CUPRINS

pag.

Tema proiect.............................................................................................................. 3

1. Studiu documentar privitor la statii de epurare a apei uzate............................... 5

2. Determinarea debitelor caracteristice de apa uzata ale localitatii ...................... 212.1 Determinarea debitelor caracteristice ale necesarului şi cerinţei de apă

de alimentare din zona rezidenţială a centrului populat...................................... 212.2 Determinarea debitelor caracteristice ale necesarului şi cerinţei de apă de

alimentare din zona industrială a centrului populat........................................... 332.3 Determinarea debitelor caracteristice ale necesarului şi cerinţei de apă de

alimentare din zona agrozootehnică a centrului populat..................................... 402.4 Determinarea debitelor caracteristice ale cerinţei totale de apă de

alimentare a centrului populat............................................................................. 442.5 Determinarea debitelor caracteristice de ape uzate evacuate din

centrul populat...................................................................................................... 45

3. Dimensionarea principalelor obiecte tehnologice ale statiei de epurare3.1 Instalatie de sitare cu gratar cilindric fix si incarcare frontala............................... 473.2 Deznisipator cu sectiune dreptunghiulara cuplat cu deversor proportional........... 503.3 Separator de grasimi cu insuflare de aer la joasa presiune..................................... 533.4 Decantor primar radial............................................................................................ 573.5 Bazin cu namol activ cu aerare pneumatica........................................................... 603.6 Decantor secundar radial........................................................................................ 62

4. Schema in proiectie orizontala a statiei de epurare

Bibliografie.................................................................................................................. 66

2

TEMĂ PROIECT

Sa se stabileasca structura si sa se dimensioneze principalele obiecte tehnologice ale unei statii de epurare mecano-biologica care deserveste o localitate cu 56000 de locuitori. Pe teritoriul localitatii isi desfasoara activitatea:

Fabrica de paine:- Productie: 10 t/zi- Personal: 120 oameni:

Birouri: 10Grupa I: 40Grupa II : 40Grupa VIa: 30

- Cladiri: 8- Volum maxim: 29000 m3

Fabrica de cauciuc natural:- Productie: 11 t/zi- Personal: 130 oameni:

Birouri: 20Grupa I: 30Grupa II: 40Grupa IV: 40

- Cladiri: 7- Volum maxim: 18000 m3

Crescatorie de taurine:- 925 capete:

Vaci de lapte: 425Junici: 18-27 luni 100Vitei: 0-6 luni 100Tineret bovine: 150Tineret bovine la ingrasat: 150

- Personal: 110 oameniBirouri: 10Grupa I: 30Grupa II: 70

- Cladiri: 32- Volum maxim: 12000 m3

3

Crescatorie de rate:- 55000 capete:

Rate adulte: 35000Boboci: 20000

- Personal: 65 oameni:Birouri: 5Grupa I: 30Grupa II: 30

- Cladiri: 9- Volum maxim: 10000 m3

Obiecte tehnologice:

Instalatie de sitare cu gratar cilindric fix si incarcare frontala Deznisipator cu sectiune dreptunghiulara cuplat cu deversor proportional Separator de grasimi cu insuflare de aer la joasa presiune Decantor primar radial Bazin cu namol activ cu aerare pneumatica Decantor secundar radial.

1. STUDIU DOCUMENTAR PRIVITOR LA STATII DE EPURARE A APELOR UZATE

4

Primele staţii de epurare au apărut în Anglia în secolul XIX. Iniţial s-au realizat canalizări,care au rezolvat problema epidemiilor hidrice, dar au făcut 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 - temperatură de 200C, timp de rezidenţă în râu 5 zile, tip de poluare predominantă fiind cea fecaloid-menajeră...

În SUA, în 1984 existau 15438 de staţii de epurare care deserveau o populaţie de 172205000 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%. Pentru anul 2005 se prevede atingerea unui nivel de 16980 de staţii de epurare care să deservească 243723000 locuitori, adică 86,6% . 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. 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. De exemplu în SUA se utilizează ape uzate la prepararea de apă potabilă în oraşe ca Palo Alto, Denver, El Paso şi chiar Washington DC! Aceasta e destul de scumpă, dar totuşi mai ieftină decât desalinizarea apei marine de exemplu, de aceea tehnologia se răspândeşte în ţări arabe şi africane.

Caracteristicile apelor uzate urbaneDeterminarea caracteristicilor apelor uzate orăşăneşti este necesară pentru proiectarea

staţiilor de epurare dar şi pentru controlul şi operarea acestora în condiţii optime. Prin caracterizarea apelor uzate se înţelege determinarea parametrilor calitativi (indicatori

de calitate) cu referire la: -indicatori fizici ; -indicatori chimici ; -indicatori biologici .Caracteristici fizice

Temperatura apelor uzate influenţează majoritatea reacţiilor fizice şi biochimice care au loc în procesul de epurare. Apele uzate menajere au o temperatură cu 2-3 0C mai ridicată decât cea a apelor de alimentare, cu excepţia cazului de deversări de ape calde tehnologice sau când în retea se infiltrează ape subterane.

Turbiditatea apelor uzate este dată de particulele foarte fine aflate în suspensie, care nu sedimentează în timp. Turbiditatea nu constituie o determinare curenta a apelor uzate, deoarece nu exista o proporţionalitate directă între turbiditate şi conţinutul lor în suspensii. Analizele de laborator se exprimă în grade de turbiditate, 1 grad de turbiditate corespunzând la 1 mg

5

SiO2/dm3 de apă. Orientativ, apele uzate menajere prezintă valori ale gradului de turbiditate în limitele de 400 – 5000 în scara silicei.

Culoarea apelor uzate menajere proaspete este gri deschis, iar culoarea gri inchis indică începutul procesului de fermentare a materiilor organice existente în aceste ape. Pentru apele uzate care prezintă alte nuanţe de culori, rezultă că amestecul acestora cu apele uzate industriale care pătrund în reţeaua de canalizare este dominat de acestea din urmă (ape verzi de la industriile de legume, ape galbene de la industriile prelucratoare de clor, ape roşii de la uzine metalurgice etc).

Mirosul apelor uzate menajere proaspete este aproape inperceptibil: intrarea în fermentaţie a materiilor organice este indicată de mirosuri de hidrogen sulfurat, de putregai sau de alte mirosuri de produse de descompunere. Apele uzate orăşeneşti pot avea mirosuri diferite imprimate de natură şi provenienţa apelor uzate industriale.

Materiile solide totale (MST) care se găsesc în apa uzată pot fi în stare de suspensie (organice şi minerale) şi materii solide dizolvate (organice şi minerale). Materiile solide în suspensie, la rândul lor, pot fi separabile prin decantare şi materii coloidale. În funcţie de dimensiunile diferitelor particule (gradul de dispersie) şi de greutatea specifică a acestor particule, materiile solide în suspensie se pot depune sub formă de sediment, pot pluti la suprafaţa apei sau pot pluti în masa apei (materiile coloidale).

Analizele apelor uzate menajere indică o cantitate totala a materiilor solide de 65 g/om zi, din care, materiile solide decantabile reprezinta 35 - 50 g/om zi (în medie 40 g/om zi), ceea ce reprezintă 60-75% din materiile solide totale. În cazul îndepărtarii unei părţi din rezidurile menajere solide prin marunţire (tocare) şi evacuare apoi hidraulic, prin reţeaua de canalizare, se înregistrează o creştere semnificativă (cca 100 g/om zi) a depunerilor în staţia de epurare.

Caracteristici chimiceApele uzate conţin carbohidraţi, grăsimi şi uleiuri, proteine, fenoli, pesticide, poluanţi

prioritari, compuşi organici volatili. Aceştia pot proveni din dejecţiile umane şi animale, resturi alimentare, legume şi fructe sau alţi compuşi organici de sinteză proveniţi din apele uzate industriale. Prezenţa materiilor organice pot reduce O2 dizolvat favorizând apariţia proceselor anaerobe. Analiza conţinutului de compuşi organici prezintă o importanţă deosebită pentru funcţionarea staţiilor de epurare, testele putând fi grupate în două categorii:

analize care măsoară concentraţii mai mari de compuşi organici mai mari de 1mg/L precum CBO5, CCOCr , CTCO (conţinutul total de carbon organic), CTO (consum teoretic de oxigen).

analize care determină urme de compuşi organici (10-12 - 10-3 mg/L) folosind metode instrumentale de analiză, cum ar fi cromatografia în fază lichidă/gazoasă, spectrofotometrice

analize anorganice : aciditatea, alcalinitatea, pH, sulfaţi, nitraţi, etc.

CBO5 este consum biochimic de oxigen în interval de cinci zile la o temperatură standard de 20C. Este un indicator general care dă informaţii asupra conţinutului de substanţeorganice biodegradabile din apa uzată sau despre necesarul de oxigen al microorganismelor din apă. Practic se determină diferenţa dintre cantitatea de oxigen iniţială din apa uzată şi cea de după 5 zile de incubaţie la temperatura constantă.

6

Pentru ape uzate menajere CBO5 are valorile 100÷400 mg/L, în timp ce în apele uzate industriale variază în limite mai largi funcţie de provenienţa lor. Este un indicator important pentru proiectarea treptelor biologice. Procesele consumatoare ale oxigenului dizolvat sunt cele de

transformare ale carbonului organic în CO2 şi de transformare a NH3 în NO2−

şi NO3−

. CCO este consumul chimic de oxigen. Se poate determina prin doua metode:

- Metoda cu KMnO4 în mediu acid (nu se foloseşte în cazul apelor uzate decât foarte rar).- Metoda cu K2Cr2O7 în mediu acid pentru determinările specifice analizei apelor uzate (la

1000

C). Este măsura cea mai potrivită a oxidabilităţii, dacă concentraţia de ioni Cl−

este mai mare de 300mg /L se foloseşte ca inhibitor pentru HgSO4.

CCOCr ia valori de 300÷800 mg/L pentru apele uzate municipale în general dar se poate ajunge la 900÷1200 mg/L în unele cazuri.

CTO este consumul teoretic de oxigen determinat pe principiul cromatografiei în fază gazoasă evidenţiază toate substanţele organice şi anorganice existente în proba de ape uzate care intră în reacţii chimice până la nivelul de oxizi stabili. Se poate calcula dacă se cunoaşte natura compuşilor organici impurificători.

CTCO este conţinutul total de carbon organic din apă. Este un indicator global pentru concentraţii destul de mici. Principiul de determinare constă în introducerea unor volume exact măsurate de apă în dispozitive de oxidare chimică sau în cuptoare cu temperatură înaltă. Carbonul este transformat în CO2 în prezenţa unui catalizator şi apoi se determină CO2 într-un analizor cu raze IR. Înaintea determinării se realizează filtrarea probei şi eventual o acidifiere pentru a elimina interferentele.

Aciditatea apelor uzate este determinată de prezenţa bioxidului de carbon liber, a acizilor minerali şi a sărurilor acizilor tari cu baze slabe. Aciditatea se exprimă în ml substanţă alcalină normală pentru neutralizarea unui dm3 de apă. Acest parametru este indicat a fi determinat pentru apele uzate industriale care ajung în staţia de epurare orăşenească.

Alcalinitatea apelor uzate este dată de prezenţa bicarbonaţilor, carbonaţilor alcalini şi a hidroxizilor. Apele uzate menajere sunt uşor alcaline, caracterizate prin valoarea pH-ului în limitele de 7.2 – 7.6. În laborator aceasta caracteristică chimică se determină prin neutralizarea unui dm3 de apă de analizat cu o soluţie de HCl diluat la 0.1N exprimată în ml.

pH-ul apelor uzate poate fi acid sau alcalin şi constituie o cauză importantă perturbatoare a proceselor biologice din cadrul unei statii de epurare. Spre deosebire de aciditatea sau alcalinitatea unei ape, acest parametru exprimă numai intensitatea acidităţii sau alcalinităţii, adică nu există o legatură directă între pH-ul unei ape şi cantitatea de acizi sau alcali care este în compoziţia apei respective. Este posibil ca doua soluţii apoase să prezinte aceleaşi valori ale pH-ului, cu toate ca concentraţia lor în acizi sau baze poate fi diferită.

Concentraţia în ioni de hidrogen a apelor naturale, adică pH-ul care exprimă reacţia activă a apei prezintă valoarea 7 (ape neutre). Reacţia apelor va fi acidă pentru pH = 0 – 7 si va fi alcalină pentru pH = 7 – 14.

Epurarea apelor uzate se poate realiza prin metode ce se bazează pe procese fizice, chimice şi biologice, care diferă în funcţie de tipul poluanţilor şi concentraţia lor în apa uzată. Se poate face

7

o clasificare a acestor metode luând în considerare tipul procesului care stă la baza metodei de epurare:

Epurare mecanică Epurare chimică Epurare biologică Epurare avansată

sau considerând operaţiile şi procesele unitare necesare pentru a realiza îndepărtarea poluanţilor, într-un anumit stadiu al sistemului de epurare în:

Epurare primară Epurare secundară Epurare terţiară (avansată)

Asocierea celor trei faze de epurare, mecanică, chimică şi biologică a fost concepută în vederea obţinerii unui randament sporit de îndepărtare a impurităţilor existente în apele reziduale brute, pentru redarea lor în circuitul apelor de suprafaţa la parametrii avizaţi de normele în vigoare.

Astfel treapta de epurare mecanică a fost introdusă în procesul tehnologic în scopul reţinerii substanţelor grosiere care ar putea înfunda canalele conductelor şi bazinele existente sau care prin acţiunea abraziva ar avea efecte negative asupra uvrajelor.

Treapta de epurare chimică are un rol bine determinat în procesul tehnologic, prin care se îndepărtează o parte din conţinutul impurificator al apelor reziduale. Epurarea chimică prin coagulare - floculare conduce la o reducere a conţinutului de substanţe organice exprimate în CBO5

de cca. 20 -30 % permiţând evitarea încărcării excesive a nămolului activ cu substanţă organică. Procesul de coagulare - floculare constă în tratarea apelor reziduale cu reactivi chimici, în cazul de faţă, sulfat feros clorurat şi apă de var, care au proprietatea de a forma ioni comuni cu substanţa organica existentă în apă şi de a se aglomera în flocoane mari capabile să decanteze sub formă de precipitat. Agentul principal în procesul de coagulare - floculare este ionul de Fe3+ care se obţine prin oxidarea sulfatului feros cu hipoclorit de sodiu. Laptele de var care se adaugă odată cu sulfatul feros are rolul de accelera procesul de formare al flocoanelor şi de decantare al precipitatului format.

