rezumat pentru doctorat doru

ROMÂNIA

MINISTERUL EDUCAŢIEI, CERCETĂRII, TINERETULUI ŞI

SPORTULUI

UNIVERSITATEA TEHNICĂ “GHEORGHE ASACHI” DIN IAŞI

FACULTATEA DE HIDROTEHNICĂ, GEODEZIE ŞI INGINERIA

MEDIULUI

Ing. CIOCAN I. DORU

CONTRIBUŢII LA ÎMBUNĂTĂŢIREA

PROCESULUI DE AERARE A APELOR

UZATE

- TEZĂ DE DOCTORAT –

Coordonator ştiinţific:

Prof. univ. dr. ing. MIHAI DIMA

IAŞI

-2011-

UNIVERSITATEA TEHNICA "GHEORGHE ASACHI" DIN IASI

R E C T O R A T U L

V3 facem cunoscut c2, in ziua de 13.12.201 1 la ora 13'' in Sala de

Consiliu a Facultatii de Hidrotehnics, Geodezie gi lngineria Mediului, va avea loc

sustinerea public5 a tezei de doctorat intitulats:

" CONTRIBUTII LA IMBUNATATIREA PROCESULUI DE AERARE A APELOR

UZA TF'

elaborata de domnul CIOCAN I. DORU in vederea conferirii titlului gtiintific de doctor.

Comisia de doctorat este alcZituit8 din:

1. Conf. univ. dr. ing. COTIUSCA -ZAUCA DORlN pregedinte Univ. Tehnica ,,Gheorghe Asachi" din lagi

2. Prof. univ. dr. ing. DlMA MlHAl conducator de doctorat Univ.Tehnica ,,Gheorghe Asachi" din lagi

3. Prof.univ.dr.ing.GIURMA ION referent oficial Univ.Tehnic3 ,,Gheorghe Asachi" din lagi

4. Prof.univ.dr.ing SANDU MARlN referent oficial Univ.Tehnic3 de Construcfii Bucuregti

5. Prof.univ.dr.ing. ION MlREL referent oficial Univ.Politehnica Timigoara

Vii trimitem rezumatul tezei de doctorat cu rugsmintea de a ne comunica,

in scris, aprecierile dumneavoastr3.

Cu aceast3 ocazie v i invitsm s3 participati la sustinerea public8 a tezei de

doctorat.

Secretar universitate,

Ing.Cri ina Nagit Y

Cuvânt înainte

Pregătirea profesională se desăvârşeste cu finalizarea acestei teze de doctorat care este

o încercare curajoasă şi riscantă în abordarea tematicii.

În etapa actuală, în care problemele de mediu sunt tratate cu multă responsabilitate

atât pe plan mondial cât şi în ţara noastră, epurarea apelor uzate este un subiect de actualitate

şi de mare interes, prin care trebuiesc asigurate condiţiile de calitate pentru apele evacuate în

mediile acvatice.

Cu gratitudine şi respect îmi îndrept gândul către Domnul Profesor Universitar

Doctor Inginer MIHAI DIMA conducătorul stiinţific al tezei de doctorat, pentru întregul

efort depus în coordonarea etapelor lucrării şi pentru răbdarea plină de înţelepciune cu care a

urmărit şi îndrumat elaborarea acestei forme finale.

Vă mulţumesc Domnule profesor pentru întreg efortul depus, pentru sprijinul moral,

încurajările permanente, pentru recomandările şi sugestiile formulate pe parcursul elaborării

lucrării.

Aş dori să-i aduc mulţumiri Domnului Profesor Universitar Doctor Inginer ION

GIURMA, Rector al Universităţii Tehnice „Gheorghe Asachi” din Iaşi, care a reprezentat un

exemplu de perseverenţă şi care mi-a transmis plin de generozitate o parte din forţa cugetului

său. Am găsit permanent în domnia sa încrederea de care aveam nevoie şi puterea de a

continua.

Cele mai sincere sentimente de gratitudine adresez întregului colectiv al

Departamentului de Amenajări Construcţii Hidortehnice din cadrul Facultăţii de

Hidrotehnică, Geodezie şi Ingineria Mediului a Universităţii Tehnice „Gheorghe Asachi”

Iaşi.

Pentru studierea atentă şi pentru observaţiile interesante, pertinente şi constructive

asupra tezei, sunt recunoscător şi aduc mulţumiri refernţilor ştiinţifici oficiali.

Alese gânduri de mulţumire sunt adresate onoraţilor membri ai Comisiei de doctorat,

precum şi tuturor specialiştilor ce au alocat o parte din timpul şi efortul domniilor lor, pentru

a parcurge şi evalua conţinutul acestei lucrări.

Nu în ultimul rând, ţin să mulţumesc mamei mele, şi în mod special familiei mele,

pentru încrederea şi sprijinul moral acordat, pentru orele şi zilele oferite ducerii la bun sfârşit

a acestei lucrări.

Doru Ciocan

Iaşi, 2011

1

CUPRINS

CAPITOLUL I. INTRODUCERE

1.1. Consideraţii generale................................................................................................................. 4

1.2. Legislaţia română şi legislaţia europeană în domeniul mediului............................................... 5

1.3. Principii generale ale implementării reglementărilor U.E. în România................................... 6

1.4. Necesitatea şi oportunitatea temei tratate................................................................................. 7

1.5. Obiectivele tezei....................................................................................................................... 7

CAPITOLUL II. STADIUL ACTUAL AL SISTEMELOR DE EPURARE

2.1. Pe plan mondial.......................................................................................................................... 8

2.2. Pe plan naţional.......................................................................................................................... 8

2.2.1. Epurarea biologică naturală……………………………………………........................ 9

2.2.2. Epurarea mecanică……………………………………………………......................... 10

2.2.3. Epurarea mecano-chimică………………………………………………...................... 12

2.2.4. Epurarea mecano-biologică……………………………………………........................ 13

2.3. Epurarea biologică – principala soluţie de epurare a apelor uzate orăşeneşti.......................... 16

2.3.1. Procese şi procedee de epurare a apelor uzate……………………….......................... 16

2.3.2. Oxigenarea apei în procesul de epurare a apelor uzate…………………..................... 17

CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR

UZATE

3.1. Procese de transfer de masă şi cantitate de mişcare……………………………....................... 20

3.1.1. Transportul/transferul molecular de proprietate………………………........................ 21

3.1.2. Transportul/transferul turbulent de proprietate…………………………..................... 21

3.1.3. Coeficienţi de transfer…………………………………………………........................ 22

3.1.4. Similitudinea proceselor de transfer de masă…………………………......................... 24

3.2. Bazele teoretice ale proceselor de aerare/oxigenare………………………….......................... 25

3.2.1. Transferul oxigenului din aer în apă………………………………….......................... 27

3.2.2. Modele de transferul de masă……………………………………………..................... 28

3.2.2.1. Transferul oxigenului din bula de gaz în apă…………………...................... 28

3.2.2.2. Modelul de curgere cu amestecare ideală completă …………...................... 29

3.2.2.3. Modelul curgerii de tip piston………………………………….................... 30

3.2.2.4. Modelul curgerii de tip piston cu dispersie……………………..................... 31

3.2.2.5. Modelarea surselor de masă în current………………………….................... 32

3.2.2.6. Acumularea în masa fluidă……………………………………..................... 33

3.3. Consideraţii asupra procesului de aerare la epurarea biologică a apelor uzate.......................... 33

3.3.1. Aerarea apei în procese de epurare cu biomasă în suspensie (epurare cu nămol

activ)…………………………………………………………...................................

34

3.3.1.1. Amestecarea în procese de oxigenare cu nămol activ………….................... 36

3.3.1.2. Condiţii hidrodinamice ale procesului de oxigenare cu nămol

2

activ..……………………………………………………………................. 37

3.3.2. Aerarea apei în procese cu film biologic (epurare cu biomasă fixată)......................... 38

3.3.2.1. Procedeul de epurare biologică în biofiltre……………………................... 39

3.3.3. Aspecte practice de calcul al procesului de aerare a apelor uzate

menajere…………………………………………………………………..................

41

3.3.3.1. Variaţia concentraţiei la saturaţie……………………………….................. 41

3.3.3.2. Influenţa substanţelor din apa uzată asupra coeficientului de transfer de

masă…………………………………………………...................................

43

3.3.3.3. Influenţa temperaturii din apa uzată asupra coeficientului de transfer de

masă…………………………………………………...................................

44

3.3.4. Sisteme şi echipamente de aerare – date generale.......................................................... 45

3.3.4.1. Sisteme de aerare............................................................................................. 45

3.3.4.2. Echipamente de aerare.................................................................................. 45

3.3.5. Sisteme de aerare pneumatice…………...................................................................... 46

3.3.5.1. Sisteme de aerare cu bule fine....................................................................... 47

3.3.5.2. Sisteme de aerare cu bule medii.................................................................... 53

3.3.5.3. Sisteme de aerare cu bule mari ..................................................................... 54

CAPITOLUL IV. CERCETĂRI EXPERIMENTALE LA SCARĂ DE LABORATOR

4.1. Aspecte generale....................................................................................................................... 55

4.2. Descriere instalaţie experimentală............................................................................................ 55

4.3. Metodologia şi etapele desfăşurării cercetărilor........................................................................ 56

4.3.1. Metodologia desfăşurării cercetărilor............................................................................ 57

4.3.2. Etapele desfăşurării cercetărilor.................................................................................... 58

4.3.2.1. Variante în care s-au desfăşurat experimentările............................................. 58

4.3.2.2. Elemente determinate prin măsurare directă................................................. 59

4.3.2.3. Elemente determinate prin analiză de laborator............................................ 59

4.3.2.4. Elemente determinate prin prelucrarea măsurătorilor................................... 59

4.4. Metode de calcul utilizate pentru prelucrarea datelor........................................................... 60

4.5. Rezultate obţinute.................................................................................................................. 60

4.6. Interpretarea rezultatelor....................................................................................................... 78

CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU

MEMBRANĂ ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUNICIPIULUI

DEJ, JUD. CLUJ

5.1. Date generale............................................................................................................................. 79

5.2. Descriere sistem de epurare a apei în staţia de epurare a municipiului Dej – jud.

Cluj...........................................................................................................................................

80

5.2.1. Descrierea staţiei de epurare......................................................................................... 80

5.2.2. Funcţionarea staţiei de epurare.................................................................................... 82

5.2.3. Descrierea instalaţiilor care echipează bazinul de aerare............................................ 82

5.2.3.1. Bazinul cu nămol activat – descriere............................................................. 82

5.2.3.2. Sistemul de aerare propus............................................................................. 83

5.2.3.2.1. Staţia de aer comprimat............................................................. 84

5.2.3.2.2. Magistrala de aducţiune aer la bazinul cu nămol

activ..........................................................................................

84

3

5.2.3.2.3. Reţea de distribuţie a aerului în bazin................................... 84

5.2.3.2.4. Sistem de automatizare pentru reglarea automată a debitului

de aer şi monitorizarea parametrilor de

funcţionare................................................................................

87

5.2.3.2.5. Descrierea lucrărilor de automatizare– dispecerizare din

cadrul sistemului de aerare al staţiei de epurare

Dej............................................................................................

88

5.2.4. Etapele experimentărilor desfăşurate........................................................................ 91

5.2.5.Rezultate obţinute în urma implementării soluţiei tehnice de aerare, cu membrane

elastice, la staţia de epurare Dej.................................................................................

103

5.3. Interpretarea rezultatelor obţinute............................................................................................ 106

CAPITOLUL VI. CONCLUZII GENERALE

6.1. Concluzii generale...................................................................................................................... 109

6.2. Conţinutul lucrării…………………………………………...................................................... 110

6.3. Contribuţii personale………………………………………………………….......................... 111

6.4. Propuneri şi recomandări........................................................................................................... 112

BIBLIOGRAFIE

Anexa nr.1


4

CAPITOLUL I

INTRODUCERE

1.1. Consideraţii generale

Apa, baza însăşi a existenţei vieţii pe pământ, constituie una dintre primele patru

probleme mari ale societăţii contemporane.

Potenţialul teoretic al resurselor de apă ale României totalizează 140,49 km3/an, din care

Dunărea contribuie cu 87,8 km3/an, râurile interioare cu 42,089 km

3/an, iar apele subterane cu

10,8 km3/an. Raportat la numărul locuitorilor, potenţialul resurselor de apă ale României

reprezintă 6450 m3/an.loc, cifră mult superioară mediei europene care este de 4000. m

3/an.loc

România ocupă din acest punct de vedere locul al nouălea printre ţările europene.

Deşi apa este o resursă naturală regenerabilă, ea este totuşi limitată în ceea ce priveşte

volumul anual disponibil, manifestând chiar tendinţe de scădere în unele bazine hidrografice sau

imposibilitatea utilizării în caz de poluare accentuată. Limitări ale utilizării resurselor noastre de

apă apar şi din alte cauze printre care:

1. Spre deosebire de alte resurse naturale, transportul resurselor de apă la distanţă

prezintă multe dificultăţi sub aspect tehnico - economic, fapt ce face ca în cazul României

resursele de apă să fie privite cel mult ca o resursă regională, neputându-se realiza un sistem

naţional interconectat al acestora;

2. Resursele de apă disponibile pe teritoriul României sunt puternic influenţate atât

cantitativ, cât şi calitativ de activităţile umane: pe de o parte prin prelevări apropiate de limita

resurselor socio – economice (bazinul hidrografic Argeş), iar pe de altă parte printr-o poluare

încă pronunţată (râurile Tur, Lăpuş, Cavnic, Arieş, Târnava, Cibin, Dâmboviţa, Vaslui, Jijia,

Bahlui etc.).

Din punct de vedere a calităţii apelor uzate, se poate spune că cei mai mari poluatori ai

apelor de suprafaţă cu substanţe organice, suspensii, substanţe minerale, amoniu, grăsimi,

cianuri, fenoli, detergenţi, metale grele sunt marile aglomerări urbane: Timişoara, Craiova,

Miercurea Ciuc, Braşov, Sibiu, Râmnicu Sărat, Slatina, Târgovişte, Ploieşti, Slobozia, Bacău,

Bârlad, Vaslui, Botoşani, Iaşi şi Bucureşti.

Începând cu a doua jumătate a secolului XX, pe plan mondial, dar şi în ţara noastră,

resursele de apă se dovedesc limitate, în timp ce dezvoltarea urbană, industrială şi agricolă

solicită cantităţi tot mai mari. Prin urmare, gospodărirea apelor, constituie o problemă de mare

importanţă pentru dezvoltarea economico-socială a unei ţări.

Industria, ca producătoare de bunuri materiale, constituie unul dintre factorii determinanţi

ai progresului şi civilizaţiei umane. Printre numeroasele industrii, care caracterizează societatea

noastră contemporană, se poate vorbi, în sens lărgit şi de o nouă industrie şi anume de “Industria

apei”.

Poluarea mediului, inaugurată prin sfera de acţiuni şi persistenţa substanţelor toxice, a

devenit în ultimii ani îngrijorătoare. Activităţile umane, direct sau indirect, produc alterarea

calităţilor fizice, chimice şi biologice sau bacteriologice ale apelor care, astfel, devin improprii

pentru folosirea normală, în scopurile în care această folosire era posibilă înainte de a interveni

alterarea (Legea Apelor nr. 107/1996 completată şi modificată cu Legea nr 310/2004).


5

Producerea şi colectarea unor mari cantităţi de ape uzate obligă la aplicarea unor

procedee eficiente şi la folosirea unor echipamente şi instalaţii adecvate, care să asigure

depoluarea acestora înainte de a fi deversate în apele de suprafaţă.

Epurarea biologică a apelor uzate constituie metoda cea mai eficientă şi economică de

îndepărtare a substanţelor organice prezente în apele uzate.

Oxigenarea apei, în vederea epurării apelor uzate, constituie unul dintre procesele

tehnologice de bază ale acestei noi industrii. Echipamentele de dispersie a oxigenului în apele

uzate au cea mai mare pondere în consumul total de energie electrică al unei staţii de epurare a

apelor. Din acest considerent în tehnica oxigenării apelor a apărut o mare varietate de soluţii

constructive.

Lucrarea de faţă selectează din totalitatea variantelor constructive specifice procesului,

soluţiile simple, cu un consum redus de energie, uşor de exploatat şi întreţinut cu un personal de

calificare normală care asigură o funcţionare îndelungată, fără întreruperi, într-un mediu coroziv

şi agresiv.

1.2. Legislaţia română şi legislaţia europeană în domeniul mediului

Primele reglementări ale uniunii Europene în domeniul mediului au apărut la începutul

anilor `70. La începutul anului 1973, a fost emis primul program de acţiune pentru protecţia

mediului, care stabilea măsuri pentru reducerea nivelului de poluare a apelor dulci şi a celei de

mare. După aceea au fost lansate mai multe principii, preluate şi aplicate şi de alte programe de

acţiune:

principiul precauţiei în luarea deciziilor cu privire la activităţi cu posibil impact asupra

mediului;

principiul „poluatorul plăteşte” pentru daune ecologice produse;

principiul prevenirii şi corectării la sursă, în stadiul incipient a daunelor ecologice.

O condiţie a integrării României în Uniunea Europeană a reprezentat-o transpunerea cu

prioritate, până la aderare a acquis-ului de mediu în legislaţia internă şi respectiv, implementarea

ei. Acquis-ul comunitar reprezintă ansamblul de drepturi şi obligaţii comune ce se aplică tuturor

statelor membre.

Cuprinsul Acquis-ului comunitar este prezentat schematic în fig. I.1.

Fig. I.1.

Cuprinsul acquis-ului comunitar


6

În tabelul 1.1 se prezintă reglementările legislative din ţara noastră corelate cu legislaţia

UE.

Tab. 1.1. Reglementările legislative din ţara noastră corelate cu legislaţia UE

Nr.

crt. Denumirea Directivei

Transpunere

în legislaţia

românească

Perioada

de

tranziţie

(ani)

Data limită a

implementării

1

Directiva 75/440/CEE privind calitatea

apelor de suprafaţă destinate prelevării de

apă potabilă

H.G. 567/2006

H.G. 662/2005

pt. modificarea

H.G. 100/2002

0 01.01.2007

2 Directiva 76/464/CEE privind descărcarea

substanţelor periculoase

H.G. 783/2006

pt. modificarea

H.G. 351/2005

3 01.01.2010

3 Directiva 80/68/CEE asupra protecţiei apei

subterane împotriva poluării

H.G. 783/2006

pt. modificarea

H.G. 351/2005

0 01.01.2007

4

Directiva 91/676/CEE privind protecţia

împotriva poluării cu nitraţi proveniţi din

surse agricole

H.G. 964/2000

0 01.01.2007

5

Directiva 91/271/CEE privind epurarea

apelor uzate şi

Decizia 93/481/CEE

H.G. 352/2005

pt. modificarea

H.G. 188/2002

12 31.12.2018

6 Directiva cadru privind apa, 2000/60/CEE

Legea 310/2004

Legea 112/2006

pt. modificarea

Legii 107/1996

(Legea Apelor)

0 22.12.2015

NOTĂ : Standardele de calitate a apei sunt incluse în Directiva cadru 2000/60.

1.3. Principii generale ale implementării reglementărilor U.E. în România

Principiul cel mai important al implementării reglementărilor U.E. de a nu se admite

folosirea şi promovarea unor proceduri administrative, ci numai legea (sau acte normative cu

putere de lege). Acest principiu este deosebit de important pentru acele ţări care utilizează măsuri

administrative în îndeplinirea politicilor de mediu, în special pentru ţara noastră unde în mod

greşit, strategia în domeniu, a ministerului de resort a stabilit să se dea prioritate tehnicii de

adoptare directă (hotărârii de guvern, ordine ale ministrului), recurgându-se la legi promovate în

Parlament numai în cazul necesităţii modificării şi completării prevederilor unor legi existente.

Un alt principiu este acela că nu este necesar transpunerea în termeni exacţi ai directivei

în legislaţia naţională. Directivele sunt concepute pentru a conferi flexibilitate în procesul de

aplicare cu respectarea cerinţelor definitorii, conţinutului şi obiectivelor fiecărei reglementări şi

nu forma acestora.

Un alt principiu este acela de a permite statelor membre să adopte sau să menţină

standarde naţionale de mediu mai stricte decât cele conţinute în directivă.


7

1.4. Necesitatea şi oportunitatea temei tratate

Perioada de tranziţie stabilită de experţii din Uniunea Europeană pentru România este

până în anul 2018, unde urmează să se construiască staţii de epurare pentru 2346 localităţi cu o

populaţie de până la 10000 L.E. Dezvoltarea acestor sisteme complexe de epurare conduce la

creşterea consumului de energie electrică pentru asigurarea procesului tehnologic.

Tehnologia de epurare a apelor uzate în treapta biologică prin aerare pneumatică cu bule

fine a cunoscut o dezvoltare mai mare în ultima perioadă.

Elementele generale care demonstrează necesitatea obiectivă privind oportunitatea

studiului, sunt:

reducerea consumului de energie electrică;

creşterea randamentului de transfer al oxigenului în apa uzată;

respectarea indicatorilor de calitate a apei epurate deversate în emisar;

implementarea Directivei 91/271/CEE privind epurare apelor uzate în vederea dezvoltării

durabile a localităţilor, va impune costuri de operare a instalaţiilor existente (în cadrul

acţiunii de modernizare şi retehnologizare a staţiilor de epurare existente).

Din experienţa ţărilor aparţinând UE, condiţia ca serviciul de apă să poată avea un caracter

durabil este ca aceste costuri să nu depăşească 5 % din bugetul unei familii.

1.5. Obiectivele tezei

Ţinând seama de reglementările UE (Directiva 91/271/CEE privind epurare apelor uzate)

şi a implementării unor tehnologii performante în epurarea apelor uzate, prezenta lucrare îşi

propune să analizeze performanţele echipamentelor de oxigenare utilizate la aerarea apelor uzate.

Prezentarea principalelor tehnologii de execuţie a echipamentelor de oxigenare au

permis analiza comparativă a diverselor echipamente care sunt utilizate în sistemele de epurare

din staţiile de epurare.

Analiza comparativă şi cercetările întreprinse pe modele de laborator şi la scară industrială

demonstrează că prin utilizarea sistemelor de aerare cu bule fine în staţiile de epurare se

realizează:

– reducerea consumul de energie electrică;

– creşterea calităţii apei epurate;

– reducerea costurilor cu mentenanţa echipamentelor.

În baza acestora se vor putea adapta ulterior anumite criterii, indicatori de proiectare şi

exploatare a staţiilor de epurare.


8

CAPITOLUL II

STADIUL ACTUAL AL SISTEMELOR DE EPURARE

Epurarea apelor uzate constituie ansamblu de procedee fizice, chimice, biologice şi

bacteriologice prin care se reduc încărcările în substanţe poluante organice sau anorganice şi în

bacterii. În acest fel se obţin ape convenţional curate, cu diferite grade de purificare funcţie de

tehnologiile şi echipamentele folosite, şi un amestec de substanţe solide, numite nămoluri.

Procesele de epurare se referă la amestecuri polifazice care conţin corpuri dispersate în mediul

apos a căror concentraţie este de sub 1% concentraţie, care impune adoptarea unor tehnologii

deosebite şi alegerea instalaţiilor şi echipamentelor care pot răspunde sarcinilor impuse de proces

şi condiţiile specifice acestuia.

2.1. Pe plan mondial

Primele staţii de epurare au apărut în Anglia în secolul XIX. Iniţial s-au realizat

canalizări, care au rezolvat problema epidemiilor hidrice, dar au facut din Tamisa un râu mort ce

degaja miros pestilenţial, încât în geamurile parlamentului au trebuit atârnate cârpe îmbibate cu

clorură de calciu. Abia atunci s-a trecut la realizarea de staţii de epurare.

Tot în Anglia s-au pus bazele monitoringului. Parametrul "consum biochimic de oxigen"

CBO5 a fost introdus în 1898 şi a fost conceput în concordanţă cu realităţile englezeşti -

temperatura de 200C, timp de rezidenţă în râu 5 zile, tip de poluare predominantă fiind cea

fecaloid-menajeră.

În SUA, în 1984 existau 15.438 de staţii de epurare care deserveau o populaţie de

172.205.000 locuitori, adică 73,1% . Procentul de epurare a apelor din punct de vedere al

încărcării organice măsurate prin CBO5 a fost de 84% iar din punct de vedere al suspensiilor de

86,3%. În anul 2005 existau 16.980 de staţii de epurare care deserveau 243.723.000 locuitori,

adică 86,6% . Pentru 2015 procentul de epurare a apelor din punct de vedere al încărcării

organice măsurate prin CBO5 e planificat să atingă 89,9% iar din punct de vedere al suspensiilor

de 88,9%.

În SUA tot mai puţine ape uzate după epurare se descarcă din nou în emisar, acestea se

infiltrează în sol sau se utilizează pentru irigaţii, în industrie, pentru recreere (lacuri), pentru

piscicultură şi chiar ca sursă de apă potabilă, după descărcare în lacuri sau injectare în sol sau

chiar direct, dar cu supunere la preparare avansată.

2.2. Pe plan naţional

Din datele prezentate de Institutul Naţional de Statistică în anii 2008 şi 2009, numărul de

locuitori beneficiari ai serviciului public de alimentare cu apă a fost de 11.336.676 de persoane

în 2008 şi respectiv de 11.790.494 în 2009, ceea ce reprezintă un procent de 53,1% faţă de totalul

populaţiei din România în 2008 şi de 55,2% în 2009.

În prezent, dispun de reţele de canalizare publică un număr de 644 localităţi, din care:

266 de municipii şi oraşe;

378 de localităţi rurale.


9

În anul 2008, activitatea de evacuare a apelor uzate din gospodăriile populaţiei şi din

unităţile economice şi sociale, precum şi tratarea lor în staţii de epurare au fost realizate în 309

municipii şi oraşe şi în 451 comune (date INS). În anul 2009, numărul localităţilor în care au fost

realizate aceste activităţi a crescut cu 18 comune.

În cele 206 staţii de epurare a apelor uzate municipale existente în România se epurează

numai 77% din debitul total evacuat prin reţelele publice de canalizare; 47 de localităţi urbane

deversează apele uzate în emisari fără o epurare prealabilă.

Apele colectate în reţelele de canalizare reprezintă cumulul apelor uzate provenite de la

populaţie, industrie, ape subterane, ape din precipitaţii, ape provenite de la unităţi agroindustriale

(sistem unitar), pentru epurarea acestora corespunzătoare se impun fluxuri tehnologice specifice

fiecărei aglomerări urbane, în baza unor studii şi cercetări temeinice la faţa locului. Dintre apele

colectate într-un sistem de canalizare se consideră ca fiind poluante cele ce provin de la populaţie

(menajere) şi cele ce provin de la agenţii economici (industriale).

Pentru a prezenta situaţia actuală trebuie să delimităm corect tipurile de tratări existente

în prezent în ţara noastră, prezentate în figura II. l şi anume:

1- epurare biologica naturală;

2- epurare mecanică;

3- epurare mecano-chimică;

4- epurare mecano-biologică;

5- epurare mecano-biologica-chimică.

Fig. II.1 Diferitele variante de tratare a apei uzate şi posibilităţi de folosire a acestora în

agricultură (I.Dir. - irigaţie directă; I.Ind. - irigaţie indirectă)

2.2.1. Epurarea biologică naturală

Când debitele uzate sunt mici şi cu încărcări relativ mici, iar terenul irigat are

posibilităţi de epurare naturală, circuitul apei uzate este: Quz--> Staţie de pompare (S.P.) -->


10

Bazin de compensare --> Câmp de irigaţie (irigaţie directă) sau Quz --> S.P. --> Bazin de

compensare --> Câmp de irigaţie şi infiltraţie --> Apă subterană-->Emisar (receptor de ape

uzate).

În ambele cazuri producţia agricolă este un produs auxiliar al epurării naturale.

În cazul irigării indirecte Quz --> S.P. --> Bazin de compensare ---> iaz biologic -->

câmpuri de irigaţie situaţia este mult îmbunătăţită datorită tratării apei uzate în iazurile biologice

şi a folosirii în sistemele de irigaţie numai a efluentului din iaz.

Acest sistem poate da rezultate relativ bune printr-o exploatare corectă a iazurilor

biologice şi o dimensionare corectă a acestora. Datorită suprafeţelor mari pe care le necesită

iazurile biologice, impuse de timpul îndelungat de tratare, această soluţie poate fi aplicată numai

la debite şi încărcări mici. Dacă se depăşesc limitele admise ca încărcări, procesul aerob de la

suprafaţă şi anox de pe fundul iazului se transformă într-un proces numai anaerob cu o durată

de tratare ce poate depăşi de 100 de ori timpul desfăşurării procesolui aerob, şi care, pe lîngă

poluarea atmosferică datorată H2S (hidrogenului sulfurat), CO2 (dioxidului de carbon), NH4

(amoniacului) şi CH4 (metanului), ar necesita volume extrem de mari. Odată scăpat iazul

biologic în proces anaerob, pentru a reveni la proces aerob este necesar să golim iazul şi să

uscăm depunerile, pentru ca apoi, la reumplerea acestuia, să creăm din nou procese aerobe.

2.2.2. Epurarea mecanică

La debite mai mari faţă de situaţia prezentată mai sus, dar mai mici de 50.000 m3

/zi şi cu

încărcări mai mari, s-au testat şi aplicat următoarele variante, prin adăugarea treptei mecanice

(Tr.Mec.):

a. Quz --> SP. --> Tr.Mec. --> câmp de irigaţie - în cazul irigării directe;

b. Quz --> SP.--> Tr.Mec. --> câmp de irigaţie şi infiltraţie --> apă subterană -->emisar –

tot în cazul irigării directe;

c. Quz --> SP. --> Tr.Mec. --> iaz biologic --> câmp de irigaţie - în cazul irigării indirecte;

d. Quz--> SP. --> Tr.Mec. --> emisar -> SP. --> câmp de irigaţie - în cazul irigării indirecte.

Dacă în cazurile “a” şi "b" producţia agricolă este un produs secundar, în cazurile "c" şi

"d" producţiile agricole ar trebui să fie bune dar, datorită cantităţilor mari de substanţe organice,

producţia agricolă nu ajunge la parametrii maximi.

Procese fizice sau mecanice sunt utilizate în treapta mecanică (sau primară) pentru

eliminarea substanţelor insolubile din apele uzate sunt reprezentate de:

Sitarea constă în eliminarea şi reţinerea din apele uzate a corpurilor grosiere prin trecerea apei în

site cu dimensiunea orificiilor (ochiuri sau găuri) diferită, sau printre bare pozate la distanţe

diferite.

Sedimentarea este un proces de separare a particulelor solide din suspensie (apa uzată), prin

acţiunea forţelor de gravitaţie, astfel că amestecul lichid-solid este separat în lichid limpezit la

partea superioară şi suspensii concentrate la partea inferioară. Sedimentarea se realizează în două

trepte, respectiv în denisipatoare cu scop de reţinere a substanţelor minerale în pondere maximă

şi în decantoare unde sunt reţinute substanţele organice decantabile (în pondere maximă).

Flotaţia este un procedeu unitar de separare din apă sub acţiunea câmpului gravitaţional terestru,

a particulelor cu densitate mai mică decât a apei. Flotaţia este de două tipuri: naturală şi

artificială.


11

Separatoare în camp inerţial – realizează separarea din apele uzate a particulelor la care se

măreşte forţa de sedimentare prin accesul suplimentar al forţei de inerţie, atunci când apa capătă

o mişcare de rotaţie în obiecte ca: site rotative, centrifugi, denisipatoare, decantoare tangenţiale

şi ciclotroane.

Depunerile (nămolurile) reţinute în aceste construcţii şi instalaţii sunt eliminate din

circuitul apei şi depozitate (nămolul din denisipatoare) sau prelucrate prin stabilizarea materiei

organice şi deshidratare pentru a le modifica mirosul, aspectul, umiditatea şi gradul de nocivitate.

Pentru stabilizarea nămolurilor se pot folosi procedee aerobe şi anaerobe realizate în

construcţii şi instalaţii de tipul: fose septice, iazuri de nămol, staţii de compostare, decantoare cu

etaj, bazine deschise, rezervoare ermetice de fermentare metanică (metantancuri).

Deshidratarea nămolurilor se poate realiza atât pe cale naturală în bazine de îngroşare, pe

platforme de uscare sau în iazuri de nămol, cât şi pe cale artificială prin procedee mecanice (filtre

vacuum, filtre-prese, centrifuge, filtre-sită) sau termice (tambure uscătoare, staţii de incinerare).

Nămolu1 deshidratât poate fi folosit în agricultură ca înşământ.

Schema treptei mecanice este prezentată în figura II.2.

Fig. II.2 Schema clasică a epurării mecanice

În general epurarea mecanică realizează o eficienţă maximă de 40-50% în ceea ce

priveşte reducerea concentraţiei de substanţe organice exprimate în CBO5.

Conform figurii II.2, o staţie de epurare cuprinde de regulă următoarele obiecte:

- Grătarele - obiecte ce reţin corpurile mari, grosiere din apa uzată. De obicei, în staţiile

de epurare orăşeneşti sunt folosite grătarele rare înainte de staţiile de pompare, iar grătarele dese

după staţiile de pompare.

- Canalele de legătură - între obiectele staţiei sunt de obicei canale deschise


12

dreptunghiulare pentru Qc>50.000 m3/zi şi conducte îngropate (din metal sau beton) pentru

Qc<50.000 m3/zi.

- Deznisipatoarele - au fost concepute pentru a reţine particule de tipul nisipului şi s-au

introdus în mod obligatoriu pentru staţiile de epurare care deservesc reţele de canalizare în

sistem unitar, iar pentru sisteme separative introducerea în circuit nu era obligatorie, ea

depinzând de compoziţia apelor industriale. Deznisipatoarele pot fi după formă şi circulaţia apei:

orizontale, longitudinale, verticale şi tangenţiale. După posibilităţile de evacuare a depunerilor

putem avea următoarele tipuri: cu evacuare mecanică, pneumatică (aer lift), manuală. Cel mai

des utilizate sunt cele cu sistem pneumatic. În prezent, deznisipatoarele au rolul de a reţine

substanţe minerale, în general, în concentraţie maximă.

