Universitatea Petru Maior, Tg-Mure Facultatea: Inginerie Industriala i Managerial Secia: Ingineria i Protecia Mediului n Industrie Disciplina: Procese i Echipamente de Epurare a Apelor

PROIECT DE AN Proiectarea unei staii de epurare a apelor uzate

Responsabil disciplin: s.l.dr.ing. Florica Morar ndrumtor proiect: s.l. dr. ing. Florica Morar Student: Costea Valentin

2012

CUPRINS Tema de proiect CAPITOLUL 1 1. Principalele elemente privind proiectarea unei staii de epurare 1.1 Stabilirea debitului de ape uzate 1.2 Organizarea staiei de epurare 1.3 Sisteme de canalizare 1.4Clasificarea procedeelor de epurare CAPITOLUL 2 2. Epurarea mecanic a apelor uzate 2.1 Construcia i funcionarea grtarelor 2.2 Construcia i funcionarea sitelor 2.3 Construcia i funcionarea separatoarelor de ulei 2.4 Separarea suspensiilor fine 2.5 Sedimentarea nisipului din apele uzate 2.6 Construcia i funcionarea decantoarelor primare CAPITOLUL 3 3. Epurarea biologic a apelor uzate 3.1 Metabolismul bacterian 3.2 Procesele de dezasimilaie 3.3 Procesele de asimilaie 3.4 Biodegrabilitatea i tratabilitatea 3.5 Epurarea biologic artificial 3.6 Epurarea biologic cu nmol activ 3.7 Construcia i funcionarea instalaiei cu nmol activ 3.8 Construcia i funcionarea decantoarelor secundare CAPITOLUL 4 - Proiectarea unei staii de epurare a apei uzate oreneti 1. Stabilirea numrului de locuitori echivaleni 2. Stabilirea debitului de ape uzate 3. Dimensionarea treptei de epurare mecanic 4. Dimensionarea i alegerea separatorului de grsimi i a deznisipatorului 5. Proiectarea decantorului primar STAS 4162/1-89 6. proiectarea decantorului secundar STAS 4162/2-89 Bibliografie 21 21 22 22 23 24 24 24 25 27 27 28 29 31 34 35 36 7 7 11 13 15 17 17 3 3 3 4 5 2

[1]

TEMA DE PROIECT

S se proiecteze o staie de epurare pentru o localitate cu 200 000 de locuitori n care se desfoar urmtoarele activiti economice: 1. O fabric de procesat lapte cu o capacitate de 7000 litri pe zi. 2. O fabric de bere cu o capacitate de 23 000 litri de bere pe zi. 3. O fabric de procesat carne cu o capacitate de 300 tone pe zi. 4. O spltorie de haine cu o capacitate de 11 tone pe zi.

Se cere: a. S se stabilesc fluxul ecologic din staia de epurare. b. S se dimensioneze decantorul primar. Proiectul cuprinde o parte teoretica, cu descrierea proceselor din staia de epurare, breviarul de calcul aferent i partea desenat a decantorului.

[2]

CAPITOLUL 1 1. Principalele elemente privind proiectarea unei staii de epurare a apei 1.1 Stabilirea debitului apei uzate Stabilirea debitului apei uzate are un rol foarte important n proiectarea i dimensionarea unei staii de epurare, deoarece buna funcionare a staiei de epurare depinde de corectitudinea calcului debitului apei uzate. Calculul debitului de ape uzate este dificil atunci cnd n apele uzate menajere sunt introduse ape uzate industriale. Stabilirea debitului total se face cu ajutorul coeficienilor de echivalen n locuitori sau coeficieni de transformare n locuitori echivaleni (LE). Stabilirea acestor coeficieni de face n raport cu principalele caracteristici ale apelor uzate (ex.: materii organice, materii n suspensie etc.) Pentru stabilirea coeficienilor de echivalen, se utilizeaz ca indicator de baz consumul biochimic de oxigen la cinci zile (CBO5). Consumul biochimic pentru apele uzate menajere este de 54 g / locuitor / zi. Reeaua de canalizare colecteaz ape uzate menajere, ape industriale, ape meteorice i ape de suprafa. O staie de epurare are patru debite hidraulice: debitul zilnic mediu (Qzi med.), debitul zilnic maxim (Qzi max.), debitul orar maxim (Qo max.), debitul orar mediu (Qo med.). Apa uzat care intr n staia de epurare poate proveni din dou tipuri de reele de canalizare: reea n sistem unitar i sistem de captare a apelor pluviale i sistem separativ, n care exist o reea separat pentru colectarea apelor pluviale. 1.2 Organizarea staiei de epurare O staie de epurare este format din instalaii complexe, aezate ntr-o anumit ordine, fiecare avnd un rol bine determinat. n figura 1 este prezentat schema unei staii de epurare. Schema unei staii de epurare se alege n funcie de:

Gradul de epurare necesar Debitul de ap uzat i variaia debitului Spaiul disponibil pentru construcia staiei de epurare Modul de tratare a nmolului Tipul utilajelor ce urmeaz a fi montate Condiiile locale: geotehnice, transport, alimentare cu ap etc. Poziia fa de emisar

[3]

Fig. 1 Structura general a unei staii de epurare 1.3 Sistemele de canalizare Sistemul de canalizare are n componena sa un ansamblu de conducte, canale, bazine etc. care n mod obinuit colecteaz, transport i deverseaz apele uzate n staia de epurare. Numrul, tipul, poziia i amplasarea elementelor componente ale reelelor de canalizare depind de :

amplasarea localitii; poziia localitii fa de cursurile de ap, care pot juca rolul de emisar; cantitatea i calitatea apelor uzate; relieful terenului; condiiile impuse apei epurate la evacuarea n emisar; amplasarea staiei de epurare; condiiile de evacuare a nmolurilor din staia de epurare;[4]

n funcii de aceste condiii, schemele reelelor de canalizare oreneti pot avea urmtoarele dispuneri :

perpendicular, direct sau indirect; paralel sau n etaj; ramificat. n funcie de ncrcarea apelor uzate cu diverse substane s-au stabilit diferite procedee de

1.4 Clasificarea procedeelor de epurare

epurare simple sau combinate. Principalele procedee de tratare a apelor uzate, clasice sau combinate, se pot clasifica n urmtorul mod:

Procedee de epurare mecanic; Procedee de epurare mecano-chimic; Procedee de epurare mecano - biologic; Procedee de epurare teriar; Procedee speciale de epurare; Procedee combinate. Epurarea mecanic este o etap de nceput i de final a procesului de epurare i are ca

principal scop urmtoarele :

reinerea corpurilor i suspensiilor mari prin intermediul grtarelor, a sitelor, etc; separarea (flotarea) grsimilor i uleiurilor n separatoarele de grsimi i uleiuri ; sedimentarea particulelor grele din apele uzate n deznisipatoare; decantarea materiilor solide n suspensie, separabile prin decantare, operaie ce se realizeaz n decantoare, sau n cazuri particulare n fose septic etc.

filtrarea apelor uzate nainte de deversarea n emisar; prelucrarea nmolurilor rezultate ; Epurarea mecano-chimic se bazeaz n principal pe aciunea substanelor chimice

asupra materiilor solide aflate n suspensie, dar separabile prin decantare i are drept scop urmtoarele:

coagularea materiilor solide aflate n suspensie, utiliznd instalaii de coagulare (camere de preparare i dozare, camere de amestec i de reacie) ; epurarea mecanic ( conform paragrafului de mai sus ) ; dezinfectarea apelor uzate, realizat n staii de clorinare i bazine de contact, sau prin alte procedee;