Reacţia de oxidare a FeSO4 şi de precipitare a Fe(OH)3 este următoarea:

2FeSO4+3Ca(OH)2+Cl2=2Fe(OH)3+2CaSO4+CaCl2

Îndepărtarea prin decantare a flocoanelor formate este necesară întrucât acestea ar putea împiedica desfăşurarea proceselor de oxidare biochimică prin blocarea suprafeţelor de schimb metabolic a biocenozei.

Datorită variaţiilor mari de pH cu care intră în staţia de epurare apele reziduale, se impune corectarea pH-ului în aşa fel încât, după epurarea mecano-chimică, apele să aibă un pH cuprins între 6,5-8,5, domeniu în care degradarea biochimică sub acţiunea microorganismelor din nămolul activ este optimă. Corecţia pH-ului se face cu ajutorul H2SO4 98% sau a NaOH 40% în bazinul de reglare a pH-ului, destinat acestui scop. Totodată prin corecţia pH-ului se reduce şi agresivitatea apelor reziduale asupra conductelor, construcţiilor şi uvrajelor.

După epurarea mecano-chimică şi corecţia pH-ului apele pot fi introduse în treapta de epurare biologică unde are loc definitivarea procesului de epurare. Necesitatea introducerii treptei

8

de epurare biologică este motivată datorită conţinutului mare de substanţa organică din apele reziduale evacuate de pe platforma chimică care nu pot fi îndepărtate prin epurare chimică decât parţial.

Epurarea biologică constă în degradarea compuşilor chimici organici sub acţiunea microorganismelor în prezenţa oxigenului dizolvat şi transformarea acestor produşi însubstanţe nenocive.

Apele uzate în compoziţia cărora se află materii organice, sunt poluate şi cu specii de organisme care valorifică resursele de hrană respective şi care, în decursul dezvoltării lor, s-au adaptat unor condiţii unilaterale de mediu. Aceste organisme constituie indicatorul biologic ce caracterizează pozitiv gradul de încărcare al apei cu substanţe organice sau gradul de saprobitate. Organismele respective sunt formate din bacterii, protozoare, alge.

Din punct de vedere al nutriţiei, bacteriile se împart în autotrofe şi heterotrofe. Bacteriile autotrofe utilizează pentru hrana substanţe minerale. Carbonul necesar pentru sinteza glucidelor, lipidelor şi proteinelor îl iau din bioxidul de carbon, carbonaţi şi bicarbonaţi.

Bacteriile heterotrofe au nevoie de materii organice ca sursă de carbon şi de energie. Din grupa acestor bacterii fac parte: saprofitele care utilizează materii organice moarte şi care joacă rolul principal în procesul de autoepurare, şi parazite, care se dezvoltă în corpul organismelor animale şi umane şi care apar numai întâmplător în apele poluate; unele sunt patogene, reprezentând un pericol pentru sănătatea omului (bacteriile tifosului intestinal, a dizenteriei, a holerei, a febrei tifoide etc.).

Pentru a determina gradul de infectare a apei cu bacterii patogene se efectuiază o analiza a apelor pentru a pune în evidenţă existenţa bacteriilor din grupa Coli – bacterii care prezintă un component tipic al microflorei intestinale. Bacteria Coli nu constituie o bacterie patogenă (este o bacterie banală), dar constituie un indicator al existenţei în apa uzată a dejecţiilor de animale şi umane şi deci existenţa de bacterii patogene.

Determinarea organismelor existente în apele uzate după sistemul saprobiilor care cuprine speciile de organisme caracteristice apelor impurificate cu substanţe organice îşi găseşte o aplicare din ce în ce mai largă. Astfel, prezenţa sau absenţa unor organisme poate oferi indicaţii asupra desfăşurării procesului de epurare biologică din cadrul unei staţii de epurare. Aceeaşi observaţie este valabilă şi în cazul proceselor de fermentare anaerobă a nămolurilor. Varietatea organismelor în procesele tehnologice mentionate este mai mare faţă de cea existentă în apele uzate brute unde speciile de organisme sunt foarte reduse, ceea ce impune efectuarea de analize biologice, în mod sistematic, în statiile de epurare.

Faţă de analiza chimică, analiza biologică a apelor uzate prezintă unele avantaje şi dezavantaje.

Avantajul cel mai important constă în valoarea ei retrospectivă. Dacă analiza chimică oferă informaţii asupra unor caracteristici ale apei valabile numai pentru momentul prelevării probelor, analiza biologică furnizează date medii ce oglindesc situaţia în trecut pe o perioadă îndelungată de timp. Acest avantaj este consecinţa asa-numitei inerţii biologice ce caracterizează materia primă.

Reacţia unui organism, răspunsul acestuia faţă de factorii de mediu (temperatura, oxigen, pH) nu au loc imediat, ci se petrec într-o anumită perioadă de timp.

Analiza biologică, în schimb, nu poate furniza valori cantitative asupra proceselor de poluare şi nici nu poate indica natura poluantului. În aceasta situaţie, metodele de analiză fizico-

9

chimică a apelor uzate se completează reciproc cu metodele de analiză biologică. Dacă o poluare puternică nu este greu de identificat, în schimb când intervine o poluare slabă se poate pune în evidenţă numai printr-o analiză atentă a condiţiilor biologice corelate cu datele chimice.

În concepţia şi practica actuala, epurarea biologică a apelor uzate nu este o operaţie unică, ci o combinaţie de operaţii intermediare care depind de caracteristicile apei şi de cerinţele evacuării în emisar.

Schematic procesele chimice de degradare a substanţelor organice se pot reprezenta astfel:Substanta organica simpla ----------------------------> CO2 + substante organice simple Celula bacteriana Material celularOxidarea substanţei organice se face în trepte succesive, fiecare treapta fiind catalizată de

enzime specifice şi constă în transferul molecular de hidrogen de la substanţă către un acceptor, până la ultimul acceptor de hidrogen. În cazul nostru, în condiţii aerobe, acceptorul este oxigenul.

Exprimate în formule chimice fenomenele care au loc în timpul formării şi distrugerii nămolului sunt următoarele:

CnHmOpNr nCO2 + m/2 H2O + r/2 N2

În aceste reacţii se eliberează în principal CO2 şi H2O şi ca produs secundar de reacţie, se formează un strat celular nou capabil sa degradeze alte molecule organice .

Schematic, procesul de epurare biologică are loc astfel: substanţele asimilabile, exprimate în CBO5 concentrate la suprafaţa biomasei sunt absorbite, substanţele absorbite fiind apoi descompuse de către enzimele celulare vii în unităţi mici care pătrund în celulă, se metabolizează şi se formează noi celule.

Substanţele metabolizate rezultate (CO2 ,azotaţi , etc.) sunt eliberate în mediu, ne mai fiind nocive.

În procesul de epurare biologică în afară de aportul de substanţe organice asimilabile, trebuie ţinut seama de existenţa elementelor indispensabile vieţii şi în primul rând de azot şi fosfor. După datele din literatură, conţinutul de substanţe nutritive raportat la CBO este minim de CBO:N:P=150:5:1 şi maxim de CBO:N:P= 90 :5:1. Prin epurarea biologică a apelor uzate se obţine o îndepărtarea a impurificatorilor în jur de 90-95 %, în condiţiile în care aceste ape conţin substanţe biodegradabile.

Principiul constructiv al unei staţii de epurare a apelor uzateDeşi diferă prin dimensiuni şi tehnologii folosite, cea mai mare parte a staţiilor de epurare a

apelor uzate orăşeneşti au o schemă constructivă apropiată. Există şi unele realizate pe verticală, tip turn, dar majoritatea sunt pe orizontală. Ocupă relativ mult teren, dar o parte din instalaţii se pot realiza în subteran, cu spaţii verzi deasupra.

10

Schema unei staţii compacte de epurare

Distingem o treapta primară, mecanică; o treaptă secundară, biologică; şi la unele staţii (deocamdată nu la toate) o treapta terţiară - biologică, mecanică sau chimică.

Treapta primară constă din mai multe elemente succesive: Grătarele reţin corpurile plutitoare şi suspensiile grosiere (bucăţi de lemn, textile,

plastic, pietre etc.). Materialele reţinute pe grătare sunt evacuate ca atare, pentru a fi depozitate în gropi sau incinerate. În unele cazuri pot fi mărunţite prin tăiere la dimensiunea de 0,5-1,5 mm în dezintegratoare mecanice. Dezintegratoarele se instalează direct în canalul de acces al apelor uzate brute, în aşa fel încât suspesiile dezintegrate pot trece prin grătare şi pot fi evacuate în acelaşi timp cu corpurile reţinute. De regulă sunt grătare succesive cu spaţii tot mai dese între lamele. Curăţarea materiilor reţinute se face mecanic. Ele se gestionează ca şi gunoiul menajer, luând drumul rampei de gunoi sau incineratorului...

Sitele au rol identic grătarelor, dar au ochiuri dese, reţinând solide cu diametru mai mic.

Deznisipatoarele sau decantoarele pentru particule grosiere asigură depunerea pe fundul bazinelor lor a nisipului şi pietrişului fin şi altor particule ce au trecut de site dar care nu se menţin în ape liniştite mai mult de câteva minute. Nisipul depus se colectează mecanic de pe fundul bazinelor şi se gestionează ca deşeu împreună cu cele rezultate din etapele anterioare, deoarece conţine multe impurităţi organice. Deznisipatoarele sunt indispensabile unei staţii de epurare, în condiţiile în care există un sistem de canalizare unitar, deoarece nisipul este adus în special de apele de ploaie. Nisipul nu trebuie să ajungă în treptele avansate ale staţiei de epurare, pentru a nu apărea inconveniente cum ar fi:

- deteriorarea instalaţiilor de pompare; - dificultăţi în funcţionarea decantoarelor; - reducerea capacităţii utile a rezervoarelor de fermentare a nămolurilor şi stânjenirea

circulaţiei nămolurilor.

11

Deznisipatoarele trebuie să reţină prin sedimentare particulele mai mari în diametru de 0,2 mm şi în acelaşi timp, trebuie să se evite depunerea materialelor organice, pentru a nu se produse fermentarea lor.

Decantoarele primare sunt longitudinale sau circulare şi asigură staţionarea apei timp mai îndelungat, astfel că se depun şi suspensiile fine. Se pot adăuga în ape şi diverse substanţe chimice cu rol de agent de coagulare sau floculare, uneori se interpun şi filtre. Spumele şi alte substanţe flotante adunate la suprafaţă (grăsimi, substanţe petroliere etc.) se reţin şi înlătură ("despumare") iar nămolul depus pe fund se colectează şi înlătură din bazin (de exemplu cu lame racloare susţinute de pod rulant) şi se trimite la metantancuri.

Treapta secundară constă şi ea din mai multe etape: Aerotancurile sunt bazine unde apa este amestecată cu "nămol activ" ce conţine

microorganisme ce descompun aerob substanţele organice. Se introduce continuu aer pentru a accelera procesele biochimice.

Decantoarele secundare sunt bazine în care se sedimentează materialele de suspensie formate în urma proceselor complexe din aerotancuri. Acest nămol este trimis la metantancuri iar gazele (ce conţin mult metan) se folosesc ca şi combustibil de exemplu la centrala termică.

Treapta terţiară nu există la toate staţiile de epurare. Ea are de regulă rolul de a înlătura compuşi în exces (de exemplu nutrienţi- azot şi fosfor) şi a asigura dezinfecţia apelor (de exemplu prin clorinare). Această treaptă poate fi biologică, mecanică sau chimică sau combinată, utilizând tehnologii clasice precum filtrarea sau unele mai speciale cum este adsorbţia pe cărbune activat, precipitarea chimică etc. Eliminarea azotului în exces se face biologic, prin nitrificare (transformarea amoniului în azotit şi apoi azotat) urmată de denitrificare, ce transformă azotatul în azot ce se degajă în atmosferă. Eliminarea fosforului se face tot pe cale biologică, sau chimică.

În urma trecerii prin aceste trepte apa trebuie să aibă o calitate acceptabilă, care să corespundă standardelor pentru ape uzate epurate. Dacă emisarul nu poate asigura diluţie puternică, apele epurate trebuie să fie foarte curate. Ideal e să aibă o calitate care să le facă să nu mai merite numite "ape uzate" dar în practică rar întâlnim aşa o situaţie fericită. Pe de o parte tehnologiile de epurare se îmbunătăţesc, dar pe de altă parte ajung în apele fecaloid-menajere tot mai multe substanţe care nu ar trebui să fie şi pe care staţiile de epurare nu le pot înlătura din ape.

În final apa epurată este restituită în emisar - de regulă râul de unde fusese prelevată amonte de oraş. Ea conţine evident încă urme de poluant, de aceea este avantajos ca debitul emisarului să fie mare pentru a asigura diluţie adecvată.

Alte soluţii propun utilizarea pentru irigaţii a apelor uzate după tratamentul secundar, deoarece au un conţinut ridicat de nutrienţi. Acest procedeu e aplicabil dacă acele ape nu conţin toxice specifice peste limitele admise şi produsele agricole rezultate nu se consumă direct. În acest caz nu mai este necesară treapta a III-a şi nu se mai introduc ape în emisar (fapt negativ din punct de vedere al debitului dar pozitiv pentru calitate, deoarece apele epurate nu sunt niciodată cu adevărat de calitate apropiată celor naturale nepoluate antropic). Se experimentează şi utilizarea apelor uzate ca sursă de apă potabilă, desigur cu supunerea la tratamente avansate de purificare.

Nămolul din decantoarele primare şi secundare este introdus în turnuri de fermentaţie, numite metantancuri. De obicei sunt rezervoare de beton armat de mari dimensiuni, unde se asigură

12

temperatură relativ ridicată, constantă, şi condiţii anaerobe, în care bacteriile fermentează nămolul şi descompun substanţele organice până la substanţe anorganice, rezultând un nămol bogat în nutrienţi şi gaze care, conţinând mult metan, se utilizează ca şi combustibil.

În anumite condiţii de climă se poate folosi şi epurarea biologică cu plante, prin mlaştină / lagună de epurare, care poate reţine fosfaţii, nitraţii şi agenţii patogeni. Un hectar de stuf de exemplu extrage din apă anual 10-15 tone de azot, fosfor şi sulf şi peste 150 tone de poluanţi organici!

La Arcata (California) în mod experimental s-a introdus un sistem de epurare exclusiv biologic, cu plante, într-un sistem de mlaştini şi lacuri. Fezabilitatea pe termen lung şi posibilitatea de a folosi pe scară largă asemenea tehnologie este deocamdată controversată.