- Debitmetrele (parschall sou Venturi)- sunt indispensabile în staţiile de epurare pentru

cunoaşterea debitelor şi pentru a oferi posibilitatea de a modifica tehnologiile. Debitmetrele

aplicate cel mai mult sunt cele Venturi.

- Separatoarele de grăsimi - sunt principalele obiecte care realizează fenomenul de

flotare folosind ca agent de flotare aerul produs de staţii de suflante şi distribuit de obicei prin

intermediul plăcilor poroase tip ARCUDA.

-Decantoarele primare- realizează reţinerea suspensiilor sedimentabile, ele fiind în

prezent principalele furnizoare de nămol a liniei tehnologice de tratare a nămolului. Decantoarele

primare pot fi după circulaţia apei orizontale (longitudinale sau radiale) şi verticale. În cazul

debitelor mici Qc<50.000m3/zi se pot folosi la sedimentare decantoare cu etaj (Imhoff).

Fermentarea anaerobă a nămolului se desfăşoară cu producere de biogaz care, la unele

decantoare cu etaj, este captat cu ajutorul unui clopot metalic culisant, în funcţie de producţia de

gaz.

- Circuitul nămolului - este alcătuit din următoarele obiecte principale: staţie de pompare

a nămolului proaspăt, bazine de fermentare a nămolului, îngroşător de nămol fermentat,

deshidrator de nămol (platforme de uscare a nămolului) şi gazometre.

- Lucrări auxiliare - sunt compuse din următoarele obiecte: centrala termică, posturi de

transformare, grup de exploatare (laboratoare, birouri, atelier mecanic, ş.a.).

2.2.3. Epurarea mecano-chimică

Aceste procedee se bazează îndeosebi pe acţiunea substanţelor chimice asupra materiilor

solide în suspensie greu separabile prin decantare simplă, a bacteriilor, ş.a., şi au ca scop:

coagularea materiilor solide în suspensie şi decantarea acestora cu o eficienţă mai ridicată

decât în epurarea fizico-mecanică;

modificarea pH-ului;

oxidarea substanţelor organice şi a celulelor bacteriene realizată prin dezinfecţia apelor

uzate.

Faţă de obiectele comentate la epurarea mecanică, epurarea mecano-chimică este dotată

suplimentar cu gospodărie de reactivi, cameră de dozare, staţie de pompare apă tehnologică

pentru realizarea amestecului dintre reactivi, bazin de amestec care în cele mai multe cazuri

poate fi înlocuit cu debitmetrul Parschall sau Venturi şi bazin de contact care în situaţia

comentată poate fi considerat a fi decantorul primar. Nămolurile ce provin din această tratare a

apelor uzate au un volum mai mare decat cel obţinut prin decantare simplă şi sunt mai greu de

tratat, deoarece conţin şi substanţele chimice (coagulanţii) introduse, sau produşi de reacţie.


13

Ansamblul de procedee ce conduc la eliminarea materiilor solide în suspensie separate

prin decantare, cu sau fără ajutorul substanţelor de coagulare, prin flotare, sitare şi separare prin

câmpul inerţial constituie epurarea primară sau mecanică.

Atunci când tratarea chimică este aplicată după tratarea secundară, ea poate fi considerată

ca o tratare terţiară cu amendamentul ca linia tehnologică a apei să aibă bazin de amestec

specific tipului de reactivi, iar bazinul de contact să fie dimensionat în funcţie de reactivul

folosit, cu un timp de contact şi sedimentare cu valori între 30 ÷ 60 min.

2.2.4. Epurarea mecano-biologică

Aceste procedee se bazează pe folosirea capacităţii microorganismelor (îndeosebi a

bacteriilor) de a asimila şi mineraliza substanţele organice dizolvate în apele uzate, care au

suportat de obicei prima treaptă de epurare - epurarea primară.

În funcţie de bacteriile participante la tratarea biologică a apei se deosebesc procese

aerobe care se realizeaza în prezenţa oxigenului, folosit de bacteriile aerobe pentru oxidarea

substanţelor organice cu producere de CO2 şi H2O şi procese anaerobe care se desfăşoară în

absenţa oxigenului şi au la bază reducerea substanţelor organice cu eliminarea de produşi

intermediari (acizi) şi gaze (CH4 , H2S, H2, N2, CO2).

Tratarea biologică poate avea loc în condiţii apropiate de cele naturale sau în condiţii

create artificial. Epurarea biologică în condiţii artificiale se realizează în filtre biologice aerobe

sau anaerobe şi în bazine de aerare cu nămol activ. În condiţii naturale, epurarea biologică se

poate realiza în câmpuri de irigare sau infiltrare şi iazuri biologice.

Atunci când apele uzate au concentraţii relativ mici de substanţă organică se prevede

treapta biologică cu procese aerobe, iar când concentraţiile sunt mai mari se prevede treapta

biologică cu procedee combinate (tratare cu procedee anaerobe, urmată de procedee aerobe).

Tratarea biologică a apelor uzate mai este cunoscută sub numele de epurare secundară

biologică. Ea mai poate fi urmată şi de o epurare terţiară biologică, atunci când condiţiile de

evacuare a apelor tratate în emisar impun un grad de epurare mai avansat decât cel posibil la o

epurare mecano-biologică clasică sau atunci când se impune şi eliminarea compuşilor de azot şi

fosfor, sau de o finisare.

Epurarea mecano-biologica este prezentată în figura II.2.

Faţă de epurarea mecanică, epurarea biologică poate fi realizată astfel:

Procesele anaerobe nu sunt folosite la noi în ţară în cazul apelor orăşeneşti, chiar dacă

acestea au o pondere mare de ape provenite din industrii alimentare sau agroindustriale cu CBO5

> 1.000 mg/l, ele constituind soluţii.

Procesele aerobe se pot realiza cu ajutorul următoarelor obiecte: filtre biologice sau

bazine de aerare cu nămol activ şi decantoare secundare.

- Filtrele biologice - sunt obiecte în care microorganismele aerobe care realizează reducerea

de substanţă organică dizolvată, sunt fixate pe suport fix inert. Formele în plan ale filtrelor

biologice sunt condiţionate de sistemul de distribuţie a apei pe materialul filtrant. În funcţie

de încărcarea hidraulică (Ih) putem avea : filtre de - mică încărcare (Ih ≤ 1 ÷ 4 m3/m

2 zi) şi

filtre de mare încărcare ( Ih ≤ 10 ÷ 40 m3/m

2 zi).

- Bazinele de aerare cu nămol activ - sunt construite din beton armat cu înălţimea apei < 4,5

m, cu lăţimea unui compartiment între 5 şi 14 m şi lungimi variabile în funcţie de necesităţi.


14

Fig. II.2. Schema clasică a epurării biologice

În bazinele de aerare există trei elemente influente:

apa uzat ;

nămolul activ de recirculare;

oxigenul este preluat din aer şi este introdus prin trei tipuri de sisteme de aerare.

Aerarea (oxigenarea apei) se poate face prin următoarele trei etape:

aerare mecanică - realizată cu ajutorul unor turbine cu ax vertical care au cupele

rotorului imersate în apa bazinului sau perii cu Ф = l m cu ax orizontal (perii Kessener).

Prin rotaţia agregatului, apa din bazin este aruncată în aer, dispersată în picături, pentru

ca suprafaţa de contact între apă şi aer să fie maximă;

aerare pneumatică - realizată prin sistemul compus din staţii de suflante, reţea de

distribuţie aer, instalaţiile de dispersie a aerului în apă. Instalaţiile de dispersie a aerului

în apă impun tipul aerării, respectiv:

a) cu bule mari (Ф > 5 mm) - ţevi perforate;

b) cu bule medii (Ф = 2÷5mm) - ţevi perforate;

c) cu bule fine (Ф ≤ 2 mm) - cu difuzori poroşi.

aerare mixtă - realizată prin suprapunerea celor două sisteme anterior prezentate.

- Decantoarele secundare sunt sedimentatoare (limpezitoare) clasice gravitaţionale

longitudinale sau radiale. Datorită faptului că QC ≈ QR, cantitatea de nămol activ colectată

este foarte mare el fiind eliminat constant şi continuu din decantoarele secundare. Timpul de

retenţie a apei în decantorul secundar este de 1,5 ÷ 2h, timp de retenţie şi pentru nămolul

active.

- Lucrări auxiliare: -

staţia de pompare a nămolului activ – asigură recircularea debitului de nămol activ, cu


15

posibilitatea ca atunci când acest nămol este în cantitate prea mare, o parte din acesta să

fie evacuat în linia tehnologică de tratare a nămolului;

staţia de suflante (în cazul bazinelor de aerare cu nămol activ cu aerare pneumatică);

centrala termică;

punct de transformare;

grup de exploatare (laboratoare, cameră dispecer, birouri, grupuri sanitare, vestiare,

ateliere mecanice, ş.a.).

Epurarea mecanico-biologică realizează eficienţe de 90÷95% în ceea ce priveşte

reducerea concentraţiei de substanţe în suspensie şi de sub 70% în ceea ce priveşte reducerea

concentraţiei în substanţe organice exprimate în CBO5 .

În prezent, în lume, staţiile de epurare dispun şi de epurare terţiară.

În ţara noastra, prin investiţiile din fonduri de preaderare la Uniunea Europeană a început

construirea de staţii de epurare inclusiv cu epurare terţiară (staţia de epurare Cluj Napoca, staţia

de epurare Oradea, staţia de epurare Negreşti Oaş etc.).

2.2.5. Epurarea mecano-biologică-avansată

Staţiile de epurare de acest tip realizează numai o finisare avansată a apei epurate de tipul

celei prezentate în fig. II.3.

Fig. II.3. Schema de principiu a unei staţii de epurare cu trei trepte

Acest tip de tratare este aplicat în special când apele uzate au o pondere foarte mare

industrială (agrozootehnică) cu rol de a modifica pH-ul sau de a realiza o dezinfectare a apei

uzate tratate.

Atunci când procesele şi procedeele din treapta terţiară se suprapun peste treapta mecano

-biologică epurarea se numeşte epurare avansată.

Treapta terţiară este treapta de finisaj cu o pondere foarte mare, reprezentând 35% din


16

valoarea de investiţie totală.

Epurarea avansată urmăreşte procesul biologic încă din treapta mecanică şi mărirea

randamentului biologic în treapta biologică. Ea a fost aplicată în staţiile unde s-a pretat cu un preţ

de cost al investiţiei mai mic decât tratarea terţiară.

2.3. Epurarea biologică – principala soluţie de epurare a apelor uzate orăşeneşti

Sub aspect fizic, poluanţii din apele uzate pot fi materii insolubile aflate în suspensie,

care se depun sub formă de nămoluri, materii în suspensie alcătuite din particule coloidale şi

substanţe dizolvate.

Agenţii poluanţi pot fi minerali, organici şi biologici.

Eliminarea acestor categorii de poluanţi denumiţi refractari sau prioritari este foarte

importantă deoarece sunt toxici pentru cultura de microorganisme şi, în condiţii obişnuite de

epurare biologică (cu nămol activ, film biologic etc), trec neschimbaţi prin treptele de epurare. În

acest caz se impune epurarea avansată, în condiţii speciale, folosind bacterii mutante sau

ecosisteme complexe.

De asemenea, peste trei sferturi din deşeurile CBO (consumatoare biochimice de oxigen),

provin din gospodăriile populaţiei, aşa încât perspectiva sporirii conţinutului de oxigen dizolvat

în apa râurilor este condiţionată de mai buna tratare a deşeurilor menajere.

2.3.1. Procese şi procedee de epurare a apelor uzate

Tehnologia epurării apelor uzate utilizează mai multe procedee având la bază procese

fizice, chimice şi biologice, combinate în cazul unui anumit procedeu, ceea ce permite obţinerea

unor eficienţe sporite de epurare.

Procesul fizic cuprinde separaţia lichid-solid sau lichid-substanţe plutitoare.

Procesul chimic intervine în cazul dezinfectării apelor uzate purtătoare de bacterii

patogene sau la eliminarea prin utilizarea de reactivi a substanţelor în suspensie, coloidale sau

dizolvate.

Eliminarea substanţelor organice în stare de soluţie, se realizează prin procesul chimic în

paralel cu cel biologic (proces de natură biochimică).

Uzinele de tratare a apelor reziduale sunt proiectate să înlăture materii organice

(caracterizate prin CBO), suspensii solide (SS), fosfor (P) şi azot (N), până la niveluri spacificate

(depinzând de tipul de apă receptoare, calitatea dorită şi utilizările ei)- NTPA 001/2002, Ordin

1146/2002.

În acest scop pot fi folosite un număr de metode fizice, biologice şi chimice - sau

combinaţii ale lor:

tratamentul mecanic (M) înlătură particulele prin sedimentare în bazine;

adăugarea de chimicale (înainte de bazinul de sedimentare) conduce la metoda Mecanică

îmbunătăţită - Chimic (MC), ce nu necesita investiţii suplimentare, dar conduce la

modificări importante şi la performanţe chiar mai bune decât ale tratamentului biologic.

tratarea "tradiţională" biologică (B) include un bazin de aerare după cel de sedimentare,

pentru ca bacteriile aerobe să poată oxida o proporţie semnificativă a deşeurilor organice

rămase.

tratarea Biologică-Chimică (BC) perfecţionează tratamentul biologic prin adăugarea de


17

chimicale care îmbunătăţesc în principal eficienţa înlăturării fosforului prin precipitare.

tratamentul Biologic-Chimic îmbunătăţit include un bazin anoxic (fără oxigen, dar cu

nitraţi) pentru denitrificare şi uneori un rezervor anaerob, pentru înlaturarea biologică a

fosforului. Se pot adăuga substanţe chimice pentru creşterea eficienţei. Această metodă

este cea mai costisitoare din punct de vedere al investiţiilor şi necesită întreţinere atentă,

cu personal specializat.

tratamentele "naturale" extensive (inclusiv mlaştini artificiale) pot constitui alternative

ieftine funcţie de condiţiile locale. Suprafaţa necesară este mai mare decât în cazul

tehnologiilor anterioare, dar operarea este simplă.

2.3.2. Oxigenarea apei în procesul de epurare a apelor uzate

Oxigenarea apelor este un proces de transfer de masă cu aplicaţii largi în tehnica tratării

şi epurării apelor. Echipamentele de oxigenare se bazează pe dispersia unei faze în cealaltă, de

exemplu lichid în gaz sau gaz în lichid, proces consumator de energie. Difuzia oxigenului în apă,

precum şi dispersia fazelor este cel mai important factor care trebuie considerat în etapa de

concepţie şi proiectare a echipamentelor de oxigenare.

Bazinele de aerare cu nămol activ, folosite la epurarea apelor uzate orăşeneşti sau

industriale cu caracteristici similare, în scopul reducerii în principal a cantităţii de substanţă

organică (exprimate în CBO5) şi de materii totale în suspensie (MTS).

Schema de principiu a amplasării unui bazin de aerare în cadrul staţiilor de epurare este

conform fig. II.4.

Fig. II.4 Schema de principiu a amplasării unui bazin de aerare în cadrul staţiilor de

epurare

Bazinele de aerare sunt alcătuite din:

compartimente de aerare;

conducte şi jgheaburi de admisie şi de evacuare a apei şi nămolului activ;

conducte de admisie a aerului în compartimente (în cazul aerării pneumatice);

sisteme de aerare;

sisteme de reglaj şi de menţinere constantă a nivelului apei (în cazul aerarii mecanice).

În figura II.5 se prezintă schematic instalaţiile de oxigenare a apelor folosite în tehnica

epurării apelor uzate.

Concepţia instalaţiilor de aerare trebuie să permită o intervenţie rapidă în cazul unei

avarii, astfel ca înlocuirea unui echipament defect să se efectueze fără scoaterea din funcţiune a

instalaţiei în ansamblu.


18

Echipamentele funcţionează în general atât în apă, cât şi sub influenţa oxigenului din aer.

Din aceasta cauză se preferă materiale rezistente la coroziune ca oţelul inoxidabil, fonta, bronzul

şi alte materiale neferoase cum sunt ceramica, masele plastice etc.

Fig. II.6. Prezentarea schematică a echipamentelor de oxigenare în procesele de

epurare biologică cu nămol activ

a - aerare pneumatică; b - aerare mecanică; c - aerare mixtă;

1 - aer comprimat; 2 - perete de dirijare a curenţilor hidrodinamici în bazin; 3 - bazin sau

canal de aerare; 4 - rotor de aerator; 5- perie de aerare; 6 - grup de antrenare; 7 - difuzori

poroşi

Tendinţa actuală în cazul echipamentelor care nu pot funcţiona cu rezerve instalate este

dotarea instalaţiilor cu rezerve reci. În acest mod se pot înlocui agregatele defecte în cel mai

scurt timp astfel încât să nu se influenţeze negativ procesul de epurare.

CAPITOLUL III. BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR UZATE

19

CAPITOLUL III

BAZELE TEORETICE ALE SISTEMELOR DE AERARE A APELOR

UZATE

Echipamentele de oxigenare se pot clasifica după mai multe criterii fundamental diferite.

Din punctul de vedere al procedeului de obţinere a unei suprafeţe de contact interfazică,

echipamentele de oxigenare se clasifică în:

– echipamente care pulverizează apa - faza grea- în aer şi echipamente în cascadă; de

exemplu sisteme de aerare mecanică;

– echipamente care dispersează gazul - faza uşoară - în apă, de exemplu sisteme

pneumatice, aeratoare mecanice de mare adâncime etc.;

– echipamente mixte - care pulverizează apa sub formă de picături şi antrenează aerul

atmosferic prin efectul de jet la reintrarea în masa de apă din bazin, de exemplu aeratoare

mecanice de suprafaţă.

După criteriul mişcării organului activ al echipamentului de oxigenare:

oxigenarea apei cu echipamente statice de exemplu echipamente pneumatice, aeratoare

statice, ejectoare etc.;

oxigenarea apei cu echipamente dinamice de exemplu aeratoare mecanice de suprafaţă

sau de adâncime.

După criteriul gazului folosit la oxigenare echipamentele se pot clasifica în:

echipamente care dispersează aerul în apă: aeratoare mecanice de mare adâncime,

aeratoare pneumatice, ejectoare etc.;

echipamente care dispersează oxigenul pur în apa cuvei de aerare care pot fi de tip

pneumatic;

echipamente cu introducere de ozon sau aer îmbogăţit cu ozon în apă care sunt de tipul

pompelor cu jet de fluid.

După soluţia constructivă:

echipamente pneumatice de oxigenare cu difuzori poroşi, aeratoare statice etc.;

echipamente mecanice de suprafaţă, medie sau mare adâncime cu rotor, cu perie etc.;

echipamente mixte de oxigenare.

După imersia dispozitivului de dispersie:

echipamente de suprafaţă de exemplu aeratoare mecanice de suprafaţă cu rotor sau cu

perie;

echipamente de medie adâncime caracterizate prin aceea că dispozitivul de dispersie este

amplasat la o adâncime de 1÷2 m cum sunt de exemplu dispozitivele pneumatice de tip

INKA, aeratoarele mecanice de medie adâncime etc.;

echipamente de mare adâncime la care dispozitivul de dispersie este amplasat la circa

3÷120 m cum sunt de exemplu echipamentele pneumatice, cu injector, mecanice de mare

adâncime etc.


20

După tipul sistemului de introducere echipamentele de oxigenare se împart în:

aeratoare şi amestecătoare statice cu pulverizare, stropire, prelingere pe o masă de

contact, barbotare cu presiune mare sau mică, insuflare cu bule mari, medii sau fine;

aeratoare şi amestecătoare mecanice cu perii, cu rotor lent sau rapid, injectoare etc.;

aeratoare sub presiune - folosite la deferizare;

echipamente bazate pe combinarea unor procedee menţionate mai sus.

După modul de introducere a gazului echipamentele de oxigenare se clasifică în:

echipamente cu antrenare de aer atmosferic din mediul înconjurător prin efect de jet

lichid, dispozitive în cascadă etc.;

echipamente cu antrenare de aer prin efect de ejecţie de exemplu injectoarele, aeratoare

cu rotor special etc.;

echipamente cu insuflare de aer sub presiune, de exemplu aerarea pneumatică etc.;

echipamente cu oxigenarea apei în peliculă, de exemplu aeratorul cu deversor.

Pentru studiul echipamentelor de oxigenare se va folosi primul criteriu care oferă

multiple avantaje teoretice şi tehnice. Se menţionează că în fiecare grupă există subdiviziuni la

care se va face referire în capitolele următoare.

3.1. Procese de transfer de masă şi cantitate de mişcare

În procesele de tratare şi epurare a apelor oxigenarea, denumită în multe lucrări de

specialitate şi aerare, constituie operaţia de bază în asigurarea unei calităţi corespunzatoare a

apei.

Aerarea se foloseşte:

a. în procese de tratare a apelor la îndepărtarea substanţelor anorganice dizolvate sau a

elementelor chimice ca fier, mangan etc. prin oxidare şi formarea de compuşi

sedimentabili sau care pot fi reţinuţi prin filtrare;

b. la preaerarea apelor uzate cu un conţinut relativ scăzut în oxigen dizolvat înainte de

deversarea lor în reţeaua de canalizare centralizată;

c. în îndepărtarea nisipului prin barbotare cu aer în deznisipatoare;

d. în separarea şi colectarea grăsimilor emulsionate din apele uzate prin procedeul de

flotaţie, fie sub vid, fie prin presurizare;

e. în epurarea biologică a apelor uzate fie prin procedeul cu nămol activ, fie în lagune

aerate, fie în biofiltre;

f. în procese de dezinfectare prin ozonizare a apei brute captate de la o sursă în scopul

potabilizării ei.

Oxigenarea apelor este un proces de transfer de masă cu aplicaţii largi în tehnica tratării

şi epurării apelor. Echipamentele de oxigenare se bazează pe dispersia unei faze în cealaltă, de

exemplu lichid în gaz sau gaz în lichid, proces consumator de energie. Difuzia oxigenului în apă,

precum şi dispersia fazelor este probabil cel mai important factor care trebuie considerat în etapa

de concepţie şi proiectare a echipamentelor de oxigenare.

Încărcarea apei cu oxigen din aerul atmosferic sau alt mediu gazos (ozon, oxigen pur), cu

care aceasta este pusă în contact, este un proces de transfer de masă. Parametrii la care se

realizează acest proces sunt dependenţi, în principal, de factorii hidrodinamici ai regimului de


21

curgere a fazei grele - lichidul - în zona desfăşurării fenomenului de transfer. Cele două

fenomene, de transfer de masă şi de curgere hidrodinamică, nu pot fi separate, ele se

intercondiţionează reciproc şi se influenţează direct.

3.1.1. Transportul/Transferul molecular de proprietate

Transportul molecular se realizează prin mişcările individuale, haotice, cu un drum liber

mijlociu redus (agitaţie browniană) ale purtătorilor de proprietate. Transportul molecular de

cantitate de mişcare este corespunzător regimului de curgere unidirectional, mişcarea laminară a

unui curent fluid vâscos. Ecuaţia generală a transportului de cantitate de mişcare este dată de

expresia lui Newton, valabilă în cazul fluidelor incompresibile, omogene, astfel:

dy

d

dy

d

(III.1)

unde: η - tensiunea tangenţială în sensul de curgere a fluidului, η - coeficientul de vâscozitate

dinamică, dv/dy- gradientul vitezei fluidului v după normala la direcţia de curgere, v -

vâscozitatea cinematică, difuzivitatea cantităţii de mişcare şi ρ - densitatea fluidului.

Transportul/transferul molecular de masă, denumit şi difuziune moleculară, se supune

legii lui Fick :

Adx

dCDAqQ a

ama

(III.2)

dx

dCDq a

a (III.3)

unde: Qma- transferul de molecule de tip a, qa - debitul masic specific, pe unitatea de suprafaţă,

Dμ - coeficientul de difuziune moleculară a componentului a (valorile coeficientului de difuziune

moleculară pentru transferul oxigenului în apa curată sunt date în tabelul II.1), dCa/dx -

gradientul concentraţiei componentului a după direcţia de scurgere x si ρ - densitatea fluidului.

Transportul/transferul convectiv molecular implică un proces de curgere a fluidului cu

viteza V dirijată după o direcţie oarecare a spaţiului, care contribuie la împrăştierea proprietăţii

spaţiale într-un domeniu. Cele două mecanisme de transport/transfer - molecular şi convectiv se

suprapun, desfăşurându-se simultan cu intensitate superioară mecanismului molecular în regim

unidirecţional staţionar.

În regim nestaţionar (nepermanent), tridimensional ecuaţia transportului/transferului de

masă este:

2

2

2

2

2

2)()()(

z

C

y

C

x

CD

z

wC

y

vC

x

uC

t

C

(III.4)

unde: C - concentraţia masei ce se transportă sau care difuzează în fluidul în mişcare.

3.1.2. Transportul/Transferul turbulent de proprietate

Datorită asociaţiilor mari de molecule, formaţii macroscopice de particule fluide,

vârtejuri locale generate de diferenţe de concentraţie, temperatură, presiune,

transportul/transferul turbulent de proprietate, caracteristic numai mediilor fluide, este mult mai

eficient decât cel molecular. Dimensiunile purtătorilor de proprietate sunt variate în funcţie de


22

gradul de turbulenţă, apreciat prin valorile numărului Reynolds şi sunt cuprinse între 1 mm şi

dimensiunea caracteristică domeniului de curgere, de exemplu pentru conducte circulare

diametrul acesteia.

Ecuaţia care caracterizează timpul de distribuţie al concentraţiei transportului/transferului

prin mecanism turbulent, ce se suprapune celui molecular este:

x

CD

zy

CD

yx

CD

xz

wC

y

vC

x

uC

t

Ctztytx

)()()(

(III.5)

Difuzivităţile turbulente, vt = ε - pentru cazul transportului/transferului de cantitate de

mişcare, Dt - în problemele de transport/transfer de masă, sunt dependente de regimul de curgere,

caracterizat în special prin intensitatea turbulenţei. Difuzivităţile turbulente de proprietate se

determină numai pe calea experimentărilor şi valorile acestor mărimi fizice au o aplicabilitate

limitată numai la cazul concret studiat de cercetător.

Condiţii iniţiale şi la limită

Condiţiile iniţiale presupun cunoaşterea valorilor proprietăţii transferate şi a gradientului

ei la momentul iniţial de timp.

),,(),,,(

),,(),,,(

0

0

zyxt

tzyxC

zyxCtzyxC

t

t

(III.6)

Condiţiile la limită sunt reprezentate de valorile impuse funcţiei proprietăţii transportate,

problemă de tip Dirichlet şi a gradientului ei, problemă de tip Neumann, pe frontiera domeniului

în care se desfăşoară procesul de transport/transfer, în problemele de transfer de masă condiţiile

la limită pot fi formulate prin spacificarea valorilor concentraţiei pe frontiere solide sau fluide.

Condiţiile la limită pe suprafeţele solide exprimă conservarea masei pe conturul suprafeţei. Dacă

suprafaţă solidă are ecuaţia y=o atunci condiţia la limită este dată de expresia ∂C/∂y = 0, ceea ce

corespunde unui schimb nul de substanţă prin suprafaţă respectivă.

În condiţia în care suprafaţă interfazică de transfer este în mişcare condiţia la limită pe

frontiera mobilă se enunţă sub formă:

Sdn

dCbaC

(III.7)

unde: a, b, ψ - mărimi dependente de timp, S - frontiera domeniului şi dC/dn- gradientul

concentraţiei după direcţia normalei.

Condiţiile la limită impuse de legile conservării masei se pun pe frontiere prin precizarea

valorilor concentraţiei pe suprafeţele solide (C = constant) sau prin ecuaţiile de echilibru, la

interfaţa a două fluide, care corelează concentraţiile de pe cele două părţi ale interfeţei.

3.1.3. Coeficienţi de transfer

Debitul de masă transferat pe unitatea de volum este dat de relaţia:

Qm = KLA(Cs – C) (III.8)

aplicată punctual, unde KL este coeficientul de transfer de masă volumic al componentului care

difuzează în fluid prin suprafaţă interfazică A, pe unitatea de volum, în condiţii date de geometrie


23

reactor, amestec şi temperatură, sub acţiunea forţei motoare (Cs - C), în care (Cs - C) reprezintă

deficitul faţă de valoarea de saturaţie.

În general, coeficientul de transfer este dependent de o serie de parametri fizico-chimici

ai fluidelor în contact interfazic, de regimul hidrodinamic de curgere şi de caracteristicile

geometrice ale suprafeţelor prin care se realizează transferul, [62]. Astfel, coeficientul de transfer

depinde de densitatea, vâscozitatea, existenţa şi compoziţia substanţelor poluante şi de

temperatură. De asemenea, este puternic influenţat de consumul de aer, viteza de circulaţie,

viteza de mişcare a lichidului, durata expunerii etc.

Pentru calculul teoretic al coeficientului de transfer au fost elaborate diverse modele

fizice care se prezintă în cele ce urmează.

Modelul filmului laminar a fost conceput de Withmann şi dezvoltat de Lewis, Levich şi

Davies. Se consideră că rezistenţa la transferul de masă se realizează integral într-un film de

grosime δ situat la graniţa celor două fluide în contact (fig. III. 1). În acest substrat limită laminar

transferul/transportul se realizează prin mecanism molecular. La interfaţă, datorită difuziunii

moleculare, concentraţia are valoarea la saturaţie Cs, iar la adâncimea z = δ concentraţia

oxigenului este C0 < < Cs, valoare constantă.

Ecuaţia de transfer de masă este:

02

2

dz

CdD

(III.9)

cu condiţiile la limită z = 0, C = Cs z = δ, C = C0, iar Dμ coeficientul de difuziune moleculară se

presupune constant.

Fig. III.1. Modelul geometric de calcul în teoria filmului laminar

Modelul filmului laminar se poate aplica numai dacă intervalul de timp necesar stabilirii

gradientului de concentraţie este inferior duratei totale în care se realizează transferul de masă.

Modelul penetrării elaborat de Higbie are la bază ipoteza că datorită turbulenţei

particula fluidă este expusă la interfaţă un timp Δt în care se realizează transferul de masă prin

mecanism, molecular. Neacordarea timpului de expunere Δt cu parametrii curgerii hidrodinamice

constituie principala deficienţă a teoriei penetrării.

Ipoteza lui Levich presupune că fluctuaţia vectorului viteză este pe grosimea unui strat z

= λ în care mişcarea turbulentă este influenţată de condiţiile de echilibru la interfaţă.


24

În conformitate cu teoria elaborata de Levich mărimile fizice capătă următoarele forme:

a - coeficientul de difuziune turbulenta:

Dt = Kw0z2/ λ;

b - coeficientul de vâscozitate cinematică:

εt = ξw0z2/ λ = αν, cu ν> 1

c - pulsaţia vectorului viteză:

w' = w0/ λ

în care: K, ξ - constante de proporţionalitate şi w0 - mărimea medie a vitezei fluidului.

Pentru λ, grosimea stratului de lichid în care se manifestă influenţa mişcării turbulente,

din exprimarea condiţiei de stabilitate la suprafaţă presiunea dinamică ρw2 este egală cu

presiunea capilară ζ/ λ.

Modelul reînnoirii, propus de Danckwert, consideră o funcţie de distribuţie a timpului

de expunere a particulelor fluide la interfaţa de contact prin care se realizează transferul de masă.

Debitul de masă transferat este funcţie de frecvenţa de reînnoire definită ca raport al vitezei de

producere a unei noi suprafeţe şi suprafaţa totală de transfer.

Modelul film-penetrare, elaborat de Torr şi Marchello, consideră că rezistenţa totală la

transferul de masă este creată de un strat subţire de grosime δ la interfaţa care se reînnoieşte

mereu prin schimbul particulelor fluide de la suprafaţă cu cele din interiorul masei fluide. Teoria

film-penetrare are la bază un model fizic similar cu cel al teoriei filmului dublu, la interfaţă.

Se asociază filmului de la interfaţă o funcţie statistică de existentă care ia în considerare

înlocuirea întâmplătoare a acestuia cu porţiuni din masa fluidă.

Coeficientul de transfer de masă este dat de relaţia:

2

12

2

1

)()(

D

fcthfDKL

(III.10)

unde: f reprezintă fracţiunea din interfaţa gaz-lichid care este înlocuită în fiecare unitate de timp,

δ este grosimea filmului de lichid de la interfaţă.

3.1.4. Similitudinea proceselor de transfer de masă

Se consideră ecuaţia de difuzie moleculară convectivă în regim staţionar şi curgere

unidirecţională în direcţia axei Ox, de tipul:

2

2

x

CD

x

Cu

(III.11)

În diferenţe finite termenii se scriu sub forma:

l

Cu

x

Cu

~ ;

22

2

~l

CD

x

CD

(III.12)

de unde, conform relaţiei III.1 transformată în diferenţe finite, rezultă numărul adimensional al

lui Peclet:

D

ulPem

(III.13)

sau criteriul de similitudine al lui Peclet pentru transportul/transferul molecular.


25

Raportul numerelor Peclet şi Reynolds pentru curgerea hidrodinamică conduce la

criteriul Prandtl pentru difuzie:

DD

v

vul

DulPr

/

/

(III.14)

Criteriul Prandtl pentru difuzie, care exprimă raportul a două constante fizice moleculare,

dă indicaţii asupra profilelor distribuţiei de viteză şi concentraţie în fluid. Astfel, în cazul gazului

numărul lui Prandtl este de ordinul unităţii şi cele două profile sunt cvasiparalele, (fig. III.2.). În

cazul lichidelor, la care numărul lui Prandtl pentru difuzie este de ordinul miilor, efectul

vâscozităţii este mult mai puternic decât al difuzivităţii moleculare şi profilul de viteză rămâne

mult în urma celui de concentraţie.

Fig. III.2. Distribuţiile de viteză şi concentraţie în faza lichidă şi gazoasă la interfaţă: Ug, UL

- viteza gazului şi respectiv a lihidului; Cg CL - concentraţiile în faza gazoasă şi respectiv

lichidă

Ecuaţia criterială de bază a procesului de transfer de masă este:

Nu =A RexFr

ySc

z, (III.15)

în care: A, x, y, z sunt determinaţi empiric pentru fiecare caz concret studiat.

