UNIVERSITATEA POLITEHNICA BUCURESTI

FACULTATEA DE INGINERIA SISTEMELOR BIOTEHNICE

PROIECT LA SISTEME DE DEPOLUARE

Student: Bădiță Constantin

An: IV

Grupa:743

2014

1

CUPRINS:

Capitolul 1: Studiul documentar privitor la statiile de epurare a apelor uzate………………...4-26

Capitolul 2: Determinarea debitelor caracteristice de apa uzata ale localitatii:

2.1 Determinarea debitelor caracteristice ale necesarului şi cerinţei de apa de alimentare din zona rezidenţială a centrului populat..............................................27-43

2.2 Determinarea debitelor caracteristice ale necesarului şi cerinţei de apă de alimentare din zona industrială a centrului populat........................................43-53

2.3 Determinarea debitelor caracteristice ale necesarului şi cerinţei de apă de alimentare din zona agrozootehnică a centrului populat.................................53-58

2.4 Determinarea debitelor caracteristice ale cerinţei totale de apă de alimentare a centrului populat..............................................................................................59

2.5 Determinarea debitelor caracteristice de ape uzate evacuate din centrul populat……………………………………………………………………….60-61

Capitolul 3: Determinarea parametrilor principali dimensionali si functionali ai obiectelor tehnologice de pe linia apei ale statiei de epurare:

3.1 Instalatie de sitare cu gratar plan......................................................................62-63 3.2 Deznisipator cu sectiune parabolic cuplat cu canal Parshall............................63-67 3.3 Separator de grasimi cu insuflare de aer la joasa presiune...............................68-70 3.4 Decantor primar longitudinal............................................................................70-72

3.5 Bazin cu namol activ cu aerare pneumatica.....................................................73-75

3.6 Decantor secundar longitudinal........................................................................75-77

Material grafic

Bibliografie……………………………………………………………………………………..78

2

Tema: Să se stabilească structura şi să se dimensioneze principalele obiecte tehnologice de pe linia apei ale unei staţii de epurare a apelor uzate care deserveşte o localitate cu 55000 locuitori. Pe teritoriul localităţii îşi desfăşoara activitatea:

2 fabrici: 1. FABRICĂ DE CONSERVE

-producţia:4 tone/zi-personal: 200 -birouri: 20 -grupa I: 60; -grupaII: 60; -grupaVI a: 60;-clădiri: 8-volum maxim: 26000 m³

2. FABRICĂ DE HÂRTIE-producţia:9 tone/zi-personal: 150 -birouri: 15 -grupa I: 40; -grupaII: 40; -grupaIV a: 55;-clădiri: 10-volum maxim: 88000 m³

2 crescătorii:1. CRESCĂTORIE DE PORCI

-capete: 650 -vieri: 25; -scroafe:75; -scroafe lactante:75; - tineret:75; - porci la îngrăşat:300; - porci în creştere:100;-personal: 95 -birouri: 5; -grupaI: 40; -grupaII: 50; -clădiri: 23-volum maxim: 11000 m³

3

2. CRESCĂTORIE DE CURCI- capete: 20000 -curci adulte: 6000; - pui de curcă: 7000; -tineret înlocuire curci:7000;-personal: 55 - birouri: 5 -grupaI: 20; -grupaII: 30; -clădiri: 8-volum maxim: 10000 m³

CAPITOLUL 1 : STUDIUL DOCUMENTAR PRIVITOR LA STATIILE DE EPURARE A APELOR UZATE

Apa este un lichid inodor, insipid și incolor, de cele mai multe ori, sau ușor albăstrui sau chiar verzui în straturi groase. Apa este o substanță absolut indispensabilă vieții, indiferent de forma acesteia, fiind unul dintre cei mai universali solvenți. Apa este un compus chimic al hidrogenului și al oxigenului, având formula chimică brută H2O (vedeți Apă (moleculă)). Apa este una din substanțele cele mai răspândite pe planeta Pământ, formând unul din învelișurile acesteia, hidrosfera.

Poluarea apei = orice modificare a compoziţiei sau calităţii ei, astfel încât aceasta să devină mai puţin adecvată tuturor, sau anumitor, utilizări ale sale.Protecţia calităţii apei = păstrarea, respectiv îmbunătăţirea caracteristicilor fizic-chimice şi biologice ale apelor pentru gospodărirea cât mai eficientă a acestora.

Poluarea apei poate fi împărţită după mai multe criterii: 1. după perioada de timp cât acţionează agentul impurificator: a. permanentă sau sistematică; b. periodică; c. accidentală. 2. după concentraţia şi compoziţia apei: a. impurificare = reducerea capacităţii de utilizare; b. murdărire = modificarea compoziţiei şi a aspectului fizic al apei;

4

c. degradare = poluarea geavă, ceea ce o face improprie folosirii; d. otrăvire = poluare gravă cu substanţe toxice. 3. după modul de producere a poluării: a. naturală; b. artificială (antropică). Poluarea artificială cuprinde: poluarea urbană, industrială, agricolă, radioactivă şi termică. 4. după natura substanţelor impurificatoare: a. poluare fizică (poluarea datorată apelor termice); b. poluarea chimică (poluarea cu reziduuri petroliere, fenoli, detergenţi, pesticide, substanţe cancerigene, substanţe chimice specifice diverselor industrii ); c. poluarea biologică (poluarea cu bacterii patogene, drojdii patogene, protozoare patogene, viermii paraziţi, enterovirusurile, organisme coliforme, bacterii saprofite, fungii, algele, crustaceii etc.); d. poluarea radioactivă.

Fenomenele de poluare a apei pot avea loc: - la suprafaţă (ex. poluare cu produse petroliere); - în volum (apare la agenţi poluanţi miscibili sau în suspensie).

Deoarece poluanţii solizi, lichizi sau gazoşi ajung în apele naturale direct, dar mai ales prin intermediul apelor uzate, sursele de poluare a apei sunt multiple.

Clasificarea surselor de poluare a apei se face după mai multe criterii:

1) Acţiunea poluanţilor în timp; după acest criteriu distingem următoarele surse [7]: a) continue (ex. canalizarea unui oraş, canalizările instalaţiilor industriale etc) b) discontinue temporare sau temporar mobile (canalizări ale unor instalaţii şi obiective care funcţionează sezonier, nave, locuinţe, autovehicule, colonii sezoniere etc.) c) accidentale (avarierea instalaţiilor, rezervoarelor, conductelor etc.)

2) Provenienţa poluanţilor. Acest criteriu împarte sursele de poluare a apei în: a) surse de poluare organizate, şi b) surse de poluare neorganizate (tabelele 3.7 şi 3.8). a) sursele de poluare organizate sunt următoarele:

surse de poluare cu ape reziduale menajere; surse de poluare cu ape reziduale industriale.

b) sursele de poluare neorganizate sunt următoarele: apele meteorice; centrele populate amplasate în apropierea cursurilor de apă ce pot deversa:

Ca urmare a poluării apei pot fi perturbate următoarele procese:

5

a. Alimentarea cu apă potabilă a centrelor urbane (impurificarea apei cu reziduuri menajere şi industriale, cu germeni patogeni, substanţe toxice etc.); b. Alimentarea cu apă a unităţilor industriale (apa tehnologică poate fi impurificată cu anumiţi poluanţi indezirabili în anumite procese tehnologice); c. Alimentarea cu apă a crescătoriilor de animale (concentraţii mici de substanţe toxice pot afecta sănătatea animalelor; concentraţii de sare peste 1,5% s-au dovedit mortale pentru animalele de fermă); d. Irigaţiile (plantele pot fi afectate de prezenţa în apa de irigat a metalelor grele, borului, sodiului etc.); e. Piscicultura (deversarea în emisar a unor ape reziduale cu substanţe toxice: cianura de sodiu, cuprul, zincul, fenolul, amoniacul etc.); f. Centralele hidroelectrice (creşterea corozivitătii apei râurilor şi fluviilor aferente centralelor pot avea un impact negativ asupra funcţionării normale a utilajelor centralei); g. Sportul de agrement şi turismul (poluarea lacurilor şi râurilor de agrement cu alge, de exemplu, poate conduce la mirosuri ofensive şi aspecte inestetice care scad interesul turistic); h. Navigaţia (poluarea apelor fluviale şi marine conduce la creşterea acidităţii şi corozivităţii acestor ape, cu efecte negative asupra părţii metalice a navelor; depozitarea cantitativă a unor substanţe în suspensie poate perturba circulaţia navelor). Asigurarea calităţii apei ce urmează a fi utilizată într-un anumit scop se realizează şi se menţine prin:

Reducerea cantităţii şi concentraţiei poluanţilor prin folosirea unor tehnologii de fabricaţie care să reducă cantitatea de apă implicată, reutilizarea apei în circuit închis după epurări parţiale sau totale, renunţarea la fabricarea unor produse toxice (DDT, detergenţi nebiodegradabili etc.), majorarea suprafeţelor irigate cu apă uzată etc. 2. Mărirea capacităţii de autoepurare a cursurilor naturale prin: mărirea diluţiei la deversarea efluenţilor în cursurile naturale, mărirea capacităţii de oxigenare naturală a râurilor prin crearea de praguri, cascade etc., reaerarea artificială a cursurilor naturale cu echipamente mecanice plutitoare, amenajarea complexă a cursurilor naturale cu acumulări, derivări, turbinări etc. 3. Epurarea apelor uzate, realizată prin procedeee avansate în staţii specializate care folosesc tehnologii şi echipamente moderne, fiabile, eficiente.

METODE DE EPURARE A APELOR REZIDUALE

Epurarea apelor = proces complex de reţinere şi neutralizare a substanţelor nocive dizolvate, în stare coloidală sau de suspensii, prezente în apele uzate industriale şi orăşeneşti, care nu sunt acceptate în mediul acvatic în care se face deversarea apelor tratate şi care permite refacerea proprietăţilor fizico-chimice ale apei înainte de utilizare.

Epurarea apelor uzate cuprinde două mari grupe de operaţii succesive: reţinerea sau neutralizarea substanţelor nocive sau valorificabile prezente în apele uzate; prelucrarea materialului rezultat din prima operaţie.

Astfel, epurarea are ca rezultate finale:

6

- ape epurate, în diferite grade, vărsate în emisar sau care pot fi valorificate în irigaţii sau alte scopuri; - nămoluri, care sunt prelucrate, depozitate, descompuse sau valorificate.

Metodele principale de epurare a apelor reziduale diferă în funcţie de poluanţii prezenţi. Se pot clasifica, în primul rând, în funcţie de mecanismul care conduce la reducerea poluantului prin metode “convenţionale”: - fizico-mecanice; - fizico-chimice; - biochimice sau biologice.

Combinarea acestor metode permite o purificare avansată, efluenţii epuraţi putând fi reintroduşi în circuitul economic. Adoptarea unui anumit procedeu depinde de: - cantitatea efluentului; - conţinutul în poluanţi; - condiţiile de calitate impuse la evacuarea apei epurate în emisar; - mijloacele finaciare ale agentului economic respectiv.

Schema instalaţiei de epurare descrie succesiunea etapelor principale arătând legăturile între ele şi indicând elemente de tehnologie. Schema aleasă poate include un anumit număr de etape de tratare (epurare), corelate astfel încât să realizeze gradul de epurare impus. Schema unei instalaţii de epurare se stabileşte în funcţie de: - caracteristicile apei uzate; - de provenienţa lor; - de gradul de purificare necesar; - de metodele de tratament a nămolului; - de suprafaţa disponibilă; - de tipul echipamentului ce va fi folosit; - de condiţiile locale.

In procesul de epurare a apelor uzate se pot utilize urmatoarele categorii de epurare: mecanice chimice biologice

7

Epurarea mecanică are rolul de a reține substanțele grosiere care ar putea înfunda canalele conductelor şi bazinele existente sau care prin acțiunea abraziva ar avea efecte negative asupra uvrajelor.

Prin epurarea chimică sunt îndepărtate o parte din conținutul impurificator al apelor reziduale. Epurarea chimică prin coagulare ‐ floculare conduce la o reducere a conținutului de substanțe organice exprimate în CBO5 (consum biochimic de oxigen) de cca. 20 ‐30 % permițând evitarea încărcării excesive a nămolului activ cu substanță organică. Procesul de coagulare ‐ floculare constă în tratarea apelor reziduale cu reactivi chimici, în cazul de față, sulfat feros clorurat şi apă de var, care au proprietatea de a forma ioni comuni cu substanța organica existentă în apă şi de a se aglomera în flocoane mari capabile să decanteze sub formă de precipitat. Epurarea biologică constă în degradarea compuşilor chimici organici sub acțiunea microorganismelor în prezența oxigenului dizolvat şi transformarea acestor produşi în substanțe nenocive.

Metodele mecanice aplicate frecvent apelor uzate constau in:

Retinerea suspensiilor grosiere din apele uzate, fenomenul se numeste sitare Sedimentarea/ decantarea pentru separarea materialelor solide in suspensie Flotarea, separarea materiilor usoare sau unor suspensii sau materii solide in suspensie,

cu structura adecvata greu separabila prin decantare Filtrarea si sentrifugarea aplicate pentru deshidratarea namolului

Metode chimice aplicate apelor uzate urbane:

Coagulare- floculare se aplica apelor uzate in scopul coagularii substantelor coloidale Neutralizarea: corectarea ph-ului apelor uzate

8

Schimbul ionic se bazeaza pe insusirea unor substante de a schimba ionii din structura proprie cu ionii din solutia care vin in contact

Oxidarea chimica, se aplica apelor uzate care contin substante organice biorezistente sau substante anorganice nedorite

Dezinfectia chimica, se distrug anumite microorganism vii prin intermediul unor reactii chimice care difuzeaza in interiorul acestora

Metode biologice: Fermentarea aeroba aplicata in tratamentul apelor uzate in conditii aproape natural sau in

instalatii specializate Fermentare anaeroba care se aplica mai rar la epurarea apelor uzate dar se aplica in

special pentru stabilizarea namolurilor.Alegerea uneia sau alteia dintre metode si procedeele apelor uzate se face in functie de compozitia si caracteristicile apelor uzate precum si de cerintele calitatii efluentului evacuate in emisar( gradul de epurare), astfel apele uzate cu incarcatura predominant mineral se trateaza cu metode fizico-chimice, iar apele uzate cu incarcatura predominant organic se trateaza prin mijloace fizico-chimice si biologice.Gradele de epurare practice realizabile in statiile de epurare clasice variaza in jurul valorilor de 40-60-80-90%, in functie de structura statiei si metodele folosite.

Tipuri de statii de epurare a apelor uzate urbane

Epurarea apelor uzate cuprinde, în linii mari, urmãtoarele etape: epurarea mecanicã, epurarea mecano-chimicã, epurarea biologicã a apelor reziduale şi a nãmolului rezultat în urma decantãrii suspensiilor din apã. În mod curent, la debite şi încãrcãri mari, se aplicã o metodã de epurare care înglobeazã o treaptã mecanicã şi una chimicã sau o metodã de epurare mecano-biologicã. Staţiile de epurare grupeazã construcţiile şi instalaţiile pentru epurarea uzate. În funcţie de rolul pe care îl au faţã de epurarea totalitãţii apelor uzate de pe un anumit teritoriu sau centru industrial, ele se clasificã astfel:

Staţii de epurare locale(sau de preepurare), care au rolul de a epura apele uzate pânã la un grad de purificare necesar pentru a fi deversate în reţelele publice, orasenesti sau uzinale de canalizare, precum şi pentru reţinerea şi valorificarea anumitor substanţe utile pe care le conţin;

Staţii de epurare generale, care purificã totalitatea apelor colectate de pe un întreg teritoriul unui oraş sau centru industrial.

