c2_epurarea si autoepurarea. statii de epurare a apelor uzate

8/17/2019 C2_Epurarea Si Autoepurarea. Statii de Epurare a Apelor Uzate

http://slidepdf.com/reader/full/c2epurarea-si-autoepurarea-statii-de-epurare-a-apelor-uzate 1/11

Sisteme de depoluare în industria alimentară

As.dr.ing. Nicoleta Ungureanu 1

CURS 2

EPURAREA ȘI AUTOEPURAREA APELOR UZATE.TIPURI DE STAȚII DE EPURARE A APELOR UZATE

1. Epurarea apelor uzateEpurarea apelor este un proces complex de reținere și / sau neutralizare prin diferite

mijloace a substanțelor poluante aflate în apele uzate, sub formă de suspensii, în stare coloidalăsau în stare dizolvată, în scopul reintroducerii acestora în circuitul hidrologic, prin deversare într-un emisar, fără ca prin aceasta să se aducă prejudicii atât faunei și florei acvatice, cât și omului.

Directiva Consiliului Europei 91/271/2002 transpusă prin H.G. 188/2002 defineşte procesul de epurare ca fiind îndepărtarea din apele uzate a substanţelor toxice, amicroorganismelor, etc., în scopul protecţiei mediului înconjurător, a emisarului în primul rând,dar şi a solului şi aerului.

În urma procesului de epurare rezultă două produse:- apa epurată, în diferite grade, care se deversează în emisar sau este folosită la irigații

sau în alte activități.

- substan țe poluante extrase, care se numesc generic nămoluri și pot fi stabilizate,

depozitate sau prelucrate în vederea valorificării.În procesul de epurare a apelor uzate sunt cuprinse două mari grupe de operații succesive:

- reținerea și / sau neutralizarea substanțelor poluante din apele uzate, în urma cărorarezultă nămoluri.

- prelucrarea nămolurilor.Pe parcursul procesului de epurare a apelor uzate, procedeele și metodele de extragere a

substanțelor poluante din apă sunt de natură mecanică, biologică și chimică. Alegerea unuianumit flux tehnologic de prelucrare este legată de natura substanței poluante din apa uzată, dar și de gradul de epurare care se dorește a fi atins, determinat din rațiuni ecologice și economice.

Astăzi se admite că nu există premise absolut sigure conform cărora s-ar ajunge în timp lao stare satisfăcătoare a calității apelor, numai cu ajutorul epurării mecano-biologice și chimice.Astfel, se impun măsuri care împreună cu folosirea unor procedee moderne și eficiente deepurare, se pot constitui într-un sistem optimizat de protejare a calității apelor. Aceste măsurisunt prevăzute atât la nivelul surselor de poluare, în scopul diminuării debitelor și încărcărilor poluante în influent, cât și la nivelul cursurilor de apă receptoare (emisari) în care sunt deversate

apele epurate (efluenții).Dintre măsurile ce se pot aplica surselor de poluare, se pot aminti:- introducerea unor tehnologii cu consum redus de apă sau total neconsumatoare, puțin

poluante sau total nepoluante- recircularea apelor uzate – este un procedeu care poate diminua debitele evacuate,

degrevând astfel receptorii apelor uzate- folosirea la irigații a unor categorii de ape uzate, direct sau după un tratament adecvat.





Dintre măsurile care se pot aplica cursurilor de apă receptoare, amintim:- aerarea intensă a râurilor sau lacurilor poluate, folosind agregate construite în acest scop

(aeratoare speciale), prin acestea asigurându-se o oxigenare suplimentară, rezultând o reducere agradului de poluare cu substanțe organice care trebuie oxidate

- destratificarea termică a apelor stătătoare, adică înlocuirea cu apă bună de la suprafață a

apei de a adâncime, care prin stagnare își înrăutățește calitatea

- sporirea debitelor maxime în cursurile de apă receptoare ale apelor uzate prinintermediul lucrărilor de amenajare (ex: acumulări sau deriva ții prin care se reduce gradul de

diluție al apelor uzate în apele receptorului, fapt cu o importanță deosebită în caliatteaamestecului)

- crearea pe cursul de apă receptor a condițiilor de autoepurare, proces care dacă este

dirijat corespunzător poate crea un minim de condi ții care să ducă la îm bunătățirea naturală aapelor de suprafață.