Preepurarea apelor uzate industrialeApele uzate industriale au de regulă nivele înalte de încărcare cu poluant şi mai ales au

caracteristici frecvent foarte diferite de cele uzate fecaloid-menajere. De aceea ele nu pot fi epurate direct în staţiile de epurare orăşeneşti, ci trebuie supuse unui proces de preepurare specifică, adaptată naturii poluantului sau poluanţilor în cauză, şi apoi eventual descărcate în canalizarea orăşenească şi duse la staţia clasică de epurare. Se poate face şi o staţie complet separată pentru apele industriale, care să asigure epurare până la nivelul la care pot fi descărcate legal în emisar (râu de exemplu). O asemenea staţie complet separată se poate justifica economic la mari întreprinderi.

Ape industriale uzate sunt şi cele ce provin din "spălarea" gazelor, inclusiv a celor de la centralele termice sau termoelectrice, unde apele încarcă bioxid de sulf, rezultând gaze mai puţin poluante pentru atmosferă dar ape foarte poluate, ce trebuie epurate.

Uneori apele uzate industriale au încărcări de poluanţi pentru care nu există tehnologie de epurare adecvată, singura soluţie rămânând în acest caz injectarea profundă.

Stabilirea originii şi a caracteristicilor calitative ale apelor uzate necesită cunoaşterea procesului tehnologic industrial pentru o proiectare judicioasă a staţiilor de epurare. Deci este necesară cunoaşterea originii principalilor afluenţi şi caracteristicilor lor principale pentru definirea modului de epurare. Reducerea debitelor de apă uzată necesită utilizarea unor tehnologii noi. Principalele substanţe nocive ale apelor uzate industriale sunt substanţele organice (exprimate prin CBO5), substanţele în suspensie, substanţele toxice şi metalele grele. Recuperarea substanţelor valoroase din apele uzate are ca scop valorificarea acestora şi reducerea substanţelor nocive evacuate. Există ape uzate industriale şi ape uzate orăşeneşti. Când acestea au debite mici, se recomandă epurarea lor în comun, dar această soluţie trebuie bine fundamentată. Dar există cazuri când pentru apele uzate industriale sunt necesare materiale specifice şi scumpe. De exemplu apele uzate industriale pot conţine substanţe organice (exprimată prin CBO5). Ori încărcarea organică a apelor la staţiile de epurare poate provoca deranjamente în funcţionarea acestora, deoarece oxigenul este necesar proceselor aerobe, respectiv bacteriilor aerobe, care oxidează substanţa organică. Substanţele în suspensie plutitoare (ţiţei, uleiuri) împiedică absorbţia de oxigen pe la suprafaţa apei şi deci autoepurarea, colmatează filtrele pentru tratarea apei. Substanţele în suspensie care se depun pe fundul receptorului (a bazinului de acumulare) îngreunează tratarea apei. Acizii şi alcalii conduc la distrugerea faunei şi florei acvatice, a vaselor pentru navigaţie.

13

Sărurile anorganice conduc la mărirea salinităţii apei şi, uneori, pot provoca creşterea durităţii, care produc depuneri pe conducte mărindu-le rugozitatea şi micşorând din capacitatea de transport, de transfer a căldurii la boilere. Ca de exemplu sulfatul de magneziu, bicarbonaţii şi carbonaţii solubili.

Metalele grele (Pb, Cu, Zn, Cr etc.) au o acţiune toxică asupra organismelor acvatice, inhibând şi procesele de epurare (auto), CBO5 şi CCO, sărurile de azot şi fosfor (nutrienţi) produc dezvoltarea rapidă a algelor.

Dar în ultimii ani procesele tehnologice industriale folosesc substanţe toxice noi (fitofarmaceutice, nitroclorbenzen, etc.) care se determină greu.

Substanţele radioactive în apa receptorilor sunt stabilite prin legi.Culoarea apei împiedică absorbţia oxigenului şi fenomenul de fotosinteză în autoepurare.Bacteriile din apele uzate pot fi patogene (bacilus antracis) şi produc infectarea receptorilor.Se deosebesc trei categorii de ape:

I. pentru alimentarea potabilăII. pentru arboristică şi pisciculturăIII. pentru irigaţii.

Procese unitare pentru epurarea apelor uzate industrialeProcesele fizice de epurare sunt acelea în care substanţele poluante nu suferă transformări în

alte substanţe, având la bază principiile:a) separarea gravitaţională a particulelor grosiere, nedizolvate în apă, sub influenţa câmpului

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

Decantor

b) flotaţia este un proces unitar de separare din apă, sub acţiunea câmpului gravitaţional terestru, a particulelor cu densitate medie mai mică decât a apei. Flotaţia poate fi naturală sau cu aer

14

introdus în apă sub formă de bule fine prin difuzoare poroase. Scopul flotaţiei este de a forma o spumă stabilă care să încorporeze particulele insolubile. Flotaţia se poate face se poate face în bazine circulare sau dreptunghiulare.

Instalaţie de flotaţie cu aer sub presiune

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

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

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

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

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

15

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

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

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

a) neutralizarea este un proces prin care pH-ul unei soluţii uzate este reglat prin adaos deacizi sau baze.

Neutralizarea apelor acide se face cu substanţe cu caracter bazic (oxizi, hidroxizi, carbonaţi). Neutralizanţii care sunt utilizaţi sunt: piatra de var (carbonat de calciu), dolomita (carbonat de calciu şi magneziu), varul (oxid de calciu) sub formă de hidroxid de calciu (lapte de var sau var stins praf).

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

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

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

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

CN- + OCl CNO + Cl-

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

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

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

2-

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

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

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

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

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

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

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

ca hrană, respectiv sursă de carbon.Reacţiile enzimatice au două faze:

16

(1) moleculele de enzimă şi de substanţă utilizată ca hrană (substrat) formează complecşi (2) complecşii se descompun eliberând produsul de reacţie şi enzima

Enzima + Substrat (Enzima substrat) K2

(Enzimă substrat) Enzimă + Produs reacţieEpurarea biologică aerobă se realizează în construcţii în care biomasa este suspendată în apă

sub formă de agregate de microorganisme (flocoane), sistemele fiind aprovizionate cu oxigen.Epurarea biologică anaerobă a apelor uzate se realizează în incinte închise (bazine de

fermentare) ferite de accesul oxigenului care inhibă activitatea microorganismelor anaerobe. Prin descompunerea poluanţilor organici se obţin gaze de fermentare combustibile, datorită conţinutului ridicat de metan.

Problema nămoluluiDin staţiile de epurare rezultă mari cantităţi de nămol. De exemplu în Germania se produc

anual peste 100 de milioane de tone de nămol brut. Acesta este în final uscat prin diverse procedee şi poate fi utilizat ca îngrăşământ agricol sau după caz este transportat la rampa de gunoi şi haldat sau incinerat sau supus pirolizei.

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

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

Situaţia epurării apelor uzateÎn Europa, s-au făcut eforturi considerabile pentru tratarea apelor reziduale şi pentru

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

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

Prin politici precum directiva privind nitraţii, Uniunea Europeană a încercat să reducă poluarea din agricultură. Între timp, investiţiile făcute de furnizorii de apa continuă să asigure calitatea apei potabile. Dar râurile şi apele subterane ale Europei continuă să fie poluate de infiltraţiile de îngrăşăminte şi pesticide organice sau minerale. Deşi se aşteaptă ca utilizarea acestor substanţe chimice să se reducă la nivelul UE-15, în UE-10 se preconizează o creştere cu 35 % a utilizării îngrăşămintelor până în 2020, pe măsură ce agricultura se intensifică.

17

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

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

Microstaţiile de epurare a apelor pe piaţa din RomâniaApariţia şi dezvoltarea firmelor private mici şi mijlocii, industriale şi de turism, construite în

zone rurale, fără canalizare şi unde nu există staţii de epurare comunale a crescut cererea de instalaţii şi staţii compacte de epurare a apelor uzate, cu autonomie mare de fucţionare.

Acestea nu se fabrică în ţară şi sunt importate de la firme producătoare din Belgia, Cehia, Elvetia, Germania, Italia, Ungaria etc.

S-a constatat că în staţiile de epurare care funcţionează pe baza tehnologiilor de epurare convenţionale cu nămol activ, în treptele de epurare biologică, rezultă cantităţi mari de nămol în exces care trebuie vidanjat des sau care necesită linii tehnologice de îngroşare, condiţionare, deshidratare şi mineralizare.

Acestea măresc costurile echipamentelor, a apei epurate, măresc volumele staţiilor, micşoreaza fiabilitatea şi mentenabilitatea şi presupun personal specializat, dublând sau triplând costurile staţiilor mici şi ale microstaţiilor.

Din aceste considerente, apare ca necesară realizarea în ţară de tehnici de epurare performante, prin folosirea tehnologiilor de vârf în procesul de epurare biologică a apei, care să ducă la reducerea suprafetelor active, la reducerea dimensiunilor staţiilor de epurare şi a cantităţii nămolului format şi la micşorarea consumurilor energetice.

Staţiile de epurare compacte sunt echipamente pentru epurarea apelor uzate menajere provenite de la comunităţi de 5-500 LE (locuitori echivalenţi). Sistemele îşi găsesc aplicabilitatea oriunde nu există reţea de canalizare sau costurile de racordare la canalizare sunt prea ridicate.

Epurează mecano-biologic apa uzată provenită de la: case, vile sau cartiere de vile, hoteluri, restaurante, campinguri, şcoli, unităţi militare, clădiri administrative ale unităţilor comerciale, industriale şi ale fermelor.

Apele epurate de sistem pot fi deversate în orice emisar (pârău, râu, lac etc.) deoarece se încadrează în normele europene şi în normele naţionale NTPA 001-2002. Ele reprezintă cea mai modernă şi eficientă soluţie de protecţie a apelor freatice şi de suprafaţă.

Prin epurarea imediată şi nu doar stocarea lor într-un bazin prin care se pot infiltra în sol (este cazul foselor septice), se înlătură pericolul contaminării pânzei freatice cât şi a mediului ambiant în general.

18

Microstaţie modulară de 150 LE realizată de firma ORM (Omnia Resina Mazzotti)

Prin eliminarea necesităţii de a vidanja săptămânal sau lunar (este cazul foselor septice, în funcţie de încărcare), microstaţiile de epurare aduc beneficiarilor economii importante. Ele sunt construcţii compacte din materiale rezistente, cu deosebite proprietăţi fizico-chimice.

Microstaţie AS-NIKKOL de 28-55 LE

Se utilizează materiale compozite, materiale plastice armate, care prezinta o foarte bună rezistentţă fizico-chimică în timp şi nu îşi modifică proprietăţile la variaţiile de temperatură. Materialele compozite reprezintă o alternativă solidă la materialele tradiţionale precum oţelul, betonul sau polietilena.

Acestea din urmă pot rugini, fisura, sparge sau dezlipi şi facilitează apariţia de depuneri pe pereţii interiori ai bazinelor care in timp duc la dereglarea proceselor de epurare cât şi la colmatarea conductelor.

19

Microstaţie de epurare biologică din materiale plastice BIO CLEANER

Materialele compozite şi materialele plastice în schimb, sunt cu mult mai stabile şi rezistente, nu facilitează depunerile pe interior, nu sunt corodate de sol şi nu necesită întreţinere specială. Se elimină pericolul contaminării pânzei freatice prin infiltrarea dejecţiilor prin pereţii sau radierul foselor septice. Rezervorul se instalează direct în sol, fără a mai necesita construcţii suplimentare. Suprafaţa ocupată este minimă şi este în funcţie de spaţiul disponibil.

Costurile de exploatare sunt minime şi se compun din costul energiei electrice consumate şi cel al vidanjării anuale. Consumurile de electricitate variază între 0,3 kW/h pentru staţia de 5 LE şi 8 kW/h pentru cea de 500 LE comparativ cu fosele septice la care operaţia de vidanjare trebuie efectuată săptămânal, microstaţiile de epurare, prin procesul biologic de epurare utilizat, necesită doar vidanjare anuală.

Motivul constă în faptul că tehnologia de epurare este mecano-biologică şi nu necesită adaos de substanţe chimice; microorganismele care se dezvoltă în staţie hrănindu-se cu materiile organice prezente în apa uzată menajeră.

Apa care iese din staţie este perfect clară şi inodoră, fără depuneri sau suspensii. Nu degajă mirosuri neplăcute. Funcţionarea staţiei nu necesită supraveghere ci doar o inspecţie periodică de rutină. Pot fi instalate fără restricţii în curţi, în vecinătatea clădirilor sau chiar în subsolul acestora.

Folosirea de tehnologii avansate şi echipamente performante în instalaţiile de tratare şi epurare a apelor duce la protecţia bazinelor hidrografice, un domeniu tot mai important în asigurarea cantitativă şi calitativă a hranei populaţiei, o prioritate în plan naţional şi internaţional.

În acest sens se înscriu şi preocupările noastre de a realiza echipamente cât mai eficiente pentru epurarea apei uzate, pentru păstrarea nealterată a râurilor – sursa de bază a apei potabile din aglomerările urbane.

