INTRODUCERE

Majoritatea activită ilor economice necesită folosirea resurselor naturale,ț lăsându- i, în mod inevitabil, amprenta asupra ecosistemele terestre. ș Folosirea în exces a resurselor naturale a dus la situa ia în care multe ecosisteme nu se mai pot reface sauț sus ine i cei care pierd sunt tot oamenii care se bazeaza pe ele.ț ș

În procesul unei dezvoltări durabile, atât la nivel naţional, cât şi internaţional, problema gospodăririi resurselor de apă ocupă un loc major, ţinându-se cont că apa, considerată mult timp ca o resursă inepuizabilă şi regenerabilă, a devenit şi se dovedeşte tot mai evident unul dintre factorii limitativi în dezvoltarea socio-economică.

Ca principal factor de mediu şi vector major de propagare a poluării la nivel local şi transfrontalier, ca resursă vitală a suportului vieţii, apa a cunoscut o serie de etape din punct de vedere a organizării managementului propriu.

Principala dimensiune a apei este calitatea, care constituie în prezent un obiectiv major în gospodărirea apelor, la care activitatea de monitoring are un rol determinant, reprezentând instrumentul de bază în dezvoltarea politicilor de apă, asigurarea managementului aferent.

Reprezentând o activitate de bază în gospodărirea integrată a apelor, monitoringul calităţii acestora a devenit în prezent un instrument indispensabil evaluărilor spaţio-temporare privitoare la tendinţele de evoluţie a concentraţiilor şi încărcărilor de poluanţi, a celor legate de încadrarea în criterii şi obiective de calitate, amortizarea poluărilor accidentale la nivel local şi regional, cât şi în contextul transfrontier.

Epurarea apelor uzate are ca obiectiv principal îndepărtarea din apele uzate a substanţelor în suspensie, a substanţelor toxice, microorganismelor, în scopul protecţiei mediului.

Epurarea apelor uzate se realizează în staţii de epurare. Acestea reprezintă ansamblul de construcţii şi instalaţii, în care apele de canalizare sunt supuse proceselor tehnologice de epurare, prin care calitatea lor se modifică, astfel încât să îndeplinească condiţiile prescrise de primire în emisar şi de îndepărtare a substanţelor reţinute de aceste ape.

Exploatarea staţiilor de epurare se reflectă în costul epurării apei (lei/mc apă epurată), în condiţiile în care se realizează integral indicii stabiliţi, conform normelor în vigoare pentru primirea apelor uzate în receptor. Cheltuielile anuale de exploatare se calculează cu ajutorul relaţiei:

A = a + b + c + d + e + f + g + h –V, în care:- A reprezintă totalul cheltuielilor care se fac în timp de un an pentru exploatarea

tehnică a staţiei de epurare.- a reprezintă cotele de amortisment ale staţiei de epurare. Aceste cote se

stabilesc în funcţie de durata normată de amortizare.

1

- b reprezintă costul energiei electrice necesare pentru: pompare, mişcarea mecanismelor, iluminat, semnalizări, încălzit tehnologic etc. Costul energiei electrice se stabileşte pentru fiecare obiect, luând în considerare consumul pe durata de funcţionare respectivă; calculul se face pentru un consum anual în vigoare la data proiectului sau a exploatării.

- c reprezintă costul combustibililor şi energiei calorice consumate la fermentare, deshidratare, dezgheţare şi încălzit. Costul energiei calorice se stabileşte pentru fiecare obiect, în funcţie de sursele de energie folosite.

- d reprezintă costul reactivilor folosiţi pentru epurare, dezinfecţie şi deshidratare. Costul reactivilor se stabileşte pentru fiecare material, pe obiect: se aplica preţurile de la magazia staţiei de epurare.

- e reprezintă costul apei potabile şi de incendiu sau alte folosinţe; acest cost se apreciază pe baza altor staţii de epurare similare.

- f reprezintă cheltuieli de transporturi tehnologice. Cheltuielile de transport privesc evacuarea gazelor, nămolului şi depunerilor la locul de depozitare şi consum.

- g reprezintă retribuţii şi alte drepturi băneşti ale personalului. Acestea se stabilesc conform indicaţiilor oficiale şi experienţei pentru staţii similare.

- h reprezintă cheltuieli generale de exploatare şi administrative, indirect legate de exploatarea tehnică.

- V reprezintă venituri rezultate din valorificarea produselor. Veniturile pot rezulta din vânzarea gazelor produse prin fermentare, a nămolului deshidratat, a nisipului de la denisipatoare şi a grăsimilor reţinute în separatorul de grăsimi.

Toate cheltuielile arătate se stabilesc în proiect pentru fiecare varianta de staţie de epurare studiată, pentru fiecare etapă de dezvoltare a acesteia.

Apa este un factor important in echilibrele ecologice, iar poluarea acesteia este o problema actuala cu consecinte mai mult sau mai putin grave asupra populatiei.

Sub efectul schimbării demografice şi a creşterii economice, apa este tot mai mult extrasă, utilizată, reutilizată, tratată şi aruncată. Urbanismul, agricultura, industria şi schimbările climatice exercită o presiune crescîndă în acelaşi timp asupra cantităţii şi calităţii resurselor noastre hidrice.

Poluarea apei este în creştere la nivel mondial şi, în fiecare zi, circa două milioane de tone de deşeuri sunt aruncate în rîuri, fluvii, lacuri şi mări. În ţările în curs de dezvoltare, nu mai puţin de 70 la sută din deşeurile industriale sunt deversate în ape fără să fie tratate, poluând sever resursele de apă potabilă. Creşterea poluării contribuie la reducerea accesului la apa curată în lume, afectează sănătatea umană şi ecosistemele atît cele terestre, cît şi maritime.

CAPITOLUL I

POLUAREA APEI

2

Poluarea apei a fost definita la Conferinţa Internaţionala privind situaţia poluării apelor din Europa de la Geneva din 1961 ca fiind "modificarea directa sau indirecta a compoziţiei sau stării apelor unei surse oarecare, ca urmare a activităţii omului, in aşa măsura încât ele devin mai puţin adecvate tuturor sau numai unora din utilizările pe care le poate capătă in stare generala". Ulterior s-au făcut o serie de modificări la aceasta definiţie cu scopul lărgirii accepţiunii de poluare, avându-se in vedere si aspecte extraeconomice, degradarea peisajului, depopularea apelor etc.

Legea apelor nr. 107/1996 prevede ca prin poluare se înţelege orice "alterare fizica, chimica, biologica sau bacteriologica a apei, peste o limita admisibila, inclusiv depăşirea nivelului natural de radioactivitate produsa direct sau indirect de activităţi umane, care o fac improprie pentru o folosire normala in scopurile in care aceasta folosire era posibila înainte de a interveni alterarea".

1.1. Formele de poluare a apei

Principalele forme de poluare a apei, în funcţie de sursele şi de natura lor, sunt:a) Poluarea organică. Principala sursă a acestei forme de poluare acvatică o

constituie deversările menajere din marile oraşe şi o serie de industrii precum cea a celulozei şi hârtiei ori industria agroalimentară.

Poluarea organică are un mecanism propriu de producere: deversate în apă, materiile organice sunt consumate ori degradate de către bacterii, având loc un proces de "autoapărare". Dar aceste bacterii au nevoie de oxigen. Aşa că, o cantitate însemnată de materii organice care trebuie degradate favorizează înmulţirea bacteriilor şi, în consecinţă, un masiv consum de oxigen care determină, la rândul său, moartea peştilor şi a altor vieţuitoare acvatice prin axfisie. [Chirilă, Elisabeta, Protecţia mediului, Ovidius University Press, Constanţa, 2000]

b) Poluarea toxică provine în mod exclusiv din surse industriale şi, în special, din industria chimică, extractivă şi prelucrătoare a metalelor ş.a. Una dintre problemele importante ale acestei forme de poluare o reprezintă măsurarea toxicităţii produselor.

Astfel, la începutul anilor '70 a fost pus la punct textul "dafhiei" (Dafhia este un minuscul crustaceu de apă dulce. Se diluează apa poluată până când aceasta nu ucide decât 50% din dafhiile prezente. Cu cât trebuie să diluăm apa, cu atât apa este toxică la început.).

Dar prin aceasta nu se măsoară decât toxicitatea pe termen lung, care poate rezulta din fenomene de acumulare. Unele substanţe pot să fie închise în sedimente şi să fie liberate după depunere; în cazul altora, poate avea loc fenomenul de bioacumulare etc.

c) Materiile în suspensie. Diferite particule, datorate eroziunii naturale ori deversării artificiale ale localităţilor sau industriilor, pot schimba calitatea apei,

3

generând o poluare estetică (tulburarea apei), jenând viaţa peştilor (prin introducerea de particule în branhii) ori contribuind la poluarea organică sau toxică. La nivelul ţărilor occidentale, circa trei sferturi din materiile în suspensie proveneau din oraşe şi numai un sfert din industrie. [Chirilă, Elisabeta, Protecţia mediului, Ovidius University Press, Constanţa, 2000]

Eliminarea acestor particule în suspensie are loc, în general, prin simpla decantare, prin depunere pe rundul marilor bazine.

Oraşele au uneori probleme cu apele de furtună care spală solul, drumurile, canalele de scurgere, cărând într-un scurt răstimp cantităţi considerabile de materii diverse.

d) Materiile nutritive (nitraţi, fosfaţi). Acest tip de substanţe nutritive, respectiv nitraţi şi fosfaţi, provoacă fenomenul de eutrofizare a apelor curgătoare line, lacurilor ori mărilor.

Acesta se datorează faptului că excesul de nutrimente favorizează o proliferare, chiar o explozie de alge care se descompun rapid, consumând enorme cantităţi de oxigen. Fără oxigen apa devine locul unor procese de fermentaţie şi putrefacţie. Trebuie adăugat faptul că pânzele de alge superficiale pot priva mediul acvatic de lumină şi că unele alge, în special în mediul marin, pot fi ele însele toxice. [Chirilă, Elisabeta, Protecţia mediului, Ovidius University Press, Constanţa, 2000]

Pe de altă parte, nitraţii prezintă şi un alt inconvenient în ce priveşte apa potabilă. In aceasta, în mod normal, nitraţii nu trebuie să depăşească 50 mg/litru.

Fosfaţii provin, în părţi aproape egale, din dejecţii umane, fosfatine şi din diverse surse industriale şi agricole. La rândul lor, nitraţii provin în principal din agricultură (îngrăşăminte) şi din creşterea intensivă a animalelor (dejecţii).

In apele subterane, agricultura şi creşterea animalelor antrenează o poluare importantă, cel mai adesea cumulativă şi persistentă în straturile de apă.

e) Poluarea bacteriană.Această formă de poluare generează multiple probleme de ordin sanitar. Ea

poate afecta, în primul rând, apa de băut, fapt pentru care aceasta este supusă unor forme speciale de protecţie. Astfel, de regulă, alături de dezinfectarea acesteia sunt prevăzute în jurul puţurilor de captare a apei potabile "perimetre de protecţie", pentru a beneficia de marea putere epuratoare a solului.

Aşa se face că, în general, această categorie de ape este bine protejată, mai ales în ţările occidentale, probleme ridicând mai ales apele de baie.

Chiar dacă oamenii de ştiinţă afirmă că apa are o importantă putere bactericidă, se pare că acest lucru nu este valabil pentru streptococi, salmonella ori viruşi, iar poluarea prin materii organice ori prin materii în suspensie poate servi ca suport pentru o poluare bacteriană. Protecţia apelor de coastă împotriva poluării bacteriene este îngreunată de faptul că staţiile de epurare "clasice" nu reţin şi nu evacuează bacteriile.

Clorurarea deşeurilor constituie cea mai bună soluţie, dar, cel puţin pentru moment, este deosebit de costisitoare. Tehnicile naturale (lagunajul intens al apelor

4

uzate, redarea solului) sunt mult mai eficace, utilizând puterea epuratoare a aerului, soarelui şi solurilor.

f) Poluarea termică. O mare parte a apelor utilizate în industrie sunt ape de răcire care apoi se evacuează, în stare caldă. Ca atare, acestea vor degaja căldură, fie în atmosferă, fie în ape.

Acest fenomen de încălzire a apelor poate avea două consecinţe principale:

• influenţă directă asupra vieţii unor specii vegetale şi animale;

• activitate bacteriană mai intensă şi astfel un foarte mare consum de oxigen (se observă frecvent, în perioadele foarte calde,peşti pe mal, asfixiaţi, victime ale unui "şoc de căldură").

1.2. Poluanţii apelor

Desigur, în strânsă legătură cu formele de poluare a apei se află poluanţii acesteia care pot fi grupaţi în poluanţi organici şi biologici şi. respectiv, poluanţi chimici.

A) Poluanţii organici si biologiciCCO (Cererea chimică de oxigen) . Poluarea prin materii organice (compuşi de

hidraţi de carbon, materii proteice, lipide etc.), degradabile ori nu este datorată mai ales surselor industriale (industrie chimică, de celuloză şi hârtie, petrolieră, agroalimentară) şi reziduurilor provenite de la populaţia urbană. Aceşti poluanţi deversaţi în cursurile de apă antrenează, în urma degradării, un consum suplimentar de oxigen în detrimentul organismelor vii din mediul acvatic. Importanţa acestei poluări într-un efluent poate fi evaluată prin cererea chimică de oxigen (CCO), care reprezintă cantitatea de oxigen necesară degradării pe cale chimică a totalităţii poluării.

Micropoluanţii organici sunt reprezentaţi de numeroasele substanţe organice din apă care traversează staţiile de epurare fără a fi alterate şi sunt astfel susceptibile de acumulare în lanţul alimentar.

Materiile în suspensie, deja prezentate, constituie din ce în ce mai mult o problemă şi din perspectiva posibilităţii de a provoca o descompunere anaerobică a materiilor organice, însoţită de degajarea de gaze, cu consecinţe dezastruoase pentru cursurile de apă.

B) Poluanţii chimiciAzotul. In apă se întâlnesc patru categorii principale de compuşi azotaţi: nitraţi,

nitriţi, azotul organic şi amoniacul, care pot avea surse naturale (ploi, zăpadă, degradarea deşeurilor vegetale, animale etc.) ori sunt rezultatul unei poluări. Conţinutul ridicat de azot antrenează o creştere excesivă a algelor şi plantelor pe fundul râurilor.

Sărurile nutritive, precum compuşii azotaţi, sulfaţi, fosfaţi, cloruri accelerează fenomenul de eutrofizare a râurilor (proliferarea masivă a anumitor alge în detrimentul

5

altor specii). O serie de industrii evacuează cantităţi importante de săruri, precum unităţile de producere a oxidului de titan, a fosfogipsului, fabricile de îngrăşăminte etc.

Metalele, ca de pildă cadmiul, cuprul, mercurul, plumbul, zincul, titanul, sunt prezente în deversările lichide provenite de la diverse industrii: metalurgică, chimică etc. Aceste produse fac parte dintre "materiile inhibitorii pentru viaţă" fiind, în grade variabile, periculoase pentru organismele vii. Unele dintre ele, precum mercurul sau plumbul, se pot concentra în lanţul alimentar de la plancton până la om.

Arsenicul este utilizat, în principal, în metalurgie, în industria chimică şi parachimică (industria coloranţilor, pesticidelor, fabricării de acetilenă etc.). Cianurile sunt mai puţin toxice pentru organismele inferioare, invers decât în cadrul otrăvii.

Fluorul. Precum marea majoritate a metal oxizilor, nu este niciodată întâlnit în stare naturală sub forma sa moleculară liberă, ci sub formă de fluoruri (fluorura de aluminiu, de sodiu, de diverse roci sedimentare). Totodată, nici fluorurile nu sunt prezente în mod natural în cantitate periculoasă în mediu. Aportul de fluor în apă provine de la activităţile industriale, în special cele din metalurgia aluminiului, industria acidului fosforic şi îngrăşămintelor fosfatice. [Neag, Gh., Depoluarea solurilor şi apelor subterane, Editura Casa Cărţii de Ştiinţă, Cluj Napoca, 1997]

Fluorurile sunt agenţi toxici. Aşa, de pildă, la om ingestia de apă care conţine doze de fluoruri de la 250 la 450 mg/1 conduce la simptome notabile. Dimpotrivă, în doze foarte slabe fluorurile au o acţiune benefică asupra dentiţiei, contribuind la prevenirea cariei dentare.

Fenolii provin, cel mai frecvent, din poluarea industrială, respectiv din industria petrolului, siderurgie, industria chimică şi farmaceutică. Date fiind proprietăţile antiseptice ale numeroşilor fenoli, conţinutul ridicat de fenoli antrenează o diminuare a fenomenului de biodegradare. în sfârşit, gustul deosebit de neplăcut generat de prezenţa fenolilor în apă, face ca riscul de contaminare să fie practic exclus. [Neag, Gh., Depoluarea solurilor şi apelor subterane, Editura Casa Cărţii de Ştiinţă, Cluj Napoca, 1997].

Micropoluanţii chimici sunt poluanţii dificil de decelat prin procedeele obişnuite de analiză, dată fiind concentraţia ori complexitatea lor chimică. Ei sunt în general puţin degradabili, dificil de eliminat şi susceptibili de acumulat în lanţul alimentar.

1.3. Tipuri de poluare

Poluarea apelor poate fi naturală şi artificială.Poluarea naturală se datorează surselor de poluare naturală, de exemplu în

urma interacţiei apei cu atmosfera, când are loc o dizolvare a gazelor existente în aceasta sau se produce la trecerea apei prin roci solubile (când apa se încarcă cu diferite săruri), ca urmare a dezvoltării excesive a vegetaţiei şi vieţuitoarelor acvatice

6

etc.[ Rojanschi V, Bran F, Protec ia i ingineria mediuluiț ș , Ed. Economică, Bucure ti,ș 1997]

Poluarea artificială se datorează surselor de ape uzate de orice fel, apelor meteorice, nămolurilor, reziduurilor, navigaţiei etc.

Uneori se vorbeşte despre poluare controlată (organizată) şi necontrolată (neorganizată). Poluarea controlată se referă la cea care provine din ape uzate transportate prin reţeaua de canalizare şi evacuate în anumite puncte, stabilite prin proiecte; poluarea necontrolată provine din surse de murdărie care ajung în corpul de apă receptori pe cale naturală şi de cele mai multe ori prin intermediul apelor de ploaie. În această ordine de idei trebuie menţionate deşeurile animale, produsele petroliere din zonele de extracţie a ţiţeiului, gunoaielor etc.

Poluarea normală şi accidentală reprezintă categorii de impurificare, folosite deseori pentru a defini grupuri de surse de ape uzate. Poluarea normală provine din surse de poluare cunoscute, colectate şi transportate prin reţeaua de canalizare la staţia de epurare sau direct în receptor. Poluarea accidentală rezultă, de exemplu, ca urmare a dereglării unor procese industriale când cantităţi mari (anormale) de substanţe nocive ajung în reţeaua de canalizare, defectării unor obiecte din staţia de epurare sau a unor staţii de preepurare etc.[Rojanschi V, Bran F, Protec ia i ingineria mediuluiț ș , Ed. Economică, Bucure ti, 1997]ș

Se mai deosebeşte poluare primară şi secundară. Depunerea substanţelor în suspensie din apele uzate, evacuate într-un corpul de apă receptor, pe patul acestuia constituie o poluare primară; poluarea secundară începe imediat ce gazele rezultate în urma fermentării materiilor organice din substanţele în suspensii depuse, antrenează restul de suspensii şi le aduce la suprafaţa apei, de unde sunt apoi transportate în aval de curentul de apă.

1.4. Principalele surse de poluare

Sursele de poluare sunt în general aceleaşi pentru cele două mari categorii de receptori: apele de suprafaţă (fluvii, râuri, lacuri etc.) şi apele subterane (straturi acvifere, izvoare etc. ) .

Impurificarea apelor de suprafaţă sau subterane este favorizată de următoarele caracteristici ale apei:

- starea lichidă a apei la variaţii mari de temperatură, ceea ce face ca ea să antreneze în curgerea sa diferite substanţe impurificatoare ;

- apa este un mediu propice pentru realizarea a numeroase reacţii fizico-chimice (ca de exemplu dizolvarea unor substanţe naturale sau artificiale, sedimentarea suspensiilor etc.);

- faptul că în natură apa se găseşte sub forme diferite (inclusiv gaze şi vapori) îi măreşte sensibil domeniul de aplicare;

- apa este unul din factorii indispensabili vieţii pe pământ .

7

Sursele de poluare pot fi împărţite în două categorii distincte: - surse organizate, care produc murdărirea în urma evacuării unor substanţe în

ape prin intermediul unor instalaţii destinate acestui scop, cum ar fi canalizări, evacuări de la industrii sau crescătorii de animale etc.;

- surse neorganizate, care produc murdărirea prin pătrunderea necontrolată a unor substanţe în ape.

1.4.1. Clasificarea surselor de poluare Poluarea apei poate fi împărţită după mai multe criterii:1. după perioada de timp cât acţionează agentul impurificator:

a. permanentă sau sistematică;b. periodică;c. accidentală.

2. după concentraţia şi compoziţia apei:a. impurificare = reducerea capacităţii de utilizare;b. murdărire = modificarea compoziţiei şi a aspectului fizic al

apei;c. degradare = poluarea geavă, ceea ce o face improprie

folosirii;d. otrăvire = poluare gravă cu substanţe toxice.

3. după modul de producere a poluării:a. naturală;b. artificială (antropică). Poluarea artificială cuprinde:

poluarea urbană, industrială, agricolă, radioactivă şi termică.4. după natura substanţelor impurificatoare:

a. poluare fizică (poluarea datorată apelor termice);b. poluarea chimică (poluarea cu reziduuri petroliere, fenoli, detergenţi,

pesticide, substanţe cancerigene, substanţe chimice specifice diverselor industrii );

c. poluarea biologică (poluarea cu bacterii patogene, drojdii patogene, protozoare patogene, viermii paraziţi, enterovirusurile, organisme coliforme, bacterii saprofite, fungii, algele, crustaceii etc.);

d. poluarea radioactivă.Fenomenele de poluare a apei pot avea loc:- la suprafaţă (ex. poluare cu produse petroliere);- în volum (apare la agenţi poluanţi miscibili sau în suspensie).Deoarece poluanţii solizi, lichizi sau gazoşi ajung în apele naturale direct, dar

mai ales prin intermediul apelor uzate, sursele de poluare a apei sunt multiple.Clasificarea surselor de poluare a apei se face după mai multe criterii:

1) Acţiunea poluanţilor în timp; după acest criteriu distingem următoarele surse:

8

a) continue (ex. canalizarea unui oraş, canalizările instalaţiilor industriale etc)b) discontinue temporare sau temporar mobile (canalizări ale unor instalaţii şi

obiective care funcţionează sezonier, nave, locuinţe, autovehicule, colonii sezoniere etc.)

c) accidentale (avarierea instalaţiilor, rezervoarelor, conductelor etc.)2) Provenienţa poluanţilor. Acest criteriu împarte sursele de poluare a apei în: a) surse de poluare organizate, şi b) surse de poluare neorganizate

a) sursele de poluare organizate sunt următoarele:•surse de poluare cu ape reziduale menajere;•surse de poluare cu ape reziduale industriale.

b) sursele de poluare neorganizate sunt următoarele:• apele meteorice;

• centrele populate amplasate în apropierea cursurilor de apă ce potdeversa:

Surse de poluare a apei şi procesele de provenienţă a acestoraTabelul 1.1

Categoria Sursa Procesul generator de poluare Agenţii poluanţi

Industria minieră

Prepararea minereurilormetalifere şinemetalifere;Preparaţiile de cărbune;Flotaţiile;Extracţia şi prelucrareaminereurilor radioactive.

-săruri de metale grele;-particule în suspensie (argilă, praf de cărbune);-produşi organici folosiţi ca agenţi de flotaţie;-deşeuri radioactive.

Ape uzateindustriale

Industriametalurgică

Procedee pirometalurgice şihidrometalurgice; Procese de răcire; Procese de spălare.

-suspensii insolubile;- ioni de metale grele;- fenoli;- cianuri;- sulfaţi;

Industria chimică Apa de răcire, dizolvare - acizi; baze; săruri; cenuşă; suspensii; coloranţi; detergenţi.

şi reacţie din proceseletehnologice de fabricarea substanţelor organiceşi anorganice

Industria petrolului şi petrochimică

Extracţia ţiţeiului, transpotul şi depozitarea ţiţeiului şi fracţiunilor sale, transportul naval, accidentele tancurilor petroliere

-petrol;-produse petroliere;-compuşi fenolici şi aromatici; hidrogen sulfurat;-acizi naftenici.

Industria termoenergetică

Deversarea lichidelor calde din sistemele de răcire a instalaţiilor sau centralelor electrice

- lichide calde (poluare termică)

Industria alimentară Procese de fabricare şi prelucrare -substanţe organice; Industria celulozei şi hârtiei

Procesele de fabricare şi prelucrare

-acizi organici; răşini;-zaharuri;coloranţi;

Ape uzate menajere

Locuinţe instituţii publice Băi spălători Spitale şcoli HoteluriUnităţi comerciale şi

Folosirea apei ca agent de spălare şi curăţare

-produse petroliere;-detergenţi;-pesticide;-microorganisme;

9

de alimentaţie -paraziţi;-substanţe minerale.

Ape uzate agrozoo-tehnice

Agricultura Irigarea terenurilor agricole - îngrăşăminte;- pesticide;- suspensii.

Zootehnia Adăparea animalor; Salubrizarea crescătoriilor de animale.

-suspensii organice; - agenţi patogeni.

meteoricePloaia Zăpada

Contactul precipitatiilor - ploi acide;- îngrăşminte;- pesticice; -reziduuri animale.