2. AutoepurareaAutoepurarea este un proces natural complex, fizico-chimic, biologic și bacteriologic, prin care impurificarea unei ape curgătoare sau stătătoare se reduce treptat, odată cu îndepărtareade sursa de impurificare.

Factorii fizici care influențează autoepurarea sunt: sedimentarea, temperatura, lumina șimișcarea cursurilor de apă.

Factorii chimici reprezentativi:- aerul (oxigenul) – factorul cu cea mai mare importanță, de concentrația sa în apă

depinzând procesul de descompunere biochimică a substanțelor organice, oxidarea substanțelor

minerale și popularea cu organisme a sistemelor acvatice

- dioxidul de carbon – care se constituie ca sursă principală pentru sintetizareasubstanțelor organice de către plante

- alte elemente care contribuie la crearea condițiilor de viată acvatică: Fe, Mn, N, Po, S,Ca, Si., Mg, K, Al.

Factorii biologici: organismele acvatice – bacterii, protozoare, macrovertebrate, planteclorofiliene.

Rolul principal în autoepurarea apelor îl au bacteriile aerobe, care se dezvoltă în prezența

oxigenului liber. Bacteriile anaerobe, care se dezvoltă în absența oxigenului liber, au un rol

secundar, preluând oxigenul legat chimic. Există și bacterii facultativ anaerobe, care au posibilitatea de a utiliza atât oxigen liber, cât și oxigen legat chimic. Toate aceste bacteriiintervin în procesul de autoepurare, activitatea unora fiind condi ționată de activitatea celorlalte.Procesul de autoepurare are loc într-o anumită ordine, în funcție de natura și cantitateasubstanțelor organice, de condițiile fizico-chimice și hidrologice ale apei. În general, toate procesele aerobe descompun materia organică în dioxid de carbon și apă, iar procesele anaerobe

în dioxid de carbon și metan. De asemenea, un rol îl au și procesele din stratul de nămol de pefundul apei, care sunt aerobe la suprafață și anaerobe în interiorul stratului de nămol.





3. Staţii de epurare a apelor uzateStația de epurare reprezintă totalitatea construcţiilor şi instalaţiilor realizate pentru

reţinerea poluanţilor prezenţi în apele uzate. Aceste instalaţii (construite sau adaptate pentruacest scop) realizează accelerarea proceselor de epurare naturală şi / sau folosesc diverse procedee fizico-chimice pentru diminuarea cantităţii / concentraţiei poluanţilor pe care îi conţine

apa uzată, astfel încât să fie respectate condiţiile de evacuare impuse prin reglementările învigoare (NTPA001/2002 sau avizul / autorizaţia de gospodărire a apelor).

În funcție de obiectivele pe care le deservesc, stațiile de epurare se clasifică în stații de

epurare locale și generale.Sta țiile de epurare locale (stații de preepurare) sunt aferente unităților industriale sau

agrozootehnice, din al căror proces rezultă ape uzate cu caracteristici specifice. Stațiile de

epurare locale au următoarele roluri:- reținerea din apele uzate a substanțelor valoroase (în scopul reutilizării) sau nocive

(în scopul neutralizării)

- aducerea apelor uzate la un grad de poluare admisibil pentru deversarea în sistemelede canalizare ale centrelor populate, ale căror caracteristici sunt stipulate în“Normativul privind condițiile de evacuare a apelor uzate în rețelele de canalizare ale

localităților ”, NTPA 002/1997.- uniformizarea debitelor apelor uzate.Apele rezultate din stațiile de preepurare sunt deversate în sistemul de canalizare al

localității.

Staţiile de epurare generale (orăşenești) realizează epurarea apelor din rețeaua de

canalizare a localității, în care se găsesc ape uzate menajere, ape uzate industriale, ape meteorice,ape de drenaj, ape de suprafață, în propor ții variabile. Apele rezultate din aceste stații sunt

deversate în cursul de apă receptor (emisar).Pe lângă aceste tipuri de stații, mai pot fi amintite:

Staţii de epurare industriale: sunt acele staţii de epurare care îndepărtează poluanţii dinapele uzate industriale şi / sau menajere astfel încât efluentul epurat să poate fi evacuat înreceptori naturali sau să fie refolosit.

