CURS51. Eliminarea azotului din apele uzate urbane n epurarea apelor uzate eliminarea azotului se face prin dou procese biologice consecutive i anume nitrificarea i denitrificarea.-Nitrificarea este un proces biologic aerob n dou faze prin care azotul amoniacal sau organic este oxidat mai nti prin aciunea unor bacterii autotrofe la nitrii (NO2-), dup care nitriii sunt oxdai prin aciunea acelorai bacterii aerobe la nitrai (NO3-). Ambele faze se desfoar simultan, biomasa bacterial gsindu-se dispersat n apa uzat supus tratamentului sub form de nmol activ (n cadrul unor bazine aerate) sau sub form de pelicul biologic, fixat pe diferii supori (n cadrul biofiltrelor, biodiscurilor sau a bioreactoarelor cu pat integrat sau mobil). Bacteriile nitrificatoare cele mai reprezentative pentru prima faz a procesului sunt din specia Nitrosomonas dar mai pot contribui i alte specii cum ar fi Nitrosococcus sau Nitrosospira, n timp ce bateriile cele mai reprezentative pentru a doua faz a procesului sunt din specia Nitrobacter dar mai contribuie i alte specii bacteriene cum ar fi Nitrospina, Nitrococcus i Nitrospira. Toate aceste specii de bacterii sunt clasificate ca bacterii autrotrofe deoarece acestea elibereaz energia rezultat din oxidarea compuilor anorganici (n cazul de fa compui pe baz de azot) i utilizeaz ca surs de hran carbonul anorganic (CO2). Bacteriile nitrificatoare necesit o cantitate semnificativ de oxigen pentru a realiza reaciile biochimice, produc o cantitate mic de biomas nou i distrug alcalinitatea apei prin consumul de bioxid de carbon i producerea de ioni de hidrogen. Se poate meniona c fa de activitatea bacteriilor heterotrofe din cadrul procesului de epurarea biologic a substanelor organice cu nmol activ, dezvoltarea bacteriilor nitrificatoare este mult mai lent iar cantitatea de biomas nou creat raportat la cantitatea de substrat consumat este mult mai mic. Din aceast cauz durata de desfurare necesar procesului de nitrificare n condiii de oxigenare i de pH adecvate este de 10 20 zile la 10C i de 4 7 zile la 20C.-Denitrificarea este un proces biologic de reducere a nitrailor i nitriilor din apa uzat la azot gazos (N2) dup o succesiune de reacii:NO3- NO2- NO N2O N2 Procesul de denitrificare este realizat de o varietate de bacterii comune heterotrofe care n mod normal se gsesc n procesele biologice aerobe, cele mai multe fiind bacterii facultativ aerobe care au abilitatea de a utiliza nitraii, nitriii sau oxigenul elementar pentru oxidarea materiilor organice. Bacteriile capabile de a realiza denitrificare aparin urmtoarelor specii: Achromobacter, Acinetobacter, Agrobacterium, Alcaligene, Arthrobacter, Bacillus, Chromobacterium, Corynebacterium, Flavobacterium, Hypomicrobium, Moraxella, Nesseria, Paracoccus, Propinibacteria, Pseudomonas, Rhizobium, Rhodopseudomonas, Spirillum i Vibrio. Studii recente au artat c reducerea nitriilor la azot gazos este realizat de un numr mult mai mare de specii specializate dect cele care reduc nitraii la nitrii. n urma reaciilor biochimice de denitrificare se produce biomas heterotrofic nou i alcalinitate. Astfel, bazat pe stoichiometria reaciilor se poate arta c denitrificare poate produce 3,57 mg/l alcalinitate echivalent CaCO3, i cca. 0,4 g biomas heterotrofic nou pentru fiecare gram de CBO5 consumat. Formarea de biomas heterotrofic nou este influenat de o serie de factori cum ar fi: tipul i concentraia substratului, concentraia de oxigen dizolvat, alcalinitatea, pH-ul i temperatura dintre care cel mai important este calitatea substratului (sursei de carbon utilizate).Instalaiile pentru eliminarea azotului se gsesc n practic ntr-o mare varietate de sisteme cu configuraii care se pot clasifica dup urmtoarele criterii:- dup modul n care se gsete biomasa activ n reactor: - sisteme cu biomas dispersat n bazinul de reacie (sub form de nmol activ);- sisteme cu biomas sub form de pelicul fixat pe diveri supori;- sisteme combinate.