Apele rezidualeTipul apei reziduale Sursa industrialăCu compuşi anorganici Industria chimică anorganică

CeramicăMetalurgie

Cu compuşi organici Industria alimentară FarmaceuticăCu compuşi organici toxici

3

Uzine cocsochimice RafinăriiIndustria organică de sinteză

Cu compuşi micşti Combinate chimice Combinate petrochimice Procese complexe de prelucrare

Dintre sursele industriale prezentate, rezultă că rafinăriile şi combinatele petrochimice sunt, de regulă, interconectate şi, prin urmare, apele reziduale conţin atât compuşi organici toxici, cât şi compuşi micşti.

Principala sursă de poluare permanentă o constituie apele uzate reintroduse în receptori după utilizarea apei în diverse domenii.

După provenienţa lor, există următoarele categorii de ape uzate: Ape uzate orăşeneşti. Aceste ape reprezintă un amestec de ape provenite de la

gospodării şi de la industriile – de obicei locale – din aglomeraţia respectivă; de aceea în aceste ape se pot găsi aproape toate tipurile de poluanţi menţionaţi anterior, producerea acestora depinzând de la caz la caz.

• Ape uzate industriale. Aceste ape apar ca atare numai în cazul industriilor mai importante, acestea fiind de cele mai multe ori tratate separat în staţii de epurare proprii industriei respective. Numărul de poluanţi pentru o anumită industrie este de obicei restrâns, de exemplu, apele uzate provenite din industria alimentară conţin ca poluant principal materiile organice, apele provenite de la spălătoriile de cărbuni, materiile anorganice sub formă de suspensii etc.

• Ape uzate de la crescătoriile de animale şi păsări. Aceste ape au în general caracteristicile apelor uzate provenite de la gospodării, poluantul principal fiind materiile organice.

• Ape uzate de la campinguri, locuri de agrement, terenuri de sport etc. Aceste ape au de obicei caracterul apelor uzate gospodăreşti.

10

• Ape uzate meteorice. Aceste ape înainte de a ajunge pe sol sunt curate din toate punctele de vedere; după ajungerea lor pe sol acestea antrenează atât ape uzate de diferite tipuri, cât şi deşeuri, îngrăşăminte minerale, pesticide etc., astfel încât, în momentul ajungerii in receptor pot conţine un număr mare de poluanţi.

• Ape uzate radioactive. Aceste ape conţin ca poluant principal substanţa sau substanţele radioactive rezultate de la prelucrarea transportul şi utilizarea acestora. Datorită măsurilor speciale de protecţie, apele uzate ca şi deşeurile radioactive sunt tratate în mod special pentru a se evita orice fel de contaminare a mediului înconjurător.

• Ape uzate calde. Aceste ape conţin de obicei un singur poluant, energia calorică a cărui provenienţă a fost arătată anterior.Ape uzate provenite de la navele maritime sau fluviale, conţin impurităţi deosebit de nocive cum ar fi: reziduuri lichide şi solide, pierderi de combustibil, lubrifianţi etc. [Varduca Aurel. Protectia calitatii apelor. Ed. H.G.A., Bucuresti, 2000] Depozitele de deşeuri sau de diferite reziduuri solide, aşezate pe sol, sub cerul liber, în halde sunt amplasate şi organizate neraţional constituie o sursă importantă de impurificare a apelor. Impurificarea poate fi produsă prin antrenarea directă a reziduurilor în apele curgătoare de către precipitaţii sau de către apele care se scurg, prin infiltraţie, în sol.

Deosebit de grave pot fi cazurile de impurificare provocată de haldele de deşeuri amplasate în albiile majore ale cursurilor de apă şi antrenate de viiturile acestora.

Cele mai răspândite depozite de acest fel sunt cele de gunoaie orăşeneşti şi de deşeuri solide industriale, în special cenuşa de la termocentralele care ard cărbuni, diverse zguri metalurgice, steril de la preparaţiile miniere, rumeguş şi deşeuri lemnoase de la fabricile de cherestea etc. De asemenea, pot fi încadrate în aceeaşi categorie de surse de impurificare depozitele de nămoluri provenite de la fabricile de zahăr, de produse clorosodice sau de la alte industrii chimice, precum şi cele de la staţiile de epurare a apelor uzate.

Deşeurile de la rampele de gunoi, vidanjare, cimitire umane si animale etc. ajung în receptor în principal, antrenate de apele de ploaie. Poluanţii conţinuţi în aceste deşeuri sunt de tipuri foarte diferite.

Mai pot fi amintite şi surse de poluare accidentală, dar ele sunt în marea lor majoritate legate de probleme de risc industrial. Îngrăşăminte minerale, pesticidele pentru agricultură etc. Acestea ajung în receptor prin intermediul apelor de ploaie; sunt foarte periculoase în cazul receptorilor cu debite mici.

Aceste ape rezultate după folosirea apei în diverse scopuri, gospodăreşti sau industriale, se caracterizează prin aceeaşi indicatori fizico-chimici ca şi apele de suprafaţă, indicatorii specifici caracterizării apelor uzate fiind raportaţi la numărul de locuitori şi zi.

11

Compoziţia apelor uzate depinde de provenienţa acestora clasificându-se în ape uzate menajere şi ape uzate industriale.

Evacuarea apelor uzate industriale în reţeaua de canalizare orăşenească sau în receptori este, într-o oarecare măsură, diferită de cea a apelor uzate orăşeneşti, în principal, datorită caracteristicilor fizico-chimice şi biologice diferite.

1.5. Particularităţile poluării apei

Apa se constituie în factorul de mediu cel mai afectat de poluare, existând numeroase probleme pentru păstrarea calităţii sale. Ca şi în cazul atmosferei, curenţii de apă au un rol important atât în efectuarea schimburilor de energie calorică, în distribuţia oxigenului, în dispersarea agenţilor poluanţi, cât şi în circulaţia materialelor nutritive. Gradul specific de încărcare cu agenţi poluanţi a apei prezintă particularităţi faţă de situaţia întâlnită în atmosferă. În timp ce în aer aceştia se pot afla în orice proporţie, în apă acest lucru nu este posibil decât pentru substanţele solubile în apă în orice proporţie; pentru cele nemiscibile există o limită de solubilitate peste care concentraţia lor nu poate creşte. [Neag, Gh., Depoluarea solurilor şi apelor subterane, Editura Casa Cărţii de Ştiinţă, Cluj Napoca, 1997]

În cazul în care sursa de poluare este mai puternică, agentul poluant va forma o fază lichidă diferită de cea apoasă (ca de exemplu la poluarea cu produse petroliere).

Caracterizarea fizico-chimică a apelor este complexă, trebuind luaţi în seamă mai mulţi parametri fizici şi chimici, dintre care se menţionează:

a) Temperatura, care variază între limite mai restrânse decât cea a aerului, condiţionează nu numai prezenţa şi dezvoltarea unor anumite populaţii, ci şi dinamica poluării. Astfel, la temperaturi ridicate oxidarea impurităţilor organice are loc mai rapid, iar solubilitatea gazelor (şi deci şi a oxigenului) scade. La temperaturi scăzute, prin îngheţ se schimbă condiţiile de contact cu mediul.

b) Culoarea şi turbiditatea apei influenţează absorbţia luminii.c) Suspensiile creează noi posibilităţi de vehiculare a agenţilor poluanţi, prin

adsorbţia acestora pe suprafaţa particulelor în suspensie.d) Conţinutul în substanţe dizolvate, şi în special cel de NaCl, influenţează foarte

mult viabilitatea unor populaţii acvatice.e) Conţinutul în oxigen dizolvat este deosebit de important pentru organismele

aerobe.f) Conţinutul în substanţe organice oxidabile, care consumă prin descompunere

oxigenul din apă, este un indiciu chimic important al gradului de poluare. Această caracteristică a apelor se exprimă prin consumul biochimic de oxigen (CBO), sau prin consumul chimic de oxigen (CCO). Valorile mari ale acestora indică o apă foarte poluată.

12

g) De o mare importanţă este şi faptul că apa, atât ca substanţă chimică reactivă, cât şi ca mediu electrolitic de reacţie, dă posibilitatea unor numeroase reacţii chimice care influenţează stabilitatea agenţilor poluanţi (de tipul hidrolizei, a precipitării, etc.).

1.6. Metode instrumentale pentru determinarea poluării apei

1.6.1. Condiţii generale de puritate a apei

Pentru a putea aprecia gradul de poluare al apei este necesară definirea prealabilă a purităţii sale; aceasta este o noţiune relativă. În România, condiţiile de calitate a apelor pentru diferite întrebuinţări sunt redate în standarde.

Pentru apa potabilă, care poate deveni un vector important în injectarea în lanţul alimentar a agenţilor poluanţi, STAS 1342-80 impune verificarea ei din următoarele puncte de vedere:

• proprietăţi organoleptice: culoare, miros, gust, turbiditate;

• proprietăţi fizico-chimice: temperatură şi concentraţii maxime admisibile în elemente chimice şi compuşi care au acţiune biologică dăunătoare;

• proprietăţi radioactive;

• proprietăţi bacteriologice: conţinutul de germeni patogeni;

• proprietăţi biologice: prezenţă de organisme şi particule abiotice.Apele de suprafaţă, care prezintă cel mai ridicat risc de poluare, sunt împărţite

conform STAS 4706-88 în trei categorii, după cum urmează:Categoria I-a - utilizate la alimentarea centralizată cu apă potabilă, alimentarea

întreprinderilor din industria alimentară şi a unităţilor agrozootehnice, reproducerea şi dezvoltarea salmonidelor în anumite zone ale cursurilor de apă, alimentarea ştrandurilor organizate.

Categoria a II-a - pentru alimentarea amenajărilor piscicole, scopuri urbanistice şi de agrement.

Categoria a III-a - folosite la alimentarea sistemelor de irigaţii, alimentarea întreprinderilor industriale (pentru necesităţi tehnologice), alte folosinţe neincluse în primele două categorii.

În mod evident, apele din prima categorie prezintă condiţiile de calitate cele mai stricte. Se mai face menţiunea că, în cazul apelor de suprafaţă cu aciditate şi mineralizare ridicată, se pot aduce unele modificări la parametrii respectivi (pH, salinitate), cu avizul organelor de control. De asemenea, în cazul în care în apă se determină prezenţa mai multor substanţe toxice, se are în vedere efectul cumulativ al acestora.

1.6.2. Determinarea impurificării organice

13

Pentru organismele acvatice prezenţa substanţelor organice în apă reprezintă o sursă de hrană fără de care ele nu pot exista. Ridicarea conţinutului în aceste substanţe este, astfel, un factor pozitiv, dar, pe de altă parte, faptul că substanţele organice - cu caracter reducător - consumă oxigenul dizolvat în apă, şi el necesar organismelor aerobe, are în acelaşi timp un efect negativ.

Cu alte cuvinte, substanţele organice din apă pot acţiona ca un agent poluant periculos; pentru a caracteriza acest risc de poluare trebuie făcute determinări de laborator atât în ceea ce priveşte disponibilul de oxigen din apă, cât şi pentru necesarul pentru oxidarea substanţelor organice existente.

Conform STAS 6536-62, determinarea conţinutului de oxigen dizolvat se face pe baza reacţiei de oxidare a hidroxidului de mangan divalent la hidroxid de mangan trivalent, în soluţii puternic alcaline; acesta din urmă oxidează iodul din iodurile alcaline, punându-l în libertate:

Determinarea consumului biologic de oxigen este standardizată prin STAS 6560-62. Probele de apă trebuie aduse la pH de 6,5...8,5, trebuie îndepărtat clorul din ele, odată cu toţi inhibitorii activităţii microbiene, după care se saturează cu oxigen. Se

incubează apoi la 20°C timp de cinci zile; diferenţa dintre conţinutul iniţial de oxigen în apă şi cel final reprezintă indicatorul CBO5 (consumul biochimic de oxigen la cinci zile).

În literatura de specialitate de pe plan mondial acest indicator este denumit BOD (Biological Oxygen Demand).

Determinarea consumului chimic de oxigen este reglementată de STAS 6954-64 şi se referă nu numai la oxidarea substanţelor organice, ci şi la a celor anorganice oxidabile. Oxidarea se face cu dicromat de potasiu în mediu acid (acid sulfuric în exces), în prezenţa sulfatului de argint drept catalizator. Apoi excesul de bicromat se titrează cu sulfat dublu de fier şi amoniu. În literatura de specialitate din ţară rezultatul aceastei probe se simbolizează prin CCO-Cr, iar pe plan mondial prin COD (Chemical Oxygen Demand).

1.6.3. Determinarea agenţilor toxici

Concentraţiile maxime admisibile pentru principalii agenţi poluanţi din apa potabilă sunt date de STAS 1324-71, iar pentru apele de suprafaţă de STAS 4706-66.

Pe lângă metodele chimice clasice de analiză, bazate pe gravimetrie sau volumetrie, se mai utilizează şi metode moderne ca gaz-cromatografia, spectrofotometria de absorbţie moleculară, spectrometria de masă.

Uneori, analizele fizice şi chimice se completează cu teste biologice. În cazul în care nu se pot face analize de detaliu, se aplică unele metode globale, care dau indicaţii asupra unor grupe de agenţi poluanţi.

14

Măsurarea contaminării radioactive a apei se poate face fie in situ, prin sonde introduse direct în apa care se cercetează, fie prin prelevări de probe şi analiza lor radiochimică în laborator. Prima metodă dă numai o informare globală asupra nivelului de contaminare, în timp ce a doua permite obţinerea de date complete asupra radionuclizilor individuali.

În laborator este necesar a se proceda la concentrarea radionuclizilor din probă, care se poate face prin evaporarea apei, prin concentrarea radionuclizilor pe coloane schimbătoare de ioni sau prin metode de concentrare electrochimică.

1.7. Bariere fizice pentru protecţia apelor

Primele mijloace de acest tip sunt sistemele de recirculare a apelor (a lichidelor în general) în instalaţiile tehnologice.

Dacă, totuşi, o oarecare cantitate de agenţi poluanţi scapă în circuitul de evacuare a apelor uzate, este bine de a se institui o reţea de canalizare în sistem divizor. În acest sistem, apele evacuate se separă, după natura impurităţilor conţinute, în:

• ape meteorice, care provin din ploi şi care se colectează împreună cu apele de răcire de la diferitele instalaţii tehnologice, ambele tipuri de ape prezentând risc minim de impurificare;

• ape menajere, care se colectează separat, pentru a putea fi duse la staţiile de tratare aferente;

• ape tehnologice potenţial impurificate cu agenţi poluanţi, care se strâng în bazine tampon;

• ape tehnologice impurificate în mod continuu, care se duc, pe altă linie de evacuare, la bazine speciale de colectare.

Se consideră ape tehnologice potenţial impurificate acelea care provin din spaţiile de lucru cu agenţi poluanţi, al căror nivel de încărcare cu impurităţi este variabil, în funcţie de operaţiunile tehnologice din incintele deservite, şi care uneori pot fi evacuate fără nici o tratare.

În cazul în care concentraţia agenţilor poluanţi din aceste tipuri de ape depăşeşte normele admise, există mai multe variante de acţiune:

• diluţia apei uzate până la nivelul de concentraţie admis prin reglementări;

• se lasă apa să stea un timp, pentru sedimentarea impurităţilor şi o eventuală purificare naturală a ei, înainte de evacuare;

• se trece apa la instalaţiile de tratare, pe linia de colectare a apelor tehnologice impurificate în mod continuu - procedeu obligatoriu când gradul de impurificare este accentuat.

Apele impurificate în mod sigur şi continuu rezultă direct din procesul tehnologic, ca atare trebuind supuse unui proces de tratare pentru îndepărtarea agentului poluant (agenţilor poluanţi).

15

În cazul în care volumele de ape impurificate sunt foarte mici, ele se colectează în recipienţi portabili, care se trimit cu totul la staţia de tratare. Când volumul este mai mare se instalează vase receptoare închise sau deschise, în funcţie de natura şi de agresivitatea agentului poluant, precum şi de condiţiile locale.

Atunci când volumele de ape impurificate sunt foarte mari şi este posibilă - cel puţin parţial - o separare a agenţilor poluanţi prin simplă sedimentare sau oxidare la aer, apele respective se strâng în lagune, acestea dând şi o posibilitate de protecţie în cazul unor emisii mărite accidentale.

Ultima barieră fizică pentru protecţia apelor este constituită de staţiile de tratare a apelor uzate.

CAPITOLUL II

CONSIDERAŢII GENERALE PRIVIND EPURAREA APELOR UZATE INDUSTRIALE

Procesele de epurare a apelor uzate industriale sunt, în general, aceleaşi ca pentru apele uzate orăşeneşti, adică, în principal, procese mecanice şi biologice – aerobe sau anaerobe. Pentru apele uzate industriale acestea sunt completate, de cele mai multe ori, de procese fizico-chimice de o complexitate deosebită, ca de exemplu: extracţie lichid-lichid, schimb ionic, electrodializă etc. atunci când natura şi ponderea poluanţilor depăşeşte concentraţia maximă admisibilă, conform reglementărilor în vigoare pentru

16

acest fel de ape.[Rojanschi V, Bran F, Protec ia i ingineria mediuluiț ș , Ed. Economică, Bucure ti, 1997]ș

Pentru a avea o privire de ansamblu asupra aplicării acestor procese pentru epurarea apelor uzate industriale, ele au fost puse în evidenţă în ultima coloană a tabelului 2.1., urmărirea acestei coloane putând furniza date asupra gradului mai mare sau mai mic de epurare necesar, precum şi asupra frecvenţei aplicării proceselor de epurare.

Ape uzate industriale, origine, caracteristici şi mod de epurareTabelul 2.1.

Ape uzate industriale

provenite de la:

Originea principalilor efluenţi Caracteristici principale

Mod de epurare

1 2 3 4 INDUSTRIA ALIMENTARĂ ŞI A MEDICAMENTELOR

Conserve, diferite

Pregătirea., selecţionarea, stoarcerea şi decolorarea fructelor şi vegetalelor

Cantităţi mari de suspensii, substanţe coloidale şi dizolvate

Grătare, epurare în lagune, irigaţii sau infiltraţii în sol

Produse din lapte Diluarea, separarea, prepararea untului şi îndepărtarea zerului

Cantităţi mari de substanţe organice, îndeosebi proteine, grăsimi şi lactoză

Preparare, epurare biolog. convenţ. (bazine cu nămol activ sau filtre biologice)

Fabrici de bere şi distilerii de băuturi alcoolice

Macerarea şi presarea grăunţelor, reziduurilor de la distilarea alcoolului, condensatul de la rafinarea evaporatului

Cantităţi mari de substanţe organice solide, dizolvate, Conţinând azot şi amidon fermentat sau produse ale acestuia

Recuperarea, concentrarea prin evaporare şi centrifugare, filtre biologice; hrană la animale

Carne şi produse din păsări de curte

Grajduri, coteţe, abatoare de animale, topirea grăsimilor şi oaselor, reziduurilor din condensate, grăsimi şi ape de spălare, conservarea păsărilor de curte

Cantităţi mari de substanţe organice dizolvate şi în suspensie, sânge, diferite proteine şi grăsimi

Grătare, flotaţie, decantare filtre biologice

Zahăr din sfeclă de zahăr

Transportul sfeclei, supernatant de la nămolul de la tratarea cu var, condens după evaporare, extragerea zahărului

Cantităţi mari de substanţe organice dizolvate şi în suspensie, conţinând zahăr şi proteine

Refolosirea apelor uzate, coagularea şi epurarea în lagune

Produse farmaceutice

Micelium, filtratul epuizat, spălare

Cantitate mare de substanţe organice în suspensie şi dizolvate, incluzând vitamine

Evaporare şi uscare, hrană pentru animale.

Drojdie Filtrarea drojdiei (reziduu) Cantităţi mari de solide, în special organice şi CBO

Fermentare anaerobă, filtre biologice

Murături Pregătirea produselor (apă de var, apă sărată, alaun, sirop, seminţe şi bucăţi de

pH variabil, cantităţi mari de substanţe în suspensie, substanţe organice, culoare

Reţinere avansată a deşeurilor în secţie, grătare, egalizare.

17

castraveţi)

Cafea Pregătire (pulpă şi boabe de cafea)

CBO mare şi cantităţi medii de solide în suspensie

Grătare, decantare şi filtre biologice

Peşte Centrifugare (deşeuri), preparare peşte, ape uzate de la evaporare , ş.a.

CBO foarte mare, suspensii solide organice şi miros

Evaporarea în întregime a apelor, resturi de peşte în mare.

Băuturi nealcoolice

Spălarea sticlelor, pardoselilor şi echipam., drenarea rezervoarelor de sirop

pH mare, substanţe solide în suspensie şi CBO mediu

Grătare, apoi descărcare în canalizarea orăşenească.

Orez Înmuierea, prepararea şi spălarea orezului

CBO mare, substanţe solide, în suspensie

Coagulare cu var, fermentare anaerobă

INDUSTRIA TEXTILĂ-PIELĂRIETextile Pregătirea fibrelor,

fabricarea materialelor Ape alcaline, colorate, cu CBO şi temperatură mari, cantităţi mari de substanţe solide în suspensie

Neutralizare, precipitare chimică, epurare biologică convenţională

Produse de pielărie

Îndepărtarea părului, înmuierea, pregătirea pentru introducerea în băi a pieilor

Cantităţi mari de solide totale, duritate mare, sare (NaCl), sulfiţi, crom, pH ≈ 7, var preparat şi CBO mediu

Egalizare, sedimentare şi tratare biologică

Spălătorii de rufe şi îmbrăcăminte

Spălarea rufelor şi îmbrăcămintei

Turbiditate mare, alcalinitate, substanţe organice solide.

Grătare, precipitare chimică, flotaţie şi adsorbţie

INDUSTRIA CHIMICĂAcizi Procesul tehnologic (ape

uzate şi acizi diluaţi) pH mic, conţinut redus de substanţe organice

Neutralizare, ardere când conţinutul de substanţe organice justifică procesul.

Detergenţi Spălarea şi purificarea săpunurilor şi detergenţilor

CBO şi săpunuri saponificate mari

Flotaţie şi separarea grăsimilor, precipitare cu CaCl2

Amidon din porumb

Evaporare (condensul), spălare finală (sirop), îmbuteliere (ape uzate)

CBO şi substanţe organice dizolvate mari; în princip. Amidon şi substanţe anexe

Egalizare, tratare biologică convenţională

Explozivi Spălarea TNT şi a fulmicotonului pentru purificare, spălarea şi pregătirea încărcăturii

TNT, culoare, ape cu caracter acid, miros, conţinut de acizi organici şi alcool de la pulbere şi bumbac, metal, uleiuri şi săpun

Flotaţie, precipitare chimică, epurare biologică convenţională, aerare, clorare, neutralizare

Insecticide Spălarea şi purificarea produselor (2, 4D şi DDT)

Mari cantităţi de substanţe organice, structuri benzenice închise, toxice pentru bacterii şi peşti, ape cu caracter acid

Diluare, înmagazinare, absorbţie cu cărbune activ, clorare alcalină.

18

Fosfaţi şi fosfor

Spălarea, trecerea prin grătare şi flotarea rocii, condens (rezultat din staţia de reducere a fosfatului)

Argile, noroi şi uleiuri, pH alcalin, substanţe solide în suspensie, fosfor, siliciu şi fluoruri

Epurare în lagune, epurare mecanică. Coagulare şi decantarea apelor rafinate

Formaldehide Fabricarea enzimelor sintetice (reziduuri), vopsirea fibrelor sintetice

CBO normal şi HCHO în cant. mari (toxice pentru bacterii )

Filtre biologice, adsorbţie pe cărbune activ.

INDUSTRIA DE PRELUCRARE A MATERIALELORHârtie Pregătirea, rafinarea,

spălarea fibrelor, trecerea prin grătare a pulpei de hârtie

pH mare sau mic; culoare; substanţe solide în suspensie, coloidale şi dizolvate în cantitate mare

Decantare, epurare în lagune, epurare biologică, aerare, recuper. substanţelor pierdute în proces.

Produse fotografice

Developare şi fixare (soluţii uzate)

Ape cu caracter alcalin, conţin diferiţi agenţi de reducere organici şi anorganici

Recuperarea Ag, apoi evacuarea apelor uzate în canaliz. orăş.

Oţel Pregătirea cărbunelui, spălarea gazelor de la furnale şi de la finisarea oţelului

pH mic, acizi, cianuri, fenol, minereu, cocs, piatră de var, alcalii, uleiuri, substanţe în suspensie fine

Neutralizare, recuperare , reutilizare, coagulare chimică

Acoperiri metalice

Striparea oxizilor, spălarea şi acoperirea metalelor

Ape cu caracter acid, toxice, îndeosebi substanţe minerale

Eliminarea cianurilor, reducerea şi precip. cromului, precipitarea cu var a altor metale

Produse din fontă

Îndepărtarea nisipului folosit prin evacuare hidraulică

Cantitate mare de subst. solide în suspensie, în special nisip; puţină argilă şi cărbune

Grătare, uscarea nisipului recuperat

Ţiţei Din procesele tehnologice (noroi de foraj, sare, ţiţei şi gaze în cantităţi mici, nămoluri acide şi diferite uleiuri de la rafinare)

Cantităţi mari de săruri din ţiţei, CBO mare, miros, fenoli şi compuşi cu sulf de la rafinării

Recuperare, injecţia în sol a sărurilor; acidificarea şi arderea nămolurilor alcaline

Cauciuc Spălarea latexului, coagularea cauciucului, îndepărtarea impurităţilor din cauciuc

CBO mare, miros, subst. solide în suspensie în cantităţi mari, pH variabil, cloruri în cantităţi mari

Aerare, clorare, sulfonare, epurare biologică

Sticlă Polizarea şi spălarea sticlei Culoare roşie, substanţe solide în suspensie nesedimentabile, ape cu caracter alcalin

Precipitarea clorurii de calciu

Silozuri navale Spălarea încăperilor, recuperarea solvenţilor şi recuperarea apei din ţiţei

CBO mare, ape cu caracter acid

Recuperarea subst. pierdute în proces, egalizare, recirculare şi refolosire, filtre biologice

INDUSTRIA ENERGETICĂ

19

Centrale cu abur Răcire, drenare ape uzate, evacuarea boilerelor

Ape calde, volum mare, substanţe solide dizolvate şi substanţe anorganice în cantităţi mari

Răcirea prin aerare, depozitarea cenuşii, neutralizarea excesului de acizi din apele uzate

Prelucrarea cărbunelui

Curăţirea şi clasificarea cărbunilor, contactul straturilor de sulf cu apa

Cantităţi importante de substanţe solide în suspensie; pH mic, H2SO4

mare şi FeSO4

Decantarea, flotarea spumei şi înmagazinarea sterilului

Pentru proiectarea staţiilor de epurare industriale, cunoaşterea caracteristicilor apelor uzate reprezintă factorul hotărâtor, ca şi în cazul staţiilor de epurare orăşeneşti.