3.2. Bazele teoretice ale proceselor de aerare/oxigenare

Dizolvarea unui gaz, de exemplu oxigen, într-un fluid greu, de exemplu apa, este un

proces de transfer de masă ce se desfăşoară în patru faze distincte, dependente de trecerea unei

particule de gaz în lichid (fig. III.3.). Prima fază implică trecerea moleculelor oxigenului prin

stratul de vapori de la interfaţa gaz-lichid creat ca urmare a vaporizării lichidului. În etapa a

doua, moleculele de oxigen trebuie să parcurgă filmul de gaz de la interfaţa celor două fluide, pe

partea dinspre faza de vapori. Ulterior moleculele de oxigen trebuie să parcurgă filmul de lichid

situat la interfaţa celor două fluide şi în final (faza a patra) oxigenul trebuie să fie dispersat prin

întreaga masă de lichid. Condiţiile hidrodinamice de curgere din cele patru zone condiţionează


26

viteza procesului în fiecare etapă. În condiţii de repaus difuzia oxigenului prin lichid este faza

lentă care condiţionează viteza de desfăşurare a procesului de transfer de masă.

În lichidul în repaus oxigenul se transferă masic prin difuzie moleculară; ecuaţiile acestui

fenomen se pot utiliza practic la calculul vitezei procesului de transfer sau la determinarea

variaţiei concentraţiei de oxigen în funcţie de timp.

În regim de curgere turbulentă creat în mod natural sau artificial prin agitaţie mecanică,

transferul de masă în masa lichidă se realizează cu viteză sporită prin convecţie naturală sau

forţată.

La interfaţa gaz-lichid forma suprafeţei libere de separaţie, precum şi direcţia de mişcare

a fazelor au o mare importanţă în procesul de transfer. În cazul curgerii transversale cu viteză

redusă suprafaţa de contact este plană, (fig. III.4.a) şi rezultanta forţei conducătoare a procesului

de transfer de masă este mult mai mică decât în situaţia apariţiei unor neregularităţi ale interfeţei

(fig.III.4.b). Formarea vârtejurilor, la anumite viteze de curgere ale fazelor, determină o creştere

bruscă a suprafeţei interfaciale pe unitatea de volum.

Sistemul hidrodinamic de emulsie gaz-lichid este un sistem în mişcare de vârtejuri

suprapuse peste o mişcare de translaţie a fazei de gaz care se deplasează cu viteză mare.

Fig. III.3 Etapele procesului de transfer de masă a oxigenului într-o soluţie apoasă:

P02 - presiunea parţială a oxigenului în aerul atmosferic; P02i - presiunea parţială a

oxigenului la interfaţă; C02 - concentraţia oxigenului în aerul atmosferic; Ci - concentraţia

oxigenului la interfaţă în faza lichidă; C - concentraţia oxigenului dizolvat în masa de

lichid


27

Fig. III.4.

Forma suprafeţei libere de contact

interfazic gaz-lichid:

a - suprafaţă interfacială în

repaus; b - suprafaţă interfacială

caracterizată prin apariţia

vârtejurilor de graniţă

3.2.l. Transferul oxigenului din aer în apă

Sistemul gaz-lichid urmează legile de transfer de masă de la o fază la alta pentru a atinge

la limită o stare de echilibru. Aerul este un amestec de gaze ce conţine în principal azot şi oxigen

şi în proporţie redusă dioxid de carbon şi alte gaze. Dintre aceste gaze numai dioxidul de carbon

reacţionează chimic cu apa formând acidul carbonic.

Diferiţii constituenţi ai aerului sunt solubili în apă în conformitate cu legea lui Henry

pentru soluţii diluate, la echilibru, concentraţia unui gaz dizolvat în lichid este direct

proporţională cu presiunea parţială a gazului în faza de vapori cu care soluţia este în contact,

conform relaţiei:

CS = KHpr (III.16)

unde: CS - concentraţia la saturaţie, a componentului dizolvat în lichid, KH - coeficient de

absorbţie, pr - presiunea parţială a componentului în volumul de gaze de la interfaţă, (fig. III.5).

Presiunea parţială a oxigenului din aer este prO2 = 0,209 bar, iar a dioxidului de carbon

prCO2 = 0,00029 bar. Aerul conţine oxigen în concentraţia de 20,9% exprimată în volume.

Coeficientul de transfer de masă în faza lichidă KL este dependent de coeficienţii

convectivi de transfer de masă în gaz KgC şi în lichid KLC conform relaţiei de bilanţ masic:

KgC(po2-po2i)=-KLi(C-Ci)=-KL(C-CS) (III.17)

de unde rezultă:

LCgC

H

L KK

K

K

11

(III.18)

Relaţia (III.28) exprimă în general coeficientul de transfer în funcţie de rezistenţa fazei la


28

interfaţă şi de constanta legii lui Henry. Astfel, pentru gazele cu solubilitate scăzută (oxigen,

azot, dioxid de carbon) procesul de transfer de masă este dependent îndeosebi de viteza de

transfer prin interfaţa lichidului.

Fig. III. 5. Dependenţa concentraţiei oxigenului dizolvat funcţie de presiunea parţială a

acestuia în faza de gaz

3.2.2. Modele de transfer de masă

Studiul general al fenomenelor de transfer de masă permite clasificarea acestora în

funcţie de caracteristicile hidrodinamice ale mişcării din domeniul în care se desfăşoară procesul

de transfer. În acest mod procesele de transfer se pot trata unitar pe grupe care se modelează

matematic sub forma unor modele idealizate cu importanţă ştiinţifică şi tehnică deosebită.

3.2.2.1. Transferul oxigenului din bula de gaz în apă

Se consideră o bula de gaz situată la o anumită adâncime a apei. În baza teoriei filmului

în lichid, la interfaţa lichid-gaz, se formează un strat subţire de grosime δ care opune rezistenţă

maximă în procesul de transfer de masă. În stratul imobil de grosime δ apare fenomenul de

difuziune moleculară, proces care se desfăşoară cu viteză scăzută, (fig. III.6).

Fig. III. 6.

Transferul oxigenului din bula de aer

în lichid


29

Pentru valori mici ale raportului grosimii δ şi raza bulei de aer şi ale concentraţiei gazului

fluxul de oxigen în direcţia normalei la suprafaţa de contact ce delimitează volumul bulei în faza

lichidă este dat de relaţia:

dx

dCDqm

(III.19)

unde: dC/dx este gradientul concentraţiei după direcţia normalei la suprafaţa de separaţie apă-aer.

Fluxul la suprafaţa lichidului se determină prin evaluarea gradientului dC/dx pentru x = 0,

de forma:

5.0

5.0

0)/(

)/(

Dkth

DkDCa s

xm (III.20)

3.2.2.2. Modelul de curgere cu amestecare ideală completă

Amestecarea completă în bazine de reacţie este un proces hidrodinamic care poate fi

modelat matematic în scopul urmăririi evoluţiei concentraţiei în timp. Practic curgerea

hidrodinamică în reactoare se realizează prin convecţie forţată mecanic şi are ca efect

amestecarea în întreaga masă fluidă sau în secţiunea considerată. Procese de acest tip se întâlnesc

într-o serie de instalaţii industriale de epurare a apelor uzate cum ar fi reactoare de amestecare

rapidă ce utilizează substanţe chimice pentru coagulare, instalaţii dotate cu amestecătoare

speciale şi în oxigenarea apelor în bazine de aerare cu nămol activat, în aerarea extinsă, în

injectoare pentru introducerea oxigenului etc. O problemă deosebită a acestui model este însăşi

tehnologia de testare a echipamentelor de oxigenare care are la bază ipoteza amestecării

complete.

Ecuaţia care descrie variaţia concentraţiei în domeniul perfectei amestecări se stabileşte

pe baza bilanţului masic (conform schemei date în figura III.7.):

)(0 CVrQCQCdt

dCV

sau

)()( 0 CVrCCQdt

dCV

(III.21)

unde:V - volumul reactorului, dC/dt - gradientul concentraţiei în timp, Q - debitul de lichid care

traversează reactorul şi r(C) - viteza de reacţie a substanţei care difuzează (oxigenul în procese

de oxigenare ).

În condiţiile regimului permanent, staţionar, când acumularea de substanţă este nulă,

rezultă ecuaţia:

Q(C0-C)+Vr(C)=0 (III.22)

sau

00

)(1

QC

CVr

C

C

(III.23)


30

Fig. III. 7. Modelul amestecării complete ideale

În figura III.8 se prezintă modul de variaţie a concentraţiei în domeniul amestecării ideale

perfecte pentru o variaţie impuls a concentraţiei la intrare între C0 şi C1, la momentul t = t0 de

timp, [26].

Fig. III. 8. Distribuţia concentraţiei în regimul de amestecare completă ideală

3.2.2.3. Modelul curgerii de tip piston

Condiţiile hidrodinamice pentru realizarea modelului de curgere de tip piston sau de tip

tampon se creează în spaţii cu lungime mare în care se poate presupune că în direcţia de mişcare

nu există amestecare între particulele fluide. În instalaţiile industriale acest model este valabil în

cazul urmăririi variaţiei concentraţiei în zone caracterizate prin rapoarte mari lungime/lăţime, de

exemplu în conducte, reactoare longitudinale etc.

Gradientul concentraţiei în timp în regiunea curgerii de tip piston este dat de ecuaţia:

)(Crx

C

A

Q

t

C

(III.24)

unde: C - concentraţia oxigenului transferat, Q - debitul în volume de lichid care parcurge

reactorul, A - aria secţiunii transversale a reactorului, r(C) - viteza de reacţie a gazului în apă şi

dC/dx- gradientul concentraţiei în lungul reactorului.


31

Fig. III.9. Curgerea fluidului greu la modelul de tip piston

Pentru o viteză de reacţie dată, de exemplu r( C ) = k C , relaţia 1

0 )(

C

C Cr

Cd

Q

V

permite

calculul volumului reactorului longitudinal.

Fig. III.10. Modul de variaţie a concentraţiei în reactorul caracterizat prin curgerea

lichidului de tip piston

3.2.2.4. Modelul de curgere tip piston cu dispersie

Problemele extreme reprezentate teoretic de modelele de amestecare completă şi de

curgere piston se întâlnesc rar în instalaţiile industriale deoarece ele reprezintă cazuri idealizate.

Abaterile de la acestea apar datorită recirculărilor, curgerilor preferenţiale cu tendinţă de

scurtcircuitare a reactorului, zonelor locale de stagnare din reactor etc.

Metoda de bază în astfel de cazuri neideale este determinarea experimentală a hidraulicii

reactorului şi a caracteristicilor de amestecare. Un alt procedeu este de a considera dispersia

longitudinală şi transversală ca fenomen ce se suprapune peste transferul de masă molecular.

Pentru exemplificare se consideră un model de curgere de tip piston cu dispersie longitudinală.

În acest caz reactanţii sunt amestecaţi în direcţia axei longitudinale datorită gradienţilor de

concentraţie, dispersiei şi difuziei turbulente.

Ecuaţia cu derivate parţiale care descrie schimbul în concentraţie în lungul axei Ox (fig.

III.11) a domeniului de curgere este:


32

)(2

2

Crx

CD

x

Cu

t

Cd

(III.25)

unde: u -viteza longitudinală de curgere a apei şi Dd -coeficientul de dispersie axială dat de

expresia Dd = Dμ + εd, unde Ed este coeficientul de dispersie turbulentă determinat experimental

pentru fiecare caz concret în parte.

Fig. III.11. Model pentru studiul curgerii de tip piston cu dispersie longitudinală

Modelul de curgere de tip piston, cu variantele sale, se aplică în cazul instalaţiilor de

oxigenare în curent ascensional, la instalaţiile de ozonizare în conducte, în oxigenarea apelor cu

injectoare de medie şi mare adâncime şi la multe alte aplicaţii din epurarea apelor uzate ca de

exemplu la clorinare, camere de floculare etc.

3.2.2.5. Modelarea surselor de masă în curent

Concentraţia oxigenului dizolvat sau în general a unei substanţe oarecare, poate varia în

fiecare punct din domeniu lichid ca urmare a mişcării şi a procesului de transfer de masă.

Ecuaţiile care descriu modul de variaţie al concentraţiei în timp devin:

a. pentru cazul amestecării complete:

qVCVrCCQdt

dCV )()( 0

(III.26)

b. curgere de tip piston:

AqCArx

CQ

t

CA

)(

(III.27)

c. curgere de tip piston cu dispersie longitudinală:

yCrx

CD

x

Cu

t

Cd

)(

2

2

(III.28)

în care: q reprezintă intensitatea sursei de substanţă, în kg/m3h.

Termenul q poate fi pozitiv dacă substanţa este introdusă, generată în sistem sau negativ

dacă sistemul consumă substanţă din curentul fluid.


33

3.2.2.6. Acumularea în masa fluidă

Procesele de transfer de masă se pot desfăşura în regim staţionar, fără acumulare de masă

în sistem, sau nestaţionar, cu acumulare de masă în lichid. În general, procesul de oxigenare

decurge în regim nestaţionar, tranzitoriu, în care concentraţia gazului dizolvat variază în timp. În

ipoteza că între lichid şi gaz nu apar reactii chimice, constanta vitezei de reacţie k este nulă, se

poate scrie ecuaţia balanţei de material sub forma egalităţii dintre masa acumulată în lichid şi cea

de lichid:

)( CCD

V

A

dt

dCs

(III.29)

unde: A - mărimea suprafeţei de contact la interfaţa gaz-lichid şi δ - grosimea filmului.

În ecuaţia (III.29) se notează raportul Dμ /δ cu KL [m/h] - coeficientul de transfer de masă

a gazului în lichid, iar produsul KLA/V = KLa [h-l] este denumit coeficientul de transfer al

oxigenului din aer în apă.

Pentru condiţii fizice de realizare a procesului de transfer date, mărimea optimă a bulelor

de gaz în lichid, respectiv a picăturilor de lichid în gaz corespunde obţinerii valorilor maxime ale

coeficientului de transfer de masă.

3.3. Consideraţii asupra procesului de aerare la epurarea biologică a apelor uzate

Metoda cea mai eficientă şi economică de îndepărtare a substanţelor organice prezente în

apele uzate este folosirea procedeelor biologice. Acestea au la bază reacţiile metabolice ale

biomasei.

Compoziţia şi concentraţia biomasei active, precum şi randamentul de distrugere a

substanţelor organice prin mineralizare sunt dependente de condiţiile de mediu printre care se

menţionează: compoziţia şi concentraţia substanţelor organice impurificatoare din apa uzată,

temperatură, concentraţia oxigenului dizolvat în exces în apa uzată, condiţiile de amestec,

tehnologia de epurare şi modul de exploatare a instalaţiei de epurare.

Apele uzate industrial sau urban sunt amestecuri neomogene de compuşi organici simpli

sau complecşi, cu o largă variaţie în concentraţie şi compoziţie. Diferitele specii ale biomasei

(biocenoză) coexistă într-un echilibru dinamic.

Unele substanţe organice, prezente ca poluanţi în apele uzate, cu o biodegrabilitate

ridicată şi pot fi mineralizate uşor de către microorganisme. Altele, sunt rezistente la acţiunea

metabolismului microorganismelor şi pentru degradarea lor apare ca necesară o floră selecţionată

şi adaptată la materia organică.

Epurarea biologică utilizează două grupe de microorganisme fiziologic diferite:

Microorganismele anaerobe sunt utilizate în gospodăria de nămol la fermentaţia

anaerobă a nămolurilor.

Microorganismele aerobe sunt folosite la epurarea biologic a a apelor uzate care conţin

substanţe organice dizolvate sau în stare de suspensie şi la stabilizarea aerobă a nămolurilor.

Pentru epurarea biologică aerobă a apelor uzate se folosesc procedee cu alimentare

continuă sau discontinuă clasificate în : procedeu de epurare cu nămol activ, biofiltre, iazuri

biologice - lagune aerate.

Procedeul cu nămol activ, datorită calităţilor ce le prezintă - printre care buna

adaptabilitate la variaţiile încărcării organice, s-a generalizat ca utilizare.


34

3.3.1. Aerarea apei în procese de epurare cu biomasă în suspensie (epurare cu nămol

activ)

Procedeul cu nămol activ presupune preepurarea apei uzate prin procese fizico-chimice -

treapta primară - înainte ca aceasta să pătrundă în treapta biologică. În bazinul de aerare,

reactorul biologic, apa uzată, amestecată cu nămolul activ recirculat, este oxigenată printr-un

procedeu oarecare, (fig. III.12). Apa epurată, în proporţie de 94...97%, este separată de

flocoanele de nămol activ în decantorul secundar.

Fig. III. 12. Schema generală a procesului tehnologic de epurare a apei uzate cu

nămol activ. Procedeu convenţional.

Floconul de nămol activ este unitatea structurală de bază a procesului. El se prezintă sub

forma unei mase gelatinoase, secretată de microorganisme, care conţine bacterii şi sub stante

inerte. În flocon, considerat ca un tot unitar, apare o interacţiune între diferitele organisme

existente ceea ce conduce la formarea unui lanţ trofic cu o înaltă eficienţă în epurarea apelor

uzate.

Procesul de epurare biologică cu nămol activ este dependent de o serie de fenomene:

a – fizice;

b – chimice;

c – biochimice;

d – hidraulice.

Tratabilitatea apei uzate cuprinde caracteristicile fizico-chimice ale apei de epurat,

capacitatea substanţelor organice impurificatore de a fi biodegradate, timpul în care se produce

metabolismul etc. Pot fi considerate ca tratabile biologic apele uzate care în lungul parcursului

printr-o instalaţie de epurare biologică corect dimensionată şi exploatată, sunt purificate prin

îndepărtarea substanţelor organice totale (CCO) în proporţie de 60-90% şi a substanţelor

organice asimilabile în 80...98%, [26,27].

Cunoaşterea perfectă a proceselor şi a tuturor acestor factori, precum şi a corelaţiilor

optime dintre aceştia, conduce la obţinerea unor instalaţii de epurare biologică cu eficienţă

maximă de reţinere şi neutralizare a substanţelor organice.

Necesarul de oxigen în procesul biochimic de epurare rezultă din diagrama dată în figura

III.13. Concentraţia oxigenului dizolvat în masă de apă din reactorul biologic, optimă din punct

de vedere tehnic şi economic, este de 1...3 mg O2/l.


35

Fig. III.13. Concentraţia oxigenului necesară în bazinul de aerare cu nămol activ

În figura III.14 se dă modul de variaţie a oxigenului necesar în bazinul de aerare în

funcţie de gradul de epurare.

Fig. III.14. Modul de variaţie a oxigenului necesar în bazinul de aerare în funcţie de gradul

de epurare al apei

Necesarul de oxigen R, exprimat în kgO2/zi, pentru reacţiile metabolice biochimice se

determină folosind ecuaţia:

SbLaR r (III.30)

unde: Lr - cantitatea medie de substanţă organică îndepărtată zilnic (Lr = Lin – Lef rezultă că

diferenţa încărcării organice a apei la influent Lin şi respectiv în efluent Lef), în CBO5, S -

concentraţia de bacterii existente la timpul t, exprimată în cantitate medie de substanţă volatilă,

în mg/l, a, b- constante caracteristice procesului cu semnificaţia: a - cantitatea de oxigen


36

consumată pe unitatea de material organic îndepărtat, în kgO2/kg, b - oxigenul consumat de

cantitatea unitară de nămol activ din sistem în timp de o zi respiraţie endogenă- în kgO2/kg zi.

Debitul de aer specific este dat de relaţia:

)(

)(

121

1

CCdnKK

LLmQ

s

efin

vs

[m

3aer/m

sapă uzată]

(III.31)

unde: ml -debitul de oxigen specific necesar pentru îndepărtarea unei unităţi masice de încarcare

organică exprimată în CBO5 (ml = o,9...2,2 kgO2/kgCBO5) în dependenţă cu regimul de

funcţionare a echipamentelor de oxigenare, K1 - coeficient care ia în considerare tipul

echipamentului de oxigenare şi dispunerea lui în aerotanc, K2 - coeficient dependent de cota de

imersiune a echipamentului de oxigenare, n1 - coeficient dependent de temperatura apei uzate şi

d - coeficient de calitate a apei uzate.

3.3.1.1. Amestecarea în procese de oxigenare cu nămol activ

Amestecarea fluidului trifazat, apă-aer-flocoane de nămol activ, din bazinul de aerare

este una dintre condiţiile tehnologice funcţionale ale echipamentelor de oxigenare în procesele

biologice cu nămol activat. O bună amestecare conduce la omogenizarea fazelor, la contactul

intim al bacteriilor aerobe mineralizatoare cu substanţa organică poluantă şi cu oxigenul necesar

procesului metabolic.

Alături de temperatură şi de concentraţia oxigenului dizolvat în masa de apă din bazin,

turbulenţa poate contribui la creşterea activităţii metabolice a nămolului.

Turbulenţa lichidului, indice al procesului de amestecare, are ca rol:

a) menţinerea în suspensie a flocoanelor de nămol activ;

b) îndepărtarea mediului apos sărac în oxigen din imediata vecinătate a floconului de

nămol activ şi favorizarea contactului intim dintre acesta, substanţa nutritivă şi oxigen. Totodată,

turbulenţa accentuată, prin fenomene de forfecare, conduce la fragmentarea flocoanelor de nămol

activ. Se obţin astfel flocoane de nămol activ cu dimensiuni mult mai mici şi cu suprafeţe mari

de contact, ceea ce are ca efect final mărirea vitezelor de asimilare a poluanţilor şi de respiraţie.

Într-un recipient amestecarea este apreciată prin doi factori:

a) gradul de turbulenţă;

b) viteza de circulaţie.

Gradul de turbulenţă se apreciază prin: valorile numărului adimensional al lui

Reynolds, definit prin relaţia Re = ud/v = ρud/η, unde ρ, ν şi η sunt constante ale fluidului:

densitatea, vâscozitatea cinematică şi respectiv dinamică; u - viteza caracteristică a

echipamentului de oxigenare cu dimensiunea d.

Viteza de circulaţie a fluidului se exprimă prin intervalul de timp necesar ca întregul

volum din vasul de reacţie să execute o trecere printr-o suprafaţă dată, de exemplu suprafaţa

delimitată de exteriorul palelor retorice sau suprafaţa orificiului unui ajutaj, [86].

În procesele de oxigenare a apelor amestecarea se realizează prin convecţie forţată. Acest

fenomen conduce la o turbulenţă accentuată capabilă să genereze procese de difuziune şi

dispersie turbulentă.

Pentru aprecierea intensităţii procesului de agitare se defineşte gradientul de viteza G prin

formula:


37

70...5

2/1

V

PG

s

-1

(III.32)

unde: P - puterea unitară a agregatului de aerare-amestecare şi η - vâscozitatea dinamică a

lichidului din cuva de aerare cu volumul V.

Condiţiile fizice de realizare a procesului de transfer de masă în oxigenarea apelor impun

generarea unei dispersii lichid-gaz. Teoria generală a transferului de masă prin interfaţa gaz-

lichid cu dublu film la suprafaţa de contact poate fi utilizată global la studiul functionării

echipamentelor de oxigenare în masa de apă. Astfel, unanim se acceptă, în modelul fizic al

transferului de masă a oxigenului în apă, că valorile coeficientului de transfer K pot fi exprimate

global în funcţie de parametrii măsurabili ai turbulenţei, ca de exemplu gradientul mediu

temporal de viteză.

3.3.1.2. Condiţii hidrodinamice ale procesului de oxigenare cu nămol activ

În procesele de epurare biologică cu nămol activ se impune condiţia ca flocoanele de

nămol activ să nu se depună pe radierul cuvei. Factorul hidrodinamic care condiţionează

respectarea condiţiei de mai sus este viteza curentului fluid. La valori mici ale vitezei fluidului

polifazat în zona radierului flocoanele de nămol activ se depun şi intră în condiţii de anaerobie.

O particulă solidă aflată iniţial în stare de repaus pe radierul cuvei poate fi pusă în

mişcare prin:

a) alunecare;

b) rostogolire;

c) săltare.

Se consideră cazul antrenării particulei solide prin alunecare, în zona adiacentă radierului

gradientul de viteză este maxim ca urmare a proprietăţilor de adeziune şi vâscozitate. Pentru

calculul vitezei de antrenare se defineşte viteza de fund Vf (fig. III.15.) ca acea valoare medie a

vitezei la distanţa αd de radier, unde d este diametrul particulei, iar α un număr subunitar. Asupra

particulei solide acţionează următoarele forţe:

a - forţa de presiune dinamică frontală

FD=K1ρd²v²f (III.33)

b - forţa portantă

Fz=K2ρd²v²f (III.34)

c - greutatea particulei submerse

)(6

3

ss

dG

(III.35)

unde : γs , γ - greutatea specifică a particulei solide şi respectiv a fluidului, K1, K2 -constante

dimensionale.

În cazul bazinelor de oxigenare a apelor se consideră că viteza limită orizontală medie de

antrenare a curentului lichid este vmo = 15 cm/s, valoare medie între vmo = 24 cm/s şi vmo = 13,8

cm/s. Pentru sistemele de aerare pneumatice la care mişcarea este preponderent verticală se

impune ca valoarea componentei ascensionale a vitezei să depăşească 30 cm/s. Această valoare

este superioară mărimii hidraulice a flocoanelor de nămol activ şi procesul de sedimentare în

aerotanc nu se poate desfăşura.


38

Fie. III.15. Schema de calcul pentru definirea vitezei de fund vt în zona radierului

3.3.2. Aerarea apei în procese cu film biologic (epurare cu biomasă fixată)

În afara procedeului de epurare cu nămol activ există tehnologii de epurare biologice care

expun un film biologic fixat pe un suport solid. Acest film biologic, care conţine biomasă, este

pus în contact cu aerul atmosferic şi cu apa uzată supusă procesului de purificare, între cele două

procedee sunt deosebiri structurale fundamentale. În procesul cu nămol activ floconul este

unitatea, structurală de bază care conţine toate speciile lanţului trofic necesare mineralizării

substanţelor organice. Flocoanele de nămol activ conţin aceeaşi comunitate biologică. În

procesele cu film biologic speciile comunităţii sunt organizate în lungul tehnologiei de epurare

astfel că apa uzată, pe masura descompunerii substanţelor organice, în fiecare etapă a

desfăşurării fenomenului întâlneşte bacteriile următoare din lanţ. El utilizează o succesiune de

comunităţi biologice stabilite la diferite niveluri ale filmului şi asociate cu diferite grade de

epurare. Microorganismele din filmul biologic sunt mai uşor adaptabile la încărcări prin şoc

tocmai datorită succesiunii asociaţiilor bacteriologice existente în peliculă.

În tehnologiile de epurare cu nămol activ flocoanele trebuie mereu agitate şi menţinute în

stare de suspensie ceea ce conduce la un consum de energie, în procesele cu film biologic acesta

este fixat pe o suprafaţă dură, solidă, dar se consumă o cantitate de energie pentru pompajul

lichidului şi împrştierea apei uzate pe suprafaţa peliculei biologice.

În esenţă principiul procesului de epurare biologică cu film este reprezentat grafic în

figura III.16.

Fig. III.16. Prezentarea schematică a filmului biologic şi a activitaţii lui


39

Oxigenarea peliculei de lichid se realizează prin difuzia oxigenului din aerul atmosferic

prin interfaţa gaz-lichid. Oxigenul dizolvat în lichid difuzează prin interfaţa lichid-substrat în

pelicula biologică. Metaboliţii produşi de biomasă (alcanli, acizi, dioxid de carbon, metan,

hidrogen sulfurat etc.) în particular dioxidul de carbon, traversează în sens invers interfaţa lichid-

peliculă biologică şi difuzează în curentul de gaz. Nutrienţii din pelicula biologică ajung în

centrul activ al microorganismelor prin procese de difuzie.

Profilul concentraţiei oxigenului dizolvat din pelicula biologică şi din filmul de lichid

este prezentat fig. III.17. La anumite grosimi ale peliculei biologice şi la valori mai mari ale

concentraţiei substanţei organice se ajunge la condiţia de anaerobie.

Fig. III.17.

Variaţia concentraţiei

oxigenului dizolvat în interiorul

filmului biologic şi în lichid

pentru două valori ale

concentraţiei materiei organice

(substrat)

Procedeul tehnologic de epurare cu peliculă biologică se poate realiza în mai multe

variante: biofiltre, discuri biologice, tambur biologic, şurub biologic.

3.3.2.1. Procedeul de epurare biologică în biofiltre

Biofiltrul sau filtrul bacterian este un al doilea sistem utilizat curent în epurarea

biologică aerobă (fig. III.18).

Gradul de epurare, randamentul de îndepartare a substanţelor organice exprimat în

CBO5, este de circa 80% ceea ce conduce la ideea unei încărcări de ordinul 10...30 mg CBO5/l;.

În cazul umpluturii clasice, cocs metalurgic, piatră silicioasă cu granule de 4o...8o mm,

biofiltrele de mică încărcare au o sarcină hidraulică redusă de 0,4 m3/m

2.h şi o biodegrabilitate de

0,08...0,15 kg CBO5/m3 şi zi.

Ele funcţionează şi fără recircularea apei. În cazul umpluturii clasice şi de masă plastică

neordonată biofiltrele de mare încarcare, filtrele au o sarcina hidraulica de 0,7 m3/m

2 h şi o

biodegrabilitate de 0,7...0,8 kg CBO5/m3 şi zi. În cazul umpluturii cu masă plastică ordonată

sarcina hidraulică poate creşte la 1,5...3,0 m3/m

2-h iar biodegrabilitatea atinge valori în gamă

1...5 kg CBO5/m3 şi zi; În acest caz al umpluturii din masă plastică ordonată suprafaţa specifică

de contact ia valori de ordinul 300 m2/m

3, încărcătura prezentând un gol de 95% ceea ce explică

valorile ridicate ale parametrilor de eficienţă.


40

Fig. III.19. Filtru biologic:

1- strat de repartiţie; 2 - distribuitor; 3 - strat util; 4 - strat filtrant; 5 - fund drenat;

6 - construcţie din beton; 7 -alimentare apă uzată; 8 - evacuare apă tratâtă

Materialul de umplutură se caracterizează prin:

a. suprafaţa specifică a, exprimată în m2/m

3 de volum, parametru care caracterizează

suprafaţa activă a peliculei biologice - depinde de valorile raportului 6/d;

b. porozitatea E a mediului, sau fracţia de goluri.

Parametrul E trebuie să fie suficient de mare pentru a permite schimbul substanţelor în

exces din biomasă şi o circulaţie corecţii a aerului în interiorul biofiltrului. Este de precizat că

porozitatea E scade odată cu reducerea diametrului d a granulelor. Porozitatea şi rugozitatea

materialului de umplutură joacă un rol important în fixarea şi oxigenarea peliculei biologice.

Pentru studiul curgerii apei prin filtrul biologic se propun diverse modele cum sunt:

modelul piston difuzional - Hout şi Coupal,

modelul în cascadă cu dublă amestecare în paralel- Van Swaaij,

model derivat din curgere de tip piston difuzional combinat cu schimbul în masa lichidă

în zonele de apă moartă din orificiile de curgere, [26].

Pentru cazul general al unor umpluturi de diverse naturi se poate scrie ecuaţia: n

n avkkvg

h

t

22

3/13/1 Re (III.36)

unde: k2 = 3 şi n = 0,83 pentru o umplutură din sfere de porţelan şi k2 = 1,5 şi n = 0,53 pentru

sfere sparte. În tot acest studiu hidrodinamic de curgere a apei uzate prin filtrul biologic nu a fost

luată în considerare rugozitatea diferitelor medii de umplutură.

În figura III.20 se prezintă schematic modul de lucru al fitrului cu peliculă biologică. Din

punct de vedere hidrodinamic apar posibile două regimuri:

a) regimul laminar de curgere corespunzător valorilor numarului Reynolds în gamă Re <

3000

b) regimul turbulent pentru Re >3000.

În general biofiltrele sunt utilizate pentru ape uzate cu o biodegrabilitate ridicată care

conţin substanţe organice în concentraţii scăzute. Pentru ape uzate industrial epurarea în

biofiltre nu este recomandată şi este de preferat procedeul biologic cu nămol activ.


41

Fig. III.21. Modele fizice pentru filmul biologic:

a, b - modele fizice pentru filmul biologic (modelul e greu de aplicat teoretic, de preferat

cazul b care permite modelarea curgerii în film); c - profilul de viteze şi concentraţie

pentru cazul modelului b

3.3.3. Aspecte practice de calcul al procesului de aerare a apelor uzate menajere

În apa curată viteza de transfer a oxigenului este dată de relaţia:

dC/dt = aKL, (Cs - C),

unde: a - suprafaţa specifică, KL - coeficientul de transfer pe unitatea de volum şi (Cs -

C) -deficitul de oxigen faţă de saturaţie - forţa conducătoare a procesului de transfer.

Pentru un echipament de oxigenare care lucrează la suprafaţa apei se obţine relaţia

generală dC/dt = KLs (Cs - C)S/V. În apa uzată valorile termenilor a, KL, KLs, aKL Cs se modifică

ca urmare a influenţei substanţelor poluante.

3.3.3.1. Variaţia concentraţiei la saturaţie

Valorile concentraţiei la saturaţie ale oxigenului în apa impurificată sunt dependente de

concentraţia produşilor prezenţi în lichid - apreciată în general prin salinitatea apei, de presiunea

la care se desfăşoară procesul de transfer de masă, de compoziţia şi concentraţia gazului care

difuzează.

Corecţia concentraţiei la saturaţie cu salinitatea apei. Concentraţia Cs la echilibru la

presiunea atmosferica de Pat - 760 mm col Hg. variază cu temperatura conform datelor din

tabelul III.2.

Influenţa salinităţii apelor asupra solubilităţii oxigenului din aer în apă este dată de relaţia

de corecţie:

t

SCsuz

5,32

65,2475

(III.37)

unde : t -temperatura în grade Celsius.


