EPURAREA APELOR UZATE 

                Poluarea  apelor precum şi epuizarea lor prin consum abuziv risipă devin fenomene  dominante  în periclitarea surselor de apă în ţările avansate, semnalându-se  din ce în ce mai multe zone de pe glob în care apa lipseşte – fiind  compromisă din punct de vedere calitativ.

       Apa se încarcă cu materii poluante, devenind uzată prin utilizarea ei de către om, în cele mai diverse scopuri practice, prin contactul apelor meteorice (ploaie, zăpadă) cu produse ale activităţii umane, care se găsesc în  aer şi pe sol.

             Întrucât domeniile de folosire a apei îmbracă cele mai diverse forme (apă potabilă, alimentarea cu apă a industriei, alimentarea cu apă a agriculturii, piscicultură, scopuri  urbanistice şi de agrement), posibilităţile de poluare  ale acesteia sunt foarte mari.

                Evitarea poluării surselor de apă şi eliminarea efectelor acesteia constituie, în prezent, o preocupare de prim ordin a celor care lucrează în domeniul alimentărilor cu apă.

                Cantităţile cele mai mari de ape uzate provin din unităţile industriale conform tabelului 1. Astfel, pentru obţinerea unei tone de hârtie rezultă circa 100-200 m3 ape uzate; pentru o tonă de cauciuc 150 m3; prin prelucrarea unei tone de fructe rezultă circa 10-20 m3 apă uzată.

                Dar  şi  apa uzată care provine din consumul casnic (apă menajeră) este în cantitate destul de mare. Astfel, pentru un cartier neindustrializat din Bucureşti s-a înregistrat un debit de circa 0,35m3/locuitor/zi.

                În a doilea caz, apele meteorice dizolvă în timpul ploii  diverse gaze toxice din aer (oxizi de sulf, azot, amoniac etc.) sau se încarcă cu pulberi ce conţin oxizi metalici, gudroane sau alte substanţe.

Industria Principalele substanţe poluante   evacuate în apă

Metalurgie feroasă  

Siderurgie Suspensii minerale cărbune, cenuşă, cianuri, fenoli, ape acide

Cocserie Fenoli, cianuri, amoniu

Construcţii de maşini Cianuri, fenoli, petrol, ape alcaline

Metalurgie neferoasă  

De la Pb, Cu, Zn, Ca, Ni etc. Suspensii minerale, uleiuri, cianuri, acizi, metale grele, fluor

Chimie  anorganică  

Clor, sodă, acizi, coloranţi, pesticide Acizi, baze, metale grele

Chimie  organică  

Cauciuc Fenoli

Polimeri Fenoli, acizi, mercur

Detergenţi Acizi, detergenţi

Prelucrare petrol Petrol, fenoli, crezoli mercaptani, acizi, sulfuri, săruri minerale

Diverse  

Topitorie, ţesături Ape alcaline, carburanţi

Vâscoză Acizi, baze, sulfuri, săruri

Celuloză, hârtie, mobilă Suspensii, fbre, sulfaţi, fenoli, săruri

Alimentară (spirt, zahăr, amidon, lapte, carne, peşte) Suspensii, alcaloizi vegetali, microorganisme, paraziţi etc.

Procesele de epurare  sunt asemănătoare cu cele  care au loc în timpul autoepurării, diferenţiindu-se prin faptul că sunt dirijate de către om, desfăşurându-se cu o viteză mult mai mare. Instalaţiile de epurare sunt realizate tocmai în acest scop, de a intensifica şi favoriza procesele care se desfăşoară în decursul autoepurării.

Epurarea apelor uzate  reprezintă  ansamblul  de măsuri şi procedee prin care impurităţile de natură chimică (minerală şi organică) sa bacteriologică, conţinute în apele uzate, sunt reduse sub anumite limite, astfel încât  aceste ape să nu mai dăuneze receptorului în care se evacuează şi să nu mai pericliteze folosirea apelor acestuia.

  Epurarea  apelor uzate  cuprinde  două mari grupe de operaţii succesive:

-       reţinerea şi/sau  transformarea substanţelor nocive  în produşi  nenocivi

-       prelucrarea  substanţelor rezultate  sub diverse forme (nămoluri, emulsii, spume etc.) din  prima  operaţie.

Având  în vedere  volumul mare de ape industriale  uzate impurificate cu substanţe chimice, precum şi răspândirea agenţilor  poluanţi prin intermediul acestor ape combaterea şi limitarea  poluării se realizează prin epurarea acestor ape înainte de evacuare în emisar urmărindu-se recuperarea produselor utile pe car ele conţin. În funcţie de natura poluantului, se utilizează metode specifice de epurare a apelor, prin care se urmăreşte nivelul impurificatorilor sub limitele care să nu afecteze  calitatea efluentului natural.

Tehnologia  tratării apelor reziduale este  împărţită în trei categorii:

1.             tratarea primară cuprinde sedimentare, separare gravitaţională pentru uleiurile  nedizolvate în apele reziduale şi striparea cu aburi pentru îndepărtarea compuşilor rău mirositori;

2.              tratarea secundară are drept scop îndepărtarea uleiurilor nedizolvate sau a materialului organic;

3.              tratarea terţială utilizează bazine de reţinere sau filtre.

