epurarea apelor uzate provenite din industria textila
TRANSCRIPT
Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” din Iaşi
Facultatea de Textile
EPURAREA APELOR UZATE PROVENITE DIN
INDUSTRIA TEXTILĂ
Coordonator ştiinţific:
Prof dr ing. ANDREI BERTEA
Doctorand:
– Iaşi 2009 –
1
Introducere
În ultimii 30 de ani problematica protecţiei mediului a devenit o componentă
esenţială a strategiei dezvoltării, precum şi un criteriu important în opţiunile majorităţii
consumatorilor. Până acum, elementele ce ţin de protecţia mediului au fost tratate la
nivel tehnologic şi managerial. [1]
Stabilirea originii şi a caracteristicilor calitative ale apelor uzate necesită
cunoaşterea procesului tehnologic industrial pentru o proiectare judicioasă a staţiilor de
epurare. Deci este necesară cunoaşterea originii principalilor afluenţi şi caracteristicilor
lor principale pentru definirea modului de epurare.
Apa este un vector important al agenţilor de poluare. Deşi răspândirea lor prin
apă se face cu viteză mai redusă decât prin aer ea are toruşi unele caracteristici ce
sporesc impactul agenţilor poluanţi:
poate dizolva substanţe nocive, care capătă astfel mobilitate;
poate vehicula şi substanţe mai dense, care în aer s-a depune uşor;
prezintă condiţii favorabile pentru concentrarea agenţilor poluanţi;
fiind cea mai importantă substanţă pentru lanţurile trofice, poluarea ei poate
influenţa în cel mai înalt grad poluarea.
Se deosebesc trei categorii de ape:
pentru alimentarea potabilă
pentru arboristică şi piscicultură
pentru irigaţii
În aceste ape se impun concentraţii diferite maxime (mg/l), pentru amoniu (NH4),
amoniac (NH3), azotaţi (NO3), azotiţi (NO2), CO2, Ca, cianuri (CN), clor liber (Cl2), cloruri
(Cl), ioni de hidrogen (pH), crom trivalent (Cr), crom hexavalent (Cr), Cu, detergenţi
anionici, fenoli, hidrogen sulfurat (H2S), Hg, O2, Pb, sodiu (Na), sulfaţi (SO4), Zn, bacili.
Pentru substanţele organice se defineşte consumul biochimic de oxigen (CBO5), mg/l şi
consumul chimic de oxigen (CCO), mg/l, ultimul prin metoda cu permanganat de
potasiu (CCO-Mn) sau bicromat de potasiu (CCO-Cr).
În formularea adoptată de Conferinţa Internaţională privind situaţia poluării
apelor, organizată de O.N.U., poluarea este definită drept modificarea directă sau
indirectă a compoziţiei sau a stării apelor unei surse oarecare, ca urmare a activităţii
2
omului, în aşa măsură încât ele devin mai puţin adecvate tuturor sau umai unora dintre
utilizările pe care le pot căpăta în stare naturală.[2]
Factori şi tipuri de poluare
Factorii care conduc la poluarea apei sunt numeroşi şi variaţi, ei pot fi grupaţi în
următoarele categorii:
factori demografici, reprezentaţi de numărul populaţiei dintr-o anumită zonă. S-
a stabilit ca element de caracterizare a poluării apelor uzate orăşăneşti noţiunea
de locuitor echivalent, care reprezintă media pe locuitor a poluanţilor organici
biodegradabili. Se consideră că încărcarea de poluanţi determinată de un locuitor
mediu corespunde la 60g de CBO5 (consum biochimic de oxigen), 135g CCO
(consum chimic de oxigen), 9,9g azot, 3,5g de fosfor;
factori urbanistici, corespunde gradului de dezvoltare al aşezărilor urbane;
factori industriali sau economici, reprezentaţi de nivelul de dezvoltare
economică şi cu precădere industrială a unei regiuni, poluarea fiind direct
proporţională cu acest nivel.
