Cuprins Capitolul 1. STUDIU DOCUMENTAR PRIVITOR LA EPURAREA APELOR UZATE URBANE31.1. Proprietile generale ale apei.Poluarea apelor.Caracteristicile apelor uzate menajere.Epurarea i autoepurarea apelor uzate31.1.1.Calitatea i proprietile apelor31.1.2.Poluarea apelor81.1.3.Caracteristicile apelor uzate menajere91.1.4.Epurarea si autoepurarea apelor uzate131.2. Metode de epurare a apelor uzate181.2.1. Procedeele de epurare mecanic191.2.3. Procedeele de epurare mecano-chimic201.2.3. Procedeee de epurare mecanico biologic221.3. Tipuri de staii de epurare241.3.1. Staia de epurare a oraului Oradea241.3.2. Staie de epurare a apelor uzate urbane propus de firma Sawater, Australia.271.3.3. Staie de epurare a apei uzate urbane a oraului San Mateo, California, U.S.A.281.3.4.Statie de epurare a localitatii Geiselbullach (Munchen)301.4. Echipamente i utilaje folosite n treapta biologic a staiilor de epurare a apelor uzate urbane301.4.1. Filtre biologice (Biofiltre)311.4.2. Bazine cu nmol activ371.4.3. Decantoarelesecundare431.5. Bazine de aerare cu nmol activ folosite n staiile de epurare a apelor uzate urbane461.5.1Nmolul activat461.5.2.Sisteme de aerare531.6 Alegerea i motivarea soluiei de bazin cu nmol activ cu perii cu imersie reglabil ce urmeaz a fi proiectat59CAPITOUL 2. PROIECTAREA UNUI BAZIN DE AERARE PREVAZUT CU PERII DE AERARE DE LA O STATIE DE EPURARE A UNEI LOCALITATI CU 56000 de locuitori.622.1. Stabilirea debitelor caracteristice de apa uzat a localitilor632.1.1. Determinarea debitelor caracteristice ale necesarului i cerinei de ap de alimentare din zona rezidenial a centrului populat632.1.2. Determinarea debitelor caracteristice ale necesarului i cerinei de ap de alimentare din zona industrial a centrului populat662.1.3. Determinarea debitelor caracteristice ale necesarului i cerinei de ap de alimentare din zona agrozootehnic a centrului populat672.1.4. Determinarea debitelor caracteristice ale cerinei totale de ap de alimentare a centrului populat692.1.5. Determinarea debitelor caracteristice de ape uzate evacuate din centrul populat692.2. Stabilirea prametrilor principali ai bazinului de aerare cu namol activ702.2.1 Date cu privire la debitele de ap i nmol activ70caracteristice bazinelor de aerare702.2.2 Date cu privire la construcia bazinului de aerare n corelaie cu712.2.3 Determinarea parametrilor generali dimensionali i752.2.4 Determinarea parametrilor specifici dimensionali i762.2.5 Determinarea principalilor parametri dimensionali, de montaj i de exploatare772.2.6. Dimensionarea sistemului de acionare al aeratorului cu perii cu imersie reglabil782.3. Dimensionarea sistemului de acionare al aeratorului792.3.1. Determinarea elementelor dimensionale principale ale angrenajului792.3.2. Calculul geometric al angrenajului melcat cilindric832.3.3. Calculul vitezei de alunecare dintre flancurile danturii melcului i roii melcate902.3.4. Calculul forelor din angrenajul melcat cilindric902.3.5. Alegerea lubrifiantului i a sistemului de ungere a angrenajelor melcate912.3.6. Verificarea de rezisten a danturii angrenajului melcat cilindric922.3.7. Elemente privind construcia melcului cilindric i a roii melcate962.4 Probleme legate de exploatarea i ntreinerea bazinului de aerare cu nmol active.962.5 Probleme legate de protecia muncii n staiile de epurare102Bibliografie104

Capitolul 1. STUDIU DOCUMENTAR PRIVITOR LA EPURAREA APELOR UZATE URBANE

1.1. Proprietile generale ale apei.Poluarea apelor.Caracteristicile apelor uzate menajere.Epurarea i autoepurarea apelor uzate

1.1.1.Calitatea i proprietile apelor

Apa sau oxidul de hidrogen (H2O) se afl rspndit n natur sub cele trei forme de agregare: vapori, solid, lichid. A. Structura molecular a apei

Compoziia procentual a apei: 88,89% oxigen i 11,11% hidrogen. Reacia de formare a apei din cele dou elemente se petrece cu o mare degajare de cldur (reacie exoterm):H2 + 1/2 O2 = H2O +68,4 Kcal.Masa molecular a apei este egal cu suma maselor atomice ale componentelor. Dac masa atomic a hidrogenului este 1, iar a oxigenului 16, rezult c masa molecular a apei este 18. Molecula apei are o form angular; unghiul oc format din dreptele care unesc atomii de hidrogen cu atomul de oxigen, este de 104,5; distana O - H este de 0,99L (1L' = 10-8cm), pentru starea lichid ct i pentru cea solid. n stare natural apa nu este o substan pur ci o soluie care conine un amestec de substane solide i gazoase pe care le dizolv n contact cu rocile i aerul.