42

Tab. III.1. Concentraţia oxigenului dizolvat la saturaţie în apa curată în funcţie de

temperatură

t Cs t Cs t Cs

[°C] [mgO2/l] [°C] [mgO2/l] [°C] [mgO2/l]

1 14,17 11 11,00 21 8,99

2 13,78 12 10,75 22 8,83

3 13,42 13 10,31 23 8,68

4 13,07 14 10,28 24 8,53

5 12,73 15 10,15 26 8,38

6 12,41 16 9,96 26 8,22

7 12,10 17 9.74 27 8,07

8 11,81 18 9,64 28 7,92

9 11,53 19 9,35 , 29 7,77

10 11,26 20 9,17 30 7,63

În figura III.22 se prezintă variaţia solubilităţii oxigenului cu vâscozitatea dinamică

(vâscozitatea dinamică creşte cu majorarea concentraţiei substanţelor dizolvate în apă).

Fig. III.22. Variaţia solubilităţii oxigenului în apă cu vâscozitatea dinamică (valabilă în

gamă de temperaturi t = 0... 40°C)

Corecţia concentraţiei la saturaţie cu presiunea. În conformitate cu legea lui Henry

concentraţia la saturaţie este proporţională cu presiunea parţială a oxigenului pO2. Dacă procesul

de difuzie se desfaşoară într-un reactor situat la o altitudine oarecare la care presiunea

atmosferică este mai redusă evident că şi concentraţia la saturaţie a oxigenului în apă va fi mai

mică. În calcule se corectează valoarea presiunii atmosferice medii la altitudinea H cu factorul

subunitar f = PatH/PatO unde PatO reprezintă valoarea presiunii atmosferice la nivelul marii.

În tabelul III.2. se dau valorile factorului de corecţie în funcţie de altitudinea H, iar în

tabelul III.3. valorile coeficientului de corecţie pentru diverse presiuni barometrice absolute.


43

Tabelul III.2. Valorile coeficientului de corecţie a presiunii cu altitudinea

Altitudine H [m] 0 500 1000 1500 2000 2500

f = PatH/PatO 1 0,942 0,887 0,834 0,784 0,737

Tabelul III.3. Valorile coeficientului de corecţie în funcţie de presiunea barometrică

Pb [mm col Hg] 740 750 760 770 780

Coeficient de 0,974 0,986 1,000 1,013 1,026,

corecţie

Corecţia concentraţiei la saturaţie funcţie de compoziţia gazului folosit la oxigenare.

În cazul când pentru oxigenare se utilizează aer îmbogăţit în oxigen sau oxigen pur concentraţia

la saturaţie se corectează cu factorul k conform relaţiei:

%20

%kCC saers

(III.38)

unde : k% reprezintă concentraţia volumică a oxigenului în gazul ce difuzează.

Dacă se combină efectul tuturor acestor corecţii concentraţia la saturaţie va fi dată de

relaţia:

%20

%

1

66,20

5,32

65,2475 k

p

ph

p

t

SC

v

va

at

suz

(III.39)

unde : pat este valoarea medie a presiunii atmosferice a mediului ambiant corectată cu factorul de

altitudine.

3.3.3.2. Influenţa substanţelor din apa uzată asupra coeficientului de transfer de masă

Pentru a analiza influenţa substanţelor dizolvate în masa de apă se consideră coeficientul

de transfer KLa = a KL . Factorul a, suprafaţa de contact specifică pe unitatea de volum, este

dependent de diametrul bulelor de aer dispersate în masa de apă care la rândul lui este

condiţionat ca valoare de tensiunea superficială τ. Substanţele tensioactive ( detergenţi, proteine,

metaboliţi microbieni etc.) prezente în apă conduc la modificarea tensiunii superficiale şi au ca

efect final reducerea valorilor diametrului bulelor.

În figura III.23 se prezintă influenţa concentraţiei substanţelor tensioactive asupra

valorilor coeficientului de transfer de masă şi asupra diametrului bulelor de aer din apă.

Fenomenele interfaciale influenţează procesul de transfer de masă prin modificarea

condiţiilor de penetrare a moleculelor între fazele participante.

Efectele posibile ale fenomenelor interfaciale în sistemele gaz-lichid pot fi clasificate în:

1. Efectul fazei conţinue asupra coefieientului de transfer KL;

2. Efectul suprafeţei interfaciale de contact dintre cele două faze participante în procesul

de transfer de masă;

3. Efectul forţelor conducătoare asupra fluxului masic transferat.


44

Global se poate aprecia că valorile coeficientului de transfer de masă se reduc cu circa

20% când concentraţia în suspensii solide creşte de la 1400 la 6600 mg/l.

Fig. III.23. Variaţia coeficientului de transfer de masă K şi a

diametrului bulelor de aer în funcţie de concentraţia substanţelor tensioactive din apă

În general pentru a ţine cont de toate aceste aspecte enumerate pe scurt mai sus, global

influenţa apei uzate asupra difuziei şi dispersiei oxigenului în apă este cuprinsă într-un coeficient

adimensional α. Coeficientul α este definit ca raport al valorilor coeficientului de transfer în

cazul apei uzate (KLa)uz şi valorile aceluiaşi parametru (KLa) determinat pe apa curată în condiţii

similare funcţionale, conform expresiei:

α = (KLa)uz / (KLa) (III.40)

Valorile coeficientului a depind de caracteristicile apei uzate, de concentraţia şi natura

suspensiilor prezente în apă, de tensiunea superficială, de vâscozitatea amestecului apă-particule

solide şi de timpul de oxigenare; după A. A. Kalinske α = 0,40...3,50.

În tabelul III.4 se dă modul de variaţie al coeficientului adimensional α în funcţie de

timpul de oxigenare a apei uzate.

Tab. III.4. Variaţia coeficientului α în funcţie de timpul de aerare

t

minute 5 10 15 42 180 207 219 260

265

α 0,71 0,76 0,73 0,68 0,76 0,86 0,80 0.84 0,97

3.3.3.3. Influenţa temperaturii din apa uzată asupra coeficientului de transfer de masă

În Europa condiţiile standard de testare a echipamentelor de oxigenare sunt definite, pe

lângă alţi parametri şi prin valoarea temperaturii de 10°C. Relaţia dintre coeficienţii de transfer

corespunzători temperatură standard şi unei temperaturi oarecare este:

(KLa)tºC= (KLa)10ºC · 1,024(t-10º),

(III.41)


45

În multe lucrări de specialitate coeficientul de corecţie cu temperatura se noteaza eu θ şi

are valorile date în tabelul III.5.

În condiţii reale de funcţionare pe apa uzată viteza de oxigenare se determină prin

integrarea ecuaţiei diferenţiale de formă:

rCCKdt

dC t

sLa )100()( (III.42)

în care: r este viteza biologică de consum a oxigenului în sistemele apoase cu nămol activat.

Tab. III.5. Valorile coeficientului de corecţie cu temperatura

tºC θ t ºC θ t ºC θ

1 1,187 9 1,o19 17 0,878

2 1,165 10 1,000 18 0,861

3 1,142 11 0,982 19 0,845

4 1,119 12 0,964 20 0,830

5 1,098 13 0,946 21 0,815

6 1,077 14 0,928 22 0,799

7 1,057 15 0,911 23 0,784

8 1,038 16 0,895 21 0,770

3.3.4. Sisteme şi echipamente de aerare – date generale

3.3.4.1. Sisteme de aerare

Sistemele de aerare se pot clasifica după modul de alimentare cu aer a bazinului în:

1. Aerarea cu aer comprimat, constând în insuflarea prin diferite corpuri de aerare amplasate la

adâncimi variabile în bazin.

2. Aerarea de suprafaţă, prin care mişcarea întregului volum de apă din bazin este realizată de

dispozitive mecanice ce produc o turbulenţă la nivelul suprafeţei de contact aer-apă.

3. Aerarea combinată prin cele două sisteme menţionate anterior, ce realizează dispersia aerului

în masa de apă (pneumatic) şi forţarea convecţiei cu echipamente mecanice (sistem recomandat

în cazul apelor puternic încărcate organic).

Indiferent de sistemul de aerare, trebuie să se aibă în vedere cantitatea de aer vehiculată şi

modul de transfer a oxigenului din aer în apă. Utilizarea oxigenului din aer în scopul epurării

biologice a apelor uzate depinde de modul de variaţie a unor mărimi fizice (presiune,

temperatură, etc.) şi de caracteristicile apelor uzate (biodegrabilitatea materiilor organice,

cantitatea acestora în apă, conţinutul de oxigen iniţial).

O abordare corespunzătoare în alegerea sistemului de aerare îşi are raspunsul în

realizarea unui randament mărit în condiţii de consum energetic redus coroborat cu fiabilitatea

crescută a instalaţiilor de aerare.

3.3.4.2. Echipamente de aerare

Echipamentele de oxigenare se pot clasifica după mai multe criterii fundamental diferite.

Din punctul de vedere al procedeului de obţinere a unei suprafeţe de contact interfazică


46

echipamentele de oxigenare se clasifică în:

echipamente care pulverizează apa în aer şi echipamente în cascadă;

echipamente care dispersează gazul- faza uşoară - în apă;

echipamente mixte .

După criteriul mişcării organului activ al echipamentului de oxigenare:

oxigenarea apei cu echipamente statice;

oxigenarea apei cu echipamente dinamice.

După criteriul gazului folosit la oxigenare echipamentele se pot clasifica în:

echipamente care dispersează aerul în apă;

echipamente care dispersează oxigenul pur în apă;

echipamente cu introducere de ozon sau aer îmbogăţit în ozon în apă.

După soluţia constructivă:

echipamente pneumatice de oxigenare;

echipamente mecanice de suprafaţă;

echipamente mixte de oxigenare.

După imersia dispozitivului de dispersie:

echipamente de suprafaţă;

echipamente de medie;

echipamente de mare adâncime..

După tipul sistemului de introducere echipamentele de oxigenare se împart în:

aeratoare şi amestecătoare statice;

aeratoare şi amestecătoare mecanice;

aeratoare sub presiune;

echipamente bazate pe combinarea unor procedee.

După modul de introducere a gazului echipamentele de oxigenare se clasifică în:

echipamente cu antrenare de aer atmosferic din mediul înconjurător prin efect de jet

lichid;

echipamente cu antrenare de aer prin efect de ejecţie;

echipamente cu insuflare de aer sub presiune;

echipamente cu oxigenarea apei în peliculă.

Pentru studiul echipamentelor de oxigenare se va folosi criteriu care dispersează gazul în apă

(faza uşoară) şi care oferă multiple avantaje teoretice şi tehnice.

3.3.5. Sisteme de aerare pneumatice

Multe echipamente utilizate în tehnica oxigenării apelor se bazează pe fenomenul de

dispersie al unui gaz - aer, oxigen pur, ozon - în masa de apă dintr-un reactor. Echipamentele

bazate pe dispersia unui gaz în apă au în alcătuirea lor un generator pneumatic, o instalaţie de

purificare a aerului, reţea de conducte pentru transportul şi distribuţia gazului, dispozitivele de

dispersie şi echipamentele auxiliare de control, siguranţă, reglare etc.

Aerarea pneumatică constă în introducerea în bazinele cu nămol activat, a aerului sub

presiune, iar oxigenul trece în apă din bulele de aer care se formează şi care au tendinţa de a se

ridica la suprafaţă. Diametrul bulei de aer este dependent de diametrul orificiului, vâscozitatea şi

densitatea lichidului, de relaţia care există între debitul volumic de aer şi presiunea pe orificiu.

Materiile poluante din apele uzate reduc tensiunea superficială, având ca efect final micşorarea


47

energiei necesare pentru reducerea bulelor de aer.

După mărimea bulelor de aer din masa apei se deosebesc sisteme de distribuţie cu bule

fine (prin orificii mai mici de 0,3 mm), cu bule medii (orificii de 2 - 4 mm) şi cu bule mari la

care diametrul orificiilor este de 5 - 10 mm.

Bazinele de aerare pneumatică care cunosc în prezent o largă extindere sunt prevăzute cu

echipamente de distribuţie a aerului a căror construcţie şi performanţe sunt într-un continuu

proces de modernizare şi de creştere a fiabilităţii lor. După caracteristicile lor fizice, aceste

echipamente pot fi grupate astfel: difuzoare poroase, difuzoare neporoase (sub formă unor

membrane elastice din cauciuc sau polipropilenă perforată), conducte gaurite din inox cu perete

subţire (1 - 3 mm) sau conducte din material plastic, aeratoare cu jet, cu aspiraţie sau cu tub U

etc.

3.3.5.1. Sisteme de aerare cu bule fine

În general, schema de funcţionare a echipamentelor pneumatice de oxigenare a apelor

uzate, cuprinde patru faze distincte:

a) alimentarea cu aer;

b) purificarea aerului de alimentare;

c) distribuţia aerului purificat;

d) dispersia aerului în masa de apă.

Bulele fine se obţin prin insuflarea unui debit de aer printr-un mediu poros.

Aceste echipamente au performanţe ridicate: ηox = 8 ÷ 20% şi E = 2 ÷ 7,5 kg O2/kWh în

mod excepţional, dar în general E = 2 ÷ 3 kg O2/kWh.

Caracteristic acestor echipamente este amplasarea dispozitivelor de dispersie la fundul

bazinului de aerare, sau cât mai aproape de radier.

Fig. III.24. Schema de principiu privind montarea şi amplasarea sistemului

de aerare de medie presiune

Mediile poroase se execută din particule foarte fine metalice, materiale silico -

aluminoase sau din ciment special în care se înglobează particule de carborund.


48

Difuzoarele poroase, cu rolul de a distribui uniform, aerul în masa de apă, trebuie să

îndeplinească următoarele condiţii:

a) rezistenţa mecanică ridicată;

b) rezistenţă la acţiunea apei;

c) prelucrare mecanică uşoară;

d) permeabilitate ridicată şi uniformă la aer.

Plăcile poroase au dimensiuni în plan de 300 x 300 mm şi grosimi variabile între 25 ÷ 40

mm. Ele se amplasează pe radierul bazinului între dinţi de fierăstrău cu înclinarea de 45° şi

înălţimea de 300 ÷ 500 mm (fig.III.25.). Suprafaţa ocupată de plăcile poroase este de 15÷25 %

din totalul radierului.

Fig. III.25. Bazin de aerare cu plăci poroase:

a - bazin cu dinţi de fierăstrău şi plăci poroase; b - detaliu de montaj a plăcilor poroase

pentru un bazin cu radier orizontal; c - detaliu de montaj a corpurilor poroase amplasate

pe radier orizontal; 1 - bazin din beton armat; 2 - placă poroasă; 3 - canal de aer

comprimat; 4 – bolţ de montaj; 5- corp poros tip bloc

Difuzoarele poroase de tip Dom (fig.III.26.), se montează direct pe conductele de aer de

pe radier. Diametrul uzual este de 17,8 cm. Avantajul acestor difuzoare constă în mişcarea

elicoidală indusă în masa de apă din bazin de curentul de aer ascendent.

Fig. III.26. Difuzor poros de tip Dom

Difuzoarele poroase punctiforme (fig. III .27.) se montează pe canale de aer create prin

construcţii de beton. Aerul dispersat de acestea creează o amestecare puternică în bazin şi asigură

performanţe ridicate de oxigenare.


49

Difuzoarele poroase de tip tubular (fig. III.28) sunt ceramice sau din materiale plastice,

sunt mai avantajoase, deoarece sunt mai uşor de îndepărtat pentru curăţit şi pot fi rearanjate

pentru a schimba repartiţia aerului, mult mai repede decât plăcile.

Fig. III.27. Difuzoare poroase punctiforme:

1 - radier din beton; 2 - canal din cărămidă sau beton armat; 3 - orificiu de aer; 4 - canal de

aer; 5 - difuzor poros

Fig. III.28. Bazin de aerare cu difuzor poros tubular:

a - poziţie de funcţionare şi de revizie; b - detaliu difuzor poros;

1 - conductă de aer comprimat: 2 - articulaţie; 3 - conductă de aer; 4 - tub poros cilindric

Difuzoarele poroase de tip disc (fig. III.29.) se execută din materiale plastice

(polietilenă) la diametre de 150 ÷ 3000 mm. Prin aceste difuzoare rezultă bule de aer cu

diametrul de 3 ÷ 5 mm pentru debite de 3 ÷ 5 m3/h.

Pentru a evita riscul colmatării materialului poros au fost, create noi dispozitive de

dispersie, mecanice, generatoare de bule fine, clapete vibrante, clapete cu bile, clapete flotante,

perforate şi cu aripi. Aceste dispozitive permit întreruperea debitului de aer pe perioade lungi, în

poziţie inversată, fără riscul colmatării.

Aeratoare statice

Dispozitivul static din figură III. 30 are coloana verticală cu diametrul interior de 450

mm, împărţită longitudinal în două domenii de curgere printr-o spirală elicoidală. La partea

inferioară a tubului vertical, prin două orificii, câte unul de fiecare parte a elicei interioare, se

introduce aer sub formă de bule fine.


50

Fig. III.29. Difuzoare tip disc poroase amplasate pe braţ:

a - difuzoare disc montate pe braţ; b - detaliu de construcţie difuzor; 1 - conducte de aer

comprimat; 2 - corp; 3 – carcasă de strângere; 4 - disc poros

Fig. III.30.

Aerator static:

1 - conductă submersă de aer comprimat; 2 - duze

pentru dispersia aerului;

3 - tub vertical cu şicane; 4 - spirală interioară

În funcţionare, un aerator static se comportă ca o instalaţie de gaz - lift în care se

antrenează o cantitate de lichid, spre suprafaţa liberă, cu ajutorul aerului insuflat.

Tab.III.7. Caracteristicile aeratorului static

Înălţimea apei H (m) 1.5 3.0 4.5 6.0

Adâncimea A(m) 0.9 1.8 2.7 3.6

Qaer (m33/h) 40

CO (kgO2 /h) 0,72 1,0 1,17 142

Difuzori cu membrană elastică

Difuzorii cu membrană elastică constituie în prezent o soluţie modernă şi frecvent

aplicată pentru aerarea pneumatică a apelor uzate. Difuzorii cu membrană elastică pot fi sub

formă de discuri, tuburi şi panouri aeratoare, etc.

Difuzorul sub formă de disc constă dintr-un suport metalic circular acoperit etanş cu o

membrană elastică din cauciuc.


51

Fig.III.31. Difuzor cu membrană elastică Bistriţa (DMB)

1 - membrană cu fante; 2 - suport din material plastic; 3 - nervuri de rigidizare; 4 -

zona îngroşată a membranei; 5 - nervura membranei, 6 - inel de fixare din aluminiu; 7 -

ştuţ de racord la reţeaua de distribuţie aer (1/2")

Pentru a nu pătrunde apa în interior, difuzorul prezintă doua componente: membrană

elastică perforată ale carei orificii sunt deschise când se atinge presiunea de regim a aerului, în

caz contrar sunt închise, iar a doua componenta o prezintă zona îngroşată (fără orificii) care are

rolul de a obtura ştuţul de admisie a aerului în difuzor în cazul opririi (accidentale) a furnizarii de

aer de catre suflante.

Din realizările firmelor din străinătate se pot menţiona câteva tipuri de difuzoare

performante:

difuzorul BIOFLEX, realizat de firma PASSAVANT;

difuzorul ELASTOX - T, realizat de finna GVA din Australia;

difuzorul SANITAIRE, realizat de firma ITT FLYGT din Suedia.

Difuzoare cu tuburi cu membrană elastică sunt alcătuite dintr-o ţeavă din material

plastic acoperită cu un manşon de cauciuc. Aerul este introdus între tub şi membrană de cauciuc

perforată prin care este imersat în masa apei sub formă de bule fine şi medii. În această categorie

de echipamente, sunt numeroase realizări, dintre care se prezintă sintetic, difuzorul cu tub

MAGNUM-CLIP produs de firma OTT System din Germania.

Spre deosebire de discuri şi tuburi, în ultimul timp, sistemul de aerare pneumatică

cunoşte o nouă concepţie de distribuţie a aeru1ui care elimină reţeaua de distribuţie aferentă

fiecărui dispozitiv. Este vorba de panouri aeratoare la care aerarea se realizeaza pe suprafeţe

întinse, fiecare panou echipat cu o membrană elastică perforată fixat pe un suport care este cu

alimentare proprie.

În figura III.32. se prezintă schema unui panou de aerare tip MESSNER care este produs

de firma AQUA Consult din Austria, a cărui placă de rezistenţă confecţionată din material plastic

sau oţel inox este rezemată direct pe radierul bazinului.

Puţuri de mare adâncime

Pe baza cunoştinţelor actuale în domeniul transferului de masă şi a utilizării cât mai

raţionale a spaţiului, a fost proiectat un puţ cu adâncimea de circa 13 m, (fig.III.33.), pentru

desfăşurarea procesului biologic cu nămol activat. Rezultatele bune obţinute cu acest prototip au

condus, de exemplu în Olanda, la apariţia aeratorului de mare adâncime de tip U (fig. III.34.) -

autori Bruijin şi Tuinzaad, iar în Canada la echipamentul de tip EGO (III.35). Aceste procese de

oxigenare, în dispozitive cu adâncime mare, se pot folosi în cazul unităţilor mici, cu nivelul

apelor freatice coborât.


52

Fig. III.32. Panou aerator MESSNER

1 - placa de bază; 2 - folie perforată; 3 - pernă de aer; 4 - tije intermediare; 5 - insuflare aer

Fig. III.33.

Aerator de mare adâncime:

1 - canal pentru admisia apei brute; 2 - dispozitiv

pentru dispersia oxigenului; 3 - perete semiscufundat

de separare; 4 - canal de evacuare a apei tratate

Fig. III.34.

Oxigenarea apei în puţ de mare adâncime

aerator de tip U 1 - canal de admisie a apei brute; 2 -

conductă de aer comprimat cu dispozitiv de dispersie; 3

- zona de aerare; 4-canal de evacuare apa tratată

Dispozitivul se bazează pe introducerea aerului la o presiune superioară celei

atmosferice, corespunzătoare adâncimii mari de dispersare. În acest caz, se majorează presiunea

parţială a oxigenului în aerul comprimat şi deci, în conformitate cu legea lui Henry, creşte

concentraţia de saturaţie la echilibru, Csp, în acelşi raport.

Aşadar, bulele de gaz se comprimă continuu, dimensiunea lor scade şi creşte suprafaţa

interfazică specifică a, majorându-se viteza de transfer.


53

Fig. III.35. Dispozitiv de aerare pneumatică tip ECO:

1 - compresor de aer; 2 - conductă de aer comprimat pentru oxigenarea apei;

3 - aer comprimat insuflat pentru amorsarea curgerii pe verticală; 4 - apă brută; 5 -

recirculare nămol; 6 - apă tratată

3.3.5.2. Sisteme de aerare cu bule medii

Aerarea cu bule medii se realizează distribuind aerul prin ţevi perforate, cu orificii cu

diametrul de 2,5 mm, amplasate la partea inferioară a ţevii pe două generatoare ce face un unghi

la centru cu diametrul vertical de 45°. Distanţa între orificii pe aceeaşi generatoare este de 5o

mm, orificiile se dispun altemativ pe cele două generatoare.

Schema de principiu privind montarea şi amplasarea sistemului de distribuţie a aerului cu

bule medii la joasă presiune este prezentată în figura III.36.

Dispozitivul INKA

Dispozitivul care produce bule medii, INKA, este dotat cu difuzoare de tipul tuburilor

perforate, asamblate, în general, sub formă de grătare (fig. III.37.). Pentru menţinerea unei

circulaţii în bazinul de aerare, se montează un ecran care dirijează curenţii hidrodinamici.

Tuburile perforate au orificii sau duze cu diametrul de 1÷2 mm până la 6 ÷ 7 mm. Ele se

amplasează la poziţie orizontală cate 6 ÷ 10 bucăţi, în baterie, pe un braţ vertical care se

alimentează cu aer comprimat.

Fig. III.36.

Schema de principiu privind

montarea şi amplasarea sistemului

de distribuţie a aerului cu bule

medii la joasă presiune


54

Fig. III.37. Echipament de oxigenare cu bule medii de tip INKA:

1 - difuzor poros sau conductă perforată; 2 - ecran pentru dirijarea mişcării

3.3.5.3. Sisteme de aerare cu bule mari

Se realizează prin distribuţia aerului prin sisteme de ţevi perforate cu orificii cu diametrul

de 5 ÷ 10 mm dispuse similar ca la cele cu bule medii.


55

CAPITOLUL IV

CERCETĂRI EXPERIMENTALE LA SCARĂ DE LABORATOR

4.1. Aspecte generale

În vederea proiectării unui sistem de aerare cu eficienţă maximă în epurarea apelor uzate,

trebuie ca în prealabil să se efectueze studii la scară de laborator sau la scară pilot, în vederea

stabilirii parametrilor ce condiţionează un transfer maxim de oxigen în apa reactorului biologic.

Este cunoscut că în procesele microbiologice ce se desfăşoară în treapta biologică a unei

staţii de epurare, au loc reacţii biochimice a căror viteză variază în funcţie de raportul ce există

între concentraţia substratului din influent şi concentraţia bimasei în reactor. Desfăşurarea

acestor reacţii au loc, obligatoriu, într-un mediu aerob, unde mărimea concentraţiei oxigenului

dizolvat în apă constituie un factor decisiv.

Pentru a menţine această concentraţie de O2 la valoare constantă (de ex. de 2,6 mgO2/l) în

orice punct din bioreactor, trebuie să se aibă în vedere aplicarea sistemului de aerare pneumatică

cu bule fine a căror randament, kg O2/kWh este maxim, în comparaţie cu sistemele cu bule medii

şi bule mari.

În acest context, cercetările experimentale au fost orientate spre studiul difuzorilor cu

membrană elastică, care constituie, în prezent, soluţia frecvent aplicată la distribuţia aerului în

bazinele de aerare.

Desfăşurarea cercetărilor a avut loc în laboratorul Societăţii Comerciale IMAT SRL din

Bistriţa, în perioada mai 2008 – iunie 2009. În cadrul laboratorului, toată aparatura de măsurare

şi control este de ultimă generaţie, iar instrumentele şi senzorii de presiune sunt de mare

performanţă şi înaltă precizie.

Pe această cale, autorul îşi exprimă întreaga sa gratitudine conducerii Societăţii pentru

sprijinul acordat la obţinerea de rezultate de mare acurateţe tehnică, aşa cum se impune la

elaborarea unei teze de doctorat.

4.2. Descrierea instalaţiei experimentale

Pentru realizarea experimentărilor s-a executat un stand de încercări (fig. IV.1.) care este

compus din următoarele echipamente:

bazin din oţel şi sticlă cu dimensiunile L = 3,30 m, l = 1,00 m, H = 4,10 m şi capacitatea

de 13,20 mc;

reţea culisantă (cu greutate) pentru montarea rapidă a difuzorilor;

susrsă de aer (compresor de aer);

indicator de debit diafragme etalon);

senzor on-line de determinare a concentraţiei de oxigen în apă amplasat în punctele de

prelevare;

manometru diferenţial (cu apă) pentru determinarea presiunii aerului şi a căderii de

presiune pe difuzor.


56

Fig. IV.1. Stand de încercări difuzor elastic cu disc

4.3. Metodologia şi etapele desfăşurării cercetărilor

Pentru a determina parametrii ce caracterizează transferul de oxigen de la aer la apă,

specifici unui anumit dispozitiv de aerare, sunt necesare efectuarea de experimentări.

Rezultatele obţinute prin efectuarea acestor experimentări sunt prelucrate, prin aplicarea

ecuaţiilor transferului de oxigen, ecuaţii unanim acceptate.

Interpretarea rezultatelor conduce la determinarea parametrilor oxigenării, parametri ce

caracterizează orice sistem de aerare.

Notaţii folosite

Pentru o mai bună înţelegere a calculelor ce se vor efectua, se impune precizarea

notaţiilor şi a unităţilor de masură folosite:

θapa = temperatura apei ultilizată la experimentare, în ˚C;

θaer = temperatura aerului în momentul începerii experimentării, în ˚C;

H = înalţimea coloanei de apă, în m;

Hi = înalţimea de insuflare a aerului, în m. coloană de apă;

Hi = H – a

a = distanţa de la radierul bazinului la partea superioară a difuzorului, în m;

dC/dt = viteza de transfer a oxigenului (sau creşterea concentraţiei de oxigen în unitatea de timp,

în mg O2/h);

Odi = oxigenul dizolvat iniţial în apa ce urmează să fie supusă aerării;


57

Odt = oxigenul dizolvat din proba de apă recoltată la momentul T, determinat prin măsurare în

mg/l;

Cg10 = concentraţia la saturaţie a oxigenului dizolvat în apă, în mg O2/l, la presiunea de 760 mm

col. Hg şi temperatura de 10˚C;

Cg8 = concentraţia la saturaţie a oxigenului dizolvat în apă în mg O2/l, la presiunea de 760 mm

col. Hg şi temperatura de 8˚C;

V = volumul de apă aflat în bazin. în m3;

nd = numărul de difuzoare montate în bazin pentru experimentarea respectivă;

Qaer= debitul de aer introdus de suflantă în bazin, în m3/h;

Pb = presiunea barometrică la faţa superioară a difuzorului, în m;

Csm = concentraţia de saturaţie medie (la mijlocul adâncimii de insuflare) a oxigenului dizolvat

în apă, la presiunea existentă în bazin şi la temperatura apei, în mg O2/l;

Ot = procentul de oxigen în aer la ieşirea din coloana de aerare; (Ot≈19%);

KLa10 = coeficientul global al transferului de oxigen la temperatura de 10˚C, în h

-1;

KLa8 = coeficientul global al transferului de oxigen la temperatura de 8˚C, în h

-1;

vO10 = viteza de oxigenare la presiunea de 760 mm col. Hg şi temperatura de 10˚C, în g O2/ m3,

apa, h;

CO10= capacitatea de oxigenare, la presiunea de 760 mm col. Hg şi temperatura de 10˚C, în Kg

O2/zi;

C’O10= capacitatea specifică de oxigenare, la presiunea de 760 mm col. Hg şi temperatura de

10˚C, în g O2/m3 aer, m.ad. ins..

4.3.1. Metodologia desfăşurării cercetărilor

Succesiunea operaţiilor şi modul de desfăşurare a acestor experimentări în etape, sunt:

1- Pregătirea instalaţiei pilot pentru desfăşurarea experimentărilor, în care sunt stabilite

numărul de difuzoare utilizate, stabilirea înalţimii coloanei de apă ce urmează a fi aerate,

debitul de aer insuflat, numărul de puncte pentru prelevarea probelor şi frecvenţa

recoltărilor.

2- Determinarea prin măsurare a anumitor parametri, cum ar fi:

- măsurarea temperaturii aerului;

- măsurarea temperaturii apei

- măsurarea presiunii atmosferice.

3- Eliminarea totală a oxigenului dizolvat din apa ce va fi supusă aerarii. Se utilizează în

acest scop sulfitul de sodiu ţi clorura de cobalt.

4- Aerarea apei din bazin, în timpul căreia se recoltează la intervale de timp stabilite

anterior, probe de apă din diferite puncte ale bazinului.

5- Fixarea oxigenului care s-a dizolvat în probele de apă recoltate, fixare care se realizează

cu clorură de mangan şi iodură de potasiu.

6- Determinarea oxigenului dizolvat (Odt) din probele recoltate pentru care s-a utilizat

metoda Winkler şi înregistrarea valorilor concentraţiei oxigenului dizolvat de senzorii

montaţi în punctele de prelevare.

7- Determinarea parametrilor oxigenării, respectiv coeficientul global al transferului de

oxigen (KLa), viteza de oxigenare (vO), capacitatea de oxigenare (CO), şi capacitatea

spacifică de oxigenare (c’O).


58

4.3.2. Etapele cercetărilor desfăşurate

Experimentările sunt efectuate pe difuzoare cu membrană de cauciuc, difuzoare produse

de SC IMAT SRL Bistriţa.

Ca fluid supus aerării s-a utilizat apă curată (potabilă) de la reţeaua de distribuţie

oraşenească.

4.3.2.1.Variante în care s-au desfăşurat experimentările

Determinarea parametrilor oxigenării specifice difuzoarelor cu membrană din cauciuc, au

necesitat o gamă largă de experimentări, astfel încat rezultatele obţinute să fie edificatoare.

Experimentările au fost făcute în următoarele condiţii:

a. S-au testat un număr variabil de difuzoare amplasate pe radierul bazinului.

Dispunerea difuzoarelor s-a facut simetric. Dimensiunile în plan ale bazinului sunt de 3,3

x 1,0 m ceea ce a permis testarea următoarelor variante pentru numărul de difuzoare:

ciclul experimental nr. 1; 4; 8; …………..n = 3 difuzoare;

ciclul experimental nr. 2; 5; 9; …………n = 5 difuzoare;

ciclul experimental nr. 3; 6; 10 ……….…n = 7 difuzoare.

b. Debitul de aer insuflat printr-un difuzor

Pentru fiecare număr de difuzoare amplasat pe radierul bazinului s-au utilizat 3 sau 4

debite specifice, urmărind ca valorile debitelor să se înscrie în gama 2…10 m3/h, difuzor. Pentru

determinarea mărimii debitelor specifice s-a utilizat un dispozitiv format dintr-o diafragramă

montată pe conducta de refulare a suflantei cu prize branşate la un manometru diferenţial cu

lichid (apă).

Pentru o mai bună evaluare a debitului de aer introdus în bazin, (respectiv a debitului

specific de aer) s-au utilizat doua diafragrame:

pentru experimentările 1,2,3,4,5 – o diafragramă standardizată cu diametrul Ф = 39,31

mm;

pentru experimentările 6 ÷ 10 – o diafragramă standardizată cu diametrul Ф = 17,46 mm.

c. Înălţimea coloanei de apă folosite pentru aerare, respectiv adâncimea de insuflare. În

timpul experimentările efectuate, au fost utilizate înalţimi ale coloanei de apă cuprinse

între 3,87 m şi 4,00 m şi adâncimi de insuflare cuprinse între 3,64 m şi 3,76 m.

d. Temperatura aerului şi a apei. Datorită duratei în timp a experimentărilor temperatura

aerului şi a apei a oscilat între 8 ˚C şi 16 ˚C.

e. Presiunea atmosferică a avut oscilaţii între valorile 753,5 şi 770 mmHg.

f. Punctele de recoltare a probelor de apă aerată, identice cu punctele de amplasare a

senzorilor de oxigen. S-au prelevat probe de la trei niveluri din bazinul de testare, astfel:

Punctul P5 – situat la 1,40 m deasupra radierului bazinului;

Punctul P7 – situat la 2,35 m deasupra radierului bazinului;

Punctul P9 – situat la 2,85 m deasupra radierului bazinului.

g. Durata de aerare şi frecvenţa de recoltare a probelor

Pentru primele cinci experimentări durata de aerare a fost de 20 minute, iar recoltarea

probelor s-a facut la timpii: t1=0,5 min; t3=1,0 min; t4=3,0 min; t5=5,0 min; t6=10,0 min;

t7=15,0 min; t8=20,0 min.


