Procese de Epurare Biologica - Aeroba Naturala pentru Epurarea Apelor Uzate Menajere

PROCESE DE EPURARE BIOLOGICA AEROBA NATURALA

PENTRU EPURAREA APELOR UZATE MENAJERE

CUPRINS:1. Introducere 3 1.1. Caracteristicile apelor uzate menajere 31.2. Posibilitati de epurare a apelor uzate menajere 52. Studiu bibliografic privind procesul de epurare biologica aeroba naturala 92.1. Scurta descriere a procesului de epurare biologica aeroba naturala 92.2. Variante tehnologice, precizari privind conditiile de operare 102.3. Caracteristicile efluentului obtinut, grade de epurare 14 3. Concluzii 164. Bibliografie 171. Introducere

1.1. Caracteristicile apelor uzate menajere Apa uzata menajera este apa de evacuare dupa ce a fost folosita pentru nevoi gospodaresti n locuinte si unitati de folosinta publica si provine din descarcari de la operatii de igiena corporala, de la pregatirea alimentelor, de la spalarea mbracamintei ori prin evacuari de produsi fiziologici (closete cu apa). Actiunea pe care apele uzate o exercita asupra receptorilor depinde de compozitia si de concentratia lor in substante poluante. Pentru a putea proteja o statie de epurare capabila de a elimina poluarea receptorilor este necesar ca, in prealabil, sa fie cunoscute toate aspectele privind compozitia si caracteristicile apelor de canalizare deversate in receptori. Avand in vedere ca in localitati canalizate, transportul hidraulic se realizeaza pentru ape menajere in amestec cu ape uzate industriale, compozitia acestor ape variaza de la oras la oras, situatie ce impune, in special pentru orasele cu un grad mare de industrializare, ca la proiectarea statiilor de epurare sa se utilizeze parametrii privind compozitia acestora rezultati in urma analizelor de laborator, evitandu-se adoptarea empirica a parametrilor furnizati de literatura de specialitate, care in general se refera la ape menajere (O.Ianculescu si altii,2001). Pentru stabilirea compozitiei apei uzate menajere se determina prin analize de laborator caracteristicile fizice, chimice, bacteriologice si biologice ale acesteia. Analizele au drept scop: sa furnizeze informatii asupra gradului de murdarire a apelor uzate si asupra conditiilor in care trebuie tratate acestea, respectiv folosite; sa stabileasca eficienta statiilor de epurare si conditiile in care se produce autoepurarea; sa determine influenta pe care o va avea deversarea apelor uzate in emisari. 1.1.1. Caracteristici fizice Caracteristicile fizice ale apelor uzate menajere turbiditatea, culoarea, mirosul si temperatura influenteaza in mare masura procesele de epurare, indeosebi temperatura, de care depinde mersul proceselor biologice.

Turbiditatea apelor uzate si a emisarilor indica numai in mod grosier continutul de materii in suspensie al acestora. Turbiditatea se exprima in grade in scara silicei. Apele uzate menajere au, n general, turbiditatea de 400...500 grade n scara silicei (un grad de turbiditate corespunde prin comparaie, unei emulsii etalon avnd 1 mg pulbere de silice fin divizat n 1 dm3 de ap distilat). Culoarea, exprimat n grade de culoare: apele uzate proaspete au culoarea cenuiu deschis, iar prin fermentarea materiilor organice din ap capt o culoare mai nchis.

Mirosul pentru apele uzate proaspete este aproape inexistent; apele n curs de fermentare au un miros pronunat.

Temperatura influenteaza cele mai multe reactii chimice si biologice care se produc in apele uzate si chiar procesul de sedimentare a acestora. Temperatura apelor uzate menajere este de obicei mai ridicata decat cea a apelor de alimentare, cu 2-3(C.

1.1.2. Caracteristici chimice

Consumul specific de apa pe cap de locuitor influenteaza in mod hotarator compozitia apelor uzate menajere. Cu cat consumul de apa este mai mare sau mai mic, cu atat apa uzata este mai diluata si viceversa, deoarece in general cantitatile de materii sub orice forma evacuate cu apele uzate sunt aceleasi.

Materiile solide totale precum si cele doua componente ale acestora materiile solide in suspensie si materiile solide dizolvate (100() si materii coloidale (intre 1 si 100(). Materiile solide in suspensie separabile prin decantare constituie namolul din decantare. Materiile solide dizolvate minerale nu sunt afectate de procesele de epurare. Materiile solide dizolvate organice constituie impurificarea organica a apelor uzate menajere si sunt oxidate in instalatiile de epurare biologica. Materiile solide in suspensie sunt in general usor de observat cu ochiul liber. Materiile solide dizolvate au dimensiuni care variaza de la 2/10000x ( pana la 1/10000x (. Intre materiile solide in suspensie si cele dizolvate se gasesc materiile coloidale.

Oxigenul dizolvat (O2) se gsete n apele uzate n cantiti mai mari sau mai mici n funcie de gradul lor de poluare. Apele uzate, in general, nu contin oxigen dizolvat; dupa epurarea biologica pot contine 1-2mgf/dm. Prezenta substantelor organice in apa poate reduce oxigenul din apa pana la zero, cazul apelor uzate. Continutul de oxigen din apa este unul din elementele chimice care caracterizeaza cel mai bine starea de muradarire a unei ape, precum si stadiul descompunerii acesteia in intalatiile biologice. Consumul biochimic de oxigen al unei ape uzate este cantitatea de oxigen consumata pentru descompunerea biochimica in conditii aerobe a materiilor solide totale organice la temperature si timpul standard; timpul standard se ia de obicei 5 zile, iar temperatura de 20(C; rezultatul in acest caz se noteaza cu CBO5. In apele uzate menajere acesta variaza intre 100-400mgf/dm.