Deşi poluarea reprezintă un fenomen general, pot fi diferenţiate mai multe tipuri
de poluare:
poluare biologică, poate fi bacteriologică, virusologică şi/sau parazitologică;
poluare chimică, reprezentată de pătrunderea în ape a unor substanţe chimice
diverse, de la cele organice uşor biodegradabile, până la cele toxice cu
persistenţă îndelungată şi cu remanenţă;
poluare fizică, cu precădere cu substanţe radioactive, dar şi termică sau
determinată de elemente insolubile, plutitoare sau insolubile. [2]
Principalele substanţe nocive ale apelor uzate industriale sunt substanţele
organice (exprimate prin CBO5), substanţele în suspensie, substanţele toxice şi
metalele grele. Recuperarea substanţelor valoroase din apele uzate are ca scop
valorificarea acestora şi reducerea substanţelor nocive evacuate. Există ape uzate
industriale şi ape uzate orăşeneşti. Când acestea au debite mici, se recomandă
epurarea lor în comun, dar această soluţie trebuie bine fundamentată. Dar există cazuri
când pentru apele uzate industriale sunt necesare materiale specifice şi scumpe. De
3
exemplu apele uzate industriale pot conţine substanţe organice. Ori încărcarea organică
a apelor la staţiile de epurare poate provoca deranjamente în funcţionarea acestora,
deoarece oxigenul este necesar proceselor aerobe, respectiv bacteriilor aerobe, care
oxidează substanţa organică. Substanţele în suspensie plutitoare (ţiţei, uleiuri)
împiedică absorbţia de oxigen pe la suprafaţa apei şi deci autoepurarea, colmatează
filtrele pentru tratarea apei. Substanţele în suspensie care se depun pe fundul
receptorului (a bazinului de acumulare) îngreunează tratarea apei. Acizii şi alcalii
conduc la distrugerea faunei şi florei acvatice, a vaselor pentru navigaţie. [4]
Sărurile anorganice conduc la mărirea salinităţii apei şi, uneori, pot provoca
creşterea durităţii, care produc depuneri pe conducte mărindu-le rugozitatea şi
micşorând din capacitatea de transport, de transfer a căldurii la boilere. Ca de exemplu
sulfatul de magneziu, bicarbonaţii şi carbonaţii solubili.
Metalele grele (Pb, Cu, Zn, Cr etc.) au o acţiune toxică asupra organismelor
acvatice, inhibând şi procesele de epurare (auto), CBO5 şi CCO, sărurile de azot şi
fosfor (nutrienţi) produc dezvoltarea rapidă a algelor. Dar în ultimii ani procesele
tehnologice industriale folosesc substanţe toxice noi (fitofarmaceutice, nitroclorbenzen,
etc.) care se determină greu.
Substanţele radioactive în apa receptorilor sunt stabilite prin legi.
Culoarea apei împiedică absorbţia oxigenului şi fenomenul de fotosinteză în
autoepurare.
Bacteriile din apele uzate pot fi patogene (bacilus antracis) şi produc infectarea
receptorilor.
Caracteristicile generale ale apelor uzate, provenite din
unităţile industriei textile
Produsele textile se fabrică din materii prime de provenienţă naturală şi chimică.
În procesul de producţie, în special la prelucrarea „umedă” a fibrelor, iau naştere
cantităţi însemnate de ape uzate, care sunt evacuate în reţeaua de canalizare sau în
cursuri de apă.
4
Caracterizarea generală a apelor uzate, evacuate din industria textilă, este foarte
complicată pentru motivul că industria textilă prelucrează materii prime de compoziţie şi
de caracteristici foarte diferite, aplicând şi diferite procese tehnologice. Chiar şi în
aceleaşi întreprinderi , compoziţia chimică a apelor uzate poate să varieze adeseori
datorită schimbărilor intervenite în materia chimică, în coloranţii folosiţi sau în
efectuarea unor operaţii ale procesului tehnologic. În afară de aceste schimbări posibile
mai există deosebiri principale în caracterul de producţie ak diferitelor fabrici, ca o
consecinţă a felului proceselor tehnologice folosite, de exemplu fabrici care produc
produse de bumbac, de lână, de in, sau de mătase sau fabrici aplicând numai procese
de filare, ţesere, albire, vopsire sau înnobilare.[3]
Consumul de apă în diferitele ramuri ale industriei textile este dat în tabelul 1. Din
aceste date rezultă că industria bumbacului foloseşte aproape tot atâta apă ca toate
celelalte ramuri textile la un loc. În industria bumbacului, circa 80% din consumul total
de apă este folosit în sectorul de finisare, din care peste 60% în albitorii. Consumul de
apă în albitoriile de bumbac constituie, deci, circa 14% din consumul total de apă din
industria uşoară.