59

Pentru experimentările 6…10, durata de aerare a fost de 20 min., iar recoltarea probelor

s-a facut la timpii t1=0 min; t3=0,5 min; t4=1,0 min; t5=2,0 min; t5….. t13 din două în două

minute.

4.3.2.2. Elemente determinate prin măsurare directă

Pentru fiecare experienţă au fost determinate, prin măsurare directă, următoarele

elemente:

a) temperatura aerului (θaer – în ˚C) – cu ajutorul unui termometru cu alcool;

b) temperatura aerului (θaer – în ˚C) – cu ajutorul unui termometru cu mercur, scufundat în

bazin;

c) presiunea atmosferică (Patm. – în mmHg) – cu ajutorul unui barometru;

d) înălţimea coloanei de apă (H – în m) ce urmează să fie aerată;

e) adâncimea de insuflare (Hins. - în m) – a aerului comprimat;

f) volumul de apă (V – în m3) – ce urmează să fie aerat.

În timpul fiecărei experimentări au fost determinate următoarele elemente:

a) diferenţa de presiune (Δp – în mm col. de apa) realizată de manometrul diferenţial cu apă,

pentru care se determină debitul de aer introdus în bazin;

b) diferenţa de presiune (Δh – în mm col. de Hg) realizată de manometru diferenţial cu Hg

ce reprezintă pierderea de presiune a aerului prin difuzorul cu membrană din cauciuc.

4.3.2.3. Elemente determinate prin analize de laborator

Înainte de începerea aerării, se determină oxigenul dizolvat (Odi în mg O2/l) funcţie de

care se stabileşte cantitatea de sufit de sodiu şi clorură de cobalt necesară pentru reducerea

oxigenului dizolvat iniţial în apă.

După recoltarea probelor, s-a determinat, pentru fiecare probă în parte, oxigenul dizolvat

(Odt în mg O2/l).

Odt a fost determint utilizând metoda Winkler, metodă recunoscută în domeniu.

4.3.2.4. Elemente determinate prin prelucrarea măsurătorilor directe

Parametrii determinaţi ca urmare a măsurării directe a permis calcularea următoarelor

elemente:

Debitul de aer introdus în bazinul de testare:

Pentru determinarea debitului de aer s-a folosit un manometru diferenţial cu apă, legat la

prizele diafragmei montate pe conducta de refulare a suflantei.

Pentru fiecare experimentare s-au făcut mai multe măsurători (8…12) pentru care s-a

determinat diferenţa de presiune medie la manometrul cu apă (Δpm).

Pierderea de presiune (Δh) prin difuzorul cu membrană de cauciuc s-a determinat ca fiind

media pierderii de presiune înregistrată în diferite momente ale aerării (Δhp).


60

4.4. Metode de calcul utilizate pentru prelucrarea datelor

Rezolvarea ecuaţiei transferului de oxigen s-a făcut prin două metode:

- I – metoda exponenţială;

ln[(Cgm-Odt)/ Cgm] (IV.1)

- II – metoda logaritmului natural prin deficitul de oxigen.

ln(Cgm-Odt) (IV.2)

4.5. Rezultate obţinute

Pentru prelucrarea datelor obţinute în timpul experimentărilor a fost utilizat calculatorul

şi un program de calcul automat Statwiew II TM şi Microsoft Excel.

Pentru determinarea valorilor lui KLa -coeficientul global al transferului de oxigen, s-a

utilizat metoda grafică (fig. IV.2) la care au fost trecute, pe abscisă valorile timpului (în minute),

pentru care s-a determinat oxigenul dizolvat, iar pe ordonată s-au trecut.

în cazul metodei exponenţiale:

EXPERIENŢA 1

Coeficientul global de transfer al oxigenului la T = 8ْ C

-0.5

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

TIMP AERARE (min)

KL

a*8

(h

-1)

P9

P7

P5

P9 2.59 2.5 2.31 2.11 1.8 -0.18 1.35 1.17

P7 2.59 2.37 2.29 1.99 1.85 1.34 1.19 0.39

P5 2.59 2.48 2.19 1.97

0 0.5 1 3 5 10 15 20

Fig. IV.2. Valorile KLA evidenţiate prin metoda exponenţială

S-au obţinut, în cazul ambelor metode, un nor de puncte, pentru care s-au trasat, cu

ajutorul calculatorului, drepte de regresie. De asemenea, programul de calcul utilizat afişează

ecuaţiile dreptelor de regresie care au forma:

y = mx + n; r2 = k

(IV.3)

în care: y = valoarea corespunzătoare pentru ln[(Cgm-Odt)/ Cgm], respectiv ln(Cgm-Odt), m = panta

dreptei de regresie, care reprezintă chiar valoarea lui KLa, n = termenul liber al ecuaţiei dreptei şi

r2 = valoarea coeficientului de corelaţie.

Ciclul experimental nr.1


61

în cazul metodei logaritmului natural din deficitul de oxigen:

EXPERIENŢA 1

Coeficientul global de transfer al oxigenului la T = 8ْ C

-3

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

TIMP AERARE (min)

KL

a*t

(h

-1)

P9

P7

P5

P9 0 -0.09617 -0.28137 -0.47952 -0.79384 -2.7767 -1.23925 -1.42855

P7 0 -0.2238 -0.30738 -0.60372 -0.74556 -1.26006 -1.40701 -2.20772

P5 0 -0.10855 -0.4064 -0.62577 -0.73462

0 0.5 1 3 5 10 15 20

Fig. IV.3. Valorile KLA evidenţiate prin metoda logaritmului natural

Pentru viteza de oxigenare, vo, s-au obţinut valori cuprinse între 100 şi 560 g O2/m3 aer.h,

utilizând metoda exponenţială şi valori între 98 şi 600 g O2/m3 aer.h, utilizând metoda

logaritmului natural din deficitul de oxigen.

Pentru capacitatea de oxigenare (CO) s-au obţinut următoarele valori:

între 32 şi 220 kg O2/zi, utilizând metoda exponenţială;

între 37 şi 260 kg O2/zi, utilizând metoda logaritmului natural din deficitul de oxigen.

Parametrul cel mai reprezentativ pentru caracterizarea unui dispozitiv pneumatic de

aerare este capacitatea spacifică de oxigenare, c’o, pentru care s-a obţinut următoarea gamă de

valori:

între 14,5 şi 24,1g O2/m3aer,m ad. ins., utilizând metoda exponenţială;

între 13,6 şi 24,7g O2/m3aer,m ad. ins., utilizând metoda logaritmului natural din deficitul

de oxigen



62

CICLUL EXPERIMENTAL NR. 1

Tabel IV.1

θapa = 8 C H = 3.92 m Cs 10 = 11.33 mg/l nd = 3

θaer = 15 C Hi = 3.68 m Cs 8 = 11.87 mg/l Qaer = 57.285 m3/h

patm = 768 mm Hg Odi = 12.5 mg/l V = 13 m3 qaer = 19.1 m

3/h difuzor

Pct.

rec.

Timp

aerare

(min)

Odt

(mg/l)

Deficit

mediu

Csm- Odt

(Csm-

Odt)/

Csm

ln [(Csm-

Odt)/

Csm]

(KLa)8

( min-1

)

(KLa)8

( h-1

)

(KLa)10

( h-1

)

0 1 2 3 4 5 6 7 8

5

0 0 13.415 1 0

0.32644

19.5864

20.53783

0.5 1.38 12.035 0.89713 -0.10855

1 4.48 8.935 0.66605 -0.4064

3 6.24 7.175 0.53485 -0.62577

5 6.98 6.435 0.47969 -0.73462

10 - - - -

15 - - - -

20 - - - -

7

0 0 13.415 1 0

0.24083

14.4498

15.15171

0.5 2.69 10.725 0.79948 -0.2238

1 3.55 9.865 0.73537 -0.30738

3 6.08 7.335 0.54678 -0.60372

5 7.05 6.365 0.47447 -0.74556

10 9.61 3.805 0.28364 -1.26006

15 10.13 3.285 0.24488 -1.40701

20 11.94 1.475 0.10995 -2.20772

9

0 0 13.415 1 0

0.26273

15.7638

16.52954

0.5 1.23 12.185 0.90831 -0.09617

1 3.29 10.125 0.75475 -0.28137

3 5.11 8.305 0.61908 -0.47952

5 7.35 6.065 0.45211 -0.79384

10 12.58 0.835 0.06224 -2.7767

15 9.53 3.885 0.2896 -1.23925

20 10.2 3.215 0.23966 -1.42855

EXPERIENŢA 1

0

1.23

3.29

5.11

7.35

12.58

9.5310.2

0

2.69

3.55

6.08

7.05

9.6110.13

11.94

0

1.38

4.48

6.246.98

0

2

4

6

8

10

12

14

0 0.5 1 3 5 10 15 20

TIMP AERARE (min)

OX

IGE

N D

IZO

LV

AT

(m

g/l)

P9

P7

P5

Fig. IV.4. Reprezentarea grafică a oxigenului dizolvat în ciclul experimental nr. 1



63


Tabel IV.2

Θapa = 8 C H = 3.91 m Cs 10 = 11.33 mg/l nd = 5

Θaer = 15 C Hi = 3.67 m Cs 8 = 11.87 mg/l Qaer = 85.42m3/h

patm = 770 mm Hg Odi = 12.30mg/l V = 12.97 m3 qaer = 5.03 m

3/h difuzor

Pct.

rec.

Timp

aerare

(min)

Odt

(mg/l)

Deficit

mediu

Csm- Odt

(Csm- Odt)/

Csm

ln [(Csm-

Odt)/

Csm]

(KLa)8

( min-1

)

(KLa)8

( h-1

)

(KLa)10

( h-1

)

0 1 2 3 4 5 6 7 8

5

0 0.25 13.165 0.98136 -0.01881

1.23453

74.072

77.66991

0.5 9.34 4.075 0.30376 -1.1915

1 12 1.415 0.10548 -2.24924

3 11.69 1.725 0.12859 -2.05115

5 13.24 0.175 0.01305 -4.33934

10 13.8 -0.385 -0.0287 -

15 14.06 -0.645 -0.04808 -

20 13.69 -0.545 -0.04063 -

7

0 0.3 13.115 0.97764 -0.02262

1.4777

88.662

92.96885

0.5 4.48 8.935 0.66605 -0.4064

1 9.72 3.695 0.27544 -1.28939

3 12.28 1.135 0.08461 -2.46974

5 13.26 0.155 0.01155 -4.4607

10 13.73 -0.315 -0.02348 -

15 13.78 -0.365 -0.02721 -

20 13.83 -0.415 -0.03094 -

9

0 0.35 13.065 0.97391 -0.02644

1.19521

71.713

75.19611

0.5 0.89 12.525 0.93366 -0.06865

1 9.65 3.765 0.28066 -1.27063

3 11.05 2.365 0.1763 -1.7356

5 12.83 0.585 0.04361 -3.13252

10 13.38 0.035 0.00261 -5.94878

15 13.44 -0.025 -0.00186 -

20 13.48 -0.065 -0.00485 -

EXPERIENŢA 2

0.350.89

9.65

11.05

12.8313.38 13.44 13.48

0.3

4.48

9.72

12.28

13.2613.73 13.78 13.83

0.25

9.34

12 11.69

13.2413.8 14.06 13.69

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 0.5 1 3 5 10 15 20

TIMP AERARE ( min )

OX

IGE

N D

IZO

LV

AT

(m

g/l

)

P9

P7

P5

Fig. IV.5. Variaţia oxigenului dizolvat pe durata ciclului experimental nr. 2



64


Tabel IV.3

Θapa = 8 C H = 3.92 m Cs 10 = 11.33 mg/l nd = 7

Θaer = 15.5 C Hi = 3.68 m Cs 8 = 11.87 mg/l Qaer = 93.69m3/h

patm = 769 mm Hg Odi = 12.25mg/l V = 13 m3 qaer = 5.51 m

3/h difuzor

Pct.

rec.

Timp

aerare

(min)

Odt

(mg/l)

Deficit

mediu

Csm- Odt

(Csm-

Odt)/

Csm

ln [(Csm-

Odt)/

Csm]

(KLa)8

( min-1

)

(KLa)8

( h-1

)

(KLa)10

( h-1

)

0 1 2 3 4 5 6 7 8

5

0 0.06 13.354 0.996 -0.00448

1.36978

82.1868

86.17911

0.5 5.18 8.234 0.614 -0.48803

1 9.34 4.074 0.304 -1.19167

3 12.51 0.904 0.067 -2.69722

5 13.75 -0.336 -0.025 -

10 13.91 -0.496 -0.037 -

15 14.08 -0.666 -0.05 -

20 14.07 -0.656 -0.049 -

7

0 0.12 13.294 0.991 -0.00899

1.38926

83.3556

87.40468

0.5 3.24 10.174 0.758 -0.27646

1 7.56 5.854 0.436 -0.82917

3 12.52 0.894 0.067 -2.70835

5 13.37 0.044 0.003 -5.71986

10 13.91 -0.496 -0.037 -

15 13.92 -0.506 -0.038 -

20 13.95 -0.586 -0.04 -

9

0 0 13.414 1 0

1.28384

77.0304

80.77223

0.5 - - - -

1 8.92 4.494 0.335 -1.09356

3 12.28 1.134 0.085 -2.47055

5 13.12 0.294 0.022 -3.82047

10 13.29 0.124 0.009 -4.68377

15 13.14 0.274 0.02 -3.89093

20 13.24 0.174 0.013 -4.345

EXPERIENŢA 3

0 0

8.92

12.2813.12 13.29 13.14 13.24

0.12

3.24

7.56

12.5213.37

13.91 13.92 13.95

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 0.5 1 3 5 10 15 20

TIMP AERARE ( min )

OX

IGE

N D

IZO

LV

AT

(m

g/l

)

P9

P7

P5




65


Tabel IV.4

Θapa = 10 C H = 3.92 m Cs 10 = 11.33 mg/l nd = 3


patm = 769.5 mm Hg Odi = 12.80mg/l V = 13 m3 qaer = 3.65 m

3/h difuzor

Pct.

rec.

Timp

aerare

(min)

Odt

(mg/l)

Deficit

mediu

Csm- Odt

(Csm- Odt)/

Csm

ln [(Csm-

Odt)/Csm]

(KLa)8

( min-1

)

(KLa)8

( h-1

)

(KLa)10

( h-1

)

0 1 2 3 4 5 6 7 8

5

0 0.32 12.484 0.97501 -0.02531

0.92972

55.783

55.78392

0.5 3.24 9.564 0.74695 -0.29175

1 6.29 6.514 0.50875 -0.6758

3 10.78 2.014 0.15729 -1.84963

5 12.5 0.304 0.02374 -3.74049

10 13.28 -0.476 -0.03718 -

15 13.56 -0.756 -0.05904 -

20 13.76 -0.956 -0.07466 -

7

0 0.35 12.454 0.8477 -0.02772

0.83871

50.323

50.3226

0.5 0.63 12.174 0.80709 -0.05046

1 6.59 6.214 0.49 -0.72295

3 10.19 2.614 0.21978 -1.58888

5 12.29 0.514 0.07607 -3.21529

10 13.19 -0.386 0.04405 -

15 13.3 -0.496 -0.06842 -

20 13.31 -0.506 -0.07232 -

9

0 1.95 10.854 0.8477 -0.16522

0.83444

50.066

50.0664

0.5 2.47 10.334 0.80709 -0.21432

1 6.53 6.274 0.49 -0.71334

3 9.99 2.814 0.21978 -1.51515

5 11.83 0.974 0.07607 -2.5761

10 12.24 0.564 0.04405 -3.12246

15 13.68 -0.876 -0.06842 -

20 13.73 -0.926 -0.07232 -

EXPERIENŢA 4

1.952.47

6.53

9.99

11.8312.24

13.68 13.73

0.35 0.63

6.59

10.19

12.2913.19 13.3 13.31

0.32

3.24

6.29

10.78

12.513.28 13.56 13.76

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 0.5 1 3 5 10 15 20

TIMP AERARE (min )

OX

IGE

N D

IZO

LV

AT

(m

g/l

)

P9

P7

P5




66


Tabel IV.5

Θapa = 10.5 C H = 3.93 m Cs 10 = 11.33 mg/l nd = 5


patm = 769.5 mm Hg Odi = 12.95mg/l V = 13.03 m3 qaer = 2.83 m

3/h difuzor

Pct.

rec.

Timp

aerare

(min)

Odt

(mg/l)

Deficit

mediu

Csm- Odt

(Csm- Odt)/

Csm

ln [(Csm-

Odt)/

Csm]

(KLa)8

( min-1

)

(KLa)8

( h-1

)

(KLa)10

( h-1

)

0 1 2 3 4 5 6 7 8

5

0 0 12.669 1 0

0.9027

54.162

54.80809

0.5 3.56 9.109 0.719 -0.3299

1 5.8 6.869 0.54219 -0.61214

3 10.14 2.529 0.19962 -1.61133

5 11.8 0.869 0.06859 -2.67957

10 13.36 -0.691 -0.05454 -

15 13.4 -0.731 -0.0577 -

20 13.45 -0.781 -0.06165 -

7

0 0 12.669 1 0

0.84604

50.7624

51.36794

0.5 3.3 9.369 0.73952 -0.30175

1 5.46 7.209 0.56903 -0.56383

3 9.63 3.039 0.23988 -1.42763

5 11.67 0.999 0.07885 -2.54016

10 13.23 -0.561 -0.04428 -

15 13.37 -0.701 -0.05533 -

20 13.38 -0.711 -0.05612 -

9

0 0 12.669 1 0

0.83835

50.301

50.90103

0.5 2.96 9.709 0.76636 -0.2661

1 5.73 6.939 0.54779 -0.602

3 9.58 3.089 0.24382 -1.41131

5 11.64 1.029 0.08122 -2.51057

10 13.12 -0.451 -0.0356 -

15 13.21 -0.541 -0.0427 -

20 13.24 -0.571 -0.04507 -

EXPERIENŢA 5

0

2.96

5.73

9.58

11.64

13.12 13.21 13.24

0

3.3

5.46

9.63

11.67

13.23 13.37 13.38

0

3.56

5.8

10.14

11.8

13.36 13.4 13.45

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 0.5 1 3 5 10 15 20

TIMP AERARE (min)

OX

IGE

N D

IZO

LV

AT

(m

g/l

)

P9

P7

P5


Ciclul experimental nr. 5


67


Tabel IV.6

Θapa = 9 C H = 3.92 m Cs 10 = 11.33 mg/l nd = 7

Θaer = 18 C Hi = 3.68 m Cs 8 = 11.21 mg/l Qaer = 48.52m3/h

patm = 755 mm Hg Odi = 12.18mg/l V = 13 m3 qaer = 3.47 m

3/h difuzor

Pct.

rec.

Timp

aerare

(min)

Odt

(mg/l)

Deficit

mediu

Csm- Odt

(Csm- Odt)/

Csm

ln [(Csm-

Odt)/

Csm]

(KLa)8

( min-1

)

(KLa)8

( h-1

)

(KLa)10

( h-1

)

0 1 2 3 4 5 6 7 8

5

0 0 13.098 1 0

0.44316

26.5896

27.22775

0.5 2.23 10.868 0.82974 -0.18664

1 5.18 7.918 0.60452 -0.50332

2 7.42 5.678 0.4335 -0.83586

4 10.33 2.768 0.21133 -1.55433

6 12.27 0.828 0.06322 -2.7612

8 13.03 0.068 0.00519 -5.26071

10 13.29 -0.192 -0.01466 -

12 13.43 -0.332 -0.02535 -

14 13.65 -0.552 -0.04214 -

16 13.46 -0.362 -0.02764 -

18 13.37 -0.272 -0.02077 -

20 13.5 -0.402 -0.03069 -

7

0 0 13.098 1 0

0.39937

23.9622

24.53729

0.5 2.87 10.228 0.78088 -0.31927

1 5.35 7.748 0.59154 -0.55516

2 7.68 5.418 0.41365 -0.85542

4 10.71 2.388 0.18232 -1.49814

6 11.93 1.168 0.08917 -2.41717

8 13.06 0.038 0.0029 -5.84263

10 13.13 -0.032 -0.00244 -

12 13.21 -0.112 -0.00855 -

14 13.1 -0.002 -0.00015 -

16 13.55 -0.452 -0.03451 -

18 13.58 -0.482 -0.0368 -

20 13.58 -0.482 -0.0368 -

9

0 0 13.098 1 0

0.5 3.58 9.518 0.72668 -0.31927

1 5.58 7.518 0.57398 -0.55516

2 7.53 5.568 0.4251 -0.85542

4 10.17 2.928 0.22355 -1.49814

6 11.67 1.428 0.10902 -2.21618

0.35619

21.3714

21.88431

8 12.63 0.468 0.03573 -3.33175

10 12.82 0.278 0.02122 -3.85259

12 12.88 0.218 0.01664 -4.09572

14 12.94 0.158 0.01206 -4.41762

16 12.88 0.218 0.01664 -4.09572

18 12.78 0.318 0.02428 -3.7186

20 13.18 -0.082 -0.00626 -


68

EXPERIENŢA 6

0

3.58

5.58

7.53

10.17

11.67

12.63 12.82 12.88 12.94 12.88 12.7813.18

0

2.87

5.35

7.68

10.71

11.93

13.06 13.13 13.21 13.113.55 13.58 13.58

0

2.23

5.18

7.42

10.33

12.2713.03 13.29 13.43 13.65 13.46 13.37 13.5

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 0.5 1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

TIMP AERARE (min)

OX

IGE

N D

IZO

LV

AT

(m

g/l

)

P9

P7

P5


EXPERIENŢA 7

0.95

2.73

4.72

5.82

9.07

10.9811.84

12.41 12.57 12.76 12.95 12.87 13.17

4.28

6.06

9.32

6.08

9.32

11.5812.07 12.28

13.03 13.34 13.48 13.32 13.24

0.32

2.07

4.39

6.59

8.99

11.23

12.15

0

12.95 13.19 13.47 13.44 13.31

0

2

4

6

8

10

12

14

16

0 0.5 1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

TIMP AERARE (min)

OX

IGE

N D

IZO

LV

AT

(m

g/l

)

P9

P7

P5





69


Tabel IV.7

Θapa = 10.0 C H = 3.91 m Cs 10 = 11.33 mg/l nd = 14



3/h difuzor

Pct.

rec.

Timp

aerare

(min)

Odt

(mg/l)

Deficit

mediu

Csm- Odt

(Csm- Odt)/

Csm

ln [(Csm-

Odt)/

Csm]

(KLa)8

( min-1

)

(KLa)8

( h-1

)

(KLa)10

( h-1

)

0 1 2 3 4 5 6 7 8

5

0 0.32 12.484 0.97501 -0.02531

0.35765

21.459

21.459

0.5 2.07 10.734 0.83833 -0.17634

1 4.39 8.414 0.65714 -0.41986

2 6.59 6.214 0.48532 -0.072295

4 8.99 3.814 0.29788 -1.21108

6 11.23 1.574 0.12293 -2.09614

8 12.15 0.654 0.05108 -2.97441

10 - - - -

12 12.95 -0.146 -0.0114 -

14 13.19 -0.386 -0.03015 -

16 13.47 -0.666 -0.05201 -

18 13.44 -0.636 -0.04967 -

20 13.31 -0.506 -0.03952 -

7

0 4.28 12.614 0.98516 -0.01495

0.33604

20.1744

20.1744

0.5 6.06 10.374 0.81022 -0.21045

1 9.32 8.524 0.66573 -0.40687

2 6.08 6.724 0.52515 -0.64407

4 9.32 3.484 0.2721 -1.30158

6 11.58 1.224 0.0956 -2.34763

8 12.07 0.734 0.05733 -2.859

10 12.28 0.524 0.04092 -3.19602

12 13.03 -0.226 -0.01765 -

14 13.34 -0.536 -0.04186 -

16 13.48 -0.676 -0.0528 -

18 13.32 -0.516 -0.0430 -

20 13.24 -0.436 -0.003405 -

9

0 0.95 11.854 0.9258 -0.07709

0.33005

19.803

19.803

0.5 2.73 10.074 0.78679 -0.2398

1 4.72 8.084 0.63137 -0.45987

2 5.82 6.984 0.54545 -0.60614

4 9.07 3.734 0.29163 -1.23228

6 10.98 1.914 0.14948 -1.90056

8 11.84 0.964 0.07529 -2.58642

10 12.41 0.394 0.03077 -3.48116

12 12.57 0.234 0.01838 -4.00219

14 12.76 0.044 0.00344 -5.67332

16 12.95 -0.146 -0.0114 -

18 12.87 -0.066 -0.00515 -

20 13.17 -0.366 -0.02858 -


70


Tabel IV.8

Θapa = 12.0 C H = 3.88 m Cs 10 = 11.33 mg/l nd = 3



3/h difuzor

Pct.

rec.

Timp

aerare

(min)

Odt

(mg/l)

Deficit

mediu

Csm- Odt

(Csm-

Odt)/

Csm

ln [(Csm-

Odt)/

Csm]

(KLa)8

( min-1

)

(KLa)8

( h-1

)

(KLa)10

( h-1

)

0 1 2 3 4 5 6 7 8

5

0 0 12.218 1 0

0.19157

11.4942

10.96172

0.5 0.95 11.268 0.92225 -0.08094

1 2.02 10.198 0.83467 -0.18072

2 3.35 8.868 0.72582 -0.32046

4 6.84 5.378 0.44017 -0.82059

6 8.44 3.778 0.30922 -1.17372

8 9.74 2.478 0.20282 -1.59546

10 10.26 1.958 0.16026 -1.83099

12 - - - -

14 - - - -

16 - - - -

18 - - - -

20 - - - -

7

0 0 12.218 1 0

0.19409

11.6454

11.10592

0.5 0.81 11.408 0.9337 -0.0686

1 2.21 10.008 0.81912 -0.19953

2 4.92 7.298 0.59732 -0.51531

4 6.85 5.368 0.43935 -0.82245

6 8.82 3.398 0.27811 -1.27972

8 9.78 2.438 0.19954 -1.61173

10 10.37 1.848 0.15125 -1.88881

12 - - - -

14 - - - -

16 - - - -

18 - - - -

20 - - - -

9

0 0 12.218 1 0

0.1636

9.816

9.36127

0.5 0.49 11.728 0.9599 -0.04093

1 2.05 10.168 0.83221 -0.18366

2 4.52 7.698 0.63005 -0.46195

4 5.54 6.678 0.54657 -0.60409

6 7.99 4.228 0.34605 -1.06118

8 9.01 3.208 0.26256 -1.33726

10 9.8 2.418 0.1979 -1.61997

12 - - - -

14 - - - -

16 - - - -

18 - - - -

20 - - - -


71

EXPERIENŢA 8

00.49

2.05

4.52

5.54

7.99

9.01

9.8

0

0.81

2.21

4.92

6.85

8.82

9.7810.37

0

0.95

2.02

3.35

6.84

8.44

9.7410.26

0

2

4

6

8

10

12

0 0.5 1 2 4 6 8 10

TIMP AERARE ( min )

OX

IGE

N D

IZO

LV

AT

(m

g/l

)

P9

P7

P5


EXPERIENŢA 9

1.02

2.843.62

5.21

7.62

8.91

9.8910.43

11.11 11.44 11.42

0.75

2.36

4.094.79

7.49

8.97

10.1310.72 11.07

11.57 11.73

1.181.59

4.273.89

7.35

9.22

10.0410.77 11.05

11.55 11.76

0

2

4

6

8

10

12

14

0 0.5 1 2 4 6 8 10 12 14 16

TIMP AERARE (min)

OX

IGE

N D

IZO

LV

AT

(m

g/l

)

P9

P7

P5





72


Tabel IV.9

Θapa = 13.0 C H = 3.92 m Cs 10 = 11.33 mg/l nd = 5


patm = 762.5 mm Hg Odi = 9.10mg/l V = 13 m3 qaer = 2.07 m

3/h difuzor

Pct. rec.

Timp aerare

(min)

Odt

(mg/l)

Deficit mediu

Csm- Odt

(Csm- Odt)/ Csm

ln [(Csm- Odt)/

Csm]

(KLa)8

( min-1

)

(KLa)8

( h-1

)

(KLa)10

( h-1

)

0 1 2 3 4 5 6 7 8

5

0 1.18 10.799 0.90149 -0.1037

0.23241

13.9446

12.98692

0.5 1.59 10.389 0.86727 -0.14241

1 4.27 7.709 0.64354 -0.44077

2 3.89 8.089 0.67527 -0.39265

4 7.35 4.629 0.38643 -0.95081

6 9.22 2.759 0.23032 -1.46829

8 10.04 1.939 0.16187 -1.82098

10 10.77 1.209 0.10993 -2.29336

12 11.05 0.929 0.07755 -2.5568

14 11.55 0.429 0.03581 -3.32945

16 11.76 0.219 0.01828 -4.00184

18 - - - -

20 - - - -

7

0 0.75 11.229 0.93739 -0.06466

0.22792

13.6752

12.73602

0.5 2.36 9.619 0.80299 -0.21941

1 4.09 7.889 0.65857 -0.41769

2 4.79 7.189 0.60013 -0.5106

4 7.49 4.489 0.37474 -0.98153

6 8.97 3.009 0.25119 -1.38155

8 10.13 1.849 0.15435 -1.86851

10 10.72 1.259 0.1051 -2.25284

12 11.07 0.909 0.07588 -2.57857

14 11.57 0.409 0.03414 -3.3772

16 11.73 0.249 0.02079 -3.87346

18 - - - -

20 - - - -

9

0 1.02 10.959 0.91485 -0.08899

0.19523

11.7138

10.90933

0.5 2.84 9.139 0.76292 -0.2706

1 3.62 8.359 0.6978 -0.35982

2 5.21 6.769 0.56507 -0.5709

4 7.62 4.359 0.36389 -1.01091

6 8.91 3.069 0.2562 -1.3618

8 9.89 2.089 0.17439 -1.74647

10 10.43 1.549 0.12931 -2.04555

12 11.11 0.869 0.07254 -2.62357

14 11.44 0.539 0.045 -3.10119

16 11.42 0.559 0.04666 -3.06476

18 - - - -

20 - - - -


73


Tabel IV.10

Θapa = 16.0 C H = 3.89 m Cs 10 = 11.33 mg/l nd = 7



3/h difuzor

Pct.

rec.

Timp

aerare

(min)

Odt

(mg/l)

Deficit

mediu

Csm- Odt

(Csm- Odt)/

Csm

ln [(Csm-

Odt)/

Csm]

(KLa)8

( min-1

)

(KLa)8

( h-1

)

(KLa)10

( h-1

)

0 1 2 3 4 5 6 7 8

5

0 0.52 10.71 0.9537 -0.04741

0.29094

17.4564

115.14101

0.5 1.85 9.38 0.83526 -0.18001

1 3.94 7.29 0.64915 -0.43209

2 4.39 6.84 0.60908 -0.4958

4 6.53 4.7 0.41852 -0.87103

6 9.09 2.14 0.19056 -1.65778

8 9.88 1.35 0.12021 -2.11848

10 10.76 0.47 0.04185 -3.17361

12 11.24 -0.01 -0.00089 -

14 11.45 -0.22 -0.01959 -

16 11.4 -0.17 -0.01514 -

18 11.45 -0.22 -0.01959 -

20 11.47 -0.24 -0.02137 -

7

0 0 11.23 1 0

0.30289

18.1734

15.76291

0.5 2.24 8.99 0.80053 -0.22248

1 3.91 7.32 0.65183 -0.42798

2 5.61 5.62 0.50045 -0.69226

4 6.95 4.28 0.38112 -0.96464

6 9.02 2.21 0.19679 -1.6256

8 9.67 1.56 0.13891 -1.9739

10 10.69 0.54 0.04809 -3.03477

12 11.1 0.13 0.01158 -4.45881

14 10.99 0.24 0.02137 -3.84571

16 11.43 -0.2 -0.01781 -

18 11.64 -0.41 -0.03651 -

20 12 -0.77 -0.06857 -

9

0 0.34 10.89 0.96972 -0.03074

0.2553

15.318

13.28625

0.5 2.45 8.78 0.78183 -0.24611

1 3.57 7.66 0.6821 -0.38258

2 5.31 5.92 0.52716 -0.64025

4 7.43 3.8 0.33838 -1.08359

6 9.02 2.21 0.19679 -1.6256

8 9.81 1.42 0.12645 -2.06793

10 10.86 0.37 0.03295 -3.41284

12 10.86 0.37 0.03295 -3.41284

14 10.99 0.24 0.02137 -3.84571

16 11.09 0.14 0.01247 -4.3847

18 11.05 0.18 0.01603 -4.13339

20 11.3 -0.07 -0.00623 -


74

EXPERIENŢA 10

0.34

2.45

3.57

5.31

7.43

9.029.81

10.86 10.86 10.99 11.09 11.05 11.3

0

2.24

3.91

5.61

6.95

9.029.67

10.6911.1 10.99

11.43 11.6412

0.52

1.85

3.944.39

6.53

9.099.88

10.7611.24 11.45 11.4 11.45 11.47

0

2

4

6

8

10

12

14

0 0.5 1 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20

TIMP AERARE (min)

OX

IGE

N D

IZO

LV

AT

(m

g/l

)

P9

P7

P5


Performanţele difuzoarelor cu membrană de cauciuc, care rezultă din experimentările

prezentate, sunt arătate centralizat grafic şi în tabelele IV.11…IV.20.

VITEZA DE OXIGENARE Vo10

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

NR. EXPERIENŢĂ

Vo

10 (

gO

2/m

3,a

pă,h

)

P9

P7

P5

P9 211.65 962.83 1034.2 641.06 651.75 280.21 253.56 119.66 139.69 169.9

P7 194.01 1190.4 1119.2 644.35 657.73 314.18 258.32 141.96 163.08 201.57

P5 262.97 994.51 1103.5 714.26 707.78 348.63 274.77 140.12 166.29 193.62

Exp. 1 Exp. 2 Exp. 3 Exp. 4 Exp. 5 Exp. 6 Exp. 7 Exp. 8 Exp. 9Exp.