Staţii de epurare independente: ministaţii de epurare a apelor uzate provenite de la zonerezidenţiale izolate, sau mici unităţi sociale şi/sau comerciale care conţin de regulă treapta primară şi cea secundară de epurare. Un bazin de stocare a apelor uzate la locuinţe individualesau grupuri de locuinţe, poate fi considerat staţie de epurare individuală cu treaptă primară(mecanică).

4. Metode de epurare a apelor uzate

În procesul de epurare a apelor uzate se pot utiliza următoarele categorii de metode deepurare: metode mecanice, metode chimice și metode biologice.

1. Metodele mecanice de epurare aplicate apelor uzate urbane constau în:





- sitarea apei în scopul separării împurităţilor grosiere din apele supuse procesului deepurare;

- sedimentarea (decantarea) în scopul separării suspensiilor solide decantabile din apelesupuse procesului de epurare sau îngroşării nămolurilor;

- flotarea în scopul separării împurităţilor uşoare (cu structură ramificată) sau a

impurităţilor coloidale hidrofobe din apele supuse procesului de epurare;- micrositarea, filtrarea, ultrafiltrarea în scopul eliminării avansate a suspensiilor solide

şi coloizilor din apele supuse procesului de epurare sau deshidratării nămolurilor;- absorbţia pe medii poroase în scopul eliminării avansate a substanţelor organice

dizolvate, sau a eliminării substanţelor greu biodegradabile sau nebiodegradablile;- filtrarea în scopul deshidratării nămolurilor;- centrifugarea în scopul deshidratării nămolurilor;- evaporarea şi infiltrarea-percolarea în scopul deshidratării nămolurilor - procedee termice în scopul condiţionării, pasteurizării, uscării şi incinerării

nămolurilor;- iradierea cu raze UV în scopul dezinfectării apelor supuse procesului de epurare;

2. Metodele biologice de epurare a apelor uzate:- fermentarea aerobă în scopul epurării biologice a apei sau a stabilizării nămolurilor;- fermentarea anaerobă în scopul stabilizării nămolurilor sau a epurării biologice aapei;- nitrificarea - denitrificarea în scopul eliminării azotului din apele uzate;- eliminarea biologică a fosforului din apele uzate.

3. Metodele chimice de epurare a apelor uzate:- neutralizarea în scopul corectării pH-ului apelor supuse procesului de epurare;- coagularea - flocularea în scopul clarificării apelor supuse procesului de epurare sauîngroşării nămolurilor;- schimbul ionic în scopul demineralizării sau a îndepărtării unor compuşi chimici dinapele supuse procesului de epurare;- oxidarea chimică în scopul îndepărtării unor substanţe organice greu biodegradabilesau a unor substanţe minerale nedorite din apele supuse procesului de epurare saudeshidratării nămolurilor;- clorinarea în scopul dezinfectării apelor supuse procesului de epurare;- ozonizarea în scopul dezinfectării apelor supuse procesului de epurare;- tratarea cu săruri metalice în scopul eliminării fosforului din apelor supuse procesului de epurare;- condiţionarea chimică a nămolurilor;- tratarea chimică în scopul recuperării de metale sau substanţe valoroase din apeleuzate sau nămoluri.





- tratarea chimică în scopul extragerii/neutralizării unor substanţe toxice sau

periculoase din apele uzate sau nămoluri.

Combinarea acestor metode permite o purificare avansată, efluenţii epuraţi putând fireintroduşi în circuitul economic. Adoptarea unui anumit procedeu depinde de: cantitatea

efluentului; conţinutul în poluanţi; condiţiile de calitate impuse la evacuarea apei epurate înemisar; mijloacele finaciare ale agentului economic respectiv.