Tabelul 1. Consumul zilnic de apă în întreprinderile textileRamura industrială Ponderea în consumul zilnic de apă, %
Bumbac 40
Lână 22
In 21
Mătase 9
Altele 8
TOTAL 100
Procese unitare pentru epurarea a apei
Caracteristicile apei depind în primul rând de impurităţile conţinute, acestea
putând să apară sub formă de suspensii, de coloizi sau în stare dizolvată.
Eficienţa, gradul de epurare al apelor uzate, se calculează cu relaţia:
5
unde:
M - concentraţia iniţială a substanţei
m – concentraţia după epurare.
De obicei, eficienţa se calculează pentru substanţele în suspensie, substanţele
organice (exprimate în CBO5), oxigen O2, pH şi substanţe toxice.
Deoarece impurităţile industriale se referă la încărcarea organică, definită pe
bază de CBO5 (luându-l pe locuitor şi pe zi) şi la suspensii, este necesar un indicator
care să reunească aceste date. Astfel este folosit indicatorul “locuitori echivalenţi”, care
defineşte unele caracteristici principale de poluare, în cazul de faţă CBO5 şi suspensii,
dacă se folosesc, bineînţeles, aceleaşi unităţi de măsură.
Apele reziduale au debite diferite şi concentraţii aleatoare în timp, astfel că
înaintea staţiilor de epurare este necesară egalizarea apelor uzate, ceea ce se
realizează cu bazine de uniformizare, amplasate în amonte la staţia de epurare, dar
după staţiile de preepurare, destinate îndepărtării impurităţilor insolubile grosiere sau
grele (cu grătare, site, deznisipitoare). În bazinele de uniformizare trebuie menţinute
condiţii aerobe şi, pentru a evita depunerea de sedimente trebuie să se asigure sisteme
de amestecare şi aerare, de regulă 0.05-0.07 m3/h pentru 1m3 volum de stocare.
În funcţie de felul impurităţilor insolubile, ale căror particularităţi existente în apa
brută şi în funcţie de cerinţele proceselor tehnologice pentru care urmează a fi folosită
apa, se aplică diferite metode fizice şi chimice pentru tratarea ei.[3]
A. Procese fizice de epurare a apei
Procesele fizice de epurare sunt acelea în care substanţele poluante nu suferă
transformări în alte substanţe, având la bază principiile:
1. 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. Ca exemplu se prezintă fig.1, un
6
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.
Figura 1 Decantor folosit la separarea gravitaţională
Separarea gravitaţională este rezultatul forţei ce acţionează asupra oricărui corp
în câmpul gravitaţional terestru, forţă ce poartă denumirea de forţă gravitaţională, fiind
dată de relaţia:
unde:
K – constanta atracţiei universale;
m – masa corpului respectiv;
mp – masa pământului;
r – distanţa corpului faţă de centrul pământului.
Se disting următoarele tipuri de procese de separare sub acţiunea forţei
gravitaţionale:
procese ce au loc sub acţiunea gravitaţiei terestre normale:
7
pentru particule nedizolvate în apă cu densitate medie mai
mare decât a apei are loc procesul de sedimentare;
pentru particule nedizolvate în apă cu densitate medie mai
mică decât a apei are loc procesul de flotaţie;
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 se prezintă schema unei instalaţii de
flotaţie cu aer sub presiune.