10

Fig. IV.15. Variaţia vitezei de oxigenare în cele 10 cicluri experimentale


Nr. ciclul experimental


75

Tabel IV.11

CICLUL EXPERIMENTAL NR.1

Pct.

rec. o10

(gO2/m3,h)

10CO

(kgO2/zi)

Co’10

(gO2/m3,m.ad.ins.)

Co’10-mediu

(gO2/m3,m.ad.ins.)

0 1 2 3 4

5 262.97232 82.04736 16.21666

13.74406 7 194.00693 60.53016 11.93679

9 211.64905 66.0345 13.05172

Tabel IV.12


Pct.

rec.

o10

(gO2/m3,h)

10CO

(kgO2/zi)

Co’10

(gO2/m3,m.ad.ins.)

Co’10-mediu

(gO2/m3,m.ad.ins.)

0 1 2 3 4

5 994.50807 310.28652 41.12848

43.39224 7 1190.40006 371.40482 49.22971

9 962.83282 300.40384 39.81853

NOTA: Rezultate eronate produse de numărul insuficient de puncte

Tabel IV.13


Pct.

rec. o10

(gO2/m3,h)

10CO

(kgO2/zi)

Co’10

(gO2/m3,m.ad.ins.)

Co’10-mediu

(gO2/m3,m.ad.ins.)

0 1 2 3 4

5 1103.46227 334.28023 133.35341

131.1967 7 1119.15489 349.17633 135.24987

9 1034.23104 322.68008 124.98682

Tabel IV.14


Pct.

rec. o10

(gO2/m3,h)

10CO

(kgO2/zi)

Co’10

(gO2/m3,m.ad.ins.)

Co’10-mediu

(gO2/m3,m.ad.ins.)

0 1 2 3 4

5 714.26427 222.85045 40.62564

37.91222 7 644.345616 201.03569 36.64881

9 641.0647 200.012219 36.46222


Tabel IV.15


Pct.

rec. o10

(gO2/m3,h)

10CO

(kgO2/zi)

Co’10

(gO2/m3,m.ad.ins.)

Co’10-mediu

(gO2/m3,m.ad.ins.)

0 1 2 3 4

5 707.77868 218.95495 51.48945

49.18847 7 657.72996 205.21175 48.25759

9 651.75159 203.3465 47.81896



76

Tabel IV.16


Pct.

rec. o10

(gO2/m3,h)

10CO

(kgO2/zi)

Co’10

(gO2/m3,m.ad.ins.)

Co’10-mediu

(gO2/m3,m.ad.ins.)

0 1 2 3 4

5 348.63201 108.77319 25.38331

22.88675 7 314.18261 98.02498 22.87511

9 280.2131 87.42649 20.40184

Tabel IV.17


Pct.

rec. o10

(gO2/m3,h)

10CO

(kgO2/zi)

Co’10

(gO2/m3,m.ad.ins.)

Co’10-mediu

(gO2/m3,m.ad.ins.)

0 1 2 3 4

5 274.76726 85.72738 24.12712

23.02504 7 258.31887 80.59549 22.68279

9 253.56335 79.11177 22.26522

Tabel IV.18


Pct.

rec. o10

(gO2/m3,h)

10CO

(kgO2/zi)

Co’10

(gO2/m3,m.ad.ins.)

Co’10-mediu

(gO2/m3,m.ad.ins.)

0 1 2 3 4

5 140.11713 43.71655 17.37558

16.60613 7 141.9603 44.29161 17.60414

9 119.65946 37.33375 14.83867

Tabel IV.19


Pct.

rec.

o10

(gO2/m3,h)

10CO

(kgO2/zi)

Co’10

(gO2/m3,m.ad.ins.)

Co’10-mediu

(gO2/m3,m.ad.ins.)

0 1 2 3 4

5 166.2883 51.88195 20.23811

19.02858 7 163.07573 50.87963 19.84712

9 139.68618 43.58209 17.0005

Tabel IV.20


Pct.

rec. o10

(gO2/m3,h)

10CO

(kgO2/zi)

Co’10

(gO2/m3,m.ad.ins.)

Co’10-mediu

(gO2/m3,m.ad.ins.)

0 1 2 3 4

5 193.62131 60.40985 18.83156

18.32044 7 201.57407 62.89111 19.60505

9 169.9028 53.00967 16.52471


77

CAPACITATEA DE OXIGENARE Co

0

50

100

150

200

250

300

350

400

Nr. EXPERIENŢĂ

Co

(kg

O2/z

i)

P9

P7

P5

P9 66.035 300.4 322.68 200.01 203.35 87.426 79.112 37.334 43.582 53.01

P7 60.53 371.4 349.18 201.04 205.21 98.025 80.595 44.292 50.88 62.891

P5 82.047 310.29 334.28 222.85 218.95 108.77 85.727 43.717 51.882 60.41


10

Fig. IV.16. Variaţia capacităţii de oxigenare (kgO2/zi) de-a lungul cercetărilor

experimentale

CAPACITATEA SPECIFICĂ DE OXIGENARE C'o10

0

20

40

60

80

100

120

140

160

Nr. EXPERIENŢĂ

C'o

10 (

gO

2/m

3,m

.ad

.in

s.)

P9

P7

P5

P9 13.052 39.819 124.99 36.462 47.819 20.402 22.265 14.839 17.001 16.525

P7 11.937 49.23 135.25 36.649 48.258 22.875 22.683 17.604 19.847 19.605

P5 16.217 41.128 133.35 40.626 51.489 25.383 24.127 17.376 20.238 18.832


10

Fig. IV.17. Variaţia capacităţii specifice de oxigenare (gO2/m3·mil) de-a lungul cercetărilor

experimentale

Pierderea de presiune prin difuzorul cu membrană elastică are valori cuprinse între 29 şi

47 mBarr (fig. IV.18).




78

PIERDEREA DE PRESIUNE PRIN DIFUZORUL CU

MEMBRANA ELASTICĂ

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

EXPERIENŢĂ Nr.

PIE

RD

ER

EA

DE

PR

ES

IUN

E (

cm

Hg

),

( m

Ba )

∆hm ( cm Hg )

∆hm ( m Ba )

∆hm ( cm Hg ) 33.9 30 30.6 29.9 29.8 29.9 29.9 29.3 29.5 30

∆hm ( m Ba ) 41 39 47 38 38 38 38 29 33 39

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Fig. IV.18. Pierderi de presiune prin difuzorul cu membrană elastică în cele 10 cicluri

experimentale

4.6. Interpretarea rezultatelor

Performanţele acestui tip de difuzoare sunt deosebite, comparativ cu alte dispozitive şi

materiale poroase utilizate în aerarea pneumatică.

Mai mult decat atât, rezultatele obţinute sunt comparabile cu performanţele dispozitivelor

de aerare pneumatică similare, produse şi utilizate în alte ţări.

Rezultatele obţinute în cursul experimentărilor ne-au permis orientarea desfăşurării

viitoarelor experimentări către un domeniu mai precis, astfel:

densitatea difuzoarelor amplasate pe radier să fie cuprinsă între 1,5 şi 4 difuzoare/mp,

ceea ce conduce, în condiţiile dimensiunilor bazinului, la amplasarea de 4 până la 8

difuzoare;

testarea a cel puţin cinci debite specifice (mc/h difuzor), a căror valoare să fie cuprinsă

între 2 şi 7 mc/h;

numărul de recoltări pentru fiecare experimentare să fie căt mai mare.


CAPITOLUL V. CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU MEMBRANĂ

ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUNICIPIULUI DEJ, JUD. CLUJ

79

CAPITOLUL V

CERCETĂRI „IN SITU” ASUPRA EFICIENŢEI DIFUZOARELOR CU

MEMBRANĂ ELASTOMER.

STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUNICIPIULUI DEJ, JUD.

CLUJ

5.1. Date generale

Pentru staţia de epurare a apelor uzate menajere şi industriale din municipiul Dej au fost

utilizate difuzoare cu membrană elastică, care pot funcţiona chiar şi în regim intermitent fără să

apară pericolul înfundării lor, deoarece orificiile de evacuare a gazului (perforaţiile) se deschid

şi se închid corespunzător fluxului de aer.

Sistemul de funcţionare al difuzoarelor DMB se bazează pe distribuţia de bule fine de aer

în masa de apă. Componenţa şi forma produsului sunt arătate în figura V.1.

Fig. V.1. Difuzor cu membrană elastică DMB

Suportul (1), din material plastic, este prevăzut cu nervuri de rezistenţă şi are forma uşor

convexă, pentru ca membrana elastică să adere şi să păstreze închis orificiul de ieşire a aerului în

perioadele de timp în care difuzorul nu funcţionează. Se evită, astfel, pătrunderea apei în

conductele de distribuţie. Pentru o etanşare suplimentară (în repaus) s-a prevăzut nervura

profilată circulară (3). Membrana (2) este executată dintr-un cauciuc special, rezistent la ozon, cu

un grad ridicat de elasticitate şi o bună rezistenţă la rupere. Membrana este prevazută cu un

număr mare de orificii de difuzie a aerului, care realizează o distribuţie a acestuia în bule fine

(mărimea bulelor la ieşirea din difuzor: 1…2 mm). Fixarea membranei de suport este asigurată

de colierul (4), executat din material necorodabil. Introducerea aerului comprimat se face prin

ştuţul filetat (R = ½”).

Datorită convexităţii suportului, membrana este ridicată uşor de fluxul de aer şi întinsă

atât cât să poată ieşi aerul în bule fine prin fante. O întăritură inelară în interiorul membranei îi

conferă acesteia un bun comportament la deformare. La încetarea admisiei aerului, membrana

elastică se destinde şi, sub presiunea coloanei de apş de deasupra difuzorului, se aseazş pe

nervura circulară centrală a suportului, corespunzător zonei neperforate a membranei.

Difuzoarele cu membrană elastică DMB au o construcţie simplă şi se montează uşor prin

înfiletarea lor în ştuţurile existente la reţeaua de distribuţie a aerului.



80

Difuzoarele se montează orizontal, grupate modular, la 15…20 cm de radierul bazinului.

Eficienţa procesului de aerare este determinată de următorii factori:

adâncimea de insuflare;

mărimea bulelor de aer;

condiţiile de curgere obţinute prin introducerea aerului comprimat în bazinul de aerare.

Conţinutul de oxigen în apă este mai mare pe fundul bazinului, unde, datorită presiunii

statice, se ating valori mai mari ale coeficientului de staturaţie cu oxigen.

Aceasta determină un deficit mai mare de oxigen la suprafaţă, deficit care este înlăturat

prin circulaţia pe verticală a apei, generată de curenţii ascensionali de amestec apă-aer. Cu cât

bazinul este mai adânc, cu atât timpul de contact dintre bulele de aer şi fluid este mai mare, acest

factor fiind determinant pentru procesul de separare al impurităţilor şi pentru eficacitatea aerării.

Sistemul de aerare trebuie să asigure atât cantitatea de oxigen necesară cât şi

omogenizarea conţinutului bazinului. Pentru a impiedica depunerea nămolului în bazinele de

aerare trebuie asigurat un debit minim de aer de cca. 2 Nmc/h la o suprafaţă de bazin de 1mp.

Difuzoarele, dispuse într-o linie de aerare îngustă sau lată, realizează o mişcare circulară

a apei, ce duce la micşorarea gradientului de oxigenare, la antrenarea şi omogenizarea nămolului

activ în apa uzată, la menţinerea lui în suspensie, la creşterea intensităţii de reacţie.

Difuzoarele trebuie să fie alimentate cu aer filtrat, fără ulei sau praf.

Reţeaua de distribuţie se va calcula astfel încât să facă posibilă distribuirea uniformă a

aerului în difuzoare. Instalaţia de aer comprimat trebuie să asigure o presiune care să acopere

pierderile pe reţeaua de distribuţie şi pe difuzor şi inalţimea colanei de apă. La racordul principal

de aer se vor monta un manometru şi un debitmetru de control.

Temperatura maximă a aerului la intrarea în difuzor nu trebuie să depăşească 45 C

(practic se face o răcire suficientă pe traseul dintre staţia de suflante şi bazinul de aerare ).

Temperatura din bazine trebuie să fie cuprinsă între 5…35 C.

Deoarece orificiile membranei se deschid numai în timpul exploatării, nu este posibilă

obturarea lor, acest fenomen nefiind observat niciodată.

Eventualele depuneri de CaCO3 se sparg, datorită elasticităţii membranei.

Funcţionarea intermitentă este posibilă fără probleme. Unele difuzoare pot fi închise fără

a exista pericolul obturării lor.

Membrana este realizată dintr-un material elastic, durabil şi rezistent.

Capacitatea de formare a bulelor rămâne neschimbată de-a lungul anilor dacă difuzorul

va fi utilizat pentru epurarea apelor reziduale comunale. În cazul apelor reziduale industriale, se

recomandă o analiză a compoziţiei apelor pentru a preveni o utilizare necorespunzătoare.

5.2. Descriere sistem de epurare a apei uzate menajere în staţia de epurare a localităţii

Dej, jud. Cluj

5.2.1. Descrierea staţiei de epurare

Staţia de epurare biologică este proiectată pentru o capacitate maximă de 1500 dm3/s, apa

uzata care intră în staţie fiind compusă din ape uzate rezultate din procesele tehnologice ale

combinatului de celuloză „SOMEŞ” şi apele uzate menajere ale municipiului Dej, epurate

mecanic.



81

Apele uzate ajung în bazinul de preaerare unde se amestecă şi se tratează cu soluţiile de

substanţe biogene (uree şi complex NPK) în concentraţie de 10%, pentru a asigura concentraţia

de azot şi fosfor necesară sintezei de material nou de CBO5:N:P, în raport de 100:5:1 pentru a

avea loc epurarea biologică.

Staţia de epurare biologică este compusă din următoarele obiecte:

Pentru circuitul apei:

bazin de preaerare;

staţie de pompare treapta I pentru trimiterea apelor uzate în bazinele cu nămol activat;

patru bazine cu nămol activat, fiecare având dimensiunile de 64 x 25 x 4,5 m (înalţimea

activă Ha=3,5m), cu un volum total de 27.000 m3 şi un timp de retenţie de aproximativ 5

ore;

din cele patru bazine cu nămol activat bazinul nr. 2 este echipat cu difuzoare cu

membrană elastică, aerul fiind asigurat de 3 suflante cu pistoane rotative produse de

TEHNOFRIG Cluj, cu un debit maxim de 40 m3/min fiecare (alte două suflante fiind

rezervă);

decantoare secundare de tip longitudinal (8 bucăti), cu dimensiunile L x l x H de 60 x 10

x 4 m (ha = 3,7 m), prevăzute cu racloare mecanice cu colectarea nămolului prin sifonare

în jgheaburi longitudinale laterale;

staţie pompare ape epurate – treapta II – echipată cu pompe montate în camera umedă

care intră în funcţiune numai în perioadele de creştere a nivelului râului Someş peste

limita critică, când descărcarea gravitaţională a apelor uzate nu se mai poate realiza.

Pentru circuitul nămolului:

staţia de pompare nămol de recirculare şi în exces are scopul de a trimite nămolul

biologic de recirculare în bazinele cu nămol activat şi nămolul biologic în exces în

circuitul de tratare a nămolului;

concentratoare de nămol – 2 buc. cu D = 20 m care realizează o concentrare (îngroşare) a

nămolului biologic în exces brut;

staţie de pompare nămol concentrat – care trimite nămolul îngroşat spre bazinele de

stabilizare a nămolului;

bazine de stabilizare biologică aerobă a nămolului biologic în exces, concentrat

(îngroşat). Sunt executate două bazine având volumul total de 13.300 m3, ceea ce asigură

un timp de retenţie de cca. 5 zile;

bazinele de stabilizare biologică aerobă a nămolului biologic în exces sunt prevăzute cu

aeratoare mecanice de suprafaţă de 22 kW pentru fiecare bazin;

bazine de elutriere a nămolului de tip radial cu D = 20 m şi un volum total de 3.320 m3.

În aceste bazine se realizează spălarea nămolului în vederea eliminării aminelor şi a

amoniacului care îngreunează procesul de deshidratare a nămolului şi reduce consumul

de reactivi chimici pentru condiţionarea chimică a nămolului;

instalaţia de deshidratare mecanică a nămolului este prevazută cu 3 filtre cu vid cu S = 40

m2

fiecare;

halda de nămol deshidratat pentru colectarea pe o perioada mai lungă a nămolului

deshidratat.



82

5.2.2. Funcţionarea staţiei

Apele uzate epurate mecano-chimic sunt aduse în bazinul de preaerare (omogenizare)

unde sunt introduse soluţiile de substanţe biogene şi apele uzate menajere ale municipiului Dej.

De aici sunt preluate de pompele aferente treptei I de pompare şi trimise în bazinele cu nămol

activat nr. 2 şi nr. 3. În compartimentele bazinelor sunt amestecate cu nămolul activat colectat din

cele 8 decantoare secundare, nămol pompat de staţia de pompare nămol în exces şi recirculare şi

sub influenţa bulelor de aer generate de difuzoarele cu membrană alimentează bacteriile aerobe

cu aer şi substanţe organice dizolvate şi în suspensie.

La ieşirea din compartimentele de decantare apa trece peste pragurile deversoare

prevăzute cu lame deversoare şi ajunge în jgheabul de colectare amplasat transversal cu

decantoarele secundare înspre partea de evacuare. Din acest jgheab apele epurate şi decantate

sunt preluate de staţia de pompare treapta a-II-a şi deversate în raul Someş.

Nămolul în exces este preluat de instalaţiile existente unde este concentrat, stabilizat,

elutriat, îngroşat şi depus pe halda de nămol.

5.2.3. Descrierea instalaţiilor ce echipează bazinul de aerare nr.3

5.2.3.1. Bazinul cu nămol activat nr. 3 – Descriere

Este o construcţie din beton armat cu dimensiunile interioare LxBxH de 62x24,8x4,5m

(înălţimea activă Ha=3,5m), cu un volum total de aproximativ 6.050 m3 şi un timp de retenţie de

aproximativ 2,5 ore, prevăzut la partea anterioară cu canale de aducţiune a apei uzate, la capătul

celalalt cu canal de prelevare a apei epurate şi canal de aducţiune şi repartizare a nămolului activ,

dispus longitudinal pe mijlocul bazinului între cele două şiruri de compartimente. Peste canalul

de aducţiune şi repartizare a nămolului activ, fiecare bazin este prevăzut cu o pasarelă din beton

ce are lăţimea de 1m şi lungimea de 62 m (cât lungimea bazinelor).

Transversal, pe mijlocul fiecarui compartiment al bazinului şi intersectând pasarela sunt

construite platforme de beton susţinute de doi stalpi din beton armat, fixate de radierul

compartimentului pe picioare tronconice de 1,5x1,5m la bază.

Bazinul este compus din 10 compartimente (2 x 5) de 12,4x12,4m, care comunică între

ele. Radierul fiecarui compartiment este plan, cu excepţia marginilor care sunt înălţate cu 0.8m

pe o adancime de aproximativ 2,4 m realizându-se astfel o pantă de 300.

Fig. V.2.

Bazinul de aerare nr. 2.



83

Staţia de aer comprimat se va echipa cu două turbosuflante de 3500 m3/h/buc.

asigurându-se necesarul de oxigen pentru întreaga cantitate de apă care se va epura biologic în

bazinul nr.3.

Astfel staţia de epurare se va compune:

pentru circuitul aerului din:

staţie de turbosuflante cu o capacitate de maxim 7.000 m3/h aer la presiunea de 6

mcol.H2O;

magistrala de aer din otel inox, compusă dintr-un colector de aer cu Dn=400mm (rezultă

Vaer=15m/s) şi două conducte magistrale cu Dn=270mm (Vaer=17m/s) prevăzute cu

ştuţuri de racordare Dn=4” (V=8,25m/s) şi robineţi de închidere cu sferă Dn 4” şi robineţi

cu sertar Dn 4”. Colectorul este prevăzut cu două tronsoane de admisie a aerului de la

turbosuflante.

reţea de aerare bazine cu nămol activat, compusă din module de aerare prevăzute cu 2200

difuzori, racordate la conductele magistrale (având ca priză robineţii de 4”) prin conducte

distribuitoare De 110 mm din polietilenă, prevăzute cu coturi mecanice De 110x4”.

Reglarea debitului de aer se face manual sau automat în funcţie de concentraţia de oxigen

dizolvat în apa din bazinul de aerare, semnalată de o sondă montată în bazin.

Transferul de oxigen de la aer la apă, în aerarea pneumatică, este un proces complex în

care apar o multitudine de factori ce-l influenţtează.

Pentru a determina parametrii ce caracterizează transferul de oxigen de la aer la apă,

specifici unui anumit dispozitiv de aerare, sunt necesare efectuarea de experimentări.

Rezultatele obţinute prin efectuarea acestor experimentări insituu, sunt prelucrate, prin

aplicarea ecuaţiilor transferului de oxigen, ecuaţii unanim acceptate şi prin măsurătorile şi

înregistrările directe ale echipamentelor de monitorizare şi automatizare.

Fig. V.3.

Bazinul de aerare nr. 3

echipat cu difuzori cu

membră elastică

5.2.3.2. Sistemul de aerare propus

Sistemul de aerare se compune din:

1. Staţie de aer comprimat;

2. Magistrala de aducţiune aer la bazinul cu nămol activat;

3. Reţea de distribuţie a aerului în bazin;

4. Sistem de automatizare pentru reglarea automată a debitului de aer şi monitorizarea

parametrilor de funcţionare a întregului sistem.



84

5.2.3.2.1. Staţia de aer comprimat

Aerul necesar epurării biologice va fi produs de 5 suflante cu pistoane rotative (existente)

cu debitul Qmax=2400 m3/h/buc., la presiunea p=1,4 bar.

Pentru alimentarea sistemului de aerare din bazinul de epurare biologică nr. 2 se vor

utiliza 3 din cele 5 suflante existente, iar pentru alimentarea cu aer comprimat a bazinului de

epurare biologică nr. 3 se vor utiliza cele două turbocompresoare propuse. Din cele două suflante

rămase una va alimenta bazinele de stabilizare biologică a nămolului în exces iar cealaltă se va

păstra în rezervă.

Staţia de aer comprimat se va echipa cu două turbosuflante de 3500 m3/h/buc. (debitul de

aer crescând astfel de la 12.000 mc/h la cca. 19.000 mc/h), asigurându-se necesarul de oxigen

pentru întreaga cantitate de apă care se va epura biologic în bazinele nr.2 şi nr.3.

Bazinul nr.2 se va recondiţiona, înlocuindu-se difuzoarele defecte, iar bazinul nr.3 se va

moderniza prin echiparea cu un sistem de aerare cu difuzoare cu membrană elastică care va

înlocui aeratoarele mecanice de suprafaţă.

Astfel staţia de epurare se va compune -pentru circuitul aerului necesar bazinului de

epurare nr.3 - din:

staţie de turbosuflante cu o capacitate de maxim 7.000 m3/h aer la presiunea de 6

mcol.H2O;

magistrala de aer din oţel inox;

reţea aerare bazin cu nămol activat.

5.2.3.2.2. Magistrala de aducţiune aer

Magistrala de aer este compusă dintr-un colector de aer cu Dn=400mm (rezulta

Vaer=15m/s) şi două conducte magistrale cu Dn=270mm (Vaer=17m/s) prevăzute cu ştuţuri de

racordare Dn=4” (V=8,25m/s) şi robineţi de închidere cu sfera Dn 4” şi robineţi cu sertar Dn 4”.

Colectorul este prevăzut cu două tronsoane de admisie a aerului de la turbosuflante.

Pozarea magistralei de aer şi a conductelor distribuitoare se realizează pe suporti

metalici executaţi din profile laminate şi ţeavă pentru construcţii, protejate la coroziune cu

vopsele clorvinilice.

5.2.3.2.3. Reţeaua de distribuţie şi dispersie a aerului în bazinul cu nămol activat

Este compusă din module de aerare, racordate la conductele magistrale (având ca priză

robineţii de 4”) prin conducte distribuitoare D110 din polietilenă, prevăzute cu coturi mecanice

de 110x4”.Ele sunt distribuite în compartimentele care compun bazinul cu nămol activat nr.3.

Reţeaua este realizată din 20 module de bază cu o construcţie din conducte de

polietilena PEHD cu D110 mm şi D 50 mm şi 10 module circulare cu D110 mm şi D 75 mm,

montate pe suporţi metalici din oţel inox fixaţi de radier cu şuruburi autofiletante şi dibluri. Pe

conductele din polietilena se montează piese de branşare pe care se fixează difuzoarele de

dispersie prin înşurubare cu nipluri.



85

Fig. V.4. Reţea de aerare – Detaliu de montaj modul de aerare

Modulele de aerare sunt legate la conductele distribuitoare prin tronsoane din polietilenă

cu D 110 mm. Reţeaua este alimentată de la o conducta cu D110 mm prevazută cu piese de

branşare D110 x 1 1/2”, racorduri de compresiune D 50 mm şi robineti Dn 100 mm.

În fiecare compartiment, de formă aproximativ pătrată, dispersia se realizează prin

intermediul a 2 module de bază prevăzute fiecare cu câte 84 de difuzoare tip DMB şi un modul

circular pe care sunt montate 52 difuzoare (total: 220 difuzoare/compartiment X 10 comp.

=2.200 difuzoare).

Fig. V.5. Reţea de aerare – Modul de bază

Un modul circular este format din două conducte D110 mm cu lungimea de 4735 mm

prinse între ele cu un teu egal D110 mm care se racordează la conducta de admisie aer D110

mm. Pe capetele libere ale conductelor se montează coturi D110 mm pe care se prind conducte

D110 mm cu lungimea de 9.500 mm.

Pe conductele de baza astfel imbinate se monteaza la distante egale coliere de bransare

D110 x ½” de care se prind nipluri si difuzoare cu membrană elastică DMB½”.



86

Fig. V.6. Reţea de aerare – Modul inelar

În figura V.7. se vede un compartiment echipat cu un modul de aerare inelar şi cu două

module de bază.

Fig. V.7. Reţea de aerare – Compartiment echipat

Difuzoare de aerare

Difuzorii poroşi cu membrane de cauciuc elastic pot funcţiona în regim intermitent şi nu

necesită curăţare. Aerul sub presiune pătrunde prin intermediul găurilor centrale de admisie din

taler în volumul cuprins sub membrana aflată în expansiune, perforaţiile fine ale acesteia lăsând

să treacă în mediul lichid bule foarte fine.

La încetarea admisiei aerului membrana elastică se destinde şi sub presiunea coloanei de

apă de deasupra difuzorului se asează pe nervura circulară centrală a talerului, corespunzător

zonei neperforate a membranei, împiedicând astfel accesul apei uzate în reţeaua de distribuţie a

aerului. Acest fapt permite şi exploatarea discontinuă a sistemului de aerare.



87

Fig.V.10. Reţea aerare – Difuzor cu membrană

elastică. Elemente componente

Aerarea poate fi complet decuplată, neexistând pericolul înfundării.

Difuzoarele cu membrană elastică au o construcţie simplă şi se montează uşor prin

înfiletarea lor în ştuţurile existente la reţeaua de distribuţie a aerului.

5.2.3.2.4. Sistem de automatizare pentru reglarea automată a debitului de aer şi

monitorizarea parametrilor de funcţionare

Optimizarea fazelor procesului de automatizare comportă următoarele etape:

1- acţionarea;

2- calcularea parametrilor de lucru;

3- reglarea;

4- poziţionarea.

Raportarea parametrilor de funcţionare fac posibilă reducerea costurilor şi creşterea

siguranţei în funcţionare. Pe lângă soluţiile standard de automatizare au fost asigurate şi module

Fig.V.8. Reţea aerare – Difuzor

cu membrană elastică

DMB1/2”

Fig.V.9 Reţea aerare – Detaliu de montaj

difuzor de aerare pe conducta de

polietilenă



88

soft-ware şi hard-ware pentru sisteme şi instalaţii de comandă şi automatizare centralizate sau

individuale. Acestea trebuie dotate cu sisteme moderne de supraveghere şi deservire. Aparatura

de efectuare a măsurărilor şi analizelor completează programul pentru tehnica protecţiei mediului

în domeniul tratării apelor reziduale. Aceasta presupune asigurarea de traductoare şi senzori

adecvaţi pentru orice analiză a apelor reziduale.

În figura de mai jos este prezentat un sistem tipic de epurare a apelor uzate, cu

plasamentul senzorilor utilizaţi pentru măsurarea principalilor parametri.

Fig.V.11. Sistem de epurare a apelor uzate, cu plasamentul senzorilor

Procesul din figura V.11. cuprinde următoarele utilaje:

1- sistem de grătare pentru reţinerea corpurilor solide de dimensiuni mari;

2- deznisipator;

3- vas pentru flotaţie cu aer;

4- bazin pentru sedimantare primară;

5- bazin pentru epurare biologică aerobă cu nămol activ;

6- bazin pentru sedimentare secundară.

Monitorizarea în timp real a unui astfel de proces presupune utilizarea traductoarelor on-line,

care sunt în general scumpe în comparaţie cu metodele de laborator pentru determinarea

respectivilor parametri. Utilizarea lor este esenţială atât pentru monitorizarea întregului proces la

o staţie de epurare cât şi pentru reglarea unor parametri importanţi în obţinerea calităţilor impuse

apei epurate. Un sistem de monitorizare complex în care semnalele unificate de la toate

traductoarele sunt achizitionate la o staţie de lucru (PC industrial) reprezintă primul pas spre

conducerea automată a întregului proces sau măcar a utilajelor mai importante. În schema

prezentată este necesară automatizarea bazinului de aerare şi a decantorului secundar.

5.2.3.2.5. Descrierea lucrarilor de automatizare – dispecerizare din cadrul sistemului de

aerare al staţiei de epurare din municipiul Dej

Staţia de epurare este automatizată, cele mai multe procese sunt coordonate de un

automat programabil (PLC) şi nu este nevoie de prezenţa permanentă a unui operator. Automatul

programabil (PLC) verifică şi dirijează parametrii procesului de epurare, în caz de avarie trimite

un mesaj de alarmă şi dă alarma.

Funcţionarea sistemului de automatizare este următorul:

În modul de funcţionare ON toţi consumatorii electrici (pompe, suflante, aparate de

masură şi control, etc.) sunt alimentaţi cu energie electrică, dar sunt în stare de stand-by.



89

În caz de avarie, pe panoul de comandă apar semnale de avarie, dar nu se efectuează nici

o operaţie.

În modul de funcţionare MANUAL utilajele pot fi coordonate de la panoul de comandă

separat şi independent, fără separarea lor.

Modul de funcţionare SERVICE este o fază intermediară între modul MANUAL şi

modul AUTO total automatizat. Cu acest mod operatorul poate alege o anumită stare de

funcţionare a unei anumite unităţi din staţia de epurare.

Instalaţiile de dispecerizare conţin lucrări specifice, enumerate după cum urmează:

Bazinele de aerare nr. 2 şi nr. 3

- Măsurarea continuă a concentraţiei de oxigen dizolvat în apă (inclusiv a temperaturii

apei) în domeniu 0-5 mg/l, în cadrul bazinelor de aerare nr. 2 şi nr. 3 şi la ieşirea apei

epurate din jgheabul colector al decantorului secundar (1 punct de măsurare);

- Măsurarea continuă a PH- ului (inclusiv a temperaturii apei- utilizând acelaşi traductor)

în domeniu 6-10 PH, la ieşirea apei din bazinele de aerare nr. 2 şi nr. 3 (1 punct de

masură);

- Măsurarea continuă a turbidităţii la ieşirea apei din jgheabul colector al decantorului

secundar (1 punct de măsurare);

- Măsurarea continuă a debitului de aer vehiculat de suflante, prin intermediul unui

debitmetru tip VORTEX( Dn 300 mm) pe fiecare magistrală. Domeniul măsurat este 0-

20.000mc/h.

- Măsurarea continuă a debitului de apă epurată, prin intermediul unui debitmetru pentru

canale deshise (Arie x Viteză) pentru canale şi conducte cu curgere gravitaţională, fără a

fi necesară o anumită geometrie de canal.

- Contorizare ore de funcţionare suflante la dispecer.

- Comanda debitului de aer furnizat de suflante în funcţie de oxigenul dizolvat în bazinele

de aerare.

Dispeceratul instalaţiei de aerare

Acesta asigură preluarea tuturor parametrilor achiziţionaţi local în cadrul sistemului de

aerare şi afişarea lor la cererea operatorului, asigurându-se o gestiune de timp real a întregului

sistem de epurare biologică (bazine de aerare şi decantor secundar), folosind un sistem format

dintr-un automat programabil (PLC) cu configuraţie corespunzatoare, schema sinoptică şi

calculatorul de proces.

Comunicaţia dintre echipamentele montate local şi dispecerat se face prin cabluri de

semnalizare îngropate pentru transmisia semnalelor logice (0-15 Vc.c.) şi analogice (4-20mA).

Comunicaţia dintre calculator (PC) şi automatul programabil (PLC) se face prin interfaţa serială

de comunicaţie bidirecţională standard RS 232.

Instalaţiile de automatizare – dispecerizare asigură:

supravegherea compartimentelor de aerare;

comanda automată a debitului de aer;

supravegherea automată a întregului flux de la dispeceratul existent.



90

Se precizează că a fost utilizată aparatură de înaltă fiabilitate furnizată de firme

consacrate, astfel:

Aparate locale AMC

a) Debitmetru de aer tip VORTEX (pt. Dn 300 mm), cu iesire 4-20 mA:

- Cod PROWIRL 70 Dn 300 mm - furnizor Endress + Hauser - Germania;

- Debitmetru pentru canale şi conducte cu curgere gravitaţională, cu masură

- Arie X Viteza , cu iesire 4-20 mA;

- Cod SIGMA 950 AV –furnizor American Sigma.

b) Traductoare măsurare continuă concentraţie oxigen dizolvat, PH, turbiditate, cu iesire 4-

20 mA şi detecţie, 2 trepte de nivel programabile:

- Cod traductor PH [CPF 10-B3 (senzor) + CPM 252 (bloc electronic)], - furnizor

Endress+ Hauser-Germania;

- Cod traductor oxigen dizolvat [COS4(senzor) + COM 252(bloc electronic)], -furnizor

Endress+ Hauser-Germania;

- Cod traductor turbiditate [CUS 41(senzor) + CUM 252(bloc electronic)], -furnizor

Endress+ Hauser-Germania.

