fi eliminate si microorganisme deoarece acestea poseda sarcina
electrica negativa. In decantorul primar se realizeaza sedimentarea
primara, a carei scop este reducerea continutului de mmaterii in
suspensii si patial a materiei organice exprimata prin consumul
chimic de oxigen si prin consumul biochimic de oxigen. La partea
inferioara a decantorului primar, se depoziteaza namolul rezultat
din sedimentare. Acesta este colectat si trimis la bazinul de
fermentare, dupa care are loc deshidratarea acestuia cu ajutorul
unor filtre rotative. In bazinul cu namol activ, apa uzata
continand compusi organici biodegradabili dizolvati sau dispersii
coloidale, este pusa in contact cu cultura bacteriana mixta de
microorganisme, care consuma impuritatile biodegradabile drept
substrat. In decantorul secundar, se afla namolul in exces, care
trimis catre bazinul de frementare. In final, din decantorul
secundar este evacuata apa epurata. IV.6 Schema bloc a procesului
de epurare mecano-chimico-biologica - 41 - Apa uzata bruta Agent de
coagulare Apa epurata 1 - Namol de recirculare 2 - Namol in exces
IV.7. Materii prime si utilitati Materia prim reprezint un ansamblu
de material destinat prelucrrii, ntr-o statie de epurare, n vederea
obinerii de ap epurat de caliate corespunztoare. n cadrul staiei de
G/S DZ BNA Deshidratare namol Bazin de fermentare 1 2 DP DS - 42 -
epurare materia prim utilizat este apa uzat urban. Apa, aburul,
aerul comprimat, gazele inerte i energia electric sunt uzual
nglobate n denumirea de utiliti. Toate utilitile sunt considerate
ca fcnd parte din sfera problemelor energetice ale unei
ntreprinderi. Apa. Funcie de utilizarea care se d apei se deosebesc
mai multe categorii: apa tehnologic, apa de rcire, apa potabil, apa
de incendiu, apa de nclzire. Apa ca agent de nclzire poate fi: -ap
cald cu temperatura pn la 90C; -ap fierbinte, sub presiune pn la
temperatura de 130-150C. Apa este un agent termic cu capacitate
caloric mare, uor de procurat. Pentru nclzire se prefer apa
dedurizat cu scopul evitrii depunerilor de piatr. Aburul. Este cel
mai utilizat agent de nclzire i poate fi: abur umed, abur saturat,
abur supranclzit. Aburul umed conine picturi de ap i rezult de la
turbinele cu contrapresiune sau din operaiile de evaporare, ca
produs secundar. Este cunoscut sub denumirea de abur mort. Aburul
saturat este frecvent cunoscut ca agent de nclzire avnd cldura
latent de condensare mare i coeficieni individuali de transfer de
cldur mari. Temperatura aburului saturat poate fi reglat uor prin
modificarea presiunii. nclzirea cu abur se poate realiza direct,
prin barbotare, sau indirect, prin intermediul unei suprafee ce
separ cele dou fluide. Aburul supranclzit cedeaz, n prima faz,
cldur sensibil de rcire, pn la atingerea temperaturii de saturaie,
cnd coeficientul individual de transfer de cldur este mic i apoi
cldura latent prin condensare. Aburul ca agent de nclzire este, n
general scump. Aerul comprimat. n industria chimic, aerul comprimat
poate fi utilizat n urmtoarele scopuri: -ca purttor de energie
(pentru acionarea aparatelor de msur i de reglare, n atelierul
mecanic); -pentru amestecare pneumatic; -ca materie prim
tehnologic; -ca fluid inert pentru manipulri de produse, suflri;
-pentru diferite scopuri (curirea utilajelor, uscare). Energia
electric. Aceasta reprezint una din formele de energie cele mai
folosite datorit uurinei de transport la distane mari i la punctele
de consum i randamentelor mari cu - 43 - care poate fi transformat
n energie mecanic, termic sau luminoas. Energia electric
transformat n energia mecanic este utilizat la acionarea
electromotoarelor cu care sunt dotate diversele utilaje (pompe,
ventilatoare, reactoare cu agitare mecanic). Energia electric este