In general in practica se intalnesc:

Statii de epurare intr-o singura treapta: statii de epurare mecanice

9

Statii de epurare in doua trepte: epurarea mecanobiologica cel mai frecvent utilizate sau mecanico-chimica

Statii de epurare in trei trepte: mecanobiologica plus o treapta de epurare avansata.

Epurarea mecanicã

Epurarea mecanicã are rolul de a reţine prin procedee fizico-chimice substanţele în suspensie în construcţii şi instalaţii a cãror alcãtuire diferã dupã mãrimea suspensiilor şi a procedeelor utilizate: grãtare, site, dezintegretoare(tocãtoare), deznisipatoare, separatoare de grãsimi, decantoare, filtre, etc.

influent

retiner grosiere

Apa de drenaj Namol dezhidratat

efluent

receptor

Fig. 1 Schema epurãrii mecanice cu decantor

10

Instalatie de sitare dezintegrator

deznisipator

decantor

Platform de drenaj

În figura 1 este reprezentatã o schemã de epurare mecanicã cu decantor. Suspensiile reţinute din apele uzate formeazã nãmolul care este o masã vâscoasã, urât mirositoare, cu un aspect neplãcut şi cu un înalt grad de nocivitate. În funcţie de condiţiile locale nãmolul poate fi îndepãrtat în stare proaspãtã sau este prelucrat în instalaţiile pentru fermentare şi apoi incinerare. Realizarea acestor procedee tehnologice impune existenţa unor instalaţii auxiliare, ca: centralã termicã ce produce energie caloricã necesarã uscãrii nãmolurilor, rezervoare unde se înmagazineazã gazele produse la fermentarea nãmolurilor, reţea de alimentare cu apã potabilã şi industrialã, dispozitive şi aparate de mãsurã şi control, laborator de analizã a apelor etc.

Epurarea mecanica retine suspensiile grosiere. Pentru retinerea lor se utilizeaza gratare, site, deznisipatoare, separatoare de grasimi si decantoare.

Gratarele retin corpurile grosiere plutitoare aflate in suspensie in apele uzate (carpe, hartii, cutii, fibre, etc.). Materialele retinute pe gratare sunt evacuate ca atare, pentru a fi depozitate in gropi sau incinerate. In unele cazuri pot fi maruntite prin taiere la dimensiunea de 0,5-1,5 mm in dezintegratoare mecanice. Dezintegratoarele se instaleaza direct in canalul de acces al apelor uzate brute, in asa fel incat suspesiile dezintegrate pot trece prin gratare si pot fi evacuate in acelasi timp cu corpurile retinute.

Deznisipatoarele sunt indispensabile unei statii de epurare, in conditiile in care exista un sistem de canalizare unitar, deoarece nisipul este adus in special de apele de ploaie. Nisipul nu trebuie sa ajunga in treptele avansate ale statiei de epurare, pentru a nu aparea inconveniente cum ar fi:- deteriorarea instalatiilor de pompare;

-dificultati in functionarea decantoarelor;

- reducerea capacitatii utile a rezervoarelor de fermentare a namolurilor si stanjenirea circulatiei namolurilor.Deznisipatoarele trebuie sa retina prin sedimentare particulele mai mari in diametru de 0,2 mm si in acelasi timp, trebuie sa se evite depunerea materialelor organice, pentru a nu se produce fermentarea lor.

Separatoarele de grasimi sau bazinele de flotare au ca scop indepartarea din apele uzate a uleiurilor, grasimilor si, in general, a tuturor substantelor mai usoare decat apa, care se ridica la suprafata acesteia in zonele linistite si cu viteze orizontale mici ale apei. Separatoarele de grasimi sunt amplasate dupa deznisipatoare, daca reteaua de canalizare a fost construita in sistem unitar, si dupa gratare, cand reteaua a fost construita in sistem divizor si din schema lipseste deznisipatorul.

Decantoarele sunt constructii in care se sedimenteaza cea mai mare parte a materiilor in suspensie din apele uzate. Decantoarele primare sunt longitudinale sau circulare si asigura stationarea apei timp mai indelungat, astfel ca se depun si suspensiile fine. Se pot adauga in ape si diverse substante chimice cu rol de agent de coagulare sau floculare, uneori se interpun si filtre. Spumele si alte substante flotante adunate la suprafata (grasimi, substante petroliere etc.)

11

se retin si inlatura ("despumare") iar namolul depus pe fund se colecteaza si inlatura din bazin (de exemplu cu lame racloare sustinute de pod rulant) si se trimite la metantancuri

Epurarea mecano-chimicã Epurarea mecano-chimicã este un procedeu mai complex care înglobeazã o treaptã mecanicã şi una chimicã cu scopul de a îndepãrta substanţele prezente în apã(figura 2).

influent

efluent

receptor

Figura 2 – Schema epurãrii mecano-chimice

12

Treapta mecanica

Decantor secundar

Bazin de reactie

Bazin de amestec Statie de preparare si dozare a reactivilor

Epurarea chimicã urmãreşte în special coagularea nãmolurilor având la bazã precipitarea chimicã care constituie un procedeu industrial de tratare cu coagulanţi ce mãresc depunerile gravimetrice reducând cantitãţile de suspensii şi coloizi cu 60…85%. Pe lângã operaţia de precipitare chimicã, frecvent utilizatã, intervin şi o altã serie de procese chimice ca, de exemplu:

Neutralizarea, sau corectarea indicelui pH, operaţie care se aplicã apelor uzate acide sau alcaline evacuate din diferite întreprinderi industriale;

Schimbul ionic, bazat pe însuşirea unor substanţe – schimbãtori de ioni – de a schimba ionii din soluţia cu acre vin în contact şi în care nu se dizolvã;

Oxidarea chimicã, aplicatã în cazul când apa uzatã conţine substanţe organice biorezistente sau unele substanţe anorganice nedorite prin dozarea clorului şi a derivaţilor sãi, permanganatul de potasiu şi feriţii de sodiu sau potasiu;

Dezinfecţia, ce se bazeazã pe principiul de distrugere a celulei vii prin metode chimice, cu reactivi care difuzeazã în interiorul celulelor bacteriene.

Epurarea chimica are un rol bine determinat in procesul tehnologic, prin care se indeparteaza o parte din continutul impurificator al apelor reziduale.

Epurarea chimica prin coagulare - floculare conduce la o reducere a continutului de substante organice exprimate in CBO5 de cca. 20 -30 % permitand evitarea incarcarii excesive a namolului activ cu substanta organica.

Procesul de coagulare - floculare consta in tratarea apelor reziduale cu reactivi chimici, in cazul de fata, sulfat feros clorurat si apa de var, care au proprietatea de a forma ioni comuni cu substanta organic existenta in apa si de a se aglomera in flocoane mari capabile sa decanteze sub forma de precipitat. Agentul principal in procesul de coagulare - floculare este ionul de Fe3+ care se obtine prin oxidarea sulfatului feros cu hipoclorit de sodiu. Laptele de var care se adauga odata cu sulfatul feros are rolul de accelera procesul de formare al flocoanelor si de decantare al precipitatului format.

Reactia de oxidare a FeSO4 si de precipitare a Fe(OH)3 este urmatoarea: 2FeSO4+3Ca(OH)2+Cl2=2Fe(OH)3+2CaSO4+CaCl2Indepartarea prin decantare a flocoanelor formate este necesara intrucat acestea ar putea impiedica desfasurarea proceselor de oxidare biochimica prin blocarea suprafetelor de schimb metabolic a biocenozei. Datorita variatiilor mari de pH cu care intra in statia de epurare apele reziduale, se impune corectarea pH-ului in asa fel incat, dupa epurarea mecano-chimica, apele sa aiba un pH cuprins intre 6,5-8,5, domeniu in care degradarea biochimica sub actiunea microorganismelor din namolul activ este optima.

13

Corectia pH-ului se face cu ajutorul H2SO4 98% sau a NaOH 40% in bazinul de reglare a pH-ului, destinat acestui scop. Totodata prin corectia pH-ului se reduce si agresivitatea apelor reziduale asupra conductelor, constructiilor si utilajelor.

Epurarea mecano-biologicã Epurarea biologicã, ce urmeazã treptei mecanice, se bazeazã pe activitatea unor microorganisme care mineralizeazã substanţele organice din apã în prezenţa oxigenului. Epurarea mecano-biologicã poate fi realizatã prin douã grupe mari de construcţii în care epurarea se poate produce în condiţii apropiate de cele naturale – câmpuri de irigaţii, de infiltraţii(figura 3) şi iazuri biologice – din care se colecteazã apele de drenaj şi se varsã ca ape epurate în emisar şi construcţii în care epurarea biologicã se realizeazã în condiţii artificiale – filtre biologice şi bazine cu nãmol activ(figura 4).

influent

efluent

effluent receptor

receptor

Figura 3 – Schema epurãrii mecano-biologice in camp de infiltratii.

14

Treapta mecanica

Iazuri biologiceCampuri de irigareCampuri de infiltrare percolare

Metoda de epurare mecanobiologicã naturalã(câmpuri de irigaţii şi de infiltraţie) se foloseşte din ce în ce mai rar datoritã în principal marii suprafeţe ocupate de câmpul de infiltraţie, sustrasã circuitului agricol şi în special datoritã pericolului de infectare a pânzei de apã freaticã cu bacterii patogene.

Prin epurarea biologica se intelege complexul de operatiuni si faze tehnologice prin care materiile organice existente in apele uzate provenind din cele mai diverse activitati antropice sunt transformate cu ajutorul unor culturi de microorganisme, in produsi de degradare fara nocivitate, (CO2, H2O, CH4, si altele) si o masa celulara noua (biomasa), inofensiva.Procesul tehnologic de epurare biologica se poate organiza in doua modalitati:

1 Prin cultura microorganismelor noi dispersate in intregul volum al reactorului de epurare.2-Prin cultura noilor microorganisme pe un suport.

Prin sistemul de cultura in intreaga masa de apa poluanti si in tot volumul reactorului se inmulteste generic "namol activ" iar epurarea biologica ca modalitate tehnologica ii poarta numele.Al doilea sistem presupune dezvoltarea culturii in film (pelicula) biologic, iar procesul se desfasoara in constructii cu filtre biologice speciale.

Namolul activ este un sistem dispers in care materialul aflat in suspensie trebuie sa fie separat de efluentul epurat biologic.

In procesul de epurare biologica a apelor uzate cu incarcatura de materii organice, rol principal ii revine grupului de bacterii organofage, (mancatoare de substante organice). Aceste bacterii, in functie de predispozitia lor de a trai in prezenta sau absenta oxigenului se clasifica in trei grupuri:

- Bacterii obligat aerobe;

- Bacterii facultativ aerobe;

-Bacterii anaerobe.

Bacteriile, grup heterogen de organisme microscopice, microcelulare sau grupate in colonii cu nucleu simplu, majoritatea fara clorofila, heterotrofe (care sunt obligate sa-si preia singure hrana sub forma de substante organice din mediu) indeplinesc rolul esential in acest tip de epurare a apelor cu incarcatura de materii organice.

Bacteriile aerobe sunt microorganisme care intr-o proportie insemnata se pot dezvolta si reproduce numai in mediile care contin oxigen.

15

Bacteriile obligat aerobe ca cele saprofite, nitrificatoare, o parte din sulfobacterii si microbii patogeni traiesc numai in prezenta oxigenului molecular.

Bacteriile facultativ aerobe, grupeaza la un loc unele drojdii, bacterii denitrificatoare s.a.Bacteriile anaerobe sunt organisme capabile sa traiasca fara prezenta oxigenului liber.Dintre acestea remarcam infuzoriile, clostridium pasteurianum si clostridium sporogenius.Ca urmare, in legatura cu necesarul de oxigen pentru dezvoltarea culturilor de bacterii organo-fagiste vom intalni doua tipuri de procese tehnologice pentru epurare biologica:-Proces aerob, utilizat cu prioritate la indepartarea poluantilor din apele uzate;-Proces anaerob aplicat la prelucrarea namolurilor fermentate si la epurarea apelor uzate foarte concentrate in poluanti.

Cercetarile au evidentiat faptul caci in stransa asociere cu bacteriile, in procese aerobe cohabiteaza protozoare (cele mai primitive forme de animale din clasele Flagellata, Sarcodia, Sporazoa, Ameobosporidia, Ciliophora), metazoare (rotifere si nematode) si ciuperci sau chiar fungi, alcatuind biocenoze.

La fiecare proces tehnologic de epurare biologica vom intalni biocenoze selectate specific procesului ales.

Procese de transformare bacteriana

Bacteriile folosite in procesul de epurare biologica preiau din mediul inconjurator in care sunt cultivate, energia si materia nutritiva folosindu-le pentru:biosinteza si dezvoltare, activitati fiziologice secundare (mobilitatea, luminescent).

Procesele metabolice se clasifica astfel:

-Consumatoare de energie;

-Producatoare de energie.

16

influent

emisie termica

gaz

biogaz

namol primar

namol stabilizat

namol secundar

recirculat ape de drenaj

namol dezhidratat

efluent

17

Instalatie de sitare

dezintegrator

Bazin de aerare cu namol activ

deznisipator

Separator de grasimi

Instalatie de coagulare-florurare

Instalatie de dezinfectare

Decantor primar

Bazin de contact

Central termica

Instalatie de dezhidratare a namolurilor

Ingrosator de namol

Bazin de amestec si omogenizare

Rezervor de biogaz

Decantor secundar

Instalatie de fermentare anaeroba a namolului

receptor

Figura 4 – Schema epurãrii biologice cu nãmol activ

18

Descrierea echipamentelor

       Statia de epurare CN proiectata de firma DAIKI din Japonia si asamablata de SC ASTEC ROMANIA SRL face parte dintr-o familie de statii de tratare a apelor uzate industriale, comerciale si menajere care pot trata debite de pana la 1000 mc/zi.

        Instalatia este de tipul “cast in place“, adica electro-mecanica furnizata de producatorul japonez se asambleaza pe o structura de beton armat hidroizolat interior si exterior.

       Exemplu de structura pentru o statie de tratare ape menajere

19

Statia functioneza ingropat pana la gurile de vizitare, in vecinatatea unui receptor natural capabil sa preia debitul de apa epurat, fiind proiectata pentru protectie impotriva temperaturilor foarte joase, dar si impotriva emanatiei mirosurilor neplacute.

       Echipamentul are in componenta 3 compartimente de separare si sedimentare, 2 compartimente de oxidare biologica cu filtre catalitice si aerare produsa de blocul suflantelor, un compartiment de sedimentare si un compartiment de clorinare.  Avantajul mare fata de alte instalatii de tratare a apelor menajere consta in adaptarea proiectului la suprafata disponibilizata de beneficiar si operarea facila.