[5]

Epurarea mecano-biologic se bazeaz pe aciunea comun a procedeelor mecanice, chimice i biologice i au ca scop, reinerea particulelor n suspensie prin procedee mecanice, urmat de :

epurarea natural a apelor uzate i a nmolurilor i care se realizeaz n cmpuri de irigare i filtrare, iazuri biologice, etc. (proceduri ce se recomand astzi numai ca treapt superioara de epurare);

epurarea biologic artificial a apelor uzate i a nmolurilor. Pentru apele uzate aceast operaie se realizeaz n filtre biologice de mare i mic ncrctur, n bazine cu nmol activ de mare i mic ntindere, filtre biologice scufundate, filtre biologice tip turn, etc.; Tratamentul nmolurilor se realizeaz n concentratoare de nmol, bazine pentru fermentarea nmolurilor, platforme pentru uscarea nmolurilor, filtre pres, filtre cu vacuum, centrifuge, incineratoare de nmol etc. Epurarea teriar este o treapt superioara a epurrii i se aplic apei uzate nainte de

evacuarea ei n emisar. Epurarea teriar este de fapt o epurare punctual, funcie de compoziia apei dup treapta a doua de epurare i are ca scop creterea performanelor a staiilor clasice de epurare. De altfel se mai numete i epurare de finisare. Scopul acestei trepte de epurare este aceea de a scdea concentraia elementelor poluatoare din ap sub limita legal care permite evacuarea apei n emisar. Procedee speciale de epurare sunt acele procedee care se aplic apei uzate dup epurarea clasica cu scopul de a elimina unii compui din apele epurate care duneaz emisarului i care nu pot fi eliminai prin procedeele clasice.

[6]

CAPITOLUL 2 2. Epurarea mecanic a apelor uzate Aceast treapt de epurare mecanic cuprinde urmtoarele procese ce corespund instalaiei aferente:

Separarea materialelor plutitoare aflate la suprafaa apei; Separarea particulelor mari aflate n suspensie n ap; Reinerea nisipului din apele uzate; Separarea uleiului aflat n apele uzate. Decantarea suspensiilor fine. La nceputul procesului de epurare mecanic se rein corpurile plutitoare de mari

dimensiuni, precum i cele aflate n suspensie cu ajutorul grtarelor i a sitelor. Particulele de dimensiuni mai mici aflate n suspensie sunt separate prin decantare n instalaii de mari dimensiuni numite decantoare i unde ca urmare a scderii vitezei de circulaie a apei, particulele se depun ca efect al gravitaiei, respectiv a diferenei de densitate, pe fundul decantorului. 2.1 Construnia i funcionarea grtarelor Grtarele sunt formate din bare paralele, echidistante prinse rigid pe supori transversali, astfel nct s lase ntre ele spaii libere denumite lumin. Lumina grtarelor se alege n funcie de caracteristicile apelor uzate, respectiv a dimensiunilor corpurilor plutitoare i aflate n suspensie. Lumina grtarului se allege astfel:

L = 30 100 mm pentru grtare rare; L = 10 25 mm pentru grtare mijlocii ; L= 3 - 10 mm pentru grtare dese. Grtarele constituie obstacole hidraulice i n consecin avem o pierdere de sarcin

hidraulic la trecerea apei uzate prin grtare, pierdere ce se poate calcula cu relaia: (1)

[7]

Unde:

h este pierderea de sarcin ; v este viteza apei nainte de grtar [ m / sec ]; K1 = (100 / m ) reprezint coeficientul de mbcsire a grtarului, unde m este procentul de trecere maxim admis, avnd valoarea 100 pentru un grtar curat, dar uzual se folosete m = 60 90 %, funcie de modul de curire al grtarului, manual sau mecanizat;

K2 este coeficientul seciunii orizontale a barelor, valorile acestui coeficient se iau din figura 2; K3 este coeficient de trecere ntre bare i care rezult din tabelul 2.1

Fig. 2 Seciunea orizontal a barelor grtarelor i valoarea coeficientului K2 corespunztor. Pentru micorarea eforturilor necesare curirii mecanice a grtarelor se alege un coeficient K2 = 0,37, care corespunde unui anumit profil al barelor i care conduce la o for de maxim 25 N / bar, uurnd mult operaia de curire a barelor grtarelor de depuneri.

[8]

Tab. 2.1 Valorile lui K3 al seciunii de trecere a apei prin grtar

(

)

0.1 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.4 2.0 3.0 Unde:

0.2 51.5 48.0 46.0 42.0 34.0 31.0 28.4 27.4 27.5

0.3 18.2 17.4 16.6 15.0 121.2 11.1 10.3 9.90 10.9

0.4 8,25 7,70 7,40 6,60 5,50 5,00 4,60 4,40 4,50

0.5 4,00 3,75 3,60 3,20 2,70 2,40 2,25 2,20 2,24

0.6 2,00 1,87 1,80 1,60 1,34 1,20 1,15 1,15 1,17

0.7 0,97 0,91 0,88 0,80 0,66 0,61 0,58 0,58 0,61

0.8 0,42 0,40 0,39 0,36 0,31 0,29 0,28 0,29 0,31

0.9 0,13 0,13 0,13 0,13 0,12 0,11 0,11 0,12 0,15

1 0,00 0,01 0,01 0,01 0,02 0,02 0,03 0,04 0,06

245 230 221 199 164 149 137 134 132

L este lumina barelor, respectiv distana dintre barele grtarului; d este grosimea barelor, ca proiecie pe direcia perpendicular curgerii apei; l este adncimea, respectiv grosimea barelor pe direcia de curgere a apei; h este adncimea barelor aflate n imersie. n cazul staiilor de epurare mici se poate prevedea un sistem manual de curire al

grtarelor, n timp ce pentru staiile de epurare mari se impune n mod obligatoriu un sistem mecanizat de curire a grtarelor ce poate avea funcionare continu sau periodic. Grtarele cu curire manual sunt de tip plan, i pot s aib o nclinare fa de orizontal de 60 75 grade pentru a fi mai uor curite. Dintre grtarele cu curire manual cel[9]

mai simplu este grtarul tip panou. Acest tip de grtar poate fi ridicat n caz de urgen, caz n care apa intr direct n staia de epurare. Se recomand doar pentru staiile mici de epurare. Grtarul curb cu curire mecanic se utilizeaz numai pentru adncimi mici ale canalelor cu ap uzat. Grtarele sunt construcii curbe sub forma unui arc de cerc ce formeaz un sfert de cerc. Curirea acestui grtar se realizeaz cu una sau dou greble acionate mecanic i care la rndul este curit de un curtor de greble. Grtarul plan cu curire mecanic n amonte este destinat canalelor de mare adncime i face parte din categoria grtarelor cu curire periodic. Grtarul este nclinat fa de orizontal cu 75 80 grade pentru a uura curirea lui. n principiu grebla de curire este acionat prin intermediul a unui lan (sau pentru greblele de mari dimensiuni dou lanuri ), ce se nfoar pe un tambur. Grebla funcioneaz periodic, la coborre ea este ndeprtat de grtar cu ajutorul ghidajelor, urmnd ca la ridicare ea s stea apsat pe grtar. n poziia ridicat a greblei de curire, acioneaz o lam de curire a greblei, care ndeprteaz depunerile i le descarc ntr-un container sau pe o band transportoare. n figura 3 este prezentat un grtar plan cu curire mecanic pentru limi cuprinse ntre 0,5 i 1,6 m.