Consumul chimic de oxigen (CCO) msoar coninutul de carbon din materiile organice existente n apele uzate menajere prin stabilirea oxigenului consumat de bicarbonatul de potasiu n soluie acid.

Azotul liber alctuit din amoniac liber, azot organic, nitrii si nitrai, reprezint un indicator al substanelor organice azotoase coninute n apele uzate. Acizii volatili indic evoluia fermentrii anaerobe a apelor uzate; pentru apele uzate menajere n cazul unei bune fermentri, acizii volatili exprimai n acid acetic trebuie sa fie de circa 200...300 mg/l.

Grsimile i uleiurile vegetale sau minerale, n cantiti mari, formeaz o pelicul pe suprafaa apei, care poate mpiedica aerarea, produce colmatarea filtrelor biologice sau inhib procesele anaerobe din bazinele de fermentare.

Gazele din apele uzate sunt: hidrogenul sulfurat, bioxidul de carbon i metanul;

Concentraia de ioni de hidrogen (pH) pentru apele uzate menajere trebuie s fie n medie, pH = 7. In general apele uzate menajere sunt slab alcaline. Aciditatea sau alcalinitatea apelor uzate reprezinta capacitatea acestora de a neutraliza baze sau respectiv acizi si se exprima in miliechivalenti la un litru de apa (mval/l). Potenialul de oxidoreducere (potenialul redox, rH) reprezint inversul logaritmului presiunii de oxigen; valori rH < 15 caracterizeaz faza de oxidare (fermentare) anaerob, iar valori rH > 25, oxidare aerob. Putrescibilitatea indic posibilitatea ca o ap uzat s se descompun mai repede sau mai ncet; stabilitatea este inversul putrescibilitii.

Detergenti sintetici. Din cele trei categorii de detergenti sintetici (anionici, cationici si neionici), detergentii anionici evacuati din gospodarii sunt cei mai daunatori proceselor de epurare. Prejudiciile cele mai importante produse de detergenti sunt: coboara tensiunea apei la suprafata sau interfacial si in acest fel se mareste umiditatea substantelor cu care apa este in contact; emulsifica grasimile si uleiurile; disperseaza sau defloculeaza materiile coloidale; plutesc si spumeaza; distrug bacteriile si alte organisme necesare epurarii biologice.

1.1.3. Caracteristici bacteriologice

Stabilirea caracteristicilor bacteriologice ale apei au drept scop determinarea numarului, genului si conditiilor de dezvoltare a bacteriilor in efluentul statiei de epurare si in emisari. Numarul de bacterii este mai mare vara decat iarna. Caracteristicile bacteriologice ale apei dau informatii numeroase si in ceea ce priveste evitarea propagarii si controlului bolilor contagioase, in care scop efectuarea de determinari atat asupra apelor uzate cat si a emisarilor este de deosebita importanta.

In numar mare indica murdarirea apei cu reziduuri umane sau animale si, in asemenea cazuri, in apa se gaseste enterococul Streptococcus faecalis si bacteria Ciostridium perfrigens.

1.1.4. Caracteristici biologice

In apele uzate menajere si in emisari se intalnesc diferite organisme, de la cele mai mici, care nu pot fi vazute cu ochiul liber, pana la cele mai mari vizibile cu ochiul liber.

Cele mai mici dintre acestea sunt virusurile si fagii. Ele pot fi identificate numai in baza observatiilor directe sau la microscop si a actiunii (comportamentului) lor in diferite medii de cultura. Organismele mai mari sunt: ciupercile, algele, protozoarele, rotiferii, larvele de insecte, viermii, melcii etc. Acestea se determina prin observatii directe la microscop.

Organismele, prin actiunea desfasurata de ele, pot fi vatamatoare, nevatamatoare, folositoare; astfel numeroase bacterii din apele uzate menajere chiar daca nu au conditii corespunzatoare pentru dezvoltare pot supravietui in ele un timp destul de indelungat si determina raspandirea unor boli hidrice si deci sunt vatamatoare; unele bacterii intervin activ in procesele de epurare, sunt deci bacterii folositoare (bacteriile aerobe, de exemplu).

In concluzie, proprietile biologice exprim concentraia diferitelor tipuri de bacterii coninute n apele uzate menajere pe baza crora se poate aprecia gradul de impurificare a apei i pericolul de infectare; absena bacteriilor dintr-o ap uzat poate indica prezena unor substane toxice (M.Negulescu,1978).

1.2. Posibilitati de epurare a apelor uzate menajereDiferentierea metodelor de epurare ale apelor uzate menajere se face in mod curent dupa natura fenomenelor principale pe care se bazeaza operatiile in prima grupa adica in epurarea apelor uzate, independent de fenomenele care se produc la prelucrarea substantelor retinute, spre deosebire de apele uzate ale anumitor industrii, la care scopul principal al epurarii fiind recuperarea substantelor valorificabile ( de exemplu: fenoli, substante extractive etc.), metodele de epurare se diferentiaza dupa aceste operatii productive.

Aplicarea unor anumite metode de epurare, chiar pentru aceeasi apa uzata, se poate realiza prin diferite tipuri de constructii si instalatii. Alegerea solutiei optime depinde de mai multi factori, o deosebita importanta avand criteriile tehnico-economice.

Pentru prelucrarea substantelor continute in apele uzate menajere se folosesc metode avand efecte distructive sau regenerative.

In general se urmareste distrugerea adica descompunerea sau cel putin neutralizarea prin operatii cat mai simple a substantelor continute; se folosesc metode regenerative prin utilizarea apelor uzate menajere in agricultura sau pentru introducerea substantelor pe care le contin in unele ape uzate industriale serviind bacteriilor necesare in epurare ca substante nutritive ( de exemplu in apele uzate de la fabricatia celulozei).La epurarea apelor uzate menajere se folosesc trei metode, denumite dupa procesele principale pe care se bazeaza si anume: mecanica, mecano-chimica si mecano-biologica.