- dup tipul proceselor care au loc n reactor: - sisteme de nitrificare, n care au loc procese de nitrificare;- sisteme de denitrificare, n care au loc procese de denitrificare;- sisteme combinate, n care au loc att procese de nitrificare, ct i procese de denitrificare.- dup locul i modul n care se desfoar procesul de eliminare a azotului: - sisteme integrate, n care procesul de eliminare a azotului are loc n treapta biologic (secundar) a staiilor de epurare, n aceeai instalaie n care se elimin i substaele organice, procesele fiind concomitente; - sisteme independente, n care procesul de eliminare a azotului are loc n treapta teriar (avansat) a staiilor de epurare, ntr-o instalaie de sine stttoare, procesul de eliminare a azotului fiind consecutiv procesului de eliminare a substanelor organice, care are loc n treapta biologic (secundar) a staiilor de epurare; Din acest ultim punct de vedere, n prezent n practic au fost dezvoltate att sisteme integrate de eliminare biologic a azotului concomitent cu eliminarea biologic a materiilor organice prin modificarea instalaiior existente n treapta biologic a staiilor de epurare mecano-biologice clasice ct i sisteme separate de eliminare biologic a azotului prin constituirea unor instalaii de evacuare a azotului de sine stattoare n treapta avansat a staiilor de epuarre a apelor uzate.2. Eliminarea fosforului din apele uzate urbane Eliminarea fosforului din apele uzate se poate face pe dou ci diferite i anume prin tratamente chimice (cea mai frecvent ntlnit modalitate de eliminare a fosforului) sau prin tratamente biologice.Eliminarea fosforului din apele uzate prin metode chimice este o metod clasic, fiabil, validat de timp. Pentru eliminarea fosforului se utilizeaz diferii coagulani care se introduc n apa uzat supus tratamentului, acetia reacionnd cu fosfaii solubili din aceasta formnd precipitai insolubili care sunt eliminai printr-un proces de separare, cel mai frecvent prin sedimentare. Cei mai utilizai coagulani sunt srurile de metale (sulfat de aluminiu, clorur feric i alii) sau varul nestins (oxid de calciu). Adugarea de polimeri sau ali aditivi pot favoriza procesul de floculare deci i eficiena de sedimentare.Coaugulanii pe baz de sruri metalice, dintre care cei mai utilizai sunt sulfatul de aluminiu i clorura feric, sunt folosii att la tratarea apelor uzate urbane ct i a apelor uzate industriale. Acetia sunt mai puin corozivi, formeaz o cantitate mai mic de nmol i sunt comod de manipulat n comparaie cu cu varul nestins. Sulfatul de aluminiu poate fi administrat n apa supus tratamentului att sub form solid (pulbere) ct i sub form de soluie, ambele forme fiind necorozive. Clorura feric se administreaz sub form de soluie, aceasta prezentnd corozivitate i necesitnd luarea unor msuri corespunztoare de manipulare.Reaciile care au loc la introducerea sulfatului de aluminiu i clorurii ferice n apa uzat care conine fosfai sunt urmtoarele:Al2(SO4)3(14H2O) + 2H2PO4- + 4HCO3- 2AlPO4 + 4CO2 + 3SO42- + 18H2OFeCl3(6H2O) + H2PO4- + 2HCO3- FePO4 + 3Cl- + 2CO2 + 8H2O Tratamentul cu var nestins este de asemenea o cale de tratament pentru eliminarea fosforului din apele uzate, care se aplic din ce n ce mai rar mai ales din cauza corozivitii varului nestins, care reacioneaz instantaneu cu apa formnd hidroxidul de calciu, care este o substan foarte coroziv i care necesit mari precauii la manipulare i n instalaii. Atunci cnd varul nestins este introdus n ap acesta reacioneaz mai nti cu alcalinitatea din ap formnd carbonat de calciu (CaCO3). Aceasta crete pH-ul apei supuse tratamentului la valori peste 10, astfel nct ionii de calciu n exces vor reaciona cu ioni de fosfai formnd un compus precipitabil denumit hidroxilapatit (Ca5(OH)(PO4)3). Din cauz c varul nestins reacioneaz mai nti cu alcalinitatea din apa supus tratamentului, doz de var nestins nu depinde de cantitatea de fosfai din apa uzat, ci de alcalinitate acesteia, valorile tipice ale dozei de var fiind ntre 1,4/1 - 1,6/1 fat de alcalinitatea total a apei uzate, exprimat n CaCO3.Reacia tipic dintre compuii de calciu i fosfai este urmtoarea:5Ca2+ + OH-+ 3HPO4- Ca5OH(PO4)3 + 3H2O Dup cum a fost artat anterior, tratamentul