Descriere functionare

       Influentul preluat din reteaua de canalizare este introdus in instalatie prin intermediul conductei de intrare, dupa care este filtrat grosier pentru indepartarea corpurilor mari. Separarea si sedimentarea se fac gravitational sau prin flotare in compartimentele de separare-sedimentare 1, 2 si 3 care au si rolul de digestie anaeroba si denitrificare a namolului recirculat.

       Compartimentele 4,5 cu un volum egal cu 0,6 – 0,8 din debitul mediu zilnic, realizeaza reducerea prin digestie aeroba a substantelor organice aflate inca in suspensie prin contactul cu microorganismele aflate pe biopelicula formata pe filtrele catalitice tip fagure. O suflanta externa produce aerarea cu un volum de aer suficient de mare pentru optimizarea procesului de oxidare biologica, proportional cu cantitatea de CBO 5 din apele de tratat. Datorita fenomenului de ingrosare in timp a biopeliculei care conduce la scaderea randamentului digestiei aerobe, aceste compartimente sunt prevazute si cu sisteme de eliminare a surplusului de biopelicula prin indepartare cu aer sub presiune si recirculare catre compartimentele de separare-sedimentare. Compartimentul 5 realizeaza sedimentarea solidelor provenite din procesul de digestie aeroba intr-un volum de aproximativ 0,15 – 0,25 din debitul mediu zilnic. Namolul produs se recircula catre compartimentele primare de unde ciclul se reia. Compartimentul 6 are functia de dezinfectie, adica eliminarea microorganismelor reziduale prin contact controlat cu tablete de clor in cadrul unui dispozitiv special si descarcare a efluentului gravitational sau prin pompare catre conducta de iesire.  Recircularea namolului in exces din compartimentele de aerare si sedimentare finala catre prima camera de sedimentare se face automat.

 

Statii de epurare din oraşul Craiova: incă din perioada comunistă, în 1988, s-au făcut investiţii la Făcăi pentru construirea unei staţii de epurare, numai că planurile au fost repede uitate după perioada postdecembristă. Încercările de reluare a lucrărilor în anul 1993 au eşuat şi ele, iar Craiova a poluat în continuare apele Jiului.

La finele lui 2010 s-a reuşit darea parţială în funcţiune a staţiei. Adică a pornit prima filtrare, cea mecanică, a apelor uzate din canalizarea oraşului. „Această secţiune este constituită din cameră

20

intrare-deversare, canal de legătură, secţiune canale rare şi dese, secţiune de separare grăsimi şi nisip, decantoare primare, canal by-pass, canal de deversare şi cameră descărcare în Jiu“.

În sfârşit, proiectul a fost finalizat, iar Craiova poate intra în rândul oraşelor europene cu o staţie de epurare, lucrare mult lăudată de oficialităţile locale.

Statia de tratare  a apei Voila: amplasata la 6 km N-E de Municipiul Campina pe  malul drept al raului  Doftana, bazinul hidrografic Ialomita, judetul Prahova .

Proiectata pentru o capacitate de 3mc/s si doua linii tehnologice distincte: firul I linie potabila Q= 1,45 mc/s firul II linie industriala Q= 1,55 mc/s                                                     -se alimenteaza cu apa de suprafata  de categoria a-II-a de calitate din raul Doftana, sistemul este conceput cu functionare gravitationala atat in partea de captare, tratare, cat si in partea de aductiune catre consumatori.

Statie de epurare Glina

21

:

Procese unitare pentru epurarea apelor uzate industriale

Procesele fizice de epurare sunt acelea în care substanţele poluante nu suferă transformări în alte substanţe, având la bază principiile:

a) separarea gravitaţională a particulelor grosiere, nedizolvate în apă, sub influenţa câmpului gravitaţional al Pământului, prin sedimentare, prin flotaţie sau prin centrifugare. Este posibil fenomenul de aglomerare (floconare), flocoanele având mase mai mari şi care sedimentează mai repede. Ca exemplu se prezintă un decantor, care poate fi cu curgere a apei verticală şi orizontală. Eliminarea nămolului din decantor se poate face manual şi intermitent. După formă, decantoarele pot fi circulare şi rectangulare. Evacuarea apei limpezite se face prin deversoare.

Decantor

b) flotaţia este un proces unitar de separare din apă, sub acţiunea câmpului gravitaţional terestru, a particulelor cu densitate medie mai mică decât a apei. Flotaţia poate fi naturală sau cu aer introdus în apă sub formă de bule fine prin difuzoare poroase. Scopul flotaţiei este de a forma o spumă stabilă care să încorporeze particulele insolubile. Flotaţia se poate face se poate face în bazine circulare sau dreptunghiulare.

22

Instalaţie de flotaţie cu aer sub presiune

c) filtrarea constă în trecerea apei printr-un mediu poros în care are loc reţinerea prin fenomene predominant fizice. Filtrarea este un proces de sitare cu ajutorul unei ţesături fine sau împâslituri.

d) reţinerea pe grătare şi site a impurităţilor grosiere (crengi, fire etc) pe grătare şi a celor mai mici pe site. Viteza apei la întrarea în grătare este de cca. 0.3 m/s pentru a evita depunerile pe grătar dar nu mai mare de cca. 1 m/s pentru a nu înţepeni corpurile grosiere între bare. Sitele servesc pentru reţinerea impurităţilor nedizolvate de dimensiuni mai mici şi sunt realizate din table metalice sau din plăci de material plastic perforat. Sitele pot fi statice şi mobile (ciururi cu mişcare de vibraţie sau giratoare). Îndepărtarea materialelor din site se face cu perii, prin simpla alunecare. Sitele fine din ţesături din fire metalice sau fire din materiale plastice se folosesc pentru suspensii de particule fine.

e) epurarea în filtre granulare şi filtre cu prestrat. Materialul granular folosit ca umplutură filtrantă este nisipul cuarţos. Se mai folosesc filtre cu mai multe straturi de materiale granulare, cu densităţi diferite (de ex. din antracit, nisip cuarţos, granat) care pot fi spălate, granulele aranjându-se cu diametrul descrescând în sensul de curgere.

f) epurarea prin membrane. Membrana este o barieră pentru speciile moleculare sau ionice prezente în curentul de apă care o străbate. Ca materiale pentru membrane se folosesc acetatul de celuloză, materiale polimerice stabile în timp (poliamide, polisuflone, etc.). Procesul de epurare cu membrane se numeşte osmoză, care poate fi directă sau inversă, în funcţie de direcţia apei de la o soluţie diluată la una concentrată sau invers.

Alte metode de epurare prin membrane sunt:- ultrafiltrarea - se folosesc mai multe membrane cu permeabilitate selectivă pentru

anumiţi componenţi.- electrodializa - foloseşte membrane cu permeabilitate selectivă la anioni, respectiv

cationi, deplasarea acestora făcându-se sub influenţa unui câmp electric, ca la electroliză.Prin procesele chimice de epurare, poluanţii sunt transformaţi în alte substanţe mai uşor

de separat, precipitate insolubile, gaze, care pot fi stipale, care au o activitate nocivă mai redusă sau sunt mai susceptibile de a fi îndepărtate.

a) neutralizarea este un proces prin care pH-ul unei soluţii uzate este reglat prin adaos de

23

acizi sau baze.Neutralizarea apelor acide se face cu substanţe cu caracter bazic (oxizi, hidroxizi,

carbonaţi). Neutralizanţii care sunt utilizaţi sunt: piatra de var (carbonat de calciu), dolomita (carbonat de calciu şi magneziu), varul (oxid de calciu) sub formă de hidroxid de calciu (lapte de var sau var stins praf).

Neutralizarea apelor alcaline se face cu acizi reziduali, cu gazele de ardere bogate în CO2

(14%) etc. Deoarece influenţii au debite variabile în timp, este necesară o buclă de reglare a pH, mărind debitul de agent neutralizant.

b) oxidarea şi reducereaScopul oxidării este de a converti compuşii chimici nedoriţi în alţii mai puţin nocivi. Ca

oxidanţi se pot folosi: oxigenul, ozonul, permanganaţi, apă oxigenată, clorul şi bioxidul de clor. Ca exemplu se dă distrugerea cianurilor cu clor până la formarea de cianaţi sau azot molecular:

CN- + OCl CNO + Cl-

2 CNO + 3 OCl N2 + 2HCO3- + 3Cl-

Reducerea constă în transformarea unor poluanţi cu caracter oxidant în substanţe inofensive care pot fi uşor epurate. Ca exemplu se dă reducerea cromului hexavalent la crom trivalent, în vederea precipitării acestuia ca hidroxid:

Cr2O72- + 6 Fe SO4 + 7 H2SO4 Cr2(SO4)3 + 3 Fe2(SO4)3 + 7 H2O + SO4

2-

Ca agenţi reducători se folosesc sărurile fierului trivalent, sulfaţi, acidul sulfuros.c) precipitarea este un proces de epurare bazat pe transformarea poluanţilor din apele

reziduale în produşi insolubili. Ca exemplu se dă îndepărtarea fluorului din apă prin introducerea de ioni de calciu:

2 F- + Ca2 CaF2 – precipitatd) coagularea şi flocularea - îndepărtarea unor particule prin sedimentare (coagulare) şi

destabilizarea prin absorbţia unor molecule mari de polimeri care formează punţi de legătură între particule (floculare). Se folosesc pentru particule coloidale. În acest scop se folosesc polimeri organici sintetici sau anorganici.

e) schimbul ionicSchimbătorii de ioni se utilizează mai ales pentru dedurizarea apelor, folosind cationaţi în

forma sodiu (Na), iar regenerarea lor se face cu clorură de sodiu:2 ZNa + Ca2+ Z2 Ca + 2 Na+

Procese biologiceSubstanţele organice pot fi îndepărtate din apă de către microorganisme care le

utilizează ca hrană, respectiv sursă de carbon.Reacţiile enzimatice au două faze: (1) moleculele de enzimă şi de substanţă utilizată ca hrană (substrat) formează complecşi (2) complecşii se descompun eliberând produsul de reacţie şi enzima

Enzima + Substrat (Enzima substrat) K2

(Enzimă substrat) Enzimă + Produs reacţie

24

Epurarea biologică aerobă se realizează în construcţii în care biomasa este suspendată în apă sub formă de agregate de microorganisme (flocoane), sistemele fiind aprovizionate cu oxigen.

Epurarea biologică anaerobă a apelor uzate se realizează în incinte închise (bazine de fermentare) ferite de accesul oxigenului care inhibă activitatea microorganismelor anaerobe. Prin descompunerea poluanţilor organici se obţin gaze de fermentare combustibile, datorită conţinutului ridicat de metan.

Problema nămolului

Din staţiile de epurare rezultă mari cantităţi de nămol. De exemplu în Germania se produc anual peste 100 de milioane de tone de nămol brut. Acesta este în final uscat prin diverse procedee şi poate fi utilizat ca îngrăşământ agricol sau după caz este transportat la rampa de gunoi şi haldat sau incinerat sau supus pirolizei.

Utilizarea ca îngrăşământ oricum nu se face direct, ci mai întâi trebuie supus unui proces de "condiţionare" ce poate cuprinde dezinfecţie, adăugare de săruri de aluminiu şi fier, var, cenuşă, materiale de floculare apoi deshidratare prin presă sau centrifugă.

În ultimul timp în apele uzate ajung tot mai multe metale grele şi alţi poluanţi care fac ca nămolul să fie toxic şi neadecvat utilizării ca îngrăşământ. În Germania de exemplu doar circa 40% poate fi utilizat în agricultură. Alternative sunt folosirea lui ca materie primă la cărămizi speciale şi alte materiale de construcţii. O practică larg răspândită în trecut şi din fericire abandonată după îndelungi scandaluri a fost deversarea în ocean a nămolului provenit din staţii de epurare a apelor.

Situaţia epurării apelor uzate

În Europa, s-au făcut eforturi considerabile pentru tratarea apelor reziduale şi pentru reducerea apelor uzate deversate. Cu toate acestea, mai este încă de lucru până la punerea completă în aplicare a directivei privind tratarea apelor reziduale urbane. Progresul realizat până acum s-a datorat investiţiilor de capital şi unor forme avansate de tratare.

Tendinţele de viitor arată că poluarea apelor urmare deversării apelor uzate va fi în continuare redusă, în special în ţările din UE-10, cu sprijin din partea fondurilor structurale şi de coeziune UE, începând din 2007. Evoluţia din ultimii 20 de ani a politicilor privind tratarea apelor uzate arată că investiţiile în instalaţiile de tratare, combinate cu stimulente economice reale pentru reducerea poluării la sursă, oferă cea mai eficientă metodă de a reduce acest tip de poluare.

Prin politici precum directiva privind nitraţii, Uniunea Europeană a încercat să reducă poluarea din agricultură. Între timp, investiţiile făcute de furnizorii de apa continuă să asigure calitatea apei potabile. Dar râurile şi apele subterane ale Europei continuă să fie poluate de

25

infiltraţiile de îngrăşăminte şi pesticide organice sau minerale. Deşi se aşteaptă ca utilizarea acestor substanţe chimice să se reducă la nivelul UE-15, în UE-10 se preconizează o creştere cu 35 % a utilizării îngrăşămintelor până în 2020, pe măsură ce agricultura se intensifică.

Multe zone din Europa se vor confrunta în continuare cu probleme privind calitatea apelor subterane, întrucât durează zeci de ani până când substanţele poluante infiltrate în pământ ajung în râuri, lacuri şi rezervelor de apă.

Prevenirea, prin schimbarea practicilor agricole, este mai eficientă decât combaterea poluării, în special pe termen lung.

26

Capitolul 2: Determinarea debitelor caracteristice de apa uzata ale localitatii

Debitele caracteristice de ape uzate prelucrate în

staţiile de epurare a apelor uzate urbane

-Aspecte generale-

Staţiile de epurare a apelor uzate urbane au rolul de a purifica totalitatea apelor uzate ale unui centru populat până la un grad admisibil astfel încât să nu afecteze calitatea cursului de apă receptor în care sunt deversate după tratare. Apele uzate ale centrului populat sunt aduse la staţia de epurare prin intermediul sistemului centralizat de canalizare care are rolul de a colecta apele uzate de la toţi generatorii de apă uzată de pe raza centrului urban care, după localizarea lor sunt consumatorii de apă menajeri şi sociali aflaţi în zona rezidenţială a centrului populat, precum şi unităţile industriale şi agrozootehnice.