1.2.1. Epurarea mecanica consta in retinerea prin procedee fizice a substantelor insolubile care se afla in apele uzate.

Metoda este larg folosita in epurarea apelor uzate menajere ca epurare prealabila sau ca epurare unica (finala) in functie de gradul de epurare necesar impus de conditiile sanitare locale, adica dupa cum ea trebuie sa fie urmata sau nu de alte constructii (trepte) pentru epurare.

Se obisnuieste insa ca la toate statiile de epurare indiferent de gradul de epurare necesar si deci de metodele folosite sa se prevada epurare mecanica, deoarece prin aceasta se poate realiza o simtitoare reducere a substantelor in suspensie si cresterea productivitatii instalatiilor de epurare.

Totodata prin efectele importante de retinere a suspensiilor, epurarea mecanica usureaza posibilitatea de esalonare a investitiilor pentru realizarea statiilor de epurare, construindu-se, in masura in care permite emisarul, la inceput o singura treapta si prevazandu-se pentru o etapa viitoare realizarea altor trepte de epurare.

Retinerea substantelor din apele uzate se realizeaza prin constructii si instalatii, a caror alcatuire difera dupa marimea suspensiilor si procedeelor utilizate si anume: gratare, site, deznisipatoare, separatoare de grasimi, decantoare.Prelucrarea suspensiilor retinute din apele uzate menajere, adica namolurile, care alcatuiesc o masa vascoasa, se realizeaza in functie de conditiile sanitare locale: ele pot fi indepartate si depozitate in starea proaspata in care se obtin sau trebuie in prealabil supuse unor operatii care le modifica parte din calitati si anume: gradul de nocivitate, vascozitatea, mirosul, aspectul si umiditatea.

Modificarea acestor calitati se obtine prin fermentarea si reducerea umiditatii namolurilor.

Fermentarea are drept efect principal mineralizarea substantelor organice retinute si transformarea acestora in elemente mai simple ca: bioxidul de carbon, metan, azot si altele.

Reducerea umiditatii are ca scop crearea conditiilor pentru o mai usoara manipulare a namolurilor care se depoziteaza sau se utilizeaza cu folos. Aceste operatii au loc atat in spatiile prevazute la decantoarele in care au fost retinute namolurile (daca au fost construite in acest scop), rezervoare sau bazine de fermentare a namolurilor, numite si metantancuri sau iazuri biologice sau de namol, cat sip e platforme de uscare denumite si paturi sau campuri de uscare, in instalatii de deshidratare sub vacuum, instalatie de uscare termica, instalatii de incinerare a namolurilor si altele: functionarea unora din aceste utilaje necesita instalatii de tratare cu coagulanti, statii de splare a namolului etc.1.2.2. Epurarea mecano-chimica consta in retinerea substantelor in suspensie, coloidale si dizolvate prin tratarea apelor uzate menajere cu substante chimice (reactivi). Procedeele folosite sunt: neutralizarea, extractia, diluarea, coagularea si altele care reduc concentratia substantelor continute in apele uzate.

Epurarea chimica este insotita de obicei si de o epurare mecanica, aceasta fiind alcatuita din gratare, decatoare, filtre, centrifuge etc. si de aceea metoda poarta denumirea de epurare mecano-chimica.

La apele uzate menajere epurarea chimica se aplica la dezinfectarea apelor epurate partial prin alte metode, la coagularea namolurilor, la dezinfectarea instalatiilor etc.

Tot printre metodele de epurare mecano-chimice trebuie incluse si metodele electrolitice. Metoda consta in trecerea unui curent electric prin apa uzata. Ionii de electrolit care se formeaza se colecteaza in mod corespunzator spre electrozi, care se fac din otel, si cu care intra in combinatie; se formeaza oxizi de fier care actioneaza ca un coagulant.

1.2.3. Epurarea mecano-biologica foloseste activitatea unor microorganisme pentru oxidarea si mineralizarea substantelor orgnice aflate in apa uzata menajera.Epurarea biologica este precedata in mod obisnuit de epurare mecanica, necesitatea acesteia nefiind impusa de fenomenele biologice ci de faptul ca mareste productivitatea intregii instalatii de epurare.

In modul acesta epurarea biologica este in fapt si poarta denumirea de epurare mecano-biologica.

Bacteriile folosite in epurarea biologica sunt de diferite tipuri. Pentru apele uzate menajere, epurarea biologica se bazeaza pe bacterii aerobe care preiau din aer sau din apa oxigenul de care au nevoie, ceea ce implica o buna aerare, capabila sa furnizeze oxigenul necesar. Mineralizarea substantelor organice din apele uzate se poate realiza de asemenea in conditii anaerobe prin procese de reducere insa procedeul dureaza mult timp , se produc mirosuri neplacute si de aceea acest procedeu poate fi utilizat in locuri izolate care sa nu creeze folosintelor vecine nocivitati necorespunzatoare.

Epurarea biologica poate fi realizata prin doua grupe mari de constructii si anume:

constructii in care epurarea se petrece in conditii apropiate de cele naturale: intre acestea se incadreaza campurile de irigatii, campurile de infiltratii si iazurile biologice; constructii in care epurarea biologica se realizeaza in conditii create artificial sub actiunea bacteriilor aerobe puternic alimentate cu oxigen si anume filtre biologice numite si biofiltre si bazine cu namol activat numite si aerotancuri; in apele uzate menajere aceasta epurare se face intr-una sau cel mult doua faze (trepte).

In constructiile din primul grup se realizeaza o epurare foarte inaintata (99-99,5%) astfel incat apele pot fi varsate direct in emisari.

In constructiile de epurare din cel de-al doilea grup, apele rezultate contin cantitati inseminate de namol activat, adica bogat populat in bacterii oxidante (mineralizatoare) si care nu pot fi evacuate in emisar pentru ca ar provoca acolo aproximativ aceleasi pagube ca si apele uzate netrecute prin statia de epurare. Aceste namoluri trebuie retinute prin epurarea mecanica, operatie ce se realizeaza in decantoare, asemanatoare in totul decantoarelor folosite la epurarea primara.