folosit i la nclzire prin transformare n cldur, folosind mai multe
tehnici: -trecerea curentului prin rezistene electrice;
-transformarea energiei electrice n radiaii infraroii; -folosirea
curenilor de nalt frecven, medie i mic; -folosirea pierderilor
dielectrice; -nclzirea n arc electric. Avantajul nclzirii electrice
const n reglarea uoar a temperaturii, posibilitatea generrii
nclzirii ntr-un punct, introducerea unei cantiti mari de cldur
ntr-un volum mic, realizarea unei nclziri directe, fr impurificarea
mediului i la orice presiune. Dezavantajul utilizrii energiei
electrice l constituie costul ridicat i impunerea unor masuri
speciale de protecia muncii.(Tudose s.a, 1990) IV.8 Subproduse
materiale si energetice, deseuri Nmolul activ n exces. Reprezint
cantitatea de nmol activ care nu mai este necesar procesului de
epurare, fiind exprimat n kg evacuate zilnic din instalaia de
epurare; poate fi exprimate i n volume de nmol cnd se ia n
considerare i umiditatea acestuia de 98,5-99,5%. Cantitatea de nmol
n exces depinde de mai muli factori, dintre care ponderea cea mai
mare o reprezint cantitatea de CBO5 din apa uzat la care se adaug
factorul privind meninerea concentraiei constante a nmolului activ
n bazinul de aerare. - 44 - Este tiut c nmolul activ de recirculare
i mrete nencetat volumul, prin proliferarea microorganismelor
datorit hranei asigurat de apa uzat nou sosit n bazin. Nmolul activ
n exces poate fi trimis, spre tratare, n rezervoarele de fermentare
metanic, dup ce n prealabil a fost supus unui proces de reducere a
umiditii n bazine speciale numite ngrotoare de nmol. Daca schema
tehnologic a staiei de epurare prezint un amplasament corespunztor,
se recomanda ca acest nmol s fie pompat ntr-un cmin din faa
decantoarelor primare, prezentnd urmtoarele avantaje: - creterea
eficienei decantoarelor primare, deoarece flocoanele de nmol activ
au efectul unui coagulant; - amestecul celor dou feluri de nmoluri
conine mai puin ap i n consecin volume reduse de nmol vor fi
dirijate spre rezervoarele de fermentare, eliminnd necesitatea
obligatorie a ngrotorului de nmol.(Dima, 1995) Deeuri menajere
rezultate din staiile de epurare sunt ambalaje, hrtie, recipientele
de la reactivi etc. V. Proiectarea tehnologic a utilajelor
V.1.Debite de calcul i de verificare utilizate n staiile de epurare
municipale Aceste debite de calcul i verificare sunt specifice
fiecrei trepte din procesul de epurare a apei uzate. Valorile
acestora sunt prezentate sintetic n urmtorul tabel: - 45 - Utilaj
Debite de calcul (Qc) Debite de verificare (Qv) Grtare, Site
=2
=0.59m3/s
=
=0.23m3/s Deznisipator
=2
=0.59m3/s
=
=0.23m3/s Decantor primar
=
=0.27m3/s
=2
=0.59m3/s Bazin cu nmol activ
=
=0.27m3/s
=
=0.295m3/s Decantor secundar
=
=0.27m3/s
=
0.295m3/s V.2. Calculul utilajelor din cadrul treptei mecanice
de epurare V.2.1. Grtare Grtarele , conform STAS 12431-86, se prevd
la toate staiile de epurare, indiferent de sistemul de canalizare
adoptat i independent de procentul de intrare a apei n staia de
epurare-prin curgere gravitaional sau sub presiune. n acest caz
grtarele se prevd naintea staiei de pompare. Scopul grtarelor este
de a reine corpurile plutitoare i suspensiile mari din apele uzate
(crengi i alte buci din material plastic, de lemn, animale moarte,
legume, crpe i diferite corpuri aduse prin plutire, etc.), pentru a
proteja mecanismele i utilajele din staia de epurare i pentrua
reduce pericolul de colmatare ale canalelor de legtur dintre
obiectele staiei de epurare [Dima M.-1998]. Grtarele se
confecioneaz sub forma unor panouri metalice, plante sau curbe, n
interiorul creia se sudeaz bare de oel paralele prin care sunt