chimic cu sruri metalice sau var nestins care se aplic apelor uzate n vederea eliminrii fosforului poate avea loc n diferite puncte ale staiei de epurare a apelor uzate, n funcie de aceste puncte de aplicare putndu-se defini noiunile de pre-precipitare, atunci cnd tratamentul de precipitare are loc n cadrul treaptei primare, de co-precipitare, atunci cnd tratamentul de precipitare are loc n cadrul treaptei secundare, concomitent cu tratamentul biologic i post-precipitare, atunci cnd tratamentul de precipitare are loc n cadrul treaptei teriare unde este urmat de obicei de un tratament de sedimentare sau filtrare. Eliminarea biologic a fosforului (metod mai rar folosit) este realizat n bazine cu nmol activ de microorganisme acumulatoare de fosfor (PAO), care se dezvolt n fluxul de nmol activ i care folosesc ca substrat (hran) acizii grai volatili.3. Instalaiile de micrositare cu tambur sunt constituite dintr-un tambur rotativ cu ax orizontal care are prevzut pe suprafaa sa cilindric lateral o estur cu ochiuri foarte fine. Principiul su de lucru, relativ simplu, este urmtorul :influentul de ap uzat brut este introdus n interiorul tamburului de micrositare, care se rotete cu turaie mic, i trece (gravitaional) prin sa suprafaa activ, pe care sunt reinute suspensiile solide. Efluentul clarificat, rezultat din trecerea apei supuse tratamentului prin suprafaa filtrant, este evacuat ntr-un rezervor inferior (n care tamburul este imersat parial). Pe msur ce procesul de micrositare are loc, suprafaa activ se ncarc cu reineri i astfel se formeaz un strat de precipitat care realizeaz filtrarea fluxului de ap uzat supus tratamentului. Ca rezultat al formrii stratului de filtrare, are loc creterea rezistenei la trecerea apei prin suprafaa activ a tamburului i nivelul apei din interiorul acestuia crete. Pentru obinerea unui flux constant de ap care parcurge instalaia, suprafaa activ a tamburului trebuie periodic curat i n acest scop, de regul sunt prevzute jeturi de ap curat sub presiune, orientate dinspre exteriorul ctre interiorul tamburului, care creaz un curent de ap de splare care mobilizeaz i nglobeaz reinerile din ochiurile esturii filtrante. Curentul de ap de splare este captat n interiorul unor jgheaburi special prevzute, de unde este evacuat la canalizare. De menionat c faza de curare a suprafeei active are loc fr ntreruperea procesului de micrositare, comanda de pornire-oprire a jeturilor de splare fiind iniiat automat de valoarea nivelului apei din interorul tamburului, i c apa necesar splarii este preluat din efluentul clarificat, reprezentnd un mic procent din acesta.4. Filtrarea prin strat granular este un procedeu frecvent folosit pentru clarificarea att a apelor uzate ct i a apelor de alimentare. Filtrele cu strat granular sunt instalaii care asigur o eficien de ndeprtare a suspensiilor solide de pn la 60%, pentru filtrele cu un singur strat granular i de pn la 75%, pentru filtrele cu straturi granulare multiple.Clasificarea filtrelor cu strat granular se face dup mai multe criterii i anume: - dup viteza de filtrare:- filtre lente, cu valori ale vitezei de filtrare ntre 0,104 0,167 m/h (2,5 - 4 m/zi); - filtre rapide, cu valori ale vitezei de filtrare ntre 5 7 m/h (se utilizeaz la tratamentul n vederea potabilizrii apei) i 7 15 m/h (se utilizeaz la tratamentul apelor industriale); - filtre ultrarapide, cu valori ale vitezei de filtrare peste 15 m/h.- dup compoziia stratului granular:- filtre uni-strat, la care stratul granular de lucru este constituit n totalitate din particule cu aceleai caracteristici; - filtre multi-strat, la care stratul granular de lucru este constituit din mai multe straturi aezate succesiv (unul peste altul), formate din particule cu caracteristici diferite.