Printre principalele substanţe nocive ale apelor uzate industriale sunt substanţe organice (exprimate prin CBO5), substanţele în suspensie, substanţele toxice, metalele grele etc.

Câteodată, la dimensionarea staţiilor de epurare industrială se pot utiliza parametrii valabili pentru apele uzate orăşeneşti, dar ţinând cont de aportul de impurităţi industriale, aport care în majoritatea cazurilor se referă la consumul biochimic de oxigen sau la suspensii. În acest sens, este necesar ca aportul de impurităţi industriale să fie exprimat printr-un aşa numit coeficient "locuitori echivalenţi". Deci, dacă volumul masei filtrante a unui filtru biologic în cazul apelor uzate orăşeneşti se stabileşte pentru o normă de 20 locuitori pentru 1 m3 de masă filtrantă, pentru apele uzate industriale se va adopta aceeaşi normă.

2.1. Metode de epurare a apelor uzate

Epurarea apelor reprezintă un proces complex de reţinere şi neutralizare a substanţelor nocive dizolvate, în stare coloidală sau de suspensii, prezente în apele uzate industriale şi orăşeneşti, care nu sunt acceptate în mediul acvatic în care se face deversarea apelor tratate şi care permite refacerea proprietăţilor fizico-chimice ale apei înainte de utilizare.

Epurarea apelor uzate cuprinde două mari grupe de operaţii succesive:1. reţinerea sau neutralizarea substanţelor nocive sau valorificabile prezente în

apele uzate;2. prelucrarea materialului rezultat din prima operaţie. Astfel, epurarea are ca

rezultate finale:- ape epurate, în diferite grade, vărsate în emisar sau care pot fi valorificate în

irigaţii sau alte scopuri;- nămoluri, care sunt prelucrate, depozitate, descompuse sau valorificate.

[Robesen D. s. a. Tehnologii, instalatii si echipamente pentru epurarea apei. Ed. Tehnica, Bucuresti, 2000]

În funcţie de tipul si tehnologia de epurare folosită, se pot întâlni diferite instalaţii de epurare a apelor uzate, cu costuri şi performanţe de epurare diferite. Pentru a respecta condiţiile de evacuare impuse, o sursă de poluare trebuie să aleagă

20

tehnologiile şi instalaţiile adecvate, astfel încât efluentul staţiei de epurare să aibă caracteristici cantitative şi calitative corespunzătoare.

Procedeele de epurare a apelor uzate, întâlnite în acest proces tehnologic, denumite după procesele care se bazează, sunt următoarele:

o epurarea mecanică - în care procedeele de epurare sunt de natură fizică; o epurarea chimică - în care procedeele de epurare sunt de natura fizico-

chimică; o epurarea biologica - în care procedeele de epurare sunt atât de natură fizică

cât şi biochimică; o treapta terţiară - are rolul de a înlătura compuşi în exces

Combinarea acestor metode permite o purificare avansată, efluenţii epuraţi putând fi reintroduşi în circuitul economic.

Adoptarea unui anumit procedeu depinde de:- cantitatea efluentului;- conţinutul în poluanţi;- condiţiile de calitate impuse la evacuarea apei epurate în emisar;- mijloacele financiare ale agentului economic respectiv.În condiţiile în care cantităţile de poluanţi evacuate în apele de suprafaţă nu sunt

prea mari, în apele receptorului se desfăşoară un proces natural de epurare (autoepurare). Acest proces este în general lent şi are loc în mod diferit în funcţie de debitul/volumul de apa uzata evacuat, tipul şi cantitatea/concentraţia poluanţilor, debitul/volumul receptorului şi de condiţiile specifice pe care le prezintă receptorul.

Pentru protecţia apelor de suprafaţă receptoare, evacuarea apelor uzate este permisă, în cele mai multe cazuri, numai după ce acestea au fost epurate în instalaţii speciale de epurare numite staţii de epurare.

Există ape uzate provenite din industrie care conţin poluanţi specifici şi care nu pot fi înlăturaţi prin cele trei metode aşa zis convenţionale.

Este cazul apelor uzate care conţin substanţe minerale solubile şi substanţe organice nedegradabile biologic. În aceste situaţii se recurge la tehnici de epurare avansate.

21

Ca eficienţă şi cost cele mai bune rezultate s-au obţinut în procedeele de epurare cu adsorbţie, cu schimbători de ioni şi procedeele de oxidare chimică.

Procedeele de epurare cu adsorbţie permit eliminarea cantităţilor mici de substanţe organice rămase după etapa biologică. Uzual, ca material adsorbant se foloseşte, cărbunele activ obţinut prin condiţionarea specială a cărbunelui vegetal sau fosil.

Procedeele de epurare cu adsorbţie se aplică, în special, pentru îndepărtarea avansată a fenolilor, detergenţilor şi a altor substanţe ce pot da un miros sau gust neplăcut apei de băut.

Procedeele de epurare cu schimbători de ioni se utilizează frecvent pentru eliminarea poluanţilor minerali care se găsesc în apă sub formă ionică: calciu, magneziu, sodiu, sulfaţi, nitraţi, fosfaţi, amoniu, metale grele etc. Anumite tipuri de schimbători de ioni, sintetizate, pot epura şi compuşi organici de tipul fenolilor, detergenţilor, coloranţilor etc.

Procedeele de oxidare chimică se aplică eficient la eliminrea substanţelor poluante anorganice (cianuri, sulfuri, anumite metale grele etc.) şi organice(fenoli, coloranţi, anumite pesticide etc.).

Ca reactivi sunt utilizate substanţe chimice cu proprietăţi oxidante: ozonul, apa oxigenată, clorul cu produşii săi derivaţi (hipocloritul, bioxidul de clor)

Ca tehnici de epurare aplicabile în viitor se menţionează:- eliminarea poluanţilor la temperaturi mari în reactoare cu plasmă;- tratarea cu radiaţii ultraviolete.

Schema instalaţiei de epurare descrie succesiunea etapelor principale arătând legăturile între ele şi indicând elemente de tehnologie. Schema aleasă poate include un anumit număr de etape de tratare (epurare), corelate astfel încât să realizeze gradul de epurare impus.

Schema unei instalaţii de epurare se stabileşte în funcţie de:- caracteristicile apei uzate;- de provenienţa lor;- de gradul de purificare necesar;- de metodele de tratament a nămolului;- de suprafaţa disponibilă;- de tipul echipamentului ce va fi folosit;- de condiţiile locale.

Alegerea metodei de epurare depinde de eficienţa obţinută în diferite procedee. Acestea sunt prezentate centralizat în tabelul 2.2.

Eficienţa procedeelor de epurare a apeiTabelul 2.2

Procedeu Îndepărtare (%)CBO5 CCO Suspensii Bacterii

Trecere prin site 5-10 5-15 2-20 10-20

22

Clorinare 15-30 - - 90-95Decantare 25-40 20-35 40-70 25-75

Coagulare,floculare 50-85 40-70 70-90 40-80Epurare în biofiltru 50-95 50-80 50-92 90-95

Epurare cu nămol activ 55-95 50-80 55-95 90-98Epurare în iaz biologic 90-95 70-80 85-95 95-98

Clorinare finală - - - 98-99

O staţie de epurare ape poate funcţiona cu una, două sau trei trepte după provenienţa şi caracteristicile apelor uzate.

Aceste instalaţii (construite sau adaptate pentru acest scop) realizează accelerarea proceselor de epurare naturala şi/sau folosesc diverse procedee fizico-chimice pentru diminuarea cantităţii/concentraţiei poluanţilor pe care îi conţine apa uzată, astfel încât sa fie respectate condiţiile de evacuare impuse prin reglementările în vigoare (NTPA001/2002 sau avizul/autorizaţia de gospodărire a apelor).

Epurarea apelor uzate poate sa fie realizată prin mijloace mecanice sau fizico-chimice (epurare primară), biologice (epurare secundară) sau avansate (epurare terţiară). Pentru îndepărtarea din apele uzate a unor poluanţi specifici unor ape uzate industriale se folosesc tehnologii de epurare specifice, care utilizează în general procese chimice. Fiecare astfel de tehnologie foloseşte instalaţii specifice proiectate individual. În multe cazuri, diverşi poluanţi care intră în componenţa apelor uzate industriale pot constitui inhibitori ai procesului de epurare biologică sau chiar pot împiedica complet acest proces. În aceste cazuri se impune ca procesele industriale respective să constituie subiectul unui studiu în vederea prevenirii poluării la sursă prin adaptarea/modificarea tehnologiei, iar apele uzate industriale să fie epurate într-o staţie de epurare individuală înainte de evacuarea lor într-un sistem de canalizare orăşenesc. [Robesen D. s. a. Tehnologii, instalatii si echipamente pentru epurarea apei. Ed. Tehnica, Bucuresti, 2000]

2.1.1. Epurarea mecanică

Epurarea mecanică reţine suspensiile grosiere. Pentru reţinerea lor se utilizează grătare, site, deznisipatoare, separatoare de grăsimi şi decantoare.

Grătarele reţin corpurile grosiere plutitoare aflate în suspensie în apele uzate (cârpe, hârtii, cutii, fibre, etc.). Materialele reţinute pe grătare sunt evacuate ca atare,

23

pentru a fi depozitate în gropi sau incinerate. În unele cazuri pot fi mărunţite prin tăiere la dimensiunea de 0,5-1,5 mm în dezintegratoare mecanice. Dezintegratoarele se instalează direct în canalul de acces al apelor uzate brute, în aşa fel încât suspensiile dezintegrate pot trece prin grătare şi pot fi evacuate în acelaşi timp cu corpurile reţinute.

Deznisipatoarele sunt indispensabile unei staţii de epurare, în condiţiile în care există un sistem de canalizare unitar, deoarece nisipul este adus în special de apele de ploaie. Nisipul nu trebuie să ajungă în treptele avansate ale staţiei de epurare, pentru a nu apărea inconveniente cum ar fi:

- deteriorarea instalaţiilor de pompare;- dificultăţi în funcţionarea decantoarelor;- reducerea capacităţii utile a rezervoarelor de fermentare a nămolurilor şi

stânjenirea circulaţiei nămolurilor.Deznisipatoarele trebuie să reţină prin sedimentare particulele mai mari în

diametru de 0,2 mm şi în acelaşi timp, trebuie să se evite depunerea materialelor organice, pentru a nu se produce fermentarea lor.

Separatoarele de grăsimi sau bazinele de flotare au ca scop îndepărtarea din apele uzate a uleiurilor, grăsimilor şi, în general, a tuturor substanţelor mai uşoare decât apa, care se ridică la suprafaţa acesteia în zonele liniştite şi cu viteze orizontale mici ale apei. Separatoarele de grăsimi sunt amplasate după deznisipatoare, dacă reţeaua de canalizare a fost construită în sistem unitar, şi după grătare, când reţeaua a fost construită în sistem divizor şi din schemă lipseşte deznisipatorul.

Decantoarele sunt construcţii în care se sedimentează cea mai mare parte a materiilor în suspensie din apele uzate. Decantoarele primare sunt longitudinale sau circulare şi asigură staţionarea apei timp mai îndelungat, astfel că se depun şi suspensiile fine. Se pot adăuga în ape şi diverse substanţe chimice cu rol de agent de coagulare sau floculare, uneori se interpun si filtre. Spumele şi alte substanţe flotante adunate la suprafaţă (grăsimi, substanţe petroliere etc.) se reţin şi înlătură ("despumare") iar nămolul depus pe fund se colectează şi înlătură din bazin (de exemplu cu lame racloare susţinute de pod rulant) şi se trimite la metantancuri.

2.1.2.Epurarea chimică

Epurarea chimică are un rol bine determinat în procesul tehnologic, prin care se îndepărtează o parte din conţinutul impurificator al apelor reziduale.Epurarea chimică prin coagulare - floculare conduce la o reducere a conţinutului de substanţe organice exprimate in CBO5 de cca. 20 -30 % permiţând evitarea încărcării excesive a nămolului activ cu substanţa organică.

24

Procesul de coagulare - floculare consta in tratarea apelor reziduale cu reactivi chimici, in cazul de fata, sulfat feros clorurat si apa de var, care au proprietatea de a forma ioni comuni cu substanţa organic existenta in apa si de a se aglomera in flocoane mari capabile sa decanteze sub forma de precipitat. Agentul principal in procesul de coagulare - floculare este ionul de Fe3+ care se obţine prin oxidarea sulfatului feros cu hipoclorit de sodiu. Laptele de var care se adaugă odata cu sulfatul feros are rolul de accelera procesul de formare al flocoanelor si de decantare al precipitatului format.

Reacţia de oxidare a FeSO4 si de precipitare a Fe(OH)3 este următoarea: 2FeSO4+3Ca(OH)2+Cl2=2Fe(OH)3+2CaSO4+CaCl2

Îndepartarea prin decantare a flocoanelor formate este necesara intrucat acestea ar putea impiedica desfasurarea proceselor de oxidare biochimica prin blocarea suprafetelor de schimb metabolic a biocenozei. Datorita variatiilor mari de ph cu care intra in statia de epurare apele reziduale, se impune corectarea ph-ului in asa fel incat, dupa epurarea mecano-chimica, apele sa aiba un ph cuprins intre 6,5-8,5, domeniu in care degradarea biochimica sub actiunea microorganismelor din namolul activ este optima.

Corectia ph-ului se face cu ajutorul H2SO4 98% sau a NaOH 40% in bazinul de reglare a ph-ului, destinat acestui scop. Totodata prin corectia ph-ului se reduce si agresivitatea apelor reziduale asupra conductelor, constructiilor si utilajelor.

2.1.3. Epurarea biologică

Prin epurarea biologică se înţelege complexul de operaţiuni şi faze tehnologice prin care materiile organice existente în apele uzate provenind din cele mai diverse activităţi antropice sunt transformate cu ajutorul unor culturi de microorganisme, în produşi de degradare fără nocivitate, (CO2, H2O, CH4, şi altele) şi o masă celulară nouă (biomasa), inofensivă. [Dima M. s.a., Bazele epurarii biologice a apelor uzate. Ed. ETP Tehnopress, Iasi, 2002]

25

Procesul tehnologic de epurare biologică se poate organiza în două modalităţi:1. Prin cultura microorganismelor noi dispersate în întregul volum al reactorului

de epurare.2. Prin cultura noilor microorganisme pe un suport.Prin sistemul de cultură în întreaga masă de apă poluanţii şi în tot volumul

reactorului se înmulţeşte generic "nămolul activ" iar epurarea biologică ca modalitate tehnologică îi poartă numele.

Al doilea sistem presupune dezvoltarea culturii în film (peliculă) biologic, iar procesul se desfăşoară în construcţii cu filtre biologice speciale.Nămolul activ este un sistem dispers în care materialul aflat în suspensie trebuie să fie separat de efluentul epurat biologic.

În procesul de epurare biologică a apelor uzate cu încărcătură de materii organice, rol principal îi revine grupului de bacterii organofage, (mâncătoare de substanţe organice). Aceste bacterii, în funcţie de predispoziţia lor de a trăi în prezenţa sau absenţa oxigenului se clasifică în trei grupuri:

a) Bacterii obligat aerobe;b) Bacterii facultativ aerobe;c) Bacterii anaerobe.

Bacteriile, grup heterogen de organisme microscopice, microcelulare sau grupate în colonii cu nucleu simplu, majoritatea fără clorofilă, heterotrofe (care sunt obligate să-şi preia singure hrana sub formă de substanţe organice din mediu) îndeplinesc rolul esenţial în acest tip de epurare a apelor cu încărcătura de materii organice. [Dima M. s.a., Bazele epurarii biologice a apelor uzate. Ed. ETP Tehnopress, Iasi, 2002]

Bacteriile aerobe sunt microorganisme care într-o proporţie însemnată se pot dezvolta şi reproduce numai în mediile care conţin oxigen.

Bacteriile obligat aerobe ca cele saprofite, nitrificatoare, o parte din sulfobacterii si microbii patogeni trăiesc numai în prezenţa oxigenului molecular.Bacteriile facultativ aerobe, grupează la un loc unele drojdii, bacterii denitrificatoare s.a.

Bacteriile anaerobe sunt organisme capabile să trăiască fără prezenţa oxigenului liber. Dintre acestea remarcăm infuzoriile, clostridium pasteurianum şi clostridium sporogenius.

26

Ca urmare, în legătură cu necesarul de oxigen pentru dezvoltarea culturilor de bacterii organo-fagiste vom întâlni două tipuri de procese tehnologice pentru epurare biologică:

- Proces aerob, utilizat cu prioritate la îndepărtarea poluanţilor din apele uzate;- Proces anaerob aplicat la prelucrarea nămolurilor fermentate şi la epurarea

apelor uzate foarte concentrate în poluanţi.Cercetările au evidenţiat faptul că în strânsă asociere cu bacteriile, în procese aerobe cohabitează protozoare (cele mai primitive forme de animale din clasele Flagellata, Sarcodia, Sporazoa, Ameobosporidia, Ciliophora), metazoare (rotifere şi nematode) şi ciuperci sau chiar fungi, alcătuind biocenoze.[Dima M. s.a., Bazele epurarii biologice a apelor uzate. Ed. ETP Tehnopress, Iasi, 2002]

La fiecare proces tehnologic de epurare biologică vom întâlni biocenoze selectate specific procesului ales.

Procese de transformare bacterianăBacteriile folosite în procesul de epurare biologică preiau din mediul

înconjurător în care sunt cultivate, energia şi materia nutritivă folosindu-le pentru:- biosinteză şi dezvoltare;- activităţi fiziologice secundare ca de exemplu mobilitatea, luminescenţa, şi

altele.Totalitatea proceselor prin care combinaţiile bacteriene sunt implicate în

activitatea biologică de eliminare a materiilor organice din apele poluante prin consumul acestora şi hausformarea lor în constituenţii celulari, energie şi produse de uzură alcătuiesc metabolismul bacterian organofag.

Procesele metabolice se clasifica astfel:- Consumatoare de energie;- Producătoare de energie.Procesele de catabolism, de dezasimilaţie, de degradare a substanţelor din mediu

sunt exogene.Procesele în care se sintetizează componenţii celulari corespund anabolismului şi

sunt consumatori de energie.Ambele tipuri de procese metabolice se produc în acelaşi timp astfel încât

diversele reacţii biochimice care alcătuiesc metabolismul realizează următoarele funcţii esenţiale pentru viaţa celulei:

- asimilarea substanţelor nutritive şi producerea substanţelor folosite la construcţia edificiilor celulei;

- eliberarea de energie şi stocarea acesteia;- transmiterea energiei stocate către substanţele de constituţie a edificiilor

celulare;- constituirea de nou material celular, prin care folosirea materiei organice

poluante.

27

Pentru a cuantifica posibilităţile metabolice ale bacteriilor în procesul de epurare s-au făcut experimente pe diverse specii de astfel de organisme şi s-a arătat că un gram de substanţă uscată bacteriană, are o activitate respiratorie de câteva sute de ori mai intensă în comparaţie cu cea a omului.

De asemenea s-a observat că potenţialul metabolic al microorganismelor dintr-un hectar de teren arabil, analizat pe o lungime de 25cm este echivalent cu al câtorva zeci de mii de oameni. Se utilizează prin aceste date capacitatea deosebit de mare a bacteriilor de a efectua operaţiuni biologice în folosul omului.

Dar ceea ce este şi mai important este faptul că aceste microfiinţe dispun de o capacitate cu totul deosebit de a supravieţui în cele mai deosebite condiţii.

Organismul uman pentru a atinge un asemenea nivel metabolic ar avea nevoie de multe mii de tone de alimente pe care să le consume orar.

Superioritatea aptitudinilor de apărare şi a capacităţii de metabolizare a lumii bacteriene în raport cu restul lumii vii se datorează în primul rând suprafeţelor foarte mari a celulelor în raport cu greutatea lor. Datorită acestei mari suprafeţe de contact cu mediul exterior, intensitatea schimbului de substanţe este de asemenea mare.

La toate aceste constatări se adaugă şi regula din natură potrivit căreia viteza metabolismului de care depinde creşterea speciei este invers proporţională cu mărimea vieţuitoarei.

Această regulă ar confirma faptul că dacă un organism viu are corpul mic, metabolismul său este mai intens şi creşterea sa este mai rapidă în comparaţie cu fiinţele mari.

Viteza mare de creştere a bacteriilor avantajează deosebit de mult supravieţuirea populaţiilor bacteriene în natură, dar în acelaşi timp explică şi dimensiunile extrem de mici ale reprezentanţilor acestor specii.

28

Metabolismul bacterian are la bază utilizarea celor mai diverse substanţe nutritive din mediul în care acestea se dezvoltă şi anume: azot molecular; dioxid de carbon;- sulf şi combinaţiile sale; substanţe organice simple; substanţe organice complexe; hidrocarburile ţiţeiului brut; substanţe organice naturale; asfalt (bitum); substanţe anorganice; acid oxalic si sulfuric; fenoli; chitina; piele; cauciuc, polimeri, lemn, mase plastice; substanţe antibiotice. [Dima M. s.a., Bazele epurarii biologice a apelor uzate. Ed. ETP Tehnopress, Iasi, 2002]

Condiţia esenţială pentru producerea reacţiilor biochimice metabolice este ca în mediul natural sau cultura artificială să existe toate materiile necesare formării constituenţilor celulari şi producerii de energie.

În aceste instalaţii pentru epurare biologică în mediile de cultură trebuie să existe în primul rând materiale care să conţină: C, H, O, N, P, S, şi în cantităţi mai mici sursa de: K, Mg, Mn, Na, Ca, Fe, Cl, PO4, SO4, şi în concentraţii foarte reduse ligoelementele: Zn, Ca, Mo.

Dezasimilaţia, procesele catabolice, determină transformarea oxido-reducătoare a substanţelor organice complexe preluate din mediu, în substanţe simple, cu eliberarea de energie.

2.1.4.Treapta terţiară

Obligativitatea introducerii treptei de epurarea avansată se referă atât la ape uzate urbane cât şi la apele uzate industriale. În figura 1 este prezentată schematic fluxul de epurare a apei uzate cu faza de epurarea avansată. [Universitatea Tehnică din Cluj- Napoca, Facultatea tiin ă si Ingineria Materialelor, ”Mediului - Procedee siȘ ț Echipamente de Epurarea Apelor – suport curs]

APA UZATA

EPURARE MECANICA (primara)

EPURARE BIOLOGICA (secundara)

EPURARETERTIARA (avansata)

► APA EPURATA► ► ►

Fig.1. Schema generală de epurare completă a apelor uzateTreapta terţiară nu există la toate staţiile de epurare. Ea are de regulă rolul de a

înlătura compuşi în exces (de exemplu nutrienţi - azot si fosfor) şi a asigura dezinfecţia apelor (de exemplu prin clorinare). Această treaptă poate fi biologică, mecanică sau chimică sau combinată, utilizând tehnologii clasice precum filtrarea sau unele mai speciale cum este adsorbţia pe cărbune activat, precipitarea chimica etc.

Eliminarea azotului în exces se face biologic, prin nitrificare (transformarea amoniului în azotit şi apoi azotat) urmată de denitrificare, ce transformă azotatul în azot ce se degajă în atmosferă. Eliminarea fosforului se face tot pe cale biologică, sau chimică.

În urma trecerii prin aceste trepte apa trebuie să aibă o calitate acceptabilă, care să corespundă standardelor pentru ape uzate epurate.

29

Dacă emisarul nu poate asigura diluţie puternică, apele epurate trebuie să fie foarte curate.

Ideal e să aibă o calitate care să le facă să nu mai merite a fi numite "ape uzate" dar în practică rar întâlnim aşa o situaţie fericită. Pe de o parte tehnologiile de epurare se îmbunătăţesc, dar pe de altă parte ajung în apele fecaloid-menajere tot mai multe substanţe care nu ar trebui să fie şi pe care staţiile de epurare nu le pot înlătura din ape.

În final apa epurată este restituită în emisar - de regulă râul de unde fusese prelevată amonte de oraş. Ea conţine evident încă urme de poluant, de aceea este avantajos ca debitul emisarului să fie mare pentru a asigura diluţie adecvată.Alte soluţii propun utilizarea pentru irigaţii a apelor uzate după tratamentul secundar, deoarece au un conţinut ridicat de nutrienţi. Acest procedeu este aplicabil dacă acele ape nu conţin toxice specifice peste limitele admise şi produsele agricole rezultate nu se consumă direct. În acest caz nu mai este necesară treapta a III-a şi nu se mai introduc ape în emisar (fapt negativ din punct de vedere al debitului dar pozitiv pentru calitate, deoarece apele epurate nu sunt niciodată cu adevărat de calitate apropiată celor naturale nepoluate antropic). Se experimentează şi utilizarea apelor uzate ca sursă de apă potabilă, desigur cu supunerea la tratamente avansate de purificare.