Debitul de ape uzate preluat din centrele urban şi prelucrat de staţiile de epurare urbane nu este constant pe perioada unei zile, prezentând fluctuaţii în funcţie de modul în care se consumă apa de alimentare în centrele urbane. De aceea se utilizează mai multe mărimi caracteristice care să definească cât mai bine acest debit fluctuant şi anume:

- debitul zilnic mediu Qu zi med exprimat în unitatea caracteristică [m3/zi], sau în unitatea S.I. [m3/s] este valoarea medie a debitelor zilnice de apă uzată produse în centrul urban pe parcursul unui an;

- debitul zilnic maxim Qu zi max [m3/zi, m3/s] este valoarea maximă a debitelor zilnice de apă uzată produse în centrul urban pe parcursul unui an;

- debitul orar maxim de ape uzate Qu orar max [m3/h, m3/s] este valoarea maximă a debitelor orare de apă uzată produse în centrul urban pe parcursul unei zile;

- debitul orar minim de ape uzate Qu orar min [m3/h, m3/s] este valoarea maximă a debitelor orare de apă uzată produse în centrul urban pe parcursul unei zile;

Debitului de apă uzată a centrului urban se determină în funcţie de consumul de apă potabilă a centrului urban, valorile caracteristice ale acestuia obţinându-se după următorul algoritm succesiv: se calculează valorile caracteristice ale necesarelor şi cerinţelor de apă de alimentare din zonele rezidenţială, industrială şi agrozootehnică ale centrului urban, se calculează valorile caracteristice ale cerinţei totală de apă de alimentare a centrului urban, apoi se calculează calculează valorile caracteristice ale debitului de apă uzată a centrului urban.

27

2.1 Determinarea debitelor caracteristice ale necesarului şi cerinţei de

apă din localitate

Necesarul de apă de alimentare pentru zona rezidenţială a centrului populat se exprimă prin următoare mărimi caracteristice: debitul necesarului zilnic mediu de apă de alimentare Qzi med

[m3/zi], debitul necesarului zilnic maxim de apă de alimentare Qzi max [m3/zi] şi debitul necesarului orar maxim de apă de alimentare Qorar max [m3/h]. Valorile caracteristice ale necesarului de apă de alimentare din zona rezidenţială a centrelor populate se determină cu următoarele relaţii:

Q zi med=1

1000(∑

i∑

j

N ( i)⋅¿q j( i))+Q ci ¿(1.1)

Q zi max=1

1000(∑

i∑

j

N (i )⋅¿q j( i )⋅K zi ( i))+Qci ¿ (1.2)

Q orar max=1

24( 11000

(∑i∑

j

N ( i)⋅¿ q j( i)⋅K zi( i )⋅Ko ( i))+Qci ) ¿(1.3)

în care: i – indice referitor la necesarul de apă în funcţie de zonele diferenţiate ale localităţii după gradul de dotare al clădirilor cu instalaţii de apă caldă şi rece (vezi tabelul 1.1); i are valori între 1-5;

j – indice referitor la categoria de necesar de apă şi anume: apă pentru nevoi gospodăreşti, apă pentru nevoi publice, apă pentru stropit spaţiile verzi, apă pentru stropit străzi şi spălat pieţe; j are valori între 1-4;

N(i) – numărul de locuitori care locuiesc în zona i a localităţii;

qj(i) [l/om.zi] – debitul zilnic mediu specific din categoriile j ale necesarului de apă pentru locuitorii din zona i a localităţii, şi anume: qg(i) - debitul zilnic mediu specific pentru nevoi gospodăreşti ale populaţiei (vezi tabelul 1.1); qp(i) - debitul zilnic mediu specific pentru nevoi publice (vezi tabelul 1.1); qsv(i) – debitul zilnic mediu pentru stropit spaţiile verzi care se poate aprecia global ca o ploaie efectivă (25 l/m2) la două săptămâni şi 10 m2 spaţiu verde/om conducând la o valoare qsv(i) = 17,9 l/om.zi, qsp(i) – debitul zilnic mediu specific pentru stropit străzi şi spălat pieţe se poate calcula analitic sau se poate aprecia global la 5% din debitul zilnic mediu specific pentru nevoi publice qp(i);

28

Qci [m3/zi] – debitul necesarului de apă pentru combaterea incendiilor;

Kzi–coeficientul de neuniformitate a debitului zilnic (vezi tabelul 1.1);

Ko – coeficientul de variaţie orară care se adoptă pentru fiecare din zonele diferenţiate ale localităţii după gradul de dotare a clădirilor cu instalaţii de apă caldă şi rece; când nu sunt alte valori justificate, pot fi adoptate valorile din tabelul 1.2

Tabelul 1.1[4]

Zone ale localităţii diferenţiate în funcţie de gradul

de dotare al clădirilor cu instalaţii de apă rece şi caldă

qg(i)

[l/o

mzi]

qp(i)

[l/o

mzi]

Kzi(i)

Zone în care apa se distribuie prin cişmele amplasate pe străzi

40 251,3/1,

45

Zone în care apa se distribuie prin cişmele amplasate în curţi

80 301,2/1,

35

Zone cu gospodării având instalaţii interioare de apă rece şi canalizare

140 301,2/1,

35

Zone cu gospodării având instalaţii interioare de apă şi canalizare, cu preparare locală a apei calde

210 851,15/1

,30

Zone cu clădiri având instalaţii interioare de apă caldă şi canalizare, cu preparare centralizată a apei calde (inclusiv cele cu clădiri racordate la termoficare)

280 1001,10/1

,25

29

Tabelul 1.2[4]

Numărul total de locuitori ai

centrului populat (N)

Ko

Numărul total de locuitori ai

centrului populat (N)

Ko

500 2,8 15000 1,35

1000 2,2 25000 1,30

1500 2,0 50000 1,25

3000 1,75 100000 1,20

7000 1,5 200000 1,15

NOTE

1 - În cazul în care distribuirea apei nu se face continuu ci după un program de furnizare propriu, coeficientul Ko poate fi mărit pe bază de calcule justificative. Alimentarea discontinuă cu apă trebuie însă considerată ca provizorie.

2 - Pentru valori intermediare ale numărului de locuitori coeficientul Ko se calculează prin interpolare lineară.

3 - Coeficientul se determină în funcţie de numărul de locuitori N(i) din fiecare dintre zonele diferenţiate ale localităţii după gradul de dotare a clădirilor cu instalaţii de apă caldă şi rece.

Necesarul de apă pentru combaterea incendiilor poate fi preluat din hidranţi interiori sau exteriori clădirilor, iar pentru clădiri speciale (teatre, biblioteci, instituţii, unele spaţii industriale, etc) pot fi prevăzute sisteme speciale (sprinclere, drencere, etc). Apa pentru hidranţii interiori şi sistemele speciale trebuie să fie potabilă. La hidranţii exteriori se foloseşte de regulă apă potabilă din reţea, iar în cazuri speciale pentru combaterea din exterior se poate folosi şi o altă calitate de apă prin mijloace separate (maşini cisterne proprii, rezerve de apă, reţele separate, etc)

Debitul Qci al necesarului de apă pentru combaterea incendiilor se poate calcula analitic pe baza prevederilor din STAS 1478-90 ţinându-se seama de configuraţia sistemelor pentru combaterea incendiilor.

Tabelul 1.3 [4]

30

Numărul locuitorilor din

localitate

Numărul ninc de

incendii simultane

Debitul qhe [l/s] al unui hidrant exterior

clădiri cu

1 – 4 etaje

clădiri cu

peste 4 etaje

≤ 5.000 1 5 10

5.001 – 10.000 1 10 15

10.001 – 25.000 2 10 15

25.001 – 50.000 2 20 25

50.001 – 100.000 2 25 35

100.001 – 200.000 2 30 40

200.001 – 300.000 3 40 55

300.001 – 400.000 3 - 70

400.001 – 500.000 3 - 80

500.001 – 600.000 3 - 85

600.001 – 700.000 3 - 90

700.001 – 800.000 3 - 95

800.001 – 1.000.000 3 - 100

Debitul Qci [m3/zi] al necesarului de apă pentru combaterea incendiilor, în cazul în care se folosesc hidranţi exteriori şi nu au fost realizate studii speciale, se poate aprecia cu relaţia:

Qci= 86 , 4⋅ninc⋅qhe (1.4)

în care: ninc – numărul de incendii simultane din zona rezidenţială;

qhe [l/s] – debitul unui hidrant exterior (vezi tabelul 1.3).

31

Tabelul 1.4 [5]

Destinaţia şi caracteristicile clădirii protejate

Lungimea

lj [m] minimă a

jetului compact

Numărul nhi

jeturilor în

funcţiune

simultană *

Debitul

qhi [l/s] al unui hidrant interior

Blocuri de locuinţe, clădiri pentru cazare comună, clădiri care adăpostesc birouri, localuri pentru alimentaţie publică, gări, vestiare, băi şi spălătorii publice

a) cu un volum mai mic de 25000 m3

;

b) cu un volum de 25000 m3

sau mai mare.

6

6

1

2

2,5

2,5

Clădiri care adăpostesc copii de vârstă preşcolară, instituţii medicale, aziluri pentru bătrâni sau infirmi, muzee, expoziţii, biblioteci, arhive, clădiri de producţie, de depozitare, industriale, garaje, magazine şi depozite anexe:

a) cu un volum mai mic de 5000 m3

;

b) cu un volum de 5000 m3

sau mai mare.

6

6

1

2

2,5

2,5

Cinematografe, cluburi şi case de cultură (fără scenă

32

amenajată), săli de concerte şi săli de întruniri, de gimnastică şi sport cu o capacitate mai mică de 600 locuri:

a) situate în clădiri de gradul I şi II de rezistenţă la foc;

b) situate în clădiri de gradul III şi IV de rezistenţă la foc.

9

9

2

2

2,5

5

Cinematografe, cluburi şi case de cultură (fără scenă amenajată), săli de concerte şi săli de întruniri, de gimnastică şi sport cu o capacitate de 600 locuri sau mai mult.

9 2 5

Teatre dramatice sau muzicale, cluburi şi case de cultură cu scenă amenajată

a) cu mai puţin de 1000 de locuri;

b) cu 1000 de locuri sau mai mult.

9

9

3

4

5

5

Clădiri cu înalţimi peste 45 m

a) cu un volum pâna la 50000 m3

;

b) cu un volum peste 50000 m3

.

9

9

3

4

5

5

Debitul Qci [m3/zi] al necesarului de apă pentru combaterea incendiilor în cazul se folosesc hidranţi interiori se determină cu relaţia:

33

Qci= 86 , 4⋅ninc⋅nhi⋅qhi (1.5)

în care:ninc - numărul de incendii simultane din zona rezidenţială;

nhi - numărul de hidranţi interiori în funcţiune simultană (vezi tabelul 1.4);

qhi [l/s] - debitul unui hidrant interior (vezi tabelul 1.4).

În cazul în care, din aceeaşi reţea publică de alimentare cu apă aferentă unei localităţi, se alimentează în caz de incendiu şi unităţile industriale sau agrozootehnice, numărul teoretic de incendii se poate adopta şi pe baza tabelului 1.5, dacă nu sunt justificate alte valori.

Tabelul 1.5[4]

Numărul de

locuitori din

localitate

N

Suprafaţa teritoriulu

i întreprind

erilor

S [ha]

Numărul de incendii

simultane

ninc

Modul de considerare a incendiilor simultane

< 10000 < 150 1

La localitate sau la zona industrială, luând în considerare debitul de incendiu cel mai mare.

10.001 ÷ 25.000

< 150 2

Unul în localitate şi unul în zona industrială, sau ambele în localitate luând în considerare suma valorilor maxime.

25.000

≥ 150 2

Unul în localitate şi unul în zona industrială, ambele în localitate sau ambele în zona industrială, cores-punzător sumei valorilor maxime.

34

> 25.000 < 150 2

Unul în localitate şi unul în zona industrială, ambele în localitate sau ambele în zona industrială, cores-punzător sumei valorilor maxime

> 25.000 > 150

Se determină conform

tabelului 1.6 pentru.

localitate şi conform

STAS 1478 ptr. zona

industrială,

însumându-se.

În localitate şi zona industrială, numărul care rezultă pentru fiecare.

NOTĂ Dacă între întreprindere şi localitate este totdeauna un spaţiu gol (verde) de minimum 300 m, cele două unităţi (localitate şi industrie) se analizează separat.

Pentru centrele populate cu populaţia mai mare de 300.000 locuitori, la care programul de

35

Destinaţia clădiri

Necesar specific [l/om·zi]

Total apă

din care apă caldă

de 60Cde

45C

1 2 3 4

Clădiri de locuit (pentru o persoană pe zi)

în cazul preparării centrale a apei calde:- apartament cu closet, lavoare, cadă de baie şi spălător;- apartament cu closet, lavoare, cadă de duş şi spălător;

280

200

110

80

90

65

în cazul preparării locale a apei calde:

- în cazane funcţionând cu lemne, cărbuni sau combustibil lichid;- în cazane funcţionând cu gaze sau în încălzitoare electrice.

140

170

55

60

45

50

Clădiri pentru birouri (pentru un funcţionar pe schimb)

20 5 4

1 2 3 4

Cluburi, case de cultură şi teatre

cu prepararea centrală a apei calde:- actori (pentru o persoană pe zi);

- spectatori, vizitatori (pentru un loc pe zi);

fără apă caldă: - actori (pentru o persoană pe zi);

- spectatori, vizitatori (pentru un loc pe zi).

35

12

25

12

15

-

-

-

12

-

-

-

Cinematografe (pentru un loc pe zi) 5 - -

Cantine, restaurante, bufete (pentru o singură masă servită o singură dată, la prânz):

- bufete;

- cantine şi restaurante;

13

22

6

10

9

14

sistematizare conţine date complete despre dotările social-culturale , stabilirea debitelor necesarului de apă de alimentare se poate face prin calcul analitic detaliat pe baza datelor din tabelele 1.6, 1.7, 1.8 şi 1.9.

Comparându-se valorile debitului necesarului de apă, obţinute pe baza calculului analitic (pe baza relaţiilor 1.1 - 1.5), cu cele obţinute prin utilizarea tabelelor 1.3 - 1.9, pentru estimarea debitelor necesarului de apă, se vor alege valorile cele mai mari.

Tabelul 1.7 [5]

OBSERVAŢII

1) Durata efectivă a perioadei de consum, în ore, se stabileşte pentru fiecare caz în parte în funcţie de regimul de funcţionare a instalaţilor de apă din clădirea respectivă.

2) Durata maximă de utilizare a duşurilor şi lavoarelor în vestiarele întreprinderilor industriale este de 45 minute pentru fiecare schimb.

3) Datele din tabelul 1.8 se iau în considerare la calculul necesarului de căldură şi de combustibil pentru prepararea apei calde de consum şi la stabilirea capacităţii rezervorului de acumulare (pentru apă rece şi apă caldă de consum).

4) Grupele proceselor tehnologice sunt următoarele:

- grupa I: procese tehnologice care se desfăşoară în condiţii de contact cu praful, dar fără degajare de substanţe chimice, fără contact cu produse iritante asupra pielii (care produc murdărirea mâinilor, care produc murdărirea mâinilor şi corpului);

- grupa II: procese tehnologice care au loc în condiţii de microclimat nefavorabil (cu temperatură ridicată şi radiaţii calorice, cu temperatură scăzută, cu folosirea unei cantităţi mari de apă);

- grupa III: procese tehnologice care se desfăşoară în condiţii de degajare de praf, fără alte substanţe chimice sau produse iritante asupra pielii:

III a) - cu degajare medie şi mare de praf;

III b) - cu degajare intensivă de negru de fum, cu praf de gudron, cu praf de cărbune;

36

- grupa IV: procese tehnologice care au loc în condiţii de contact cu substanţe toxice (cu acţiune iritantă asupra pielii prin contact direct, cu acţiune toxică generală, cu gaze şi vapori care pot produce intoxicaţii acute);

- grupa V: procese tehnologice în care se manipulează sau prelucrează materiale infectate;

- grupa VI: procese tehnologice care necesită un regim special pentru asigurarea calităţii producţiei:

VI a) - legate de prelucrarea produselor alimentare;

VI b) - legate de producţia medicamentelor, produselor biologice şi materialelor sanitare.