Fig. 1.1. Structura moleculei de ap [1]B. Proprieti organoleptice Aprecierea acestor proprieti se face cu ajutorul simurilor: gustul i mirosul. Gustul apein stare natural apa este lipsit de gust; datorit amestecului pe care-1 conine, apa are totui gust care poate fi definit ca: plcut - cnd conine cantiti reduse de Ca, Mg, CO2; neplcut - concentraii mari de substane dizolvate; dulceag - cantiti mari de substane organice; srat - concentraii mari de NaCl; amar - prezena MgSO (sarea amar); acru - prezena alaunilor (sruri de potasiu); slciu - srcirea n sruri minerale; gust nedefinit

Mirosul apein stare natural apa nu are miros. Acesta se determin numai pentru apa nefiart i se apreciaz cu: lipsete; sttut; de putrefacie.Mirosul se poate datora substanelor n descompunere sau microorganismelor vii (alge, protozoare etc.) sau prezenei unor substane chimice provenite din apa uzat sau industrial (fenoli, crezoli etc).

C. Proprieti chimiceUtilizarea apei pe scar industrial i consum casnic este n funcie de proprietile sale chimice.Reziduu fixReprezint totalitatea substanelor solide, minerale i organice, existente n ap. Acesta se obine prin nclzirea apei la temperatura de 104,5C n momentul cnd se realizeaz evaporarea complet (se exprim n mg/l).Duritatea apeiReprezint coninutul de sruri de magneziu i calciu existent n soluie. Aceste sruri pot fi carbonai, sulfai, cloruri. Se exprim n grade de duritate germane, franceze, engleze. Duritatea apei variaz n timp i spaiu n funcie de aciunea de dizolvare a rocilor de ctre ape. Un grad de duritate reprezint 10 mg CaO sau 1,42 mg MgO la 1 1 de ap, adic 1 grad german.1 grad german = 17,9 grade franceze = 1,25 grade engleze.

Caracterizarea apelor dup gradul de duritate: foarte moi 0 - 4; moi 4 - 8; semidure 8- 12; destul de dure 12- 18; dure 18-30; foarte dure >30.Apa potabil nu trebuie s depeasc 12. n acelai timp duritatea apei poate fi: total (suma srurilor coninute n soluie); permanent (coninutul de sruri solubile de calciu i magneziu - sulfai, cloruri etc. -care nu dispar prin fierbere); temporar (reprezint diferena dintre duritatea total i cea permanent care estedeterminat de coninutul de carbonai, care prin fierbere pierd dioxidul de carbon i precipit sub form de carbonai insolubili, fcnd s dispar aceast duritate).

AciditateaReprezint capacitatea unor substane aflate n compoziia apei, de a lega o cantitate echivalent de baz tare. Ea este condiionat de prezena n ap a anionilor care sunt echilibrai cu ioni de hidrogen, cu cationii bazelor slabe, ndeosebi ai metalelor grele.Aciditatea se exprim prin expresia pH, care reprezint inversul concentraiei ionilor de hidrogen. Aciditatea sau alcalinitatea apei, considerat n funcie de valoarea pH-ului, se prezint astfel: pH7 ap alcalin.Valoarea pH-ului se determin cu ajutorul unor substane cunoscute sub denumirea de indicatori de pH a cror culoare se schimb n funcie de concentraia ionilor de hidrogen.AgresivitateaReprezint proprietatea unor ape de a ataca chimic i n mod permanent materialele prin care circul sau cu care vin n contact. Puterea agresivitii depinde de coninutul de sruri dizolvate, de coninutul de acizi, temperatur, vitez de circulaie etc. Agresivitatea apei potabile este condiionat numai de prezena gazelor dizolvate (O2 iCO2).

D. Proprieti biologice i bacteriologice Pentru determinarea calitii apelor, din punct de vedere igienic, se efectueaz numeroase analize bacteriologice i biologice ce au ca scop determinarea substanelor organice coninute de masa acvatic.Analiza biologic poate semnala existena unui proces de impurificare, precum i intensitatea acestuia prin stabilirea componenei calitative i cantitative a populaiei din apa studiat.Analiza bacteriologic pune n eviden ncrcarea apei cu bacterii; acest lucru se afl n strns legtur cu impurificarea ei.Grupele de bacterii identificate n apele superficiale:-saprofite (fac parte din microflora normal a apei i nu produc mbolnviri aleorganismului uman);-patogene (provoac boli hidrice: febra tifoid, holera, dizenteria);-coliforme (indic contaminarea cu ape uzate de canalizare, particule de sol etc).

E. Proprietile fizice ale apei n stare lichid Temperatura Este un factor influenat de mediul nconjurtor i se modific odat cu temperatura aerului. Aceasta variaz de la 0C n regiunile cu temperaturi coborte tot timpul anului, pn la valori ridicate n zonele vulcanice sau cu alimentare din ape termale. Moleculele de ap pot fi dispuse diferit n funcie de temperatur.Temperatura variaz i n funcie de latitudine (mai ridicat la ecuator i mai cobort la poli), altitudine (media de coborre este de 6,4C la 1.000 m, adic 0,6C la 100 m), cu expoziia bazinelor hidrografice, valabil mai ales pentru apele superficiale (mai mari pe versanii sudici, adic pe "faa muntelui", dect pe cei nordici, adic pe "dosul muntelui"), cu adncimea (chiar i apele subterane sunt supuse unor variaii diurne i periodice pn la o anumit adncime, de unde aceasta rmne constant i egal cu temperatura medie anual a locului respectiv; zona n cauz se numete neutr. Sub aceast zon temperatura crete cu 1C pentru fiecare 33m adncime - treapt geolermic normal, sau cu 1C pentru adncimi mai mari de 33m - treapt geolermic anormal).Totodat, regimul termic al apelor este condiionat de categoria i specificul lor: curgtoare, stttoare etc. Apele curgtoare sunt mai reci dect cele curgtoare. Apele Oceanului Planetar nmagazineaz lent mari cantiti de cldur, pe care le degaj treptat, fr o scdere drastic a temperaturii. Extremele de la suprafaa oceanului oscileaz ntre -2C n apele polare i 34-40C n Marea Roie i Golful Arabo-Persic.n adncime, temperaturile coboar de la suprafa pn la cca. 500m unde se nregistreaz 5C; de la aceast valoare temperatura se pstreaz cam la aceeai limit pn la cele mai mari adncimi.