20

2. DETERMINAREA DEBITELOR CARACTERISTICE DE APĂ UZATĂ ALE LOCALITĂȚII

Debitele caracteristice de ape uzate prelucrate în staţiile de epurare a apelor uzate urbane

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

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

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

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

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

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

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

2.1. Determinarea debitelor caracteristice ale necesarului şi cerinţei de apă de alimentare din zona rezidenţială a centrului populat

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

[m3/zi], debitul necesarului zilnic maxim de apă de alimentare Qzi max [m3/zi] şi debitul necesarului

21

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

Q zi med=

11000

(∑i∑

j

N ( i)⋅¿q j( i))+Q ci ¿(2.1)

Q zi med=1

1000[14100 (1 ,05⋅30+80+17 , 9 )+32900 (1, 05⋅100+280+17 , 9 ) ]+86 , 4⋅1⋅20

Q zi med = 16807,95 m3/zi

Q zi max=

11000

(∑i∑

j

N (i )⋅¿q j( i )⋅K zi ( i))+Qci ¿ (2.2)

Q zi max=1

1000[14100 (1,05⋅30+80+17 , 9 )⋅1.2+32900 (1, 05⋅100+280+17 , 9 )⋅1,1 ]+86 ,4⋅1⋅20

Q zi max = 18498,4 m3/zi

Q orar max=

124

( 11000

(∑i∑

j

N ( i)⋅¿ q j( i)⋅K zi( i )⋅Ko ( i))+Qci ) ¿ (2.3)

Q orar max=1

24¿¿

Q orar max =976,79 m3/oră

în care: i – indice referitor la necesarul de apă în funcţie de zonele diferenţiate ale localităţii după gradul de dotare al clădirilor cu instalaţii de apă caldă şi rece (vezi tabelul 2.1); i are valori între 1-5;

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

N(i) – numărul de locuitori care locuiesc în zona i a localităţii;qj(i) [l/om.zi] – debitul zilnic mediu specific din categoriile j ale necesarului de apă

pentru locuitorii din zona i a localităţii, şi anume: qg(i) - debitul zilnic mediu specific pentru nevoi gospodăreşti ale populaţiei (vezi tabelul 2.1); qp(i) - debitul zilnic mediu specific pentru nevoi publice (vezi tabelul 2.1); qsv(i) – debitul zilnic mediu pentru stropit spaţiile verzi care se poate aprecia global ca o ploaie efectivă (25 l/m2) la două săptămâni şi 10 m2 spaţiu verde/om conducând la o valoare qsv(i) = 17,9 l/om.zi, qsp(i) – debitul zilnic mediu specific pentru stropit străzi şi spălat pieţe se poate calcula analitic sau se poate aprecia global la 5% din debitul zilnic mediu specific pentru nevoi publice qp(i);

Qci [m3/zi] – debitul necesarului de apă pentru combaterea incendiilor;Kzi–coeficientul de neuniformitate a debitului zilnic (vezi tabelul 2.1);

22

Ko – coeficientul de variaţie orară care se adoptă pentru fiecare din zonele diferenţiate ale localităţii după gradul de dotare a clădirilor cu instalaţii de apă caldă şi rece; când nu sunt alte valori justificate, pot fi adoptate valorile din tabelul 2.2.

NOTE1 - Pentru Kzi, valorile de deasupra liniei sunt date pentru localităţile cu climă continentală

temperată, iar valorile de dedesubt sunt date pentru localităţile cu climă continentală excesivă. Definirea climei se face pe baza numărului anual de zile de vară (n) ca medie multianuală, cu temperatura maximă măsurată 25C, astfel: n 80 – climă continentală temperată, n 80 - climă continentală excesivă.

2 - Valoarea pentru qp(i) poate fi majorată justificat funcţie de resursa de apă şi importanţa obiectivului, astfel: până la 15% pentru oraşe cu populaţie mai mare de 300.000 locuitori şi mai mică de 1.000.000 locuitori, şi până la 25% pentru oraşe cu populaţie mai mare de 1.000.000 locuitori.

3 - Pentru staţiuni balneo-climaterice (inclusiv staţiunile de pe litoralul Mării Negre), valorile debitelor qg şi qp se stabilesc pe bază analitică, în funcţie de tipul acestora.

Tabelul 2.1

Zone ale localităţii diferenţiate în funcţie de gradul de dotare al clădirilor cu

instalaţii de apă rece şi caldă

qg(i)

[l/omzi]

qp(i)

[l/omzi]

Kzi(i)

Zone în care apa se distribuie prin cişmele amplasate pe străzi

40 25 1,3/1,45

Zone în care apa se distribuie prin cişmele amplasate în curţi

80 30 1,2/1,35

Zone cu gospodării având instalaţii interioare de apă rece şi canalizare

140 30 1,2/1,35

Zone cu gospodării având instalaţii interioare de apă şi canalizare, cu

preparare locală a apei calde210 85 1,15/1,30

Zone cu clădiri având instalaţii interioare de apă caldă şi canalizare, cu preparare

centralizată a apei calde (inclusiv cele cu clădiri racordate la termoficare)

280 100 1,10/1,25

23

NOTE1 - În cazul în care distribuirea apei nu se face continuu ci după un program de furnizare

propriu, coeficientul Ko poate fi mărit pe bază de calcule justificative. Alimentarea discontinuă cu apă trebuie însă considerată ca provizorie.

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

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

Tabelul 2.2

Numărul total de locuitori ai

centrului populat (N)

Ko

Numărul total de locuitori ai

centrului populat (N)

Ko

500 2,8 15000 1,35

1000 2,2 25000 1,30

1500 2,0 50000 1,25

3000 1,75 100000 1,20

7000 1,5 200000 1,15

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

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

NOTE1 - Debitul Qe pentru un hidrant exterior şi numărul nk de incendii simultane pentru centrele

populate cu peste 1000000 de locuitori se determină pe bază de studii speciale;2 - Localizarea incendiilor simultane din centrele populate, în perimetrul luat în calcul la

dimensionarea reţelelor de distribuţie, se face astfel încât, teoretic, un incendiu să revină unei suprafeţe locuite de cel mult 10000 locuitori.

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

24

Qci= 86 , 4⋅ninc⋅qhe (2.4)

Qci= 86 , 4⋅1⋅20

Qci =1728m3/zi

în care: ninc – numărul de incendii simultane din zona rezidenţială; qhe [l/s] – debitul unui hidrant exterior (vezi tabelul 2.3).

Tabelul 2.3

Numărul locuitorilor din

localitate

Numărul ninc de

incendii simultane

Debitul qhe [l/s] al unui hidrant exterior

clădiri cu

1 – 4 etaje

clădiri cu

peste 4 etaje

≤ 5.000 1 5 10

5.001 – 10.000 1 10 15

10.001 – 25.000 2 10 15

25.001 – 50.000 2 20 25

50.001 – 100.000 2 25 35

100.001 – 200.000 2 30 40

200.001 – 300.000 3 40 55

300.001 – 400.000 3 - 70

400.001 – 500.000 3 - 80

500.001 – 600.000 3 - 85

600.001 – 700.000 3 - 90

700.001 – 800.000 3 - 95

În cazul în care, din aceeaşi reţea publică de alimentare cu apă aferentă unei localităţi, se alimentează în caz de incendiu şi unităţile industriale sau agrozootehnice, numărul teoretic de incendii se poate adopta şi pe baza tabelului 2.4, dacă nu sunt justificate alte valori.

25

Tabelul 2.4

Numărul de

locuitori din

localitate

N

Suprafaţa teritoriului

întreprinderilor

S [ha]

Numărul de incendii simultane

ninc

Modul de considerare a incendiilor simultane

< 10000 < 150 1 La localitate sau la zona industrială, luând în considerare debitul de incendiu cel mai mare.

10.001 ÷ 25.000

< 150 2

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

25.000 ≥ 150 2

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

> 25.000 < 150 2

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

> 25.000 > 150

Se determină conform tabelului

1.5 pentru. localitate şi

conform STAS 1478 ptr. zona

industrială,

însumându-se.

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

NOTĂ Dacă între întreprindere şi localitate este totdeauna un spaţiu gol (verde) de minimum 300

m, cele două unităţi (localitate şi industrie) se analizează separat.

26

Pentru centrele populate cu populaţia mai mare de 300.000 locuitori, la care programul de sistematizare conţine date complete despre dotările social-culturale , stabilirea debitelor necesarului de apă de alimentare se poate face prin calcul analitic detaliat pe baza datelor din tabelele 2.5, 2.6, 2.7 şi 2.8.

Comparându-se valorile debitului necesarului de apă, obţinute pe baza calculului analitic (pe baza relaţiilor 2.1 - 2.4), cu cele obţinute prin utilizarea tabelelor 2.3 - 2.8, pentru estimarea debitelor necesarului de apă, se vor alege valorile cele mai mari.

Tabelul 2.5Norme pentru consumul de apă pentru satisfacerea nevoilor gospodăreşti ale populaţiei

din cvartale sau zone ale centrelor populate

Gradul de amenajare a clădirilor

Norma pentru consumul de apă

(l/omzi)

Coeficientul de variaţie orară a consumului de apă

În cartiere neracordate la reţeaua de apă şi canalizare şi în cartiere în care se ia apa din cişmele de stradă 1)

30 – 50 2,00 – 1,60

În cartiere racordate global la reţeaua de apă şi canalizare fără instalaţii interioare

85 – 110 1,5 – 1,3

În cartiere cu clădiri având instalaţii de alimentare cu apă, canalizare, băi cu instalaţii individuale de apă caldă

140 – 170 1,3 – 1,2

În cartiere cu clădiri având instalaţii interioare de apă şi canalizare, băi şi instalaţii centrale de apă caldă

200 – 300 1,25 – 1,15

1) Se va considera numai în etapizarea lucrărilor ca etapă de tranziţie.

27

Tabelul 2.6

Destinaţia clădiri Necesar specific [l/om·zi]

Total apă

din care apă caldăde

60Cde 45C

1 2 3 4

Clădiri de locuit (pentru o persoană pe zi)în cazul preparării centrale a apei calde:

- apartament cu closet, lavoare, cadă de baie şi spălător;- apartament cu closet, lavoare, cadă de duş şi spălător;

280200

11080

9065

în cazul preparării locale a apei calde:- în cazane funcţionând cu lemne, cărbuni sau combustibil lichid;- în cazane funcţionând cu gaze sau în încălzitoare electrice.

140170

5560

4550

Clădiri pentru birouri (pentru un funcţionar pe schimb) 20 5 4

Cinematografe (pentru un loc pe zi) 5 - -

Creşe, grădiniţe cu internat (pentru un copil pe zi) 100 50 40

Grădiniţe cu copii externi (pentru un copil pe schimb) 20 8 6

Dispensare, policlinici (pentru un bolnav pe zi) 15 3 2,5

Cluburi, case de cultură şi teatrecu prepararea centrală a apei calde:

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

fără apă caldă: - actori (pentru o persoană pe zi);- spectatori, vizitatori (pentru un loc pe zi).

3512

2512

15-

--

12-

--

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

- bufete;- cantine şi restaurante;- cantine şi restaurante (pentru o persoană, trei mese pe zi).

132244

61020

91428

Cămine (pentru un ocupant pe zi)- cu obiective sanitare în grupuri sanitare comune;- cu lavoare în camere;- cu grupuri sanitare în camere.

8090120

405060

334050

Internate şcolare (pentru un ocupant pe zi)- cu obiective sanitare în grupuri sanitare comune;- cu lavoare în camere.

7080

3040

2533

28

1 2 3 4

Hoteluri şi pensiuni (pentru un pasager pe zi)- cu duşuri sau căzi de baie în grupuri sanitare comune (hoteluri

categoria a II-a);- cu duşuri în grupuri sanitare în camere (hoteluri categoria a I

B);- cu căzi de baie în grupuri sanitare în cameră (hoteluri categoria

a I A);

110

150

200

60

80

100

50

65

80Spitale, sanatorii, case de odihnă (pentru un bolnav pe zi):

- cu căzi de baie şi duşuri în grupuri sanitare;- cu cadă de baie în fiecare cameră, pentru bolnavi;- cu cadă de baie în fiecare cameră, pentru tratamente

balneologice.

235325425

115165225

95135185

Băi publice (pentru o persoană):- cu duşuri;- cu căzi de baie.

60200

30100

43140

Şcoli fără duşuri sau băi (pentru un elev pe program) 20 5 4Terenuri de sport, stadioane (pentru o manifestare sportivă)

- pentru un spectator ;- pentru un sportiv.

650

-20

-28

Gări (pentru o persoană din traficul zilnic) 5 - -Spălătorii (pentru un kilogram de rufe uscate)

- cu spălare manuală;- cu spălare semimecanizată;- cu spălare mecanizată.

354555

202530

283543

Secţii de spălare din garaje (pentru un vehicul pe schimb)- autoturisme;- autocamioane.

300500

--

- -

Întreprinderi industriale (pentru un muncitor pe schimb) cu procese tehnologice din grupa

IIIIII a) b)IVVVI a) b)

5060607575856075

2025253030402530

2835354343573543

*Apa caldă de 45C este preparată cu ajutorul energiei solare, pentru perioada caldă a anului.

OBSERVAŢII29

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

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

3) Datele din tabelul 2.8 se iau în considerare la calculul necesarului de căldură şi de combustibil pentru prepararea apei calde de consum şi la stabilirea capacităţii rezervorului de acumulare (pentru apă rece şi apă caldă de consum).

4) Grupele proceselor tehnologice sunt următoarele:- grupa I: procese tehnologice care se desfăşoară în condiţii de contact cu praful, dar fără

degajare de substanţe chimice, fără contact cu produse iritante asupra pielii (care produc murdărirea mâinilor, care produc murdărirea mâinilor şi corpului);

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

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

III a) - cu degajare medie şi mare de praf;III b) - cu degajare intensivă de negru de fum, cu praf de gudron, cu praf de cărbune;

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

- grupa V: procese tehnologice în care se manipulează sau prelucrează materiale infectate;- grupa VI: procese tehnologice care necesită un regim special pentru asigurarea calităţii

producţiei:VI a) - legate de prelucrarea produselor alimentare;VI b) - legate de producţia medicamentelor, produselor biologice şi materialelor

sanitare. Tabelul 2.7

Norme privind consumul de apă pentru stropit şi cişmele publice, în funcţie de înălţimea h a precipitaţiilor medii anuale

Specificarea obiectului sau operaţiei

Unitatea la care se

referă norma de consum

Norma de consum qi

[l]

Coeficientul de neuniformitate orară a

consumului de apă

Stropitul străzilor pavate (o singură

dată)

- în regiuni cu h 500 mm

m2 1,5 – 2 1,0

- în regiuni cu h 500 mm

m2 2 – 4 1,0

Spălatul străzilor pavate (o singură

dată)

- în regiuni cu h 500 mm

m2 2 – 3 1,0

30

- în regiuni cu h 500 mm

m2 3 – 5 1,0

Stropitul spaţiilor verzi (o singură

dată)

- în regiuni cu h 500 mm

m2 şi zi 1,5 – 2 1,0

- în regiuni cu h 500 mm

m2 şi zi 2 – 4 1,0

Cişmea publică cu curgere liberă zi10.000 – 20.000

1,1

Cişmea publică cu ventil automat de închidere

zi1.500 – 2.000

2,0

Tabelul 2.8

Caracterizarea unităţii productive Consumul de

apă pe muncitor şi schimb

Coeficienţii de variaţie ai consumului de apă

kzi ko

Ateliere cu temperaturi ridicate în care se degajă mai mult de 20 kcal/h şi m3

35 1,0 2,5

Ateliere cu temperaturi obişnuite în care se degajă sub de 20 kcal/h şi m3

25 1,0 3,0

Pentru duşuri la lucrătorii din întreprinderi în care munca prestată provoacă murdărirea mare a corpului

60 1,0 2,0

Pentru duşuri la lucrătorii din întreprinderi în care munca prestată provoacă mai puţină murdărire a corpului

40 1,0 2,0

Norme de consum de apă pentru nevoile igienico-sanitare din unităţile productive

Cerinţa de apă de alimentare pentru zona rezidenţială a centrelor populate cuprinde total sau parţial următoarele categorii de apă:

- apă pentru nevoi gospodăreşti: băut, preparare hrană, spălatul corpului, spălatul rufelor şi vaselor, curăţenia locuinţei, utilizarea WC-ului, precum şi creşterea animalelor de pe lângă gospodăriilor proprii ale locuitorilor;

- apă pentru nevoi publice: unităţi de învăţământ de toate gradele, creşe, spitale, policlinici, băi publice, cantine, cămine, hoteluri, restaurante, magazine, cofetării, unităţi pentru distribuirea locală a băuturilor răcoritoare, fântâni de apă de băut, completare la fântânile ornamentale (dacă nu sunt alte surse), etc;

- apă pentru stropitul spaţiilor verzi;

31

- apă pentru stropitul străzilor, spălatul pieţelor şi străzilor; când nu se poate altfel, apa va fi luată din reţeaua de apă potabilă, total sau parţial;

- apă pentru nevoile proprii ale sistemului de alimentare cu apă (preparare reactivi, evacuare nămol, spălare filtre, spălare aducţiuni, rezervoare, reţea, etc);

- apă pentru spălarea periodică a reţelei de canalizare; de regulă apa nu va fi apă potabilă decăt în cazuri bine justificate;

- apă pentru acoperirea pierderilor tehnic admisibile din sistem; - apă necesară pentru combaterea incendiilor.

