PROCESE BIOLOGICE IN STATIILE DE EPURARE A APEI UZATE

PROCESE BIOLOGICE IN STATIILE DE EPURARE A APEI UZATE

Substanele organice pot fi ndeprtate din ap de ctre microorganismele care le utilizeaz ca hran, respectiv drept surs de carbon. O parte din materiile organice utilizate de ctre microorganisme servesc la producerea energiei necesare pentru micare sau pentru desfurarea altor reacii consumatoare de energie, legate de sinteza de materie vie, respectiv de reproducerea microorganismelor. Epurarea realizat cu ajutorul microorganismelor este numit biologic. Ea se desfoar prin reacii de descompunere i de sintez, mijlocite de enzime, catalizatori biologici generai de ctre celulele vii.

Epurarea biologic se realizeaz pe baza unui transfer de materiale dinspre ap spre celulele vii i dinspre acestea napoi spre masa de ap. n prima faz, impuritile trec din apa uzat spre filmul, floconul sau alte forme sub care apare masa de microorganisme (biomas) prin contactul interfacial i prin procese de adsorbie-desorbie. Substanele de la interfa sunt adsorbite i transformate n prezena enzimelor din celula vie. Drept rezultat sunt sintetizate celule noi, iar produii finali de descompunere trec napoi n ap, de unde cei volatili se degaj n atmosfer .

Dup tipul microorganismelor care asigur ndeprtarea poluanilor organici din ap se disting procesele aerobe i cele anaerobe.

Microorganismele implicate n procesele aerobe necesit pentru metabolism oxigen. n mod normal, necesarul de oxigen este acoperit de oxigenul molecular dizolvat n ap, prezent n proporie foarte mic2 fa de cea din aer. Aceasta face mediul acvatic foarte sensibil la nevoile de oxigen ale microorganismelor, n sensul c poate deveni cu uurin deficitar n oxigen. Principalele produse finale ale degradrii aerobe sunt bioxidul de carbon, apa, nitraii.

n absena oxigenului dizolvat, organismele aerobe pier, iar locul lor este luat de organismele anaerobe sau facultativ anaerobe care folosesc oxigenul din materia organic sau din unele combinaii anorganice. Cei mai importani produi de descompunere anaerob sunt bioxidul de carbon i metanul.

Capacitatea de epurare a unei instalaii biologice depinde de masa de microorganisme pe care o conine. Ea este limitat de cantitatea de poluani care poate fi asimilat de unitatea de biomas n unitatea de timp. De aceea, cantitatea de poluani organici aplicat n unitatea de timp unitii de biomas este la rndul su limitat.

Att n procesele aerobe ct i n cele anaerobe nmulirea microorganismelor determin formarea de biomas nou, care este unul dintre produsele concentrate ale epurrii biologice.

Procesele anaerobe au o mai mare rspndire dect cele aerobe datorit dezavantajelor pe care le prezint acestea din urm: spaii mai mari, eficien de eliminare mai sczut, consum energetic mai mare, producerea n exces de nmol, emisii poluante n mediul nconjurtor. Totui procesele aerobe sunt utilizate n practic, separat sau n combinaie cu procesele anaerobe, ca faz de post tratare anaerob .

1. Procese aeroben practic, epurarea biologic aerob se realizeaz n construcii n care biomasa este fie suspendat n ap sub form de flocoane, fie este fixat pe suprafaa unui suport solid sub forma unei pelicule gelatinoase. n ambele cazuri, sistemele sunt aprovizionate cu oxygen.

Concomitent cu asimilarea combinaiilor organice ale carbonului, microorganismele acioneaz i asupra compuilor cu azot. Astfel, azotul din substanele organice este transformat treptat n amoniac, azotii i azotai (nitrificare) i n final n azot molecular (denitrificare).

n linii mari, apa uzat este introdus ntr-un bazin de aerare care conine o suspensie de flocoane biologice i n care se administreaz oxigenul necesar respiraiei. Debitul oxigenului introdus depinde de cantitatea de biomas din sistem i de debitul poluanilor organici care trebuie degradai. Pe msura admisiei de ap uzat, suspensia din bazinul de aerare trece ntr-un decantor secundar, unde biomasa este separat prin decantare, iar apa epurat este evacuat din sistem. O parte din biomasa sedimentat, corespunztoare vitezei de nmulire a microorganisme-lor, este eliminat din sistem, dar cea mai mare parte este readus n bazinul de aerare.

Epurarea biologic aerob n sisteme cu biomasa fixat sub form de pelicul pe un suport solid se realizeaz, de asemenea, n mai multe variante, dintre care cea mai uzual o constituie filtrele biologice. Ca material filtrant se folosesc, de exemplu, buci de roc concasat, ceramic sau materiale filtrante din alte materiale (mai ales din mase plastice).

Dup un anumit timp de la nceperea alimentrii cu ap uzat, pe suprafaa materialului filtrant se formeaz o pelicul gelatinoas de microorganisme care elimin poluanii organici din ap utiliznd pentru respiraie oxigenul din aer .

2. Procese anaerobeEpurarea anaerob a apelor uzate, spre deosebire de cea aerob, se realizeaz n incinte nchise ferite de accesul oxigenului care inhib activitatea microorganismelor anaerobe.

Epurarea anaerob a apelor uzate poate fi intensificat prin ridicarea temperaturii n bazinul de fermentare la valori de 20-400C sau mai mari, de 45-600C , dar poate avea loc i la temperaturi de 10-200C .

Epurarea anerob a apelor uzate prezint fa de cea aerob avantaje mai ales din punct de vedere energetic, ntruct treapta de aerare, mare consumatoare de energie electric, este eliminat, iar din descompunerea poluanilor organici rezult gaze de fermentare combustibile care pot servi la acoperirea unor nevoi de energie din staia de epurare. Pe de alt parte, producia de nmol excedentar este nul sau nensemnat; prin aceasta se evit cheltuielile legate de evacuarea final a unor astfel de nmoluri.

Prin procesele anaerobe pot fi obinute grade de ndeprtare din ap a poluanilor organici cuprinse ntre 50-90% la ncrcri organice care uneori pot s le depeasc pe cele realizate la instalaiile de epurare aerob, ceea ce duce la scderea cheltuielilor de investiii. Experiena a demonstrat c procesele de epurare anaerob pot fi aplicate i apelor uzate cu coninut relativ sczut de poluani organici. n acest fel, epurarea anaerob poate asigura n multe cazuri ndeprtarea naintat a substanelor organice fr a mai fi necesar asocierea unei trepte finale de epurare biologic aerob.

Procesele anaerobe se aplic pentru epurarea apelor uzate din zootehnie, industria alimentar, industria textil i a pielriei, precum i anumitor ape uzate din industria chimic .

Un dezavantaj al proceselor anaerobe este durata mai mare de timp n care se desfoar reaciile, deoarece viteza de cretere a bacteriilor este mai lent i este condiionat de o serie de parametri, precum pH-ul, toxicitatea compuilor i suprancrcarea cu poluanii ce trebuie eliminai .