Cerinţa de apă de alimentare pentru zona rezidenţială a centrului populat se exprimă prin următoare mărimi caracteristice: debitul cerinţei zilnice medii de apă de alimentare Qs zi med

[m3/zi], debitul cerinţei zilnice maxime de apă de alimentare Qs zi max [m3/zi] şi debitul cerinţei orare maxime de apă de alimentare Qs orar max [m3/h]. Valorile caracteristice ale cerinţei de apă de alimentare din zona rezidenţială a centrelor populate se determină cu următoarele relaţii:

Q s zi med=K p⋅K s⋅Q zi med (1.6)

Q s zi max=K p⋅K s⋅Q zi max (1.7)

Q s orar max=K P⋅K s⋅Qorar max (1.8)

în care: Qzi med [m3/zi], Qzi max [m3/zi] şi Qorar max [m3/h] - debitele zilnic mediu, zilnic maxim şi orar maxim ale necesarului de apă de alimentare pentru centrul populat;

Kp – coeficient prin care se ţine seama de pierderile de apă în aducţiune şi în reţeaua de distribuţie şi care poate lua valori între 1,08-1,10 în cazul sistemelor care se proiectează şi urmează a fi executate şi valori între 1,10-1,25 în cazul sistemelor existente la care se fac extinderi sau creşte gradul de confort;

Ks – coeficient prin care se ţine seama de nevoile tehnologice ale sistemului de alimentare cu apă şi canalizare (spălarea aducţiunilor, a reţelei de distribuţie şi a reţelei de canalizare; nevoi ale staţiilor de tratare şi epurare, evacuarea zăpezii, etc.), care are valorile: 1,02 în cazul în care întreţinerea sistemului de alimentare care asigură apa potabilă este uşoară şi 1,05-1,08 în cazul surselor subterane sau de suprafaţă de apă care necesită tratare în vederea îmbunătăţirii, valoarea coeficientului variind în funcţie de complexitatea tratării şi de tehnologia de funcţionare a

37

obiectelor componente (în cazuri speciale, pe bază de justificări tehnice, se pot adopta şi alte valori).

Exprimarea valorilor caracteristice Q zi med , Q zi max şi Q orar max ale debitului cerinţei de apă de alimentare pentru centre populate în [m3/s] se face pe baza următoarelor relaţii de transformare:

Q s zi med [m3 /s ]=1 , 157⋅10−5⋅Q s zi med[m3 / zi ] (1.9)

Q s zi max [m3 /s ]=1 ,157⋅10−5⋅Qs zi max [m3/ zi ] (1.10)

Q s orar max [m3/ s ]=2 ,778⋅10−4⋅Q s orar max [m3/h ] (1.11)

REZOLVARE:

Q zi med=1

1000(∑

i∑

j

N ( i)⋅¿q j( i))+Q ci ¿(1.1)

In zona 2 sunt 30% din locuitori: 48000·0,3= 16500 locuitori

In zona 5 dunt : 48000-14400=38500 locuitori

qsv (2 ;5)=17,9 l /om· zi

qsp (2 ;5 )=1,05 l /om · zi

Qci=86,4 · 1· 25=2160 m ³ / zi

Q zi med=1

1000(∑

i∑

j

N ( i)⋅¿q j( i))+Q ci ¿=

11000[

N (2 )(

qg (2 )+qp (2)+qsv (2 )+qsp (2 )¿+N (5)(qg (5)+q p(5)+qsv (5)+qsp(5))] +Qci= 1

1000[N (2 )(

qg (2 )+1,05 qp (2)+17,9¿+N (5)(qg (5)+1,05 q p (5)+17,9)] +2160= 1

1000[16500(80+1,05·30+17,9)

+38500(280+1,05·100+17,9)] +2160

Q zimed=19806,75m ³ / zi

38

Q zi max=1

1000(∑

i∑

j

N (i )⋅¿q j( i )⋅K zi ( i))+Qci ¿ =

11000

¿(

qg (2 )+1,05 qp (2)+17,9¿ · 1,2+N (5 )(qg (5)+1,05 q p (5 )+17,9)·1,1] +2160=1

1000[16500(80+1,05·30+17,9)·1,2 +38500(280+1,05·100+17,9)·1,1] +2160

Q zimax=21784,9 m ³ / zi

Q orar max=1

24( 11000

(∑i∑

j

N ( i)⋅¿ q j( i)⋅K zi( i )⋅Ko ( i))+Qci ) ¿=

124

{ 11000

¿(

qg (2 )+1,05 qp (2)+17,9¿ · 1,2· 1,315+N (5 )(qg (5 )+1,05 qp (5 )+17,9) ·1,1·1,264] +2160==1

24{ 11000

¿(

80+1,05 · 30+17,9¿ ·1,2 ·1,315+38500(280+1,05 · 100+17,9)·1,1·1,264]} +2160

Qorar max=1133m ³ /h

Consideram: K p=1,1

K s=¿1,05

Q s zi med=K p⋅K s⋅Q zi med =1,1·1,05·19806,75=22876,79 m³/zi

Q s zi max=K p⋅K s⋅Q zi max =1,1·1,05·21784,9=25161,55 m³/zi

Q s orar max=K P⋅K s⋅Qorar max =1,1·1,05·1133=1308,61 m³/h

Q s zi med [m3 /s ]=1 , 157⋅10−5⋅Q s zi med[m3 / zi ] =1,157·10−5

·22876,79=0,265 m³/s

Q s zi max [m3 /s ]=1 ,157⋅10−5⋅Qs zi max [m3/ zi ]=1,157·10−5

·25161,55=0,291m³/s

39

Q s orar max [m3/ s ]=2 ,778⋅10−4⋅Q s orar max [m

3/h ]=2,778·10−4·1308,61=0,363 m³/s

2.2 Determinarea debitelor caracteristice ale necesarului şi cerinţei deapă de alimentare din zona industrială a centrului populat

Necesarul de apă de alimentare pentru zona industrială a centrului populat se exprimă prin următoare mărimi caracteristice: debitul necesarului zilnic mediu de apă de alimentare pentru zona industrială QnI zi med [m3/zi], debitul necesarului zilnic maxim de apă de alimentare pentru zona industrială QnI zi max [m3/zi] şi debitul necesarului orar maxim de apă de alimentare pentru zona industrială QnI orar max [m3/h].

Structura fiecăruia dintre debitele caracteritice ale necesarului de apă QnI pentru alimentarea unităţilor industriale este următoarea:

QnI=QnIt+QnIg+QnIi+QnIn (1.12)

în care: QnIt [m3/zi, m3/h] – debitul necesarului de apă tehnologică care trebuie să includă apa pentru fabricarea produselor (apă inclusă în produsul finit), apa pentru răcirea utilajelor, aparatelor, agregatelor, produselor, etc., apa pentru răcirea rezervoarelor de fluide tehnologice sau combustibile, apa pentru producerea aburului şi a apei calde, apa pentru spălarea materiei prime, a subproduselor şi produselor finite, a instalaţiilor tehnologice, prelucrarea materiei primei, prepararea soluţiilor, a unor substanţe, etc., apa pentru transportul hidraulic al materiei prime, al subproduselor şi produselor finite (se recomandă a se evita transportul hidraulic cu apă de alimentare), etc.;

QnIg [m3/zi, m3/h] – debitul necesarului de apă pentru nevoi igienico-sanitare care trebuie să includă apa pentru funcţionarea instalaţiilor sanitare, întreţinerea clădirilor şi spaţiilor de producţie şi administrative (spălarea pardoselii, pereţilor, etc.) din unităţile industriale, precum şi pentru funcţionarea cantinelor, căminelor, grădiniţelor, creţelor, punctelor medicale, spălătoriilor de rufe, etc. aferente acestora;

QnIi [m3/zi, m3/h] – debitul necesarului de apă pentru incendii care trebuie să includă apa rezervată pentru prevenirea şi stingerea incendiilor;

40

QnIn [m3/zi, m3/h] – debitul necesarului de apă pentru alte utilizări, care este un termen apare în relaţii numai dacă există necesităţi nespecifice de apă ale unităţilor industriale, altele decât cele definite în termenii anteriori, şi care se determină analitic.

Relaţiile de calcul al debitelor caracteristice ale necesarului de apă de alimentare din zona industrială a centrelor populate pentru cazurile uzuale sunt următoarele:

QnI zi med=∑l

U tl⋅n tl+∑mI

∑m

U gm⋅ngm

1000+24⋅∑

ninc

∑n

3,6⋅Qinc

(1.13)

QnI zi max=∑l

U tl⋅ntl+∑mI

∑m

K zi⋅Ugm⋅ngm

1000+24⋅∑

ninc

∑n

3,6⋅Qinc

(1.14)

QnI orar max=∑l

U tI⋅ntI

24+∑

mI∑m

Ko⋅K zi⋅U gm⋅ngm

24⋅1000+∑

n inc

∑n

3,6⋅Qinc

(1.15)

în care: l – indice referitor la numărul categoriilor de produse industriale fabricate;

Utl – numărul de unităţi din mărimea caracteristică a categoriei de produse industriale: tone, m 3, bucăţi, etc. (producţie finită, materie primă sau după caz producţie intermediară) în perioada considerată (în cazul de faţă pe zi).

ntl [m3/unitate caracteristică a categoriei de produse industriale] – necesarul de apă specific corespunzător unităţilor de capacitate a categoriei de produse industriale. În tabelul 1.10 sunt date orientative despre necesarul specific de apă pentru produse din diferite unităţi industriale;

mI – indice referitor la numărul de întreprinderi industriale care realizează categorii de produse;

m – indice referitor la numărul de folosinţe;

Ugm – numărul de unităţi din mărimea caracteristică a folosinţei: persoane, clădiri, schimburi, vehicule, etc. sau combinaţii: persoaneschimburi, vehiculeschimburi, etc. în perioada considerată (în cazul de faţă pe zi);

ngm [l/unitate sau combinaţii de unităţi caracteristice ale folosinţei] – necesarul specific de apă corespunzător unităţilor sau combinaţiilor de unităţi ale folosinţei (vezi tabelul 1.7);

Kzi, Ko – coeficienţi de neuniformitate a debitului zilnic (vezi tabelul 1.1), respectiv coeficientul de variaţie orară (vezi tabelul 1.2);

ninc – indice referitor la numărul de incendii simultane la unităţi industriale;

41

n – indice referitor la numărul clădirilor din unitatea industrială atinsă de incendiu;

Qinc [l/s] – debitul specific de apă pentru stingerea din exterior a incendiilor din clădiri, ţinându-se seama de volumul Vn [m3] al clădirii n atinsă de incendiu şi gradul de rezistenţă la foc al clădirilor, cu valori orientative indicate în tabelele 1.11, 1.12, 1.13.

Tabelul 1.10 [1]

Necesarul de apă specific pentru diferite unităţi industriale

Tipul unităţii industriale

Necesarul de apă specific corespunzător unităţilor de

capacitate a categoriei de produse industriale

[m3/unitatea categoriei de produse]

Industria alimentară:

Abatoare

Fabrici de mezeluri

Fabrici de conserve

Fabrici de amidon

Fabrici de spirt

Fabrici de bere

Fabrici de băuturi nespirtoase

1,2 – 1,65 m3/t

6 – 10 m3/t

8 – 22 m3/t

75 – 110 m3/t

15 – 25 m3/t

5 – 13 m3/m3

3,8 – 5 m3/m3

42

Fabrici de drojdie

Fabrici de melasă

Fabrici de zahăr:

- producţia de zahăr din sfeclă

- rafinarea zahărului

Fabrici de lapte şi brânzeturi

Fabrici de morărit

Fabrici de pâine

42 – 121 m3/t

31 – 60 m3/t

85 m3/t

5 m3/t

15 – 20 m3/t

2 m3/t

1 – 1,5 m3/t

Industria uşoară:

Fabrici de prelucrare primară a

lânii

Fabrici de filatură de mătase

Fabrici de prelucrare a

bumbacului

Fabrici de fibre sintetice

Fabrici de ţesut

Fabrici de vopsit – imprimat

ţesături

Fabrici de stofă

Blănării

130 – 143 m3/t

1140 m3/t

400 – 600 m3/t

100 – 130 m3/t

0,5 – 0,8 m3/t

250 – 350 m3/t

280 – 360 m3/t

120 m3/t

83 – 87,5 m3/t

32,4 m3/1000 perechi

43

Fabrici de piele

Fabrici de încălţăminte

Industria celulozei şi hârtiei:

Fabrici de pastă de lemn

Fabrici de celuloză

Fabrici de hârtie

Fabrici de carton

90 – 100 m3/t

75 – 650 m3/t

100 – 300 m3/t

50 – 250 m3/t

Industria chimică:

Fabrici de cauciuc natural

Fabrici de cauciuc sintetic

Fabrici de azbest

Fabrici cocso – chimice

Fabrici de sodă

Fabrici de sulfat de fier

Fabrici de amoniac

Fabrici de acid azotic

Fabrici de acid sulfuric

285 – 855 m3/t

60 m3/t

100 m3/t

2,8 – 3,5 m3/t

110 m3/t

45 – 70 m3/t

550 – 1150 m3/t

200 – 300 m3/t

10 – 80 m3/t

44

Fabrici de azotat de sodiu

Fabrici de azotat de potasiu

20 – 75 m3/t

2 – 5 m3/t

Industria petrolieră şi gazelor:

Combinate de prelucrare a

ţiţeiului

Fabrici de gaze pe bază de

cărbune

10 – 18 m3/t

1,3 – 1,5 m3/t

Industria de prelucrare a

minereuri-lor şi siderurgică:

Fabrici de prelucrare a

minereurilor feroase

Fabrici de prelucrare a

minereurilor neferoase:

aluminiu;

cupru;

plumb;

zinc;

nichel;

aur.

Uzine siderurgice

15 – 30 m3/t

145 – 215 m3/t

79 – 140 m3/t

116,5 – 139,5 m3/t

190 – 325 m3/t

45

800 – 850 m3/t

17 – 18 m3/t

25 – 50 m3/t

Industria constructoare de

maşini:

Uzine constructoare de

automobile şi tractoare:

autoturisme;

autocamioane;

tractoare.

Uzine pentru construcţii

de maşini şi ateliere mecanice:

secţii de turnare;

secţii de prelucrare.

100 m3/buc

85 m3/buc

45 m3/buc

4,5 – 5 m3/t

3 – 3,5 m3/t

Industria energetică:

Uzine termoelectrice:

răcirea condensatorilor

turbinelor;

răcitoare pentru ulei şi aer;280 – 450 m3/MWh

46

alimentarea cazanelor;

îndepărtarea hidraulică a

cenuşii.