Din multitudinea de procedee de epurare terţiară trebuie aleasă metoda care corespunde în cea mai marea măsură scopului, respectiv reţinea unei sau a mai multor substanţe poluante din apele uzate. Astfel prin anumite metode se pot reţine substanţele organice, prin alte metode metalele grele, prin alte metode cianurile, prin alte metode oxizii etc. Important de reţinut că trebuie să alegem cea mai performantă metodă. Nu sunt puţine cazurile când substanţele reţinute se pot valorifica şi astfel se reduc costurile procesului de epurare.Pentru fiecare proces de epurare sau operaţie distinctă este important de reţinut faptul că în vederea proiectării optime a procesului de tratare a apelor uzate trebuie să se urmărească următoarele aspecte:

Cunoaşterea principiilor ştiinţifice de bază a proceselor; Experimentarea la scară de laborator sau staţie pilot a fiecărei operaţii

tehnologice, urmată de prelucrarea datelor experimentale; Analiza procesului ca un tot unitar şi alegerea variantei optime de proiectare; Alegerea pe criterii de preţ şi calitate a celor mai bune instalaţii şi utilaje, dar

ţinând seama şi de costurile de exploatare şi întreţinere.

30

Scopurile principale ale existenţei unei staţii de epurare, fie că este pentru apele uzate urbane, fie că este pentru ape uzate industriale, sunt acelea de a procesa apa uzată în aşa mod încât această să poată fi reutilizată în procesele de fabricaţie şi astfel să se reducă consumul de apă proaspătă, să permită eliminarea apei epurate într-un emisar fără ai modifica acestuia nivelul calitativ şi domeniile posibile de utilizare în aval, precum şi de a reţine din apele uzate substanţe utile ce pot constitui materii prime pentru procesele de fabricaţie ale firmei.

Cele mai multe procese de tratare a apelor uzate aduc schimbări majore în concentraţia acestora, fie ca sunt extrase substanţele chimice fie că sunt introduse alte substanţe chimice care reacţionează cu cele din apa făcându-le mai puţin toxice sau asigurând condiţiile pentru a fi separate mai uşor. De regulă se acţionează asupra celor trei faze existente în apele uzate: faza lichidă ce este predominantă, precum şi fazele solide şi gazoase.

Funcţie de natura poluanţilor, starea lor de agregare, dimensiunea particulelor, se pot face referiri asupra celor mai adecvate metode de extragere a acestora din apele uzate. Dacă apele uzate conţin mai multe categorii de substanţe poluante care se pot îndepărta doar prin mai multe procese, este necesară alegerea ordinii de amplasarea a acestor instalaţii funcţie de specificul substanţelor, astfel încât să se asigure cele mai mici cheltuieli de investiţii şi de exploatare.

În cadrul procedeului de epurare avansată a apelor uzate în funcţie de natura compuşilor poluanţi se folosesc mai multe metode de tratarea, după cum urmează:

A. Metode biologice de epurare avansată, sunt:• membrane biologice;• câmpuri irigare;• iazuri de stabilizare;• bazine de denitrificare;• filtrarea biologică.

B. Metodele fizice de epurare avansată sunt:• microfiltrarea ;• filtrarea prin mase granulare.

C. Metode fizico-chimice, de epurare avansată, dintre cele mai importante sunt:• coagularea chimică;• adsorţia;• neutralizarea;• schimbul de ioni;• reducerea;• oxidarea.

D. Metode speciale de epurare avansată• electroliza;• dializa;• osmoza inversă.

31

A. Metode biologice de epurare terţiară (avansată)Epurarea biologică a apelor uzate se impune atunci când prin procedeele clasice nu pot fi separate acele substanţe şi elemente chimice care prin conţinutul lor pot produce poluarea emisarilor, făcându-i improprii pentru alimentările cu apă, pentru creşterea peştilor sau pentru zonele de agrement . Substanţele poluante care se pot elimina prin metode biologice de epurare avansata sunt: combinaţii ale fosforului şi cele ale azotului, combinaţiile amoniacului, suspensiile fine de natură organică, etc. [Dima M. s.a., Bazele epurarii biologice a apelor uzate. Ed. ETP Tehnopress, Iasi, 2002]

a.1. Descompunerea materiilor organiceDescompunerea materiilor organice se realizează printr-o oxidare biologică cu

ajutorul microorganismelor care se dezvoltă în bazinele de aerare sau în biofiltre.Biomasa care se obţine este dependentă de densitatea şi viteza de dezvoltare a microorganismelor. Nămolul ce conţine biomasă se îndepărtează cu ajutorul decantoarelor secundare.

a.2. Nitrificarea şi denitrificareaNitrificarea este procesul de oxidare a amoniacului (NH4+ -N) în nitrit apoi în

nitrat cu ajutorul a doua grupe de bacterii, aşa numite nitrifiante:

• bacteriile consumatoare de dioxid de carbon (CO2), se numesc autotrofe,• bacteriile consumatoare de carbon organic se numesc heterotrofe. Ambele

tipuri de bacterii se dezvoltă în nămolul activ.Atât bacteriile heterotrofe cât şi cele autotrofe convieţuiesc în nămolul activ şi

fiind consumatoare de oxigen au nevoie de un mediu aerob.În cazul în care se cere nitrificare avansată cu scopul reducerii concentraţiei de

amoniu şi de azot se impune descompunerea şi a nitraţilor rezultaţi în urma proceselor clasice de epurare.La descompunerea nitraţilor se face uz de proprietatea bacteriilor heterotrofe din nămolul activ de a consuma oxigenul din nitraţi în condiţii anaerobe.

Denitrificarea.În cadrul proceselor de denitrificare, substanţele anorganice, combinaţiile oxidante ale azotului, nitriţi (NO2

-), şi nitraţii (NO3-), sunt transformate cu ajutorul bacteriilor heterotrofe în azot gazos liber.

În procesul de denitrificare, nitratul existent în apa este descompus pe cale biologică, în azot liber, bioxid de carbon, apa, concomitent cu un consum de carbon.

În aceste bazine are loc o agitare a amestecului pentru a permite menţinerea substanţelor solide în suspensie, dar suficient de lentă pentru a preveni contactul cu oxigenul atmosferic.

Procesele de nitrificare - denitrificare se pot desfăşura în treaptă unică (bazine comune) sau în trepte separate (bazine separate) cu condiţia de a asigura mediul corespunzător dezvoltării microorganismelor specifice.

Procedeul de nitrificare - denitrificare în treaptă unică cu nămol activ elimină necesitatea sursei de carbon extern prezentând următoarele avantaje:

• reduce necesarul de oxigen pentru îndepărtarea materiei organice şi realizarea nitrificării;

32

• elimină necesarul de carbon organic suplimentar impus de procedeul de denitrificare;

• elimină decantoarele intermediare pentru recircularea nămolului.

Un astfel de sistem conduce la o eficientă de îndepărtare a azotului total de (60-80)% dar se poate ajunge pană la (85-95)%.

Procedeul de denitrificare în treaptă separată este procedeul în care denitrificarea se adaugă unui sistem biologic la care nămolul generat este îndepărtat în fiecare etapa - oxidare carbon organic, nitrificare şi respectiv denitrificare.

Pentru denitrificare se pot folosi bazinele cu nămol activ, echipate cu agitatoare imense, cu scopul de a se asigura o agitare continuă pentru a menţine în stare de suspensie flocoanele de nămol activate. Denitrificarea consumă jumătate din ionii de (H+), produşi la nitrificare, preîntâmpinându-se astfel scăderea pH-ului.

La tehnologia pentru eliminarea substanţelor organice pe baza de carbon şi a azotului pentru operaţia de nitrificare, se impune prezenţa oxigenului liber (condiţii aerobe), iar pentru denitrificare condiţii de mediu anoxice (anaerobe).

Procedeul de nitrificare cu predenitrificare într-o singura treaptă, are loc într-un bazin cu doua compartimente. Apa uzată intră în bazinul anaerob unde începe procesul de denitrificare prin utilizarea carbonului organic existent în apa uzată.

Din cel de-al doilea bazin de nitrificare se recirculă apa , încărcată cu nitraţi din zona aerobă în cea anoxică unde aceştia vin în contact cu substratul organic din apa uzată. Apa epurată după decantorul secundar este evacuate într-un emisar natural.

Schema este eficientă pentru eliminarea azotului şi prezintă avantajul de a folosi raţional sursele de carbon interne existente şi astfel se reduc costurile de investiţie prin eliminarea unui decantor secundar.

a.3. DefosforizareaEliminarea fosforului ca procedeu de epurare avansată se poate realiza atât pe

cale fizico-chimică, cât şi pe cale biologică.Pe cale chimică eliminarea fosforului din apele uzate, încărcate în special cu

dejecţii, se realizează având la baza procese de precipitare şi adsorbţie sub efectul coagulanţilor, care îl leagă sub formă de săruri greu solubile de fier, aluminiu sau cadmiu care apoi se decantează.

Cu alte cuvinte, transformarea compuşilor fosforului cu ajutorul acestor reactivi de precipitare în condiţiile realizării unui pH adecvat, duce la formarea de fosfaţi greu solubili şi floculanţi uşor sedimentabili. Mai mult aceşti compuşi au şi o bună capacitate de adsorbţie a fosfaţilor organici şi a polifosfaţilor. Pentru a asigura formarea flocoanelor se recomandă ca reactivii introduşi în bazin să fie permanent în mişcare. Această agitare a băii se poate realiza prin aerare sau prin agitare mecanică, după care se lasă un timp corespunzător pentru declanşarea reacţiilor, precum şi pentru decantare.

33

În ceea ce priveşte metoda biologică de defosforizare a apelor uzate, această tehnologie se bazează pe principiul expunerii microorganismelor la condiţii alternative aerobe şi anaerobe.

Prin această metodă bacteriile sunt obligate să consumă o cantitate mai mare de fosfor. Pe cale biologică, eliminarea fosforului se realizează în doua trepte, prin efectul bacteriilor aerobe şi anaerobe. Pentru eliminarea fosforului pe cale biologică, trebuie ca în apa uzată supusă procesului de epurare în treaptă biologică să existe o cantitate satisfăcătoare de substanţe de natură organică uşor degradabilă pentru a se putea forma acizi organici şi pentru îmbogăţirea mediului cu substanţe de rezervă pentru bacterii.

Alături de aceste procedee avansate de epurare biologică a apelor uzate existe şi alte procedee mai mult sau mai puţin utilizate şi în consecinţa vom prezenta doar acelea care au o mai largă răspândire.

a.4. Striparea cu aerStriparea cu aer presupune introducerea de bule de aer fine în apa uzată, în care

poluanţii volatili trec din faza apoasă lichidă în faza apoasă gazoasă, fiind transportaţi astfel în atmosferă o dată cu ridicarea bulelor la suprafaţa apei. Procesul se aplică pentru eliminarea sulfurilor, a compuşilor organici nepolari cu greutate moleculară mică şi a azotului amoniacal.

a.5. Câmpuri de irigare cu ape uzateIrigarea cu ape uzate a terenurilor agricole poate conduce la îndepărtarea

substanţelor poluante conţinute în apele uzate.În timpul staţionării în câmp şi a trecerii apelor uzate prin sol au loc procese de mineralizare a substanţelor organice evidenţiate prin reducerea CBO5 cu pană la 90%, a CCO cu (60-80)%, azot organic cu (60-65)%, datorită procesului de denitrificare naturală. Practic avem o epurarea biologică avansată naturală Irigarea păşunilor sau a fâneţelor cu apele uzate rezultate după epurarea mecano-biologică se practică cu succes în Anglia, în cazul localităţilor mici, deci pentru debite mici şi doar pentru ape menajere. Procedeul nu este recomandată culturilor a căror produse se consumă nefierte.

a. 6. lazuri de stabilizareIazurile de stabilizare sunt construcţii realizate într-un mediu natural şi sunt

utilizate cu bune rezultate pentru epurarea terţiară, folosindu-se de alge, care asimilează substanţele nutritive, azotul şi fosforul special, din apele uzate urbane.Una din deficientele acestui procedeu este dezvoltarea intensă a algelor, în anumite perioade, ceea ce conduce la mărirea cantităţii de materii în suspensie şi uneori chiar o creştere a CBO- ului datorită algelor care mor. [Dima M. s.a., Bazele epurarii biologice a apelor uzate. Ed. ETP Tehnopress, Iasi, 2002]

Inconvenientul procedeului este acela ca algele dacă ajung o dată cu apa epurată în emisar, produc dezoxigenarea apei în anumite perioade ale anului, provocând astfel distrugerea algelor cu clorofilă care oxigenează apa şi astfel modifică mediul biotic din apă prin scăderea concentraţiei de oxigen fapt ce duce la distrugerea faunei de

34

nevertebrate şi reduce varietatea peştilor. Iazurile ca şi câmpurile de irigare sunt condiţionate de climă şi de existenţa unor suprafeţelor corespunzătoare ce pot fi utilizate pentru construirea acestor instalaţii .

a. 7. Bazine cu nămol activ şi filtre biologiceAceste instalaţii sunt utilizate în special pentru îndepărtarea din apele uzate a fosforului. Creşterea numărului de microorganisme din nămolul activ, are la bază fosforul ca fiind substanţa nutritivă esenţială. Procentul fosforului încorporat în nămolul activ de către bacterii şi alge, este funcţie de încărcarea în substanţe organice a apei uzate din bazin, de cantitatea de aer furnizat şi de concentraţia oxigenului dizolvat din bazin. În acest proces cea mai mare parte din fosfor este îndepărtat prin acţiunea microorganismelor, iar o mică parte este eliminată prin procesul de precipitare cationică. [Dima M. s.a., Bazele epurarii biologice a apelor uzate. Ed. ETP Tehnopress, Iasi, 2002]

Procesul de eliminare a fosforului din bazinele cu nămol activ poate fi îmbunătăţit prin adăugarea de anumite substanţe chimice, coagulanţi obţinându-se în final o îndepărtare a fosforului de până la 95%.

a.8. Filtre biologiceFiltrele biologice sunt rezultatul combinării epurării biologice cu al filtrării

clasice. Practic filtrul este constituit din materiale granulare, diatomită măcinată, marmoră măcinată etc., aşezată în straturi cu granulaţii diferite. Pe la partea superioară apa uzată este dispersată sub formă de picături, iar pe la partea inferioară este colectată.

Dispersia în aer a apei sub formă de picături asigură o bună oxigenare a apei uzate, oxigen necesar procesului de epurare biologică.Practic acest filtru este o suprafaţă extrem de mare pe care se pot fixa bacteriile şi algele care se hrănesc cu substanţele organice din apă. Apa parcurgând lent un traseu printre elementele granulare ale filtrului spală granulele pe care s-au fixat algele şi bacteriile, care pot asimila substanţele din apele uzate. In figura 7 este prezentat un astfel de filtru biologic. [Dima M. s.a., Bazele epurarii biologice a apelor uzate. Ed. ETP Tehnopress, Iasi, 2002]

a.9. Procedeu de epurare biologică avansată a apei uzate în bio-peliculăÎn afara procedeului de epurare biologică cu nămol activ, există tehnologii de

epurare biologică în care un film biologic fixat pe un suport solid realizează operaţia de epurare. Acest film biologic, care conţine biomasă, este pus în contact cu aerul atmosferic şi cu apa uzată supusă procesului de epurare.

Dacă ar fi să facem o comparaţie între procedeul cu nămol activ şi cel în peliculă, vom constata deosebiri structurale fundamentale şi anume:

• în procesul de epurare cu nămol activ, floconul este unitatea structurală de baza care conţine toate speciile lanţului trofic necesare mineralizării substanţelor organice, flocoanele de nămol activ conţinând aceeaşi comunitate biologică.

35

• în procesele cu film biologic, speciile comunităţii sunt organizate în lungul tehnologiei de epurare, în sensul reacţiilor succesive de degradare a materiei, organice, astfel că apa uzată pe măsura descompunerii substanţelor organice, în fiecare etapă a desfăşurării fenomenului întâlneşte bacteriile următoare din lanţ

Pentru realizarea optimă a procedeului de epurare biologică cu film se impune necesitatea respectării următoarelor cerinţe de bază:

• crearea unei suprafeţe mari a materialului solid pe care să se fixeze pelicula biologică,

• aprovizionarea cu oxigen trebuie să se facă cu un debit corespunzător asigurării condiţiilor aerobe necesare procesului biochimic,

• calitatea procesului de epurare biologica a apei uzate depinde de populaţia microbiană.

b.1. Epurarea chimică avansatăSe bazează pe acţiunea substanţelor chimice asupra materialelor solide în

suspensie separabile prin decantare şi anume:a). coagularea materiilor solide în suspensieb). clorinarea apelor uzateMateriile coloidale şi în suspensie foarte fine pot fi îndepărtate uşor din apa

uzată numai dacă sunt

sedimentabile. Acest lucru se poate realiza prin adăugare de coagulanţi. Aceştia sunt substanţe chimice care se dispersează în apă sub formă de particule fine încărcate cu sarcină electrică pozitivă neutralizând câmpul electric al particulelor solide aflate în suspensie coloidală.

Ca efecte ale acestui fenomen particulele fine se aglomerează sub forma unor flocoane din ce în ce mai mari, care sub acţiunea gravitaţiei se depun la baza bazinului antrenând şi particulele neaglomerate. Combinaţia procesului de floculare cu sedimentarea se numeşte precipitare chimică.

Pentru apele uzate, utilizarea acestor floculanţi, se recomandă când acestea au variaţii mari de debite şi concentraţii sau când se cere un grad mare de epurare.

Precipitarea chimică se foloseşte cu bune rezultate şi pentru tratarea apelor industriale, ape care conţin substanţe toxice sau alte substanţe provenite din procesele industriale pun în pericol buna funcţionare a treptei de epurare biologică.

Clorinarea apelor uzate este un procedeul cel mai eficace şi mai ieftin pentru dezinfecţia apelor uzate înainte de a fi evacuate în emisari.

Într-o staţie de epurare, clorul este însă folosit şi în alte numeroase scopuri, cum ar fi, îndepărtarea mirosului, reducerea COB, etc.

C. Metode fizice de epurare avansatăDintre metodele clasice fizice folosite pentru epurarea avansată menţionăm:

microfiltrarea şi filtrarea cu mase granulare (nisip, antracit).

c. 1. Microfiltrarea (micrositarea)

36

Microfiltrarea presupune, trecerea apelor uzate epurate prin procedee macano-biologice printr-o sita deasă, alcătuită dintr-o sită de oţel inoxidabil sau din masa plastică cu ochiuri extrem de fine, cu interspaţii microscopice. În timpul procesului de filtrare sunt reţinute de regulă pe site particulele rămase în apa epurată după decantarea secundară şi al căror dimensiune sunt mai mari decât cele ale ochiurilor sitei, dar se pot reţine şi particule mai mici decât mărimea ochiului sitei

Această reţinere suplimentară se datorează atât proliferării pe sită a unor microorganisme, cât şi fixării pe aceasta a unor particule fine, constituindu-se în acest fel o reţea de filtrare foarte densă. S-a constatat că pentru obţinerea unei ape de calitate cât mai bună este necesar ca pierderea de sarcină prin microsită să rămână constantă, cu scopul de a preveni trecerea particulelor fine reţinute. Ochiurile micrositelor au diferite mărimi, funcţie de tipul de suspensii dorite a fi reţinute. Ele se curăţă cu hipoclorit de sodiu la intervale de circa opt săptămâni.

c.2. Filtrarea prin mase granulareFiltrarea prin nisip sau prin nisip şi antracit a fost folosită cu bune rezultate

pentru epurarea terţiară a apelor uzate.Prin aceste instalaţii şi în special prin filtrele rapide de nisip s-a asigurat

reducerea materiilor solide în stare de suspensie şi a CBO5, în paralel cu eliminarea fosforului şi a azotului.

Filtrarea în general şi filtrarea rapidă în special s-a utilizat fie ca treaptă terţiară de epurare, după epurarea primară şi secundară, fie direct ca treaptă avansată, fără o prealabilă epurare macano - biologică .

D. Metode fizico-chimice de epurare avansatăMetodele fizico chimice utilizate în epurarea avansată a apelor uzate sunt:

coagularea chimică, adsorbţia, spumarea, schimbul ionic, oxidarea chimică şi electrochimică.

d. 1. Coagularea chimicăMateriile coloidale în suspensie, dar foarte fine, pot fi îndepărtate din apa uzată

numai dacă sunt făcute sedimentabile, prin adăugarea de coagulanţi. Coagulanţii sunt substanţe chimice care se dispersează în apă sub formă de particule fine încărcate cu sarcină electrică pozitivă neutralizând câmpul electric al particulelor solide naturale aflate în suspensie coloidală.

În ultimul timp se foloseşte din ce în ce mai mult acest procedeu de coagulare chimică la epurarea apelor uzate orăşeneşti şi mai ales tratarea apelor industriale.

Cele mai economice substanţe folosite sunt sărurile de fier şi cele de amoniu.Substanţele folosite în scopul coagulării sunt clorura ferică, sulfatul feros,

sulfatul de aluminiu şi varul sub formă de oxid sau hidroxid de calciu pentru corectarea pH-ului apei uzate.

Coagularea chimică se mai foloseşte şi la îndepărtarea fosforului şi azotului. Fosforul provine din dejecţiile animaliere, din detergenţi, din îngrăşăminte chimice,

37

etc. Fosforul este unul din elementele importante care conduce la eutrofizarea lacurilor şi a râurilor.

Pentru îndepărtarea fosforului din apa uzată prin coagulare se foloseşte în principal, clorura ferică, clorura de aluminiu, var, etc. Atât clorura ferică cât şi sulfatul de aluminiu sunt indicate pentru îndepărtarea fosfaţilor cu condiţia ca apele să fie agitate în mod corespunzător (prin aerare sau agitare), pentru a se asigura formarea flocoanelor şi un timp corespunzător pentru reacţie şi decantare .

d2. AdsorbţiaAdsorbţia este fenomenul de fixare şi de acumulare a moleculelor unui gaz sau

ale unui lichid pe suprafaţa unui corp solid. Substanţele reţinute de adsorbant pot fi puse în libertate de prin încălzire sau prin extracţie, adsorbantul recăpătându-şi aproape integral proprietăţile iniţiale putând fi folosit din nou pentru adsorbţie. În practică se folosesc drept materiale adsorbante, numai cele care au o suprafaţă suficient de mare pentru a asigura o capacitate de adsorbţie bună.

Pentru epurarea apelor uzate se folosesc drept adsorbanţi, cărbunele activ, cocsul, zgurile de la cocsificare, zgurile metalurgice, rumeguşul de lemn, etc.

În cazul folosirii filtrelor de cărbune activ este necesară limpezirea în prealabil a apei înainte de limpezirea avansată prin adsorbţie, deoarece în prezenţa suspensiilor fine poate avea loc îmbâcsirea filtrului sau creşterea pierderilor de sarcină.

Se recomandă ca apa uzată după epurarea mecano-biologică să fie tratată chimic, şi limpezită cu ajutorul decantoarelor sau filtrelor de nisip înainte de a fi introdusă în filtrul cu pat adsorbant.

2.2. Procese unitare pentru epurarea apelor uzate industriale 2.2.1. Procese fizice

Procesele fizice de epurare sunt acelea în care substanţele poluante nu suferă transformări în alte substanţe, având la bază principiile: a) separarea gravitaţională a particulelor grosiere, nedizolvate în apă, sub influenţa câmpului gravitaţional al Pământului, prin sedimentare, prin flotaţie sau prin centrifugare. Este posibil fenomenul de aglomerare (floconare), flocoanele având mase mai mari şi care sedimentează mai repede. [Stoianovici S., Robescu D. Procedee si echipamente necesare pentru tratarea si epurarea apei. Editura Tehnica, Bucuresti,1982]

Ca exemplu se prezintă fig.2.2.1., un decantor, care poate fi cu curgere a apei verticală şi orizontală. Eliminarea nămolului din decantor se poate face manual şi intermitent. După formă, decantoarele pot fi circulare şi rectangulare. Evacuarea apei limpezite se face prin deversoare.

38

Figura 2.2.1. b) flotaţia este un proces unitar de separare din apă, sub acţiunea câmpului gravitaţional terestru, a particulelor cu densitate medie mai mică decât a apei. Flotaţia poate fi naturală sau cu aer introdus în apă sub formă de bule fine prin difuzoare poroase. Scopul flotaţiei este de a forma o spumă stabilă care să încorporeze particulele insolubile. Flotaţia se poate face se poate face în bazine circulare sau dreptunghiulare. În fig. 2.2.2. se prezintă schema unei instalaţii de flotaţie cu aer sub presiune.

Figura 2.2.2. c) filtrarea constă în trecerea apei printr-un mediu poros în care are loc reţinerea prin fenomene predominant fizice. Filtrarea este un proces de sitare cu ajutorul unei ţesături fine sau împâslituri. [Robescu Dan, Szabolcs Lanyi, Robescu Diana, Attila Verestoy. Fiabilitatea proceselor, instalaţiilor şi echipamentelor de tratare şi epurare a apelor. Editura Tehnică, Bucureşti, 2002]

d) reţinerea pe grătare şi site a impurităţilor grosiere (crengi, fire etc) pe grătare şi a celor mai mici pe site.