Pentru diferentiere, decantoarele poarta denumirea treptei de epurare din care fac parte. Astfel la epurarea mecanica se numesc decantoare primare, la epurarea biologica cu o singura faza (treapta) decantoare secundare, iar cele de la epurarea biologica cu doua faze (trepte) decantoare tertiare.

Dupa decantarea secundara apele uzate menajere mai contin inca bacterii banale si patogene, incat constructiile pentru epurarea mecanica si biologica nu asigura distrugerea lor totala. Pentru distrugerea bacteriilor se foloseste dezinfectarea apei prin clorizare sau prin alte mijloace. In asemenea cazuri, epurarea mecano-biologica se completeaza deci si cu o epurare chimica.

Namolul retinut dupa epurarea biologica este supus prelucrarii o data cu acela provenit de la epurarea mecanica. Cum insa el contine o mare cantitate de apa (98-99%) inainte de a fi trimis la fermentare este trecut uneori prin bazine de concentrare a namolului; se obtine astfel o oarecare reducere a cheltuielilor pentru fermentare.

Existenta in statie a namolului activat din decantoarele secundare este folosita adeseori pentru completarea epurarii mecanice cu biocoagulatoare, decantoare in care apa intra in contact preliminar cu namolul activat si este supusa aerarii. Aceasta operatie foloseste mai putin epurarii mecanice insa are efecte favorabile asupra treptelor biologice ulterioare.

Epurarea biologica cu namol activat necesita pe langa constructiile de baza indicate anterior si constructii si instalatii de deservire suplimentare celor indicate la epurarea mecanica si anume: instalatii pentru producerea sau introducerea artificiala a aerului;

statii de pompare si conducte pentru transportul si distributia namolului activ, a aburului etc.;

recipiente si dispozitive pentru conditionarea namolului etc.

Epurarea biologica asigura neindoios un inalt grad de epurare, adeseori practic completa ( la constructiile de epurare in conditii naturale ). Aceste avantaje implica insa si cunostinte adancite asupra proceselor ce se desfasoara si asupra constructiilor ce se exploateaza.

Datele de baza asupra calitatilor apelor ce se supun epurarii trebuie cunoscute in mai mare masura decat la epurarea mecanica si adeseori insasi sistemul de epurare biologica trebuie ales pe baza de experimentari pe statii pilot, dimensionate la debitul de circa 1/10 din debitul total de ape uzate (E.Blitz,1966).

2. Studiu bibliografic privind procesul de epurare biologica aeroba naturala

2.1. Scurta descriere a procesului de epurare biologica aeroba naturala

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 mic 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 degradarii aerobe sunt bioxidul de carbon, apa, nitratii.

Cantitatea de ape uzate menajere nsumeaz aproape 200 l pe zi pentru un om. Pentru dezinfectarea lor se folosesc pe larg metode de purificare biologic.

Epurarea biologic aerob se realizeaz n construcii n care biomasa este suspendat n ap sub form de agregate de microorganisme (flocoane), sistemele fiind aprovizionate cu oxigen. Aceste metode se aplic cu precdere pentru mineralizarea substanelor organice

dizolvate n faza lichid a apelor reziduuale. Cea mai simpl metod biologic aerob de

purificare se nfptuete n condiii naturale, nemijlocit, n bazin sau n sol. La folosirea

metodelor pedologice de purificare biologic, apele reziduale se evacueaz pe cmpuri utilizate special pentru astfel de scopuri (cmpuri de irigaie sau cmpuri de filtrare).

n soluri apele reziduale se supun aciunii oxidative a microorganismelor. Concomitent cu oxidarea substanei organice are loc sinteza biomasei microorganismelor. n componena microorganismelor solului intr diferite grupe fiziologice, care se specializeaz n realizarea anumitor transformri oxidative a compuilor organici. Ca rezultat al aciunii totale a microorganismelor are loc oxidarea substanelor organice pn la produse gazoase. Astfel, hidraii de carbon se oxideaz pn la bioxid de carbon i ap. Azotul care intr n componena proteinelor se oxideaz pn la nitrai:

R-CHNH2-COOH ( NO3( + CO2 + H2O

Sulful i fosforul, care intr n componena multor compui organici, se oxideaz pn la oxizii corespunztori (S ( sulfati, P ( fosfati) (www.mrda.md). Epurarea biologica naturala se realizeaza pe campuri de irigare si filtrare, filtre de nisip, campuri de infiltrare subterana, iazuri de stabilizare (iazuri biologice). Din punct de vedere al indepartarii substantelor organice, in suspensie, bacteriilor etc. aceste instalatii au o mare eficacitate (95-99%). Folosirea unor asemenea instalatii este indicata ori de cate ori este necesar sa se evacueze in emisar o apa cu un grad mare de epurare; necesita insa suprafete mari si de aceea folosirea lor este din ce in ce mai dificila.

Pe plan mondial, se constata tendinta de a evita folosirea apelor uzate la irigatii, pe motive de igiena si protectia muncii (M.Negulescu,1978).

2.2. Variante tehnologice, precizari privind conditiile de operare

2.2.1. Campuri de irigare si filtrare

Campurile de irigare si filrare sunt suprafete de teren folosite fie pentru epurare si irigare in scopuri agricole cazul campurilor de irigare fie numai pentru epurare cazul campurilor de filtrare. De obicei, campurile de irigare sunt asociate cu campurile de filtrare, ultimele fiind indeosebi folosite in perioadele cu ploi abundente, cand nu este nevoie de apa pentru culturi, in perioadele de inghet etc.