Aparatura de achiziţie date

a) Automat programabil (PLC) cu nrumăr variabil de intrări-ieşiri logice şi analogice,

inclusiv modulele aferente, amplasat în dulapul de la dispecerat, Furnizor - Groupe

Schneider (Franta);

La dispecerat s-a prevăzut o schema sinoptică cu lămpi de semnalizare (diode luminiscente )

pentru informarea rapidă a operatorului asupra defectului.

b) Calculatorul de proces.

Dulap de automatizare AMC

În figura de mai jos este prezentat schematic un sistem de epurare biologică a apelor

uzate, cu plasamentul senzorilor utilizati pentru măsurarea principalilor parametri.

Fig.V.12. Sistem de epurare biologic a apelor uzate, cu plasamentul senzorilor

Procesul din figura de mai sus cuprinde următoarele utilaje:

1 – bazin pentru epurare biologică aerobă cu nămol activ;

2 – bazin pentru decantare secundară.

Porţiunea delimitată cu linie punct reprezintă treapta de epurare biologică pentru care este

necesară automatizarea sistemului de aerare.



91

5.2.4. Etapele experimentărilor desfăşurate

În acest studiu sunt prezentate experimentările efectuate pe difuzoare cu membrană

elastomer, difuzoare produse de SC IMAT SRL Bistriţa.

Ca fluid supus aerarii s-a utilizat apa uzată distribuită în treapta biologică de la staţia de

pompare ce preia apele uzate menajere ale municipiului Dej împreună cu apele uzate industriale

de la SC SOMEŞ SA (fostul Combinat de Celuloză şi Hârtie) din Dej.

Experimentările au fost făcute în următoarele condiţii:

a. S-au testat un număr de 2200 difuzoare amplasate pe radierul bazinului

Dispunerea difuzoarelor s-a făcut simetric. Dimensiunile în plan ale bazinului sunt de

(60x25)m, [10 compartimente ce comunică între ele de (12x12)m câte 5 pe două rânduri].

b. Debitul de aer insuflat. S-au realizat 8 trepte de funcţionare pentru turbosuflanta cu debit

reglabil, cea de a doua turbosuflantă funcţionând la capacitatea maximă

Valorile debitelor de aer sunt determinate în funcţie de temperatura aerului la admisie şi

de presiunea de refulare, arătate în diagramele de funcţionare a turbosuflantelor.

Pentru o mai bună evaluare a debitului de aer introdus în bazin, (respectiv a debitului

specific de aer) s-au utilizat două diagrame de funcţionare a turbosuflantei EC 3.5-1.5 la

presiunile de 0,40 bar şi 0,50 bar şi trei diagrame de funcţionare a turbosuflantei EC10 -1.5 la

presiunile de 0,40 bar, 0,45 bar şi 0,50 bar.

c. Înalţimea coloanei de apă folosite pentru aerare, respectiv adâncimea de insuflare

În experimentările descrise au fost utilizate înălţimi ale coloanei de apă cuprinse între

3,80 m măsurată de la radier şi 3,60 m măsurată de la nivelul de montare a difuzorilor;

d. Temperatura aerului şi a apei

Datorită duratei în timp a experimentărilor temperatura aerului şi a apei a avut valori

cuprinse între +7 ˚C şi +15 ˚C.

e. Presiunea atmosferică a avut oscilaţii între valorile 753,5 şi 770 mmHg.

f. Punctele de determinare a concentraţiei de oxigen dizolvat în apă.

S-au prelevat probe de la trei niveluri din bazinul de testare (spre gura de evacuare),

astfel:

punctul P1 – situat la 1,00 m deasupra radierului bazinului;

punctul P2 – situat la 2,50 m deasupra radierului bazinului;

punctul P3 – situat la 3,30 m deasupra radierului bazinului.

g. Durata de aerare şi frecvenţa de citire a datelor.

Pentru ciclurile experimentale 1,2,3, durata de aerare a fost de 24 minute, iar citirea

datelor afişate privind concentraţia de oxigen s-a facut din 3 în 3 min.

Din prelucrarea datelor obţinute în această situaţie a reieşit necesitatea unei durate mai

mari de aerare pentru atingerea valorii de echilibru a oxigenului dizolvat în apă.

Astfel pentru ciclurile experimentale 4…8, durata de aerare a fost de 40 min. iar citirea

datelor afişate privind concentraţia de oxigen s-a facut din cinci în cinci minute.

Elemente determinate prin măsurare directă

Pentru fiecare ciclu au fost determinate, prin măsurare directă, următoarele elemente:

a. temperatura aerului (θaer – în ˚C) – cu ajutorul unui termometru cu alcool;

b. temperatura apei (θaer – în ˚C) – cu ajutorul unui termometru cu mercur, scufundat în

bazin;



92

c. presiunea atmosferică (Patm. – în mmHg) – cu ajutorul unui barometru;

d. înălţimea coloanei de apă (H – în m) ce urmează să fie aerată;

e. adâncimea de insuflare (Hins. - în m) – a aerului comprimat;

f. volumul de apă (V – în m3) – ce urmează să fie aerat.

Elemente determinate prin prelucrarea măsurătorilor directe

Parametrii determinaţi ca urmare a măsurării directe a permis calcularea debitului de aer

introdus în bazinul de testare pentru care s-a folosit un manometru diferenţial cu apă, branşat la

prizele diafragmei montate pe conducta de refulare a suflantei.

Pentru fiecare ciclu experimental s-au făcut mai multe măsurători pentru care s-a

determinat diferenţa de presiune medie la manometrul cu apă (Δpm).

Ca urmare, debitul de aer utilizat la fiecare experimentare este un debit calculat pentru

valoarea medie a diferenţei de presiune, comparat cu debitul total de aer determinat din

diagramele de debit în funcţie de temperatura aerului pe admisie, presiunea de refulare a aerului

şi unghiul α de deschidere a paletelor reglabile ale turbosuflantei ESC 3.5 – 1.5.

Rezultate obţinute în cadrul experimentărilor

Orice sistem de aerare, mecanic sau pneumatic, se caracterizează prin anumite mărimi ce

reprezintă performanţele sistemului. Pentru aerarea pneumatică aceste mărimi sunt:

Vo = viteza de oxigenare, în g O2/ m3, apă, h;

CO = capacitatea de oxigenare, în kg O2/zi;

c’o= capacitatea specifică de oxigenare, în g O2/m3 aer, ad. ins.

Condiţiile în care s-au desfăşurat experimentările, împreună cu rezultatele şi prelucrarea

lor sunt prezentate în tabelele V.1…V.8.

Astfel, pentru viteza de oxigenare, vo, s-au obţinut valori cuprinse între 259 kg O2/m3

aer.h şi 284 kg O2/m3 aer.h, utilizând metoda exponenţială şi valori de 234 kg O2/m

3 aer.h şi

269 kg O2/m3 aer.h, utilizând metoda logaritmului natural din deficitul de oxigen.

Pentru capacitatea de oxigenare (CO) s-au obţinut următoarele valori:

între 6.216 kg O2/zi şi 6.816 kg O2/zi, utilizând metoda exponenţială;

între 5.616 kg O2/zi şi 6.456 kg O2/zi, utilizând metoda logaritmului natural din deficitul

de oxigen.

Parametrul cel mai reprezentativ pentru caracterizarea unui dispozitiv pneumatic de

aerare este capacitatea specifică de oxigenare, c’o, pentru care s-a obţinut următoarea gamă de

valori:

între 12,5 g O2/m3aer,m ad. ins. şi 14,1 g O2/m

3aer,m ad. ins., utilizând metoda

exponenţială;

între 12,6 g O2/m3aer,m ad. ins. şi 13,7g O2/m

3aer,m ad. ins., utilizând metoda

logaritmului natural din deficitul de oxigen.

Datele sunt pentru apa uzată provenită de la SC Someş SA Dej în amestec cu apa uzată

menajeră provenită de la locuitorii municipiului Dej.



93

Diagrame turbosuflante

Caracteristici de debit pentru ESC 3,5-1,5

2000

2500

3000

3500

20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90

Pozitie vana aspiratie (°)

Deb

it d

e ae

r (m

c/h)

Temperatura ambianta:

Presiunea de refulare: 0,40 bar

Presiunea ambianta: 760 mmHg

30 °C

20 °C

10 °C

-10 °C

0 °C

Caracteristici de debit pentru ESC 3,5-1,5

1500

2000

2500

3000

20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90


Deb

it de

aer

(mc/

h)


Presiunea ambianta: 760 mmHg Temperatura ambianta:

30 °C

20 °C

10 °C

-10 °C

0 °C

Caracteristici de debit pentru ESC 10-1,5

4000

5000

6000

7000

8000

9000

10000

20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90


Deb

it d

e ae

r (m

c/h

)


Presiunea ambianta: 760 mmHg Temperatura ambianta:

30 °C

20 °C

10 °C

-10 °C

0 °C



94

Performanţele difuzoarelor cu membrană de cauciuc, ce reies din experimentările

prezentate, sunt arătate centralizat în figurile de mai jos.

EXPERIENŢA Nr. 1

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Timp aerare (min)

Od

t (m

g/l)

P3 0.221 0.498 0.614 0.925 1.324 1.774 2.112 2.868 3.124

P2 0.165 0.325 0.346 0.689 0.964 1.165 1.362 1.654 1.965

P1 0.1225 0.221 0.326 0.366 0.451 0.651 0.711 0.925 1.112

0 3 6 9 12 15 18 21 24

Fig.V.13. Variaţia oxigenului dizolvat din apă in cadrul ciclului experimental nr.1

EXPERIENŢA Nr. 2

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

Timp aerare ( min)

Od

t (m

g/l)

P3 0 0.231 0.441 0.924 1.511 1.131 1.622 2.347 2.981

P2 0.066 0.096 0.214 0.202 0.844 0.966 1.241 1.637 1.632

P1 0.031 0.11 0.317 0.424 0.531 0.539 0.611 0.551 0.921

0 3 6 9 12 15 18 21 24

Fig.V.14. Variaţia grafică a oxigenului dizolvat din apă în ciclul experimental nr.2





95

EXPERIENŢA Nr. 3

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

Timp aerare (min)

Od

t (m

g/l)

P3 0.111 0.523 0.995 0.876 1.347 1.686 2.358 3.414 3.624

P2 0.081 0.346 0.321 0.604 0.759 1.254 1.615 2.32 2.514

P1 0.011 0.122 0.322 0.362 0.511 0.512 0.664 0.893 1.235

0 3 6 9 12 15 18 21 24


EXPERIENŢA Nr. 4

0

1

2

3

4

5

6

Timp aerare (min)

Od

t (m

g/l)

P3 0 0.657 1.208 1.664 2.518 3.347 3.397 4.436 5.642

P2 0 0.301 0.631 1.296 1.418 2.276 3.353 3.621 4.235

P1 0 0.668 1.074 1.374 1.877 2.08 2.644 3.121 3.631

0 5 10 15 20 25 30 35 40






96

EXPERIENŢA Nr. 5

0

1

2

3

4

5

6

Timp aerare (min)

Od

t (m

g/l)

P3 0.112 0.324 1.124 1.695 2.535 3.179 4.246 4.212 4.768

P2 0 0.578 0.942 1.225 1.89 2.561 3.221 4.265 4.525

P1 0 0.421 0.745 0.932 1.474 1.503 1.903 2.845 3.616

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Fig.V.17. Variaţia grafică a oxigenului dizolvat din apă în ciclul experimental nr. 5

EXPERIENŢA Nr. 6

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

Timp aerare (min)

Od

t (m

g/l)

P3 0.532 0.643 1.259 2.148 2.63 3.145 3.252 4.207 4.3631

P2 0.135 0.652 1.126 1.624 2.638 2.754 3.337 4.414 4.341

P1 0.112 0.326 0.492 1.131 1.951 1.439 2.863 3.139 3.118

0 5 10 15 20 25 30 35 40






97

EXPERIENŢA Nr. 7

0

1

2

3

4

5

Timp aerare (min)

Od

t (m

g/l)

P3 0 1.004 1.124 2.695 2.535 3.179 3.646 4.212 4.45

P2 0 0.578 0.942 1.225 1.89 2.561 2.61 3.265 3.68

P1 0 0.125 0.941 1.077 1.474 1.503 1.903 2.045 2.43

0 5 10 15 20 25 30 35 40


EXPERIENŢA Nr. 8

0

1

2

3

4

5

Timp aerare (min)

Od

t (m

g/l)

P3 0.532 0.643 1.259 2.148 2.63 3.145 3.652 4.207 4.32

P2 0.354 0.334 1.126 1.624 2.638 2.754 3.337 3.644 4.01

P1 0 0.326 0.492 0.764 0.951 1.439 1.863 2.139 2.53

0 5 10 15 20 25 30 35 40






98

FIŞA DE MĂSURĂTORI INSTALAŢIE AERARE STAŢIE DE EPURARE

S.C. SOMEŞUL S.A. DEJ

Tabel V.1

Ta = 11˚C

α˚

19,4 29,1 41,4 49,4 58,6 68,8 80,2 90

Qaer[m3/h] 5543 5620 5695 5774 5846 5922 5991 6068

paer [bar] 0,421 0,426 0,431 0,431 0,431 0,436 0,436 0,436

O2 [mg/l] 4 4,2 4,2 4,2 4,4 4,4 4,4 4,4

Tref [˚C] 59 58 58 58 59 59 60 60

EXPERIENŢA Nr.1

0

1

2

3

4

5

6

7

Qaer (miimc/h) 0 5.543 5.62 5.695 5.774 5.846 5.922 5.991 6.068

Paer ( barr) 0 0.421 0.426 0.431 0.431 0.431 0.436 0.436 0.436

Odt ( mg/l) 0 4 4.2 4.2 4.2 4.4 4.4 4.4 4.4

0 19.4 29.1 41.4 49.4 58.6 68.8 80.2 90

Fig.V.21. Cantitatea de aer insuflat şi presiunea aferentă a suflantelor

Tabel V.2

Ta = 14oC

α˚

19,8 29,1 38,8 48 59,5 68,3 79,8 90

Qaer[m3/h] 5552 5622 5660 5768 5872 5925 5996 6104

paer [bar] 0,421 0,421 0,421 0,426 0,426 0,431 0,431 0,436

O2 [mg/l] 1,7 1,7 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5

Tref [˚C] 62 62 62 61 61 61 62 62

Tabel V.3

Ta = 7˚C

α˚

19,8 29,1 39,7 48,5 60,0 70,0 78,5 90

Qaer[m3/h] 5543 5620 5667 5758 5897 5956 5997 6088

paer [bar] 0,455 0,460 0,465 0,470 0,470 0,470 0,475 0,475

O2 [mg/l] 2,2 2,3 2,7 2,7 2,75 2,75 2,75 2,75

Tref [˚C] 57 56 55,8 55,8 56 56 56 57




99

EXPERIENŢA Nr 2

0

1

2

3

4

5

6

7

Qaer (miimc/h) 0 5.552 5.622 5.66 5.768 5.872 5.925 5.996 6.104

Paer ( barr) 0 0.421 0.421 0.421 0.426 0.426 0.431 0.431 0.436

Odt ( mg/l) 0 1.7 1.7 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5

0 19.4 29.1 38.8 48 59.5 68.3 79.8 90

Fig.V.22. Reprezentarea grafică a indicatorilor (Qaer, Paer)

aferenţi ciclului experimental nr.2

EXPERIENŢA Nr. 3

0

1

2

3

4

5

6

7

Qaer (miimc/h) 0 5.543 5.62 5.667 5.758 5.897 5.956 5.997 6.088

Paer ( barr) 0 0.455 0.46 0.465 0.47 0.47 0.47 0.475 0.475

Odt ( mg/l) 0 2.2 2.3 2.7 2.7 2.75 2.75 2.75 2.75

0 19.8 29.1 39.7 48.5 60 70 78.5 90



Tabel V.4

Ta = 9˚C

α˚

19,8 30,4 40,1 50,2 60,4 70 80,7 87,7

Qaer[m3/h] 5603 5612 5712 5791 5870 5961 6024 6134

paer [bar] 0,434 0,440 0,450 0,450 0,450 0,450 0,455 0,455

O2 [mg/l] 4,1 4,1 4,3 4,3 4,4 4,5 4,5 4,5

Tref [˚C] 59 58 58 58 58 59 60 60





100

EXPERIENŢA Nr. 4

0

1

2

3

4

5

6

7

Qaer (miimc/h) 0 5.603 5.612 5.712 5.791 5.87 5.961 6.024 6.134

Paer ( barr) 0 0.434 0.44 0.45 0.45 0.45 0.45 0.455 0.455

Odt ( mg/l) 0 4.1 4.1 4.3 4.3 4.4 4.5 4.5 4.5

0 19.8 30.4 40.1 50.2 60.4 70 80.7 87.7



Tabel V.5

Ta = 11˚C

α˚

20,2 30,8 41 50,2 60 70,1 80,2 87,3

Qaer[m3/h] 5571 5704 5762 5799 5876 5942 6046 6128

paer [bar] 0,446 0,450 0,455 0,455 0,455 0,455 0,46 0,455

O2 [mg/l] 4,0 4,1 4,1 4,3 4,3 4,3 4,4 4,4

Tref [˚C] 63 62 61 62 62 62 62 62

EXPERIENŢA Nr. 5

0

1

2

3

4

5

6

7

Qaer (miimc/h) 0 5.57 5.7 5.76 5.8 5.88 5.94 6.05 6.13

Paer ( barr) 0 0.45 0.45 0.46 0.46 0.46 0.46 0.46 0.46

Odt ( mg/l) 0 4 4.1 4.1 4.3 4.3 4.3 4.4 4.4

0 20.2 30.8 41 50.2 60 70.1 80.2 87.3


aferenţi ciclului experimental nr. 5





101

Tabel V.6

Ta = 15˚C

α˚

21 30,8 40,5 50,7 60,4 70,5 80,2 87,7

Qaer[m3/h] 5583 5708 5771 5802 5888 5950 6053 6130

paer [bar] 0,426 0,426 0,431 0,431 0,431 0,436 0,436÷0,441 0,441

O2 [mg/l] 3,2 3,2 3,3 3,3 3,35 3,4 3,5 3,5

Tref [˚C] 66,5 66 66 66 66 66,5 66 66

EXPERIENŢA Nr. 6

0

1

2

3

4

5

6

7

Qaer (miimc/h) 0 5.583 5.708 5.771 5.802 5.888 5.95 6.053 6.13

Paer ( barr) 0 0.426 0.426 0.431 0.431 0.431 0.436 0.436 0.441

Odt ( mg/l) 0 3.2 3.2 3.3 3.3 3.35 3.4 3.5 3.5

0 21 30.8 40.5 50.7 60.4 70.5 80.2 87.7



EXPERIENŢA Nr. 7

0

1

2

3

4

5

6

7

Qaer (miimc/h) 0 5.573 5.658 5.725 5.823 5.876 5.948 6.027 6.108

Paer ( barr) 0 0.416 0.421 0.421 0.431 0.455 0.47 0.446 0.441

Odt ( mg/l) 0 2.58 2.6 2.6 2.65 2.65 2.7 2.7 2.75

0 21.1 30.8 39.7 49.4 60.4 69.7 80.7 88.2







102

Tabel V.7

Ta = 13˚C

α˚

21,1 30,8 39,7 49,4 60,4 69,7 80,7 88,2

Qaer[m3/h] 5573 5658 5725 5823 5876 5948 6027 6108

paer [bar] 0,416 0,421 0,421 0,431 0,455 0,470 0,446 0,441

O2 [mg/l] 2,58 2,60 2,60 2,65 2,65 2,70 2,70 2,75

Tref [˚C] 61 60,5 60,5 61 60 58 61 61

Tabel V.8

Ta = 11˚C

α˚

20 29,1 40,1 50,2 59,5 69,7 80,2 89,1

Qaer[m3/h] 5538 5622 5687 5764 5840 5929 5986 6101

paer [bar] 0,455 0,460 0,460 0,465 0,470 0,470 0,475 0,470

O2 [mg/l] 3,85 3,85 3,85 3,85 3,85 3,85 3,85 3,85

Tref [˚C] 60,5 61 60,5 61 61 61 61,5 62

EXPERIENŢA Nr. 8

0

1

2

3

4

5

6

7

Qaer (miimc/h) 0 5.538 5.622 5.687 5.764 5.84 5.929 5.986 6.101

Paer ( barr) 0 0.455 0.46 0.46 0.465 0.47 0.47 0.475 0.47

Odt ( mg/l) 0 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85 3.85

0 20 29.1 40.1 50.2 59.5 69.7 80.2 89.1



Testarea acestui tip de difuzor, a evidenţiat o serie de calităţi, ce recomandă acest produs

ca o soluţie viabilă pentru procesul de aerare. Argumentele aduse în sprijinul acestei afirmaţii

sunt:

Performanţele deosebite în ceea ce priveşte transferul de oxigen în aerarea apelor uzate.

Rezultatele experimentărilor efectuate, au condus la estimări pentru capacitatea specifică

de oxigenare c’o de 12,5….14,1 g oxigen/mc, m ad.ins. în apa uzată, valoare superioară

celei corespunzătoare difuzoarelor din materiale poroase, a căror capacitate specifică de




103

oxigenare are valori cuprinse între 8 …10 g oxigen/mc, m ad. ins. în situaţia în care

concentraţia de oxigen în apa epurată este cuprinsă între 1,5…4,5 mg/l.

Difuzorul este confecţionat din material plastic şi cauciuc, ceea ce îi conferă atât

rezistenţă mecanică bună cât şi rezistenţă la coroziune ( în cazul folosirii lor în medii

agresive);

Montarea şi demontarea acestui difuzor este deosebit de simplă, putând fi adaptat cu

uşurinţă la diametrul ştuţului existent pe conductele de distribuţie a aerului;

Înlocuirea membranei de cauciuc se face într-un timp scurt, sistemul de prindere al

membranei de difuzor fiind simplu şi nu este afectat de coroziune.

Rezultatele obţinute în această primă serie de experimentări constituie o bază solidă

pentru ca aceste produse să fie utilizate.

5.2.5. Rezultate obţinute în urma implementării soluţiei tehnice de aerare, cu membrane

elastice, la staţia de epurare din municipiul Dej

Rezultatele prezentate mai jos, în formă tabelară şi sub forma graficelor, arată fără dubii

eficacitatea epurării biologice a apelor uzate menajere cu sisteme de aerare cu randamente

ridicate privind transferul oxigenului din aer în apa uzată menajeră, precum şi importante

economii în consumul de energie electrică.

Situaţiile prezentate mai jos reprezintă valorile principalilor indicatori de calitate privind

apa epurată pentru anul 2009.

În urma efectuării calculelor s-au obţinut următoarele valori ale cantităţilor de poluanţi:

Tab. V.9. Rezultatele parametrilor analizaţi în luna ianuarie 2009

CONCENTRAŢII (mg/l) Q(mc/zi) CANTITĂŢI (kg/zi)

Indicator

Valoare

L.M.A. NTPA

001/ 2005 25516

Valoare

L.M.A.

NTPA 001/

2005 M.T.S. 9,56 35 243,93 893,06

NH4+ 17,93 2 457,50 51,03

P total 1,36 1 34,70 25,52

Detergenţi 0,074 0,5 1,89 12,76

Extractibile 13,00 20 331,71 510,32

Cianuri 0,002 0,1 0,05 2,55

Ni2+ 0,000 0,5 0,00 12,76

Cr total 0,005 1 0,13 25,52

Zn2+ 0,100 0,2 2,55 5,10

Pb2+ 0,000 0,2 0,00 5,10

NO2 0,45 1 11,48 25,52

NO3 0,58 25 14,80 637,90

CBO5 9,03 20 230,41 510,32

CCO - Cr 47,65 70 1215,84 1786,12



104

Tab. V.10. Valorile parametrilor analizaţi în luna iulie 2009

CONCENTRAŢII (mg/l) Q(mc/zi) CANTITĂŢI (kg/zi)

Indicator

Valoare

L.M.A. NTPA

001/ 2005 23675

Valoare

L.M.A.

NTPA 001/

2005 M.T.S. 6,03 35 142,76 828,63

NH4+ 4,61 2 109,14 47,35

P total 2,01 1 47,59 23,68

Detergenţi 0,054 0,5 1,28 11,84

Extractibile 9,00 20 213,08 473,50

Cianuri 0,004 0,1 0,09 2,37

Ni2+ 0,000 0,5 0,00 11,84

Cr total 0,010 1 0,24 23,68

Zn2+ 0,040 0,2 0,95 4,74

Pb2+ 0,000 0,2 0,00 4,74

N02 0,66 1 15,63 23,68

N03 1,32 25 31,25 591,88

CBO5 8,57 20 202,89 473,50

CCO - Cr 46,40 70 1098,52 1657,25

Prezentarea sub formă grafică a acestor indicatori arată că apele epurate, folosind

sistemul de aerare cu bule fine, se încadrează în limitele maxime admise de normativele în

vigoare privind deversarea apei epurate în emisar.

Variaţia concentraţiei parametrului CBO5

0

5

10

15

20

25

AN 2007

CB

O5

(mg

/l)

CBO5 9.03 10.8 8.61 11.4 11.2 11.3 8.57 14.7 8.69 12.7 10.8 10

LMA 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

ian feb mar apr mai iun iul aug sep oct nov dec

Fig. V.29. Variaţia concentraţiei parametrului CBO5

Anul 2009


ELASTOMER. STUDIU DE CAZ: STAŢIA DE EPURARE A MUN. DEJ, JUD. CLUJ

105

=

Variaţia concentraţiei parametrului CCOCr.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

AN 2007

CC

OC

r. (

mg/

l )

CCO-Cr 47.7 58.1 52.6 73 62.6 52.6 46.4 67.5 48.9 53.1 50.8 57.8

LMA 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70 70


Fig. V.30. Variaţia concentraţiei parametrului CCO – Cr

Variaţia concentraţiei parametrului MTS

0

5

10

15

20

25

30

35

40

An 2007

MT

S (

mg

/l )

MTS 9.56 14.91 8.27 23.5 16.4 8.58 6.03 14.9 10.1 14 9.34 13.1

LMA 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35 35


Fig. V.31. Variaţia concentraţiei parametrului MTS

Variaţia concentraţiei parametrului Fosfor ( P )

0

0.5

1

1.5

2

2.5

An 2007

P (

mg

/l )

P 1.36 0.82 0.43 0.23 1.16 1.66 2.01 1.3 0.56 0.29 0.32 1.19

LMA 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1


Fig. V.32. Variaţia concentraţiei parametrului fosfor (P)

Anul 2009

Anul 2009

Anul 2009



106

Variaţia concentraţiei parametrului NH4

0

5

10

15

20

25

An 2007

NH

4 (

mg

/l )

NH4 17.93 15.6 16.8 19.8 22 8.26 4.61 4.73 2.56 4.5 2.91 11.7

LMA 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2


Fig. V.33. Variaţia concentraţiei parametrului NH4

Variaţia concentraţiei parametrului NO2

0

1

2

3

4

5

An 2007

NO

2 (

mg

/l )

NO2 0.45 0.99 0.65 0.55 0.78 4.09 0.66 0.82 0.39 0.5 0.29 0.22

LMA 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1


Fig. V.33. Variaţia concentraţiei parametrului NO2

Din datele analizate rezultă următoarele aspecte:

treapta mecanică de epurare funcţionează cu o eficienţă bună având oscilaţii între 50 şi

70%;

treapta biologică de epurare are o eficienţă de peste 84 %;

se impune epurarea terţiară pentru reţinerea NH4 şi P.

5.3. Interpretarea rezultatelor obţinute

În condiţii de 2 mg/l de oxigen dizolvat în bazinele de aerare s-a determinat un randament

al transferului de oxigen de 6.8 kg de oxigen pe 1kw de energie folosită. Agitatoarele de la

suprafaţă (din instalaţia iniţială) au dat un randament de numai 2.5 kg de oxigen pe 1 kw folosit.

Anul 2009

Anul 2009



107

Eficienţa sistemelor de aerare este des exprimată în termeni de kilograme de oxigen dizolvate la

1kw de energie folosită.

Bazinele de aerare pot avea orice formă cu condiţia ca acestea să aibă baza orizontală.

Eficienţa procesului de aerare este determinată de următorii factori:

adâncimea de insuflare;

mărimea bulelor fine;

condiţiile de curgere obţinute prin introducerea aerului comprimat în bazinul de aerare.

Conţinutul de oxigen este mai mare pe fundul bazinului, unde, datorită presiunii statice, se

ating valori mai mari ale coeficientului de saturaţie cu oxigen.

Acesta determină un deficit mai mare de oxigen la suprafaţă, deficit care este înlăturat prin

circulaţia pe verticală a apei, generată de curenţii ascensionali de amestec apă-aer. Cu cât bazinul

este mai adânc, cu atât timpul de contact dintre bulele de aer şi fluid este mai mare, acest factor

fiind determinant pentru eficacitatea aerării.

Sistemul de aerare asigură atât cantitatea de oxigen necesară cât şi omogenizarea conţinutului

bazinului.

Pentru a împiedica depunerea nămolului în bazinele cu nămol activat trebuie asigurat un

debit minim de aer de 2 mc/h la o suprafaţă minimă de bazin de 1 m2.

Difuzoarele trebuie să fie alimentate cu aer filtrat, fără ulei sau praf.

La racordul principal de aer comprimat de la staţia de compresoare, se va monta un

manometru şi eventual o diafragmă pentru măsurarea debitului de aer, dacă necesităţile o impun.

Deoarece orificiile membranei de cauciuc a difuzorilor se deschid numai în timpul

funcţionării, nu este posibilă obturarea lor. Eventualele depuneri de CaCO3 în zona orificiilor

dispar datorită elasticităţii membranei.

Aerul sub presiune patrunde prin intermediul gaurilor centrale de admisie din corp în

volumul cuprins sub membrană aflată în expansiune, perforaţiile fine ale acesteia lăsând să

treacă în mediul lichid bule foarte fine.

Zona centrală a membranei elastice nu este perforată şi funcţionează ca supapă de închidere

în momentul în care se opreşte admisia aerului, corpul (talerul suport) prezentând în această zonă

orificiul de admisie a aerului sub presiune, zona delimitată de o nervură profilată, circulară ce

facilitează o închidere etanşă.

La încetarea admisiei aerului membrana elastică se destinde şi sub presiunea coloanei de apă

de deasupra difuzorului se aşează pe nervura circulară centrală a talerului, corespunzator zonei

neperforate a membranei, împiedicând astfel accesul apei uzate în reţeaua de distribuţie a aerului.

Acest fapt permite şi exploatarea discontinuă a sistemului de aerare.

Introducerea aerului comprimat se realizează printr-un ştuţ filetat cu diametrul ½ “.

Difuzoarele au următoarele caracteristici tehnice:

debit de aer pe aerator: Qmin - max = 2 - 18 Nm3/h;

debit de aer recomandat pe aerator: Qmed = 4 - 12 Nm3/h;

pierderea de presiune în funcţie de debitul de aer: 10 - 25 mbar;

densitatea pe suprafaţă a aeratoarelor Ds = max. 9 buc/m2;

diametrul difuzorului D = 330 mm;

dimensiunea filetului de legatura ½”;

masa difuzorului cca 900 g;

capacitatea de oxigenare estimată: 15 – 20 gO2 / Nm3x m adâncime.



108

Avantajele sistemului de aerare cu difuzori poroşi cu membrană elastică sunt următoarele:

rezistenţă hidraulică scăzută;

construcţie simplă;

randament ridicat;

durată de viaţă superioară;

posibilitate superioară de reglaj;

nu necesită supraveghere;

montaj uşor.

Eficienţa transferului de oxigen funcţie de concentraţie şi de adâncime este prezentată în

tabelul V.11.

Tab. V.30. Eficienţa transferului de oxigen funcţie de concentraţie şi de adâncime

%

oxigen

1m

adâncime

2m

adâncime

3m

adâncime

4m

adâncime

6m

adâncime

5% 30% 35% 40% 45% 50%

10% 25% 27% 30% 35% 40%

20% 20% 22% 23% 25% 30%

30% 15% 17% 18% 20% 22%

40% 10% 12% 14% 17% 18%

60% 6% 7% 8% 12% 15%

80% 2% 3% 6% 7% 9%

Compoziţia apei are o influenţă profundă pentru determinarea randamentului, de exemplu

randamentul este redus progresiv cu concentraţia de substanţe organice în apă şi cu poluarea.

CAPITOLUL VI. CONCLUZII

109

CAPITOLUL VI

CONCLUZII

6.1. Concluzii generale

Aerarea pneumatică reprezintă o treaptă importantă în procesul epurării biologice a

apelor uzate.

Eficienţa aerării pneumatice (atât din punct de vedere al procesului biologic în sine, cât şi

din punct de vedere energetic (cost), depinde în cea mai mare măsură de performanţele

dispozitivelor de aerare şi a materialelor folosite. În ultimii 25 ani au fost realizate pe plan

mondial, o serie de difuzoare cu membrană perforată, din cauciuc, ale caror performanţe în

oxigenarea apei sunt superioare materialelor poroase.

Sistemele de aerare, utilizând difuzori disc cu membrană, sunt eficiente în aerarea apei de

deasupra lor, în cazul insuflării de aer, şi toată apa de dedesubtul lor, până la fundul bazinului, în

cazul în care fenomenul de aspiraţie a apei antrenează apa de la fundul bazinului cu o viteză de

minim 0,3 m/s. Pentru a aera şi a antrena toată apa din bazin, difuzorii de aer trebuie să fie situaţi

în partea cea mai adâncă a bazinului la o departare de cel mult 0,3 m de radier şi 0,5 m faţă de

pereţii laterali.