39

Figura 2.2.3. Viteza apei la intrarea în grătare este de cca. 0.3 m/s pentru a evita depunerile pe grătar dar nu mai mare de cca. 1 m/s pentru a nu înţepeni corpurile grosiere între bare. Sitele servesc pentru reţinerea impurităţilor nedizolvate de dimensiuni mai mici şi sunt realizate din table metalice sau din plăci de material plastic perforat. Sitele pot fi statice şi mobile (ciururi cu mişcare de vibraţie sau giratoare).

Îndepărtarea materialelor din site se face cu perii, prin simpla alunecare (fig. 2.2.3) unde se prezintă o sită formată din bare triunghiulare. Sitele fine din ţesături din fire metalice sau fire din materiale plastice se folosesc pentru suspensii de particule fine. e) epurarea în filtre granulare şi filtre cu prestrat. Materialul granular folosit ca umplutură filtrantă este nisipul cuarţos. Se mai folosesc filtre cu mai multe straturi de materiale granulare, cu densităţi diferite (de ex. din antracit, nisip cuarţos, granat) care pot fi spălate, granulele aranjându-se cu diametrul descrescând în sensul de curgere. f) epurarea prin membrane. Membrana este o barieră pentru speciile moleculare sau ionice prezente în curentul de apă care o străbate. Ca materiale pentru membrane se folosesc acetatul de celuloză, materiale polimerice stabile în timp (poliamide, polisuflone, etc.). [Stoianovici S., Robescu D. Procedee si echipamente necesare pentru tratarea si epurarea apei. Editura Tehnica, Bucuresti,1982]Procesul de epurare cu membrane se numeşte osmoză, care poate fi directă sau inversă, în funcţie de direcţia apei de la o soluţie diluată la una concentrată sau invers. Pot exista mai multe tipuri de module de osmoză, ca de exemplu tubulare, fig.2.2.4. Alte metode de epurare prin membrane sunt:

ultrafiltrarea – se folosesc mai multe membrane cu permeabilitate selectivă pentru anumiţi componenţi.

electrodializa – foloseşte membrane cu permeabilitate selectivă la anioni, respectiv cationi, deplasarea acestora făcându-se sub influenţa unui câmp electric, ca la electroliză.

40

Figura 2.2.4. g) transferul între faze se bazează pe trecerea poluanţilor într-o altă fază, nemiscibilă cu apa, care poate fi lichidă, solidă sau gazoasă. Astfel există extracţia lichid-lichid (se foloseşte un solvent în care poluantul este mult mai solubil decât în apă, apoi, după agitare, are loc procesul de sedimentare, când se formează două straturi: apa extrasă şi extractul), extracţia lichid-gaz (în loc de solvent se foloseşte aer, gaze de ardere).

De exemplu:

la valori mici de pH este posibilă îndepărtarea hidrogenului sulfurat:

S-2 + 2H+ → H2S (hidrogen sulfurat molecular mai greu solubil în apă) sulfura solubilă în apă

la valori ridicate ale pH-ului amoniacului şi, în general, a bazelor slabe volatile:

NH4+ + OH- → NH3 + H2O (amoniac molecular greu solubil în apă)

ioni de amoniu solubili în apă h) distilarea se face prin epurarea apelor uzate prin trecerea apei în fază de vapori, prin încălzire, urmată de condensarea vaporilor, deoarece impurităţile au o volatilitate mai redusă ca apă. i) îngheţarea constă în trecerea apei în fază solidă sub formă de cristale de gheaţă, care se separă de soluţia reziduală îmbogăţită în impurităţi. j) spumarea este un proces de separare din apă a unor impurităţi organice dizolvate, datorită adăugării unor agenţi de spumare şi prin barbotarea apei cu aer sub formă de bule fine. k) absorbţia are la bază fenomenul de reţinere pe suprafaţa unui corp a moleculelor unei substanţe dizolvate în apă . Materialul, lichid sau solid, pe care are loc reţinerea se numeşte absorbant, iar substanţa reţinută absorbat.

Ca absorbanţi se folosesc materiale solide cu suprafaţă specifică mare, cărbunele activ, cenuşa fină, etc. Cele mai utilizate instalaţii de epurare prin absorbţie sunt de tip dinamic , cu pături fixe de cărbune activ. Trebuie evitată colmatarea cu particule în suspensie. Cărbunele activ poate reţine o masă de substanţe organice de până la 5% din greutatea sa. Regenerarea se face pe cale termică, la circa 900oC în atmosferă controlată.

2.2.2. Procese chimice

41

Prin procesele chimice de epurare, poluanţii sunt transformaţi în alte substanţe mai uşor de separat, precipitate insolubile, gaze care au o activitate nocivă mai redusă sau sunt mai susceptibile de a fi îndepărtate.

a) neutralizarea este un proces prin care pH-ul unei soluţii uzate este reglat prin adaos de acizi sau baze. Neutralizarea apelor acide se face cu substanţe cu caracter bazic (oxizi, hidroxizi, carbonaţi). Neutralizanţii care sunt utilizaţi sunt: piatra de var (carbonat de calciu), dolomita (carbonat de calciu şi magneziu), varul (oxid de calciu) sub formă de hidroxid de calciu (lapte de var sau var stins praf).

Neutralizarea apelor alcaline se face cu acizi reziduali, cu gazele de ardere bogate în CO2 (14%) etc. Deoarece influenţii au debite variabile în timp, este necesară o buclă de reglare a pH, mărind debitul de agent neutralizant, fig. 2.2.5.

Figura2.2.5.b) oxidarea şi

reducerea Scopul oxidării este de a converti compuşii chimici nedoriţi în alţii mai puţin nocivi. Ca oxidanţi se pot folosi: oxigenul, ozonul, permanganaţi, apă oxigenată, clorul şi bioxidul de clor. [Ianculescu O., Ionescu Gh., Racoviţeanu R. Epurarea apelor uzate, Ed. Matrixrom, Bucureşti, 2001]

Ca exemplu se dă distrugerea cianurilor cu clor până la formarea de cianaţi sau azot molecular:

CN- + OCl → CNO + Cl-

2 CNO + 3 OCl → N2 + 2HCO3- + 3Cl-

Reducerea constă în transformarea unor poluanţi cu caracter oxidant în substanţe inofensive care pot fi uşor epurate. Ca exemplu se dă reducerea cromului hexavalent la crom trivalent, în vederea precipitării acestuia ca hidroxid:

Cr2O72- + 6 Fe SO4 + 7 H2SO4 ↔ Cr2(SO4)3 + 3 Fe2(SO4)3 + 7 H2O + SO4

2-

c) precipitarea este un proces de epurare bazat pe transformarea poluanţilor din apele reziduale în produşi insolubili. Ca exemplu se dă îndepărtarea fluorului din apă prin introducerea de ioni de calciu:

2 F- + Ca2 ↔ CaF2 – precipitat d) coagularea şi flocularea – îndepărtarea unor particule prin sedimentare (coagulare) şi destabilizarea prin absorbţia unor molecule mari de polimeri care formează punţi de legătură între particule (floculare). Se folosesc pentru particule coloidale. În acest scop se folosesc polimeri organici sintetici sau anorganici.

e) schimbul ionic Schimbătorii de ioni se utilizează mai ales pentru dedurizarea apelor, folosind

42

cationaţi în forma sodiu (Na), iar regenerarea lor se face cu clorură de sodiu:

2 ZNa + Ca2+ ↔ Z2 Ca + 2 Na+

Folosirea schimbătorilor de ioni este o soluţie mai scumpă.

2.2.3. Procese biologice

Substanţele organice pot fi îndepărtate din apă de către microorganisme care le utilizează ca hrană, respectiv sursă de carbon. Reacţiile enzimatice au două faze:

(1) moleculele de enzimă şi de substanţă utilizată ca hrană (substrat) formează complecşi

(2) complecşii se descompun eliberând produsul de reacţie şi enzima

Enzima + Substrat ↔ (Enzima substrat) K2

Epurarea biologică aerobă se realizează în construcţii în care biomasa este suspendată în apă sub formă de agregate de microorganisme (flocoane), sistemele fiind aprovizionate cu oxigen. [Dima M. s.a., Bazele epurarii biologice a apelor uzate. Ed. ETP Tehnopress, Iasi, 2002] Epurarea biologică anaerobă a apelor uzate se realizează în incinte închise (bazine de fermentare) ferite de accesul oxigenului care inhibă activitatea microorganismelor anaerobe. Prin descompunerea poluanţilor organici se obţin gaze de fermentare combustibile, datorită conţinutului ridicat de metan.

2.2.4. Dezinfecţia

Dezinfecţia este necesară în cazul apelor uzate care conţin microorganisme. Dacă sterilizarea presupune distrugerea tuturor microorganismelor, prin dezinfecţie nu se distrug toate. Dezinfectantul pătrunde prin peretele celular şi denaturează materiile proteice din protoplasmă, inclusiv enzimele. Un dezinfectant pentru apă este clorul activ care acţionează sub formă de ion de hipoclorit, cu efecte pronunţate la valori mici ale pH. [Dima M. s.a., Bazele epurarii biologice a apelor uzate. Ed. ETP Tehnopress, Iasi, 2002]

Dintre metodele fizice de dezinfecţie, cele mai utilizate sunt metoda termică şi iradierea cu radiaţii de energie ridicată.

SCHEMĂ BLOC DE EPURARE MECANICĂ

43

A – cu fermentare separată a nămoluluiB – cu decantoare cu etajC – pentru eliminarea suspensiilor coloidale (mecano-chimice)

SCHEMĂ BLOC A UNEI INSTALAŢII DE EPURARE MECANO- BIOLOGICĂ

44

Spre emisarApe

uzate

Grătar

Corpuri plutitoare

Deznisipatoare

Depuneri minerale

Grăsimi Nămol proaspăt

Decantor Sep.grăsimi

A

Decantor cu etaj

Nămol fermentat

Spre emisar

BGrătar

Deznisipatoare

C

Spre emisarApe

uzate

Grătar

Corpuri plutitoare

Deznisipatoare

Depuneri minerale

Grăsimi Nămol proaspăt

Decantor Sep.grăsimi

A

Grătar Deznisipatoare Decantor

Gosp.

reactivi

Ape uzate

Ape

uzate

A – în condiţii naturale; B – cu bazine de aerare; C – cu filtre biologice

2.3. Alegerea metodei de tratare în funcţie de caracteristicile apelor uzate

Tratarea apelor reziduale în vederea eliminării sau reducerii concentraţiilor agenţilor poluanţi, sub limita admisă de legislaţia de protecţia mediului, se realizează

45

Treaptă biologică

Treaptă mecanică

Decantor

Bazin de uniformizare şi

egalizare a debitelor

Epurarea biologică naturală (câmpuri de irigaţii , iazuri biologice , etc.)

Spre emisar

A

BN.A.în

excesN.A.recirculare

Decantor primar

Bazin de aerare cu

nămol activ

Decantor secundar

Spre emisar

Treaptă mecanică

Treaptă biologică

Nămol recirculat

Filtru biologic

Debit de recirculare

Spre emisar

C

Nămol recirculat

Filtru biologic

Debit de recirculare

Spre emisar

C

prin metode chimice, biologice sau combinate. Alegerea metodei de tratare se face în corelaţie cu caracteristicile apelor uzate, stabilite prin analize de laborator. Dacă efluenţii conţin numai substanţe organice biodegradabile sau amestecuri de substanţe biodegradabile şi substanţe anorganice netoxice, se poate aplica o tratare biologica. Daca efluenţii conţin substanţe organice greu biodegradabile, amestecate cu agenţi toxici (organici sau anorganici ), o eventuală tratare biologică trebuie, în mod obligatoriu, combinată cu o tratare chimică.

Atunci când apele uzate conţin substanţe care nu sunt biodegradabile şi substanţe toxice, epurarea se poate realiza numai prin tratamente chimice şi fizico-chimice. Parametrii care dictează alegerea unei metode de tratare a unor ape uzate sunt: temperatura, pH-ul, conţinutul de azot şi de fosfor, cantitatea de solide în suspensie (SS), CBO5, CCO, natura şi concentraţia agenţilor toxici. La aceste analize se adaugă, stabilirea influenţei agenţilor toxici asupra metabolismului bacterian. Raportul CBO5/CCO exprimă, indirect, raportul dintre cantitatea de substanţe biodegradabile şi cantitatea de substanţe nebiodegradabile din apele supuse tratării. Prin urmare, valoarea acestui raport este folosit drept criteriu pentru alegerea metodei de epurare, în condiţiile în care apa nu este încărcată şi cu alţi poluanţi, astfel:

Dacă raportul: CBO5/CCO ≥ 0, 6, apele uzate se tratează uşor prin metode biologice, în prezenţa microorganismelor prezente în mod natural în aceste ape;

Dacă raportul: 0, 2 < CBO5/CCO < 0, 5, se poate folosi o tratare biologică, dar cu microorganisme adaptate;

Dacă raportul: CBO5/CCO < 0, 2, apa nu mai poate fi tratată biologic. În cazul tratării biologice azotul şi fosforul sunt elemente nutritive pentru microorganisme. Din acest motiv, prezenta lor în apele tratate biologic, este obligatorie.

Dacă CBO5/N = 20, respectiv CBO5/P = 100, nu este necesară adăugarea de substanţe nutritive pentru întreţinerea activităţii biologice a microorganismelor.

2.4. Determinarea gradului de epurare necesar

În scopul protejării sănătăţii populaţiei şi a mediului, evacuarea/descărcarea în receptorii naturali a apelor uzate orăşeneşti şi industriale cu conţinut de substanţe poluante se face numai în condiţiile respectării prevederilor legislaţiei în vigoare şi ale prezentului normativ (NTPA 001 din HG 188/2002, completată cu HG 352/2005).

Valori-limită de încărcare cu poluanţi a apelor uzate industriale şi urbane evacuate în receptori naturali

Tabelul nr. 2.4.1.

Nr. crt.

Indicatorul de calitate U.M.Valorile limită admisibile

Metoda de analiză4)

A. Indicatori fizici

46

1. Temperatura1) 0C 35 -B. Indicatori chimici2. pH unităţipH 6, 5-8, 5 SR ISO 10523-97 Pentru Fluviul Dunărea 6, 5-9, 0 3. Materii în suspensie (MS)2) mg/dm3 35, 0 (60,

0)STAS 6953-81

4. Consum biochimic de oxigen la 5 zile (CBO5)2)

mg O2/dm3

25, 0 SR EN 1899-2/2002

5. Consum chimic de oxigen – metoda cu dicromat de potasiu (CCOCr

-)2mg O2/dm3

125, 0 SR ISO 6060-96

6. Azot amoniacal (NH4+)6) mg/dm3 2, 0(3, 0) SR ISO 5664:2001

SR ISO 7150-1/20017. Azot total (N)6) mg/dm3 10, 0(15,

0)SR EN ISO 13395:2002

8. Azotaţi (NO3-)6) mg/dm3 25, 0(37,

0)SR ISO 7890-2:2000;SR ISO 7890-3:2000SR ISO 7890/1-98 pentru apa de mare: STAS 12999-91

9. Azotiţi (NO2-)6) mg/dm3 1 (2, 0) SR EN 26777:2002 pentru

apa de mare: STAS 12754-89

10. Sulfuri şi hidrogen sulfurat (S2-) mg/dm3 0, 5 SR ISO 10530-97SR 7510-97

11. Sulfiţi (SO32-) mg/dm3 11, 0 STAS 7661-89

12. Sulfaţi (SO42-) mg/dm 600, 0 STAS 8601-70

13. Fenoli antrenabili cu vapori de apă (C6H5OH)

mg/dm3 0, 3 SR ISO 6439:2001;SR ISO 8165/1/00

14. Substanţe extractibile cu solvenţi organici

mg/dm3 20, 0 SR 7587-96

15. Produse petroliere5) mg/dm3 5, 0 SR 7877/1-95SR 7877/2-95

16. Fosfor total (P)6) mg/dm3 1, 0(2, 0) SR EN 1189-200017. Detergenţi sintetici mg/dm3 0, 5 SR EN 903:2003

SR ISO 7875/2-199618. Cianuri totale (CN) mg/dm3 0, 1 SR ISO 6703/1/2-98/0019. Clor rezidual liber (Cl2) mg/dm3 0, 2 SR EN ISO 7393-1:2002;

SR EN ISO 7393-2:2002;SR EN ISO 7393-3:2002

20. Cloruri (Cl-) mg/dm3 500, 0 STAS 8663-7021. Fluoruri (F-) mg/dm3 5, 0 SR ISO 10359-1:2001;

SR ISO 10359-2:200122. Reziduu filtrat la 105°C mg/dm3 2.000, 0 STAS 9187-84 ;23. Arsen (As+)3) mg/dm3 0, 1 SR ISO 10566:200124. Aluminiu (Al3+) mg/dm3 5, 0 STAS 9411-8325. Calciu (Ca2+) mg/dm3 300, 0 STAS 3662-90

SR ISO 7980-9726. Plumb (Pb2+)3) mg/dm3 0, 2 STAS 8637-79;27. Cadmiu (Cd2+)3) mg/dm3 0, 2 SR ISO 8288:2002

SR EN ISO 5961:2002

47

28. Crom total (Cr3++ Cr6+)3) mg/dm3 1, 0 SR EN 1233:2003SR ISO 9174-98

29. Crom hexavalent (Cr6+)3) mg/dm3 0, 1 SR EN 1233:2003SR ISO 11083-98

30. Fier total ionic (Fe2+, Fe3+) mg/dm3 5, 0 SR ISO 6332-9631. Cupru (Cu2+)3) mg/dm3 0, 1 STAS 7795-80

SR ISO 8288:200132. Nichel (Ni2+)3) mg/dm3 0, 5 STAS 7987-67

SR ISO 8288:200133. Zinc (Zn2+)3) mg/dm3 0, 5 STAS 8314-87

SR ISO 8288:200134. Mercur (Hg2+)3) mg/dm3 0, 05 SR EN 1483:2003;

SR EN 12338:200335. Argint (Ag+) mg/dm3 0, 1 STAS 8190-6836. Molibden (Mo2+) mg/dm3 0, 1 STAS 11422-8437. Seleniu (Se2+) mg/dm3 0, 1 STAS 12663-8838. Mangan total (Mn) mg/dm3 1, 0 STAS 8662/1-96

SR ISO 6333-9639. Magneziu (Mg2+) mg/dm3 100, 6 STAS 6674-77

SR ISO 7980-9740. Cobalt (Co2+) mg/dm3 1, 0 SR ISO 8288:2661*Se aplică tuturor categoriilor de efluenţi proveniţi sau nu din staţiile de epurare

Conform domeniului de utilizare, apele de suprafaţă de pe teritoriul României se clasifică în trei categorii de calitate, notate cu I, II, şi III aşa cum sunt arătate în tabelul 2.4.2.

Categorii de calitate a apelor de suprafaţăTabelul 2.4.2

CATEGORIA DOMENII DE UTILIZARE

I

- alimentarea centralizată cu apă potabilă;- alimentarea cu apă a unor procese tehnologice industriale;- alimentarea centralizată cu apă a unităţilor de creştere a animalelor;- alimentarea centralizată cu apă a întreprinderilor din industria alimentară şi din alte ramuri de activitate care necesită apă de calitatea celei potabile;- alimentarea cu apă pentru anumite culturi agricole irigate;- reproducerea şi dezvoltarea salmonidelor, precum şi alimentarea cu apă a amenajărilor piscicole salmonicole;- ştranduri organizate, bazine nautice construite;

II- alimentarea cu apă a amenajărilor piscicole, cu excepţia celor salmonicole;- reproducerea şi dezvoltarea fondului piscicol natural din apele de şes;- alimentarea cu apă a unor procese tehnologice industriale;- scopuri urbanistice şi de agrement;

III- alimentarea cu apă a sistemelor de irigaţii;- alimentarea cu apă a industriilor pentru scopuri tehnologice.

Aceste categorii de apă anumite valori pentru indicele de calitate care trebuie să realizeze în secţiunea de control situată la 1km amonte de punctul sau zonă de

48

folosinţă pentru apele de suprafaţă din categoria I şi a II-a respectiv pentru apele uzate din categoria a III-a, în secţiunea de evacuare a apelor uzate.

Condiţiile de calitate pentru apa de categoria a III-a, corespund şi cerinţelor de desfăşurare a proceselor biologice care asigură autoepurarea, rezultă de aici necesitatea ca evacuările de apă uzată să nu impurifice emisarul sub limitele categoriei a III-a de calitate.

Valoarea obţinută a gradului de epurare determinat se compară cu datele din tabelul 2.4.3., care exprimă eficienţa construcţiilor şi staţiilor de epurare, stabilindu-se în final mărimea staţiei de epurare din punct de vedere a metodelor şi procedeelor de epurare ce trebuie adoptate.

Eficienţa construcţiilor şi spaţiilor de epurareTabelul 2.4.3.

Procese de epurare şi construcţiilerespective

Eficienţa %

CBO5

Suspensii separabile

prin sedimentareMecanice

-grătare, site, etc.-deznisipatoare, decantoare

5-1025-40

5-2040-70

Mecano-chimice-instalaţii de coagulare-decantare-staţii de clorare (apa brută sau decantată)-idem (apa epurată biologic)

50-8515-30

-

70-90--

Mecano-biologice-decantoare-câmpuri de irigare şi filtrare 90-95 85-95

Mecano-biologice artificiale-cu filtre biologice de mare încărcare-cu filtre biologice de mică încărcare-bazine cu nămol activ de mare încărcare-bazine cu nămol activ de mică încărcare

65-9080-9550-7575-95

65-9270-9275-8585-95

2.4.1. Calculul gradului de epurare

Gradul de epurare reprezintă procentul de reducere, ca urmare a epurării, a unei părţi din elementele poluante de natură fizică chimică şi biologică din apele uzate, astfel încât, partea rămasă în apa epurată să reprezinte valoarea limită admisibilă, conform reglementărilor în vigoare (HG 188/2002, completat cu HG 352/2005).

Gradul de epurare se calculează cu relaţia:

100C

CCGE

i

fi ⋅−

= %,

unde: Ci – reprezintă valoarea concentraţiei iniţiale a indicatorului din apele uzate,

pentru care se determină gradul de epurare, (mg/l) ;

49

Cf –reprezintă valoarea concentraţiei finale a aceluiaşi indicator după epurarea apei uzate (valoarea maximă admisibilă, conform NTPA 001, mg/l.

Calculul gradului de epurare se face funcţie de următorii poluanţi:- suspensiile - CBO 5

- Oxigenul- Azotul total.

Pentru efectuarea acestui calcul se parcurg următoarele etape:- se determină diluţia;- se verifică dacă amestecul se face complet până la secvenţa de calcul;- se determină diluţia reală;- se stabileşte cantitatea maximă admisă de suspensii în funcţie de diluţia reală cu

ajutorul calculelor;- se determină gradul de epurare cu ajutorul ecuaţiei:

100C

CCGE

i

fi ⋅−

=

Raportul de diluţie notat cu (d ) ( folosit în calculele de proiectare) este dat de relaţia :

q

Qd = ,

unde: Q – debitul emisarului, (m3/s), Q = 5 m3/s; q – reprezintă debitul maxim zilnic de ape uzate, (m3/s), q=0, 125m3/s.

Raportul de diluţie real ( pentru o secţiune intermediară de la gura de vărsare până la secţiunea de amestecare) , este exprimat prin relaţia:

q

Qad ⋅=′ ,

unde: a – reprezintă coeficientul de amestecare corespunzător secţiunii considerate, a

cărui valoare poate varia între 0, 7 – 0, 9; Coeficientul difuziei turbulente:

200

HD t

⋅ν= , m2/s,

unde:v- viteza medie a receptoruluiH – adâncimea medie a receptoruluiq – debitul maxim zilnic al apei uzate, L – distanţa totală de la punctul de vărsare al apei uzate până la secţiunea

examinată privind calitatea emisarului, m (secţiunea examinată se consideră situată la 1 km amonte de secţiunea de folosinţă). [Rojanschi V, Bran F, Protec ia i ingineriaț ș mediului, Ed. Economică, Bucure ti, 1997]ș

50

Lungimea de amestecare se calculează cu relaţia:

( ) Lqa

qQa

aLam ≤

⋅−+⋅⋅⋅=

3

1lg

3,2

CAPITOLUL III

SISTEME ŞI ECHIPAMENTE DE PROTECŢIE ÎMPOTRIVA POLUĂRII APEI

3.1. Condiţiile generale de evacuare ale apelor industriale uzate

Evacuarea apelor uzate industriale în emisari (ape curgătoare) sau în reţeaua de canalizare necesită o serie de studii şi cercetări suplimentare, în comparaţie cu cele efectuate la evacuarea apelor uzate menajere, deoarece debitele şi caracteristicile acestora sunt mult diferite.[Rojanschi V, Bran F, Protec ia i ingineria mediuluiț ș , Ed. Economică, Bucure ti, 1997]ș

Astfel, de o deosebită importanţă este cunoaşterea cantităţilor de apă evacuate şi provenienţa acestora.

Fireşte, o primă măsură contra poluării cu ape industriale uzate este reducerea cantităţilor deversate; această reducere se poate realiza, în principal, pe două căi:

a) introducerea de tehnologii noi, în unităţile industriale în care procesele tehnologice reclamă utilizarea apei, tehnologii care să reclame consumuri unor cantităţi mai reduse de apă;

b) recircularea apelor uzate.Reducerea cantităţilor de ape industriale uzate evacuate mai prezintă şi avantajul

că permite micşorarea volumului instalaţiilor din staţiile de epurare şi, în consecinţă, a costului acestora.