Figura 2. Schema unei instalaţii de flotaţie cu aer sub presiune
procese ce au loc sub acţiunea unui câmp gravitaţional mărit prin punerea în
rotaţie a sistemului – centrifugarea. [5]
2. 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. Viteza acestui proces hidrodinamic este direct
proporţională cu diferenţa de presiune care apare din ambele părţi ale membranei
8
poroase, precum şi invers proporţională cu rezistenţa pe care membrana poroasă,
împreună cu stratul de sendiment reţinut, o opun lichidului care trece. În funcţie de
felul suspensiilor se aplică diferite metode de filtrare precum
filtrarea rapidă, se deosebeşte filtrare prin gravitaţie şi filtrare sub presiune.
Diferenţa între aceste două metode de filtrare a apei constă în aceea ca în
primul caz apa se filtrează sub presiunea coloanei de apă, constituinduind
diferenţa între nivelul apei în filtru deasupra stratului şi nivelul apei în
recipientul apei filtrate; în al doilea caz, apa se filtrează sub presiunea
produsă de pompa care refulează apa în filtru;
microfiltrare, se aplică cu ajutorul unor instalaţii speciale. Efectul microfiltrării
depinde de un număr mare de factori, în primul rând de structura peliculei
care se formează pe suprafaţa interioară a sitei;
metode de filtrare cu strat de absorbţie, se folosesc în staţiile de tratare a
apei, utilizate pentru scopuri alimentare, precum şi – mult mai frecvent – în
procesele de demineralizare înaintată a apei cu ajutorul schimbătorilor de
ioni. [6]
3. Reţinerea pe grătare şi site a impurităţilor grosiere (crengi, fire etc) pe grătare şi a
celor mai mici pe site. Viteza apei la întrarea 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. 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.
9
Figura 3. Epurarea apei prin reţinerea pe grătare şi filtre
4. 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.
5. Epurarea prin membrane cuprinde acele procedee de epurare a apei care
presupun utilizarea unei faze care constituie o barieră pentru unele dintre
substanţele prezente în apă, permiţând trecerea apei purificate. 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.).
Forţa ce controlează toate aceste procese este diferenţa de presiune aplicată.
Presiunile aplicate în fiecare caz, precum şi dimensiunile minime ale particulelor ce
separă sunt prezentate în tabelul 2:
10
Tabelul 2 Tipuri de operaţii pentru epurarea prin membrane Denumirea
operaţiei
Presiunea de
lucru, atm
Dimnesiunile
particulelor
Exemple de
particule reţinute
Osmozo inversă 20 – 80 < 10 A Ioni, săruri
Nonafiltrare 10 – 15 < 0,002 - μm Tensioactivi
Ultrafiltrare 0,5 – 5 0,002 – 0,1 μm Viruşi, tensioactivi
Microfiltrare 0,1 – 5 0,1 – 10 μm Coloizi, vacterii,
solide în suspensii
Procesul de epurare cu membrane numit osmoză, 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. 4.[7]
Figura 4. Epurare prin membrane prin tubulare
11
6. 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:
S2- + 2H+ H2S (hidrogen sulfurat molecular
sulfura solubilă mai greu solubil în apă)
în apă
iar la valori ridicate ale pH-ului a amoniacului şi, în general, a bazelor slabe volatile:
NH4+ + OH- NH3 + H2O (amoniac molecular
ioni de amoniu greu solubil în apă)
solubili în apă
Acest grup de procese a apelor uzate cuprinde procesele de separare în care
impurităţile se găsesc în final într-o fayă nemiscibilă cu apa. Dintre aceste procese pot fi
amintite:
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;
îngheţarea constă în trecerea apei în fază solidă sub formă de cristale de
gheaţă, care se separă de soluţia reziduală îmbogăţită în impurităţi;
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;
absorbţia are la bază fenomenul de reţinere pe suprafaţa unui corp a
moleculelor unei substanţe dizolvate în apă (fig. 5). Materialul, lichid sau solid, pe
care are loc reţinerea se numeşte absorbant, iar substanţa reţinută absorbat.[8]
12
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.
Figura 5. Epurare prin absorbţie
B. Procese chimice
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.
1. 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. 6.