CuloareaApa este incolor doar n strat subire; cnd el depete 6 cm grosime are un aspect albstrui. Existena culorii se datoreaz unor substane dizolvate (compui ai manganului, oxizi fenici, acizi humici etc). Pentru exprimarea culorii apei se folosesc urmtoarele calificative: incolor; slab glbuie; glbuie; cafenie; albastr; lptoas.Prezena srurilor acide de fier dau o culoare verde-glbuie, a clorurilor o culoare albstruie, a substanelor humice o culoare glbuie pn la cafenie etc. Stabilirea culorii se face prin comparaie cu o scar colorimetric etalon alctuit din clorur de platin i cobalt ntr-o anumit proporie.

TransparenaAceasta reprezint grosimea stratului de ap exprimat n centimetri, prin care se poate distinge, n anumite condiii de iluminare, conturul unui obiect.Valoarea transparenei se determin prin scufundarea n ap a unui disc special (discul Secchi) i msurarea adncimii de la care acesta nu se mai poate distinge. Transparena este n funcie direct cu turbiditatea. Radiaiile solare, potrivit lungimii de und, ptrund n ap la adncimi diferite.

TurbiditateaReprezint concentraia suspensiei de silice (SiO2) fin dispersat n ap; se exprim n miligrame pe litru (mg/l).Aprecierea turbiditii se face comparativ cu soluia etalon, n scara silicei (1 mg silice fin dispersat la 1 litru ap distilat reprezint 1 grad turbiditate). Turbiditatea este n funcie de cantitatea substanelor minerale dizolvate i de prezena sau lipsa substanelor organice.

Conductibilitatea electricReprezint proprietatea apei de a conduce electricitate; apa pur este foarte slab conductoare de electricitate; apa natural, cu un anumit coninut de sruri dizolvate, este bun conductoare de electricitate.Conductibilitatea electric se determin, de obicei, prin msurarea rezistivitii. Unitatea de msur a conductivitii specifice este:-1 x cm -1Pentru apa obinuit conductibilitatea specific poate varia de la 33*10 -5 la 1,3 - 3 (.-1 x cm -1), iar pentru apa pur de 4*10 -8 (.-1 x cm -1). VscozitateaReprezint rezistena la curgere datorat frecrii interioare. Mai este denumit i vscozitate dinamic (r|); aceasta variaz odat cu temperatura avnd la 20C o valoare egal cu 1 centipoise, care la rndu-i reprezint a suta parte dintr-un poise (dup numele lui Poiseuille).Valoarea vscozitii dinamice la o anumit temperatur se calculeaz cu relaia:rj =0,0001817/1 = 0337 t +0,00022 t2 (kg/s/m2). DensitateaReprezint raportul dintre mas i volum, la presiunea de 1 atm. i temperatura de 4C i este egal cu unitatea (1 g/cm3; 1 kg/l).

Fig. 1.2. Variaia densitii apei n funcie de temperatur [2]Densitatea apei lichide crete de la 0C la 4C, cnd atinge valoarea maxim, dup care coboar. Tabel 1.1. Densitatea apei pure la diferite temperaturi [3]Temperatura CStareaDensitatea kg/m-3

-2Solid917,2

0Solid917,0

0Lichid999,8

4Lichid1000,0

10Lichid999,7

25Lichid997,1

Radioactivitatea Reprezint proprietatea apei de a emite spontan, fr o influen din afar, radiaii de foarte mare energie. Radioactivitatea apelor este determinat de contactul pe care-l are apa cu rocile radioactive.Ea se exprim n uniti Mache (UM) sau "emane". O unitate Mache reprezint concentraia de radium la 1 litru de ap care genereaz un curent de saturaie egal cu 0,001 uniti electrostatice:1UM = 3,6 "emane" = 10-3 uniti electrostatice.Apele care depesc 3,5 UM/1 litru sunt considerate ape radioactive i folosite ca ape curative.

F. Proprietile fizice ale apei n stare solidDenumirea generic a apei n stare solid este aceea de ghea. Ea cristalizeaz n sistemul hexagonal i prezint urmtoarele caracteristici: punct de topire: 0C la presiunea de 760 mm Hg; masa specific; 0,917 g/cm3; cldura latent de topire a gheii i ngheare a apei: 79,55 kcal/kg; cldura specific sub presiune constant: 0,5 kcal/kg/grad; rezistena la rupere prin compresiune: 35 kg/cm2; rezistena la rupere prin ncovoiere: 20 kg/cm2; rezistena la forfecare: 10 kg/cm2;Apa n stare solid poate cpta diferite forme: chiciur, brum, zpad, ghea. Apa n stare de vapori Apa se transform n vapori la temperatura de 100C i presiunea de 760 mm Hg; procesul are loc cu absorbie de cldur egal cu 539 kcal/kg ap. Volumul vaporilor rezultat esle de 1.651 ori mai mare dect cel corespunztor masei lichide. Presiunea vaporilor de ap crete cu temperatura. n stare de vapori apa reduce transparena aerului i procesul evaporaiei.Gheaa, apa i vaporii pot coexista n echilibru do.ar la presiunea de 4,6 mm Hg i temperatura de =0,007C.