Fig. 3 Grtar cu curire mecanic pentru limi ntre 0,5 - 1,6 m. Elementele componente ale grtarului cu curire mecanic pentru limi ntre 0.5 i 0.6 m sunt: 1- ghidaje, 2- grtar; 3- grebl; 4- curitor grebl; 5- mecanism de antrenare; 6- jgheab pentru eliminarea reinerilor; 7- construcie din beton armat. Grtarul plan cu curire mecanizat cu cup se utilizeaz n cazurile cnd apele uzate conin cantiti mici de materiale plutitoare sau de mari dimensiuni i deci depunerile de materiale sunt n cantiti mici i n cazul n care canalul de aduciune a apei uzate are o[10]

adncime mare. Grtarul este nclinat fa de orizontal la 75 80 grade, pentru a asigura ca depunerile s fie mpinse n sus de ap, pe de o parte i pentru a uura ndeprtarea depunerilor de ctre grebl. Ca mijloc de ndeprtare a depunerilor de pe grtar instalaia dispune de o grebl acionat prin cablu i ghidat cu ajutorul a dou perechi de role. La coborre, grebla este ndeprtat de barele grtarului de ctre ghidaje, iar la urcare este apsat de ctre ghidaje pe grebl. Cupa plasat la partea superioar cur grebla reinnd depunerile, apoi cupa prin basculare este golit ntr-un tomberon sau crucior. Acionarea troliului poate fi mecanic sau manual. Grtarul plan cu curire mecanic din aval se ncadreaz n generaia mai nou de grtare i se utilizeaz pentru debite mari ale apelor uzate. Sunt construcii verticale. n partea din fa dispune de un tip de transportor cu raclei prevzui cu o serie de greble cu dini lungi care trec prin lumina ntregului grtar grtarului, colectnd astfel n mod continuu toate depunerile. Instalaia este o construcie compact i asigura o bun colectare i separare a depunerilor. 2.2 Construcia i funcionarea sitelor Sitele sunt utilizate pentru reinerea particulelor de mai mici dimensiuni dect cele pe care le pot reine grtarele. Sitele clasice n funcie de dimensiune ochiului sitei, se mpart n urmtoarele categorii:

Macrosite, sau pe scurt site i care au mrimea ochiului sitei mai mare de 0,3 mm; Microsite, care au ochiul sitei mai mic dect 100 microni. Sitele sunt realizate de regul din tabl din oel inoxidabil prevzute cu orificii de

dimensiuni bine stabilite sau din srm oel inoxidabil sau din bronz, pentru macrosite. n cazul micrositelor acestea pot fi realizate i din esturi din fibre sintetice. Avnd n vedere c sitele se nfund pe msur ce sunt reinute suspensiile fine, acestea trebuiesc curate periodic. Curirea sitelor se face cu jet de ap sub presiune, aer comprimat sau cu ajutorul unor perii. Sita tambur se utilizeaz pentru domeniul macrositrii, pentru debite relativ mici. Instalaia se compune dintr-o tob cilindric realizat din tabl de oel inoxidabil, prevzut cu perforaii i care este rezemat la capete pe cte dou role. Elementul principal este diametrul tobei care este cuprins ntre 750 i 1500 mm, funcie de debitul apei uzate. Apa uzat intr n interiorul tamburului printr-un jgheab i este evacuat la partea inferioar a tamburului, apa curgnd prin orificiile practicate n tabla tamburului de unde este dirijat spre decantor. Partea interioar a tamburului este prevzut cu o serie de palete dispuse elicoidal, care au rolul de transporta reinerile din interiorul tobei spre partea opus intrrii apei, unde sunt evacuate ntr-un container. n figura 4 este reprezentat o sit tambur pentru apele uzate.[11]

Fig. 4 Sit tambur pentru ape uzate. Elementele componente ale sitei tambur sunt: A- admisia apei uzate; B- deversarea apei uzate; C- zona de lucru a sitei; D- zona de curgere a apei sitate; E- zona de uscare a depunerilor din sit; F- evacuarea depunerilor din sit; 1- paleta elicoidal a sitei; 2- sensul de rotaie a sitei; 3- evacuarea prilor solide; 4- role de sprijin (rolele de antrenare sunt n partea opus ) ; 5- evacuarea apei uzate din sit; 6- perete lateral; 7- deversor de amortizare; 8- deversor de descrcare; 9- camer de linitire; 10- intrare ap uzat. Sita disc se prezint sub forma unei roi cu spie acoperit cu o plas de srm. Suprafaa de filtrare a discului corespunde unui unghi la centru de 120 150 grade, n funcie de diametrul discului. Discul este etanat la partea inferioar cu cauciuc. Sita se execut de regul din fie din tabl din oel inoxidabil perforat (este mai rezistent) sau din plas de srm. Domeniul de aplicare este n zona macrofiltrrii. Viteza periferic a discului este de 0,1 m / sec. Curirea depunerilor se poate face continuu cu ajutorul unor raclei sau pluguri, precum i manual cnd se oprete funcionarea sitei disc. n figura 14 este reprezentat o astfel de sit disc cu raclei pentru curirea depunerilor. Sitele vibratoare se utilizeaz pentru reinerea particulelor de mici dimensiuni. Mrimea ochiurilor sitei sunt cuprinse ntre 0,3 i 0,4 mm. Aceste tipuri de site se utilizeaz pentru separarea dejeciilor de la cresctoriile de porci. Prezint avantajul unor construcii relativ simple. Frecvena vibraiilor este de ordinul a 1 Hz i amplitudinea micrii este 80 mm. Sita plan cu curire mecanic este o construcie destinat cu precdere sitri apei uzate din industria alimentar. Sita are o poziie nclinat cu 60 grade fa de orizontal. Sita este constituit din tabl de oel inoxidabil perforat. Curirea sitei se face cu ajutorul unui sistem de[12]

raclei cu band de cauciuc, care realizeaz i transportul depunerilor la partea superioar unde reinerile sunt descrcate ntr-un tomberon. In figura 5 este prezentata o sit plana cu curire mecanic.

Fig. 5 Sit plan cu curire mecanic Elementele componente ale sitei plane cu curire mecanic sunt: 1-lan cu raclei; 2- zon de lucru a sitei; 3- zon superioar a sitei; 4- zona evacuare a reinerilor; 5- mecanism de antrenare a racleilor 2.3 Construcia i funcionarea separatoarelor de ulei Reinerea particulelor sub form de emulsii formate din materii organice plutitoare, grsimi, uleiuri, precum i hidrocarburi se face cu trei scopuri:

Aceste substane au valoare energetic i sunt utile i deci trebuie recuperate; Peliculele formate de aceste substane la suprafaa apei deranjeaz procesul de epurare mai ales n treapta biologic, ntruct formnd o pelicul pe suprafaa apei influeneaz negativ procesul de dizolvare a oxigenului n ap;

Pentru unele din aceste substane este singurul mod de a fi eliminate din apa uzat, altfel ar putea ajunge n emisar.[13]