Campurile de irigare si filtrare se recomanda a fi folosite in zonele cu precipitatii slabe, sub 600mm/an, si acolo unde intrebuintarea substantelor fertile din apa uzata menajera este avantajoasa din punct de vedere economic, in comparatie cu cele artificiale. Executarea campurilor de irigare si filtrare pentru localitatile ce depasesc 10000 de locuitori, in cele mai multe cazuri este neeconomica.

Apele uzate folosite la irigatii trebuie sa poata furniza la 1ha: 120 kg azot, 40 kg fosfor si 170 kg potasiu.

Apele uzate pot fi folosite atat la irigarea culturilor de orice fel ( cereale, plante industriale etc.), cat si la pasuni, livezi. Din punct de vedere agrotehnic, se prefera la irigatii plante care folosesc bine atat apa, cat si substantele dizolvate din apele uzate si pot suporta excese trecatoare provocate de o umiditate suplimentara; asemenea plante sunt trifoiul, lucerna si sfecla, mai putin cartoful, porumbul si canepa.

Apele uzate menajere sunt in prealabil epurate in decantoare, in care timpul de traversare al apei se recomanda a fi cuprins intre 1,5 si 2,0h. Namolurile rezultate sunt fermentate in bazine de fermentare si apoi sunt trimise pe campurile de irigare. Epurarea mecanica este necesara din considerente agrotehnice si igienico-sanitare; retinerea in anumite proportii a suspensiilor mari si a grasimilor reduce posibilitatea colmatarii porilor dintre granulele solului, iar decantarea de peste 1 h reduce in mare masura helmintii si ouale acestora, asigurand o protectie din punct de vedere sanitar a muncitorilor agricoli si a produselor agricole. Dupa decantare, apele uzate sunt trimise in bazinele de egalizare a debitelor, care au si scop de inmagazinare a apelor in timpul iernii; aici se produce o decantare suplimentara si o indepartare mai avansata a helmintilor.

Terenurile agricole destinate irigarii se impart in parcele, avand suprafete cu lungimi de 150-250m, raportul mediu dinte cele doua dimensiuni fiind de 5/1. Panta longitudinala a parcelelor este bines a fie cuprinsa intre 0,001-0,002 pentru terenuri argilo-nisipoase si 0,03 pentru terenuri nisipoase; panta transversala este preferabil sa fie cuprinsa intre 0,002 si 0,005.

Reteaua de distributie are drept scop sa transporte si sa raspandeasca apele uzate pe parcele; se compune dintr-un canal principal si din canale de distributie si irigatie. Canalul principal precum si canalele de distributie se executa inchise sau deschise, ele avand un caracter permanent; canalele de irigatie sunt in general deschise si au un caracter sezonier.

In timp de iarna, cand pe de o parte solul este inghetat, iar pe de alta parte acesta nu are nevoie de apa deoarece nu se fac culturi, apele uzate menajere pot fi utilizate sau indepartate in mai multe feluri, astfel: pot fi trimise pe campurile de infiltrare care, datorita permeabilitatii lor mari si debitele de infiltrare sunt mari, iar temperatura relativa ridicata a apelor uzate intr-o oarecare masura impiedica inghetarea solului;

pe campurile mari de irigare, irigarea se continua pe aproximativ 75% din suprafata, pe toata perioada rece cand, se formeaza un strat de gheata care se dezgheata primavara, furnizand solului, in perioade scurte, debite mari de apa ( este asa numitul procedeu de irigare de aprovizionare);

daca bazinele de egalizare au capacitate mai mari, parte din apa care nu poate fi infiltrate este inmagazinata in acestea;

irigarea sub gheata, atat pe campurile de irigare, cat si pe cele de filtrare, constituie de multe ori o metoda eficace de indepartare a apelor uzate;

in acest scop, se trimite pe parcele un debit mare de apa, 30-50 cm, urmarind a se forma la suprafata un pod de gheata de 10-15 cm, sub care irigarea se poate continua nestanjenita pe toata perioada rece, procedeul aplicandu-se de obicei numai pe parte din parcele.In timp de ploaie, cand campurile de irigare nu au nevoie de apa, apele uzate pot fi trimise pe campurile de filtrare, sau retinute in bazinele de egalizare. Uneori, cand precipitatiile sunt mai abundente in toata perioada anului, iar emisarul nu poate sa suporte incarcari suplimentare nici chiar pentru mici perioade in timpul ploilor, este necesar a se construi o statie de epurare artificiala, mecanica sau biologica, care sa functioneze temporar sau permanent, irigarea realizandu-se in acest caz numai in perioadele secetoase cu apele uzate epurate in statie.

Datorita dificultatilor de functionare si exploatare din timpul iernii si ploilor, irigarea cu ape uzate este de multe ori mai neeconomica decat epurarea apelor uzate in statii de epurare artificiale.

2.2.2. Filtre de nisip Filtrele de nisip sunt constructii destinate numai epurarii apelor uzate. Pentru construirea unor asemenea filtre este necesar sa se dispuna de un sol constituit din nisip. Apele uzate traverseaza solul de sus in jos la diferite intervale de timp, lasand astfel terenului timpul necesar pentru aerarea naturala.

In scopul construirii unor asemenea filtre terenul este impartit in parcele, avand superafete sub 0,40 ha. Se indeparteaza apoi solul natural de la suprafata pana se ajunge la nisip, construindu-se din solul excavat diguri imprejurul parcelelor. Conductele de aducere a apei se aseaza in digurile care inconjoara parcelele; din conducte, prin rigole de lemn, apa este distribuita pe parcele. Pentru evacuarea apei epurate, se aseaza drenuri cu diametre de maximum 10 cm, la distante de 10,00 m unele de altele.

Un nisip din punct de vedere al epurarii apelor uzate, trebuie sa aiba dimensiunea eficace cuprinsa intre 0,2-0,5 mm, iar coeficientul de uniformitate u, cuprins intre 5 si 10.