- dup presiunea de lucru:- filtre deschise (cu nivel liber), care lucreaz la presiune atmosferic; - filtre nchise, care lucreaz sub presiune.5. Instalaii de reinere a suspensiilor solide din apele uzate prin filtrare prin membrane Tratarea apelor uzate utiliznd membrane de microfiltrare sau ultrafiltrare a aprut i s-a dezvoltat ca un procedeu distinct care se constituiue ca o alternativ la tratamentul clasic, mecano-biologic al apelor uzate. Acest procedeu prezint urmtoarele avantaje n comparaie cu modul clasic de tratare a apelor uzate: se modific i se simplific radical structura staiilor de epurare a apelor uzate fcnd posibil renunarea la anumite obiecte tehnologice din staiile clasice (cum ar fi decantoarele, de exemplu), i prin aceasta se reduc semnificativ suprafeele necesare pentru dispunerea staiilor de epurare; se pot prelucra apa uzate cu ncrcri mari de poluani, cu valori pn la 20000 mg/l; microfiltrarea i ultrafiltrarea prin membrane conduce la reinerea majoritii materiilor volatile solubile cu mas molecular mare, situaie care favorizeaz eliminarea acestora prin mijloace biologice (biodegradare); prezint o bun capacitate de dezinfectare, asigurnd reduceri apreciabile ale ncrcrii apei cu bacterii i virusuri; asigur obinerea unor eflueni cu o calitate superioar. Principial, procedeul de tratarea apelor prin utilizarea membranelor este constituit din combinarea unui tratament biologic cu nmol activ i trecerea efluentului rezultat printr-un ansamblu (baterie) de membrane de microfiltrare sau ultrafiltrare. Astfel se combin beneficiile epurrii biologice i micro sau ultra-filtrarii, i se asigur o separare avansat a ncrcrilor cu suspensii solide i substane dizolvate, organice sau anorganice, din apele uzate, precum i o biodegradare accentuat a reinerilor, mai ales datorit duratei mari de retenie a mapei uzate n bioreactor (ntre 30 60 zile).Principial, au fost dezvoltate dou variante de sisteme de tratare a apelor uzate prin utilizarea membranelor i anume: sistemul n care micro sau ultra-filtrarea prin membrane se face separat, n afara bioreactorului (cu membrane externe), caz n care ansamblul de membrane se constituie ntr-o instalaie separat, plasat consecutiv bioreactorului, i sistemul n care micro sau ultra-filtrarea prin membrane se face chiar n bioreactor (cu membrane interne), caz n care ansamblul de membrane este plasat chiar n interiorul bazinului bioreactorului, ntr-o construcie integrat.6. Eliminarea impuritilor din ape prin osmoz invers - Osmoza este un fenomen care are loc atunci cnd dou soluii cu concentraii diferite sunt separate printr-o membran semipermeabil (adic permeabil numai pentru solvent i nu pentru substana dizolvat), n care solventul trece prin membrana semipermeabil dinspre soluia mai diluat ctre soluia mai concentrat pn n momentul n care presiunea hidrostatic care se exercit asupra soluiei mai concentrate atinge o valoare de echilibru denumit presiune osmotic.- Osmoza invers este un proces care se realizeaz n sens invers osmozei normale prin care se exercit asupra soluiei mai concentrate o presiune mai mare dect presiunea osmotic, ceea ce determin o circulaie invers a solventului fa de osmoza normal, adic dinspre soluia mai concentrat ctre soluia mai diluat. n tratamentul apelor, osmoza invers se aplic pentru purificarea avansat, obinndu-se eflueni cu grad foarte ridicat de epurare (de peste 99%), dar i pentru eliminarea diferitelor substane dizolvate (de exemplu sruri ale unor metale).n scopul realizrii tratamentului prin osmoz invers influentul de ap brut este trecut sub presiune printr-o celul de n care sunt dispuse spiralat mai multe membrane osmotice, care sunt ansambluri cu urmtoarea componen: membrana semipermeabil care pe o parte are situat o folie perforat care se constituie ntr-un strat (cavitate) de alimentare cu ap brut, iar pe cealalt parte o folie din material poros care absoarbe filtratul care parcurge membrana osmotic. Acest ansamblu este izolat pe ambele pri cu folii impermeabile. Influentul de ap brut sub presiune este introdus printr-una din extremitile laterale ale celulei de osmoz i ajunge pe suprafeele active ale membranelor osmotice prin intermediul cavitilor de alimentare. Dup de parcurge membranele osmotice, filtratul este absorbit de straturile din material poros care l conduce i l descarc ntr-un tub central perforat de unde