Reinerea materiilor organice ce plutesc, precum a grsimilor se realizeaz cu ajutorul separatoarelor de grsimi, iar separarea i evacuarea substanelor emulsionate se realizeaz cu ajutorul proceselor de flotaie. Flotaia este un proces fizic de sedimentare a fazelor uoare din ap datorit diferenelor de greutate specific. Fenomenul se desfoar n mod natural la separatoarelor de grsimi, petrol etc. ndeprtarea suspensiilor flotante, ce se adun la suprafaa apei, se realizeaz prin deversarea acestora peste un plan nclinat a crui muchie se afl la civa centimetri deasupra nivelului hidrostatic al apei. n cazurile punctuale, respectiv staii de epurare pentru ape uzate ce sunt amestecate cu ape uzate din industria petrolier sau pentru staii industriale de tratare a apelor industriale, fie c este preepurare sau chiar epurare s-au dezvoltat instalaii specializate pentru reinerea grsimilor, a uleiurilor i a produselor petroliere de mici dimensiuni i care sunt montate la suprafaa bazinelor de deznisipare. Flotaia mecanic este unul dintre cele mai vechi procedee aplicate la separarea produselor petroliere, a uleiurilor i grsimilor, mai ales n domeniul industrial este cel ce utilizeaz sistemul mecanic de producere a bulelor de aer, care sunt elementele de care realizeaz ascensiunea particulelor fine de grsimi aflate n emulsie n ap. Procedeul const din dispersarea mecanic a bulelor de aer la dimensiuni de 0,1.-1,0 mm diametru. Flotaia mecanic este intensificat prin corectarea pH-ului suspensiei i introducerea de substane tensoactive n ap. Flotaia prin barbotare. Principiul de funcionare a acestor tipuri de separatoare de grsimi este acela de a se insufla bule de mici dimensiuni de aer comprimat care astfel intensific procesul natural de ridicare a particulelor mai uoare la suprafaa apei. Aerul este introdus prin intermediul unor corpuri poroase sau evi cu orificii fine. Cnd suprafaa terenului pentru construcia staiei de epurare este limitat s-a trecut la combinarea a dou operaii ntr-o singur instalaie, respectiv s-a combinat operaia de deznisipare cu operaia de separare a grsimilor. Acest lucru este perfect posibil ca urmare a faptului c nisipul se depune pe fundul bazinului, iar grsimile se ridic la suprafaa apei. Deci ele se separa fr s se deranjeze reciproc. Condiia separrii este legat de viteza de curgere a apei n bazin i timpul de ateptare. Al doilea avantaj al acestei combinaii este reducerea simitoare a cheltuielilor cu investiiile. n funcie de debitul apei uzate instalaia poate fi cu un compartiment sau cu mai multe compartimente. In figura 6 este prezentat n seciune un bazin de deznisipare separator de grsimi cu un compartiment cu insuflare de aer.[14]

Fig. 6 Bazin deznisipator combinat cu separator de ulei Instalaia este dotat cu un raclor care colecteaz de la suprafaa bazinului grsimile i le evacueaz iar nisipul depus pe fundul bazinului este evacuat cu ajutorul unei pompe submersibile. Elementele component ale bazinului deznisipator combinat cu separatorul de ulei sunt: 1 pompa evacuare nisip; 2 reea pentru insuflare aer; 3 conduct aer comprimat; 4 cale de rulare; 5 pod raclor; 6 motor antrenare pod raclor; 7 balustrad; 8 canal pentru evacuare a nisipului extras; 9 raclor pentru colectarea grsimilor; 10 perete despritor; 2.4 Separarea suspensiilor fine n cazul apelor industriale uzate care conin particule foarte fine, care au densiti mult apropiate de densitatea apei, accelerarea fenomenului de separare a acestor particule, precum i a constituenilor bifazici se poate face prin nlocuirea aciunii cmpului gravitaional cu un alt sistem de fore masice mult mai puternic, ca de exemplu forele centrifuge. Separarea centrifugal. Factorul de baz ce asigur n acest caz separarea fazelor este diferena de densitate. Astfel se poate produce decantarea particulelor grele prin stratul de lichid sau se accelereaz procesul de filtrare a lichidului prin stratul poros care este constituit din pereii incintei de centrifugare. Dup mrimea factorului de separare Ks , centrifugele se clasific n:

normale, cu turaia mai mic dect 3000 rot/min i se utilizeaz pentru separarea suspensiilor mari i mijlocii; supercentrifuge, cu turaia mai mare dect 3000 rot/min i care se folosete pentru separarea emulsiilor fine i a nmolurilor active din staiile de epurare a apelor uzate Dup destinaie centrifugele se clasific n:[15]

filtrante, cu tambur perforat, folosite la separarea suspensiilor cu faz solid cristalin sau granulat; decantoare, cu tambur neperforat, folosite la separarea suspensiilor care se filtreaz greu; de separare, cu tambur neperforat, folosite pentru emulsii i pentru concentrarea suspensiilor. Dup modul de funcionare i construcie, centrifugele se execut cu suport fix sau

suspendat i pot fi cu funcionare continu sau periodic. Hidrocicloanele sunt dispozitive statice, de form cilindro-conic i sunt utilizate pentru separarea i concentrarea soluiilor disperse. Principiul de funcionare se bazeaz pe faptul c apa uzat intrnd n instalaie cu vitez i pe o direcie tangeniala i se imprim, apei ce conine particule n suspensie, o for centrifug. Procesul de separare a particulelor se bazeaz pe diferena de densitate, dintre ap i particule, pe efectul forei centrifuge i a ineriei. Prin acest mod de tratare a apei se pot separa pe de o parte particulele mai grele, care se depun n partea inferioara i respectiv particulele uoare care se depun la partea central i superioar a instalaiei. Apa brut ce conine materiale n suspensie este introdus tangenial n zona cilindric a hidrociclonului. Particulele solide se depun pe peretele ciclonului, ca urmare a faptului c asupra lor acioneaz fora centrifug cumulat cu fora de inerie. Apa astfel tratat este evacuat prin partea superioar prin supracurgere, n timp ce particulele solide separate se depun n partea de jos a conului de unde sunt evacuate. Separarea particulelor fine prin filtrare. Procesul de separare a dou faze eterogene solid-lichid, prin trecerea fazei fluide printr-un mediu poros sub aciunea unei diferene de presiune, se realizeaz prin filtre care pot fi de diferite concepii i pentru diferite scopuri. Dup scop filtrele se mpart n urmtoarele grupe:

Filtre pentru reinerea materialelor grosiere, numite i macrofiltre; Filtre pentru reinerea microorganismelor numite i filtre biologice, sau biofiltre; Filtre pentru reinerea impuritilor solide sau coloidale aflate n suspensie n ape; Filtre pentru corectarea unor indicatori de calitate a apei (demanganizare, deferitizare, dedurizare, etc.); Filtre pentru reinerea fazei solide n mod deosebit, este cazul dezhidratrii nmolurilor; Filtre lente cu viteze de filtrare de cuprinse ntre 0,1 i 0,6 m/h; Filtre rapide cu viteza de trecere a apei cuprins ntre 3 i 6 m/h.