Cerinţa de apă de alimentare pentru zona rezidenţială a centrului populat se exprimă prin următoare mărimi caracteristice: debitul cerinţei zilnice medii de apă de alimentare Qs zi med [m3/zi], debitul cerinţei zilnice maxime de apă de alimentare Qs zi max [m3/zi] şi debitul cerinţei orare maxime de apă de alimentare Qs orar max [m3/h]. Valorile caracteristice ale cerinţei de apă de alimentare din zona rezidenţială a centrelor populate se determină cu următoarele relaţii:

Q s zi med=K p⋅K s⋅Q zi med (2.5)

Q s zi med=1,1⋅1 , 05⋅16808

Q s zi med =19413,2 m3/zi

Q s zi max=K p⋅K s⋅Q zi max (2.6)

Q s zi max=1,1⋅1 ,05⋅18498 , 4

Q s zi max =21365,7 m3/zi

Q s orar max=K P⋅K s⋅Qorar max (2.7)

Q s orar max=1,1⋅1, 05⋅976 , 79

Q s orar max =1128,19 m3/ora

în care: Qzi med [m3/zi], Qzi max [m3/zi] şi Qorar max [m3/h] - debitele zilnic mediu, zilnic maxim şi orar maxim ale necesarului de apă de alimentare pentru centrul populat; Kp – coeficient prin care se ţine seama de pierderile de apă în aducţiune şi în reţeaua de distribuţie şi care poate lua valori între 1,08-1,10 în cazul sistemelor care se proiectează şi urmează a fi executate şi valori între 1,10-1,25 în cazul sistemelor existente la care se fac extinderi sau creşte gradul de confort;

Ks – coeficient prin care se ţine seama de nevoile tehnologice ale sistemului de alimentare cu apă şi canalizare (spălarea aducţiunilor, a reţelei de distribuţie şi a reţelei de canalizare; nevoi ale staţiilor de tratare şi epurare, evacuarea zăpezii, etc.), care are valorile: 1,02 în

32

cazul în care întreţinerea sistemului de alimentare care asigură apa potabilă este uşoară şi 1,05-1,08 în cazul surselor subterane sau de suprafaţă de apă care necesită tratare în vederea îmbunătăţirii, valoarea coeficientului variind în funcţie de complexitatea tratării şi de tehnologia de funcţionare a obiectelor componente (în cazuri speciale, pe bază de justificări tehnice, se pot adopta şi alte valori).

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

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

3 / zi ] (2.8)

Q s zi med [m3 /s ]=1 , 157⋅10−5⋅19413 , 2

Q s zi med = 0,225 m3/s

Q s zi max [m

3 /s ]=1 ,157⋅10−5⋅Qs zi max [m3/ zi ] (2.9)

Q s zi max [m

3 /s ]=1 ,157⋅10−5⋅21365 ,7

Q s zi max =0,247 m3/s

Q s orar max [m

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

(2.10)

Q s orar max [m

3/ s ]=2 ,778⋅10−4⋅1128 , 19

Q s orar max =0,313 m3/s

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

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

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

QnI=QnIt+QnIg+QnIi+QnIn (2.11)

în care: QnIt [m3/zi, m3/h] – debitul necesarului de apă tehnologică care trebuie să includă

33

apa pentru fabricarea produselor (apă inclusă în produsul finit), apa pentru răcirea utilajelor, aparatelor, agregatelor, produselor, etc., apa pentru răcirea rezervoarelor de fluide tehnologice sau combustibile, apa pentru producerea aburului şi a apei calde, apa pentru spălarea materiei prime, a subproduselor şi produselor finite, a instalaţiilor tehnologice, prelucrarea materiei primei, prepararea soluţiilor, a unor substanţe, etc., apa pentru transportul hidraulic al materiei prime, al subproduselor şi produselor finite (se recomandă a se evita transportul hidraulic cu apă de alimentare), etc.;

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

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

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

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

QnI zi med=∑l

U tl⋅n tl+∑mI

∑m

U gm⋅ngm

1000+24⋅∑

ninc

∑n

3,6⋅Qinc

(2.12)

∑U tl⋅ntl=10⋅4+30⋅100=3040

24⋅∑ninc

∑n

3,6⋅Qinc=24⋅10⋅3,6⋅10=8640

QnI zi med=3040+20⋅20+50⋅50+40⋅60+70⋅601000

+30⋅20+200⋅50+50⋅60+70⋅60+60⋅75+60⋅751000

+8640

QnI zi med =11716,3 m3/zi

QnI zi max=∑l

U tl⋅ntl+∑mI

∑m

K zi⋅Ugm⋅ngm

1000+24⋅∑

ninc

∑n

3,6⋅Qinc

(2.13)

QnI zi max

=3040+ 1 , 15 (20⋅20+50⋅50+40⋅60+70⋅60 )1000

+ 1 ,15 ( 30⋅20+200⋅50+50⋅60+70⋅60+60⋅75+60⋅75 )1000

+8640

QnI zi max =11721,75 m3/zi

34

QnI orar max=∑l

U tI⋅ntI

24+∑

mI∑m

Ko⋅K zi⋅U gm⋅ngm

24⋅1000+∑

ninc

∑n

3,6⋅Qinc

(2.14)

QnI orar max

=304024

+2,8⋅1 ,15⋅(20⋅20+50⋅50+40⋅60+70⋅60 )24⋅1000

+ 2,8⋅1 ,15⋅(30⋅20+200⋅50+50⋅60+70⋅60+60⋅75+60⋅75 )24⋅1000

+864024

QnI orar max =491,541 m3/ora

în care: l – indice referitor la numărul categoriilor de produse industriale fabricate;Utl – numărul de unităţi din mărimea caracteristică a categoriei de produse

industriale: tone, m3, bucăţi, etc. (producţie finită, materie primă sau după caz producţie intermediară) în perioada considerată (în cazul de faţă pe zi).

ntl [m3/unitate caracteristică a categoriei de produse industriale] – necesarul de apă specific corespunzător unităţilor de capacitate a categoriei de produse industriale. În tabelul 2.9 sunt date orientative despre necesarul specific de apă pentru produse din diferite unităţi industriale;

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

m – indice referitor la numărul de folosinţe;Ugm – numărul de unităţi din mărimea caracteristică a folosinţei: persoane, clădiri,

schimburi, vehicule, etc. sau combinaţii: persoaneschimburi, vehiculeschimburi, etc. în perioada considerată (în cazul de faţă pe zi);

ngm [l/unitate sau combinaţii de unităţi caracteristice ale folosinţei] – necesarul specific de apă corespunzător unităţilor sau combinaţiilor de unităţi ale folosinţei (vezi tabelul 2.6);

Kzi, Ko – coeficienţi de neuniformitate a debitului zilnic (vezi tabelul 2.1), respectiv coeficientul de variaţie orară (vezi tabelul 2.2);

ninc – indice referitor la numărul de incendii simultane la unităţi industriale;n – indice referitor la numărul clădirilor din unitatea industrială atinsă de incendiu;Qinc [l/s] – debitul specific de apă pentru stingerea din exterior a incendiilor din

clădiri, ţinându-se seama de volumul Vn [m3] al clădirii n atinsă de incendiu şi gradul de rezistenţă la foc al clădirilor, cu valori orientative indicate în tabelele 2.10, 2.11, 2.12.

Tabelul 2.9Necesarul de apă specific pentru diferite unităţi industriale

35

Tipul unităţii industrialeNecesarul de apă specific corespunzător unităţilor de capacitate a categoriei de produse industriale

[m3/unitatea categoriei de produse]Industria alimentară:Abatoare Fabrici de mezeluriFabrici de conserveFabrici de amidonFabrici de spirtFabrici de bereFabrici de băuturi nespirtoaseFabrici de drojdieFabrici de melasăFabrici de zahăr:- producţia de zahăr din sfeclă- rafinarea zahăruluiFabrici de lapte şi brânzeturiFabrici de morăritFabrici de pâine

1,2 – 1,65 m3/t6 – 10 m3/t8 – 22 m3/t

75 – 110 m3/t15 – 25 m3/t5 – 13 m3/m3

3,8 – 5 m3/m3

42 – 121 m3/t31 – 60 m3/t

85 m3/t5 m3/t

15 – 20 m3/t2 m3/t

1 – 1,5 m3/tIndustria uşoară:Fabrici de prelucrare primară a lânii Fabrici de filatură de mătaseFabrici de prelucrare a bumbaculuiFabrici de fibre sinteticeFabrici de ţesutFabrici de vopsit – imprimat ţesăturiFabrici de stofăBlănăriiFabrici de pieleFabrici de încălţăminte

130 – 143 m3/t1140 m3/t

400 – 600 m3/t100 – 130 m3/t0,5 – 0,8 m3/t250 – 350 m3/t280 – 360 m3/t

120 m3/t83 – 87,5 m3/t

32,4 m3/1000 perechiIndustria celulozei şi hârtiei:Fabrici de pastă de lemnFabrici de celuloză Fabrici de hârtieFabrici de carton

90 – 100 m3/t75 – 650 m3/t100 – 300 m3/t50 – 250 m3/t

Industria chimică:Fabrici de cauciuc naturalFabrici de cauciuc sinteticFabrici de azbestFabrici cocso – chimiceFabrici de sodăFabrici de sulfat de fier

285 – 855 m3/t60 m3/t100 m3/t

2,8 – 3,5 m3/t110 m3/t

45 – 70 m3/t

36

Fabrici de amoniacFabrici de acid azoticFabrici de acid sulfuricFabrici de azotat de sodiuFabrici de azotat de potasiu

550 – 1150 m3/t200 – 300 m3/t10 – 80 m3/t20 – 75 m3/t2 – 5 m3/t

Industria petrolieră şi gazelor:Combinate de prelucrare a ţiţeiuluiFabrici de gaze pe bază de cărbune

10 – 18 m3/t1,3 – 1,5 m3/t

Industria de prelucrare a minereuri-lor şi siderurgică:Fabrici de prelucrare a minereurilor

feroaseFabrici de prelucrare a minereurilor

neferoase:aluminiu;cupru;plumb;zinc;nichel;aur.Uzine siderurgice

15 – 30 m3/t

145 – 215 m3/t79 – 140 m3/t

116,5 – 139,5 m3/t190 – 325 m3/t800 – 850 m3/t17 – 18 m3/t25 – 50 m3/t

Industria constructoare de maşini:Uzine constructoare de automobile şi

tractoare:autoturisme;autocamioane;tractoare.

Uzine pentru construcţii de maşini şi ateliere mecanice:secţii de turnare;secţii de prelucrare.

100 m3/buc85 m3/buc45 m3/buc

4,5 – 5 m3/t3 – 3,5 m3/t

Industria energetică:Uzine termoelectrice:răcirea condensatorilor turbinelor;răcitoare pentru ulei şi aer;alimentarea cazanelor;îndepărtarea hidraulică a cenuşii.

280 – 450 m3/MWh12 – 35 m3/MWh4,5 – 8 m3/MWh

10 – 15 m3/t

Tabelul 2.10Debitul de apă pentru stingerea din exterior a incendiilor la clădiri civile izolate, pentru

învăţământ, spitale, clădiri cu săli aglomerate, clădiri social-administrative

37

Gradul de rezistenţă la foc al clădiri

Volumul clădiri (compartimentului de incendiu) Vn[m3]până

la 2.000

2.001 …

3.000

3.001 …

5.000

5.001 …

10.000

10.001 ...

15.000

15.001 …

30.000

30.001 …

50.000

peste 50.001

Debitul de apă pentru un incendiu Qinc [l/s]I – II 5 5 5 10 10 15 20 25III 5 5 10 10 15 20 - -IV 5 10 10 15 - - - -V 5 10 15 20 - - - -

Tabelul 2.11

Debitul de apă pentru stingerea din exterior a incendiilor la clădiri industriale obişnuite

Gradul de

rezistenţă la

foc al clădiri

Categoria de incend

iu

Volumul clădiri (compartimentului de incendiu) Vn[m3]

până la

2.000

2.001

… 3.00

0

3.001

… 5.00

0

5.001 …

20.000

20.001 ...