In cadrul exploatarii se umple rapid fiecare parcela in 5-15 min cu apa uzata, pana se atinge o grosime de apa de 5-10 cm, ceea ce corspunde la o incarcare de 500-1000 m/ha, de cele mai multe ori o data pe zi: daca concentratia apelor uzate este slaba, se poate proceda la mai multe incarcari pe zi. Daca in timp de 4 h apa uzata nu s-a infiltrat in nisip, se scoate parcela din functiune si se asteapta uscarea stratului de namol care s-a acumulat la suprafata nisipului, se indeparteaza si apoi parcela se poate da din nou in folosinta. Cu toate precautiile luate pentru a impiedica colmatarea nisipului, dupa cativa ani de functionare trebuie sa se indeparteze stratul de nisip de deasupra si sa se inlocuiasca. Dupa 10-15 ani filtrul de nisip este complet colmatat si trebuie practic abandonat; el poate servi ca teren de uscare a namolului, in cazul in care pentru epurare se construieste o instalatie de epurare artificiala. In timpul iernii se practica procedeul infiltrarii apei sub gheata; pentru aerarea stratului de nisip se recomanda sa se perforeze stratul de gheata in cateva puncte.

Pentru un consum specific de 150 dm/loczi, Imhoff arata ca incadrarea filtrelor de nisip este de 300-750 m/loczi (2000-5000 loc/ha) in comparatie cu a campurilor de irigare si filtrare de aproximativ 30,00 m/hazi (200 loc/ha) , respectiv aproximativ 75,00 m/hazi (500 loc/ha).

2.2.3. Iazuri de stabilizare

Denumirea de iazuri de stabilizare, in loc de iazuri biologice, iazuri de oxidare sau lagune, cum se mai obisnuieste a se numi aceste constructii, exprima mult mai bine procesul de epurare care se realizeaza in acestea. Iazurile de stabilizare sunt bazine in pamant, amenajate de cele mai multe ori in depresiuni naturale avand adancimi mici de apa 1,00-2,00 m, destinate a epura ape uzate menajere sau epurate deja intr-o oarecare masura si, folosind, in acest scop, numai factorii naturali care contribuie la epurare.

Procesele de epurare din iazurile de stabilizare sunt aerobe: oxigenul necesar procesului este luat din:

apa uzata;

compusi organici, nitrati sau sulfati;

atmosfera prin aerarea lichidului;

oxigenul produs prin fotosinteza algelor din iaz.

La iazuri cu adancimi de peste 1,00 m, fermentarea namolului depus pe fund se face in conditii anaerobe, ceea ce poate da loc la gaze cu mirosuri neplacute cand cantitatea de namol este mare si de asemenea si adancimea.

Algele din efluentul iazurilor de stabilizare pot uneori conduce la neajunsuri alimentarilor cu apa si zonelor de recreatie dupa ajungerea lor in emisari; acestea depend de conditiile locale deoarece, pe de o parte, ele consuma oxigenul din emisar pentru oxidarea materiilor organice provenite din algele moarte, iar pe de alta parte algele vii produc oxigen prin fotosinteza.

Iazurile de stabilizare pot fi folosite atat pentru tratarea apelor uzate menajere, cat si pentru cele orasenesti si industriale, cu conditia ca acestea sa nu contina substante toxice. Dimensiunile iazurilor de stabilizare depind de gradul de epurare cerut de la acestea, de calitatea apei uzate, de conditiile climatice, incluzand temperatura si luminozitatea, de adancimea iazului etc.E. F. Gloyna recomanda ca pentru zone in care variatiile sezoniere de temperatura sunt mari (cazul tarii noastre) si pentru ape uzate decantate adancimea sa se ia 2,00-3,00 m.

Alegandu-se o adancime in limitele aratate, se pot stabili suprafata, timpul de retinere a apei in iaz si incarcarea superficiala.

Incarcarea se ia de 6-7 g de CBO5 pe zi si m de apa in bazin (pentru adancimea medie de 1,00 m, aceasta revine drept incarcare pe 1 m). Timpul de trecere pentru apele uzate menajere se ia de minimum 10 zile, pentru namol ca la decantoarele cu etaj, iar pentru apele uzate menajere incarcate cu ape industriale, 20-30 zile si chiar mai mult ( E.Blitz,1966).In tabelul 1 sunt dati cativa parametri de dimensionare a iazurilor de stabilizare cu adancimi cuprinse intre 0,60 si 1,20 m ( sunt cele mai frecvente ):Adancimea iazului

[m]Incarcarea in locuitori

[loc/ha]Incarcarea organica

[gf CBO5/zim]Timp de ramanere a

apei

1,5-1,2 250 0,6-1,0 Luni

1,2-0,6 1000 5,5 30 zile

sub 0,6 2000-500011(iarna) 25(vara) 2-10 zile

Pentru mentinerea conditiilor aerobe in iazuri, de multe ori sunt prevazute posibilitati de recirculare a apei ( pana la 1,5 ori debitul ), iar alteori de aerare cu aeratoare mecanice cu rotor, asemanatoare celor din bazinele cu namol activ; clorarea sau adaugarea de nitrati poate de asemenea suplini lipsa de oxigen. Daca iazul este compartimentat, digurile de separare vor avea latimi corespunzatoare pentru a se putea circula pe ele, taluzurile fiind acoperite cu pereuri din piatra, asfalt sau vor fi inierbate. Radierul iazului trebuie sa fie curatat in permanenta de ierburi si uneori in anumite conditii hidrogeologice el se impermeabilizeaza.

Accesul apei in iaz se recomanda a se face prin mai multe puncte, pentru a evita formarea de zone moarte, respectiv pentru a evita formarea de zone anaerobe.

Constructiile pentru evacuarea apei din iaz sunt astfel concepute incat sa poata fi reglate pentru a capta apa de la diferite adancimi. Iazurile sunt prevazute cu conducte de golire.