12 – 35 m3/MWh

4,5 – 8 m3/MWh

10 – 15 m3/t

La modul general, valorile debitului cerinţei de apă de alimentare pentru unităţile industriale [6] se determină cu următoarele tipuri de relaţii, pentru cazurile sistemelor fără recirculare sau reutilizare a apei, şi anume QsI [m3/s], respectiv a sistemelor cu recirculare sau reutilizare a apei , şi anume QsI rec [m3/s]:

Q sI=K sI⋅K pI⋅QnI

D (1.16)

Q sI rec=K sI⋅K pI⋅(QnI−r⋅QnI )+r⋅K r⋅QnI

D (1.17)

în care: KsI – coeficient care ţine seama de nevoile tehnologice ale sistemului de alimentare cu apă şi canalizare (spălarea aducţiunii, a reţelelor de distribuţie, pentru staţiile de tratare şi epurare, evacuarea zăpezii, etc.) care ia valori în funcţie de tipul sursei şi mărimea staţiei de tratare, astfel: 1,07 atunci când staţiile de tratare au capacităţi peste 0,5 m3/s; 1,10 atunci când staţiile de tratare au capacitatea mai mică sau egală cu 0,5 m3/s şi 1,02 pentru sursele de apă subterană fără staţie de tratare;

KpI – coeficient care ţine seama de acoperirea pierderilor în aducţiune şi reţelele de distribuţie, care se stabileşte prin calcule în funcţie de soluţiile tehnologice şi care se poate considera maxim 1,05 în lipsa datelor necesare;

QnI [m3/zi, m3/h sau m3/lună] – debitul necesarului de apă de alimentare pentru unităţile industriale;

D [s/zi, s/h sau s/lună] – perioada pentru care a fost calculat necesarul de apă, care are valorile 3.600 s/h, 86.400 s/zi şi 2.592.000 s/lună;

r – gradul de recirculare a apei cu valori între 0 şi 1 în funcţie de condiţiile tehnologice şi constructive;

47

Kr – coeficient care ţine seama de nevoile tehnologice ale instalaţiilor de recirculare şi reutilizare a apei care are valoare maximă 0,05 pentru debite recirculate mai mici sau egale cu 1 m3/s, respctiv 0,03 pentru debite recirculate mai mari de 1 m3/s.

Practic, cerinţa de apă de alimentare pentru unităţile industriale se determină prin considerarea debitelor zilnice QnI [m3/zi] în cazul surselor de apă neamenajate, respectiv prin considerarea debitelor lunare medii QnI [m3/lună] în cazul surselor de apă cu lucrări de regularizare a debitelor, cu evidenţierea variaţiei acestora în timpul anului. În lipsa unor date concrete despre variaţia acestor debite în timpul anului, în continuare în lucrare se vor lua în considerare valorile caracteristice ale debitului zilnic al necesarului de apă pentru alimentarea unităţilor industriale.

Având în vedere că sistemele de alimentare cu recircularea apei se întâlnesc îndeosebi în cazul sistemelor de răcire de la centralele de producere a energiei electrice, cazurile cel mai frecvent întâlnite de alimentare cu apă a unităţilor industriale sunt cele nu fac recircularea apei de alimentare. În acest caz mărimile caracteristice ale cerinţei de apă de alimentare pentru zona industrială a centrului populat: debitul cerinţei zilnice medii de apă de alimentare pentru zona industrială QsI zi med [m3/zi], debitul cerinţei zilnice maxime de apă de alimentare pentru zona industrială, QsI zi max [m3/zi] şi debitul cerinţei orare maxime de apă de alimentare pentru zona industrială QsI orar max [m3/h] se determină cu următoarele relaţii:

Q sI zi med=K sI⋅K pI⋅QnI zi med (1.18)

Q sI zi max=K sI⋅K pI⋅QnI zi max (1.19)

Q sI orar max=K sI⋅K pI⋅QnI orar max (1.20)

Exprimarea debitelor caracteristice QsI zi med [m3/zi], QsI zi max [m3/zi] şi QsI orar max [m3/h] ale cerinţei de apă de alimentare pentru zona industrială în [m3/s] se poate face prin transformare utilizând relaţiile similare 1.9, 1.10, şi 1.11.

REZOLVARE:

48

QnI zi med=∑l

U tl⋅n tl+∑mI

∑m

U gm⋅ngm

1000+24⋅∑

ninc

∑n

3,6⋅Qinc

=4

· 10+9 ·100 ·20 ∙ 20+60 ∙ 50+60 ∙60+60∙ 60

1000+

15∙20+40 ∙50+40 ∙60+55 ∙ 751000

+ 24·1·8·3,6·10=

7871,43 m³/zi

QnI zi max=∑l

U tl⋅ntl+∑mI

∑m

K zi⋅Ugm⋅ngm

1000+24⋅∑

ninc

∑n

3,6⋅Qinc

= 940+

1,15 ·20 ∙ 20+60 ∙50+60 ∙60+60 ∙ 60

1000+1,15 ·

15 ∙20+40 ∙50+40 ∙ 60+55 ∙751000

+

24·1·8·3,6·10=7874,34 m³/zi

QnI orar max=∑l

U tI⋅ntI

24+∑

mI∑m

Ko⋅K zi⋅U gm⋅ngm

24⋅1000+∑

n inc

∑n

3,6⋅Qinc

=94024 +

2,8∙1,15 ∙10,624

+ 2,8 ∙1,15 ∙ 8,8324

+691224

= 329,78 m³/h

Q sI zi med=K sI⋅K pI⋅QnI zi med =1,1·1,05·7871,43=9091,5 m³/zi

Q sI zi max=K sI⋅K pI⋅QnI zi max =1,1·1,05·7874,34 =9094,86 m³/zi

Q sI orar max=K sI⋅K pI⋅QnI orar max =1,1·1,05·329,78 =380,89 m³/h

Consideram: K p=1,1

K s=¿1,05

Q sI zi med[m3/ s ]=1, 157⋅10−5⋅Q s zi med[m3/ zi ]=1,157·10−5

·9091,5 =0,105 m³/s

Q sIzi max [m3 /s ]=1 , 157⋅10−5⋅Q s zi max [m3 /zi ]=1,157·10−5

·9094,86 =0,105 m³/s

Q sI orar max [m3 /s ]=2 ,778⋅10−4⋅Q s orar max [m

3 /h ]=2,778·10−4·329,78 =0,106 m³/s

49

2.3 Determinarea debitelor caracteristice ale necesarului şi cerinţei deapă de alimentare din zona agrozootehnica a localitatii

Necesarul de apă de alimentare pentru zona agrozootehnică a centrului populat se exprimă prin următoare mărimi caracteristice: debitul necesarului zilnic mediu de apă de alimentare pentru zona agrozootehnică QnZ zi med [m3/zi], debitul necesarului zilnic maxim de apă de alimentare pentru zona agrozootehnică QnZ zi max [m3/zi] şi debitul necesarului orar maxim de apă de alimentare pentru zona agrozootehnică QnZ orar max [m3/h].

Structura fiecăruia dintre debitele caracteritice ale necesarului de apă QnZ pentru alimentarea unităţilor industriale este următoarea:

QnZ=QnZa+QnZg+QnZi (1.21)

în care: QnZa [m3/zi, m3/h] – debitul necesarului de apă pentru îngrijirea animalelor trebuie să includă necesarul de apă pentru consumul biologic al animalelor, necesarul tehnologic de apă pentru evacuarea dejecţiilor, spălarea şi dezinfectarea halelor, prepararea hranei, întreţinerea instalaţiilor tehnologice, necesarul pentru obiectele anexă ale halelor de creştere a animalelor;

QnZg [m3/zi, m3/h] – debitul necesarului de apă pentru nevoi igienico-sanitare care trebuie să includă apa pentru funcţionarea instalaţiilor sanitare, întreţinerea clădirilor şi spaţiilor administrative (spălarea pardoselii, pereţilor, etc.) din unităţile agrozootehnice, precum şi pentru funcţionarea cantinelor, punctelor medicale, spălătoriilor de rufe, etc. aferente acestora;

QnZi [m3/zi, m3/h] – debitul necesarului de apă pentru incendii care trebuie să includă apa rezervată pentru prevenirea şi stingerea incendiilor.

Relaţiile de calcul al debitelor caracteristice ale necesarului de apă de alimentare din zona agrozootehnică a centrelor populate pentru cazurile uzuale sunt următoarele:

QnZ zi med=∑o

K piZo⋅qZo⋅N Zo

1000+∑

pZ∑

p

Ugp⋅ngp

1000+24⋅∑

r inc

∑r

3,6⋅Q inc

(1.22)

50

QnZ zi max=∑o

K ziZo⋅K piZ o⋅qZo⋅N Zo

1000+∑

p Z

∑p

K zi⋅U gp⋅ngp

1000+24⋅∑

r inc

∑r

3,6⋅Qinc

(1.23)

QnZ orarmax=∑o

K oZo⋅K ziZo⋅K piZo⋅qZo⋅N Zo

24⋅1000+∑

p Z

∑p

Ko⋅K zi⋅U gp⋅ngp

24⋅1000+∑

r inc

∑r

3,6⋅Qinc

(1.24)

în care: o – indice referitor la categoriile de animale;

qZo [m3/1000animalezi] – necesarul specific total de apă, care ia valori în funcţie de categoria i de animale şi de tipul sistemului de evacuare a dejecţiilor corespunzător fiecărei categorii i de animale (vezi tabelul 1.15);

NZo – numărul de animale din categoria o;

KpiZo – coeficient care ţine seama de acoperirea pierderilor admisibile de apă în incinta unităţilor zootehnice în funcţie de categoria de animale (vezi tabelul 1.14);

KziZo – coeficientul de neuniformitate a debitului zilnic care este în funcţie de categoria o de animale (vezi tabelul 1.14);

KoZo – coeficientul de neuniformitate a debitului orar care este, de asemenea, în funcţie de categoria o de animale (vezi tabelul 1.14);

pZ – indice referitor la numărul de unităţi agrozootehnice din zona agrozootehnică ;

p – indice referitor la numărul de folosinţe;

Ugm – numărul de unităţi din mărimea caracteristică a folosinţei: persoane, clădiri, schimburi, vehicule, etc. sau combinaţii: persoaneschimburi, vehiculeschimburi, etc. în perioada considerată (în cazul de faţă pe zi);

ngm [l/unitate sau combinaţii de unităţi caracteristice ale folosinţei] – necesarul specific de apă corespunzător unităţilor sau combinaţiilor de unităţi ale folosinţei (vezi tabelul 1.7);

Kzi, Ko – coeficienţi de neuniformitate a debitului zilnic (vezi tabelul 1.1), respectiv coeficientul de variaţie orară (vezi tabelul 1.2);

rinc – indice referitor la numărul de incendii simultane la unităţi agrozootehnice;

r – indice referitor la numărul clădirilor din unitatea agrozootehnică atinsă de incendiu;

Qinc [l/s] – debitul specific de apă pentru stingerea din exterior a incendiilor din clădiri, ţinându-se seama de volumul Vn [m3] al clădirii r atinsă de incendiu şi gradul de rezistenţă la foc al clădirilor, cu valori orientative indicate în tabelele 1.11, 1.12, 1.13.

51

Tabelul 1.14 [7]

Categorii de animaleCoeficienţi

KpiZ KziZ KoZ

Porcine 1 1 2 – 2,5

Gâşte 1,1 1,1 2

Raţe şi boboci 1 2 2

Celelalte categorii 1,1 1,1 2 – 2,5

Valorile caracteristice ale debitului cerinţei de apă de alimentare din zona agrozootehnică a centrului populat [7] se determină pe baza valorilor caracteristice ale necesarului de apă din zona agrozootehnică, cu următoarele relaţii:

Q sZ zi med=K sZ⋅K pZ⋅QnZ zi med (1.25)

Q sZ zi max=K sZ⋅K pZ⋅QnZ zi max (1.26)

Q sZ orar max=K sZ⋅K pZ⋅QnZ orar max (1.27)

în care: QnZ zi med [m3/zi], QnZ zi max [m3/zi], QnZ orar max [m3/h] – valorile caracteristice ale debitului necesarului de apă de alimentare pentru zona agrozootehnică;

KsZ – coeficient care ţine seama de nevoile tehnologice ale sistemului de alimentare cu apă şi canalizare (pentru pregătirea soluţiilor de reactivi, spălarea componentelor staţiei de tratare, spălarea colectoarelor de canalizare), care are valoarea 1,10;

KpZ – coeficient care ţine seama de acoperirea pierderilor în aducţiune şi reţelele de distribuţie, care se stabileşte prin calcule în funcţie de soluţiile tehnologice şi care se poate considera maxim 1,05 în lipsa datelor necesare;

Exprimarea debitelor caracteristice QsZ zi med [m3/zi], QsZ zi max [m3/zi] şi QsZ orar max [m3/h] ale cerinţei de apă de alimentare pentru zona agrozootehnică în [m3/s] se poate face prin transformare utilizând relaţiile similare 1.9, 1.10, şi 1.11.

52

Tabelul 1.15 [7]

Categorii de animale

Necesar de apă specific

qZ o

[ m3/1000animalezi]

Evacuarea dejecţiilor

hidraulică mecanică

Porcine

- vieri pentru reproducţie 36 -

- scroafe de montă şi gestaţie 36 -

- scroafe lactante 100 -

- tineret porcin pentru reproducţie 31 -

- porci la îngrăşat 31 -

- tineret porcin în creştere 13 -

Taurine

- vaci cu lapte 120 100

- junici 18 – 27 luni 90 70

- viţei 0 – 6 luni 25 20

- tineret bovin 6 – 18 luni 60 40

- tineret bovin la îngrăşat 6 – 24 luni

70 50

Ovine

- oi şi berbeci - 10

- tineret ovin şi caprin - 5

- capre adulte - 13

Cabaline - cabaline adulte - 50

- tineret cabalin - 30

Iepuri - femele gestante şi iepuri pentru carne

- 0,7

- femele lactante şi iepuri pentru reproducţie

- 1,5

53

- tineret 28 – 80 zile şi broiler - 1,0

Animale pentru blană

- nutrii adulte - 25

- tineret nutrii - 7

- vulpi - 7

- nurci - 3

Păsări

- găini adulte rase uşoare - 0,35

- tineret înlocuire rase uşoare - 0,26

- găini adulte rase grele - 0,46

- tineret înlocuire rase grele - 0,46

- pui (broiler) de găină - 0,29

- curci adulte - 0,90

- tineret înlocuire curci - 0,50

- pui (broiler) de curci - 0,96

- gâşte - 1,50

- raţe - 1,50

- boboci - 0,80

REZOLVARE:

QnZ zi med=∑o

K piZo⋅qZo⋅N Zo

1000+∑

pZ∑

p

Ugp⋅ngp

1000+24⋅∑

r inc

∑r

3,6⋅Q inc

=1·(25 ∙ 36+75 ∙36+75 ∙100+75 ∙ 31+300 ∙31+100 ∙ 13)

1000 + 1.1·

(6000 · 0,90+7000 · 0,50+7000 ∙0,96)1000

+ (5 · 20+40 ∙ 50+50 ·60)