Fig. 1.3. Variaia presiunii vaporilor de ap n funcie de temperatur [2]1.1.2.Poluarea apelor

Reprezint un fenomen complex de modificare a proprietilor caracteristicilor naturale ale apelor curate prin introducerea unor substane sau forme de energie. Poluarea i poluanii care afecteaz sursele de ap pot fi clasificai dup mai multe criterii: Din punct de vedere al naturii sale poluarea poate fi: - poluare fizic - poluare chimic - poluare biologic

Poluarea fizic din introducerea n ap a unor particule solide insolubile neutre din punct de vedere chimic , antrenate de ctre apa a cldurii reziduale. Particulele solide considerate inerte din puncte de vedere chimic sau biologic provin n special din eroziunea solurilor, astfel c immense cantiti de material pmntos (20-30 milioane tone anual) sunt primate de ape. Poluarea termic apare n urma deversrii cursurilor de ap a unor cantiti de ap utilizat c agent de rcire, n special n centralele termo i nuclearoelectrice. Poluarea radioactiv se datoreaz ptrunderii n ap a unor reziduuri radioactive rezultate n urm unor scpri sau accidente ale instalaiilor nucleare, sau chiar n urma unor activiti industrial care folosesc reacii sau material radioactive. Poluarea chimic apare ca urmare a evacurii cursurilor de ap a unor reziduuri industrial care conin diferite substane chimice, a scurgerii din cauza precipitatilor a unor substane chimice folosite la tratamentele agricole, precum i la ptrunderea unor substane chimice provenite din apele uzate menajere. n funcie de natur activitii umane riverane bazinelor hidrografice n apele acestora se ntlnesc: sruri ale unor metale (cupru, plumb, zinc), floruri, acizi i baze, nitrii i fosfai, hidrocarburi, petrol, substane de provenien farmaceuticPoluarea biologic este specific apelor uzate urbane, a apelor provenite din industria alimentar, a celulozei i hrtiei. Se pot constituii n importante focare de infecii din cauza bacteriilor, virusurilor i materialelor organice fermentabile i putrescibile pe care le conin. n aceste ape sunt prezente microorganisme i macroorganisme (bacterii patogene, virusuri, protozoare parazite, viermi etc.) care pot avea o aciune duntoare direct asupra sntii omului i animalelor. De asemenea dezvoltarea masiv a unor specii de alge dau cursului de ap un aspect i miros neplcut, producnd neajunsuri instalaiilor de alimentare cu ap sau lucrrilor hidrotehnice.

Dup forma sub care se gsesc poluanii pot fi clasificai n: - dejecii umane i animale; - dejecii i reziduuri industriale; - reziduuri vegetale (agricole sau forestiere); - substane chimice (fertilizant i pesticide) rezultate din activiti agricole; - sediment rezultate din eroziunea solurilor - material radioactive provenite din scpri sau accidente nucleare sau n urm unor activiti industriale; - cldur rezidual rezultat din aglomerrile urbane i ale unor industrii (cea energetic).

Dup modul de localizare sursele de poluare pot fi: surse de poluare organizate avnd o localizare bine precizat (surse discrete) care la rndul lor se pot clasifica dup provenien n ape menajere i urbane evacuate n reelele de canalizare i n ape reziduale industriale. surse de poluare difuze situate pe zone ntinse cu poluani adui n cursurile de ap fie prin aciunea precipitaiilor asupra unor terenuri poluate n urm sau de depozitare a unor reziduuri directe pe teren fie prin depunere direct din atmosfer a poluanilor.Sursele de poluare mai poi fi clasificate n: surse cu caracter continuu (canalizri orenesti, industriale); surse cu caracter sezonier (tabere, colonii, antiere); 1.1.3.Caracteristicile apelor uzate menajere

Calitatea apelor de suprafa - a emisarilor, n care sunt evacuate apele uzate - este influenat de apele uzate deversate i, implicit, de tratarea acestora, n msur mai mare sau mai mic, n staiile de epurare. Ca i n cazul apelor folosite pentru alimentarea colectivitilor sau industriei, apele uzate prezint urmtoarele caracteristici: fizice, chimice, bacteriologice i biologice. [3]Pentru stabilirea compoziiei apei uzate i de suprafa se determin prin analize de laborator aceste caracteristici ale apei uzate i de suprafa.Analizele au drept scop s furnizeze informaii asupra gradului de murdrire a apelor uzate i de suprafa i asupra condiiilor n care trebuie tratate acestea, respectiv folosite; s stabileasc eficiena staiilor de epurare i condiiile n care se produce autoepurarea; s determine influena pe care o va avea deversarea apelor uzate n emisari.

A. Caracteristicile fizice ale apelor de suprafa i uzate [3]Caracteristicile fizice ale apelor de suprafa i uzate influeneaz n mare msur procesele de epurare, ndeosebi temperatura de care depinde buna functionare a proceselor biologice.Turbiditatea apelor uzate i a emisarilor indic numai m mod grosier coninutul de materii n suspensie al acestora, deoarece nu exist o proporionalitate nemijlocit ntre turbiditate i coninutul n suspensii. Turbiditatea nu este o determinare curent a apelor uzate.Culoarea - pentru apele uzate proaspete este de obicei gri-deschis: apele uzate n care fermentarea materiilor organice a nceput de la culoarea gri nchis; apele uzate care au culori diferite de cele de mai sus indic ptrunderea n reea a unor cantiti importante de ape uzate industriale, care pot da culori diferite apei, n conformitate cu proveniena i natura impurificrilor (de exemplu, ape de culoare galben conin clor, apele verzi provin de la fabricile de conserve).Mirosul. Apele uzate proaspete au de cele mai multe ori un miros specific. Mirosul de ou clocite - datorit H2S - sau alte mirosuri indic o ap uzat n care materia organic a intrat n descompunere sau existena unor substane chimice aduse de apele uzate industriale.Temperatura - influeneaz cele mai multe reacii chimice i biologice care se produc n apele uzate i de suprafa i chiar procesul de sedimentare a acestora. Temperatura apelor uzate este de obicei mai ridicat dect cea a apelor de alimentare cu 2-3oC. n general, rareori apar abateri de la temperatura medie a apelor uzate observat pe o perioad mai ndelungat, ns nregistrarea continu a temperaturii trebuie s constituie o preocupare permanent.Temperatura are o influen deosebit asupra descompunerii substanelor organice din apele uzate. La temperaturi mai mari, viteza de descompunere a substanelor organice este mai mare, iar timpul pn la terminarea acestui proces este mai mic, ns, pe de alt parte, odat cu creterea temperaturii, coninututl de oxigen i alte gaze se micoreaz i astfel, procesele de descompunere i ncetinesc ritmul.