este evacuat sub form de efluent de ap tratat printr-o conduct central. Substanele reinute pe suprafeele active ale membranelor osmotice sunt antrenate de curenii de ap brut, care nu traverseaz membrana osmotic, parcurg pe direcie longitudinal cavitile de alimentare i prasesc celula de osmoz pe la cealalt extremitate lateral, sub form de soluie concentrat.7. Eliminarea substanelor organice i minerale prin absorbie pe carbon activ Eliminarea substanelor organice dizolvate se face n modul cel mai eficient prin utilizarea carbonului activ. Sistemelor de tratare cu carbon activ, pe lng faptul c prezint o mare capacitate de eliminare a substanelor organice, mai prezint avantajul unei mari flexibiliti putnd fi utilizate cu succes pentru absoria unei mari varieti de substane, multe dintre ele fiind nebiodegradabile.- Carbonul activ se poate obine dintr-o mare varietate de materiale cum ar: crbune, lignit, lemn carbonizat, turb, smburi vegetali, trestie de zahr, rumegu, oase sau reziduri petroliere. Toate materialele din care se obine carbonul activ trebuie, n principiu, s aib o structur oarecum poroas i originea bazat pe carbon. Proprietile absorbante ale carbonului activat sunt direct legate de originea sa (carbonul activ de cea mai bun calitate se obine din crbune, lignit, smburi vegetali i reziduri petroliere) i de modul su de obinere (procesare).Modul de obinere a carbonului activ, denumit i proces de activare i const n tratarea termic a materialelor indicate anterior cu aburi la temperaturi de 750 - 950C n atmosfer srcit n oxigen.Reacia dintre carbon i aburi este urmtoarea:C + H2O H2 + CO 31 kcal- La parcugerea stratului granular de carbon activ de ctre influentul de ap brut, eliminarea substanelor organice se face prin dou mecanisme distincte i anume: absorbia, care apare la trecerea substanelor organice dizolvate, antrenate de curentul de influent, prin porii stratului granular, care ader la granulele de carbon activ datorit forelor de atracie intermolecular i biodegradarea, n care substanele organice reinute se constituie n substrat pentru biomasa bacterian care se dezvolt n stratul granular. Din studiile efectuate se poate spune c fenomenul de absorbie este predominant dar i fenomenul de biodegradare i are importana sa, i are o contribuie mai semnificativ pe msur ce biomasa bacterian se dezvolt.8. Eliminarea substanelor organice i minerale prin schimb ionic-DESEN

Instalaia este compus dintr-un recipient n care este plasat un strat de granule de zeolit (rin schimbtoare de ioni), pe un radier drenant, un sistem format din conducte i robinete care comunic cu partea de recipient de deasupra stratului de zeolit, respectiv un sistem format din conducte i robinete care comunic cu partea de recipient de dedesuptul stratului de zeolit. n timpul procesului de schimb ionic recipientul lucreaz sub presiune. De menionat c recipientul este prevzut cu o gur de vizitare, pe unde, n timpul unor intervenii cu instalaia scoas din funciune, se poate introduce sau scoate zeolit, sau se poate interveni n caz de nevoie.Ciclul de funcionare a unei instalaii de schimb ionic este format din urmtoarele faze succesive:

- faza de schimb ionic propriu-zis n care apa uzat brut ntr n instalaie sub presiune pe la partea superioar a stratului de granule de zeolit, l parcurge de sus n jos, dup care prsete nstalaia pe la partea inferioar a stratului de granule de zeolit sub form de ap purificat;- faza de regenerare n care soluia de regenerare ptrunde n instalaie, tot sub presiune, pe la partea superioar a stratului de granule de zeolit, pe care l parcurge tot de sus n jos, dup care prsete instalaia pe la partea inferioar a stratului de granule de zeolit, sub form de soluie de regenerare epuizat care conine substanele poluante absorbite de granulele de zeolit n tipul fazei de schimb ionic propriu-zis;- faza de splare a stratului de zeolit, care se realizeaz cu ap purificat sub presiune, n sens contrar celor de la fazele de schimb ionic i regenerare, adic de jos n sus, care produce afnarea stratului de granule de