1000 +

(5 · 20+20 ∙50+30 · 60)1000

+ 0= 63,265 m³/zi

QnZ zi max=∑o

K ziZo⋅K piZ o⋅qZo⋅N Zo

1000+∑

p Z

∑p

K zi⋅U gp⋅ngp

1000+24⋅∑

r inc

∑r

3,6⋅Qinc

= 67,589 m³/zi

54

QnZ orarmax=∑o

K oZo⋅K ziZo⋅K piZo⋅qZo⋅N Zo

24⋅1000+∑

p Z

∑p

Ko⋅K zi⋅U gp⋅ngp

24⋅1000+∑

r inc

∑r

3,6⋅Qinc

= 6,669 m³/h

Q sZ zi med=K sZ⋅K pZ⋅QnZ zi med =1,1·1,05·63,265=73.071 m³/zi

Q sZ zi max=K sZ⋅K pZ⋅QnZ zi max =1,1·1,05·67.589 =78.065 m³/zi

Q sZ orar max=K sZ⋅K pZ⋅QnZ orar max = 1,1·1,05· 6.669=7.703 m³/h

Qszzimed=¿¿ 73.071 ·1,157·10−5= 0,0008 m³/s

Qszzimax=¿¿78.065·1,157·10−5= 0,0009 m³/s

Qszorar max=¿¿7.703 ·2,778·10−4=0,0021 m³/s

2.4 Determinarea debitelor caracteristice ale cerinţei totale deapă de alimentare a localitatii

Valorilor caracteristice ale debitului cerinţei totale de apă de alimentare a centrului populat, respectiv debitul total zilnic mediu Qs tot zi med [m3/zi, m3/s], debitul total zilnic maxim Qs tot zi max [m3/zi, m3/s] şi debitul total orar maxim Qs tot orar max [m3/h, m3/s], se determină cu următoarele relaţii:

Q s tot zi med =Qs zi med +Q sI zi med +QsZ zi med (1.28)Q s tot zi max =Qs zi max +QsI zi max +QsZ zi max (1.29)Q s tot orar max =Q s orar max +Q sI orar max +QsZ orar max (1.30)

în care:Qs zi med [m3/zi, m3/s], Qs zi max [m3/zi, m3/s], Qs orar max [m3/h, m3/s] – debitele zilnic mediu, zilnic maxim şi orar maxim ale cerinţei de apă de alimentare pentru zona rezidenţială a centrului populat;

QsI zi med [m3/zi, m3/s], QsI zi max [m3/zi, m3/s], QsI orar max [m3/h, m3/s] – debitele zilnic mediu, zilnic maxim şi orar maxim ale cerinţei de apă de alimentare pentru zona industrială a centrului populat;

55

QsZ zi med [m3/zi, m3/s], QsZ zi max [m3/zi, m3/s], QsZ orar max [m3/h, m3/s] – debitele zilnic mediu, zilnic maxim şi orar maxim ale cerinţei de apă de alimentare pentru zona agrozootehnică a centrului populat.

REZOLVARE:

Q s tot zi med =Qs zi med +Q sI zi med +QsZ zi med =22876,79 + 9091,5 + 73.071 = 32041,361 m³/zi

Q s tot zi max =Qs zi max +QsI zi max +QsZ zi max = 25161,55+ 9094,86 + 78.065 = 34334,475 m³/zi

Q s tot orar max =Q s orar max +Q sI orar max +QsZ orar max = 1308,61 + 380,89 + 7.703 = 1697,203 m³/h

Qs tot zimed = 32041,361 ·1,157·10−5 =0,371 m³/s

Qs tot zimax = 34334,475·1,157·10−5 =0,397 m³/s

Qs tot orar max = 1697,203 ·2,778·10−4=0,471 m³/s

2.5 Determinarea debitelor caracteristice de ape uzate produse sievacuate din localitate

Valorile caracteristice ale debitului de ape uzate evacuate din centrul urban, respectiv debitul de ape uzate zilnic mediu Qu zi med [m3/zi, m3/s], debitul de ape uzate zilnic maxim Qu zi max

[m3/zi, m3/s], debitul de ape uzate orar maxim Qu orar max [m3/h, m3/s] şi debitul de ape uzate orar minim Qu orar min [m3/h, m3/s] se stabilesc în funcţie de valorile caracteristice similare ale cerinţei totale de apă de alimentare a centrului populat, cu următoarele relaţii [2, 3]:

Qu zi med=0,8⋅Q stot zi med (1.31)

Qu zi max=0,8⋅Qs tot zi max (1.32)

Qu orar max=0,8⋅Qs tot orar max (1.33)

Qu orar min=

124

⋅p⋅Qu zi max (1.34)

56

în care: Qs tot zi med [m3/zi, m3/s], Qs tot zi max [m3/zi, m3/s] şi Qs tot orar max [m3/h, m3/s] sunt valorile caracteristice ale debitului cerinţei totale zilnice medii, zilnice maxime, respectiv orare maxime de apă de alimentare ale centrului populat şi unităţilor industriale şi agrozootehnice aferente;

p – coeficient adimensional în funcţie de numărul de locuitori ai centrului populat (vezi tabelul 1.16).

Tabelul 1.16 [2, 3]

REZOLVARE:

Qu zi med=0,8⋅Q stot zi med =0,8 ·32041,361 = 25633,088 m³/zi

Qu zi max=0,8⋅Qs tot zi max = 0,8·34334,475 = 27467,58 m³/zi

Qu orar max=0,8⋅Qs tot orar max = 0,8·1697,203= 1357,776 m³/zi

Qu orar min=1

24⋅p⋅Qu zi max

=1

24 ·0,6·27467,58 = 686,689 m³/h

Qu zimed=1,157·10−5·25633,088 = 0,296 m³/s

Qu zimax=1,157·10−5·27467,58 = 0.318 m³/s

Quorar max=2,778·10−4·1357,776 = 0.377 m³/s

Quorar min=2,778·10−4·686,689 =0.191 m³/s

57

Numărul de

locuitori< 1000

1001 - 10000

10001- 50000

50001 – 100000

> 100000

p 0,18 0,25 0,35 0,60 0,75

Capitolul 3 . Determinarea parametrilor principali dimensionali si functionali ai obiectelor tehnologice de pe linia apei ale statiei de epurare.

Sa se stabileasca structura si sa se dimensioneze principalele obiecte tehnologice:

instalatie de sitare cu gratar plan deznisipator cu sectiunea dreptunghiulara cuplat cu deversor proportional. separator de grasimi cu insuflare de aer la joasa presiune decantor primar longitudinal bazin cu namol active cu aerare pneumatic decantor secundar longitudinal .

3.1. Determinarea parametrilor dimensionali si functionali ai instalatiei de sitare cu gratar plan

Determinarea parametrilor principali dimensionali si functionali ai instalatiei de sitare cu gratar plan se face utilizand un soft specializat din care rezulta urmatoarele valori ale parametrilor:

58

Parametrii functionali:

Qc [m3/h] - debitul de calcul de apã uzatã care pãtrunde în instalatiile de sitare ale statiei de epurare.

Qc=¿¿ 2716 m³/h

Qv=¿ ¿ 686,691 m³/h

Qvrzi [m3/zi] - debitul volumic zilnic de retineri pe suprafetele active ale instalatiilor de sitare

Qvr zi=¿¿ 8,446 m³/zi

Qmrzi [kg/zi] - debitul masic zilnic de retineri pe suprafetele active ale instalatiilor de sitare

Qmr zi = 7179 kg/zi Vruzi [m3/zi] - volumul zilnic de substanta uscatã (cu umiditate 0 ) din retinerile de pe

suprafetele active ale instalatiilor de sitareV ruzi=¿ ¿ 0,798 m³/zi

mruzi [kg/zi] - masa zilnicã de substanta uscatã (cu umiditate 0 ) din retinerile de pe suprafetele active ale instalatiilor de sitare mruzi = 1436 [kg/zi]

Parametrii dimensionali:

sb[mm ] = grosimea profilului barelor grataruluisb= 10 mm

lb [mm] = lãtimea profilului barelor grãtarului plan lb=50 mm

Lg [mm]= lungimea suprafetei active a gratarului planLg=1891 mm

eb [mm] - distanta dintre barele grãtaruluieb=10 mm

nb - numãrul de bare ale grãtarului plannb=51

Bg [mm] - lãtimea grãtarului planBg =1001 mm

H [mm] - înãltimea canalului în care este montat grãtarul plan

H [mm] = 1638 mm

ht [mm]= inaltimea apei

59

Qv [m3/h] - debitul de verificare de apã uzatã care pãtrunde în instalatiile de sitare ale statiei de epurare indiferent de sistemul de canalizare la care este racordatã aceasta.

ht= 1138 mm

ig - numãrul de grãtare active necesare în statia de epurareig=1 (se prevede inca o instalatie de rezerva)

L[mm]= lungimea totala a gratarului planL= 3105 mm

α[rad] - unghiul de înclinare a suprafetei active a grãtarului plan fatã de orizontalãα=1,0472 rad = 60˚

3.2. Deznisipator cu sectiune dreptunghiulara cuplat cu deversor proportional

În staţiile de epurare a apelor uzate urbane se întâlnesc două categorii principale de echipamente pentru separarea impurităţilor prin sedimentare, şi anume: deznisipatoarele şi decantoarele.

Deznisipatoarele sunt instalaţii utilizate pentru separarea din apele uzate a particulelor minerale cu dimensiuni mai mari de 0,2 – 0,25 mm, care în timpul procesului de lucru se depun pe radierul echipamentului, şi care poartă denumirea generică de „nisip” (trebuie menţionat faptul că nisipul rezultat în deznisipatoarele staţiilor de epurare a apelor uzate menajere conţine pe lângă particule minerale şi mici cantităţi de substanţe organice care îi conferă acestuia un ridicat grad de nocivitate).

Deznisipatoarele fac parte din treapta mecanică a staţiilor de epurare a apelor uzate fiind amplasate în mod curent după echipamentele de sitare şi înaintea separatoarelor de grăsimi, sau dacă acestea nu sunt utilizate, a decantoarelor primare.

Deznisipatoarele cele mai frecvent utilizate în staţiile de epurare actuale se clasifică după mai multe criterii, şi anume:

- după direcţia de curgere a apei:- deznisipatoare orizontale longitudinale;- deznisipatoare orizontale tangenţiale;

- după modul în care se realizează circulaţia apei:- deznisipatoare cu curgere gravitaţională;- deznisipatoare cu antrenare mecanică a curentului de apă;- deznisipatoare cu insuflare de aer (aerate);

- după modul în care se evacuează nisipul:- deznisipatoare cu evacuare manuală;- deznisipatoare cu evacuare mecanică;- deznisipatoare cu evacuare hidraulică.

Deznisipatoarele cu secţiune dreptunghiulară şi colectare mecanică/ hidraulică sunt compuse din următoarele componente principale (vezi figura 3.2.1.): compartimentele de deznisipare (poziţia I), deversorul proporţional (poziţia II), podul rulant de colectare a nisipului (poziţia III), sistemul de evacuare şi spălare a nisipului (poziţia IV) şi jgheabul drenant longitudinal pentru deshidratarea nisipului (poziţia V).

60

Compartimentele de deznisipare 1 sunt construite din beton armat şi au, în secţiune transversală, formă dreptunghiulară. În cazul în care deznisipatorul este prevăzut cu sistem de colectare mecanică a nisipului, în partea dinspre amonte a compartimentelor de deznisipare sunt prevăzute başele 2.

La acest tip de deznisipatoare, compartimentele de deznisipare sunt prevăzute cu deversoare proporţionale care au următoarele funcţiuni: menţinerea unei viteze orizontale medii constante a curentului de apă uzată prin compartimentele de deznisipare, indiferent de valoarea debitului; determinarea facilă a valorii debitului curentului de apă care străbate compartimentul de deznisipare, pe baza unui singur parametru şi anume înălţimea lamei de apă de pe deversor. Deversorul proporţional este de forma unui ecran 3 în care este prevăzută o decupare cu un contur de o formă specială.

Podul rulant de colectare a nisipului 4 este compus din platforma 5, sistemul de rulare 6, sistemul de propulsie 7 care asigură deplasarea podului rulant şi, după caz, cu sistemul 8 de colectare mecanică cu lamă racloare a nisipului sau cu sisteme hidraulice de colectare – evacuare a nisipului (prin pompare sau prin sifonare) care la deplasarea podului rulant îl absorb de pe radierul deznisipatorului şi îl transportă şi evacuează hidraulic în jgheabul drenant de deshidratare a nisipului plasat adiacent deznisipatorului.

Un pod rulant poate deservi simultan unul sau mai multe compartimente de deznisipare. În cazul când deserveşte simultan mai multe compartimente de deznisipare, podul rulant este echipat cu sisteme de colectare/colectare – evacuare a nisipului poziţionate corespunzător pentru fiecare compartiment de deznisipare în parte şi care pot fi comandate independent.

În cazul în care compartimentele de deznisipare sunt dotate cu sisteme de colectare mecanică, nisipul este strâns în başele din amontele compartimentelor de unde este evacuat prin pompare prin intermediul unor pompe 9 aflate în cămine adiacente başelor şi evacuat prin sistemele de conducte 10 în jgheaburile de deshidratare 11. În anumite cazuri sunt prevăzute şi instalaţii de spălare 12 în care, înainte de evacuarea în jgheaburile de deshidratare, nisipul este spălat în scopul îndepărtării particulelor de natură organică.

61

Fig 3.2.1. Deznisipator cu secţiune dreptunghiulară cu colectare mecanică şi evacuare hidraulică a nisipului

Jgheaburile drenante pentru deshidratarea nisipului sunt situate de regulă alături de deznisipatoare, paralel cu acestea. Dacă nu se impun din punct de vedere constructiv anumite restricţii legate de spaţiu, cotele de poziţionare ale jgheaburilor pot fi apreciate pe baza indicaţiilor din figura 3.2.2. (în care sunt indicate cotele de poziţionare atât pentru cazul evacuării hidraulice a nisipului prin sifonare, caz care poate fi aplicabil şi la deznisipatoarele longitudinale cu colectare mecanică a nisipului, cât şi pentru cazul evacuării hidraulice a nisipului prin pompare). În figura 3.2.2. este prezentată o secţiune transversală a unui jgheab pentru deshidratarea nisipului.

Fig. 3.2.2 Jgheab drenant pentru deshidratarea nisipului

Pentru calculul parametrilor de functionare si pentru dimensionare s-a folosit un Soft de proiectare. S-au obtinut urmatoarele valori:

62

Parametrii functionali:

Qc [m3/h] - debitul de calcul (dimensionare) de apã uzatã care pãtrunde în deznisipatorul din cadrul statiei de epurare.

Qc= 2716 m3/h

Qv [m3/h] - debitul de verificare de apã uzatã care pãtrunde în deznisipatorul din cadrul statiei de epurare indiferent de sistemul de canalizare la care este racordatã aceasta. Qv= 686,689 m3/h

Cniszi [m3/zi] - cantitatea zilnicã de nisip evacuatã din deznisipator.

Cniszi = 2,747 m3/zi

mniszi [kg/zi] - masa zilnicã de nisip evacuate din deznisipator.

mniszi = 7279 kg/zi

Parametri dimensionali:

L [m] - lungimea deznisipatorului. L = 15 m

Bcomp [m] - latimea unui compartiment activ al deznisipatorului.