500.00

50.001 …

200000

200.001 …

400.000

peste 400.0

00

Debitul de apă pentru un incendiu Qinc [l/s]

I – IID,E 5 5 5 10 10 15 20 25

A,B,C 5* 10 10 15 20 30 35 40

IIID,E 5 5 10 15 25 35 - -C 5 10 15 20 30 40 - -

IV – VD,E 5 10 15 20 30 - - -

C 5 15 20 25 35 -

Tabelul 2.12Debitul de apă pentru stingerea din exterior a incendiilor la clădiri industriale monobloc

Categoria de

pericol de

incendiu

Volumul clădiri Vn[m3]

până la 100.00

0

100.001 …

200.000

200.001 …

300.000

300.001 …

400.000

400.001 …

500.000

500.001 …

600.000

600.001 …

700.000

700.001 …

800.000

Debitul de apă pentru un incendiu Qinc [l/s]A, B, C 30 40 50 60 70 80 90 100

38

D, E 15 20 25 30 35 40 45 50

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

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

[m3/zi], debitul cerinţei zilnice maxime de apă de alimentare pentru zona industrială, QsI zi max [m3/zi] şi debitul cerinţei orare maxime de apă de alimentare pentru zona industrială Q sI orar max [m3/h] se determină cu următoarele relaţii:

Q sI zi med=K sI⋅K pI⋅QnI zi med (2.15)

Q sI zi med=1,1⋅1,05⋅11716 , 3

Q sI zi med =13532,327 m3/zi

Q sI zi max=K sI⋅K pI⋅QnI zi max (2.16)

Q sI zi max=1,1⋅1 , 05⋅11721 , 75

Q sI zi max =13538,621 m3/zi

Q sI orar max=K sI⋅K pI⋅QnI orar max (2.17)

Q sI orar max=1 ,10⋅1,05⋅491 ,541

Q sI orar max =567,73 m3/ora

Exprimarea debitelor caracteristice QsI zi med [m3/zi], QsI zi max [m3/zi] şi QsI orar max [m3/h] ale cerinţei de apă de alimentare pentru zona industrială în [m3/s] se poate face prin transformare utilizând relaţiile similare 2.8, 2.9, şi 2.10.

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

Q sI zi med[m3/ s ]=1 , 157⋅10−5⋅13532 , 327

39

Q sI zi med =0,157 m3/s

Q sI zi max [m3 /s ]=1 ,157⋅10−5⋅QsI zi max [m

3 /zi ]

Q sI zi max [m

3 /s ]=1 ,157⋅10−5⋅13538 , 621

Q sI zi max = 0,157 m3/s

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

3 /h ]

Q sI orar max [m

3 /s ]=2 ,778⋅10−4⋅567 ,73

Q sI orar max = 0,158 m3/s

2.3. Determinarea debitelor caracteristice ale necesarului şi cerinţei deapă de alimentare din zona agrozootehnică a centrului populat

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

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

QnZ=QnZa+QnZg+QnZi (2.18)

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

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

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

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

40

QnZ zi med=∑o

K piZo⋅qZo⋅N Zo

1000+∑

pZ∑

p

Ugp⋅ngp

1000+24⋅∑

r inc

∑r

3,6⋅Q inc

(2.19)

∑pZ∑

p

U gp⋅ngp

1000 =

5⋅20+25⋅50+40⋅601000

+10⋅20+40⋅50+60⋅601000 = 9,55

QnZ zi med

=1 (50⋅36+150⋅36+100⋅100+100⋅31+100⋅31+400⋅13 )1000

+ 1 (35000⋅1,5+40000⋅0,8)1000

+9 ,55

QnZ zi med =122,65 m3/zi

QnZ zi max=∑o

K ziZo⋅K piZ o⋅qZo⋅N Zo

1000+∑

p Z

∑p

K zi⋅U gp⋅ngp

1000+24⋅∑

r inc

∑r

3,6⋅Qinc

(2.20)

QnZ zi max

=1⋅1 (50⋅36+150⋅36+100⋅100+100⋅31+100⋅31+400⋅13 )1000

+ 1⋅2⋅(35000⋅1,5+40000⋅0,8 )1000

+1 ,15⋅9 ,55

QnZ zi max =208,58 m3/zi

QnZ orarmax=∑o

K oZo⋅K ziZo⋅K piZo⋅qZo⋅N Zo

24⋅1000+∑

p Z

∑p

Ko⋅K zi⋅U gp⋅ngp

24⋅1000+∑

r inc

∑r

3,6⋅Qinc

(2.21)

QnZ orar max

=1⋅1⋅2 (50⋅36+150⋅36+100⋅100+100⋅31+100⋅31+400⋅13 )24⋅1000

+ 1⋅2⋅2 (35000⋅1,5+40000⋅0,8 )24⋅1000

+1 ,15⋅9 ,55⋅2,824

QnZ orarmax =17,747 m3/ ora

în care: o – indice referitor la categoriile de animale;qZo [m3/1000animalezi] – necesarul specific total de apă, care ia valori în funcţie

de categoria i de animale şi de tipul sistemului de evacuare a dejecţiilor corespunzător fiecărei categorii i de animale (vezi tabelul 2.14);

NZo – numărul de animale din categoria o;KpiZo – coeficient care ţine seama de acoperirea pierderilor admisibile de apă în

incinta unităţilor zootehnice în funcţie de categoria de animale (vezi tabelul 2.13);KziZo – coeficientul de neuniformitate a debitului zilnic care este în funcţie de

categoria o de animale (vezi tabelul 2.13);KoZo – coeficientul de neuniformitate a debitului orar care este, de asemenea, în

funcţie de categoria o de animale (vezi tabelul 2.13);pZ – indice referitor la numărul de unităţi agrozootehnice din zona agrozootehnică ;p – indice referitor la numărul de folosinţe;Ugm – numărul de unităţi din mărimea caracteristică a folosinţei: persoane, clădiri,

41

schimburi, vehicule, etc. sau combinaţii: persoaneschimburi, vehiculeschimburi, etc. în perioada considerată (în cazul de faţă pe zi);

ngm [l/unitate sau combinaţii de unităţi caracteristice ale folosinţei] – necesarul specific de apă corespunzător unităţilor sau combinaţiilor de unităţi ale folosinţei (vezi tabelul 2.6);

Kzi, Ko – coeficienţi de neuniformitate a debitului zilnic (vezi tabelul 2.1), respectiv coeficientul de variaţie orară (vezi tabelul 2.2);

rinc – indice referitor la numărul de incendii simultane la unităţi agrozootehnice;r – indice referitor la numărul clădirilor din unitatea agrozootehnică atinsă de

incendiu;Qinc [l/s] – debitul specific de apă pentru stingerea din exterior a incendiilor din

clădiri, ţinându-se seama de volumul Vn [m3] al clădirii r atinsă de incendiu şi gradul de rezistenţă la foc al clădirilor, cu valori orientative indicate în tabelele 2.10, 2.11, 2.12.

Tabelul 2.13

Categorii de animaleCoeficienţi

KpiZ KziZ KoZ

Porcine 1 1 2 – 2,5Gâşte 1,1 1,1 2Raţe şi boboci 1 2 2Celelalte categorii 1,1 1,1 2 – 2,5

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

Q sZ zi med=K sZ⋅K pZ⋅QnZ zi med (2.22)

Q sZ zi med=1,1⋅1,05⋅122, 65

Q sZ zi med = 141,66 m3/zi

Q sZ zi max=K sZ⋅K pZ⋅QnZ zi max (2.23)

Q sZ zi max=1,1⋅1 . 05⋅208 , 58

Q sZ zi max = 240,91 m3/zi

Q sZ orar max=K sZ⋅K pZ⋅QnZ orar max (2.24)

Q sZ orar max=1,1⋅1 ,05⋅17 , 747

Q sZ orar max = 20,498 m3/ora

42

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

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

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

Tabelul 2.14

Categorii de animale

Necesar de apă specific qZ o [ m3/1000animalezi]

Evacuarea dejecţiilorhidraulică mecanică

Porcine

- vieri pentru reproducţie 36 -- scroafe de montă şi

gestaţie36 -

- scroafe lactante 100 -- tineret porcin pentru

reproducţie31 -

- porci la îngrăşat 31 -- tineret porcin în creştere 13 -

Taurine

- vaci cu lapte 120 100- junici 18 – 27 luni 90 70- viţei 0 – 6 luni 25 20- tineret bovin 6 – 18 luni 60 40- tineret bovin la îngrăşat 6

– 24 luni70 50

Ovine - oi şi berbeci - 10- tineret ovin şi caprin - 5- capre adulte - 13

Cabaline - cabaline adulte - 50- tineret cabalin - 30

Iepuri

- femele gestante şi iepuri pentru carne

- 0,7

- femele lactante şi iepuri pentru reproducţie

- 1,5

- tineret 28 – 80 zile şi broiler

- 1,0

Animale pentru blană

- nutrii adulte - 25- tineret nutrii - 7- vulpi - 7- nurci - 3

Păsări - găini adulte rase uşoare - 0,35- tineret înlocuire rase

uşoare- 0,26

43

- găini adulte rase grele - 0,46- tineret înlocuire rase

grele- 0,46

- pui (broiler) de găină - 0,29- curci adulte - 0,90- tineret înlocuire curci - 0,50- pui (broiler) de curci - 0,96- gâşte - 1,50

- raţe - 1,50- boboci - 0,80

Exprimarea debitelor caracteristice QsZ zi med [m3/zi], QsZ zi max [m3/zi] şi QsZ orar max [m3/h] ale cerinţei de apă de alimentare pentru zona agrozootehnică în [m3/s] se poate face prin transformare utilizând relaţiile similare 2.8, 2.9, şi 2.10.

Q sZ zi med[m

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

Q sZ zi med [m

3/ s ]=1 , 157⋅10−5⋅141 , 66

Q sZ zi med = 0,002 m3/s

Q sZ zi max [m

3 /s ]=1 ,157⋅10−5⋅QsZ zi med [m3 / zi ]

Q sZ zi max [m

3 /s ]=1 ,157⋅10−5⋅240 , 91

Q sZ zi max = 0,003 m3/s

Q sZ orar max [m

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

Q sZ orar max [m

3 /s ]=2 ,778⋅10−4⋅20 , 498

Q sZ orar max = 0,006 m3/s.

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

Valorilor caracteristice ale debitului cerinţei totale de apă de alimentare a centrului populat, respectiv debitul total zilnic mediu Qs tot zi med [m3/zi, m3/s], debitul total zilnic maxim Qs tot zi max

[m3/zi, m3/s] şi debitul total orar maxim Qs tot orar max [m3/h, m3/s], se determină cu următoarele relaţii:

Q s tot zi med =Qs zi med +Q sI zi med +QsZ zi med (2.25)

Q s tot zi med =19413 ,2+13532 , 327+141 , 66

Q s tot zi med =33087,2 m3/zi = 0,383 m3/s

44

Q s tot zi max =Qs zi max +QsI zi max +QsZ zi max (2.26)

Q s tot zi max =21365 ,7+13538 ,621+240 , 91

Q s tot zi max =35145,3 m3/zi = 0,407 m3/s

Q s tot orar max =Q s orar max +Q sI orar max +QsZ orar max (2.27)

Q s tot orar max =1128 ,19+567 ,73+20 , 498

Q s tot orar max =1716,42 m3/ora = 0,477 m3/s

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

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

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

2.5. Determinarea debitelor caracteristice de ape uzate evacuate din centrul populatValorile caracteristice ale debitului de ape uzate evacuate din centrul urban, respectiv debitul

de ape uzate zilnic mediu Qu zi med [m3/zi, m3/s], debitul de ape uzate zilnic maxim Qu zi max [m3/zi, m3/s], debitul de ape uzate orar maxim Qu orar max [m3/h, m3/s] şi debitul de ape uzate orar minim Qu

orar min [m3/h, m3/s] se stabilesc în funcţie de valorile caracteristice similare ale cerinţei totale de apă de alimentare a centrului populat, cu următoarele relaţii:

Qu zi med=0,8⋅Q stot zi med (2.28)

Qu zi med=0,8⋅33087 ,2

Qu zi med = 26469,8 m3/zi = 0,306 m3s

Qu zi max=0,8⋅Qs tot zi max (2.29)

Qu zi max=0,8⋅35145 ,3

Qu zi max = 28116,2 m3/zi = 0,325 m3/s

45

Qu orar max=0,8⋅Qs tot orar max (2.30)

Qu orar max=0,8⋅1716 , 42

Qu orar max = 1373,14 m3/ora = 0,381 m3/s

Qu orar min=1

24⋅p⋅Qu zi max

(2.31)

Qu orar min=

124

⋅0 ,35⋅28116 ,2

Qu orar min = 410,03 m3/ora = 0,114 m3/s

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

p – coeficient adimensional în funcţie de numărul de locuitori ai centrului populat (vezi tabelul 2.15).

Tabelul 2.15

Numărul de

locuitori< 1000

1001 - 10000

10001- 50000

50001 – 100000

> 100000

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

46

3. DIMENSIONAREA PRINCIPALELOR OBIECTE TEHNOLOGICE ALE STAȚIEI DE EPURARE

III.1. Instalatie de sitare cu gratar cilindric fix si incarcare frontala

La intrarea în treapta mecanică a staţiilor de epurare a apelor uzate urbane sunt prevăzute echipamente pentru reţinerea suspensiilor grosiere. Prin suspensii sau impurităţi grosiere se înţeleg frunze, gunoaie, materiale textile, materiale plastice, materiale metalice, hârtii, crengi, etc. acestea fiind transportate de apele uzate plutind la suprafaţă sau în interiorul curentului. Suspensiile grosiere reprezintă cca. 3 – 5% din totalul suspensiilor transportate de apa uzată.

Echipamentele actuale pentru reţinerea suspensiilor grosiere, denumite şi echipamente de sitare, sunt agregate complexe care realizează reţinerea, transportul, deshidratarea-compactarea şi evacuarea suspensiilor grosiere având procese de lucru mecanizate sau automatizate şi asigurând o funcţionare precisă, sigură şi igienică.

Avându-se în vedere varietatea naturii, formei şi dimensiunilor suspensiilor grosiere, în cele mai multe cazuri, aceste echipamente au suprafeţele active de reţinere formate din reţele de bare paralele, denumite grătare, rezultând orificii de trecere ale apei uzate sub formă de fante. În anumite cazuri, în care apa uzată are o încărcătură cu impurităţi grosiere cu dimensiuni mai mici sau se doreşte o sitare mai accentuată a apei uzate suprafeţele active pot fi sub forma unor site din împletitură de sârmă, ţesătură textilă sau tablă perforată, având orificii de trecere sub formă de ochiuri. Indiferent dacă sunt grătare sau site, forma suprafeţei lor active de reţinere a impurităţilor poate fi plană sau curbă, iar din punct de vedere cinematic, suprafaţa activă de reţinere poate fi fixă sau mobilă.

Echipamentul de sitare cu grătar cilindric fix şi încărcare frontală este compus din următoarele subansambluri principale (figura 3.1.1): grătarul cilindric cu mecanism de curăţare cu greblă rotativă (poziţia I), transportorul-compactor (poziţia II), instalaţia de spălare a reţinerilor (poziţia III) şi instalaţia de automatizare.