B. Caracteristicile chimice ale apelor de suprafa i uzate. [3]

Materii solide totaleMateriile solide totale, precum i cele dou componente ale acestora - materiile solide n suspensie i materiile solide dizolvate (d1) ca i materiile coloidale (ntre 1 i 100 ).Materiile solide n suspensie separabile prin decantare constituie nmolul de decantare. Substanele minerale solide dizolvate nu sunt afectate de procesele de epurare. Materiile organice solide dizolvate constituie impurificarea organic a apelor uzate i sunt oxidate n instalaiile de apurare biologic.Oxigenul dizolvatApele uzate, n general, nu conin oxigen dizolvat; cnd sunt proaspete sau dup epurarea biologic pot conine 1-2 mg/dm3 oxigen dizolvat. Solubilitatea oxigenului n ap este n funcie de temperatur, turbulena la suprafaa apei, presiunea atmosferic, mrimea suprafeei de contact, cantitatea de oxigen din ap sau din atmosfer. Prezena substanelor organice n ap poate reduce oxigenul din ap pn la zero, n cazul apelor uzate. Apele de suprafa neimpurificate sunt de obicei saturate n oxigen. Suprasaturarea apei n oxigen de datoreaz fie turbulenei excesive a apei, fie prezenei plantelor acvatice n cantiti mari care consum CO2 i elimin oxigenul n cadrul procesului de metabolism, ndeosebi n timpul zilelor nsorite. Trebuie adugat ns c n timpul nopii plantele consum oxigenul din ap; de aceea probele din apele de suprafa trebuie luate n timpul dimineii.Cantitatea de oxigen care lipsete unei ape pentru a atinge valoarea de saturare se numetre deficit de oxigen. Coninutul de oxigen din ap este unul dintre elementele chimice care caracterizeaz cel mai bine starea de murdrire a unei ape, precum i stadiul descompunerii acesteia n instalaiile biologice i n apele naturale. Concluzii importante se pot trage cnd aceast caracteristic este analizat n asociaie cu consumul biochimic de oxigen i stabilitatea relativ.Consumul biochimic de oxigen (CBO)CBO al unei ape uzate sau al unei ape de ru impurificate este cantitatea de oxigen consumat pentru descompunerea biochimic n condiii aerobe a materiilor solide totale organice la temperatura i timpul standard; timpul standard se ia de obicei 5 zile, iar temperatura de 20oC, rezultatul n acest caz se noteaz CBO5.Consumul biochimic de oxigen msoar indirect coninutul da materii care se pot descompune (materii organice) i direct consumul de oxigen cerut de organismele care produc descompunerea.Consumul biochimic de oxigen, respectiv descompunerea biochimic se produce n dou faze: faza primar (a carbonului) n care oxigenul se consum pentru oxidarea substanelor organice, care ncepe imediat i are pentru apele menajere o durat de aproximativ 20 de zile la temperatura de 20oC. n urma descompunerii materiilor organice, n al cror coninut intr C, N, S i P n aceast prim faz se formeaz bioxid de carbon care rmne ca atare n soluie sau se degaj; faza secundar (a azotului), n care oxigenul se consum ndeosebi pentru transformarea amoniacului n nitrii i apoi n nitrai, care ncepe dup aproximativ 10 zile i se desfoar pe o durat foarte mare (100 de zile i chiar mai mult). Aceste transformri constituie procesul de nitrificare a materiilor organice.Consumul chimic de oxigen (CCO)Oxidabilitatea apei CCO msoar coninutul de carbon din toate felurile de materie organic, prin stabilirea oxigenului consumat de bicromatul de potasiu n soluie acid sau permanganatul de potasiu. Determinarea nu ofer posibilitatea de a diferenia materia organic stabil i instabil (putrescibil) din apa uzat.Determinarea este de mare importan pentru apele uzate industriale care conin substane toxice i la care nu se poate determina consumul biochimic de oxigen, deoarece substanele toxice distrug organismele din ap care produc activitatea biochimic. n acest caz se realizeaz o oxidare moderat cu K2Cr2O7 sau KMnO4 a materiei organice, iar rezultatele acestui test se apropie ca valoare de rezultatele testului CBO5.AzotulAmoniacul liber, azotul organic, nitriii i nitraii constituie azotul total. Azotul organic i amoniacul liber sunt indicatori ai materiei organice azotoase prezente n apa uzat, iar amoniacul albuminoidal, are se determin la analiza apei uzate, drept indicator al azotului organic biodegradabil. Amoniacul liber este rezultatul descompunerii bacteriene a materiilor organice. Cantitile de amoniac liber mai mari de 0,2 mg/dm3 indic aproape cu siguran existena unei impurificri cu ape uzate a apei analizate.Apele uzate proaspete au un coninut relativ mare de azot organic i sczut de amoniac proaspt; din contr, apele mai puin proaspete au un coninut mare n amoniac liber i sczut n azot organic.Coninutul unei ape n azot organic i amoniac liber ofer informaii preioase asupra posibilitilor de tratare biologic a apelor uzate. innd seama de coninututl apei n aceste elemente, se stabilete dac este necesar adugarea de azot suplimentar sau dac tratarea n comun a unor ape uzate este avantajoas.Nitriii (RNO2) i nitraii (RNO3) sunt coninui n apa uzat proaspt n concentraii mai mici, de 1 ppm. Nitriii sunt instabili i sunt redui la amoniac sau sunt oxidai la nitrai. Prezena nitriilor indic o ap proaspt n curs de transformare. Nitraii reprezint cea mai stabil form a materiilor organice azotoase i n general prezena lor indic o ap stabil din punct de vedere al transformrii. Prezena nitrailor n ruri este de dorit, deoarece reprezint o surs de oxigen; nitraii stimuleaz creterea algelor i a altor plante verzi care, prin aciunea de fotosintez, pot conduce la suplimentarea oxigenului, dar i la apariia fenomenului de eutrofizare n bazinele cu nmol activ sau un timp mare de parcurgere a apei prin bazin.Clorurile i sulfurile Clorurile sunt substane anorganice provenite din urin. Sulfurile rezult din descompunerea materiilor organice, precum i din apele industriale. Cantitatea de cloruri sau sulfuri din apa brut nu se schimb la trecerea apei uzate prin instalaiile de epurare.