trecute apele uzate. n funcie de distana dintre aceste bare, se
deosebesc grtare rare i grtare dese. Grtarele rare ndeplinesc de
obicei rolul de protecie a grtarelor dese mpotriva corpurilor mari
plutitoare. Distana ntre barele acestui grtar variaz n limetele
50-100mm. Grtarele dese prezint deschiderile dintre bare de
16-20mm, cnd curirea lor este manual i de 25-60 mm, la curirea lor
mecanic. Cele din faa stailor de pompare a apelor uzate brute au
interspaiile de 50-150 mm. - 46 - Grtarele sunt alctuite din bare
metalice. Distana dintre bare, grtarele pot fi: -cu deschidere mare
(2,5-5 cm.); -cu deschidere mai mic (1,5-2,5 cm.). Pentru grtarele
plasate naintea staiei de pompare, distana dintre bare se recomand
a fi ntre 5-15 cm. nclinarea grtarelor fa de orizontal, depinde de
modul lor de curire (mecanic sau manual). Se recomand pentru grtare
cu curare manual nclinarea de 30-75, iar pentru cele mecanice,
nclinarea va fi mai mare de 45-90. nclinrile mai mici favorizeaz
curirea grtarelor mai repede i descresc cderea de presiune pe
grtar. Viteza de curgere a apei prin grtare se recomand a fi ntre
60-100 cm/s pentru a se evita depunerile. Curirea manual a
grtarelor se realizeaz pentru instalaii mai mici, cu cantiti mai
reduse de reinere i se efectueaz cu o grebl de pe o patform situat
deasupra nivelului maxim al apei [Teodosiu C.-suport curs TBE,
2011-2012]. Grtarele cu curire manual se utilizeaz numai la staiile
de epurare mici cu debite pan la 0,13/ m s , care deservesc maximum
15000 locuitori. Curirea se face cu greble, cngi, lopei, etc., iar
pentru uurarea exploatrii se vor prevedea platforme de lucru la
nivelul prii superioare a grtarului, limea minim a acestora fiind
de 0,8 m. avend n vedere variaiile mari de debite ce se nregistreaz
n perioadele ploioase sau uscate de-a lungul unui an, exploatarea
va fi mult uurat dac se prevd dou panouri grtare aferente debitelor
respective. Grtarul de curire mecanic constituie soluia aplicat la
staiile de epurare ce deservesc peste 15000 locuitori, deoarece, n
afar de faptul c elimin necesitatea unui personal de deservire
contin asigur condiii bune de curgere a apei prin interspaiile
grtarului fr a exista riscul apariiei mirosurilor neplcute n zon
[Dima M./1998]. Curirea mecanic, se realizeaz atunci cnd cantitatea
de materii obinute sunt mari, astfel nct, este necesar curarea
continu i frecvent. Se pot utiliza grtaare cu curare rotativ, la
canale cu adncimi mai mici de 1m., i greble de curare cu micri de
translaie pentru bazinele drepte cu adncimi mari [Teodosiu
C.-suport curs TBE, 2011-2012]. Dimensionarea grtarelor a) Debite
de calcul:
= 0,59 m3/s
= 0,23 m3/s - 47 - Se specific gradul de reinere a solidelor: GE
= 5%; Viteza apei uzate prin interspaiile grtarului variaz ntre 0,7
1 m/s. Se adopt: vg = 0,8 m/s. Caracteristicile grtarelor din
tehnologia de epurare: o Limea barelor: s = 10 mm; o Coeficientul
de form a barelor: = 1,83; o Distana dintre bare: b = 20 mm; o
Unghiul de nclinare: = 75 Viteza n amonte de grtar trebuie s
varieze ntre 0,4 0,6 m/s i n condiii de precipitaii abundente poate
varia ntre 0,4 0,9 m/s. Aceast vitez se poate calcula cu
relaia:
unde: Qc = debit de calcul; Bc = nlimea grtarului, Bc = 2 m;
hmax = nlimea lichidului n amonte de grtar. Acesta variaz ntre 0,25
0,65 m. Vom adopta hmax = 0,4 m. b) Se calculeaz suma limilor
interspaiilor dintre bare:
c) Se calculeaz numrul de bare:
unde : c = limea pieselor de prindere a barelor grtarului. Se
adopt 0,3 m. - 48 - d) Se verific viteza apei n amonte de grtar: 2
1 3 274 j R va = [m/s] = 74
= 22.58m/s unde: R = raza hidraulic
= panta grtarului; j = 0,5 mm e) Se calculeaz pierderea de
sarcin pe grtar
(
)
(
)
= coeficient de form al barelor; B* = 1,83 m.