Cea mai eficientă metodă de aerare este cea cu difuzori care produc bule fine. Pentru a

menţine la saturaţie concentraţiile de oxigen din apă, cantitatea de oxigen introdusă a fost de 3

până la 10 ori mai mare decât cea cerută pentru a menţine niveluri de oxigen adecvate. S-a

definit nivelul adecvat de oxigen ca fiind între 3 şi 4 mg/l.

Rezultatele experimentărilor efectuate, au condus la estimări pentru capacitatea specifică

de oxigenare de 14….24 g O2/mc, m ad. ins, valoare superioară celei corespunzătoare

difuzoarelor din materiale poroase, a căror capacitate specifică de oxigenare are valori cuprinse

între 8 …10 g oxigen/mc, m ad. ins.

Pierderea de presiune prin acest difuzor se înscrie în gamă 23…50 m Barr

valoare inferioară celei corespunzătoare difuzoarelor poroase, pentru care pierderea de presiune

este de minimum 50 m Barr. Acest parametru influenţează în mod decisiv randamentul energetic.

Pe lângă performanţele amintite mai sus, trebuiesc remarcate următoarele:

difuzorul este confecţionat din material plastic şi cauciuc, ceea ce îi conferă atât

rezistenţă mecanică bună cât şi rezistenţă la coroziune ( în cazul folosirii lor în medii

agresive);

montarea şi demontarea acestui difuzor este deosebit de simplă, putând fi adaptat cu

uşurinţă la diametrul ştuţului existent pe conductele de distribuţie a aerului;

înlocuirea membranei de cauciuc se face într-un timp scurt, sistemul de prindere al

membranei de difuzor fiind simplu şi nu este afectat de coroziune.

Efecte pozitive:

micşorarea costurilor de exploatere cu cca. 15%;

mărirea eficienţei de transfer a oxigenului dizolvat din aer în apă la cca. 30%;

reducerea consumului energetic specific pe m3 de apă epurată de la cca. 77 [W/m

3] la 54

[W/m3], ca urmare a utilizării suflantei de aer cu turaţie reglabilă cu funcţionare


110

automatizată. Prin aplicarea tehnologiei de oxigenare, se estimează o reducere a costului

apei epurate cu 10%;

reducerea impactului asupra mediului ca urmare a eficientizării funcţionării staţiei de

epurare în ceea ce priveşte oxidarea compuşilor de natură organică şi a celor de azot şi

înscrierea în limitele reglementate a efluenţilor epuraţi;

reducerea indirectă a impactului asupra mediului ca urmare a reducerii consumului de

energie electrică.

6.2. Conţinutul lucrării

Lucrarea intitulată “ Contribuţii la îmbunătăţirea procesului de aerare a apelor uzate”

este structurată pe 6 capitole, dezvoltată pe 197 pagini, 102 figuri, 60 tabele, relaţii de calcul şi o

listă cu 148 titluri cu cele mai recente apariţii ştiinţifice din ţară şi din străinătate. În partea finală

se prezintă o Anexă cu imagini foto de la staţia de epurare a apelor uzate menajere a

municipiului Dej, jud. Cluj.

Capitolul I „Introducere” cuprinde noţiuni şi definiţii care se utilizează pe parcursul

lucrării, termeni de actualitate şi elemente relevante legate de dezvoltarea economică sănătoasă

care nu se poate realiza decât între anumite limite impuse de :

capacitatea sistemelor naturale de a furniza energie şi materii prime;

capacitatea mediului de a absorbi poluarea şi deşeurile.

Se prezintă legislaţia României, elaborată în concordanţă cu legislaţia europeană în

domeniul apelor şi a poluării acestora, precum şi angajamentele ţării noastre privind alinierea

legislaţiei la Acquis-ul comunitar, incidenţa activităţilor umane asupra mediului.

De asemenea, sunt prezentate principalele motive care au fundamentat necesitatea şi

oportunitatea tematicii studiate în cazul tezei de doctorat.

Capitolul II „ Stadiul actual al sistemelor de epurare” prezintă stadiul actual al

sistemelor de epurare atât la nivel naţional cât şi la nivel mondial. Sunt studiate tipurile de tratări

ale apelor uzate şi dezvoltarea procedeelor în timp. Este prezentată sintetic soluţia epurării

biologice a apelor uzate menajere şi în special procedeele de aerare (oxigenare) a apelor uzate

menajere în bazinele de aerare.

Capitolul III „Bazele teoretice ale sistemelor de aerare a apelor uzate”. În acest capitol

sunt prezentate succint echipamentele de aerare de toate tipurile. Acest capitol tratează detaliat

procesele de transfer de masă şi cantitate de mişcare, precum şi bazele teoretice ale proceselor de

aerare (oxigenare) a apelor uzate. De asemeni sunt studiate şi prezentate detaliat sistemele de

aerare în procesul de epurare al apelor uzate menajere, precum şi aspecte practice de calcul al

procesului de aerare a apelor uzate menajere.

Capitolul IV „Cercetări experimentale la scară de laborator” evidenţiază cercetările

experimentale de laborator şi în instalaţia pilot, efectuate de autor, asupra dispozitivelor de aerare

pneumatică cu membrană elastică. În acest capitol sunt prezentate sisteme de aerare pneumatică,

echipamente pentru aerarea pneumatică, descrierea instalaţiei experimentale, metodologia şi

etapele desfăşurării cercetărilor, variante în care s-au desfăşurat experimentările, metode de

calcul, rezultate obţinute şi interpretarea acestora.

Capitolul V „ Cercetări „in situ” asupra eficienţei difuzoarelor cu membrană

elastomer. Studiu de caz : Staţia de epurare a mun. Dej, jud, Cluj” prezintă continuarea


111

cercetărilor de la nivel de laborator şi instalaţie pilot la experimentarea la scară naturală în staţia

de epurare a apelor uzate menajere şi industriale de la SC Someş SA Dej din jud. Cluj. În acest

capitol este prezentată staţia de epurare şi sunt descrise echipamentele şi instalaţiile realizate la

sistemul de aerare ( transformarea de la aerarea mecanică la aerarea pneumatică), sistemul de

automatizare, dispecerizare şi monitorizarea parametrilor de funcţionare.

De asemenea sunt prezentate etapele experimentelor desfăşurate, rezultatele obţinute în

urma implementării soluţiei tehnice de aerare cu membrane elastice, interpretarea acestora

precum şi rezultatele obţinute ulterior în derularea preocesului de epurare a apelor uzate din

municipiul Dej.

Prezentarea indicatorilor de calitate privind descărcarea apei epurate în emisar pentru

anul 2009, arată fără tăgadă, că utilizarea dispozitivelor de aerare cu membrană elastică rezolvă o

mare problemă privind reducerea poluării mediului (apelor), dezvoltarea durabilă şi economii

energetice consistente.

Capitolul VI „Concluzii” prezintă conţinutul lucrării, precum şi contribuţiile autorului şi

originalitatea lucrării privind utilizarea membranelor elastice în procesul de epurare biologică a

apelor uzate menajere.

6.3. Contribuţii personale

Contribuţia autorului are la bază producerea, testarea şi experimentarea unui dispozitiv de

aerare cu membrană elastică, la care se adaugă un amplu material bibliografic din ţară şi din

străinătate sau preluate de pe internet, în limba română sau limbile de circulaţie internaţională,

referitor la tehnologii şi sisteme de aerare utilizate în procesul de epurare al apelor uzate.

Teza este completată cu materiale care relevă experienţa în domeniu tratării şi epurării

apelor, protecţiei mediului şi implicit a gospodăririi apelor privind implementarea tehnologiilor

noi de epurare în dezvoltarea infrastructurii localităţilor prin:

Elaborarea unui studiu documentar asupra soluţiilor şi dispozitivelor de aerare;

Sinteza studiului actual al tehnologiilor de aerare în varianta frecvent folosită,

convenţională cu nămol activat şi aerare cu membrane elastice;

Studiu asupra cineticii transferului aer – apă în bazinele de aerare cu nămol activ;

Elaborarea, în cazul experimentărilor de laborator şi la scară naturală, a unor concepte

privind modul de proiectare şi exploatare a sistemelor de aerare cu membrană elastică;

Evidenţierea avantajelor utilizării sistemelor de aerare cu membrană elastică în

rezolvarea epurării biologice a apelor uzate.

Autorul ajunge la concluzia că pentru promovarea şi generalizarea utilizării sistemelor de

aerare cu membrană elastică în alcătuirea unei staţii de epurare, trebuie să se aibă în vedere:

Alegerea echipamentelor de aerare (oxigenare) a apelor în funcţie de transferul

oxigenului din bula de gaz în apa uzată;

Reducerea consumului energetic în staţiile de epurare prin utilizarea dispozitivelor de

aerare cu bule fine (membrane elastice);

Elementele conjuncturale impuse de costurile de investiţii, de exploatare şi consumurile

energetice şi perspectiva creşterii exigenţelor în protecţia calităţii apelor.


112

6.4. Propuneri şi recomandări

Pentru viitor, ca tendinţe şi perspective, soluţia de aerare cu membrane elastice conduce la

eficienţă de epurare ridicată, la un cost de exploatare redus şi la reducerea consumurilor

energetice cu minimum 15%.

Având în vedere că acest tip de dispozitiv de dispersie a aerului în bazinul de aerare din

treapta biologică a unei staţii de epurare urbane, asigură o dispersie uniformă a aerului în apă şi

un transfer al oxigenului dizolvat cu 30 % mai ridicat faţă de dispozitive similare, precum şi un

consum energetic redus, aplicabilitatea lor în procesul de aerare a apelor uzate constituie o

certitudine şi ca atare trebuie generalizată la nivel naţional.

Rezultatele studiului efectuat la staţia de epurare a municipiului Dej, indică

o eficienţă energetică de 2,5 ... 4,5 kg O2/kWh, comparabilă cu cea realizată de echipamentele de

import.

Fig.VI.1.

Difuzor disc cu membrană elastică

în funcţiune cu apă uzată

Fig.VI.2.

Difuzor disc cu membrană elastică în

funcţiune cu apă curată

BIBLIOGRAFIE

BIBLIOGRAFIE

1. Aitken, D.M., - „Batch biological treatment of inhibitory substrates”. Journal of Environmental

Engeneering, vol. 119, 1993;

2. Akca, L., - „A model for optimum design of activated sludge plants”. Water Resources, vol.

27,9, 1993;

3. Andrew, M., ş.a., - „The fate of phosphorus”, Seminar Ştiinţific – Tehnologii pentru reţinerea

azotului şi fosforului din apele uzate şi necesitatea dezinfectării apelor epurate, U.T.C. Bucureşti,

2000;

4. Antoniu, L.R., - „Fixed biological surfaces wastewater treatment” Academic Press, Cleveland,

Ohio, 1976;

5. Argaman, V., - „Chemical Reaction Engineering and Activated Sludge” , Water Research, 25.

12. 1991;

6. Bălăucă, N., Arizon, D., - „Cercetări privind depoluarea apelor reziduale prin procedee

biotehnologice”. Editura Calistrat Hogaş, Bucureşti, 1993;

7. Benet, G.F., - „Oxygen transfer in biological system”, Lucrările congresului al XX- lea de ape

uzate, Universitatea Purdue, 435, S.U.A., 1987;

8. Bogdan, K. I. ş.a., - „Staţii de epurare a apelor uzate orăşeneşti”, Ed. I. P. Chişinău, 1998;

9. Bourdelot, J. C., - „Combined used of high-rate clarifier/thickener and upflow biofiltration”.

Seminar Ştiinţific – Tehnologii pentru reţinerea azotului şi fosforului din apele uzate şi

necesitatea dezinfectării apelor epurate, U.T.C. Bucureşti, 2000;

10. Brows, L.R., ş.a., - „Probleme globale ale omenirii”. Editura Tehnică, Bucureşti, 1992;

11. Brows, L.R., Curtis, P., - „An Automated Approach to Sanitary / Combinated Catchment

Performance And Precipitation Impact Analysis”. Sivth Internaţional Conference on Urban

Strom Drainage, Proceedings, vol. II, Ontario, Canada, 1993;

12. Burtică, G., Vlaicu, I., - „Tehnologii de tratare a efluienţilor reziduali”. Editura Politehnica,

Timişoara, 2000;

13. Böhnke, B., Bili, V., - „Zwestufige Anlagen zur Stickstoffimination”. Gewässerschtz, Wasser,

Abwasser, Umweltschutz Färdern Bürukratie Abbauen Eigenverantwortung stärken, Essen,

Fagung für Wasswr-und Abfollwirtschaft, Nr. 152, Aachen, 1995;

14. Carabeţ, A., - „Procese poluante în apele de suprafaţă şi subterană”. Editura Mirton

Timişoara, 2001;

15. Cheremisinoff, N.P., „Biotechnology for waste and wastewater treatment”. Noyes Publication,

USA, 1996;

16. Cincu A., „Informatizarea şi modelarea hidrodinamicii instalaţiilor de epurare”. Teză de

doctorat, 2006;

17. Ciocan D., - „Stadiul actual al performanţelor echipamentelor de oxigenare utilizate la

aerarea apelor uzate”, Referat Teză doctorat Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” Iaşi,

Facultatea de Hidrotehnică, Geodezie şi Ingineria Mediului, Iaşi, 17 noiembrie 2005;

18. Ciocan D., - „Bazele teoretice ale procesului de oxigeare”, Referat Teză doctorat Universitatea

Tehnică „Gheorghe Asachi” Iaşi, Facultatea de Hidrotehnică, Geodezie şi Ingineria Mediului,

Iaşi, 18 aprilie 2008;

BIBLIOGRAFIE

19. Ciocan D., - „Cercetări pe modele a echipamentelor şi dispozitivelor de aerare” Referat Teză

doctorat Universitatea Tehnică „Gheorghe Asachi” Iaşi, Facultatea de Hidrotehnică, Geodezie

şi Ingineria Mediului, Iaşi, 10 iulie 2008;

20. Ciocan D., Dima M., Matei Daniela - „Impactul activităţii exploatării miniere Rodna asupra

calităţii apelor”, International Conference Second Edition „ Disaster and Pollution

Monitoring”, ICDPM 2, Iaşi, 17 – 19 noiembrie 2005, pag. 135 – 140;

21. Ciocan D., Matei Daniela - „Aspecte de proiectare ale separatoarelor de grăsimi din marile

staţii de epurare”, Universitatea Babeş Bolyai, Facultatea de Ştiinţa Mediului,

Envinronment&Progress, 8/2006, pag. 67 – 72;

22. Crângaş, A.G., - „Retehnologizarea staţiei de epurare a municipiului Sibiu”, Seminar Ştiinţific

– Retehnologizarea uzinelor de apă şi a staţiilor de epurare din România, vol. II, Bucureşti,

1999;

23. Dague, R.R., ş.a.,- „Initial studies on the anaerobic sequencing batch reactor”. Wat. Sci. Tech.,

nr. 26, (9/11), 1992;

24. Dauthuille, P., ş.a., - „Association de reacteurs a cultures fixées pour l’élimination de la

pollution carbonée et azotée”. T.M.S.- L’Eau, vol. 87, nr. 4, 1992;

25. Damian, Alina, Elena, - „Legislaţia de mediu românească raportată la cerinţele comunităţii

europene”, Teză de doctorat. Universitatea „Politehnica” din Timişoara, 2006;

26. Damian, C., Raţ, C., - „Soluţii “ADISS” de retehnologizare staţii de epurare”, Seminar

Ştiinţific – Retehnologizarea uzinelor de apă şi a staţiilor de epurare din România, vol. II,

Bucureşti, 1999;

27. Damian, C., Barbul, A.,- „Tehnologii noi pentru încadrarea în normativul NTPA 001,

nitrificare, denitrificare, defosforizare în treapta biologică”. Seminar Ştiinţific – Tehnologii

pentru reţinerea azotului şi fosforului din apele uzate şi necesitatea dezinfectării apelor epurate,

U.T.C. Bucureşti, 2000;

28. Dedu, M.O., - „Retehnologizarea staţiei de epurare a municipiului Bistriţa”. Seminar Ştiinţific

– Retehnologizarea uzinelor de apă şi a staţiilor de epurare din România, vol. II, Bucureşti,

1999;

29. Degremont, - „ Memento technique de l’eau”, Paris, 1989;

30. Dima, M., - “Proiectarea staţiilor de epurare”, Îndrumator, Iaşi, 1981;

31. Dima, M., - “Epurarea apelor uzate urbane”, Ed. Junimea, Iaşi, 1998;

32. Dima, M.., ş.a., - “Bazele epurării biologice a apelor uzate”, Ed. Tehnopress, Iaşi, 2002;

33. Dima, M., - „Epurarea apelor uzate urbane”. Ed. Tehnopress, Iaşi, 2005;

34. Dima M., Ciocan D., Matei Daniela - „Wastewater treatment plant common filtration and

flotation unit – design aspects”, The 3rd

International Conference on Environmental

Engineering and Management – ICEEm 03, Iaşi, 21 – 24 septembrie 2006;

35. Dima M., Matei Daniela, Ciocan D., Drăgan A., - „Încălzirea globală şi apariţia dezastrelor

ecologice”, The 3rd

Edition of International Conference „Disaster and Pollution Monitoring”,

Iaşi, ICDPM.3, 1 – 2 noiembrie 2007, pag. 211 – 214;

36. Dorobăţ, C., - „Contribuţii la îmbunătăţirea randamentului echipamentelor de oxigenare în

treapta biologică de epurare a apelor uzate”, Teză de doctorat, Universitatea Tehnică

“Gheorghe Asachi”, Iaşi , 2009;

37. Dragne, M., Temereanca, G., Paraschiv, S., - „Poluare cu azot amoniacal consecinţe şi soluţii”.

Seminar Ştiinţific – Tehnologii pentru reţinerea azotului şi fosforului din apele uzate şi

necesitatea dezinfectării apelor epurate, U.T.C. Bucureşti, 2000;

BIBLIOGRAFIE

38. Droste, R. L., - “Theory and practice of water and waster watwr treatment”, John

Wiley&sons.Inc., New York, Toronto, 1997;

39. Ekama, G.A., - „Decantoare secundare: teorie,modelare, proiectare şi exploatare”. Raport

tehnico-ştiinţific nr. 6 IAWQ, Londra, 1997;

40. Ene, M., - „Retehnologizarea treptei biologice la staţii de epurare a apelor uzate industriale şi

orăşeneşti”. Seminar Ştiinţific – Retehnologizarea uzinelor de apă şi a staţiilor de epurare din

România, vol. II, Bucureşti, 1999;

41. Evans, G., - „Anaerobic Digestion (AD), in Biowaste and Biological Waste Treatment”, Evans

G, Editor, James &James Science Publishers Ltd: London, UK;

42. Fair, G. M., Geyer, J. C., Okun, I., - „Water Purification and WasteWater Treatment”, vol. 2,

USA 1996;

43. Fair, G. M., ş.a., - „Elements of water supply and wastewater disposal”, Ed. John Wiley, New

York, 1988;

44. Firk, W., - „Erfahrungen beim Einfahrbetrieb von klärstufen zur erhöhten biologischen

Phosphorelimination”. Gewässerschtz, Wasser, Abwasser, Umweltschutz Färdern Bürukratie

Abbauen Eigenverantwortung stärken, Essen, Fagung für Wasswr-und Abfollwirtschaft, Nr.

152, Aachen, 1995;

45. Giurma, I., ş.a., - “Hidrologie şi hidrogeologie” aplicaţii, Tipografia U.T. Gh. Asachi, Iaşi,

2003;

46. Giurma, I., Stătescu, F., - “Disaster and Pollution Monitoring” Internaţional Conference,

Second Edition, Editura Performantica, Iaşi, 2005;

47. Gousailles, M., ş.a., - “L’élimination de l’azote dans une grande station d’épuration urbaine,

Valenton ”, T. M.S. – L’Eau, vol. 87, nr.4, 1992;

48. Grady, C.P.L., ş.a., - “Design and Evaluation of Suspended Growth Processe”, Biological

Wasteater Treatment, Prima ediţie, 1999;

49. Grognet, G., - „Epurarea apelor uzate menajere”. Tribune de L’eau, nr. 38, 1989;

50. Gutzeit, G., ş.a.,-“Bioflocculent algal-bacterial biomass improves low-cost wastewater

treatment”, Water Sch. Technol, 2005;

51. Hammer, I . Mark, - “Tehnologia apei şi apei uzate”, Editia a II a, Prentince Hall Career &

Technology, Englewood Clifs, New Jersey, 1991;

52. Hartman, L., - „Biologische Abwasserreinigung”, Berlin, 1992;

53. Ianculescu, S.,- „Responsabilitatea faţă de mediu – realitate politică şi imperativ de viitor”.

Seminar internaţional 5 – 7 iunie Bucureşti, 1994;

54. Ianculescu, S.,- „Epurarea apelor uzate”. Editura Matrix Rom, Bucureşti, 2001;

55. Ianculescu, S., Simion, R., - „Tendinţe actuale în adoptarea tehnologiilor de reţinere a

compuşilor pe bază de azot şi fosfor din apele uzate orăşeneşti”. Seminar Ştiinţific –

Tehnologii pentru reţinerea azotului şi fosforului din apele uzate şi necesitatea dezinfectării

apelor epurate, U.T.C. Bucureşti, 2000;

56. Ianuli, S.,- „Optimizarea instalaţiilor pentru nitrificarea şi denitrificarea apelor uzate”. Teză

de doctorat. Bucureşti , 2002;

57. Ianuli, V., - „Factori care influienţează procesele biologice de nitrificare – denitrificare şi

performanţele acestora”. Seminar Ştiinţific – Tehnologii pentru reţinerea azotului şi fosforului

din apele uzate şi necesitatea dezinfectării apelor epurate, U.T.C. Bucureşti, 2000;

58. Ianuli, V., - „Evacuarea, separarea şi spălarea nisipurilor reţinute în staţiile de epurare”.

Buletinul Ştiinţific al U.P. Timişoara, Tom 49 (59), 2000;

BIBLIOGRAFIE

59. Imhoff, K.R., ş.a., - „Epurarea apelor reziduale. Staţii comunale de epurare. Exemple de

calcul”. Editura Tehnică Bucureşti, 1998;

60. Imhoff, K.R., - „Taschenbrech der Stadtentwässerung, 27 Aufl. Verlang von R. Oldenbourg”,

München, 1990;

61. Janssens, M., Apostol, P., - „Utilizarea echipamentului AQUA TURBO pentru îndepărtarea

biologică a nutrienţilor”. Seminar Ştiinţific – Tehnologii pentru reţinerea azotului şi fosforului

din apele uzate şi necesitatea dezinfectării apelor epurate, U.T.C. Bucureşti, 2000;

62. I.C.P.G.A. , - „Cercetari privind perfectionarea dispozitivelor de aerare pneumatica a apelor

uzate”. Contract 637/1986;

63. I.C.P.G.A., - „Cercetari privind perfectionarea dispozitivelor de aerare pneumatica a apelor

uzate”. Contract 725/1988;

64. I.C.B., - „Dispozitive de insuflare a aerului in apa si instalatie pilot pentru studiul aerarii

pneumatice”. Contract nr. 24/1987;

65. I.C.B., - „Experimentari pe model Cercetari privind perfectionarea dispozitivelor de aerare

pneumatica a apelor uzate”. Contract 637/1986;

66. I.P.Iasi, - „Studiu privind testarea difuzorilor porosi din ceramica si cauciuc si a dispozitivelor

pentru montarea acestora in sistemele de aerare pneumatica a bazinelor cu namol activat”.

Contract nr. 9054/1992;

67. Kafarov, V., - „Fundamentals of mass transfer” . Ed. Mir, Moscova, 1977;

68. Kalinske, A. A., - „Evaluation of oxygenation capacity of localized aerators”. În JWPCF, nr.

37, 1988;

69. Kalinske, A. A., - „Economics of aeration in waste treatment”. Universitatea Purdue, 1986;

70. Karelin, J. A., - „Ocistka proizvodstveinih stocinh vod v aerotankah”, Ed. Stroinzdat, Moscova,

1983;

71. Logan, B.E., - „Transferul de oxigen în filtre biologice”, Journal of Environmental Eng., nr. 6,

1993;

72. Luca, M., - „Hidraulică tehnică”, vol I Ed. Tehnopres, Iaşi , 1998;

73. Macoveanu, M., ş.a., - “Epurarea avansată a apelor uzate conţinând compuşi organici

nebiodegradabili”, Ed. Gh.Asachi, Iaşi, 1997;

74. Masotti, L., - „Depurazione delle Acque”, Editura Calderini, Roma, 1986;

75. Mirel, I., ş.a. - „Consideration regarding the wastewater biological treatment”, Conferinţa

Internaţională, Debreţin, 1999;

76. Mirel, I., ş.a., - „Wastewater treatment tehnologies of beer industry of Romania”, Joint

Internaţional Conference on Long-term Experiments, Agricultural Research and Natural

Resources, HU-ISBN: 978-963-473-054-5, Debreţin-Nyirlugos, 2007;

77. Morgan, P. P., ş.a., - „Air diffuser efficiencies”, JWPCF, nr. 32, 1988;

78. Munoz, A., Hernandez, I, - „Epurarea apelor uzate”, Ediţia a II A revizuită şi completată,

Colecţia Senior nr. 9, Madrid, 1992;

79. Negulescu, M., - „Contribuţii la epurarea biologică a apelor uzate”. Studii de epurare a

apelor, Bucureşti, 1988;

80. Ognean,T., Vaicum, L., - “Modelarea proceselor de epurare biologică”, Ed. Academiei R.S.R.,

1987;

81. Olsson, G., Newel, B., - „Sisteme de epurare a apelor uzate. Modelare, diagnosticare şi

control”, IWA Publishing, Londra, 1999;

BIBLIOGRAFIE

82. Oroveanu, P., ş.a., - „Epurarea biologică a apelor reziduale cu ajutorul rotoarelor de mari

dimensiuni”, Ed. Tehnică, Bucureşti, 1992;

83. Pallasch, O., ş.a., - „Manual de învăţare a tehnicii apelor uzate”, Berlin, 1990;

84. Pantea, E., - “Studiu proceselor de epurare a apelor reziduale provenite de la unităţile

alimentare”, Teză de doctorat. Universitatea „Politehnica” din Timişoara, 2010;

85. Puiu, Matei, - „Contribuţii la studiul şi proiectarea staţiilor de epurare de capacitate redusă”,

Teză de doctorat, Universitatea Tehnică “Gheorghe Asachi”, Iaşi, 2009;

86. Refling, D. R., - „Eliminarea azotului şi fosforului pentru a obţine un efluient de calitate foarte

bună şi la un cost scăzut”, Water Env. and Technology, vol. IV, nr. 12, 1992;

87. Robescu, D., ş.a., - “Fiabilitatea proceselor, instalaţiilor şi echipamentelor de tratare şi

epurare a apelor”, Editura Tehnică , 2002;

88. Robescu, Diana, - “Contribuţii teoretice şi experimentale la studiul oxigenării apei în procese

de epurare biologică”. Teză de doctorat, Universitatea Politehnică Bucureşti, 2000;

89. Robescu, D., ş.a., - „Controlul automat al proceselor de epurare a apelor uzate”, Tehnică,

Bucureşti, 2008;

90. Roques, H., - „Fondements theoriques du traitement biologique des eaux”, Ed.Technique et

Documentation, Paris, 1990;

91. Sârbu, R., - „Procedee şi echipamente de epurare a apelor reziduale”, Ed. Focus, Petroşani,

2008;

92. Segneanu, Emanoel, - „Modernizarea staţiilor de epurare”, Teză de doctorat. Universitatea

„Politehnica” din Timişoara

93. Stoianovici, S., ş.a., - „Procedee şi echipamente pentru tratarea şi epurarea apei”, Ed.

Tehnica, Bucureşti, 1989;

94. Stoianovici, S., ş.a., - „Calculul şi construcţia echipamentelor de oxigenare a apelor”,

Ed.Ceres, Bucureşti, 1985;

95. Tchobanoglous, G., - „Ingineria apelor uzate: epurarea, evacuare, reutilizare”, Ediţia a II a.

Metcalf & Eddy Inc., Mcgraw Hill Book Co, New York, 2002;

96. Vachon, A., ş.a., - „La dephosphatation biologique des eaux usées. Ilustration par l’experience

de Blois”, T.S.M. – L’Eau, vol. 87, nr.4, 1992;

97. Van Loosdrecht, M.C.M., - „Influence of Interfaces on Microbial Activity”, Microbial Rev.,

1990;

98, Vlad G., ş.a., - „Tehnologii şi echipamente pentru evaluarea şi protecţia mediului”, Editura

Efes, Cluj Napoca, 2008;

99. Zaletova, N. A., - „Despre eliminarea azotului şi fosforului din apele uzate la staţiile de

epurare urbane”, Vodosnabzenie I Sanit Tehnika, nr. 9, 1993;

100. Zarnea, G., - „Tratat de microbiologie generală”, vol. IV, Ed. Academiei, Bucureşti, 1990;

101. Zhang L.,ş.a., - “Chemical and biological technologies for hydrogen sulfide emission control

in sewer system”: a review, Water Res., 2008;

102. U.T.C.B., A.R.A., - „Tehnologii pentru reţinerea azotului şi fosforului din apele uzate şi

necesitatea dezinfectării apelor epurate”, Editura MATRIX ROM, Bucureşti, 2000;

103. PROED S.A., - „Propuneri de tehnologii şi instalaţii pentru staţii de epurare mici şi foarte

mici de tip oxidare totală”, Bucureşti, 1993;

104. UTCB-ARA-ADISS, - „Instalaţii de epurare a apelor uzate de capacitate redusă”. Culegere

de comunicări ştiinţifice ale Simpozionului internaţional din 28-29 noiembrie 2001, Baia Mare,

Editura Matrix Rom;

BIBLIOGRAFIE

105. *** “Îndrumar de proiectare a instalaţiilor de epurare biologică”, ISLGC, Bucureşti 1980;

106. *** „Politica de mediu 2001-2002”, M.A.P.A.M., Bucureşti, 2003;

107. *** „Pollution control with Aqua Jet aerators”, Illinois, 2. 1. 1994;

108. *** „Global Environment Outlook 3”, Raport, D.N.E.P., 2002;

109. *** „Normativ pentru stabilirea limitelor de încărcare cu poluanţi a apelor uzate

industriale şi orăşeneşti la evacuarea în receptori naturali”, N.T.P.A. – 001/2005;

110. *** „Normative NTPA” –011/2005, Normele tehnice privind colectarea, evacuarea şi

epurarea apelor uzate orăşeneşti;

111. *** „Normativ privind condiţiile de evacuare a apelor uzate în reţelele de canalizare ale

localităţilor şi direct în staţiile de epurare”, N.T.P.A. – 002/2005;

112. *** „Normative NTPA” – 003/2002;

113. *** „Normativ NP -088-03/2002”;

114. *** „Normativ pentru proiectarea construcţiilor şi instalaţiilor de epurare orăşeneşti” –

Partea I. 1999;


Partea II. 2003;


Partea VI. 2005;

117. *** „STAS 11568 – 91. Bazine cu nămol activat. Prescripţii de proiectare”. Institutul Naţional

de Standardizare, Bucureşti;

118. *** Legea 137/95 republicată în 2000- Legea Protectiei Mediului;

119. *** Legea 107/96 cu modificările şi completările ulterioare - Legea Apelor;

120. *** Directiva Parlamentului European si a Consiliului DE nr.2000/60/CE din 23 octombrie

2000 - stabilirea modului de acţiune în domeniul strategiei apelor;

121. *** Directiva 91/271/CEE privind epurarea apelor urbane reziduale;

122. *** Directiva 75/440/CEE privind calitatea apelor de suprafaţă destinate prelevării de apă

potabilă;

123. *** Directiva 76/464/CEE privind descărcarea substanţelor periculoase;

124. *** Directiva 80/68/CEE asupra protecţiei apei subterane împotriva poluării;

125. *** Directiva 91/676/CEE privind protecţia împotriva poluării cu nitraţi proveniţi din surse

agricole;

126. *** Directiva 91/271/CEE privind epurarea apelor uzate menajere şi Decizia 93/481/CEE;

127. *** Directiva, 91/676/CEE, privind protecţia apelor împotriva poluării cu nitriţi proveniţi din

surse agricole;

128. *** Colecţia STAS-uri de „Alimentare cu apă şi canalizări”;

129. http:// www. adiss.ro;

130. http:// www. byte.com;

131. http:// www. apmbn.ro;

132. http:// www. arpmcj.ro;

133. http:// www. asio.ro;

134. http:// www. bioclar.ro;

135. http:// www.chimiamediului.ro;

136. http:// www.cv-water.ro;

137. http:// www. ea.europa.com;

138. http:// www. ecoterra-online.com;

http://www.chimiamediului.ro/

BIBLIOGRAFIE

139. http:// www. envirotech-online.com;

140. http:// www. hach-lange.com;

141. http// www.huber.com;

142. http:// www. icpebn.ro;

143. http:// www. mmediu.ro;

144. http:// www. pacontrol.com;

145. http:// www. romaqua.com;

146. http:// www. rowater.ro;

147. http:// www. sourcis.com;

148. http:// www. sensorex.com.

ANEXA NR. 1

LISTĂ IMAGINI FOTO DE LA TREAPTA BIOLOGICĂ A STAŢIEI DE EPURARE

A MUN. DEJ, JUD. CLUJ

1. Foto nr. 1 – Amplasarea difuzoarelor tip DMB pe radier

2. Foto nr. 2 – Reţeaua de distribuţie a aerului la bazinul de aerare nr. 2

3. Foto nr. 3 – Bazinul de aerare nr. 2. Procesul de oxigenare

4. Foto nr. 4 - Bazinul de aerare nr. 3

5. Foto nr. 5 – Procesul de oxigenare la bazinul de aerare nr. 3

6. Foto nr. 6 – Bazinul de aerare nr. 3 în timpul aerării

7. Foto nr. 7 – Vedere de ansamblu bazinul de aerare nr. 3

8. Foto nr. 8 – Evacuarea nămolului activat din bazinul de aerare în decantorul

secundar

9. Foto nr. 9 – Deversarea efluentului din decantorul secundar

Foto nr. 1

Foto nr. 2

Foto nr. 3

Foto nr. 4

Foto nr. 5

Foto nr. 6

Foto nr. 7

Foto nr. 8

Fo

to nr. 9

rezumat pentru doctorat doru

Documents