Bcomp= 3,2 m idez - numãrul de compartimente active necesare în deznisipator. idez = 1 (+1 de rezerva) hc [m] - înãltimea apei în compartimentele active ale deznisipatorului corespunzãtoare

debitului de calcul de apã uzatã. hc = 0,786 m

hnis [mm] - înãltimea nisipului sedimentat între douã evacuãri consecutive în rigolele compartimentelor active ale deznisipatorului. hnis = 14,306 mm

H [m] - înãltimea compartimentelor deznisipatorului.H = 1,395 m

Bpr [mm] - lãtimea platformei podului rulant, cu valori uzuale între900 - 1500 mm.

63

Bpr= 1500 mm

Lpr [mm] - lungimea platformei podului rulant.Lpr = 4300 mm

Lcjdn [m] - lungimea compartimentelor jgheaburilor de dezhidratare a nisipului.Lcjdn = 3,625 m

Lãtimea lcjdn [m] - a compartimentelor jgheaburilor de dezhidratare a nisipului se impune din motive constructive (spatiu disponibil, utilizarea unor elemente prefabricate, etc).

lcjdn = 0,45 m

Htotcdn[m] - înãltimea totalã a compartimentelor jgheabului de dezhidratare a nisipului. Htot cdn = 1,039 m

dcdjdn [m] - distanta recomandatã dintre compartimentele de deznisipare si jgheaburile de dezhidratare a nisipului

d cdjdn = 0,95 m

3.3. Determinarea parametrilor principali dimensionali si functionali ai separatorului de grasimi cu insuflare cu aer de joasa presiune

64

Separator de grăsimi cu insuflare de aer la joasă presiune cu evacuarea grăsimilor prin remuu pozitiv

Separator de grăsimi cu insuflare de aer la joasă presiune cu evacuarea grăsimilor cu pod raclor (secţiune transversală)

Determinarea parametrilor principali dimensionali si functionali ai separatorului de grasimi cu insuflare cu aer de joasa presiune se face cu un soft specializat din care rezulta urmatoarele

valori:

Parametrii functionali :

Qc [m3/zi]- debitul de calcul de apã uzatã care pãtrunde în separatorul de grãsimi.Qc=¿ 27470 m³/zi

65

Qv [m3/h] - debitul de verificare de apã uzatã care pãtrunde în separatorul de grãsimi din cadrul statiei de epurare.

Qv= 2716 m³/h Qaer [m3/h] - debitul de aer care trebuie insuflat în bazinul separatorului de grãsimi.

Qaer= 686,689 m³/h vr[m/h]= viteza de ridicare a particulelor de grasime.

vr=12 m/h Qvsp [m3/zi] - debitul volumic zilnic de substante plutitoare din apa uzatã.

Qvsp=0,603 m³/zi

Parametrii dimensionali :

1.Dimensiunile caracteristice ale compartimentelor separatorului de grasimi:

b [m] - lãtimea compartimentului la partea inferioarã .b= 1 m

H [m] - adâncimea apei în compartimentele separatorului de grãsimi .H= 2 m

B1 [m] - lãtimea compartimentului separatorului de grãsimi.B1=3 m

αg[rad] - unghiul de înclinare a peretilor laterali ai compartimentului, fatã de vertical.αg =26,565 ˚

Lsg [m] =lungimea utilã a separatorului de grãsimi. Lsg= 31,791 m

icsg= numãrul de compartimente active ale separatorului de grãsimi.icsg=3 (mai punem inca 3 de rezerva)

L1 sg [m] - lungimea utilã a unui compartiment activ al separatorului de grãsimi. L1 sg= 10,597 m

V sg [m3] - volumul separatorului de grãsimiV sg= 127,165 m³

t [h] - timpul mediu de trecere a apei prin separatorul de grãsimit= 0,111 h

vL [m/s] - viteza longitudinalã de curgere a apei prin separatorul de grãsimivL= 0,026 m/s

66

hv [m] - supraînãltarea peretilor jgheaburilor de colectare a grãsimilor peste nivelul aferent debitului de calculhv= 0,802 m

2.Dimensiunile platformei podului rulant:

Lpr [mm] - lungimea platformei podului rulant. Lpr= 4300 mm

Bpr [mm] - lãtimea platformei podului rulant, cu valori uzuale între 900 - 1500 mm.Bpr= 1500 mm

3.4. Determinarea parametrilor principali dimensionali si functionali ai decantorului primar longitudinal

Decantor longitudinal primar cu colectarea nămolului cu racloare pe lanţuri

Secţiune transversală printr-un decantor longitudinal cu colectarea nămolului cu racloare pe lanţuri

67

Determinarea parametrilor principali si functionali ai decantorului primar longitudinal se determina printr-un soft specializat din care rezulta urmatoarele valori:

Parametrii functionali:

Qc[m³/zi] - debitul de calcul de apã uzatã care pãtrunde în decantorul primar .

Qc= 27470 m³/zi

Qch[m3/h] - debitul de calcul de apã uzatã care pãtrunde în decantorul primar .Qch= 1144 m³/h

Qv [m3/h] - debitul de verificare de apã uzatã care pãtrunde în decantorul primar. Qv=2716 m³/h

Vnp [m3/zi] - volumul de nãmol primar retinut zilnic în decantor.

V np= 120,896 m³/zi

iev - numãrul de evacuãri zilnice de nãmol din decantorul primar.

iev=6

Vev [m3] - volumul de nãmol primar depus în decantor între douã evacuãri successive.V ev= 20,149 m³

Vd [m3] - volumul decantorului. V d=1717 m³

u= viteza de sedimentare in decantor.u= 1,1

vo [m/s] - viteza orizontalã maximã de curgere a apei în decantor. v0= 0,01 m/s

tc [h] - timpul de decantare corespunzãtor debitului de calcul.t c= 1,5 h

tv [h] - timpul de decantare corespunzãtor debitului de verificare. t v= 0,5 h

icd - numãrul de compartimente active necesare în decantor.icd= 2 (prevedem 2 de rezerva)

Parametrii dimensionali:

Dimensiunile caracteristice ale compartimentului decantorului:

68

b1 [m] - latimea compartimentelor decantoruluib1= 9 m

b2 [m] - latimea compartimentelor decantorului la nivelul radieruluib2= 8,3 m

L [m] - lungimea compartimentelor decantoruluiL= 57,802 m

hu [m] - înãltimea utilã a compartimentelor decantoruluihu= 2,95 m

hs [m] - înãltimea zonei de sigurantã a compartimentelor decantoruluihs= 0,4 m

hn [m] - înãltimea stratului neutru din compartimentele decantoruluihn= 0,2 m

hd [m] - înãltimea stratului de decantare din compartimentele decantoruluihd= 0,45 m

H [m] - înãltimea totalã a compartimentelor decantoruluiH= 4 m

Vu [m³] - volumul util al compartimentelor decantoruluiV u= 1535 m³

E [m] - ecartamentul cãilor de rulare ale podurilor rulante racloare ale compartimentelor decantoruluiE= 8,9 m

Lb [m] - lungimea baselor de colectare a nãmolului din compartimentele decantorului Lb= 2 m

hb[m]= inaltimea baselorhb= 1,5 m

hnamcopm [m] - înãltimea nãmolului depus în compartimentele decantorului între douã evacuãri consecutivehnamcopm= 0,019 m

Dimensiunile platformei podului rulant: Bpr[mm]= latimea platformei podului rulant

Bpr=1500 mm Lpr [mm] - lungimea platformei podului rulant

Lpr= 9300 mm E [m] - ecartamentul trenului de rulare a podului rulant

E= 8,9 m

3.5 Determinarea parametrilor principali dimensionali si functionali ai bazinului cu namol activ cu aerare pneumatic

69

Determinarea parametrilor principali dimensionali si functionali ai bazinului cu namol activ cu aerare pneumatica se face utilizand un soft specializat din care rezulta urmatoarele valori:

Parametrii functionali :

Qc [m3/zi]- debitul de calcul de apã uzatã

Qc = 27470 m3/ zi Qch [m3/h]- debitul de calcul de apã uzatã care pãtrunde în bazinul de aerare cu nãmol activ din cadrul statiei de epurare

Qch = 1144 m3/h QRmax [m3/h] - debitul maxim admis în exploatare de recirculare a nãmolului activat preluat din decantorul secundar si reintrodus în bazinul de aerare

QR max = 801,138m3/h

Qv [m3/h] - debitul de verificare, de apã uzatã care pãtrunde în bazinul de aerare cu nãmol activ din cadrul statiei de epurare

Qv= 1946 m3/h L5 [kg/zi] - cantitatea de substantã organicã (exprimatã în CBO5) care intrã în statia de epurare într-o zi

L5= 9339 kg/zi

L5B [kg/zi] - cantitatea de substantã organicã (exprimatã în CBO5) care intrã în treapta biologicã a statiei de epurare într-o zi prin apa uzatã influentã

L5B= 7004 kg/zi

ηM=eficienta treptei mecanice

ηM= 25%

70

ηB=eficienta privind reducerea substantelor organice

ηB= 85%

CBO5 [mg/dm3] - comsumul biochimic de oxigen al apei uzate a localitãtii deservite de statia de epurare, cu valori orientative pentru apele uzate urbane brute între 100 - 400 mg/dm3

CBO5 = 340 mg/dm3

CN[Kg/m³]= concentratie de namol active din bazinul de aerare

CN= 2,5 kg/m³

ION [kg/kg.zi] - încãrcarea organicã a nãmolului activ din bazinul de aerare

ION = 0.812kg/kg.zi IOB [kg/m³.zi] - încãrcarea organicã a bazinului de aerare

IOB =2,029 kg/m³.zi GN [kg] - cantitatea totalã de nãmol activat care se gãseste în bazinul de aerare

GN= 8630 kg

R [%] - coeficientul de recirculare a nãmolului activat

R=60%

QR [m3/zi] - debitul de nãmol activat recirculat

QR = 16480 m3/zi CO [kg/zi] - capacitatea de oxigenare necesara proceselor de epurare biologicã

CO= 10080 kg/zi

Nex [kg/zi] - cantitatea de nãmol biologic activat în exces

Nex= 6809 kg/zi

V [m3] - volumul util al bazinului de aerareV= 3452 m³

t [h] - timpul de aerare corespunzãtor debitului de calcul

t=3,016 h

Caracteristicile dimensionale ale bazinului de aerare:

Hp=inaltimea bazinuluiHp=5m

71

Bp=latimea bazinuluiBp =6,25 m

Lp=lungimea bazinuluiLp = 110,461 m

Lj=lungimea a jheaburilor de distributie fractionatã a apei uzate si nãmolului recirculatLj = 70 m

Hptot= înãltimea totalã a bazinului de aerare în cazul echipãrii acestuia cu sisteme de aerare pneumaticã Hp tot = 5,52 m

Qaer = cantitatea necesarã de aer în cazul sistemelor de aerare pneumaticã Qaer = 9331 m3/h

dorif - dimensiunea orificiilor sistemelor de distributie a aerului dorif = 0,25 mm

3.6 Determinarea parametrilor principali dimensionali si functionali ai decantorului secundar longitudinal

Determinarea parametrilor principali dimensionali si functionali ai decantorului secundar longitudinal s-a efectuat utilizand un soft specializat din care a rezultat urmatoarele valori:

Parametrii functionali:

Qc [m3/zi]- debitul de calcul de apã uzatã care pãtrunde în decantorul secundar din cadrul statiei de epurare

Qc = 27470 m3/ zi Qch[m3/h] - debitul de calcul (dimensionare) de apã uzatã care pãtrunde în decantorul

secundar din cadrul statiei de epurare

72

Qch = 1144 m3/h QR max [m3/h] - debitul maxim de recirculare care pãtrunde în decantorul secundar din

cadrul statiei de epurare

QR max = 801,138m3/h Qv [m3/h] - debitul de verificare, de apã uzatã care pãtrunde în decantorul secundar din

cadrul statiei de epurare

Qv= 1946 m3/h Ao = suprafata orizontala

Ao = 1040 m2

Csds [kg/zi] - cantitatea zilnicã de materii în suspensie din decantorul secundarCsds= 116700 kg/zi

Vns [m3/zi] - volumul de nãmol secundar retinut zilnic în decantor

Vns= 11560 m³/zi

iev - numãrul de evacuãri zilnice de nãmol din decantorul secundar

iev=80

Vev [m³] - volumul de nãmol secundar depus în decantor între douã evacuãri successive

Vev= 144,477 m³

icd - numãrul de compartimente active necesare în decantor

icd=2 si prevedem inca doua

Parametrii dimensionali :

1.Dimensiunile decantorului:

B=latimea compartimentului decantorului.B=8 m

B1 = latimea compartimentului decantorului de la partea superioara.B1 = 7,2

B2 =latimea compartimentului decantorului in zona radierului.B2 =7,3 m

B3 =latimea rigolelor laterale de evacuare a apei limpezite.B3 = 0,4 m

Lu=lungimea utila a compartimentelor decantorului.

73

Lu= 68,45 m L= lungimea a compartimentelor decantorului.

L= 69,45 m hu [m] - înãltimea utilã a compartimentelor decantorului.

hu=3,3 m hs [m] - înãltimea zonei de sigurantã a compartimentelor decantorului.

hs=0,3 m hd [m] - înãltimea stratului de decantare din compartimentele decantorului .

hd=0,4 m H [m] - înãltimea totalã a compartimentelor decantorului.

H=4 m E [m] - ecartamentul cãilor de rulare ale podurilor rulante de evacuare a nãmolului ale

compartimentelor decantorului.E=7,9 m

Vu [m³] - volumul util al compartimentelor decantorului.Vu= 1717 m³

hnamcomp [m] - înãltimea nãmolului depus în compartimentele decantorului între douã evacuãri consecutive.hnamcomp= 0,139 m

tdc [h] - timpul de decantare corespunzãtor debitului de calcul.tdc=3 h.

2.Dimensiunile platformei podului rulant: Lpr [mm] - lungimea platformei podului rulant.

Lpr= 8300 mm Bpr= latimea platformei podului rulant.

Bpr=1500 m

Bibliografie:1. V.V. Safta, Magdalena–Laura Toma - Elemente de proiectare a echipamentelor şi

instalaţiilor din treapta mecanică a staţiilor de epurare a apelor uzate – Printech, 2003 (Medeea Company)

2. Florea Julieta, Robescu D. - Hidrodinamica instalaţiilor de transport hidropneumatic şi de depoluare a apei şi aerului, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1982

3. Negulescu, M. Epurarea apelor uzate industriale, Bucuresti, Editura Tehnica, 1987.

74

4. STAS 1342/2-89 Determinarea cantităţilor de apă de alimentare pentru unităţi industriale.

5. STAS 1478-90 Alimentarea cu apă la construcţii civile şi industriale. Prescripţii fundamentale de proiectare.

6. STAS 12431-86 Grătare pentru staţiile de epurare a apelor uzate orăşeneşti. Prescripţii generale de proiectare.

7. http://www.google.ro/images

8. http://biblioteca.regielive.ro/cursuri/ecologie/tehnologii-si-echipamente-de-epurare-a-apelor-uzate-75177.html

9. http://www.adiss.ro/ro/produse/echipamente-de-proces-137

75