13
Figura 6. Buclă de reglare a pH-ului
2. 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. 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-
Ca agenţi reducători se folosesc sărurile fierului trivalent, sulfaţi, acidul sulfuros.
14
3. 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
4. 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.
5. Schimbul ionic Schimbătorii de ioni se utilizează mai ales pentru dedurizarea
apelor, folosind 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.
C. 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
(Enzimă substrat) Enzimă + Produs reacţie
15
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.
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.
Exemplu de reactor pentru epurare anaerobăReactorul anaerob AS-PEKAMA poate fi livrat ca şi un ansamblu de
echipamente sau ca parte a unei staţii de epurare. ASIO Group proiectează, livrează şi
montează staţii de epurare anaerob-aerobe.
Utilizare
Noul tip de reactor anaerob de înalta eficienţă este utilizat pentru pre-epurarea apelor
uzate cu încărcătură organică ridicată, provenite de la abatoare, fabrici de mezeluri,
fabrici de prelucrare a laptelui, fabrici de conserve, distilerii, fabrici de bere si alte ramuri
ale industriei alimentare, uşoară sau din zootehnie.
Avantajele tehnologiei AS – PEKAMA
- posibilitatea de reducere a încarcărilor organice foarte ridicate (pâna la 25 kg
CBO5/m3.zi);
- volumul redus al reactorului;
- producţia de biogaz;
- structura simplă a reactorului şi intreţinerea uşoară a echipamentelor mecanice;
- producţie redusă de namol în exces – cca. 1/10 în comparaţie cu sistemul aerob;
- investiţie redusă şi cerinţe energetice reduse = costuri de exploatare reduse;
- indicat fabricilor textile – funcţioneaza corespunzător chiar şi după mai multe luni de
intrerupere a activităţii;
- nămolul în exces este stabilizat, fără miros şi poate fi folosit ca îngrăşământ în
agricultură [10]
16
Figura 7. Staţie de epurare ape industriale
D. Dezinfectarea
Dezinfectarea 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. Dintre metodele chimice cele mai frecvent folosite fac parte clorinarea şi
ozonizarea, iar dintre metodele fizice – iradierea cu radiaţii ultraviolete. [9]
1. Clorinarea
Clorinarea este metoda cea mai răspândită de dezinfectare a apei. Clorinarea
poate fi efectuată direct, prin introducerea de clor gazos în apă, sau indirect, prin
introducerea în apă a unor compuşi cu caracteristici oxidante pronunţate, ca clorură de
var, cloramine, hipocloriţi şi alţii. Clorul adăugat în apă suferă următoarele transformări:
- este supus hidrolizei,
- se combină cu impurităţile
17
- are o acţiune bactericidă
Cu apa, clorul reacţionează conform reacţiei:
Acidul hipocloros se disociză parţial în ioni H+ şi ClO-, ionul ClO- fiind agentul
oxidant şi bactericid activ. [9]
2. Ozonizarea
Ozonul este un mijloc foarte energic pentru dezinfectarea apei; acţiunea lui
oxidantă se aplică prin uşurinţa cu care se elimină oxigenul atomic:
Ozonul în comparaţie cu alte mijloace oxidante, folosite pentru dezinfectarea
apei, se distinge prin activitatea sa mai mare în îmbunătăţirea culorii, gustului şi
mirosului apei. O dozare excesivă nu implică operaţii suplimentare pentru reducerea
contraţiei de oxigen în apă, operaţii care sunt necesare, de exemplu, în cazul clorinării
excesive a apei. Un excedent de ozon în apă este dăunător, ţinând seama de faptul că
oxigenul are carecteristici corozive faţă de oţel şi beton. Se pune însă condiţia ca apa
supusă ozonizării să fie bine epurată preliminar, iar aerul introdus în ozonizor să fie
uscat şi lipsit de praf [9]
3. Metode fizice
Dintre metodele fizice de dezinfectare a apei trebuie menţionată aplicarea
iradierii cu radiaţii ultraviolete; radiaţiile cu o lungime de undă de circa m
reprezintă cea mai mare eficienţă bactericidă. După o iradiere cu radiaţii ultraviolete,
apa este dezinfectată, caracteristicile ei fizice şi compoziţia ei chimică rămânând însă
neschimbate,
18
Condiţii de calitate ale apelor tehnologice industriale
În industria textilă, desfăşurarea procesului de producţie şi calitatea produselor
sunt condiţionate, în mare măsură de calitatea apelor tehnologice.