Din punct de vedere al vitezei de trecere a apei prin filtru vom avea:

Filtrele din punct de vedere al presiunii fluidului pot fi de trei categorii i anume:

Filtre sub presiune;[16]

Filtre cu presiune atmosferic. Filtre cu vid sau depresiune; Procesul de sedimentare se mai numete i proces de decantare i conduce n final la

2.5 Sedimentarea nisipului din apele uzate ndeprtarea materiilor mai grele aflate n suspensie n apele uzate. Avnd n vedere c principalul material ce se ndeprteaz n aceast faz este nisipul, operaia se mai numete i deznisiparea apei uzate. Nisipul sau alte materii minerale, pot provenii n principal din apele de canalizare oreneti, din apele pluviale, din captarea unor mici izvoare sau din apele industriale. Operaia de deznisipare n cadrul staiei de epurare este necesar din urmtoarele motive:

Protecia instalaiilor mecanice mpotriva aciunii abrazive a nisipului; Reducerea volumului rezervoarelor de fermentare a nmolurilor ce conin substane organice, deoarece nisipul este un material inert; Evitarea depunerilor de nisip pe conductele staiei de epurare, fapt ce poate duce la modifica regimul hidraulic a staiei de epurare.

Deznisipatoarele se clasifica dup modul de deplasare a apei n incint n:

Deznisipatoare orizontale; Deznisipatoare verticale; Deznisipatoare tangeniale

Dup modul de evacuare a nisipului depus n deznisipator avem urmtoarele variante constructive:

Cu evacuare manual a nisipului; Cu evacuarea nisipului cu un hidroelevator; Cu evacuarea nisipului cu pomp; Cu evacuarea nisipului cu elevator pneumatic. Decantoarele primare au rolul de reine particulele mici cu dimensiuni mai mici de 0,2

2.6 Construcia i funcionarea decantoarelor primare mm i care nu au fost reinute de deznisipatoare. Aceste particule se gsesc sub forma unor flocoane sau stau n suspensie n ap ntruct, au o densitate mult apropiata de densitatea apei. Decantoarele primare, poart aceast denumire pentru c ele fac parte din prima treapta de epurare, respectiv treapta de epurare mecanic. Dup treapta de epurare biologic urmeaz o nou decantare numit decantare secundar. Att decantoarele primare ct i cele secundare au acelai principiu de proiectare i funcionare.

[17]

Dup modul i direcia de curgere a apei n decantor, acestea se pot mpri astfel:

Decantoare orizontale; Decantoare verticale; Decantoare radiale.

Procesul de decantare este un proces complex i depinde de muli factori, dintre care amintim: durata de staionare a apei n decantor, gradul de ncrcare a apei n substane care se pot decanta, viteza de decantarea, modul de intrarea i ieire a apei n decantor etc. Durata de staionare a apei n decantor, conform STAS-ului 4162/1-89, din Romnia este de 1.5 ore. Durata de saionare a apei n decantor mai depinde i de distana pe care trebuie s o parcurg particula de la suprafaa apei pn pe fundul decantorului, astfel c se recomand o durat de staionare cuprins ntre 1,25 ore i 3 ore. Creterea duratei de staionare peste 3,5 ore nu se recomand dect n cazul se dorete i o scderii a indicelui CBO5 la ieirea apei din decantor, sau pentru ape uzate industriale bogate n compui organici sau metale grele. Pentru o bun funcionare a procesului de decantare este foarte important ca apa s intre i s fie evacut ct mai lin i mai uniform. Un alt factor de influena asupra eficienei decantorului este temperatura apei n decantor n raport cu temperatura apei uzate la intrarea n decantor. Diferena de temperatura duce la diferene de densitate care influeneaz traiectoria apei la intrarea n decantor. Decantoarele orizontale sunt mult rspndite pentru c sunt construcii relativ simple i uor de ntreinut, dar ocup mult spaiu. Sunt bazine de mari dimensiuni, cu lungimi cuprinse ntre 30 i 100 m i adncimi de pn la 3 m. De regul pentru economie de teren i beton armat se construiesc mai multe decantoare n paralel, avnd n comun sistemul de curire i de evacuare a nmolului. Radierul bazinului are o mic nclinare de 0,01, dar invers sensului de curgere a apei, pentru a asigura o uoar curgere a nmolului spre plnia de colectare a nmolului. Decantoare primare radiale. Sunt numite i decantoare tip DORR. Sunt de fapt decantoare orizontale circulare, la care apa se deplaseaz dinspre centrul spre exteriorul decantorului, deci radial. Viteza de deplasare a apei scade dinspre centru spre periferia decantorului favoriznd astfel decantarea suspensiilor. Evacuarea apei decantate se face pe circumferina superioar a decantorului ntr-o rigol circular prevzut cu un sistem de deversare reglabil. Nmolul care se depune pe radierul decantorului este rzuit i mpins n zona central a decantorului de ctre un pod raclor prevzut cu mai multe brae de care sunt fixate o serie de palete reglabile pe care sunt ataate benzi de cauciuc care asigur contact n permanen

[18]

cu radierul bazinului. Nmolul astfel colectat este trimis spre o plnie de colectare de unde este evacuat prin intermediul unei pompe de nmol spre un bazin de colectare a nmolului. Decantoarele primare verticale Aceste tipuri de decantoare sunt mai puin utilizate i se recomand n cazul n care nu este teren suficient pentru construirea decantoarelor orizontale, ntruct sunt construcii mai scumpe i mai greu de supravegheat i ntreinut. De asemenea ceste tipuri de decantoare se recomand pentru situaia cnd pnzele freatice sunt de mare adncime, pentru c aceste construciile sunt subterane. Din motive de eficien economica i simplificare a realizrii practice, aceste tipuri de decantoare sunt mai mici ca i dimensiune, spre exemplu diametrul maxim nu depete 7 m, iar nlimea 8 metri, n consecin sunt decantoare pentru debite relativ mici. Poart denumirea de decantoare verticale pentru c, traseul apei este n principal pe vertical. Apa intr n decantor n partea inferioar printr-un tub central, parcurge decantorul n sens ascendent, iar apa este evacuat pe la periferia decantorului n partea superioar. Substanele decantate se depun n partea conic central a decantorului din dou motive: n primul rnd datorit ineriei particulele mai grele i continu traiectoria spre partea de jos a decantorului chiar dac apa i schimb traiectoria i n al doilea rnd datorit vitezei foarte mici de deplasare ascensional a apei particulele mai grele cad spre partea de jos a decantorului cu o anumita vitez care trebuie s fie mai mare dect viteza ascensional a apei. In figura 7 este prezentat construcia unui decantor vertical subteran, cu principalele dimensiuni.

Fig. 7 Schema i dimensiunile principale ale unui decantor vertical

[19]

Elementele componente ale decantorului vertical sunt: 1 admisia apei n decantor; 2 evacuarea apei din decantor; 3 jgheab pentru colectarea apei decantate; 4 tub pentru prea-plin; 5 conduct de golire a decantorului; 6 tubul central prin care se face admisia apei; 7 spaiul util al decantorului; 8 zon de colectare a depunerilor. Decantoarele cu etaj Aceste tipuri de decantoare se mai numesc i decantoare Imhoff sau Emscher i sunt n principiu decantoare primare pentru ape uzate provenite de la localiti mici de pn la 20.000 de locuitori sau pn la un debit de ap uzat de 10.000 m3 / zi. Denumirea de decantoare cu etaj vine de la faptul c este structurat pe dou nivele, la nivelul superior are loc decantarea apei n aa numitele jgheaburi laterale, care funcioneaz ca decantoare longitudinale orizontale, suspensiile cad prin fanta jgheabului n partea de jos a decantorului unde are loc fermentarea anaerob a nmolului bogat n substane organice producndu-se biogaz. Intrarea apei n jgheab se face printr-un capt, iar evacuarea prin captul opus cu ajutorul unui sistem de deversoare reglabile i rigole. Limea unui jgheab este de 3 m, adncimea de circa 1,2 2 m. Decantoare speciale. n scopul accelerrii procesului de decantare s-au dezvoltat noi tipuri de instalaii de decantare care realizeaz i introducerea agenilor floculani i amestecarea apei cu soluia de ap cu substanele floculante. Sistemul asigur o concentrare mai rapid a suspensiilor n aglomerri de mari dimensiuni care se sedimenteaz mult mai repede.