Grătarul cilindric este format din următoarele părţi componente: - cadrul 1 care este compus din două rame cilindrice, una deschisă, în partea

anterioară, şi una opacă în partea posterioară, legate între ele prin mai multe traverse care se constituie ca suporturi de fixare pentru barele grătarului;

- grătarul propriu-zis 2 care este format din rame cilindrice cu secţiune dreptunghiulară (vezi figura 3.1.2) dispuse paralel în lungul axei cadrului, astfel încât să se asigure distanţele impuse dintre bare.

- sistemul de curăţare a grătarului format din grebla 3, acţionată prin intermediul braţului 4 de la arborele melcului transportorului-compactor şi curăţitorul 5 care are rolul de a degaja grebla de impurităţile transportate şi de a ale dirija în gura de alimentare a transportorului-compactor.

47

Fig 3.1.1. Echipament de sitare cu grătar cilindric fix şi încărcare frontală

Fig 3.1.2. Dispunerea şi profilul barelor grătarului fix

Fig 3.1.3. Instalaţie de sitare cu grătar cilindric orizontal1 - grătar cilindric orizontal propriu-zis; 2 - transportor orizontal; 3 -

transportor-compactor.

48

Funcţionarea echipamentului de sitare cu grătar cilindric fix şi încărcare frontală este următoarea: apa uzată intră în interiorul grătarului cilindric pe direcţie axială, prin rama cilindrică anterioară a acestuia şi iese pe direcţie radială prin zona submersă a suprafeţei cilindrice a grătarului, impurităţile grosiere din apa uzată fiind reţinute pe suprafaţa activă interioară a grătarului cilindric.

De aici, acestea sunt raclate de grebla rotativă a sistemului de curăţare, care le antrenează către partea superioară a grătarului cilindric de unde sunt deversate în gura de alimentare a transportorului-compactor prin intermediul curăţitorului greblei. În zona gurii de alimentare a transportorului-compactor reţinerile sunt spălate energic cu jeturi dirijate de apă sub presiune, pentru îndepărtarea fecalelor şi substanţelor organice solubile, după care, în interiorul transportorului-compactor, sunt transportate, deshidratate şi compactate, şi apoi evacuate în pubele, containere sau instalaţii de transport.

Funcţionarea acestui echipament este comandată de instalaţia sa de automatizare astfel: dacă diferenţa dintre nivelele apei, din amontele, respectiv avalul grătarului, în canalul în care acesta este montat, are valori superioare unei valori de referinţă, înseamnă că suprafaţa activă a grătarului este îmbâcsită cu reţineri şi este comandată punerea în funcţiune a greblei de curăţare şi a transportorului-compactor; dacă diferenţa dintre nivelele apei din amontele, respectiv din avalul grătarului are valori inferioare valorii de referinţă, înseamnă că suprafaţa activă a grătarului cilindric este curată, instalaţia de automatizare comandând oprirea mecanismul de curăţare cu greblă şi a transportorul-compactor.

Pentru instalare, echipamentele de sitare cu grătar cilindric fix şi încărcare frontală necesită canale (uzual, cu secţiune dreptunghiulară), cu radierul orizontal sau cu pantă de 1%, în care sunt plasate pe direcţia longitudinală a canalului, cu o înclinare a axei grătarului şi transportorului –compactor cu un unghi de 30 – 35º faţă de orizontală.

Dimensionare gratar cilindric cu incarcare frontala

49

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

Qc= 2764 m3/ora Qv= 410,03 m3/ora ig = 1 (+1 de rezerva) Dg = 1400 mm B = 1700 mm βg = 30,0470

hDg = 727,118 mm hc = 560,93 mm Hc = 1061 mm Lg = 1120 mm nb = 55

III.2. Deznisipator cu sectiune dreptunghiulara cuplat cu deversor proportional

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

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

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

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

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

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

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

50

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

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

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

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

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

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

51

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

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

Fig. 3.2.2 Jgheab drenant pentru deshidratarea nisipului

52

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

Qc= 2764 m3/ora Qv= 410,03 m3/ora L = 15 m B = 2,3 m idez = 1 (+1 de rezerva) hc = 1,106 m hnis = 20, 374 mm h a = 0,594 m H = 1,7 m Lcjdn = 3,625 m lcjdn = 0,55 m Htot cdn = 1,009 m d cdjdn = 0,95 m

III.3. Separator de grasimi cu insuflare de aer la joasa presiune

Flotaţia este procesul de deplasare către suprafaţa apei a particulelor aflate în suspensie în curentul de apă uzată, cu densitate mai mică decât a apei, pe cale naturală, datorată diferenţei de densitate sau pe cale artificială prin intermediul bulelor de aer, introduse în curentul de apă uzată, care aderă la particule.

În scopul eficientizării procesului de flotaţie a substanţelor grase, apa uzată poate fi în prealabil tratată cu reactivi chimici, în scopul distrugerii emulsiilor, spre a favoriza coalescenţa particulelor de grăsime şi separarea acestora la suprafaţa apei.

Echipamentele în care se realizează separarea grăsimilor din apele uzate menajere poartă numele de separatoare de grăsimi, şi sunt plasate în treapta mecanică a staţiilor de epurare a apelor menajere, între deznisipatoare şi decantoarele primare. Prezenţa separatoarelor de grăsimi în fluxul tehnologic al staţiilor de epurare a apelor uzate menajere este absolut obligatorie atunci când concentraţia grăsimilor din apa uzată exprimată prin substanţe extractibile în eter de petrol este mai mare sau egală cu 20 mg/dm3 sau când staţia de epurare are treaptă biologică artificială sau naturală.

În staţiile de epurare a apelor menajere se utilizează frecvent următoarele tipuri de separatoare de grăsimi:

- separatoare de grăsimi cu insuflare de aer la joasă presiune (0,5 – 0,7 atm.);- separatoare de grăsimi cu plăci paralele sau tuburi înclinate;- echipamente mixte de deznisipare şi separare a grăsimilor cu insuflare de aer.

Separatoarele de grăsimi cu insuflare de aer la joasă presiune sunt compuse din următoarele componente principale (vezi figura 3.3.1.): bazinul separatorului de grăsimi (poziţia I), instalaţia de insuflare a aerului (poziţia II).

53

Fig 3.3.1. Separator de grăsimi cu insuflare de aer la joasă presiune cu evacuarea grăsimilor prin remuu pozitiv

Bazinul separatorului de grăsimi este construit din beton armat, fiind compus din două sau mai multe compartimente 1 cu secţiune transversală de formă trapezoidală. Apa uzată este introdusă în compartimente pe sub ecranele scufundate 2. Compartimentele separatoarelor de grăsimi sunt împărţite în trei zone (o zonă centrală 3 şi două zone laterale 4) prin intermediul pereţilor separatori 5, care sunt prevăzuţi la partea inferioară, pe toată lungimea, cu ferestre de trecere a apei. În zona centrală, se insuflă aer la joasă presiune, fiind locul în care apa este puternic agitată şi în care se realizează procesul de flotaţie a grăsimilor.

Apa şi grăsimile din partea superioară a zonei centrale pătrund în zonele laterale prin grătarele 6, realizate din şipci de lemn, bare de metal sau plastic (cu lumina dintre bare de 20 – 50 mm) şi fixate pe pereţii separatori în zona oglinzii apei, care au scopul disipării energiei apei agitate din zona centrală la trecerea în zonele laterale.

Zonele laterale, în care apa uzată nu se află sub acţiunea bulelor de aer, sunt zone de liniştire în care grăsimile se acumulează la suprafaţă sub formă de peliculă. Pe părţile laterale ale zonelor de liniştire sunt prevăzute jgheaburile de colectare a grăsimilor 7, în care grăsimile sunt evacuate prin

54

deversare în urma realizării unui remuu pozitiv în compartimente sau ca urmare a închiderii gradate a stăvilarelor din aval 8 aferente compartimentelor respective.

Pentru colectarea uniformă a grăsimilor, se recomandă ca în lungul pereţilor deversanţi ai jgheaburilor de colectare a grăsimilor să fie prevăzute lame deversante metalice sau din material plastic cu dinţi triunghiulari sau trapezoidali, reglabile pe verticală.

Apa separată de grăsimi iese din compartimente pe sub ecranele scufundate 9.În scopul eventualei izolări a compartimentelor, pentru intervenţii în caz de avarii sau

revizii, pe canalul/conducta de admisie a apei 10 a fiecărui compartiment este prevăzut stăvilarul (din amonte) 11.

Dispozitivul 12 de insuflare a aerului comprimat de joasă presiune (0,5 – 0,7 atm.) în apă este plasat în partea inferioară a zonelor centrale ale compartimentelor, asigurând introducerea în apă a aerului sub formă de bule fine (cu diametrul între 1- 3 mm).

Insuflarea aerului în apă poate fi realizată cu următoarele tipuri de dispozitive:a – plăci poroase de tip Arcuda, acoperite cu două straturi de pietriş sortat, stratul

inferior de 10 cm grosime din pietriş cu granule de 15 – 30 mm, iar stratul superior de 5 cm grosime din pietriş cu granule de 7 – 15 mm;

b – blocuri „M” acoperite cu două straturi de pietriş sortat, identice cu cele recomandate la soluţia precedentă;

c – plăci poroase din sticlă sinterizată cu diametrul porilor de 200 – 400 μm;d – difuzoare, tuburi sau panouri cu membrană elastică perforată.În cazul dispozitivelor de insuflare a aerului de tipurile a, b şi c aerul comprimat este

furnizat prin conductele perforate de distribuţie 13, amplasate în canivourile longitudinale 14.Dispozitivele de insuflare a aerului de tipul d, acestea sunt plasate direct pe radierul zonei

active a compartimentelor.Pentru obţinerea unei eficienţe optime de colectare a grăsimilor insuflarea aerului trebuie să

fie continuă.În practică, mai există o variantă constructivă de separatoare de grăsimi cu insuflare de aer

la joasă presiune (vezi figura 3.3.2.) la care compartimentele au o construcţie similară din punct de vedere al realizării zonelor, centrală şi laterale, dar care nu sunt prevăzute cu jgheaburi laterale de colectare a grăsimilor, ci au în componenţă un pod rulant prevăzut cu lame de antrenare a grăsimilor, plasate în zonele de liniştire.

Astfel la cursa activă a podului rulant, grăsimile sunt deplasate dinspre amonte către aval de unde sunt evacuate prin dispozitive de tip jgheab oscilant sau alte construcţii similare.

Eficienţa reţinerii grăsimilor din apele uzate urbane, pentru acest tip de echipamente, este de 50 – 85.

55

Fig. 3.3.2. Separator de grăsimi cu insuflare de aer la joasă presiune cu evacuarea grăsimilor cu pod raclor (secţiune transversală)

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

b =1 m B1 = 3 m H = 2 m vr = 11 m/h ag = 3 Qc = 28120 m3/ zi Qv = 2746 m3/h αg = 26,5650

Lsg = 35,5 m i csg = 3 (+2 de rezerva) L1sg = 11,833 m t = 0,121 h vL =0,027 m/s hV = 0,601 m.

III.4. Decantor primar radial

56

În decantoarele primare sunt reţinute din apele uzate urbane, industriale şi din agrozootehnie, substanţele în suspensie, sedimentabile gravimetric, care au trecut de deznisipatoare şi separatoare de grăsimi. Substanţele reţinute poartă numele de nămoluri primare. În nămolurile primare sunt conţinute preponderent substanţe anorganice, dar şi substanţe organice. Orientativ, eficienţa reţinerii prin decantare primară este de 40 – 60% pentru materii în suspensie şi de 20 – 30% pentru CBO5.

Decantoarele primare radiale cu pod rulant de raclare a nămolului sunt constituite din următoarele componente principale: compartimentele decantorului (poziţia I) şi podurile rulante pivotante de raclare a nămolului (poziţia II).

Compartimentele 1 ale decantorului sunt realizate din beton armat şi au în plan orizontal formă circulară. Apa uzată este introdusă într-un compartiment prin conducta de admisie 2 prevăzută la debuşare, în zona centrală a compartimentului, cu pâlnia (sau difuzorul) 3 având muchia superioară a gurii de evacuare la cca. 0,2 – 0,3 m sub oglinda apei.

Circulaţia apei în compartimentul de decantare se face orizontal şi radial de la centru către periferie, apa ieşind din difuzor pe sub peretele cilindric semiscufundat 4 care are muchia inferioară situată sub planul apei la o adâncime egală cu 2/3 din înălţimea zonei de sedimentare.

Pentru o distribuţie cât mai uniformă şi cât mai liniştită a apei uzate, în alte variante se folosesc deflectoare practicate în peretele cilindric semiscufundat, grătare de uniformizare cu bare verticale sau prin intermediul unui dispozitiv de tip lalea Coandă care prezintă avantaje hidraulice şi tehnologice deosebite .

Apa decantată este colectată în rigola de colectare 5 aflată pe circumferinţa compartimentului, în afara suprafeţei de decantare, în acest caz fiind amplasată în exteriorul peretelui vertical al compartimentului, sau în interiorul suprafeţei de decantare, în acest caz fiind amplasată la 1 – 1,5 m de peretele compartimentului şi fiind susţinută pe console fixate pe acesta. În primul caz apa decantată este deversată neînecat prin ferestre practicate în peretele compartimentului, prevăzute cu deversoare metalice cu dinţi triunghiulari, reglabile pe verticală. În faţa acestor deversoare, la cca. 0,3 – 0,5 m distanţă, se prevede un perete semiscufundat de formă circulară în plan orizontal, a cărui muchie inferioară este la minim 0,25 – 0,3 m sub oglinda apei şi care are rolul de a opri spuma sau grăsimile de la suprafaţa apei să fie antrenate împreună cu apa decantată.

În cel de-al doilea caz, peretele rigolei de colectare a apei decantate dinspre centrul compartimentului are partea superioară deasupra nivelului apei, jucând rolul de opritor pentru spumă şi grăsimi. Apa decantată trece pe sub rigolă şi deversează peste peretele rigolei dinspre circumferinţa compartimentului care este prevăzut de asemenea cu plăci metalice cu dinţi triunghiulari, reglabile pe verticală.

Spuma şi grăsimile de la suprafaţa apei sunt antrenate prin intermediul unor lame 6 fixate pe podul raclor şi dirijate către un cămin 7 sau dispozitiv de colectare. Nămolul decantat pe radierul compartimentului este raclat şi antrenat către pâlnia (başa) de nămol 8 de unde este evacuat prin diferenţă de presiune hidrostatică, pompare sau sifonare în căminul de nămol 9 de unde este dirijat către instalaţii de condiţionare sau deshidratare. Evacuarea nămolului se poate face continuu în cazul unor volume mari de nămol sau în 4 – 6 şarje zilnice.