În tehnologia chimică a fibrelor vegetale şi animale, însuşirile apei au un rol
foarte important.
Calitatea produselor, consumul de săpun etc. sunt determinate de o serie de
caracteristici ale apei şi, în primul rând, de turbiditate, de culoare, de conţinutul în săruri
de fier, de calciul şi de mangan.
Materiile în suspensii se depun pe fibre, formând pete. Apa cu o turbiditate
crescută denaturează culoarea mătăsii, dându-i o nuanţă murdară.
În procesul de albire, culoarea apei şi conţinutul ei în substanţe organice duc la o
albire incompletă.
Duritatea apei duce la formarea, cu săpunul, a săpunurilor de calciu şi de
magneziu, insolubile. Ele aderă la fibră, absorb impurităţile şi, din această cauză,
vopsirea nu este uniformă, apărând pete.
În industria bumbacului, pentru prepararea scrobelii, a emulsiilor, etc, duritatea
maximă a apei va fi de 4 – 5 grade.
Albitoriile, vopsitoriile şi unităţile de imprimat necesită p apă cu o turbiditate
maximă de 15 grade, culoare de 10 – 15 grade, iar pH-ul de peste 7,1 (însă maximul
8,5). Conţinutul în săruri de fier trebuie să fie de maximum 0,1 – 0,2 mg/l, iar duritatea
optimă este de 0,5 – 1 grade (numai pentru procesele în care se folosesc săpun şi
coloranţi).[11]
În România, condiţiile de calitate a apelor de suprafaţă pentru ca acestea să
poată asigura principalele domenii de utilizare, sunt reglementate de standardul de stat:
„Apa de suprafaţă – Categorii şi condiţii tehnice de calitate” (STAS 4705/1988). Apele
de suprafaţă sunt clasificate în ţara noastră după domeniul de folosinţă, pentru fiicare
fiind prevăzute valori limită admisibile pentru agenţii poluanţi. Valorile limită ale unora
dintre cei mai importanţi poluanţi pentru caracteristicile de calitate ale apelor de
suprafaţă sunt indicate în tabelul 3.
19
Tabelul 3. Caracteristici de calitate ale apelor de suprafaţă conform STAS 4705/1988 [13]
Nr.crt CaracteristiciCategoria
I II III
1. Amoniul, mg/l 1 3 10
2. Amoniac, mg/l 0,1 0,3 0,5
3. Azotiţi, mg/l 10 30 -
4. Azotaţi, mg/l 1 3 -
5. Clor rezidual, mg/l 0,005 0,05 0,05
6. Crom hexavalent, mg/l 0,05 0,05 1
7. Detergenţi anionactivi, mg/l 0,5 1 3
8. Fosfor, mg/l 0,1 0,1 0,1
9. Hidrogen sulfurat, mg/l absent absent absent
10. Oxigen dizolvat, mg/l 6 5 4
11.
Substanţe organice
CBO5, mg/l
CCO – Mn
CCO – Cr
5
10
10
7
15
20
12
25
30
În categoria I- a intră alimentarea centralizată cu apă potabilă, alimentarea cu
apă a unor procese tehnologice industriale, ş.a. În categoria II-a intră alimentările cu
apă a amenajărilor piscicole, iar în a III-a alimentarea cu apă a sistemelor de irigaţie şi
alimentarea cu apă a industriilor pentru scopuri tehnologice.[12]
Condiţiile de calitate a apelor uzate evacuate în apele de suprafaţă respectiv
normele de calitate pentru efluenţi, sunt prevăzute în decretul 414/1979 ce completază
legea apelor. Pentru substanţele poluante ce nu sunt cuprinse în acest decret, valorile
admisibile se stabilesc de către organul de protecţie a mediului competent, în funcţie de
debitele de diluţie, de conţinutul celorlalte ape uzate evacuate în acelaşi bazin
hidografic, de necesităţile satisfacerii cerinţelor de apă şi de condiţiile protecţiei mediului
înconjurător [12].