Alegerea uneia sau alteia dintre metodele și procedeele de epurare se face în general înfuncție de compoziția și caracteristicile apelor uzate, precum și de cerințele gradului de epurare

la evacuarea în emisar. Astfel, apele uzate cu încărcătură preponderent anorganică se trateazămai ales cu metode fizico-chimice, cele cu încărăctură predominant organică se tratează prinmetode fizico-chimice și biologice.

Gradele de epurare practic realizabile în stațiile de epurare variază în jurul valorii de20%, 60%, 80% și 90%, în funcție de structura stației și de metodele folosite. În tabelul 2.1 suntindicate gradele de epurare care se pot obține prin diferite metode și procedee de epurare.

Tabelul 2.1. Eficiența procedeelor epurare a apelor uzate, [1]

5. Tipuri de stații de epurare a apelor uzate

O staţie de epurare este alcătuită din una sau mai multe din trepte de epurare: primară(mecanică), secundară (biologică) şi terţiară (cu reţinerea azotului şi / sau fosforului).

Schema unei instalaţii de epurare se stabileşte în funcţie de:- caracteristicile apei uzate;

- provenienţa apei uzate;

- gradul de purificare necesar;

- metodele de tratament a nămolului;

- suprafaţa disponibilă;

- tipul echipamentului ce va fi folosit;

- condiţiile locale.





În funcţie de tipul şi tehnologia de epurare folosită, se pot întâlni diferite instalaţii deepurare a apelor uzate, cu costuri şi performanţe de epurare diferite. Pentru a respecta condiţiilede evacuare impuse, o sursă de poluare trebuie să aleagă tehnologiile şi instalaţiile adecvate,astfel încât efluentul staţiei de epurare să aibă caracteristici cantitative şi calitativecorespunzătoare.

În practică se întâlnesc:- stații de epurare într -o singură treaptă (epurare mecanică)- stații de epurare în două trepte (epurare mecano-biologică sau epurare mecano-

chimică)- stații de epurare în trei trepte (epurare mecano -biologică și o treaptă ter țiar ă, care

poate fi chimică – de diverse tipuri sau dezinfecție, filtrare prin nisip, microfiltrare).

Stația de epurare mecanică are următoarea structură:

Fig. 2.1. Structura unei stații de epurare mecanică (într-o singură treaptă)

nisip

Ape de drenaj

Receptor (emisar)

Efluent

nămol primar

nămoldeshidratat

impurități grosiere

Grătare

Deznisipatoare

Decantoareprimare

impurități grosiere

Ape uzate (influent)

Dezintegrator

Separatoarede grăsimi

Platformăde drenaj





Stația de epurare mecanică este într -o singură treaptă. Se adresează apelor cu un conținut

redus de substanțe organice și chimice, fiind predominante particulele minerale în suspensie.

Acest tip de stație reține 40 – 60% din suspensii, 20 – 40% încărcătură de CBO5, 10 – 20% din încărcătura cu fosfor și azot.

Stația de epurare mecano – chimicăEste o stație mai complexă, cu o treaptă mecanică și una chimică. Prin treapta chimică se

realizează:- neutralizarea- schimbul ionic – procedeu care se bazează pe însușirea unor substanțe de a schimba

ioni proprii cu ionii din soluția cu care vin în contact, formând compuși care nu se

dizolvă- oxidarea chimică – procedeu care se aplică apelor uzate care conțin substanțe

organice biorezistente sau substanțe anorganice nedorite

- dezinfecția – procedeu prin care se distrug celulele vii, prin metode chimice, cureactivi care difuezează în interiorul acestora- flocularea – coagularea – prin introducerea în apele uzate a unor reactivi (sulfat de

aluminiu, clorură ferică, etc) care realizează coagularea substanțelor coloidale,

permițând separarea lor prin sedimentare.Acest tip de stație se folosește la epurarea apaelor industriale de diverse origini, eficiența

unor astfel de instalații constă în reducerea cantităților de suspensii și coloizi cu 60 – 85%.