57

Fig 3.4.1. Decantor radial cu colectare mecanică a nămolului cu pod rulant pivotant de raclare

Podul rulant pivotant de raclare este compus din grinda chesonată 10, care are la partea superioară platforma 11 mărginită de balustrada 12. Acesta pivotează la un capăt în jurul unui lagăr central 13 susţinut pe o structură de rezistenţă montată la partea superioară a peretelui cilindric 4. Celălalt capăt al podului se sprijină pe un tren de roţi 14, metalice îmbrăcate în poliuretan sau cu pneuri, care rulează pe coama peretelui vertical circular pe căi de rulare metalice (şină) în cazul roţilor metalice, respectiv direct pe suprafaţa de beton a coamei în cazul roţilor îmbrăcate sau cu pneuri. Acţionarea trenului de rulare se face printr-un grup de antrenare 15, format dintr-un motor electric şi o transmisie mecanică.

De podul rulant sunt fixate prin articulaţii cu mai multe grade de libertate şi implicit antrenate în mişcarea acestuia, lamele racloare 16 prevăzute cu sisteme proprii de rulare pe radierul bazinului. Lamele de raclare sunt astfel poziţionate încât la deplasarea podului să racleze şi să dirijeze nămolul către pâlnia centrală de colectare.

58

Pentru funcţionarea corectă a unităţilor de decantare se impune distribuţia uniformă a debitelor de apă uzată între compartimentele acestora, care se realizează prin intermediul unor camere de distribuţie plasate în amonte faţă de compartimentele de decantare.

Camerele de distribuţie trebuie să asigure repartiţia uniformă a debitelor prin realizarea unor deversări neînecate având alcătuiri constructive care conduc la evitarea depunerilor în compartimentele acestora.

Ansamblul instalaţiei de decantare va fi prevăzut cu un canal de ocolire care să permită izolarea, în caz de necesitate, a fiecărei unităţi de decantare. În acest sens, intrarea şi ieşirea din fiecare compartiment de decantare va fi prevăzută cu dispozitive de închidere (vane, stavile etc.) care să permită izolarea din flux a compartimentului în caz de avarii, revizii sau reparaţii.

Fig 3.4.2. Componentele şi parametrii dimensionali caracteristici ai decantoarelor primare radiale

1 –camera de distribuţie cu dispozitivul de distribuţie a apei (orificii cu deflectoare sau perete concentric admisiei), 2 – pâlnie pentru colectarea materiilor plutitoare, 3 – perete semiînecat,

4 – deversor triunghiular, 5 – rigolă pentru colectarea apei decantate, 6 – pod raclor, 7 – pâlnie pentru colectarea nămolului.

Fig. 3.4.3 Decantor radialPentru calculul parametrilor de functionare si pentru dimensionare s-a folosit un Soft de

proiectare. S-au obtinut urmatoarele valori:

59

Qc = 28120 m3/ zi Qv = 2746 m3/h Qch = 1172 m3/h u = 1,1 icd = 1 (+1 de rezerva) D = 40 m D1 = 40,14 m D2 = 37,7 m d1 = 6 m d2 = 5,6 m d3 = 6 m Ao1 = 1091 m2

hu = 2,5 m hnam = 0,023 m Vbmin = 25,56 m3= 25,6 m3

hb = 2,626 m Hc = 6,656 m b = 0,6 m Vu = 2728 m3

qdc= 9,891 m3/h·m qdv= 23, 187 m3/h·m

III.5. Bazin cu namol activ cu aerare pneumatica

Bazinele cu nămol activ sunt construcţii în care epurarea biologică aerobă a apei are loc în prezenţa unui amestec de nămol şi apa uzată, agitat în permanenţă şi aerat. Epurarea apei în aceste bazine poate fi asemuită cu autoepurarea care se produce în apele de suprafaţă; în bazinele cu nămol activ însă în afară de agitarea şi aerarea amestecului, se realizează şi accelerarea procesului de epurare, ca urmare a măririi cantităţii de nămol prin trimiterea în bazine a nămolului de recirculare. Influentul cu conţinut de impurităţi organice este pus în contact într-un bazin cu namol activ cu cultură de microorganisme care consumă impurităţile degradabile biologic din apa uzată.

Apa epurată se separă apoi gravitaţional de namol activ în decantorul secundar. O parte din nămolul activ, separat în decantorul secundar este recirculată în bazinul de aerare, iar alta parte este evacuată ca nămol în exces în decantorul primar în aşa fel încât în bazinele de aerare se menţine o concentratţie relativ constantă de nămol activ; în bazinul de aerare cultura de microorganisme este menţinută în condiţii de aerare printr-un aport permanent de aer sau oxigen.

Bazinul de nămol activ, are ca principal scop principal degradarea sau eliminarea substanţelor organice din apele uzate prin procese biochimice care conduc la scăderea CBO5 şi a materiei solide coloidale preponderent de materie organică.

60

Procesul epurării biologice în bazinul de nămol activ este asemănător celui care se dezvoltă în locurile sau cursurile naturale când se produce autoepurarea apei, aici aplicându-se un complex de măsuri care contribuie la intensificarea proceselor: mărimea concentraţiei nămolului activ, aerarea artificială a operaţiei, pentru intensificarea oxigenării acesteia, agitarea artificială a apei în vederea dispersării în apa uzată brută a nămolului recirculat.

Avantajele folosirii bazinului cu nămol activ sunt: realizarea unei eficienţe mai ridicate, atât iarna cât şi vara, sunt lipsite de mirosul neplăcut şi de prezenţa muştelor, suprafeţele specifice constituente sunt mai reduse, permite o mai bună adaptare a procesului tehnologic din staţia de epurare la modificări de durată ale caracteristicilor apelor uzate, etc.

Marele inconvenient al acestui proces este de ordin energetic deoarece necesită un consum specific de energie mai ridicat, această energie fiind absorbită de utilajele care furnizează oxigenul necesar proceselor aerobe.

Un bazin de aerare se prezintă sub forma unui bazin rectangular din beton armat, unde epurarea biologică are loc în prezenţa unui amestec de nămol activ şi apă uzată. Pentru asigurarea unui contact intim şi continuu a celor doi componenţi ai amestecului, se impune o agitare permanentă a acestora cu ajutorul aerului care asigură, în acelaşi timp şi oxigenul necesar coloniilor de microorganisme aerobe existente în compoziţia nămolului activ, sub formă de flocoane. În bazin se urmăreşte a se menţine o concentraţie cvasiconstantă a nămolului activ în decantorul secundar.

Simultan cu eliminarea substanţei organice impurificatoare, se obţine creşterea nămolului activ sub forma materialului celular insolubil şi sedimentabil în decantoarele secundare. O parte din acest nămol este utilizat în scopuri tehnologice proprii (nămolul activ de recirculare), iar diferenţa numită nămolul activ în exces, este dirijată în decantoarele primare pentru a le mări productivitatea de eliminare a suspensiilor datorită prezenţei flocoanelor care au efectul unui coagulant.

Pentru apele uzate cu concentraţii mari în CBO5, viteza reducerii materiilor organice, raportată la unitatea celulară va rămâne constantă până la o anumită limită de concentraţie a substratului, după care, pentru valori ale acestuia mai reduse, viteza variază numai în funcţie de concentraţia materiilor organice şi va fi descrecătoare.

Apele uzate intră în bazinul de nămol activ apoi intră în decantorul secundar de unde o parte din nămol este eliminat în exces sau este recirculat.

Ipoteze pentru proiecterea bazinelor cu nămol activ şi a decantoarelor secundare : i. bazinul de nămol activ este asimilat cu un bazin cu amestecare perfectă în

care se consideră că în orice punct din bazin concentraţia substratului cât şi a nămolului activ este egală cu cea de la ieşirea din bazin;

ii. epurarea biologică se realizează în ansamblul format din bazinul de nămol activ şi decantorul secundar;

iii. procesul biologic de degradare a materiei organice care are loc numai în bazinul de nămol activ, în decantorul secundar se realizează separarea flocoanelor biologice de apa epurată şi recircularea unei părţi a nămolului activ în bazinul de nămol activ;

iv. în decantorul secundar, nămolul activ trebuie menţinut în stare proaspătă prin evacuarea excesului şi recircularea unei părţi de nămol activ în bazinul de nămol activ în conformitate cu raportul de recirculare;

v. principalele caracteristici ale nămolului activ ce sunt avute în vedere în

61

proiect în treapta biologică, sunt:- indicele volumetric a nămolului IVN;- încărcarea organică a nămolului ION;- indicele de încărcare organică a bazinului IOB.

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

CBO5 = 360 mg/dm3

Hp = 5 m CN = 2,6 kg/m3

CB = 1,5 mg/dm3

hs = 0,6 Qc = 28120 m3/ zi Qv= 1192 m3/h Qch = 1172 m3/h QR max = 820,056 m3/h ION =0,812 tip bazin: 2 cu incarcare medie SP = 2 (bazin cu namol activ neomogen) t = 3,071 h Bp =7,5 m Lp = 95,93 m Lj = 60 m Hp tot = 5,6 m cOprim = 9 g/m3·m Qaer = 9853 m3/h dorif = 0,25 mm Him = 0,8 m

III.6. Decantor secundar radial

Decantoarele secundare sunt construcţii descoperite care au rolul de a reţine nămolul biologic produs în bazinele cu nămol activat sau în filtrele biologice. Decantoarele secundare orizontale longitudinale şi radiale, se proiectează în conformitate cu prevederile STAS 4162/2 „Canalizări. Decantoare secundare. Prescripţii de proiectare.”Decantoarele secundare sunt amplasate în aval de bazinele cu nămol activat sau de filtrele biologice, în funcţie de schema de epurare adoptată. Substanţele reţinute în decantoarele secundare poartă denumirea generică de nămol biologic, iar în cazul în care decantoarele secundare sunt amplasate după bazinele de aerare, substanţele reţinute poartă denumirea de nămol activat. Decantoarele secundare nu pot lipsi din schemele de epurare biologică, acestea funcţionând în tandem cu bazinele de aerare sau cu filtrele biologice.

Decantoarele secundare se clasifică astfel:

62

- după direcţia de curgere a apei prin decantor : decantoare orizontale longitudinale; decantoare orizontale radiale; decantoare verticale; decantoare de tip special (cu module lamelare, cu recircularea stratului

de nămol, etc.);- după modul de evacuare a nămolului:

decantoare cu evacuare hidraulică pe principiul diferenţei de presiune hidrostatică;

decantoare cu evacuare hidraulică cu ajutorul podurilor racloare cu sucţiune.

Numărul de decantoare va fi minimum două unităţi (compartimente), ambele utile, fiecare putând funcţiona independent.

Pentru funcţionarea corectă a unităţilor de decantare se impune distribuţia egală a debitelor între unităţile respective, lucru care se realizează prin prevederea în amonte de decantoarele secundare a unei camere de distribuţie a debitelor (denumită şi distribuitor).

Decantoarele secundare sunt alcătuite în principal din: compartimente pentru decantarea propriu-zisă; sistemele de admisie şi distribuţie a apei epurate biologic; sistemele de colectare şi evacuare a apei decantate; echipamentele mecanice necesare colectării şi evacuării nămolului, precum şi dispozitivele de închidere pe accesul şi evacuarea apei în şi din decantor, necesare izolării fiecărui compartiment în parte în caz de necesitate (revizii, reparaţii, avarii, etc.); conducte de evacuare a nămolului activat şi de golire a decantorului ; pasarela de acces pe podul raclor . Înălţimea de siguranţă a pereţilor decantorului

deasupra nivelului maxim al apei va fi de minim 0,3 m.Nu se recomandă a se prevedea decantoare secundare radiale cu diametre mai mici de 15 m

şi nici mai mari de 60 m. Sunt bazine cu forma circulară în plan, în care apa este admisă central prin intermediul unei conducte prevăzută la debuşare cu o pâlnie (difuzor) a cărei muchie superioară este situată la 20 30 cm sub nivelul apei.

Apa limpezită este evacuată printr-o rigolă perimetrală sau prin conductă inelară submersată prevăzută cu orificii ( fante ). Circulaţia apei se face orizontal şi radial, de la centru spre periferie. Din conducta de acces, apa iese pe sub un cilindru central semiscufundat, cu muchia inferioară

situată la o adâncime sub nivelul apei egală cu 2/3 din înălţimea zonei de sedimentare . În alte variante, apa iese din cilindrul central prin intermediul unor orificii cu deflectoare

practicate în peretele acestuia sau printr-un grătar de uniformizare cu bare verticale.Distribuţia uniformă a apei de la centru spre periferie se poate realiza şi prin intermediul

altor dispozitive care prezintă avantaje hidraulice şi tehnologice deosebite (de tipul “Lalelei Coandă”). Cilindrul central, al cărui diametru este de 2035% din diametrul decantorului, sprijină pe radierul bazinului prin intermediul unor stâlpi. Disiparea energiei apei din conducta de admisie trebuie să asigure condiţiile optime de floculare.

63

La partea superioară o cilindrului central se prevede o structură de rezistenţă capabilă să preia forţele generate de podul raclor, al cărui pivot este amplasat pe structura de rezistenţă respectivă.

Podul raclor poate fi de două tipuri: radial sau diametral. El este alcătuit dintr-o grindă solidă ce sprijină pe structura de rezistenţă centrală prin intermediul unui pivot, iar extremităţile sprijină prin intermediul unor roţi echipate cu bandaje din poliuretan pe peretele exterior al bazinului. Calea de rulare poate fi realizată şi din şină metalică, roţile fiind prevăzute în mod corespunzător acestui tip de rulare.

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

CN = 2,6 Qc = 28120 m3/ zi Qv= 1192 m3/h Qch = 1172 m3/h QR max = 820,056 m3/h DS =2 icd = 1( +1 de rezerva) D = 40 m D1 = 40,14 m D2 = 37,7 m d1 = 3 m d2 = 0 m d3= 0 m Ao1 = 1109 m2

hs = 0,4 m hu = 3,5 m hd = 0 m H = 3,9 m hl = 2,8 m Vb = 0,029 m3

igb= 5287 hnam comp = 0,14 m Hc =6,7 m b = 1 m Vu = 3882 m3

da = 800 mm de = 600 mm dn = 400 mm tdc = 3,75 h tdv = 1,667 h tdv min = 2 h

64

BIBLIOGRAFIE

65

1. V.V. Safta, Magdalena–Laura Toma - Elemente de proiectare a echipamentelor şi instalaţiilor din treapta mecanică a staţiilor de epurare a apelor uzate – Printech, 2003 (Medeea Company)

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

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

4. http//www.huber.com

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

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

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

66