Tehnologiile principale pentru controlul reziduurilor şi al apelor reziduale „in-plant” şi „la capătul conductei” includ:

- striparea apelor sulfuroase pentru a reduce concentraţia de sulf şi amoniac;

- eliminarea apei într-un singur ciclu (fără recirculare), utilizând condensatoare de suprafaţă sau sisteme de recirculare cu turnuri de răcire apă/ţiţei;

- eliminarea apei de răcire prin utilizarea sistemelor cu ciclu umed şi uscat;

- separatoare masice ulei/apă;

- oxidarea biologică;

- filtrarea prin mediu dublu;

- tratarea balastului.

 

Pentru rafinării se vor adăuga în plus:

- turnul de răcire pentru eliminarea apei de răcire într-un singur ciclu;

- tratarea şi recircularea purjării de la turnul de răcire;

- reutilizarea efluenţilor trataţi;

- absorbţia cu cărbune activ;

- bazine de păstrare pentru apele uzate.

Epurarea  apelor uzate cu conţinut de metale

 

                Precipitarea dirijată în trepte, la pH controlat în mediu reducător, se aplică în cazul apelor cu conţinut mare şi variat de metale grele (Fe, Cr, Ni, Co, Mn, Mo, V, Zn, Cu, Cd, Hg) realizându-se  o epurare a apelor (şi o recuperare a metalelor conţinute) mai mare de 98-99%.  Recuperarea metalelor grele din ape reziduale se mai poate realiza cu ajutorul unor microorganisme capabile să le acumuleze sau absoarbă.

Ape de evacuare încărcat cu substanţe organice

 Fermentaţie

                                                                     Evacuarea apei cu impurităţi în formă de peliculă

   Biomasă

 

Absorbţie

       

 

Separare

       

 

Biomasă cu conţinut  ridicat de Hg                                                                                        

            

Distilare

                                                                                                                         Cocs Mercur

 

Fig 1   Flux de recuperare a mercurului din apele reziduale

 

                Acest procedeu are la bază mecanisme de legare fizico-chimică, reacţii de absorbţie specifice metalelor care sunt influenţate de pH, concentraţia metalului în biomasă sau a biomasei faţă de cantitatea luată în lucru.

                Acţiunea de transfer între microorganisme şi metale are la bază reacţii de tipul :

-       volatilizarea prin formarea combinaţiilor insolubile şi formarea de combinaţii organometalice;

-       transformarea în combinaţii insolubile şi formarea de sedimente;

-       acumularea metalelor prin absorbţia pe suprafaţa celulelor.        

Acest procedeu se foloseşte şi în industria pielăriei.

 

 

Procedee catalitice tip redox

 

Aceste procedee constau în oxidarea impurificatorilor în prezenţa unor catalizatori de tip săruri ale metalelor cu valenţă variabilă (Fe, Mn, Ni, Co,Mo, Cu) sau oxizi  metalici depuşi pe suport, folosind ca oxidant aerul şi asigurându-se, prin barbotare, o contractare eficientă între  catalizator – oxigen – poluant.

Metoda se aplică tuturor poluanţilor organici din apă, servind la epurarea apelor toxice rezultate de la fabricarea pesticidelor, coloranţilor, medicamentelor etc.

Reacţiile de distrugere catalitică a poluanţilor din ape sunt rapide, decurg la temperatură şi presiune normală, asigură un grad de epurare avansat 99%, necesită volume mici de utilaj şi consum redus de reactivi, combustibili, energie, ceea ce determină  micşorarea cheltuielilor de epurare şi a costului produsului de la care provin aceste ape.

 

Epurarea  apelor fenolice

 

În prezent se procedează  la extracţia fenolului prin dizolvare selectivă în hidrocarburi aromatice, diizopropil eter etc., sau se aplică procedee de epurare biologică, mai lente decât cele catalitice şi care necesită volum mare de investiţii şi consumuri energetice ridicate.

Dacă se urmăreşte recuperarea fenolului din ape reziduale de la fabricarea fenolului se poate realiza o epurare în trepte, în primul rând prin extracţia fenolului dintr-un amestec rezultat  intermediar şi din care nu poate fi separat prin distilare cu soluţie NaOH de concentraţie 10-14% sub formă de fenolat de sodiu, urmată de descompunerea acestuia cu acid sulfonic, când se recuperează fenolul, rezultând şi o fază  apoasă ce conţine sulfat de sodiu şi antrenează cantităţi mici de fenol.

Distrugerea fenolului din apa reziduală sulfatică în care concentraţia fenol e mai mică de 20 ppm se face în continuare, prin epurare biologică.

 

 

Metode  moderne de epurare a apelor reziduale

 

Sunt fundamentate  pe rezultatele cercetării ştiinţifice din domeniu şi cuprind:

-               intensificarea proceselor  electrochimice de epurare a apelor reziduale, de inii malelor grele şi de substanţe organice toxice prin sedimentarea lor în scopul utilizării ulterioare a apei pentru uz tehnic;

-               epurarea şi condiţionarea apelor de suprafaţă ce conţin substanţe antropogene şi utilizarea lor în scopuri tehnologice şi în calitate de apă potabilă;

-               elaborarea şi tilizarea coagulanţilor, a sorbenţilor carbono-minerali şi a catalizatorilor metalici din deşeuri industriale şi ape reziduale prin metode chimico-termice, autocatalitice şi prin regenerare electrochimică.

 

 

Bibliografie:

 

Băloiu L.M., Angelescu A. - Protecţia mediului ambiant, Ed

Călin G.C., Botez  L.F. – Tehnologie şi inovare, Ed ASE, 2003

Călin G.C., Botez  L.F – Tehnologii dezvoltate in Europa, Ed.ASE, 2003