Fig. 2.2. Stație de epurare mecano – chimică, cu treaptă chimică de coagulare – floculare

Influent

Treaptamecanică

Nămol rimar

A e decantate

EfluentEmisar (receptor)

Treaptachimică

Bazin deamestec și

reac ie

Stație de preparare și

dozare a reactivilor





Stații de epurare mecano – biologice – au două tipuri de structuri tipice, după modul încare se realizează epurarea:

- epurare în condiții apropiate de cele naturale

- epurare artificială

a) Epurarea în condiții apropiate de cele naturale

Epurarea biologică se realizează pe câmpuri de irigație sau de infiltrație, din care se

colectează uneori ape de drenaj, care sunt deversate ca ape epurate într-un emisar. Mai există și

iazuri biologice.

Fig. 2.3. Structura unei stații de epurare mecano – biologică în condiții apropiate de cele naturale

b) Epurarea artificialăÎn figura 2.4 este prezentată o stație mecano – biologică la care treapta biologică este cu

bazine de aerare cu nămol activat. Pentru variantele la care treapta biologică are biofiltre, schemade ansamblu a stației mecano – biologice este similară (figura 2.5).

Uneori, la stațiile mecano – biologice pot fi folosite și instalații chimice (de tratare cu

coagulanți - floculanți sau dezinfecție). Tratarea cu coagulanți - floculanți se face înainte de

introducerea apei în decantorul primar, iar dezinfecția se adresează efluentului stației.

Influent

Treapta

mecanică

Câmpuri

de irigație

Câmpuri

de infiltrație





Fig. 2.4. Structura unei stații de epurare mecano – biologică în condiții artificiale (cu treaptă biologică dotată cu bazine de aerare cu nămol activ)

nisip

Efluent

nămol primar

suspensii grosiereseparate

Instalație

de sitare

Deznisipator

Decantorrimar

Separatorde grăsimi

Dezintegrator

Influent

grăsimiseparate

T r a t a r e c u

c o a g u l a n ț i

TREAPTAMECANICĂ

Bazin de aerarecu nămol activ

Decantorsecundar

Bazin decontact

Receptor

TREAPTA

BIOLOGICĂ

Bazin deamestec

nămol

nămol secundar în excesnămol recirculat

ape drenată

Îngroșătorde nămol

Instalație

fermentarenămol

Instalații

pentrudeshidratarea

nămolului

nămolfermentat

nămol fermentatdeshidratat

gaz defermenta ie

Rezervorde gaz

Centralătermică

TREAPTA DEPRELUCRAREA NĂMOLULUI





Fig. 2.5. Structura unei stații de epurare mecano – biologică în condiții artificiale (cu treaptă biologică dotată cu biofiltru)

nisip

Efluent

nămol primar

suspensii grosiereseparate

Instalație

de sitare

Deznisipator

Decantorrimar

Separatorde grăsimi

Dezintegrator

Influent

grăsimiseparate

TREAPTAMECANICĂ

Biofiltru

Decantorsecundar

Bazin decontact

Receptor

TREAPTA

BIOLOGICĂ

Bazin de

amestecnămol

nămol secundar apă recirculată

ape drenată

Instalații

pentrudeshidratarea

nămolului

nămolamestecat

nămoldeshidratat

PRELUCRAREANĂMOLULUI





Staţiile de epurare în trei trepte sunt, cel mai frecvent, staţii de epurare formate dintr-ostructură mecano-biologică clasică la care se adaugă o treaptă terţiară de epurarea avansată.

În prezent, în lume, performanţele staţiilor mecano-biologice clasice nu mai sunt suficienteşi de aceea acestea sunt completate cu o treaptă distinctă, terţiară, care de regulă asigură prindiferite metode şi procedee de epurare (artificiale sau naturale) atât eliminarea avansată din apele

uzate a suspensiilor solide şi a materiilor organice, cât şi eliminarea nutrienţilor, substanţelor greu biodegradabile şi substanţelor toxice din apele uzate, realizându-se grade superioare, cu valoriînalte, de epurare ale acestora.

BIBLIOGRAFIE

[1]. Cocheci V., Popp V. I., Bacaloglu R., ş.a., Buletinul ştiinţific şi tehnic, seria Chimie,I.P.T.V.Timişoara, Dom 23(37) fasc.1, 1978.

c2_epurarea si autoepurarea. statii de epurare a apelor uzate

Documents