zeolit regenerat i evacuarea unor substane formate n cadrul fazei de regenerare, reinute n stratul de zeolit.9. Eliminarea compuilor organici biorezisteni prin oxidare chimic n procesele tehnologice din diferite industrii cum ar fi: industria celulozei i hrtiei, industria farmaceutic, industria chimic i altele se utilizeaz compui organici compleci ca ageni importani i indispensabili. Anumite cantiti din aceste substane, deosebit de periculoase i toxice pentru om i natur, ajung i n apa uzat industrial evacuat de unitile din aceste industrii, pe care o polueaz. Eliminarea din apa uzat a acestei categorii de poluani este deosebit de dificil, nefiind posibil prin mijloacele clasice utilizate n staiile de epurare mecano-biologice.n scopul eliminrii acestor compui organici greu biodegradabili (cum ar fi: aldehide, fenoli, componente fitofarmaceutice, detergeni, etc) dar i pentru eliminarea anumitor substane minerale nedorite (cum ar fi: fierul, manganul, sulfaii, sulfurile, cianurile, etc.) se utilizeaz diferite procedee chimice de tratament, majoritatea dintre ele bazate pe reacii de oxireducere. utilizndu-se diferii ageni oxidani cum ar fi: clorul, ozonul, gruparea hidroxil, etc., sau tratamentele de iradire sau eletrochimice.- procese de oxidare cu aer umed n care se produce oxidarea chimic a compuilor organici sau a substanelor minerale oxidabile din apa uzat supus tratamentului, prin aciunea unui flux de gaz oxidant (de regul, un amestec de aer i vapori de ap) la temperatur nalt, cu valori ntre 125-320C i la presiune mare, cu valori ntre 5-200 atm; prin acest procedeu se pot elimina din apele supuse tratamentului o gam foarte larg de compui organici compleci, precum i o serie de compui anorganici cum ar fi: amoniacul, nitai, azotul, sulfai, fosfai, clorurile, etc.; de menionat c eficacitatea tratamentului este mult crecut dac n cadrul tratamentului se adaug catalizatori i ageni oxidani (ozon sau peroxid de hidrogen);- procese de oxidare supercritic care este o versiune intensiv a oxidrii cu aer umed n care tratamentul se produce la presiuni i temperaturi cu valori peste punctul critic al apei (374C i 221,3 atm); tratamentul are avantajul c permite eliminarea unor compui organici foarte refractari din punct de vedere al biodegradabilitii, fr producerea de oxizi de azot; cu acest tratament se elimin cu succes fenolul, compuii organici halogenai, deeurile farmaceutice, agenii chimici de uz militar, carburanii hidrolizai pentru rachete i nmolurile biologice;10. Dezinfectarea este o operaie de eliminare sau de reducere sub o anumit limit admisibil a numrului de microorganisme din apele supuse tratamentului. n apele uzate menajere se gsesc i se dezvolt microorganisme patogene, care provoac boli deosebit de periculoase, transmisibile prin ap, cum ar fi: bacterii (Escherichia, Salmonella typhi, Salmonella, Shigella, Vibrio cholerae), protozoare (Balantidium coli, Cryptosporidium parvum, Entamoeba histolyca, Giardia lamblia), viermi (Ascaris lumbricoides, T solium, Trichuris trichiura) i virui (Enterovirus (72 de varieti), virusul Hepatitei A, agentul Norwalk). Aceste microorganisme se gsesc de regul n apele uzate, dar se ntlnesc i n cursurile de ap contaminate.Dezinfectarea este principalul mijloc de inactivare i distrugere a acestor microorganismelor patogene n vederea prevenirii rspndirii unor boli transmisibile prin ap care pot afecta major sntatea oamenilor i animalelor.Dezinfectarea se poate face prin mai multe categorii de metode, care se pot clasifica dup urmtoarele criterii:- metode care se bazeaz pe utilizarea unor ageni chimici:- clorinarea (clorizarea);ozonizarea; - metode care se bazeaz pe utilizarea unor ageni fizici:- iradierea cu radiaii ultraviolete (UV);.1 Dezinfectarea apelor uzate prin clorinare Dezinfectarea apei cu clor este o metod utilizat pe scar larg n practic.n condiii normale de presiune i temperatur, clorul este un gaz galben-verzui, de 2,5 ori mai greu dect aerul. Lichefierea clorului se produce la temperaturi sub 33C, la presiune atmosferic, sau prin comprimare