Recircularea apelor uzate trebuie bine studiată, deoarece ca urmare a acesteia, creşte uneori concentraţia anumitor substanţe din apă, iar tratarea apei înainte de a fi reintrodusă în circuit este atât de scumpă, încât soluţia nu se justifică din punct de vedere economic.

51

Recuperarea substanţelor valoroase din apele uzate (substanţe petroliere din rafinăriile de petrol, metale grele din metalurgia neferoaselor, cianurile din industria aurului, etc.) are drept rezultat valorificarea unor substanţe care, altfel, ar fi pierdute, reducându-se, în acelaşi timp, cantitatea de substanţe nocive eliminate împreună cu apele uzate. [Coordonator Mircea Negulescu, Epurarea apelor uzate industriale (vol. 1), Ed. Tehnica, Bucuresti, 1987]

Un alt aspect important care merită menţionat este utilitatea egalizării şi uniformizării debitelor şi concentraţiilor apelor uzate evacuate, fapt care permite reducerea şocurilor care trebuie suportate de către emisarul în care se face deversarea, şocuri care de cele mai multe ori pot avea efecte dezastruoase.

3.1.1. Evacuarea apelor uzate industriale în reţeaua de canalizare

În numeroase cazuri, apele uzate industriale sunt evacuate în reţeaua de canalizare orăşenească, fiind apoi epurate în comun cu apele uzate menajere. Uneori, tratarea în comun a acestor ape uzate este împiedicată, deoarece industria poate evacua o serie de substanţe care afectează procesele de epurare; de aceea, din considerente economice, trebuie avută în vedere posibilitatea intervenţiei în procesele tehnologice, în scopul înlocuirii substanţelor care împiedică epurarea în comun. [Ianculescu O., Ionescu Gh., Racoviţeanu R. Epurarea apelor uzate, Ed. Matrixrom, Bucureşti, 2001]

Se interzice evacuarea, în reţeaua de canalizare, de substanţe în suspensie a căror cantitate, mărime şi natură constituie un factor activ de erodare a canalelor, provoacă depuneri sau stânjenesc curgerea hidraulică normală, ca de exemplu:

•suspensii grele;

•corpuri solide, plutitoare sau antrenate, care nu trec prin grătarul cu spaţiul liber dintre bare de 20 mm;

•suspensii antrenate dure, care pot genera zone de erodare a colectoarelor;

•păcură, uleiuri, grăsimi sau alte materiale care pot genera aderenţe de natură să provoace zone de acumulări de depuneri;

•substanţe care în apa reţelelor de canalizare provoacă fenomene de coagulare, care duc la depuneri;

•substanţe cu agresivitate chimică asupra materialelor din care sunt construite reţelele de canalizare;

•substanţe în stare de suspensie sau dizolvate (precum benzina, benzenul, eterul, cloroformul, acetilena, dicloretilena, sulfura de carbon, solvenţii) care, în această stare sau prin evaporare produc, împreună cu aerul, amestecuri detonante;

•substanţe nocive care pot pune în pericol personalul de exploatare a canalizării;substanţe inhibitoare ale procesului de epurare (Cu, Cr, Zn, Pb) în cantităţi care, în condiţiile diluării realizate în reţeaua de canalizare, ar putea prejudicia funcţionarea

52

instalaţiilor de epurare biologică sau a celor de fermentare a nămolurilor.[Ianculescu O., Ionescu Gh., Epurarea apelor uzate, Ed. Matrixrom, Bucureşti, 2001]

De asemenea, trebuie evitată evacuarea în reţeaua de canalizare a substanţelor care produc colorarea apei uzate şi trec ca atare mai departe prin staţia de epurare.

Din cele arătate rezultă că, frecvent, evacuarea apelor uzate industriale în reţeaua orăşenească conduce la necesitatea construirii de noi instalaţii - staţii de pre-epurare - în scopul funcţionării normale a reţelei de canalizare şi a staţiei de epurare comună.

3.1.2. Evacuarea apelor uzate industriale în emisari

Evacuarea directă a apelor uzate industriale în emisari, după epurarea necesară, este condiţionată de o serie de factori, dintre care se menţionează:

• aşezarea unităţii industriale faţă de oraş;

• raportul dintre debitele orăşeneşti şi cele industriale;

• costul instalaţiilor de pre-epurare şi al racordului la canalizare;

• natura apelor uzate industriale.În România, aproape toate combinatele industriale mari, aşezate în apropierea

oraşelor, îşi deversează apele uzate în emisarul învecinat. Odată cu apele uzate sunt evacuate în emisari substanţe cu caracteristici foarte variate, care pot conduce la poluarea acestora, făcându-i totodată inapţi pentru alte utilizări (piscicultură, irigaţii, agrement).

Efectele nocive ale categoriilor mai importante de substanţe evacuate în apele industriale uzate sunt expuse în cele ce urmează:

• substanţele organice consumă oxigenul din apă, fapt care pe de-o parte dăunează organismelor vii acvatice, iar pe de alta - prin distrugerea bacteriilor aerobe - afectează capacitatea de auto-epurare a apei;

• substanţele în suspensie, prin depunere, formează acumulări pe fundul apei, împiedică navigaţia şi îngreunează tratarea apei;

• substanţele în suspensie plutitoare - ca de exemplu produsele petroliere, împiedică absorbţia de oxigen pe la suprafaţa apei şi deci auto-epurarea apei, se depun pe diferitele instalaţii, colmatează filtrele pentru tratarea apei, sunt toxice pentru fauna şi flora acvatică, fac apa inutilizabilă pentru alimentarea instalaţiilor de răcire, irigaţii etc.;

• acizii sau alcalii distrug organismele acvatice, vasele şi instalaţiile necesare navigaţiei, împiedică formarea flocoanelor în instalaţiile de tratare a apei cu coagulant, creează probleme la alimentarea cazanelor;

• sărurile anorganice prezente frecvent în apele uzate, conduc la mărirea salinităţii şi chiar a durităţii apei, care astfel generează depuneri pe conducte, mărindu-le rugozitatea şi micşorându-le capacitatea de transport;

53

• substanţele toxice organice sau anorganice, sau chiar radioactive, de cele mai multe ori chiar în cantităţi infime, distrug fauna şi flora emisarului;

• apele calde aduc prejudicii prin dificultăţile pe care le crează în exploatarea instalaţiilor de alimentare cu apă potabilă şi industrială şi în folosirea apei pentru răcire; se mai produce, de asemenea, şi scăderea cantităţii de oxigen din apă, cu toate consecinţele care decurg de aici;

• coloranţii împiedică absorbţia normală a oxigenului, dar afectează şi procesele de fotosinteză la plantele acvatice;

• micro-organismele pot duce la infectarea puternică a emisarului, făcând ca apa acestuia să fie complet inutilizabilă.

3.2. Procese tehnologice specifice pentru epurarea apelor uzate industriale

Necesitatea epurării înainte de evacuarea în emisari a apărut, iniţial, numai pentru apele uzate menajere colectate din localităţi. Dat fiind caracterul acestor ape, au fost elaborate câteva procese de epurare şi instalaţiile corespunzătoare suficiente pentru a realiza gradul de epurare dorit; aceste procese constau din:

- epurarea mecanică prin reţinere pe grătare, deznisipare, separare de uleiuri şi decantare, având drept rezultat eliminarea majorităţii impurităţilor insolubile;

- epurarea biologică cu nămol activ sau pe biofiltre, prin care se elimină impurităţile organice dizolvate sau dispersate coloidal.

Odată cu dezvoltarea industriei şi cu creşterea volumului de ape industriale uzate, a devenit necesară şi epurarea acestor ape; procedeele clasice de epurare au continuat să fie utilizate, cu toate că, în acest caz, eficienţa lor este limitată. Astfel, ele nu sunt capabile să micşoreze deloc conţinutul apei în impurităţi minerale dizolvate, iar unele substanţe organice, mai ales cele obţinute prin sinteză, nu sunt degradate de către micro-organisme şi pot trece neschimbate prin staţiile de epurare.

Problema eliminării impurităţilor rezistente la epurarea prin metodele clasice a impus adoptarea unor noi metode de epurare, care să le completeze pe cele clasice. Astfel de metode sunt: neutralizarea, flotaţia, adsorbţia, extracţia, evaporarea şi arderea, aerarea, spumarea, electrodializa, osmoza inversă, îngheţarea, schimbul ionic, oxidarea chimică sau electrochimică, etc.

3.2.1. Egalizarea şi uniformizarea

În cadrul multor ramuri industriale, procesele tehnologice se desfăşoară în aşa fel încât producerea apelor uzate pe parcursul unui schimb sau al unei zile este caracterizată de variaţii mari în ceea ce priveşte cantitatea sau calitatea acestora.

54

Introducerea în reţelele de canalizare publică sau în staţiile de epurare orăşeneşti a unor asemenea ape uzate industriale, cu variaţii mari de debit şi compoziţie, poate genera perturbaţii în buna funcţionare şi exploatare a acestora.

Pentru motivele evidenţiate se impune adoptarea de măsuri în vederea obţinerii unei egalizări a concentraţiilor apelor uzate, precum şi unei uniformizări a debitelor ce se evacuează

Egalizarea este o metodă care constă în reţinerea apelor uzate în bazine amenajate corespunzător, până când efluentul care se descarcă din bazin capătă caracteristici relativ uniforme din punct de vedere al pH-ului, culorii, turbidităţii, consumului biologic de oxigen, etc.

Uniformizarea reprezintă metoda care permite, prin reţinerea în bazine a apelor uzate ce vin cu debite variabile, descărcarea lor în reţeaua de canalizare publică sau în staţiile de epurare finală cu un debit relativ constant.

În acest mod, egalizarea concentraţiilor şi uniformizarea debitelor apelor industriale uzate reprezintă practic o metodă de pre-tratare sau pre-epurare a acestora, deoarece ca rezultat al egalizării şi uniformizării se ameliorează caracteristicile calitative şi cantitative ale apelor uzate şi se facilitează tratarea lor ulterioară, asigurându-se o eficienţă sporită a staţiei de epurare. [Robesen D. s. a. Tehnologii, instalatii si echipamente pentru epurarea apei. Ed. Tehnica, Bucuresti, 2000]

Egalizarea concentraţiilor şi uniformizarea debitelor apelor industriale uzate se poate realiza cu ajutorul unor bazine dimensionate în mod corespunzător, prevăzute cu dispozitive care să uşureze amestecul. În principiu, există trei posibilităţi de realizare a unui amestec cât mai omogen, şi anume:

• sisteme adecvate de distribuţie a apelor uzate în bazine;

• utilizarea sistemelor mecanice de amestecare;

• utilizarea sistemului de amestec cu ajutorul aerului.Cele trei posibilităţi se pot utiliza atât individual, cât şi asociate, în vederea

obţinerii unui randament cât mai mare.În ceea ce priveşte sistemele de distribuţie, se poate adopta fie metoda

introducerii apei în bazin prin intermediul unei conducte perforate, plasată pe lăţimea bazinului (fig.3.1-a) fie sistemul cu rigolă de distribuţie (fig.3.1-b).

55

Fig. 3.1

Pentru obţinerea unui amestec şi mai bun se pot folosi dispozitive mecanice rotative de agitare a apei; se recomandă pentru acestea o turaţie de 5 rot./min. [Robesen D. s. a. Tehnologii, instalatii si echipamente pentru epurarea apei. Ed. Tehnica, Bucuresti, 2000]

Procedeul cel mai eficient de amestecare şi omogenizare a apei din bazinele de colectare este cel bazat pe introducerea de aer sub presiune în bazine (fig.3.2); prin adoptarea acestei soluţii se mai realizează, în plus, împiedicarea depunerii materialelor în suspensie pe fundul bazinului, oxidarea chimică preliminară a unor substanţe conţinute în apele uzate (de exemplu H2S), ca şi un anumit grad de oxidare biologică a materiilor organice din apele uzate.

Fig. 3.2Un alt rol al instalaţiilor de tipul celor descrise anterior poate fi şi acela de

proporţionare a debitelor care sunt evacuate în emisari, cu scopul reducerii posibilelor fluctuaţii. Acest fapt presupune menţinerea constantă a raportului de diluţie între debitul ce se evacuează în emisar şi debitul emisarului.

Pentru a se putea dimensiona bazinele de egalizare şi uniformizare trebuie să se cunoască, pe de-o parte, variaţiile cantitative şi calitative ale apelor uzate ce se evacuează într-o zi de lucru, iar pe de altă parte - durata ciclurilor de fabricaţie din programul zilnic de lucru. [Robesen D. s. a. Tehnologii, instalatii si echipamente pentru epurarea apei. Ed. Tehnica, Bucuresti, 2000]

Pornindu-se de la rolul pe care îl joacă bazinul de egalizare şi uniformizare, capacitatea acestuia, Vt , se calculează cu relaţia

56

Vt = Ve + Vf ,în care Ve reprezintă volumul necesar pentru egalizare, iar Vf - volumul fluctuant.Dacă din desfăşurarea procesului tehnologic rezultă că într-o zi de lucru au loc 1,

2, 3 sau mai multe cicluri de fabricaţie similare, de la care rezultă ape uzate având caracteristici calitative apropiate, atunci volumul necesar egalizării concentraţiilor trebuie să fie capabil de a prelua debitele aferente unui ciclu de fabricaţie

Ve = n · Qmed max ,în care n reprezintă numărul de ore al ciclului de fabricaţie, iar Qmed max - cel mai

mare dintre debitele medii orare pe ciclurile de fabricaţie.Pentru determinarea volumului fluctuant (de uniformizare) se poate utiliza

metoda diferenţei valorilor cumulate ale debitelor intrate şi ieşite din bazinul de egalizare-uniformizare, punându-se condiţia ca debitele ieşite să aibă o valoare constantă.

3.2.2. Neutralizarea

Neutralizare este o operaţie care se aplică apelor uzate acide sau alcaline evacuate din diferite întreprinderi industriale, ape care pot modifica nefavorabil pH-ul apei emisarului.

Din acest punct de vedere, cea mai mare pondere o au apele impurificate cu acizi minerali; prezenţa acestora duce, pe de-o parte, la corodarea materialelor de construcţie a reţelelor de canalizare (părţi metalice şi betoane), iar pe de altă parte - la afectarea florei şi faunei acvatice.

A.Neutralizarea apelor acide. Industriile care evacuează acizi sunt foarte variate, ca de exemplu fabricile de acizi şi explozivi, industria metalurgică (decapări, acoperiri metalice), rafinăriile de petrol, fabricile de îngrăşăminte, etc.

Preliminar stabilirii măsurilor de neutralizare trebuie să se epuizeze, mai întâi, toate posibilităţile de a reduce cantităţile de acizi evacuaţi.

De asemenea, trebuie studiată posibilitatea de neutralizare reciprocă a apelor uzate acide şi alcaline rezultate din aceeaşi întreprindere, sau din întreprinderi învecinate; în astfel de cazuri, se prevăd bazine de egalizare separate pentru apele acide şi pentru cele alcaline, bazine din care se realizează apoi amestecarea proporţională.

Pentru neutralizarea acizilor minerali se pot utiliza diferite substanţe cu caracter bazic (oxizi, hidroxizi, carbonaţi). Alegerea neutralizantului se face în funcţie de:

• natura acidului de neutralizat;

• reactivitatea şi costul neutralizantului;

• volumul şi caracteristicile sedimentelor insolubile formate după neutralizare.Neutralizanţii cei mai utilizaţi în practică sunt: piatra de var (CaCO3), dolomita

(carbonat de calciu şi magneziu), varul (ca atare, CaO, sau sub formă de hidroxid de calciu Ca(OH)2 - lapte de var sau var stins praf), dolomita calcinată. Drept

57

neutralizanţi pentru ape acide se mai pot utiliza şi unele deşeuri industriale, cum sunt nămolurile de la fabricile de sodă sau cele de la producerea acetilenei din carbid.Piatra de var (calcarul) este unul dintre primii reactivi utilizaţi pentru neutralizarea apelor acide. În funcţie de provenienţa ei, piatra de var prezintă reactivitate variabila faţă de acizii minerali, această reactivitate depinzând de compoziţia chimică şi mai ales de structura cristalină a materialului. [Diana Robescu, Szobolcs Lanyi, Attila Verestoy, Dan Robescu, Modelarea şi simularea proceselor de epurare , Editura Tehnică Bucureşti, 2004]

Reactivitatea diferitelor tipuri de calcar scade în ordinea: dolomită, cretă, ardezie, marmură, calcar de scoici.

Studiile pentru stabilirea dimensiunilor optime ale particulelor de calcar şi a timpului de reacţie necesar au condus la concluzia că piatra de var sub formă de granule cu diametrul de până la 0,5 mm, adăugată într-o apă acidă în cantitate stoechiometrică, asigură neutralizarea completă în 10 ... 15 minute.

S-a mai stabilit, de asemenea, că filtrarea printr-un strat de calcar granulat are efect de neutralizare numai în cazul apelor cu conţinut redus de acizi; astfel, concentraţia acidului sulfuric (H2SO4) nu trebuie să depăşească 0,3 ... 0,5 % - în cazul în care concentraţia este mai mare, în afară de scăderea reactivităţii se constată o cimentare a granulelor din patul filtrant.

Avându-se în vedere că prin reacţia cu acidul sulfuricCaCO3 + H2SO4 → CaSO4 + CO2 + H2O

rezultă sulfat de calciu, greu solubil, calcarul nu este indicat ca neutralizant pentru ape conţinând acid sulfuric, pentru că sulfatul de calciu de la suprafaţa granulelor împiedică contactul ulterior al acidului cu carbonatul de calciu.

Reactivitatea pietrei de var este micşorată chiar şi în cazul acizilor clorhidric (HCl) şi azotic (HNO3) - care dau produşi de reacţie solubili - dacă aceştia sunt prezenţi în concentraţie mai mare de 1,2 %; explicaţia acestui fapt este formarea unei cantităţi mari de CO2 care acoperă în mare parte granulele de carbonaţi.

La neutralizarea apelor acide prin filtrare prin strat de granule de calcar se poate lucra cu o încărcare de 40 l/m2 ·min. Frecvenţa împrospătării pietrei de var depinde de cantitatea şi de felul acidului. La concentraţii mari de acizi se poate produce o spumare intensă, mai ales dacă în apă sunt prezente substanţe organice.

Varul stins şi laptele de var se utilizează pe scară largă la neutralizarea apelor acide, caracterizându-se printr-o reactivitate mare.

Varul stins - sub formă de praf - este indicat, de obicei, în cazul instalaţiilor mai mici, deoarece nu necesită condiţii deosebite de depozitare şi poate fi cu uşurinţă dozat în mod continuu; este de remarcat, totuşi, că în stare uscată are tendinţa să se aglomereze în cazul unei depozitări mai îndelungate.

Adăugarea varului sub formă de praf reduce timpul de decantare şi volumul sedimentului. Varul sub formă de praf sau de pastă reacţionează mai lent şi într-o

58

măsura mai mică decât laptele de var, motiv pentru care dozele utilizate trebuie să fie cu 40 ... 50 % mai mari decât necesarul teoretic.

Laptele de var se utilizat pentru neutralizare trebuie să aibă o concentraţie a oxidului de calciu (CaO) de 5 ... 10 %. Cantitatea necesară se calculează în funcţie de aciditatea totală a apei şi de conţinutul în metale grele al acesteia. În cazul apelor ce conţin acid sulfuric doza se măreşte cu 5 ... 10 % faţă de necesarul teoretic, iar în cazul acizilor clorhidric şi azotic - cu 5 %.

Timpul de reacţie după adăugarea varului trebuie să fie de minimum 5 minute, iar dacă sunt prezenţi şi ioni de metale grele, acest timp trebuie prelungit la 30 de minute.

Instalaţiile de neutralizare a apelor acide au următoarele elemente specifice principale:

• depozitul de neutralizant;

• instalaţia de pregătire a neutralizantului (stingerea varului);

• rezervoarele de neutralizant (lapte de var);

• dispozitivele de dozare;

• bazinele de amestecare;

• camera de reacţie-neutralizare;

• decantoarele (iazurile de depozitare);

• câmpurile de depozitare a nămolurilor.În funcţie de condiţiile locale (debitul şi caracteristicile apelor uzate, tipul

neutralizantului), unul sau mai multe dintre aceste elemente pot lipsi din schema staţiei de neutralizare.

La staţiile mari, transportul varului, prepararea laptelui de var şi evacuarea sedimentelor sunt mecanizate iar dozarea adaosului de reactivi se face automatizat.

Instalaţiile pentru stingerea varului trebuie să permită obţinerea unei paste fără resturi grosiere de material steril - pentru aceasta sunt adecvate instalaţiile de tip moară cu bile şi clasificator.

Diluarea pastei de var la o concentraţie de 5 ... 10 % CaO se realizează în rezervoare speciale, prevăzute cu agitatoare (cu palete, prin insuflare de aer sau cu pompe de recirculare).

Decantoarele se dimensionează, uzual, la un timp de retenţie de 2 ore, deşi în condiţii statice limpezirea apei neutralizante cu var este practic încheiată după 30 de minute. Timpul de decantare poate fi micşorat prin adăugarea de polielectroliţi organici (de exemplu poliacril-amidă). Se pot utiliza oricare dintre tipurile obişnuite de decantoare (orizontale, verticale, radiale), prevăzute cu dispozitive pentru raclarea şi colectarea nămolului.

Pentru o utilizare cât mai eficientă a neutralizantului, ca şi pentru îmbunătăţirea limpezirii apei, se poate practica o recirculare a nămolului decantat în camera de amestecare.

59

Pentru uscarea nămolului se construiesc paturi de uscare, în aer liber sau acoperite; în cazul celor acoperite capacitatea anuală este de 10 ... 15 m3/m2, în timp ce la cele în aer liber, capacitatea este variabilă în funcţie de condiţiile climatice (temperatură, precipitaţii).

Se mai pot utiliza, pentru deshidratarea nămolurilor, procedeele uzuale de filtrare şi centrifugare, aceste procedee fiind recomandate în cazul când disponibilităţile de spaţiu sunt reduse, nămolul neputând fi depozitat în apropierea staţiei de epurare.

Toate elementele instalaţiei de neutralizare (grătare, deznisipatoare, camere de amestec şi de reacţie, decantoare) care vin în contact cu apele acide trebuie construite din materiale antiacide, sau protejate împotriva coroziunii.

Construcţiile din beton armat se acoperă cu un strat de protecţie care împiedică acţiunea chimica a agentului coroziv, acest strat fiind la rândul său protejat printr-un altul, având rezistenţă mecanică şi termică ridicată; primul strat se realizează, de regulă, din bitumuri sau folii de PVC moale, iar al doilea - din plăci de ceramică antiacidă, fixate cu chituri speciale.

B.Neutralizarea apelor alcaline. Cantitatea de alcalii care se evacuează cu apele industriale uzate este redusă, comparativ cu cea de acizi.Pentru neutralizarea apelor alcaline se pot utiliza acizii reziduali rezultaţi din diverse procese industriale, cu condiţia ca în aceştia să nu fie prezente alte impurităţi, în cantităţi supărătoare. Instalaţiile de neutralizare sunt asemănătoare cu cele pentru ape acide; volumul apelor alcaline fiind de regulă redus, de cele mai multe ori se preferă instalaţiile de neutralizare cu funcţionare discontinuă. [Stoianovici S., Robescu D. Procedee si echipamente necesare pentru tratarea si epurarea apei. Editura Tehnica, Bucuresti,1982]

Un neutralizant ieftin pentru apele uzate alcaline îl constituie gazele de ardere bogate în bioxid de carbon (CO2), rezultate, de exemplu, de la centralele de forţă ale fabricilor sau de la alte instalaţii de încălzire în care se ard diverşi combustibili; gazele rezultate prin arderea completă a combustibililor lichizi conţin circa 14 % CO2 (în volum).

Bioxidul de carbon reacţionează cu hidroxizii alcalini, rezultând carbonaţi, fapt care asigură scăderea pH-ului până la 8,5 (în cazul neutralizării hidroxidului de sodiu, NaOH, sau chiar mai mult, în cazul apelor cu var:

CO2 + 2 NaOH → Na2CO3 + H2O,CO2 + Na2CO3 + H2O → 2 NaHCO3.

Instalaţia de neutralizare a apelor alcaline cu gaze de ardere se compune dintr-o suflantă, o conductă de gaze spre bazinul de neutralizare şi un bazin de neutralizare cu difuzor pentru repartizarea uniformă a gazelor în apă. Dacă în apă sunt prezente sulfuri sau cianuri, bazinul trebuie prevăzut cu instalaţii de captare şi neutralizare a hidrogenului sulfurat şi a acidului cianhidric sau, cel puţin cu un coş înalt pentru evacuarea acestor gaze toxice. Pentru neutralizarea apelor alcaline se poate utiliza şi CO2 îmbuteliat; în acest sistem construcţia şi exploatarea instalaţiei sunt simple, dar

60

cheltuielile sunt ridicate. Bioxidul de carbon poate fi produs şi direct în apele uzate, prin combustie, cu ajutorul unui arzător scufundat; metoda prezintă avantajul că, pe lângă neutralizare se mai realizează şi antrenarea unor impurităţi volatile cu caracter toxic.

3.2.3. Flotaţia

Flotaţia reprezintă procesul de antrenare a particulelor suspendate într-un lichid la suprafaţa acestuia, cu ajutorul bulelor de gaz aderente la aceste particule. Flotaţia decurge diferit după felul particulelor.

În cazul particulelor cu densitate mai mare, care se sedimentează rapid, flotaţia este posibilă doar la o granulaţie fină (diametrul maxim 0,4 mm); la aceste materiale se lucrează cu bule mari (având diametre medii de 2 mm), pe care aderă particulele solide (fig.3.3-a). Pentru ca această aderenţă să se realizeze, se adaugă substanţe care fixându-se pe suprafaţa particulelor le fac hidrofobe, ceea ce are ca efect eliminarea lor din masa de apă pe suprafaţa de separare apă-aer (pe suprafaţa bulelor de aer).