V.2.2.Deznisipatoare Deznisiparea este operaia unitar prin care se
elimin pietri i alte materii solide cu dimensiuni 0,2 mm., care au
densitatea mult mai mare dect a apei sau a componenilor organici
din apele uzate. n general materialul eliminat prin deznisipare
este considerat inert i destul de uscat. Compoziia materialului
care se elimin prin deznisipatoare urmrete: -umidatatea, cuprins
ntre 13-65%; -substane volatile, cuprins ntre 1-56%; -densitatea
specific, cuprins ntre 1300-2700 kg/m. Pentru proiectare se va
folosi densitatea de 1600 kg/m. Bazinele de deznisipare sunt
realizate cu scopul de a proteja echipamentul mecanic n micare de
abraziune, de a reduce depunerile cu densitate mare n canale, n
conducte i de a reduce frecvena curirii decantoarelor i instalaia
de epurare biologic. Este absolut necesar plasarea acestor bazine
naitea centrifugelor, schimbtoarelor de cldur, a pompelor de
presiuni mari. Localizarea deznisipatoarelor se face de obicei dup
- 49 - grtare i site i instalaia de flotaie i naintea decantoarelor
primare. Se recomand folosirea acestor utilaje atunci cnd curba de
sedimentare indic faptul c ntr-un timp scurt, aproximativ 120-180
secunde, se depun 25-30% din totalul suspensiilor coninute n ap.
Prin deznisipatoare se mbuntete procesul tehnologic n celelalte
trepte de epurare, cu implicaii directe asupra funcionrii
decantoarelor. Viteza de trecere a apei prin deznisipatoare este de
obicei cuprins ntre 0,1-0,5 m/s, iar timpul de deznisipare este de
30-120 s [Teodosiu C.-suport curs TBE,2011-2012]. Necesitatea
tehnologic a desnisipatoarelor n cadrul unei staii de epurare este
justificat de protecia instalaiilor mecanice n micare mpotriva
aciunii abrazive a nisipului, de reducerea volumelor utile a
rezervoarelor de fermentare a nmolului organic ocupate cu acest
material inert, preum i pentru a evita formarea de depuneri pe
conductele sau canalele de legtur care pot modifica regimul
hidraulic a influentului. Amplasamentul deznisipatoarelor, din
considerentele menionate, se va prevedea la nceputul liniei
zehnologice de epurare mecanic a apelor uzate, imediat dup grtare.
Normativul 2884 P prevede constrierea de deznisipatoare la toate
staiile de epurare indiferent de sistemul de canalizare adoptat cu
meniunea c pentru apele uzate din sistemul separativ de canalizare
opotunitatea lor este justificata pentru debite care depesc 30003/
m zi . n deznisipatoare sunt reinute particule de nisip cu
diameetrul mai mare de 0,2-0,3mm i pn la maximum 1mm. Dup direcia
de micare a apei n aceste bazine se deosebesc deznisipatoare
orizontale cu micarea apei n lungul bazinului i deznisipatoare
verticale , unde micarea apei se face pe vertical. n funcie de
modul de curire a depunerilor, se deosebesc deznisipatoare cu
curire manual, desnisipatoare cu curire mecanic i hidraulic.
Alegerea soluiei constructive de deznisipator i a procedeului lui
de curire depinde de mrimea debitului, de cantitatea i calitatea
nisipului, de tipul de echipament mecanic ce poate fi uor procurat,
spaiul disponibil pe amplasamentul staiei de epurare, etc. Se va
avea n vedere c n deznisipatoare dunt reinute i cantiti mici de
materii organice antrenate de particule minerale sau depuse mpreun
cu acetea, mai ales la viteze mici [Dima M./1998]. - 50 - Gradele
de epurare pentru solide n deznisipator sunt cuprinse ntre 25 45%.