Acizii volatili Progresul fermentrii anaerobe a materiilor organice este indicat de acizii volatili (acid acetic, propionic etc.). Din aceti acizi, rezultai prin combinarea apei cu materia organic solid iau natere, prin descompunere, bioxidul de carbon i metanul.Grsimi i uleiuri Grsimile, uleiurile vegetale i minerale sau substane asemntoare, n cantiti mari, formeaz o pelicul la suprafaa apei i sunt duntoare n staia de epurare deoarece pot colmata filtrele biologice, mpidica dezvoltarea proceselor biochimice n bazinele cu nmol activ sau de fermentare a nmolului.Gaze n tehnica epurrii apelor uzate intervin trei feluri de gaze: hidrogenul sulfurat, bioxidul de carbon i metanul. Hidrogenul sulfurat se determin chiar n cantiti mici datorit mirosului su caracteristic, prezena acestuia indic o ap uzat mai veche i care a fost inut un timp mai ndelungat n condiii anaerobe. Metanul i bioxidul de carbon sunt indicatori ai fermentrii anaerobe.Aciditate, alcalinitate (pH) Aciditatea sau alcalinitatea apelor uzate reprezint capacitatea acestora de a neutraliza baze sau respectiv acizi. n general, apele uzate menajere sunt slab alcaline, cele industriale au de cele mai multe ori un caracter pronunat acid sau alcalin.Pentru epurarea apelor uzate este de dorit ca acestea s fie slab alcaline; n acest fel procesele biologice se desfoar n bune condiii. Alcalinitatea i aciditatea se exprim n miliechivaleni la un litru de ap (mvol/L). Activitatea ionilor de hidrogen este determinat de valoarea pH-ului. Trebuie menionat c pH-ul apei exprim numai intensitatea aciditii sau alcalinitii i c nu exist o legtur direct ntre pH-ul unei ape i cantitatea de acizi sau de alcalii din aceasta. De pH-ul apei uzate depinde activitatea organismelor care acioneaz n cadrul proceselor aerobe i anaerobe, condiiile n care se produc precipitri chimice, activitatea unor compui ai clorului cu care se face dezinfectarea apei uzate etc.Potenialul de oxido-reducere Furnizeaz informaii asupra puterii de oxido-reducere a apei sau a nmolului. n scara Redox, notaia rH reprezint inversul logaritmului presiunii de oxigen. Scara de msur a potenialului are ca valori extreme 0 i 42. Valori sub 15 nseamn c proba se gsete n faza de reducere, corespunztoare fermentrii anaerobe; valori peste 25 caracterizez o prob n faza de oxidare aerob, de exemplu, nmolul activ.

C. Caracteristicile bacteriologice ale apelor de suprafa i uzate [3]

Stabilirea caracteristicilor bacteriologice ale apei au drept scop determinarea numrului, genului i condiiilor de dezvoltare a bacteriilor n efluentul staiei de epurare i n emisari. Caracteristicile bacteriologice ale apei dau informaii numeroase i n ceea ce privete evitarea propagrii i controlului bolilor contagioase, n acest scop, efectuarea de determinri att asupra apelor uzate, ct i a emisarior, este de o deosebit importan. Se determin ndeosebi colibacilii care triesc n intestinele umane. n general, se determin titrul coli, care reprezint volumul cel mai mic de ap uzat n care se mai pot nc cultiva colibacili.Se deosebesc urmtoarele categorii importante de bacterii: banale, care nu sunt duntoare organismului omenesc; coliforme, care n numr redus sunt inofensive; bacterii saprofire, prezente n apele uzate; bacterii patogene, care sunt duntoare organismului uman i produc boli hidrice (febr tifoid, holer, dizenterie); bactofagi, prezeni n apele uzate.D. Caracteristicile biologice ale apelor de suprafa i uzate [3]n apele uzate i n emisari se ntlnesc diferite microorganisme, de la cele mai mici, care nu pot fi vzute cu ochiul liber, pn la cele mai mari, vizibile cu ochiul liber.Dintre cele mai mici sunt viruii i fogii, urmate de bacteriile despre care s-a menionat mai sus. Ele pot fi identificate numai n baza observaiilor directe sau la microscop i a aciunii (comportamentului) lor n diferite medii de cultur. Organismele mai mari sunt ciupercile, algele, protozoarele, rotiforii, larvele de insecte, viermii, melcii etc. Acestea se determin prin observaii directe la microscop.Absena microorganismelor din ap poate indica prezena unor substane toxice. Determinarea diferitelor organisme din apa uzat brut i tratat n staiile de epurare este de mare importan pentru cunoaterea eficienei i stabilirii de msuri pentru un randament de epurare ct mai mare. Prezena unor microorganisme sau absena lor poate indica mersul epurrii biologice din staia de epurare sau al autoepurrii pe cursurile de ap.Determinarea microorganismelor din rul receptor este foarte important. Se menioneaz c totalitatea microorganismelor din ap constituie aa numitul plancton, iar cele de pe patul rului aa numitul bentos. n aceast ordine de idei, n ultimul timp, sistemul saprobiilor, care cuprinde speciile de microorganisme caracteristice apelor impurificate cu substane organice i gsete o aplicare din ce n ce mai larg. 1.1.4.Epurarea si autoepurarea apelor uzate