Pentru a putea colecta particulele ridicate la suprafaţă cu bule de aer, trebuie împiedicată spargerea acestora; în acest scop este necesar să se adauge un spumant, care să permită formarea la suprafaţă a unei spume stabile (spumanţii sunt substanţe superficial active, care micşorează tensiunea superficială a apei prin tendinţa lor de acumulare pe interfeţele lichid-gaz).

Fig. 3.3În cazul particulelor cu densitate redusă, care plutesc la suprafaţă sau între

straturi, sau care se depun foarte greu, flotaţia se poate realiza în condiţii mai favorabile; forţa ascensională necesară pentru ridicarea unei particule la suprafaţă fiind mai mică, sunt suficiente una sau mai multe bule fine (fig.3.3-b). În aceste condiţii se realizează o forţă de adeziune mai mare, de cele mai multe ori nemaifiind necesară adăugarea de agenţi de flotaţie.

Metode de flotaţie pentru ape uzate - producerea în apă a bulelor de aer necesare flotaţiei se poate realiza prin trei metode:

• flotaţia prin barbotare;

• flotaţia sub vid;

• flotaţia cu suprapresiune.

61

Flotaţia prin barbotare presupune barbotarea aerului prin duze sau plăci poroase, fiind generate bule de aer de diametru mare (peste 1 mm). Metoda este aplicată mai rar, în special la separatoarele de grăsimi.Flotaţia sub vid constă în saturarea apei cu aer şi apoi introducerea ei într-un spaţiu închis, cu presiune redusă; la scăderea presiunii, o parte determinată din aerul dizolvat se degajă în apă sub formă de bule fine care asigură flotarea materiilor în suspensie. Spre deosebire de flotaţia prin barbotare, turbulenţa indusă este mai mică, astfel că spargerea aglomerărilor floconoase este evitată; în schimb, condiţiile de lucru favorizează depunerea suspensiilor grele şi de aceea, atunci când acestea sunt prezente, camera de flotaţie trebuie prevăzută cu racloare de fund pentru evacuarea sedimentelor. Dată fiind cantitatea limitată de aer sub formă de bule care se degajă sub efectul scăderii de presiune, flotaţia sub vid nu dă rezultate bune în cazul apelor cu conţinut ridicate de suspensii. Flotaţia cu suprapresiune a apărut şi s-a impus ca urmare a limitelor metodei de flotaţie sub vid, fiind eficientă în cazul unui mare numar de efluenţi industriali. [Stoianovici S., Robescu D. Procedee si echipamente necesare pentru tratarea si epurarea apei. Editura Tehnica, Bucuresti,1982]

La această metodă, apa de epurat se aduce in contact cu aer la presiune mai mare decât cea atmosferică; în aceste condiţii are loc solubilizarea unei cantităţi de aer corespunzătoare suprapresiunii aplicate. Prin destinderea bruscă a apei (saturată cu aer) la presiunea atmosferică, în camera de flotaţie are loc degajarea în bule fine a aerului dizolvat suplimentar faţă de solubilitatea la presiunea atmosferică.

Exista trei moduri de aplicare a metodei, prezentate în fig.3.4.

Fig. 3.4În schema a) se realizează saturarea cu aer a întregului debit de apă; aerul este fie

aspirat odată cu apa, fie este comprimat în coloana de refulare a pompei. În pompă şi pe drumul de la aceasta până la ventilul de destindere are loc dizolvarea aerului. Înaintea ventilului de destindere se intercalează, de obicei, un recipient de contact, cu timp de reţinere de circa 1 minut, pentru saturarea apei cu aer şi pentru excesului de aer printr-un ventil reglat la presiunea de lucru.

Cel mai frecvent apele uzate sunt flotate în condiţiile în care saturarea cu aer se face numai pentru o parte din efluentul limpezit, care este recirculat fie în conducta de alimentare (fig.3.4-b), fie direct în camera de flotaţie (fig.3.4-c). În aceste cazuri, debitul ce trebuie asigurat de către pompă este mai mic, dar presiunea necesară este

62

mai mare decât la schema a) - pentru a se realiza degajarea aceleiaşi cantităţi de aer în camera de flotaţie.

Ultima schemă se utilizează în special pentru apele uzate cu materii care floculează chiar în camera de flotaţie şi care necesită un curent continuu de bule de aer.

Eliminarea nămolului care se formează la suprafaţa apei din camera de flotare se realizează cu ajutorul unor racloare; pentru a se evita spargerea bulelor care menţin la suprafaţa apei stratul de nămol, raclorul trebuie să aibă o mişcare foarte lentă. Umiditatea nămolului evacuat se poate regla prin adâncimea de scufundare a lamei racloare (respectiv prin modificarea nivelului apei în camera de flotaţie).

Dacă se face abstracţie de eventualul consum de oxigen de către apa sau nămolul flotat, pentru fiecare m3 de apa uzată trebuie introdusă, sub o presiune de 0,1 ... 0,5 MPa, o cantitate de 20 ... 100 litri de aer.

3.2.4. Extracţia

Extracţia este o operaţie de separare bazată pe diferenţa de solubilitate a componenţilor unui amestec în unul sau mai mulţi solvenţi; procedeul se aplică la epurarea apelor uzate mai ales atunci când componentul care trebuie separat urmează să fie valorificat - de exemplu extracţia fenolului din apele uzate rezultate la cocserii. Există însă şi cazuri în care produsele extrase sunt distruse, neputând fi valorificate în vreun fel.[Robescu Dan, Szabolcs Lanyi, Robescu Diana, Attila Verestoy. Fiabilitatea proceselor, instalaţiilor şi echipamentelor de tratare şi epurare a apelor. Editura Tehnică, Bucureşti, 2002]

Notându-se apa cu A, componentul de extras cu B şi solventul cu S, iar cantităţile mici ale acestor componenţi cu a, b, respectiv s, principiul extracţiei poate fi redat prin schema

-(A + B) + S = [(A - a) + b + s] + [a + (B - b) + (S - s)].amestec iniţial rafinat extractAmestecul omogen al componenţilor A şi B este pus în contact cu solventul

selectiv S, în care A trebuie să aibă o solubilitate mică iar B - una cât mai ridicată; dupa agitare şi sedimentare se formează două straturi:

- rafinatul - care conţine aproape întreaga cantitate de component A şi cantităţile b şi s;

- extractul - format din a şi aproape întreaga cantitate de component B şi de solvent S.

După separarea celor două straturi urmează recuperarea solventului (de obicei prin distilare), cu rezultatul final

(A + B) = [(A - a) + b] + [a + (B - b)].amestec fracţiune bogată în A fracţiune bogată în Biniţial (apa epurată) (impuritatea separată)

63

Fazele elementare ale operaţiei de extracţie sunt ilustrate în fig. 3.5.

Solvent (S)

Fig. 3.5 7.5

Pentru aprecierea posibilităţilor de extracţie se utilizează noţiunile de constantă de distribuţie (de repartiţie) şi de selectivitate.

Constanta de distribuţie, K, este raportul dintre concentraţia unuia dintre componenţi în extract şi cea din rafinat, atunci când acestea sunt în contact, în condiţii de echilibru. Concentraţiile se pot exprima în mg/l, moli/l sau în procente de masă sau fracţie molară.

Dacă se notează cu concentraţia unui component cu x pentru rafinat şi cu y pentru rafinat, în cazul componentului B constanta de distribuţie este dată de

B

BB x

yK =

.Selectivitatea, β, reprezintă raportul constantelor de distribuţie pentru cei doi

componenţi din amestec, în extract şi în rafinat

B

A

K

K=β;

dacă β > 1 înseamnă că solventul este selectiv pentru componentul B.[Rojanschi V, Bran F, Protec ia i ingineria mediuluiț ș , Ed. Economică, Bucure ti, 1997]ș

Solubilitatea lichidelor unul într-altul variază cu temperatura - unele lichide complet nemiscibile la temperaturi joase pot deveni miscibile la creşterea temperaturii, sau invers. Comportarea lichidelor, din acest punct de vedere, nu poate fi prevăzută teoretic şi de aceea trebuie determinată experimental.

Calităţile pe care trebuie să le întrunească un bun agent de extracţie pentru epurarea apelor uzate sunt:

64

Amestecare

Decantare

Recuperare solvent

Recuperare solvent

Fracţiune bogată în A Fracţiune bogată în B

sS - s

Amestec A + B

Rafinat Extract

• constantă de distribuţie ridicată faţă de impuritatea ce trebuie extrasă;

• solubilitate redusă în apă;

• să nu formeze emulsii cu apa;

• greutate specifică cât mai diferită de a apei;

• să nu hidrolizeze sub acţiunea apei, acizilor sau bazelor;

• punct de fierbere cât mai diferit de al apei;

• să fie stabil la variaţiile de temperatură;

• să fie cât mai ieftin.Procedee de extracţie. După modul în care apa este pusă în contact cu solventul

există mai multe procedee de extracţie, prezentate în cele ce urmează.Extracţia simplă cu un singur contact constă în agitarea intensă a apei cu

solventul; după agitare, lichidul este lăsat să se decanteze, apa şi extractul separându-se, după densitate, în două straturi distincte. Solventul din extract este recuperat prin distilare. Procedeul este, de obicei, discontinuu. Deşi la o agitare bună şi de durată suficientă eficacitatea extracţiei se apropie de cea teoretică, pentru o separare avansată a impurităţii sunt necesare cantităţi foarte mari de solvent.Extracţia simplă cu contact multiplu constă în repetarea de mai multe ori a operaţiilor descrise la extracţia simplă cu un singur contact, adăugându-se solvent proaspăt la fiecare repetare. Cu cât numărul contactelor este mai mare şi cu cât este mai ridicat consumul de solvent, cu atât se realizează o purificare mai înaintată a apei. Volumul optim al porţiunilor de solvent se determină experimental sau prin calcul. Când se lucrează discontinuu, contactul multiplu poate fi realizat într-o singură unitate de extracţie.[Robesen D. s. a. Tehnologii, instalatii si echipamente pentru epurarea apei. Ed. Tehnica, Bucuresti, 2000]Extracţia cu contact multiplu în contracurent permite o utilizare mai raţională a solventului, realizându-se scăderea consumului acestuia. Apa uzată este introdusă în prima unitate de extracţie, iar solventul proaspăt - în ultima. Apa parţial epurată şi extractele parţiale circulă în sensuri contrare. La acest procedeu, separarea componenţilor din amestecul iniţial tinde spre o limită care nu poate fi depăşită atunci când componentul principal şi solventul nu sunt complet nemiscibili. Condiţiile de separare pot fi îmbunătăţite dacă se recirculă în unitatea de extracţie o fracţiune din produsele rezultate, fie numai rafinatul, fie numai produsul extras, fie amestecul lor (extracţia în contracurent cu reflux).[ Robesen D. s. a. Tehnologii, instalatii si echipamente pentru epurarea apei. Ed. Tehnica, Bucuresti, 2000]

Extracţia diferenţială în contracurent nu se realizează în unităţi de extracţie distincte, ci într-un sistem în care apa şi solventul circulă în contracurent pe baza diferenţei de densitate. Într-o coloană de extracţie diferenţială, echilibrul fazelor nu se realizează în nici un punct al coloanei; transferul impurităţii din apă în solvent se bazează tocmai pe lipsa echilibrului; diferenţa de concentraţii faţă de acelea din echilibru este forţa motoare care determină difuziunea impurităţii din apă în solvent.

65

Instalaţii de extracţie. În practica industrială există o mare varietate de tipuri de extractoare. Un bun extractor trebuie să satisfacă următoarele condiţii:

• eficacitate mare - să fie echivalent cu un număr mare de unităţi simple de extracţie;

• producţie specifică mare (debit mare la volum mic);

• consum minim de energie mecanică şi calorică;

• costuri mici de investiţie şi exploatare;• adaptabilitate la condiţii variabile de lucru (de exemplu la variaţii de debit).Se disting două categorii principale de extractoare: cu unităţi de extracţie

distincte sau continue, în contracurent.Extractoare cu unităţi de extracţie distincte. În acest caz, fiecare unitate este

formată din amestecător şi decantor, de construcţie obişnuită.Pentru amestecătoare se recomandă agitatoarele cu elice sau turbină, puterea

medie necesară fiind de 0,2 kW/m3. Trebuie evitată formarea emulsiilor stabile; în cazul în care acestea se formează, trebuie sparte prin diferite metode - filtrare, coagulare chimică, electrostatică sau ultrasonică.

Pentru tratarea unor debite mici, în caz de funcţionare discontinuă, recipientul amestecătorului poate servi şi ca decantor, după încetarea agitării. O singură unitate poate servi în acest sens şi la extracţia cu contact multiplu, prin repetarea operaţiei cu porţiuni proaspete de solvent. În cazul funcţionării continue se pot adopta amestecătoare şi decantoare continue de dimensiuni mici.Extractoare cu funcţionare continuă în contracurent. Cele două faze, apa şi solventul, circulă în contracurent cu o viteză determinată de diferenţa de densitate; una dintre faze este continuă, iar cealaltă este dispersă, formând picături în faza continuă sau un film de lichid pe suprafeţele din interiorul extractorului.[Robesen D. s. a. Tehnologii, instalatii si echipamente pentru epurarea apei. Ed. Tehnica, Bucuresti, 2000]

Extractoarele continue în contracurent sunt realizate în cinci variante principale, prezentate în cele ce urmează, diferite prin construcţia coloanelor:

- coloanele cu pulverizarea fazei disperse realizează contactul dintre faze la suprafaţa picăturilor rezultate prin pulverizarea unuia dintre lichide (cu ajutorul unor duze) în masa celuilalt lichid; eficienţa coloanelor de acest tip este redusă;

Fig. 3.6

66

- coloanele cu şicane sau talere constă dintr-un cilindru vertical, prevăzut în interior cu şicane transversale montate la distanţe de 100 ... 150 mm (fig.3.6); pentru o singură pereche de şicane eficienţa este de numai 5 ... 10 % din cea a unei unităţi teoretice - o coloana înaltă este echivalentă cu câteva unităţi teoretice de extracţie;

Fig. 3.7- coloanele cu umplutură sunt încărcate cu inele Rasching sau cu şei Berl; între

diametrul coloanei şi mărimea nominală a corpurilor de umplere se păstrează un raport de 8 ... 10; stratul de umplutură este fracţionat în trunchiuri de 2 ... 2,5 m, susţinute pe grătare intermediare, pentru evitarea formării de canale; eficienţa acestor coloane depinde de valoarea tensiunii superficiale dintre faze, înălţimile echivalente cu o unitate teoretică de extracţie variind de la 0,3 la 6 m;

- coloanele rotative fac parte din categoria extractoarelor perfecţionate, reunind într-un singur aparat instalaţia clasică de extracţie, cu amestecătoare şi decantoare separate; un astfel de aparat este coloana Scheibel (fig.3.7) formată dintr-un cilindru în interiorul căruia se roteşte un ax cu palete montate la distanţe egale, între palete fiind dispuse straturi de umplutură sau din site metalice; prin această construcţie se creează alternativ spaţii de agitare puternică şi de liniştire, în care se realizează separarea;

Fig. 3.8

67

- coloanele de extracţie cu pulsaţii (fig.3.8) realizează o îmbunătăţire considerabilă a contactului dintre cele doua lichide; sunt prevăzute în interior cu talere perforate, prin care cele doua lichide sunt forţate să treacă în ambele sensuri, cu frecvenţă mare, prin scoaterea şi introducerea rapidă de lichid în coloană - această mişcare produce dispersarea uneia dintre faze şi duce la îmbunătăţirea eficientei.

Calculul instalaţiilor de extracţie, respectiv determinarea numărului necesar de unităţi teoretice de extracţie, se face pornindu-se de la valoarea constantei de distribuţieşi de la expresia bilanţului de substanţă ce se extrage.

Raportul între solvent şi apă (S/A) se adoptă, de regulă, 1:10.

3.2.5. Adsorbţia

Adsorbţia reprezintă fenomenul de reţinere pe suprafaţa unui corp a moleculelor unei alte substanţe. Materialul solid sau lichid pe care are loc reţinerea se numeşte adsorbant, iar substanţa care este reţinută - adsorbat.

Adsorbţia este utilizată pentru purificarea unor produse sau pentru separarea unor componenţi. Substanţele reţinute pe un adsorbant pot fi puse în libertate prin încălzire sau prin extracţie, după care acesta îşi recapătă aproape integral proprietăţile iniţiale şi poate fi refolosit.

În comparaţie cu alte procedee de separare, adsorbţia prezintă următoarele particularităţi:

- reţinerea unor componenţi aflaţi în amestecuri în concentraţii foarte mici;- selectivitate faţă de anumiţi componenţi.Procesul de adsorbţie este caracterizat prin echilibrul de adsorbţie, care exprimă

repartiţia cantitativă, la echilibru, a substanţei adsorbite între adsorbant şi mediul din care se realizează adsorbţia şi prin cinetica de adsorbţie, care urmăreşte mecanismul procesului şi viteza cu care se desfăşoară acesta.

Raportul de distribuţie al unei substanţe între adsorbant şi mediul din care se face adsorbţia (în cazul epurării - apa) la o temperatură dată şi după un timp de contact suficient pentru stabilirea echilibrului se reprezintă printr-o curbă denumită izotermă de adsorbţie. Izotermele de adsorbţie se determină experimental şi sunt caracteristice pentru fiecare adsorbant, adsorbat, mediu de adsorbţie şi temperatură dată.

Pentru explicarea relaţiilor cantitative care intervin în adsorbţie, în condiţii de echilibru, au fost elaborate diferite teorii pe baza cărora s-au propus ecuaţii care reuşesc să exprime analitic izotermele de adsorbţie, pe porţiuni limitate; astfel, teoria lui Langmuir, care consideră că adsorbatul formează pe suprafaţa adsorbantului un strat monomolecular, propune următoarea ecuaţie

Cb1

Cbaa m

⋅+⋅⋅=

, în care a reprezintă cantitatea de adsorbat reţinută pe un gram de adsorbant la concentraţia de echilibru C, exprimată în mol/g, am - cantitatea maximă de adsorbat

68

care poate fi reţinută pe suprafaţa adsorbantului, pentru a forma un strat monomolecular, mol/g, C - concentraţia adsorbantului în soluţie (apă) la echilibru, mol/l, iar b - o constantă legată de energia de adsorbţie. [Robescu Dan, Szabolcs Lanyi, Robescu Diana, Attila Verestoy. Fiabilitatea proceselor, instalaţiilor şi echipamentelor de tratare şi epurare a apelor. Editura Tehnică, Bucureşti, 2002]

O altă relaţie empirică este ecuaţia Freundlich - van Bremelen

nCKa ⋅= ,

viteza de adsorbţie fiind

( )eCCkdt

da −⋅=,

în care a reprezintă cantitatea adsorbită pe un gram de adsorbant, în g/g, t - timpul de la începutul adsorbţiei, în s, k - coeficient de viteză caracteristic sistemului, în s-1, C - concentraţia adsorbatului în fază fluidă, în mg/l iar Ce - concentraţia adsorbatului în fază fluidă în condiţii de echilibru, în mg/l.

Aplicarea adsorbţiei în practică se bazează mai ales pe reguli stabilite experimental, situaţie datorată următoarelor cauze:

• lipsa unei teorii unice a adsorbţiei;

• necunoaşterea stării suprafeţei adsorbantului;

• marea varietate a adsorbanţilor determinată de materiile prime şi de modul de obţinere.

Cercetările privind adsorbţia pe cărbune activ a impurităţilor organice dizolvate în apă au condus la următoarele concluzii:

• creşterea temperaturii micşorează capacitatea de adsorbţie;

• scăderea pH-ului implică o creştere a capacităţii şi vitezei de adsorbţie;

• capacitatea de adsorbţie este puternic influenţată de masa moleculară a substanţei adsorbite, crescând odată cu aceasta;

• capacitatea şi viteza de adsorbţie se măresc prin micşorarea dimensiunii particulelor de adsorbant;

• capacitatea de adsorbţie efectivă depinde de timpul de contact şi de aceea este mai mare în condiţii statice decât în condiţii dinamice.

Materiale adsorbante. Toate materialele solide sau lichide adsorb molecule de gaze sau lichide pe suprafaţa lor. Cu toate acestea, în practică nu pot servi drept adsorbanţi decât acele materiale care au o suprafaţă specifică (raportul suprafaţă/greutate) suficient de mare pentru a asigura o capacitate de adsorbţie satisfăcătoare. La cărbunele activ, această suprafaţă specifică ajunge la mărimi de ordinul a 1000 m2/g.

Pentru epurarea apelor uzate se utilizează drept adsorbanţi cărbunele activ, cocsul, cenuşile fine de la generatoarele de gaz, cenuşile de la termocentrale, zgurile metalurgice, cărbuni fosili - ca atare sau supuşi unor diverse tratamente.

Dintre toate, cel mai frecvent folosit este cărbunele activ, datorită capacităţii sale ridicate de adsorbţie. Acesta se obţine prin încălzirea la temperaturi ridicate, în spaţiu

69

închis, a unor materiale vegetale lemnoase, cu sau fără adaos de substanţe anorganice (clorură de zinc, de magneziu sau de calciu, acid fosforic), urmată de activarea prin tratare cu vapori de apă, cu oxizi de carbon, cu aer sau cu clor.

Cărbunele activ produs prin această tehnologie se livrează atât sub formă de granule (diametrul de 1 ... 6 mm) cât şi sub formă de pulberi (diametre de 0,1 ... 0,5 mm).

Aplicarea adsorbţiei la epurarea apelor uzate se face, de regulă, pentru înlăturarea din apă a unor impurităţi în concentraţie scăzută (de ordinul mg/l) rămase după aplicarea altor procedee de epurare, atunci când se impune atingerea unui grad de epurare foarte ridicat.

Sunt rare cazurile în care substanţele adsorbite din apă sunt separate de pe adsorbant prin desorbţie pentru valorificare; de regulă, adsorbanţii saturaţi cu impurităţi sunt fie aruncaţi, fie regeneraţi pe cale termică pentru reutilizare.

După modalitatea în care este pusă în contact apa de epurat cu adsorbantul se disting două posibilităţi de aplicare a adsorbţiei, statică şi dinamică.

Adsorbţia statică se consideră ca atare atunci când adsorbantul, sub formă de granule fine de praf, este agitat cu apa de epurat un anumit timp, după care adsorbantul este separat din apa epurată prin sedimentare sau filtrare şi apoi este regenerat.

Adsorbţia dinamică are loc atunci când apa cu impurităţi străbate continuu un strat fix, mobil sau fluidizat de adsorbant.

În practică, la tratarea şi epurarea apelor uzate se utilizează atât adsorbţia statică cât şi cea dinamică. În cazul adsorbţiei statice, se dozează cărbune activ sub formă de praf în apă, în bazine de amestecare, iar după un timp de contact suficient (la atingerea echilibrului) acesta este separat prin filtrare pe filtre de nisip.

Prin utilizarea cărbunelui activ sub formă de praf există avantajul că doza aplicată poate fi modificată în funcţie de variaţia conţinutului de impurităţi organice din apă, evitându-se astfel consumurile excesive. Dacă reţinerea cărbunelui din apa epurată se face cu ajutorul unor filtre corespunzătoare, este posibilă regenerarea şi refolosirea continuă a acestuia.

Cele mai numeroase instalaţii de tratare a apei prin adsorbţie în condiţii dinamice utilizează paturi fixe de cărbune activ cu granulaţia de 0,5 ... 2,5 mm, mai ales în cadrul unor filtre închise; înălţimea stratului de cărbune în aceste filtre este de 1 ... 3 m.

Pentru epurarea finală a unei ape uzate menajere, care în prealabil a fost epurată biologic, sunt necesare aproximativ 0,1 kg de cărbune activ pentru un metru cub de apă epurată, la o încărcare a filtrului cuprinsă între 0,15 ... 0,37 m3/m2·min.

În cazul utilizării filtrelor de cărbune este deosebit de important să se realizeze - anterior filtrării - o bună limpezire a apei uzate, înainte de adsorbţie (prin coagulare, decantare şi, eventual, pre-filtrare) deoarece prezenţa suspensiilor fine conduce la îmbâcsirea filtrului şi, implicit, la creşterea rezistenţei de filtrare.

70

Prin analiza rezultatelor din exploatare, se poate afirma că un cărbune activ de buna calitate poate adsorbi substanţe organice într-o cantitate de până la 5 % din greutatea lui, după care trebuie regenerat.

În ceea ce priveşte regenerarea, dacă aceasta se realizează pe cale termică, după prima regenerare cărbunele îşi recapătă aproape integral capacitatea de adsorbţie, iar după zece cicluri utilizare - regenerare aceasta scade la 50 % din cea iniţială.

Pentru alegerea adsorbantului, determinarea cantităţilor necesare şi stabilirea condiţiilor optime de realizare a contactului dintre adsorbant şi apă sunt necesare, pentru fiecare caz în parte, determinări experimentale în condiţii de laborator sau în staţii-pilot.

3.2.6. Alte procedee de epurare

Pentru epurarea apelor industriale uzate au fost studiate - şi, în unele cazuri, aplicate - şi alte procedee fizico-chimice de epurare decât cele standard, anterior prezentate; în cele ce urmează se va face o inventariere succintă a acestora.

Distilarea este un proces cunoscut (transformarea apei, prin încălzire, în vapori şi apoi condensarea acestora); datorită volatilităţii reduse a majorităţii impurităţilor dizolvate - minerale sau organice - prin aplicarea acesteia se obţine o apă de foarte bună calitate.