Vom alege 30%. a) Debite de calcul: Qc =0.59 m3/s Debite de
verificare: Qv = 0,23 m3/s Pentru dimensionarea deznisipatorului,
sunt importante ariile urmtoare: Aria orizontal a deznisipatorului:
56 . 223 . 059 . 0= = = =scovQL B Am2 o L = lungimea
deznisipatorului; o B = limea deznisipatorului; o vs = viteza de
sedimentare. Aria transversal a deznisipatorului: 93 . 315 . 059 .
0= = = =actrvQH B A o H = nlimea deznisipatorului; o va = viteza
apei n deznisipator; b) Se calculeaz volumul util al
deznisipatorului: 35 . 29 50 59 , 0 m t Q V dez c dez = = = o tdez
= timpul de deznisipate care variaz ntre 30 50 s. Se adopt 50 s. c)
Calculul suprafeei orizontale: - 51 - 22478 . 38 5 , 110 3 . 259 ,
0mvQL B Asco = = = = o o = coeficient ce ine seama de regimul de
curgere, = 1,5. o vs se adopt 2,3 cm/s. ncrcarea superficial:
d) Calculul ariei transversale:
va = 0,05 0,3 m/s, funcie de diametrul particulei de nisip. Se
adopt va = 0,15 m/s. e) Se calculeaz lungimea i limea
deznisipatorului: L=
[m]=1,50,1550=11,25m B=
[m]=
=3,42m f) Se calculeaz nlimea deznisipatorului: H=
[m]=
=0.766 m g) Se mparte deznisipatorul ntr-un numr de canale de
deznisipare separate, iar limea unui compartiment canal b1 trebuie
s fie cuprins ntre 0,6 2 m iar n cazuri extreme poate fi cuprins
ntre 3-6 m. Se adopt b1 = 1,4 m. Numrul de compartimente utilizate
va fi: n=
=
=2,44 V.2.3.Decantoare primare Sunt bazine deschise n care se
separ substanele insolubile mai mici de 0,2 mm. Care se - 52 -
prezint sub form de particule floculente, precum i substane uoare
care plutesc la suprafaa apei. n funcie de gradul necesar de
epurare a apelor uzate, procesul de decantoare poate fi folosit,
fie n scopul prelucrrii preliminare a acestora naintea epurrii lor
n treapta biologic, fie ca procedeu de epurare final. Dup direcia
de deplasare a apei uzate n decantoare, acestea se mpart n dou
grupe: -decantoare orizontale; n decantoarele orizontale apele
uzate circul aproape orizontal; -decantoare verticale; n
decantoarele verticale apa circul de jos n sus. Randamentul
sedimentrii particoleleor floculente depinde de numeroi factori,
dintre acetia cei mai importanti, pot fi considerai, timpul de
decantare, ncrcarea suprficial sau viteza de sedimentare i accesul
sau evacuarea ct mai uniform a apei din decantor. La decantoare o
deosebit semnificaie este timpul de decantare. Durata de decantare,
conform STAS 4162/1-89 Canalizri. Decantoare primare, se recomand
de minimum 1,5 ore corespunztor debitului de calcul. n ceea ce
privete viteza de sedimentare sau de ridicare la suprafa a
materiilor n suspensie , exprimat global, prin ncrcarea superficial
sau hidraulic, n 3m /2m h. Conform STAS 4162/1-89, mrimea acestei
ncrcri de suprafa, variaz n funcie de concentraia iniial meteriilor
n suspensie din apa uzat i de eficiena decantoarelor n ceea ce
privete eliminarea suspensiilor conform tabelului 5.1. Tabelul 5.1
ncrcarea superfcial (viteza de sedimentare) la decantoarele
primare. Eficiena reducerii suspensiilor n decantor (%) ncrcarea
superficial, n 3m /2m h, pentru concentraiile: 3200 / mg dm s 3200