[20]

CAPITOLUL 3 3. Epurarea biologic a apelor uzate Epurarea biologic este o treapt superioar a procesului de epurare a apelor uzate oreneti i se mai numete i epurare secundar. Epurarea biologic este procesul tehnologic prin care impuritile de natur organic din apele uzate sunt transformate de ctre o cultur de microorganisme n produi de degradare mult mai inofensivi, respectiv, CO , sruri minerale etc. Produsele de natur organic din apele uzate sunt adsorbite i concentrate la suprafaa biomasei, unde sub aciunea enzimelor eliberate de celulele microorganismelor, substanele organice sunt descompuse n componente mai mici i care pot ptrunde n celula microorganismelor unde sunt metabolizate. Prin metabolizare se obin produi de descompunere, cum sunt: CO2, H2O, energie, dar i noi microorganisme prin nmulire. Rolul principal n epurarea biologic este deinut de ctre bacterii. Aceste microorganisme care consum substane organice, din apele uzate pot tri i se pot nmuli n prezena sau n absena oxigenului, deci procesele pot fi aerobe i anaerobe. De regul procesele aerobe sunt specifice procesului de epurare a apelor de substane organice, n timp ce procesele anaerobe sunt specifice prelucrrii nmolurilor rezultate n staiile de epurare i au ca rezultat obinerea n principal a biogazului. 3.1 Metabolismul bacterian Epurarea biologic se realizeaz ca urmare a metabolismului bacterian, care reprezint totalitatea proceselor implicate n activitatea biologic a unei celule, prin intermediul crora energia i elementele nutritive sunt preluate din mediul nconjurtor i utilizate pentru biosintez i cretere, dar i pentru alte activiti secundare (mobilitate, luminiscen). n urma acestor procese, substanele din apele uzate, respectiv elementele nutritive sunt transformate n constitueni celulari, energie i produse de uzur. Din punct de vedere energetic procesele metabolice se pot mpri n dou grupe mari:

procese de dezasimilaie ( exoterme) prin care se elibereaz energie n urma degradrii substanelor organice din apele uzate; procese de asimilaie (endoterme) n care se sintetizeaz componeni celulari. Aceste dou procese sunt strns interconectate, astfel nct prin degradarea substanelor

din mediu se asigur pe lng energie i substane chimice sau precursori ai acestora, necesari pentru sinteza elementelor din celulele microorganismelor. n ansamblu diferitele reacii biochimice ale metabolismului ndeplinesc patru funcii eseniale pentru viaa celulei i anume:[21]

producerea componenilor chimici folosii pentru realizarea constituenilor celulari; elaborarea de energie i stocarea acesteia sub diferite forme; activarea unor elemente de construcie a celulei pe baza energiei stocate; formarea de material biologic nou prin utilizarea substanelor chimice produse prin descompunerea substanelor organice.

3.2 Procesele de dezasimilaie Energia necesar reaciilor de biosintez a constituenilor celulari se obine prin procesul de dezasimilaie. Eliberarea de energie se realizeaz n trei faze distincte: Faza I este faza degradrii macromoleculelor de origine organic datorit enzimelor, cnd acestea sunt descompuse pn la nivelul unor uniti de construcie, adic compui chimici ce pot fi transferai prin membrana celulelor n interiorul celulelor microorganismelor. Astfel proteinele sunt descompuse pn la nivelul aminoacizilor, grsimile la nivelul glicerinei i a acizilor grai, iar glucidele la nivel de hexoze i pentoze. n aceast faz se elibereaz mai puin de 1 % din energia total a macromoleculelor. Aceast energie se pierde n mare parte sub form de cldur. Faza II este faza transformrilor eseniale prin degradare. Moleculele rezultate din degradarea efectuat n prima faz sunt transformate mai departe n ali produi, cu formare de CO2 i H2O cu eliberare de energie. Faza III faza de eliberare a energiei se desfoar pe dou ci. O prim cale, cea a descompunerii integrale a substanelor nutritive la nivelul de CO2 i H2O cu o degajare mare de energie i cea de a doua cale prin care substanele nutritive sunt descompuse numai parial, formndu-se o mulime de produi intermediari, numii produi de fermentaie. Procesele de degradare din cadrul proceselor de dezasimilaie sunt din punct de vedere chimic reacii de oxido-reducere. 3.3 Procesele de asimilaie Asimilaia este procesul prin care materialul nutritiv de natur exogen, din exteriorul celulei este ncorporat n substana proprie a unei celule, respectiv a unui organism. Asimilarea se realizeaz printr-o serie de reacii biochimice. Asimilarea din punct de vedere biologic reprezint un proces de biosintez n care unii compui chimici sunt modificai i transformai n proteine, acizi nucleici, etc. Acest proces de asimilaie de sintez macromolecular este posibil datorit unor enzime specifice i a prezenei n celulele microorganismului viu a unui material genetic purttor de informaie ereditar care joac rolul de model sau tipar n biosintez. Aceste procese biologice sunt influenate de urmtorii factori:

[22]

temperatura mediului, respectiv al apei uzate. Exist o temperatur optim. La temperaturi sczute sau foarte ridicate scade activitatea celulelor; pH-ul apei. Dac este mult diferit de cel neutru procesele sunt mult mai lente; prezena unor elemente toxice, cianuri, ageni oxidani puternic, oxizi ai metalelor grele, Hg, Ag, Cu, radiaii, ultrasunete, etc.,care influeneaz negativ procesul de epurare biologic;

concentraia excesiv a apei n substane nutritive poate duce la inactivitatea enzimelor ce realizeaz prima procesare a substanelor organice.

3.4 Biodegrabilitatea i tratabilitatea Biodegrabilitatea unei substane este calitatea acesteia de a putea fi degradat prin procedee de oxidare biologic (bioxidare). Prin biodegradabilitate se poate nelege procesele fizico-chimice i biochimice prin care o substan este transformat de ctre microorganisme n mediu i condiii naturale sau n mediu i condiii artificiale, n aa fel nct i pierde identitatea, deci biodegradarea poate fi definit ca distrugerea compuilor chimici prin aciunea biologic a organismelor vii. n domeniul proteciei i epurrii apelor pot fi luate n considerare mai multe grade de degradare biologic:

primar; parial; acceptabil; total. Prin biodegradarea primar se nelege biodegradarea unui compus chimic n msura

minim necesar pentru a schimba identitatea compusului. Biodegradarea parial conduce la o succesiune de transformri n molecula substanei fr ca aceasta s fie complet transformat n compui anorganici (mineralizare). Biodegradarea acceptabil este fenomenul ce are o succesiune de transformri ce conduce n msura minim necesar pentru ndeprtarea unor proprieti specifice nedorite ale substanei n cauz (spre exemplu: spumare, coloarea, mirosul, sau o anumit toxicitate etc.). Biodegradarea total conduce la transformarea substanelor respective n oxizi ai elementelor ce o compun. Tratabilitatea unei ape uzate reprezint capacitatea acesteia de a-i micora complexitatea i numrul componenilor organici, datorit aciunii microorganismelor prezente n staiile de epurare. n acelai timp este necesar ca biomasa existent n staia de epurare s se dezvolte ca urmare a proceselor de asimilare. Apele uzate ce conin compui degradabili se numesc tratabile biologic.[23]