Prin distilare se îndepărtează şi materialele în suspensie, în timp ce microorganismele prezente sunt distruse.

În comparaţie cu alte procedee de epurare a apelor uzate, distilarea este - prin consumul energetic pe care îl reclamă - un procedeu costisitor; recurgerea la diverse metode de recuperare a căldurii de condensare îmbunătăţeşte randamentul, distilarea apelor uzate putând fi luată în considerare acolo unde deficitul de apă impune recuperarea acesteia după utilizare.

Îngheţarea permite concentrarea impurităţilor, deoarece la îngheţarea apei impure se formează cristale de gheaţă constituite din apa aproape pură, care se pot separa de soluţia reziduală bogată în impurităţi la îngheţarea apei impure se formează cristale de gheaţă constituite din apa aproape pură, care se pot separa de soluţia reziduală bogată în impurităţi. [Robesen D. s. a. Tehnologii, instalatii si echipamente pentru epurarea apei. Ed. Tehnica, Bucuresti, 2000]

Procesul de epurare prin îngheţare comportă următoarele faze:

• răcirea apei uzate până la punctul de congelare, cu producerea de cristale fine de gheaţă;

• separarea cristalelor formate;

• spălarea cristalelor cu apă curată (preluată din cea rezultată de la faza următoare şi amestecată, după utilizare, cu apa uzată de epurat);

• topirea.O altă variantă de utilizare a procedeului este bazată pe procesul formării de

hidraţi; unele substanţe, cum ar fi hidrocarburile cu masă moleculară mică sau

71

derivaţii halogenaţi ai acestora, formează împreuna cu apa, la temperaturi scăzute, combinaţii solide la care moleculele unuia dintre componenţi sunt fixate în reţeaua cristalină a celuilalt.

Ca şi cristalele de gheaţă şi cele ale acestor combinaţii nu includ în reţeaua lor decât apa lipsită de impurităţi; după separarea de lichidul-mamă şi după spălare cristalele sunt topite, rezultând două lichide nemiscibile: apa pură şi agentul de hidratare, care sunt apoi separate.

În comparaţie cu îngheţarea simplă, procedeul cu formare de hidraţi are avantajul că permite obţinerea de cristale la temperaturi mai mari, deci cu consum mai redus de energie; spre exemplu, dacă se utilizează propan ca agent de hidratare, cristalele apar la +5,7°C, faţă de 0°C în cazul gheţii obişnuite.

Încercările preliminare au demonstrat că, pe această cale, se pot elimina circa 85 % dintre impurităţile organice şi 90 % dintre cele minerale.

Spumarea, ca metodă de epurare a apelor uzate, este procedeul prin care insuflând aer în apa de epurat se generează o spumă în care are loc acumularea unora dintre impurităţile prezente.

Formarea spumei este condiţionată de prezenţa în apă a substanţelor superficial active, care au capacitatea de a micşora tensiunea superficială a apei; astfel de substanţe prezente în apele uzate sunt, spre exemplu, detergenţii şi proteinele sau produsele lor de descompunere.

Prin separarea spumei şi spargerea ei se obţine un reziduu apos, bogat în impurităţile respective. Uneori, pentru a favoriza spumarea, se adaugă intenţionat agenţi de spumare (de regulă detergenţi cation activi).

Osmoza inversă. Fenomenul de osmoză are loc atunci când două soluţii apoase de concentraţii diferite sunt separate printr-o membrană semipermeabilă (permeabilă la apă dar impermeabilă la săruri). Într-un astfel de sistem (fig.3.9), apa trece prin membrană dinspre soluţia mai diluată (apă curată) spre cea mai concentrată (apă impurificată) - varianta a). Acest proces încetează atunci când presiunea hidrostatică P care se exercită asupra soluţiei mai concentrate atinge o anumită valoare (presiunea de echilibru numindu-se presiune osmotică) - varianta b).

Fig.3.9Procesul normal de osmoză poate fi inversat prin aplicarea asupra soluţiei mai

concentrate (apa impură) a unei presiuni mai mari decât presiunea osmotică, fapt care determină o circulaţie a apei în sens invers - varianta c). Acest fenomen poartă numele

72

de osmoză inversă şi poate fi utilizat pentru obţinerea unei ape curate dintr-o apă bogată în săruri. Drept material pentru membrane se utilizează acetatul de celuloză produs în condiţii speciale, pentru asigurarea unei viteze de filtrare ridicate - s-au realizat membrane cu capacităţi de lucru de 700 ... 2200 l/m2·zi, permiţând o eliminare a substanţelor dizolvate de 95 ... 99%.

Schema unei instalaţii pentru osmoză inversă este prezentată în fig.3.10, în care s-au făcut următoarele notaţii:

Fig.3.101 - pompă de alimentare;2 - filtru;3 - pompă pentru ridicarea presiunii;4 - baterie pentru osmoza inversă;5 - rezervor pentru apa curată;6 - turbină pentru recuperarea energiei.Deşi nu este încă aplicat pe scară largă pentru epurarea apelor uzate industriale,

procedeul bazat pe osmoza inversă întruneşte condiţiile ca, prin perfecţionare, să fie din ce în ce mai luat în considerare, apa epurată obţinută astfel având un nivel de puritate comparabil cu cel al apei distilate.

Schimbul ionic ca procedeu de epurare se bazează pe proprietatea unor materiale care, puse în contact cu o apă mineralizată (conţinând săruri ionizate), substituie ionii din apă cu ioni proveniţi din materialul însuşi.

În funcţie de sarcina ionilor schimbaţi, se disting schimbători de cationi (cationiţi) şi schimbători de anioni (anioniţi). În practică, pentru epurarea apei se utilizează materiale schimbătoare de ioni în stare solidă.

Aducând în contact apa mineralizată cu cantităţi suficiente de astfel de schimbători de ioni, produsul obţinut este o apă aproape pură, deoarece ionii eliberaţi în cantităţi echivalente în procesul de schimb se combină între ei cu formare de apă.Reacţiile descrise de ecuaţiile de mai sus sunt reversibile, ceea ce înseamnă că, prin tratarea schimbătorilor de ioni uzaţi cu acizi - în cazul cationiţilor - respectiv cu baze - pentru anioniţi - are loc regenerarea acestora. [Chirilă, Elisabeta, Protecţia mediului, Ovidius University Press, Constanţa, 2000]

73

Demineralizarea cu schimbători de ioni se aplică în practică pentru tratarea apelor potabile dar şi pentru epurarea unor ape uzate ce conţin impurităţi minerale (în special pentru eliminarea ionilor de metale grele). Este de subliniat costul ridicat el epurării prin această metodă, ca şi pericolul inactivării schimbătorului de ioni prin îmbâcsirea cu substanţe organice, fapt care impune eliminarea prealabilă a urmelor de substanţe organice prin adsorbţie pe cărbune activ. Un alt inconvenient al metodei este că prin aplicarea sa rezultă produse de regenerare care constituie ele însele deşeuri greu de evacuat.

Fig.3.11Electrodializa ca procedeu de tratare a apei sau de epurare a apelor uzate

industriale constă, în principiu, din electroliza apei impure introduse într-o celulă (fig.3.11) separată de cei doi electrozi prin membrane semipermeabile: una, C, permeabilă numai la cationi - înspre catodul 1 - şi cealaltă, A, permeabilă numai la anioni - înspre anodul 2. Prin migrarea ionilor din celulă spre electrozi are loc o scădere a concentraţiei de săruri din compartimentul central.

O singură celulă, de tipul celei descrise, funcţionează neeconomic, din cauza consumurilor mari de energie în compartimentele electrozilor (pentru deshidratarea ionilor). Dacă numărul de compartimente dintre electrozi este mai mare, proporţia de energie consumată pentru transportul ionilor creşte în raport cu aceea consumată pentru deshidratarea ionilor pe electrozi.

În practică se utilizează baterii de 50 ... 400 de compartimente, pentru a obţine o apă numai parţial demineralizată; dacă demineralizarea este prea avansată, consumul de energie pe unitatea de apă produsă creşte inacceptabil.

Pentru demineralizarea apelor uzate industriale, procedeul este aplicabil numai cu condiţia ca substanţele organice să fie, în prealabil, îndepărtate în totalitate, prin alte procedee.

Oxidarea chimică. Cea mai avansată îndepărtare a impurităţilor organice din apă se realizează prin oxidarea lor completă până la produşi minerali simpli (diverşi oxizi - dioxid de carbon, oxizi de azot, etc.).Viteza procesului de oxidare cu oxigen depinde de condiţiile de temperatură, presiune şi de starea de activare a oxigenului, având valori mai ridicate la presiuni şi

74

temperaturi mari şi când oxigenul se află într-o formă activată (ozon, oxigen atomic, radicali hidroxil). [Ianculescu O., Ionescu Gh., Racoviţeanu R. Epurarea apelor uzate, Ed. Matrixrom, Bucureşti, 2001]

Oxidarea impurităţilor organice din apă se realizează în mod natural prin mijlocirea microorganismelor; procesul decurge cu viteză relativ mică şi de aceea comportă instalaţii de epurare foarte voluminoase.

Pentru oxidarea chimică a impurităţilor organice din apele uzate se recurge, în practică, la oxidanţi precum ozonul, clorul şi sărurile unor peracizi (frecvent permanganatul de potasiu); toate aceste substanţe au, însă, preţuri ridicate, ceea ce conferă metodei un caracter prohibitiv.

Faţă de alte procedee de epurare, oxidarea chimică are avantajul că poate fi aplicată atât apelor uzate cât şi reziduurilor concentrate, oxidarea extinzându-se şi la unele impurităţi anorganice (sulfuri, sulfiţi, cianuri); de asemenea, metoda nu produce reziduuri concentrate şi distruge microorganismele din apă.

Dintre sistemele posibile de oxidare chimică cu oxigen, sunt de menţionat următoarele:

• oxidarea cu oxidanţi pe bază de oxigen activ (ozon, apă oxigenată, radicali liberi hiroxil);

• oxidarea accelerată cu oxigen molecular, bazată pe reacţia în lanţ cu radicali liberi hidroxil; drept promotor de astfel de radicali se utilizează apa oxigenată în prezenţa fierului divalent;

• oxidarea catalitică cu oxigen molecular a substanţelor organice, după adsorbţia lor pe suprafaţa unui material solid.

Substanţele organice din apă pot fi oxidate şi cu alţi oxidanţi decât oxigenul; dintre oxidanţii cunoscuţi, prezintă un interes mai mare permanganatul de potasiu şi feraţii de sodiu (Na2FeO5) sau potasiu (K2FeO4), aplicaţi în mediu acid. Utilizarea feraţilor este susţinută şi de faptul că, în afara acţiunii oxidante, se constată şi un efect de coagulare, datorat oxidului feric rezultat.

În cazul unui efluent epurat biologic prin tratarea cu ferat de potasiu la pH = 2,2 şi pentru un timp de contact de 5 minute, s-a realizat o scădere a CCO cu circa 70 % .

Pentru distrugerea substanţelor organice, mai ales din reziduurile apoase concentrate, a fost elaborat un proces de oxidare cu oxigen molecular în condiţii de presiune şi temperatură ridicate (8,5 ... 12,5 Mpa şi 250 ... 370 ºC). În cazul în care concentraţia impurităţilor organice este suficient de mare, căldura degajată în procesul de oxidare poate acoperi necesităţile de energie pentru desfăşurarea procesului.

Oxidarea substanţelor organice se poate realiza şi prin procese electrochimice: descompunerea substanţelor organice din apă în timpul electrolizei se realizează ca urmare a reacţiilor de reducere care au loc la catod şi a celor de oxidare de la anod.

75

CONCLUZII

Pentru purificarea apelor uzate industriale există pretenţii din ce în ce mai mari. Indiferent dacă este vorba de condiţii legale sau modificări determinate de exploatare se impun concepte şi proceduri tehnice, care să asigure o flexibilitate cât mai mare posibil a instalaţiilor de purificare.

Pe lângă obiectivele precum siguranţa ridicată în respectarea valorilor de scurgere prescrise sau garantarea unei calităţi de scurgere suficiente pentru reutilizarea în cadrul întreprinderii, necesarul de spaţiu joacă tocmai în domeniul industrial un rol important.

Principiile teoretice şi reacţiile chimice care stau la baza procesului de epurare au fost prezentate în cadrul lucrării. Astfel, s-a arătat că asocierea celor trei faze de epurare, mecanică, chimică şi biologică a fost concepută în vederea obţinerii unui randament sporit de îndepărtare a impurităţilor existente în apele reziduale brute, pentru redarea lor în circuitul apelor de suprafaţa la parametrii avizaţi de normele în vigoare.

Astfel treapta de epurare mecanică a fost introdusă în procesul tehnologic în scopul reţinerii substanţelor grosiere care ar putea înfunda canalele conductelor şi bazinele existente sau care prin acţiunea abraziva ar avea efecte negative asupra uvrajelor.

Treapta de epurare chimică are un rol bine determinat în procesul tehnologic, prin care se îndepărtează o parte din conţinutul impurificator al apelor reziduale. După epurarea mecano-chimică şi corecţia pH-ului apele pot fi introduse în treapta de epurare biologică unde are loc definitivarea procesului de epurare. Necesitatea introducerii treptei de epurare biologică este motivată datorită conţinutului mare de substanţa organică din apele reziduale evacuate de pe platforma chimică care nu pot fi îndepărtate prin epurare chimică decât parţial.

Epurarea biologică constă în degradarea compuşilor chimici organici sub acţiunea microorganismelor în prezenţa oxigenului dizolvat şi transformarea acestor produşi în substanţe nenocive.

În concepţia şi practica actuala, epurarea biologică a apelor uzate nu este o operaţie unică ci o combinaţie de operaţii intermediare care depind de caracteristicile apei şi de cerinţele evacuării în emisar.

Debitele mici de ape uzate industriale sunt evacuate, de cele mai multe ori, în reţeaua de canalizare orăşenească, epurarea lor făcându-se în comun cu apele uzate orăşeneşti. Această soluţie, recomandată de întreaga literatură de specialitate, poate fi

76

aplicată numai când apele uzate industriale nu degradează sau împiedică buna funcţionare a reţelei de canalizare şi a staţiei de epurare.

Uneori, staţia de epurare orăşenească se proiectează, chiar de la început mai larg, cu scopul de a putea primi şi ape uzate industriale.

Evacuarea apelor uzate industriale în reţeaua de canalizare orăşenească prezintă numeroase avantaje, dintre care se menţionează următoarele:

- un singur responsabil cu epurarea apelor uzate din oraş poate conduce şi răspunde mai eficient de epurarea tuturor apelor uzate;

- deoarece, de cele mai multe ori construcţiile necesare pentru epurarea celor două feluri de ape uzate sunt similare, costul investiţiei unei singure staţii de epurare este mult mai redus, în aceeaşi măsură şi costul exploatării este mult mai redus;

- economie de teren pentru construcţia staţiei de epurare;- cooperarea între industrie şi oraş este mai eficace, ambele urmărind reducerea

costului apei uzate epurate;- apele uzate menajere conţin substanţe nutritive necesare epurării unor ape uzate

industriale, care în cazul epurării separate ar trebui adăugate artificial.Hotărârea privind primirea apelor uzate industriale în reţeaua de canalizare

orăşenească trebuie fundamentată, ea putând uneori conduce la unele dezavantaje, ca de exemplu:

- greutăţi în extinderea staţiei de epurare orăşenească, în momentul dezvoltării industriei;

- necesitatea folosirii pentru apele uzate industriale a unor procese sau materiale specifice care nu ar fi fost necesare epurării apelor uzate orăşeneşti;

- efluentul staţiei de epurare comune, rareori poate fi reutilizat în procesul tehnologic industrial;

- schimbări sezoniere ale procesului tehnologic industrial care pot conduce la dereglarea procesului de epurare etc.

În sensul celor de mai sus, trebuie arătat că tratarea în comun a celor două feluri de ape se dovedeşte uneori chiar de la început incompatibilă, în primul rând, deoarece industria evacuează o serie de substanţe care inhibă procesele de epurare. Cercetările preliminare la proiectarea unei staţii de epurare comună au drept scop principal să stabilească aceste substanţe, să facă recomandări în privinţa separării lor înainte de a ajunge la colectorul comun şi asupra posibilităţilor de epurare separată a apelor de transport ale acestora, ajungându-se astfel, câteodată, la necesitatea construirii de staţii de preepurare.

Îndepărtarea sau reducerea substanţelor nocive prezente în procesul tehnologic industrial, care pot inhiba procesele de epurare sau degrada reţeaua de canalizare se poate face prin o bună şi atentă întreţinere a instalaţiilor industriale paralel cu valorificarea unor substanţe nocive; înlocuirea proceselor şi echipamentelor vechi cu unele noi şi mai eficiente; recircularea unor substanţe nocive care iau parte la procesul tehnologic industrial; îmbunătăţirea şi buna gospodărire a procesului tehnologic etc.

77

Condiţiile evacuării apelor uzate industriale în reţeaua de canalizare orăşenească sunt, în general, în toate ţările asemănătoare, la noi în ţară, acestea fiind reglementate prin "Normativul privind condiţiile de descărcare a apelor uzate în reţelele de canalizare a centrelor populate" . În sensul normativului menţionat, apele uzate, ce se descarcă în reţelele de canalizare a centrelor populate nu trebuie să conţină în secţiunea de control următoarele substanţe:

- substanţe în suspensie a căror cantitate, mărime şi natură constituie un factor activ de erodare a canalelor, provoacă depuneri sau stânjenesc curgerea hidraulică normală şi anume: suspensii grele sau alte materiale care se pot depune; corpuri solide, plutitoare sau antrenate, care nu trec prin grătarul cu spaţiu liber de 20 mm între bare; suspensii dure, care pot genera zone de erodare a colectoarelor; păcură, uleiuri, grăsimi sau alte materiale, într-o formă şi cantitate care pot genera aderenţe de natură să provoace zone de acumulări a unor depuneri pe pereţii colectorului; substanţe care în apa reţelelor de canalizare provoacă fenomene de coagulare, care duc la formare unor depuneri în colectoare;

- substanţe cu agresivitate chimică asupra materialelor folosite în mod obişnuit în construcţia reţelelor de canalizare şi staţiilor de epurare a apelor uzate din centrele populate;

- substanţe de orice natură în stare de suspensie, coloidale sau dizolvate care, în această stare sau prin evaporare, stânjenesc exploatarea normală a canalelor şi staţiilor de epurare sau provoacă împreună cu aerul amestecuri detonante;

- substanţe nocive care pot pune în pericol personalul de exploatare a canalizării;

- substanţe inhibatoare ale procesului de epurare în cantităţi care, în condiţiile diluării realizate în reţeaua de canalizare, ar putea prejudicia funcţionarea treptei de epurare biologică sau a celei de fermentaţie a nămolului;

- deşeuri radioactive;- substanţe care singure sau în amestec cu apa de canalizare pot degaja miros

neplăcut;- substanţe colorante;- substanţe organice greu biodegradabile.Se recomandă ca staţiile de epurare în comun să fie prevăzute cu bazine de

egalizare a debitelor şi concentraţiilor, amplasate la intrarea în staţia de epurare, necesare prevenirii eventualelor şocuri ce-ar putea aduce prejudicii, îndeosebi epurării biologice. De asemenea, prevederea unei staţii de clorare după epurarea biologică este indicată de cele mai multe ori, în scopul distrugerii bacteriilor, uneori în cantităţi mari, aduse de apele uzate industriale.

Încărcarea organică, exprimată prin CBO5, se modifică sensibil o dată cu introducerea apelor uzate industriale în reţeaua orăşenească. Se ştie că CBO5 al unor ape uzate industriale poate fi chiar de sute de ori mai mare ca cel al apelor uzate menajere, o cantitate mică de apă uzată industrială putând, deci, să mărească mult

78

încărcarea organică a staţiei de epurare şi, deci, să provoace deranjamente în exploatarea ei. Se impune, în consecinţă, verificarea instalaţiilor de epurare biologică din acest punct de vedere. Cercetările trebuie să stabilească dinamica degradării substanţei organice din apa uzată industrială şi din cea a amestecului de apă uzată orăşenească şi industrială, necesară verificării capacităţii şi eficienţei instalaţiilor existente puse să lucreze în condiţii noi.

Toate condiţiile de descărcare a apelor uzate în reţeaua de canalizare orăşenească au în vedere, în general, interacţiunea unor substanţe, în special cele aduse de apele uzate industriale, care ar putea duce la formarea de gaze periculoase, compuşi corosivi, coagulanţi care ar avea ca rezultat depunerea substanţelor în suspensie în reţeaua de canalizare etc.

Dacă industria este amplasată imediat în vecinătatea staţiei de epurare, construcţia unui canal separat pentru industrie până la staţia de epurare comună (orăşenească) poate conduce uneori la avantaje, astfel:

- dacă apele uzate industriale conţin cantităţi mici de substanţe în suspensie, apele pot fi îndreptate direct spre epurarea biologică, fără a mai încărca hidraulic epurarea mecanică;

- se poate prevedea o preepurare separată pentru apele uzate industriale, chiar în staţia de epurare orăşenească;

- există posibilitatea economisirii unor cheltuieli de investiţie, prin construirea canalului separat menţionat mai sus.

Evacuarea directă a apelor uzate industriale în receptori, după epurarea necesară, este condiţionată de o serie de factori, dintre care se menţionează: aşezarea industriei faţă de oraş, raportul dintre debitele orăşeneşti şi industriale, costul instalaţiilor de preepurare şi al racordului de canalizare, natura apelor uzate industriale etc. La noi în ţară, aproape toate marile combinate industriale aşezate în apropierea oraşelor îşi evacuează apele uzate în receptorul învecinat.

Legea apelor prevede o serie de restricţii cum sunt, de exemplu: interzicerea punerii in funcţiune de obiective economice noi sau dezvoltarea celor existente, darea in funcţiune de noi ansambluri de locuinţe, introducerea la obiective economice existente de tehnologii de producţie modificate care măresc gradul de încărcare a apelor uzate, fără punerea in funcţiune a reţelelor de canalizare si a instalaţiilor de epurare, ori fără realizarea altor lucrări si masuri care sa asigure pentru apele uzate evacuate respectarea prevederilor impuse prin autorizaţia de gospodărire a apelor.

Un rol însemnat in limitarea la minim a poluării apelor provocate de activitatea industriala ii are buna gospodărire si economisirea acesteia prin trei cai:

-reciclarea apei maximum posibil;-recuperarea nu numai a apei, dar si a substanţelor valorificabile pe care le

conţine;-evitarea pe cat posibil a degradării apei.

79

Aplicarea celor trei principii: reciclare, recuperare, non-degradare a calităţii, are un efect benefic nu numai asupra mediului ci si sub aspect economic si productiv.

BIBLIOGRAFIE

1. Chirilă, Elisabeta, Protecţia mediului, Ovidius University Press, Constanţa, 2000.

2. Diana Robescu, Szobolcs Lanyi, Attila Verestoy, Dan Robescu, Modelarea şi simularea proceselor de epurare , Editura Tehnică Bucureşti, 2004

3. Coordonator Mircea Negulescu, Epurarea apelor uzate industriale (vol. 1), Ed. Tehnica, Bucuresti, 1987

4. Dima M. s.a., Bazele epurarii biologice a apelor uzate. Ed. ETP Tehnopress, Iasi, 2002,

5. Robesen D. s. a. Tehnologii, instalatii si echipamente pentru epurarea apei. Ed. Tehnica, Bucuresti, 2000

6. Giurma Ion. Sisteme de gospodarirea apelor. Partea I, Ed.CERMI Iasi, 20007. Ianculescu O., Ionescu Gh., Racoviţeanu R. Epurarea apelor uzate, Ed.

Matrixrom, Bucureşti, 2001;8. Neag, Gh., Depoluarea solurilor şi apelor subterane, Editura Casa Cărţii de

Ştiinţă, Cluj Napoca, 1997.9. Robescu Dan, Robescu Diana. Instalatii de transport hidropneumatic si de

depoluare a apei. Indrumar de laborator, U.P.B.,1995.10. Robescu Dan, Szabolcs Lanyi, Constantinescu Ionel. Metodologie de

determinare a parametrilor instalaţiilor de oxigenare. UPB, Bucureşti, 198011. Robescu Dan, Szabolcs Lanyi, Robescu Diana, Attila, Verestoy Wastewater

treatment technologies, installations and equipments. Editura Tehnică, Bucureşti, 2004.

12. Robescu Dan, Szabolcs Lanyi, Robescu Diana, Attila Verestoy. Fiabilitatea proceselor, instalaţiilor şi echipamentelor de tratare şi epurare a apelor. Editura Tehnică, Bucureşti, 2002

13. Stoianovici S., Robescu D. Calculul si constructia echipamentelor de oxigenare a apelor uzate. Editura Ceres, Bucuresti 1986.

14. Stoianovici S., Robescu D. Procedee si echipamente necesare pentru tratarea si epurarea apei. Editura Tehnica, Bucuresti,1982.

15. Varduca Aurel. Protectia calitatii apelor. Ed. H.G.A., Bucuresti, 200016. Varduca Aurel. Monitoringul integrat al calitatii apelor. Ed. H.G.A.,

Bucuresti, 199917. Tobolcea V., Ungureanu D. Managementul apelor uzate. Partea I. Iasi:,

199318. Rojanschi V, Bran F, Protec ia i ingineria mediuluiț ș , Ed. Economică,

Bucure ti, 1997ș

80

19. Universitatea Tehnică din Cluj- Napoca, Facultatea Stiin a si Ingineriaț Materialelor, Mediului Procedee si Echipamente de Epurarea Apelor – suport curs

81