300 / mg dm 3300 / mg dm > 40-45 2,3 2,7 3 45-50 1,8 2,3 2,6
50-55 1,2 1,5 1,9 55-60 0,7 1,1 1,5 n scopul mririi eficienei de
reducere a suspensiilor n decantorul primar, n afar de decantorul
primar, n afar de creterea duratei de decantare se mai folosesc
urmtoarele soluii tehnologice: - 53 - -adugarea unor substane n
suspensie care sedimenteaz uor, n spe nmolul activ din deantorul
secundar, care ndeplinete rolul de adjuvant i de biocoagulator;
-aerarea preliminar a apelor uzate care contribuie la formarea
flocoanelor, separatorul de grsimi care funcioneaz prin flotare
contribuie la preaerarea apelor; -pentru apele uzate industriale se
recomand tratarea preliminar cu coagulani chimici care contribuie
la creterea dimensiunilor aglomerrilor. Eficiena decantrii primare
asupra reducerii materiilor organice exprimat n CBO5 , este de
20-25%. Pentru proiectarea decantoarelor sunt necesare studii
privitoare la viteza de sedimentare sau de ridicare la suprafa a
materiilor n suspensie, exprimat global, prin ncrcarea superficial
sau hidraulic. Conform STAS 4162-1/89, mrimea acestei ncrcri de
suprafa, variaz n funcie de concentraia iniial a materiilor n
suspensie din apa uzat i de eficiena decantoarelor n ceea ce
privete eliminarea suspensiilor. ncrcarea superficial (m3/m2h)
Adncimi medii ale decantorului (m) 2 2,5 3 1 2 2,5 3 1,4 1,6 1,8
2,25 1,7 1,25 1,4 1,75 Dimensionarea tehnologic const n stabilirea
numrului i dimensiunilor geometrice ale decantoarelor n
conformitate cu prevederile STAS 4162/89. a) Debit de calcul: Qc =
0,27m3/s Qv = 0,59 m3/s; Se adopt un grad de epurare pentru solide
n suspensie de 20% i pentru CBO5 de 20%. b) Determinarea vitezei de
sedimentare (vs), se face n funcie de eficiena sedimentrii, care se
urmrete i de concentraia iniial a suspensiilor. n cazul acesta se
adopt vs: vs = 1,5 m/h=0,0004166 m/s c) Se calculeaz ncrcarea
hidraulic: - 54 - vs=
[m/s]=
1,5=0,00062m/s unde = coeficient ce ine seama de regimul de
curgere i GE. = 1,5. a) Viteza de circulaie a apei prin decantor:
va = 10 mm/s = 0,01 m/s b) Timpul de staionare n decantor: ts =
1,52,5 h. Se adopt ts = 2 h = 7200 s. c) Se calculeaz volumul
spaiului de decantare: Vs=Qc ts [m3]=0,277200=1944m3 d) Se
calculeaz ariile transversale i orizontale: Atr=
[m2]=
=27m2 Ao=
[m2]=
=648.1m2 e) Se calculeaz lungimea decantorului: L=v
ts[m]=0,017200=72m f) Se calculeaz nlimea total a decantorului:
d u s H H H H + + = H=0,4+2,99+0,45=3.84m Hs =nlimea de siguran a
decantorului primar, 0,2 0,6 m; se adopt Hs = 0,4 m. Hd =nlimea
depunerilor n decantorul primar, 0,2 0,6 m; se adopt 0,45
Hu=vsts[m]=0,000416 7200=2,99m g) Se calculeaz limea decantorului:
B=
[m]=
=9m - 55 - Dac limea decantorului primar este mai mare dect
valorile standardizate (3-5) m se recurge la compartimentarea
bazinelor de sedimentare. Se adopt limea unui compartiment b1= 3,5
m i se calculeaz n=
=
=2.57 h) Se calculeaz volumul total de nmol depus: Vt namol=
0,27410
=8.8m3/s unde: n = densitatea nmolului; n = 1100 1200 kg/m3; Se
adopt n = 1150 kg/m3. P = umiditatea nmolului. P = 95 %. v.3.