3.5 Epurarea biologic artificial Epurarea biologic natural se face n emisari dup deversarea apelor uzate, iar epurarea biologic artificial se realizeaz n dou moduri i anume:

n bazine de epurare artificial cu nmol activ; n filtre biologice care sunt fie filtre biologice propriu-zise, fie c sunt cmpuri de filtrare i irigare . Epurarea biologic artificial, spre deosebire de epurarea biologic natural este urmat,

n mod obligatoriu, de o decantare secundar unde se rein elementele biologice din filtrele biologice i o cantitate nsemnat de nmol. 3.6 Epurarea biologic cu nmol activ Epurarea biologic se realizeaz n bazine cu nmol activ n care se produce o aerare artificial, prin introducerea de aer printr-un sistem de conducte. Sunt construcii n care epurarea biologic aerat a apei are loc n prezena unui amestec de nmol i ap uzat, accelerarea procesului se realizeaz prin introducerea unei cantiti de nmol activ, numit astfel ntruct conine microorganisme ce prelucreaz substanele organice din ap i prin insuflarea de aer ce conine oxigen pentru a susine procesele de oxidare. Epurarea este activat pe de o parte de ctre aerul introdus forat n apa bazinului, pe de alt parte de ctre agitaia permanent a apei ce asigur o omogenizare a lichidului din bazin i n mod deosebit de ctre nmolul introdus suplimentar. Nmolul introdus n acest bazin provine din decantorul secundar, ntruct doar o mic parte din nmol este introdus n bazin, restul nmolului, numit nmol n exces este trimis la fermentare mpreun cu nmolul din decantoarele primare. 3.7 Construcia i funcionarea instalaiilor de epurare cu nmol activ n figura 8 este prezentat schema tipic a unei instalaii de epurare biologic cu nmol activ.

Fig. 8 Schema de principiu a unei instalaii de epurare biologic cu nmol active[24]

Bazinele de epurare biologic cu nmol, din punct de vedere al modului de introducere a aerului n interiorul apei uzate se mpart n dou mari grupe:

cu aerare pneumatic; cu aerare mecanic; S transfere ct mai intens apei uzate i flocoanelor existente oxigenul necesar ca procesul de epurare s se desfoare n condiii aerobe. S mijloceasc circulaia flocoanelor n apa uzat i s creeze un contact ct mai intens ntre flocoane i ap. S mpiedice flocoanele s se sedimenteze pe radierul bazinelor unde ar putea s intre n fermentaie anaerob i s prejudicieze calitatea procesului de epurare biologic.

Ambele variante trebuie s ndeplineasc 3 funcii eseniale:

3.8 Construcia i funcionarea decantoarelor secundare Decantoarele secundare au un rol foarte important i anume de a reine membranele biologice rezultate din faza de epurare biologic, precum i flocoanele de nmol ce sunt evacuate o dat cu apa din bazinele de aerare pentru a nu ajunge n emisar. Cele mai frecvente decantoare utilizate sunt cele orizontale i cele radiale. Nmolul colectat n aceste decantoare se elimin n mod continuu sau discontinuu. Nmolul evacuat conine foarte mult ap i este supus unor procese de deshidratare ulterioar. Evacuarea nmolului din decantoare se poate face prin sifonare sau prin pompare. n figura 9 este prezentat un decantor secundar radial.

Fig. 9 Decantor secundar radial[25]

Elementele componente ale decantorului secundar radial sunt: 1-camer de distribuie; 2 pod raclor; 3 jgheab colector inelar pentru nmol; 4 jgheab colector inelar mobil pentru nmol; 5 - conduct pentru nmol; 6 guri pentru aspiraie nmol; 7 evi aspiraie nmol; 8 deversor ap decantat; 9 rigol colectare apa; 10- plnie colectare nmol; da intrare ap; de-evacuare ap ; dn conduct nmol activ.

[26]

CAPITOLUL 4 PROIECTAREA UNEI STAII DE EPURAE A APEI UZATE ORENETI S se proiecteze o staie de epurare pentru o localitate cu 200 000 de locuitori n care se desfoar urmtoarele activiti economice: 1. O fabric de procesat lapte cu o capacitate de 7000 litri pe zi. 2. O fabric de bere cu o capacitate de 23 000 litri de bere pe zi. 3. O fabric de procesat carne cu o capacitate de 300 tone pe zi. 4. O spltorie de haine cu o capacitate de 11 tone pe zi. 1. Stabilirea numrului de locuitori echivaleni Limitele ntre care se ncadreaz numrul de locuitori echivaleni (LE) sunt prezentate n tabelul 4.1. Tab. 4.1 LE 50-200 LE/1000 l lapte 150-450 LE/tone carne 150-450 LE/1000 lbere 300-1000 LE/tone haine

Valoarea aleas 200 400 450 600

pt. fabrica de lapte

200*7=1400 LE

pt. fabrica de bere

450*23=10350 LE

pt. abator carne pt. spltoria de haine

400*300=120000 LE

600*11=6600 LE

nr. total de LE

200000+1400+10350+120000+6600=338350[27]

2. Stabilirea debitului de ape uzate Se ine cont de faptul c n staie ajunge ap uzat plus ap meteoric plus ap din subteran. Pentru a stabili debitul trebuie s se cunoasc consumul mediu de ap/zi/locuitor. Normele UE privind acest consum se situeaz ntre 200-250 l/zi. n Romnia consumul de ap/zi/locuitor este de 180 l/zi/loc., innd cont de legislaia naional rezult c numai 80% ajunge n staia de epurare. 180*80=144 l/zi/loc Ap uzat industrial Q1

Q1=144*338350=48.722.400 l/zi Q1 - debitul de ap uzat

Apa meteoric Q2 Conform datelor furnizate de institutul de hidrologie i meteorologie cantitatea de ap

meteoric este 0,008 m3/s. Q2=0,008 m37s Ap subteran Q3 Debitul apelor subterane este considerat conform normativelor 10% din debitul de ap uzat (Q1). Q3=Q1*10%=0,0563 m3/s Debitul apei uzate care ajunge n staie

Qc=Q1+Q2+Q3=0,563+0,008+0,0563=0,6273 m3/s

[28]

3. Dimensionarea treptei de epurare mecanic 3.1 Dimensionarea i alegerea grtarului Calculul pierderilor de sarcin n grtar

- pierderi de sarcin hidraulic K1 reprezint coeficientul de mbcsire care este egal cu 100/m m reprezint coeficientul de corecie, m=6090 !! valoarea aleas pentru m este 90 (m=90) K2 reprezint coeficientul seciunii orizontale a barelor K2=0,37

K3 reprezint coeficientul de trecere ntre bare K3=4 stabilit prin STAS 12431-91 viteza de curgere Conform STAS-ului vom lua pentru valoarea 1,2 m/s. =1,2 m/s g acceleraia gravitaional g=9,81

[29]

Alegerea limii grtarului Debitul apei uzate Qc=0,6273 m3/s Viteza de curgere v=1,2 m/s Adncimea apei n staie h=0,5 conform STAS-ului

Limea grtarului se alege n funcie de: -

Qc=v*S

Suprafaa efectiv a grtarului: Sef=S*2=1,0454 m2 Grosimea barei este egal cu lumina. Sef=h*b

b limea barei Alegerea sitei Vom alege o sit tambur cu o lungime de 1200 mm i diametrul D=750 mm.