Epurarea apelor uzate Epurarea reprezint un proces complex i/sau de neutralizare prin diferite mijloace a substanelor poluante aflate n apele uzate sub form de suspensii n stare coloidala sau n stare dizolvat n scopul reintroducerii acestora n circuitul hidrologic prin deversarea ntr-un emisar fr ca pentru aceasta s se aduc prejudicii att florei i faunei acvatice ct i omului. n urma procesului de epurare rezult: - apa epurat n diverse grade care se deverseaz n emisar sau poate fi verificat la irigaii sau alte categorii. - substanele poluante extrase, care poart denumirea generic de nmol, care pot fi depozitate sau prelucrate n vederea tratrii sau valorificrii. n concluzie, procesul de epurare a apelor uzate const n dou mari grupe de operaii succesive: Reinerea i/sau neutralizarea substanelor din apele uzate, avnd c rezultat nmolul; Prelucarea nmolului. Pe parcusul procesului de epurare, procedeele i metodele de extragere a substanelor poluante sunt de natur mecanic, biologic i chimic. Alegerea unui anumit flux tehnologic de epurare este strns legat de natura substanelor poluante care se gsesc n apa uzat ct i de gradul de epurare care se urmrete a fi atins determinat att din raiuni ecologice ct i economice.AutoepurareaDup primirea n receptori, apele impurificate sunt supuse unor procese naturale de autoepurare, adic de reducere treptat a efectelor duntoare asupra mediului nconjurtor, inclusiv a receptorilor propriu-zis.Noiunea de autoepurareAa cum s-a menionat, prin autoepurare se nelege ansamblul proceselor naturale de epurare prin care receptorii sunt readui ia caracteristicile lor calitative pe care le-au avut nainte de primirea apelor uzate,Indiferent de receptor i de natura apelor uzate, procesele naturale de epurare sunt asemntoare, ins desfurarea lor ca durat sau ca ordine de succesiune i amploare, ca i msura n care iau parte toate felurile de procese sau numai unele dintre ele depind de caracteristicile receptorului i ale apelor introduse in acesta. Autoepurarea variaz i n timp, chiar dac rmn constante caracteristicile apelor.Capacitatea de autoepurare a receptorilor nu este nelimitat. Din acest motiv, se nregistreaz un regres continuu al acestei capaciti, mai ales atunci cnd se au n vedere solul pentru irigaie sau infiltrare, sau chiar apele de suprafa i, ndeosebi, lacurile.Factorii care influeneaz procesul de autoepurareAutoepurarea se realizeaz, n esen, prin ndeprtarea din masa apei a materiilor solide n stare de suspensie i prin transformarea unor substane pe cale chimic sau biochimic.Aceste procese, n dinamica ior, sunt influenate de numeroi factori de mediu, fizici, chimici i biologici.Acesti factori pot interveni n proces simultan sau ntr-o anumit succesiune, ntre ei exist o anumit interdependen, momentul n care intr n aciune un factor i intensitatea cu care el acioneaz fiind condiionate de ali factori. Astfel, cantitatea de oxigen dintr-o ap necesar pentru procesele de oxidare a materiei organice depinde, ntre altele, de cantitatea de alge, iar prezena acestora este condiionat de lumin, a crei intensitate este n funcie de gradul de turbiditate al apei. Mai trebuie menionat c unul i acelai factor de mediu poate aciona asupra mai multor mecanisme de autoepurare. Temperatura, de pild, influeneaz viteza de sedimentare a materiilor n suspensie, viteza unor reacii chimice i intensitatea unor procese metabolice din corpul organismelor acvatice.Factorii fizici. Principalii factori fizici care joac un rol direct sau indirect n autoepurarea apei sunt: procesul de sedimentare a suspensiilor, lumina, temperatura i micarea apei.Sedimentarea este unul dintre principalii factori fizici. S-a artat c una dintre caracteristicile apelor impurificatc este turbiditatea lor crescut, din cauza substanelor coloidale i a suspensiilor. Limpezirea constituie deci, o parte esenial a procesului de autoepurare i se realizeaz prin depunerea materiilor n stare de suspensie pe fondul apei.Procesul de sedimentare este condiionat, la rndul su, de natura suspensiilor i de anumite caracteristici ale apei: greutatea specific viteza de curgere, densitatea, viscozilatca temperatura etc. Particulele grosiere se depun mai repede dect cele fine, iar dac este vorba de suspensii organice, acestea pot suferi descompuneri biochimice cu producere de gaze, care deranjeaz procesul de sedimentare. Este de subliniat fptui c suspensiile pot antrena pe fund i bacterii sau ou de parazii, de unde importana igienico-sanitar a sedimentrii. Greutatea specific i viscozitatea apei, care, la rndul lor, variaz cu temperatura i cu concentratia n sruri minerale, joac un rol nu numai in procesul de sedimentare, dar i n cel de amestec al apelor uzate cu apa receptorului, influennd n acelai timp i capacitatea de plutire a organismelor planctonice.Lumina are o importan deosebit, influennd direct sau