Calculul utilajelor din cadrul treptei biologice de epurare
Epurarea biologica constituie un proces prin care se elimina prin
fenomene biochimice continutul de substante organice dizolvate i
uneori a unor suspensii coloidale de natura organica. n cadrul
procesului ce are loc n epurarea biologica sunt folosite
microorganisme care participa la procese ce pot fi grupate n aerobe
i anaerobe. Microorganismele aerobe sunt folosite n mod curent la
epurarea majoritaii apelor uzate cu caracter preponderent organic i
n ultima vreme i la fermentarea aeroba a namolului. Dei procedeele
aerobe de epurare biologica n biofiltre, n bazine cu nmol activ, pe
campuri de irigatii i n iazuri difer ntre ele cu privire la timpul
de contact ntre microorganisme i apa uzata, necesarul de oxigen,
modul de utilizare a namolurilor biologic, etc., fenomenele
biochimice esentiale sunt identice. Procesele de epurare biologica
nu pot avea loc decat n cazul n care apele uzate supuse epurarii au
valoare biologica, respectiv contin, pe de o parte suficiente
substante nutritive, iar pe iss cmssnamol t C QGEV =, - 56 - de
alta parte, dispun de substantele necesare sintezei organice. Apele
uzate menajere, prin natura lor, avand un coninut complex de
substante organice biodegradabile, intrunesc conditiile unei
epurari biologice. Componenta organica a apelor uzate industriale
variaz n funcie de specificul industriei i a materiilor prime
prelucrate. Unele substante organice existente n apele uzate
industriale sunt degradate cu uurint de ctre microorganisme, alte
substante solicita, pentru ndepartarea lor, o flor selectionata
adecvat, iar alte substante sunt rezistente la atacul
microorganismelor sau sunt degradate n timp indelungat. n momentul
n care apa uzat ntlnete o suprafata de contact, pe interfata dintre
apa uzata i suprafata de contact se dezvolta colonii de bacterii i
alte numeroase microorganisme. Aceste populaii mixte de bacterii,
ciuperci i alte microorganisme (n special protozoarele i unele
metazoare inferioare) poarta denumirea de biomasa sistemului
respectiv de epurare. Astfel, la filtrele biologice i la campurile
de irigare i de infiltrare, biomasa se prezint sub forma unei
pojghite (membrane) fixate pe suprafata materialului filtrant. La
bazinele cu namol activ, biomasa se prezint sub forma unor flocoane
care plutesc n masa apei, fiind definita, calitativ i cantitativ,
de namolul activat existent n bazin. Indepartarea substantelor
organice se face prin metabolism de ctre o cultur mixta de
microorganisme iar eficienta va fi maxima atunci cand sunt
asigurate toate condiiile realizarii unei suprafete de contact cat
mai mari (epurarea biologic este un fenomen de suprafata) i a
meninerii parametrilor favorabili desfurrii procesului
(temperatura, alimentarea cu oxigen, incarcarea organica sau
hidraulica, etc.). Transferul de substante organice din apa uzat
spre biomasa prin contact interfacial i prin fenomenul imediat
urmator, de sorbtie (adsorbtie i absorbtie) va fi deci condiionat
de marimea principalului parametru care este interfata apa uzata
biomasa (este foarte important a se urmri ca s nu se formeze
pelicule de apa pe aceasta interfata care va impiedica transferul
de substante in si din celulele microorganismelor, sau sa se
acumuleze substante toxice). In filtrele biologice mrime
suprafetelor pe unitatea de volum variaza in functie de marimea
granulelor si a formei acestora care alcatuiesc materialul
filtrant. In bazinele cu namol activ suprafaa flocoanelor nu este
fixa ca in cazul filtrelor biologice, ci variaza n functie de mai
multi factori. Marimea acestei suprafete este mult mai mare decat
cea a peliculei biologice, situatie ce exprima eficienta de epurare
ridicata a bazinelor cu namol activ. Schematic, procesul de epurare
biologica se desfasoar astfel: substantele organice din apele uzate
sunt adsorbite si concentrate la suprafata biomasei; aici prin
activitatea enzimelor - 57 - eliberate de celula substantele sunt
descompuse in unitti mici care patrund in celula microorganismelor
unde sunt metabolizate; o parte a reaciilor de oxidare care au loc,
furnizeaza energie reactiilor prin care se formeaza masa celulara
noua, iar produsii finali ai descompunerilor sunt eliberati in
mediu. Rezulta, ca prin epurarea biologica a apelor uzate,
concomitent cu eliminarea substantei organice impurificatoare, se
obtine cresterea biomasei sub forma materialului celular insolubil,
sedimentabil, precum i produsi reziduali, unii uor de indeprtat,
altii care raman dispersati in mediul lichid. Dezvoltarea biomasei,
respectiv grosimea membranei biologice i volumul de flocoane,
trebuie sa ramana intre anumite limite. Mentinerea biomasei n
limitele normale se realizeaza prin evacuarea ei din sistem. La
bazi