Iazurile biologice se executa de cele mai multe ori in serie, doua pana la patru iazuri asezate unul dupa altul. Ultimele iazuri sunt de obicei populate cu peste; in acestea, cantitatea de oxigen trebuie in permanenta sa fie de peste 3 mgf/dm, conditie importanta pentru dezvoltarea faunei piscicole. Pentru siguranta, in perioadele cand se produc incarcari superioare celor normale ( cele luate in calcul ), printr-o conducta de by-pass apele uzate ocolesc iazul populat cu peste (M.Negulescu,1978). Neajunsurile lacurilor biologice sunt necesitatea de soluri pentru organizarea lor, costul nalt, posibilitatea limitat de curire, caracter sezonier de purificare efectiv. n timp de iarn lacurile biologice pot fi folosite drept colectori. n orice caz, la folosirea lacurilor biologice i colectoarelor este necesar un control minuios a strii apelor (volumul de ap, poluarea apelor subterane cu substane poluante i dinamica rspndirii lor). Sunt cunoscute cazuri de spargere a colectoarelor de ap rezidual care au dus la distrugeri stihiinice, pieirea oamenilor, poluarea brusc a bazinelor (www.mrda.md) Iazuri (lagune, lacuri) aerobe

Epurarea apelor uzate este asigurata de algele producatoare de oxigen prin fotosinteza. Din acest motiv, adncimea apei este limitata de transparenta acesteia, deoarece razele de soare trebuie sa poata patrunde pna la fundul lacului. n cazul apei uzate, aceasta adncime nu depaseste niciodata 1,0 m, cel mai des nsa 0,5-0,9 m. Timpul de retentie este de 10-20 zile. Din cauza adncimii reduse a apei, iazurile aerobe snt foarte sensibile la actiunea vntului, valurile generate putnd cauza rascolirea namolului depus pe fund, ceea ce conduce la cresterea semnificativa a suspensiilor n apa epurata.

Aceste tipuri de iazuri pot fi utilizate n toate treptele de epurare. O varianta a iazurilor aerobe este cea a iazurilor cu microfite (alge microscopice, bacterii) si peste, dar n acest caz, numai ca ultima treapta de epurare. Din acest motiv, acest tip de iaz se mai numeste si "iaz (lac) de finisare". n iazurile cu peste trebuie asigurata ntotdeauna si o concentratie a oxigenului dizolvat de cca. 4 mg/l.

O alta varianta a iazurilor aerobe snt iazurile aerate. n acest scop se folosesc diverse sisteme de introducere a aerului, iar adncimea apei poate creste pna la 3,5-4,0 m, ceea ce conduce la reducerea corespunzatoare a suprafetei. Aceasta varianta necesita nsa un mare consum de energie electrica pentru echipamentele de aerare mecanice. Iazurile aerate necesita o buna tratare prealabila a apelor uzate, ceea ce se poate realiza cu decantoare etajate sau n iazuri anaerobe ( M.Negulescu,1978).

2.3. Caracteristicile efluentului obtinut, grade de epurare

Pentru fiecare tip de ape deversate exist un nivel optim de curire. Pe de o parte, cu ct epurarea este mai adnc, cu att cheltuielile economice sunt mai mari. Pe de alt parte, ncepind de la un nivel anumit de epurare, aruncarea apelor devine nevtmtoare. Acest aspect trebuie luat n consideraie la argumentarea economic a staiilor de purificare i a metodelor de purificare. Astfel, n funcie de metodele folosite, nivelul curirii apelor reziduale, poate s ajung n principiu la 95 % i chiar la 98-99 %. Corespunztor, se micoreaz i nivelul de diluare a fluxului epurat cu ap curat. La ridicarea nivelului de purificare de la 85 la 95 % cheltuielile cresc de 2-3 ori iar mai sus de 95 % acestea cresc de aproximativ de 10 ori pentru fiecare procent de epurarea suplimentar.

O importan major pentru mbuntirea calitii apei o are prevenirea polurii apelor cu substane biogene. Chiar i dup o curire avansat a apelor reziduale casnice, pentru prevenirea eutrofizrii bazinelor acvatice, apele epurate trebuiesc diluate de 30-60 ori cu ap curat. Acest aspect arat la necesitatea organizrii alimentrii cu ap circulant i n cazul apelor reziduale comunale, care ar putea fi folosite pentru scopuri tehnice (V.S.Kaminski, 1988). Tratarea apelor uzate menajere in statiile de epurare orasenesti este rareori rentabila din punct de vedere financiar. Produsul final al epurarii este apa uzata epurata; ca subproduse se obtin gaz metan si namol. La o buna gospodarire si exploatare, sumele obtinute prin vanzarea produselor si subproduselor ar putea egala sumele cheltuite cu investitia si exploatarea. Valoarea agricola a apelor uzate depinde indeosebi de concentratia in materii dizolvate si coloidale ale acestora. In general, reducerea costurilor de investitie, ca urmare a constructiei campurilor de irigare in locul instalatiilor artificiale de epurare biologica, este destul de mica sau chiar inexistenta. Cretsterea productiei agricole fiind insa importanta, face ca de multe ori sa se recurga la constructia de campuri de irigare, chiar daca uneori sunt mai costisitoare decat instalatiile biologice artificiale.

Gazele produse prin fermentare sunt folosite de obicei pentru incalzirea bazinelor de fermentare, a locuintelor sau pentru producerea de forta; rareori sunt folosite drept carburant. Energia obtinuta ca urmare a folosirii gazului este in general suficienta pentru exploatarea unei statii de epurare biologica.