Elementele componente ale sitei: A-admisia apei uzate; B- deversarea apei uzate; C- zona de lucru a sitei; D- zona de curgere a apei sitate; E- zona de uscare a depunerilor din sit; F- evacuarea depunerilor din sit; 1- paleta elicoidal a sitei; 2- sensul de rotaie a sitei; 3- evacuarea prilor solide; 4- role de sprijin (rolele de antrenare sunt n partea opus ) ; 5- evacuarea apei uzate din sit; 6- perete lateral; 7- deversor de amortizare; 8- deversor de descrcare; 9- camer de linitire; 10- intrare ap uzat.

[30]

4. Dimensionarea i alegerea separatorului de grsimi i a deznisipatorului conform STAS-ului 12264-91 Se recomand combinarea deznisipatorului cu separatorul de grsimi, pentru economisire de spaiu. A. Proiectarea deznisipatorului Pri componente ale deznisipatorului: Camera de acces Camera de linitire Camera de sedimentare Camera de colectare a apei deznisipate Seciunea orizontal A0 nlimea total a deznisipatorului H Lungimea deznisipatorului L Limea deznisipatorului B Verificarea timpului de trecere a apei n deznisipator, t Seciunea orizontal a deznisipatorului, A0

Elementele proiectate ale deznisipatorului sunt:

Vsed viteza de sedimentare, n funcie de dimensiunea granulei de nisip S-a stabilit c pentru o granul de nisip care are un diametru de 0,2 mm, viteza de sedimentare s fie de 0,26 mm/s (0,026 m/s).

nlimea total a deznisipatorului, H

H=hu+hd+hg+hs=1,8 m hu nlimea zonei optime, conform STAS-ului hu=0,62,5 m Valoarea aleas pentru hu este hu=1m. hd nlimea spaiului de ncrcare, hd=0,20 m hg nlimea spaiului de siguran pentru nghe, hg=0,30,5 m Valoarea aleas pentru hg este hg=0,5 m. hs nlimea spaiului de siguran suplimentar, hs=0,100.15 m Valoarea aleas pentru hs este hs=0,10 STAS-ul prevede ca valoarea lui H s fie ntre 0,8 i 2,5 m.[31]

L=12m

Determinarea lungimii deznisipatorului, L

Pentru hu=1 STAS-ul prevede ca lungimea deznisipatorului s fie de 12 metri. Determinarea limii deznisipatorului, B

A0=L*B=12*2,0105=24,126 m2 Verificarea timpului de trecere a apei n deznisipator, t

L=V*t Qc=V*Sef

B. Proiectarea separatorului de ulei i grsimi Eficiena reinerii uleiurilor i a grasimilor

Ci concentreia n uleiuri i grsimi a apei uzate care intr n staia de epurare Ce concentraia grsimilor i uleiurilor care ies Ci=80 mg/dm3 grsime Ce=20 mg/dm3 grsime

Viteza de ridicare a particulelor de ulei i grsimi

Vr=815 m/h Valoarea aleas pentru viteza de ridicare a particulelor de ulei i grsimi este Vr=10 m/h. ncrcarea superficial

A suprafaa orizontal la oglinda apei

[32]

-

Dimensiunile separatorului de ulei i grsimi Numrul de compartimente, n

A=n*B1*L

Vom alege n=6. Limea uni compartiment, B1, se recomand B1=24,5 m, vom alege B1=4 m Raportul dintre lungimea compartimentului i limea lui ar trebui s fie mai mare sau egal cu 2,5.

L=4*2,5=10 m

-

Timpul de trecere al apei prin separator, t

(timpul de trecere al apei prin separator trebuie s fie mai mare de 4 minute) VL viteza longitudinal a apei uzate

S1 aria seciunii transversale a unui compartiment

b limea compartimentului n partea inferioar b=1 m din STAS pentru staii mici

-

Claculul debitului de aer n separator

Qaer=qaer*Qc m3/h=0,3*(0,6273*3600)=677,484 m3/h qaer debitul specific de aer n m3/m3 ap uzat STAS-ul prevede ca presiunea relativ n separator s fie de 0,40,7 atmosfere. Debitul specific de aer este egal cu 0,3 m3aer/m3 ap uzat.

[33]

5. Proiectarea decantorului primar (STAS 4162/1-89) Elemente de predimensionare Durata de staionare a apei n decantor tstat=1,52 ore Vom considera tstat=1,5 ore Volumul decantorului primar Vdec=Qc*tstat Vdec=(0,6273*3600)*1,5=3387,42 m3/h Aria suprafeei orizontale m2

vom lua 4 decantoare primare Proiectarea bazinului de aerare cu nmol activ STAS 10859-91 =6090% Se aleg cel puin dou compartimente independente dac Q250 dm3/s Se aleg cel puin 3 compartimente dac Q250 dm3/s

Qc=0,6273 m3/s*1000=627,3 dm3/s, astfel vom alege 4 compartimente Elemente de pierdere

Vbazin=(Quzat+Qrecirculat)*t Quzat=0,6273*3600=2258,28 m3/h Qrecirculat=Quzat*0,7=2258,28*0,7=1580,796 m3/h Vbazin=(2258,28+1580,796)*4=15356,304 m3 Compartimentele bazinului de aerare prin STAS vor avea urmtoarele dimensiuni: Adncimea apei n bazin 3 5 m, vom considera H=4 m Limea bazinului (15)*H, vom lua B=1*H=4 m Lungimea bazinului (810)*B, vom lua L=10*B=40 m nlimea total n bazin, Htot=H+hs=4+0,6=4,6 m hs=0,50,8 m, vom lua hs=0,6 m Volumul unui bazin, V1 bazin=4*4*40=640 m3 Nr. de bazine cu nmol activ

nBNA=24 bazine[34]

6. Proiectarea decantorului secundar Timpul de staionare a apei este cu 0,5 ore mai mare dect n decantorul primar tsds=1,5+0,5=2 ore Volumul decantorului secundar Vds=(Q+Qrecirculat)*tsds Vds=((0,6273*3600)+1580,796)*2=(2258,28+1580,796)*2=7678,152 m3 Aria suprafeei orizontale

Qds=Q+Qrecirculat usv sau usc ncrcarea superficial Conform STAS-ului ncrcarea superficial se va lua egal cu 0,7 m/h, considernd c eficiena decantrii i ncrctura n bazinul secundar este n funcie de aceleai caracteristici, dar din decantorul primar.

-

vom lua 3 decantoare secundare

[35]

BIBLIOGRAFIE

1. Morar Florica, Procedee i echipamente de epurare a apelor, 2011, Unv. Petru Maior, Tg. Mure 2. Chiriac, V Instalaii pentru epurarea apelor reziduale Bucureti, editat de Comitetul de Stat al Apelor, 1966. 3. Negulescu, M Epurarea apelor uzate oreneti Editura Tehnic, 1974. 4. Rusu, T. Tratarea i epurarea apelor Editura Universitii Tehnice, Cluj Napoca, 1997. 5. STAS 4162/1-89 Canalizri. Decantoare primare. Prescripii de proiectare. 6. STAS 4162/2-89 Canalizri. Decantoare secundare. Prescripii de proiectare.

[36]