la peste 6 atm n condiiile mediului ambiant.La introducerea clorului gazos n ap acesta se dizolv, formnd mai nti acid hipocloros HOCl, apoi hipoclorit ClO-, astfel:Cl2 + H2O HOCl + HC(1);lHOCl H+ + ClO- (2) De menionat c n funcie de pH-ul apei, predominant devine doar unul dintre compui rezultai astfel: n apele cu caracter acid predomin acidul hipocloros, n timp ce n apele cu caracter bazic. predomin hipocloritul.). Sub oricare dintre aceste forme, clorul rezidual liber, fiind un agent deosebit de activ reacioneaz cu un mare numr de compui din apa supus tratamentului. Astfel, acesta reacioneaz ntr-o prim faz cu substane ca hidrogenul sulfurat, fierul, manganul i tiosulfaii, practic cu aproape toi compuii anorganici, ns compuii rezultai din aceste reacii nu au efect dezinfectant pentru ap. n faza imediat ulterioar, clorul rezidual liber reacioneaz cu substanele organice din apa supus tratamentului formnd compui cloroorganici (de menionat c din reacia clorului rezidual liber cu amoniacul sau cu compuii organicii pe baz de azot rezult cloraminele, substane care pe de o parte slbesc aciunea dezinfectant a clorului dar pe de alt parte prelungesc perioada de aciune a acestuia), de asemenea cu aciune nesemnificativ din punct de vedere al dezinfectrii apei. Efectul dezinfectant al clorului rezidual liber apare numai la contactul acestuia cu microorganismele unicelulare, efectul puternic oxidant al acestuia afectnd iremediabil membrana celular i alte organe vitale, i prin aceasta distrugndu-le. De aceea, pentru a se produce dezinfectarea eficient a apei supuse tratamentului, este foarte important stabilirea corespunztoare a principalilor parametri ai procesului, i anume: doza de clor care trebuie aplicat i durata de retenie a clorului n contact cu apa. Principalii factori care influeneaz procesul de dezinfectare sunt: ncrcarea cu microorganisme a apei supuse tratamentului, pH-ul apei (factor care influeneaz mai ales forma sub care se gsete clorul rezidual lider), temperatura apei (factor care accelereaz procesul de dezinfectare odat cu creterea sa, i invers, ncetinete procesul de dezinfectare odat cu scderea sa), agitarea apei (factor care favorizeaz contactul intim dintre clorul rezidual liber i microorganisme)..2 Dezinfectarea apelor uzate prin ozonizare Ozonul este un agent puternic oxidant bactericid i virucid care extermin microorganismele att prin distrugerea pereilor lor celulari (prin oxidare direct), ct i prin afectarea ireversibil a constituenilor celulari, mai ales a acizilor nucleici (de asemenea prin oxidare direct).Ozonul (O3) este un gaz instabil produs din asocierea a trei atomi de oxigen, rezultai din disocierea oxigenului molecular (O2) sub aciunea unui flux de energie. Cele mai multe generatoare de ozon utilizeaz ca surs de energie descrcrile electrice ale unui cmp electric alternativ de mare tensiune (6 20 kV) ntr-un mediu dielectric care conine oxigen gazos (molecular). Ozonul produs este foarte instabil i se descompune n oxigen atomic la o foarte scurt perioad dup ce a fost generat, atomii liberi de oxigen reasociindu-se rapid n oxigen molecular, care este forma stabil a oxigenului Atunci cnd ozonul se descompune n ap, oxigenul atomic nativ, care este un agent oxidat deosebit de reactiv, interacioneaz cu moleculele de ap i se formeaz radicali liberi de peroxid de hidrogen (H2O2) i de hidroxil (OH) care au o mare capacitate de oxidare i realizeaz procesul de distrugere a microorganismelor aa cum s-a artat anterior (ca urmare a unor studii, n prezent, se consider c distrugerea microorganismelor apare mai ales datorit dezintegrrii pereilor celulari prin oxidare protoplasmatic). Eficiena procesului de dezinfectare cu ozon depinde de sensibilitatea microorganismelor care se caut a fi distruse la aciunea acestui agent, de concentraia de ozon din apa supus tratamentului i de durata de contact dintre ozon i ap. Dup generare, efluentul de gaz ozonat este introdus sub form de bule, ntr-un bazin de contact, prin intermediul unor difuzoare plasate pe radierul acestuia, i se deplaseaz