În tabelul 4 sunt amintite şi alte standarde cu privire la calitatea a apelor uzate
evacuate în apele de suprafaţă:
20
Tabelul 4. Standardele în viguare pentru calitatea apei
Nr. crt. Indicatori urmăriţi Standarde
1 Temperatura
2 pH SE ISO 10523-97
3 Materii în suspensie STAS 6953-81
4Consum biochimic de oxigen (CBO5)
SR EN 1899-2/2002
5Consum chimic de oxigen (CBOCr)
SR ISO 6060-96
6 Azot amoniacal STAS 8683-70
7Fenoli SR ISO 6439/2001
SR ISO 8165/1/008 Fosfor total STAS 10064-759 Sulfuri+H2S SR ISO 10530-97
10Detergenti SR ISO 7875:1996
SR EN 903:2003
11Substanţe extractibile SR 7587-96
21
Bibliografie
1. Andrei Bertea – Aspecte ecologice şi toxicologice ale finisării chimice textile –
Editura Dosoftei 1997, pag.7
2. Andrei Bertea – Ape uzate. Caracteristici şi epurare – Editura Coda 2001, pag.
109, 111
3. Edward Buczylo - Apa în industria textilă - Editura Tehnică, Bucureşti 1974,
pag. 42, 85
4. T. Ionescu, M. Boltuş-Goruneanu, Ş. Constantinescu, M. Moţoc – Ape industriale
şi reziduale – Editura Tehnică Bucureşti 1964
5. Andrei Bertea – Ape uzate. Caracteristici şi epurare – Editura Coda 2001,
pag.130 – 163
6. Edward Buczylo - Apa în industria textilă - Editura Tehnică, Bucureşti 1974,
pag.86 – 92
7. Andrei Bertea – Ape uzate. Caracteristici şi epurare – Editura Coda 2001, pag.
175 - 182
8. Andrei Bertea – Ape uzate. Caracteristici şi epurare – Editura Coda 2001, pag.
184 - 200
9. Edward Buczylo - Apa în industria textilă - Editura Tehnică, Bucureşti 1974,
pag.122 - 126
10.http://www.asio.ro/ro/pekama/pekama.htm
11.T. Ionescu, M. Boltuş-Goruneanu, Ş. Constantinescu, M. Moţoc – Ape industriale
şi reziduale – Editura Tehnică Bucureşti 1964, pag.151
12.Andrei Bertea – Protecţia Mediului - 1997
13.Catalog standarde naţionale
22
CUPRINS
Introducere...................................................................................................1
Factori şi tipuri de poluare............................................................................2
Caracteristicile generale ale apelor uzate, provenite din unităţile industriei
textile............................................................................................................3
Procese unitare pentru epurarea a apei.......................................................4
A. Procese fizice de epurare a apei..............................................................................5
1. Separarea gravitaţională....................................................................................5
2. Filtrarea..............................................................................................................7
3. Reţinerea pe grătare şi site................................................................................8
4. Epurarea în filtre granulare şi filtre cu prestrat...................................................9
5. Epurarea prin membrane...................................................................................9
6. Transferul între faze.........................................................................................11
B. Procese chimice.....................................................................................................12
1. Neutralizarea...................................................................................................12
2. Oxidarea şi reducerea.....................................................................................13
3. Precipitarea......................................................................................................14
4. Coagularea şi flocularea..................................................................................14
5. Schimbul ionic..................................................................................................14
C. Procese biologice...................................................................................................14
Exemplu de reactor pentru epurare anaerobă............................................................15
D. Dezinfectarea.........................................................................................................16
1. Clorinarea........................................................................................................16
2. Ozonizarea......................................................................................................17
3. Metode fizice....................................................................................................17
Condiţii de calitate ale apelor tehnologice industriale.................................18
Bibliografie..................................................................................................21
23