Namolul poate foarte bine inlocui in agricultura balegarul; daca insa distanta de transport este mare, rentabilitatea sa scade. Uneori este mai avantajos sa se fabrice chiar in statia de epurare un ingrasamant uscat, indeosebi atunci cand val;oarea de fertilizare este mare, urmand a fi transportat ulterior. Prepararea si folosirea unui ingrasamant bogat in humus, rezultat al amestecului namolului fermentat cu gunoi menajer, este de asemenea o forma avantajoasa de valorificare a namolului. Deoarece namolul la fel ca si apa uzata, contine organisme patogene, se impune un control sanitar permanent, ori de cate ori se recurge la valorificare namolului (M.Negulescu,1978).

Valorile principalilor parametri la iesirea din statia de epurare sunt prezentate in tabelul 2:ParametriiConcentratia, mg/lProcentul minim de reducere (*), %Metoda de determinare a calitatii

Consum biochimic de oxigenCBO52570-90Proba omogena, nefiltrata, nedecantata.Determinarea oxigenului dizolvat inainte si dupa 5 zile de incubare la 20(C 1(C la intuneric total. Se adauga un inhibitor de nitrificare.

Consum chimic de oxigenCCO12575Proba omogena, nefiltrata, nedecantata.Se utilizeaza metoda cu bicromat de potasiu.

Materii solide in suspensii3590Filtrarea unei probe reprezentative pe o membrane cu 0,45 (m uscate la 105(C si cantarite si prin metode de centrifugare a unei probe reprezentative ( timp de 5 min cu o acceleratie medie 2800-3200 g) uscate la 105(C si cantarite

(*) Reducere in raport cu valorile la intrare fata de incarcarea influentului (www.ecbsea.org). Metoda de epurare depinde de gradul de epurare necesar stabilit in conformitate cu STAS E 4706-55. La alegerea metodei de epurare trebuie tinut seama de eficienta ce se poate obtine conform tabelului 3.

Gradul de epurare obtinut prin metodele de epurare mecanica este mult diferit de acela realizat prin metodele de epurare biologica. Pentru cazurile cand nu se dispune de date asupra tuturor caracteristicilor emisarului se considera suficienta epurarea mecanica atunci cand la debitul mediu lunar asigurat 95% corespunde o incarcare de 7-10 locuitori pentru debitul de 1 l/s apa curgatoare in emisar.

In tabelul 3 este prezentata eficienta epurarii calculate prin reducerea, in %: Metoda de epurare suspensii CBO5 bacterii

Mecanica 40-65 25-40 25-75

Mecano-biologica

in conditii naturale (irigari, infiltratii)

in conditii artificiale 85-95

65-90 90-95

75-90 95-99

90-95

Chimica

clorizare dupa epurarea mecanica

clorizare dupa epurarea mecano-biologica 70-90

- 50-85

- 40-80

98-99

(E.Blitz,1966)

3. CONCLUZII Apa uzata menajera este apa de evacuare dupa ce a fost folosita pentru nevoi gospodaresti n locuinte si unitati de folosinta publica si provine din descarcari de la operatii de igiena corporala, de la pregatirea alimentelor, de la spalarea mbracamintei ori prin evacuari de produsi fiziologici (closete cu apa). Pentru a putea proteja o statie de epurare capabila de a elimina poluarea receptorilor este necesar ca, in prealabil, sa fie cunoscute toate aspectele privind compozitia si caracteristicile apelor (caracteristicile fizice, chimice, bacteriologice si biologice) de canalizare deversate in receptori. Pentru prelucrarea substantelor continute in apele uzate menajere se folosesc metode avand efecte distructive sau regenerative. In general se urmareste distrugerea adica descompunerea sau cel putin neutralizarea prin operatii cat mai simple a substantelor continute. La epurarea apelor uzate menajere se folosesc trei metode, denumite dupa procesele principale pe care se bazeaza si anume: mecanica, mecano-chimica si mecano-biologica.

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.

Epurarea biologic aerob se realizeaz n construcii n care biomasa este suspendat n ap sub form de agregate de microorganisme (flocoane), sistemele fiind aprovizionate cu oxigen. Aceste metode se aplic cu precdere pentru mineralizarea substanelor organice

dizolvate n faza lichid a apelor reziduuale. Cea mai simpl metod biologic aerob de

purificare se nfptuete n condiii naturale, nemijlocit, n bazin sau n sol.

Epurarea biologica naturala se realizeaza pe campuri de irigare si filtrare, filtre de nisip, campuri de infiltrare subterana, iazuri de stabilizare (iazuri biologice). Dintre acestea iazurile de stabilizare pot fi folosite atat pentru tratarea apelor uzate menajere, cat si pentru cele orasenesti si industriale, cu conditia ca acestea sa nu contina substante toxice.

Produsul final al epurarii este apa uzata epurata; ca subproduse se obtin gaz metan si namol. La o buna gospodarire si exploatare, sumele obtinute prin vanzarea produselor si subproduselor ar putea egala sumele cheltuite cu investitia si exploatarea.

Cantitatea de ape reziduale casnice nsumeaz aproape 200 l pe zi pentru un om. Pentru dezinfectarea lor se folosesc pe larg metode de purificare biologic.

Pentru fiecare tip de ape deversate exist un nivel optim de curire. Pe de o parte, cu ct epurarea este mai adnc, cu att cheltuielile economice sunt mai mari. Pe de alt parte, ncepind de la un nivel anumit de epurare, aruncarea apelor devine nevtmtoare. Acest aspect trebuie luat n consideraie la argumentarea economic a staiilor de purificare i a metodelor de purificare. 5. BIBLIOGRAFIE1. Ianculescu O., Ionescu Gh., Racoviteanu R. Epurarea apelor uzate, Editura Matrixrom, Bucuresti, 20012. Negulescu M. Epurarea apelor uzate orasenesti , Editura Tehnica, Bucuresti, 1978

3. Blitz E. Epurarea apelor uzate menajere si orasenesti , Editura tehnica, Bucuresti, 1966

4. www.mrda.md5. www.ecbsea.org6. V.S.Kaminski,1988PAGE 4