de jos n sus prin curentul de ap uzat. Deoarece ozonul se consum repede trebuie ca difuzoarele s fie ct mai uniform plasate pe radierul bazinului, iar nlimea curentului de ap supus tratamentului s fie aleas corespunztor.Pentru o bun eficien a tratamentului de dezinfectare cu ozon trebuie ca, n timpul procesului, doza de ozon s fie meninut riguros la o valoarea corespunztoare.Principalele avantaje ale dezinfectrii prin ozonizare sunt: ozonul este un agent dezinfectant mult mai puternic dect clorul, distrugnd o gam foarte larg de bacterii i virui; procesul de deinfectare prin ozonizare utilizeaz durate de reinere mici, cu valori ntre 10 30 minute; n urma dezinfeciei prin ozonizarea nu apar compui toxici reziduali, care trebuie s fie ndeprtai din apa supus tratamentului, deoarece ozonul se descompune repede i nu formeaz compui toxici; dup tratamentul de ozonizare nu se produc fenomene de reapariie a microorganismelor distruse; ozonul este un agent care se genereaz direct n cadrul instalaiei de dezinfectare, deci nu apar probleme de transport, manipulare sau depozitare; ozonizarea produce creterea cantitii de oxigen dizolvat din efluent; pe lng dezinfectare, tratamentul de ozonizare are ca efecte favorabile dezodorizarea i decolorarea apei supuse tratamentului. Dezavantajele dezinfectrii prin ozonizare sunt: tehnologia de dezinfectare prin ozonizare este mult mai complex i costisitoare dect tehnologiile de dezinfectare prin clorinare sau iradiere cu radiaii UV; dozele de ozon care au eficien n distrugerea microorganismelor, au valori relativ mari; ozonul este un agent puternic reactiv i corosiv i de aceea instalaiile de ozonizare trebuie s fie construite din materiale anticorozive; ozonizarea nu este un procedeu economic pentru dezinfectarea apelor cu ncrcri mari de suspensii solide i materii organice; ozonul este un agent deosebit de iritant i posibil toxic i din aceast cauz trebuie luate msuri mpotriva scprii acestuia n mediul nconjurtor; costurile de investiii i exploatare a instalaiilor de dezinfectare prin ozonizare sunt relativ mari..3 Dezinfectarea apelor prin iradiere cu radiaii ultraviolete (UV) Un procedeu de dezinfectare din ce n ce mai utilizat la tratarea efluenilor staiilor de epurare, este iradierea apelor cu radiaii ultraviolete (UV). Radiaiile UV penetreaz pereii celulari ai micro-organismelor i distrug capacitatea acestora de a se reproduce. Eficacitatea dezinfeciei cu radiaii UV depinde de caracteristicile apelor uzate tratate (n principal de turbiditate i de concentraia de particule coloidale), de intensitatea radiaiilor UV, de durata de retenie a apei tratate n zona de iradiere i de configuraia bazinului de reacie.Sursele de radiaii UV care se utilizeaz n practic sunt lmpile UV. n principiu o instalaie de dezinfectare cu radiaii UV este format dintr-un sistem de lmpi UV, un bazin de reacie i o instalaie pentru amorsarea i alimentarea n funcionare a lmpilor UV. n practic s-au dezvoltat dou categorii principale de instalaii de dezinfectare cu radiaii UV i anume: instalaii cu lmpi UV n canale deschise i instalaii cu lmpi UV n conducte. Instalaiile cu cu lmpi UV plasate n conducte sunt sisteme care sunt din ce n ce mai utilizate la tratamentul de dezinfectare a apelor uzate i care tind s nlocuiasc instalaiile de dezinfectare cu lmpi UV n canale deschise, deoarece, fa de acestea, prezint urmtoarele avantaje: sunt mai sigure n funcionare, curarea lmpilor UV, chiar i a celor de tip noncontact (montate n mantale de cuar) se face pe cale mecanic sau chimic fr deplasarea acestora din poziia de funcionare (spre deosebire de cazul instalaiilor de dezinfecie cu lmpi UV n canale, la care n vederea currii, bateriile de lmpi sunt scoase pe rnd din bazinul de reacie, operaie care necesit un timp mare de imobilizare a instalaiei); forma elementelor de conduct n care sunt montate lmpile UV a fost astfel proiectat nct s asigure un tratament de dezinfectare corespunztor prin utilizarea unor doze optime, minime, de radiaii, fapt care conduce la economii importante de energie electric.