indirect reaciile chimice i procesele biologice care intervin in autoepurare. n funcie de mrimea unghiului de inciden, o parte din razele czute pe suprafaa apei sunt reflectate i o alt parte, refractate, ptrund in ap. Vara cnd unghiul de incidena este mare, cantitatea de lumin reflectat este mai redus (circa 2,59%) dect iarna (circa 14%), cnd acest unghi este mai mic. Penetrabilitatea luminii n masa apei depinde de gradul de turbiditate al acesteia.Lumina constituie sursa de energie pentru procesele fotosintetice, pentru unele reacii fotochimice i determin micri pe vertical ale unor organisme acvatice. Totodat, lumina cu lungime de und mic (razele ultraviolete; este i un agent bactericid, contribuind i pe aceast cale la procesul de autoepurare.Temperatura influeneaz majoritatea proceselor fizice, chimice i biologice care particip n cadrul autoepurrii. S-a artat c viteza de sedimentare a suspensiilor, viteza unor reacii chimice, intensitatea proceselor metabolice ale organismelor acvatice sunt direct influenate de temperatur. Tot temperatura influeneaz regimul oxigenului din ap, intensitatea proceselor de descompunere bacterian, gradul de toxicitate a unor substane etc.Apa primete cldura de la soare fie direct, fie indirect, prin cedarea cldurii de ctre aer i pmnt. Pierderile de cldur din ap se produc prin iradiere, evaporare i prin cedare pe fundul bazinului sau n aer.Curenii, n general micrile apei, favorizeaz pierderile de cldur.Procesul de autoepurare din apele curgtoare i, mai ales din cele stttoare, este strns legat de regimul lor termic, acesta determinnd n ultim analiz, ntreaga dinamic energetic i material din ecosistemele acvatice.Micarea apei influeneaz procesul de amestec al apelor uzate cu cel al receptorului, viteza de aerare, viteza de sedimentare a suspensiilor etc. i joac un rol important n poluarea cu organisme a bazinelor acvatice. La ruri, viteza de curgere a apei i natura rocilor determin morfologia fundului, influennd asupra ocenozelor acvatice.In afar de micarea principal n direcia longitudinal a masei de lichid, n ruri apar i micri neregulate, n direcie transversal, produse de neregularitile fundului, formndu-se vrtejuri. Acestea influeneaz procesul de amestecare a apelor uzate, transportul, repartiia aluviunilor pe fund, aerarea apei, determinnd formarea de microbiotopi caracteristici populai cu anumite biocenoze. La apele stttoare, curenii i valurile se produc din cauza vntului i a diferenelor termice, iar micrile turbulente din cauza diferenelor de densitate a apei; toate aceste micri influeneaz asupra difuzrii gazelor i a altor substane n masa apei, cu consecine asupra ntregii viei acvatice.Factorii chimici. Aceti factori joac un rol foarte important n procesul de autoepurarc a apelor, contribuind direct i indirect la crearea condiiilor de viat ale organismelor. In natur, factorii chimici acioneaz, de obicei, mpreun cu cei fizici i biologici, fie simultan, fie succesiv, unii crend premisele pentru ceilali. Un proces de degradare a substanelor organice, de exemplu, poate fi nceput de ctre factorii biologici, continuat de cei chimici i desvrit tot de cei biologici.Oxigenul este elementul cu cea mai mare importan n procesul autoepurrii. La concentraia acestuia depind intensitatea proceselor de descompunere biochimic a materialelor organice, a oxidrii unor substane minerale i popularea cu organisme a sistemelor acvatice.Regimul de oxigen al unui curs de ap d o imagine asupra productivitii biologice si capacitii sale de autoepurare.Dinamica aerrii i dezoxigenrii apei variaz n funcie oe muli factori i, n special, de micarea apei. De aceea, ntre apele curgtoare i cele stttoare exist deosebiri importante n ceea ce privete capacitatea de autoepurare.Scderea oxigenului dizolvat din ap poate avea loc ca urmare a proceselor de respiraie a organismelor acvatice, a proceselor de descompunere bacterian, a materialelor organice i ca rezultat al oxidrii unor compui chimici, ca; hidrogenul sulfurat, clorura i sulfatul feros, sulfiii etc.Bioxidul de carbon constituie sursa principal de carbon pentru sintetizarea substanelor organice de ctre plante. Acest gaz se afl n ap n stare liber ide calciu formeaz sisteme tampon cu o mare capacitate de neutralizare a acizilor i a bazelor aduse cu apele uzate. Bioxidul de carbon asigur, deci o stabilitate a concentraiilor ionilor de hidrogen, ceea ce este de marc nsemntate pentru viata acvatic.Procesul de autoepurare mai este influenat si de ali componeni chimici ai apei, care contribuie la crearea condiiilor de via ale organismelor acvatice sau favorizeaz unele reacii fizica-chimicc i biochimice: fierul, manganul, azotul, fosforul, sulful, siliciul, magneziu!, potasiu!, aluminiul i unele oligoelementc.Factorii biologici. Dac factorii fizico-chimici intervin n diferite moduri n procesul de autoepurare, rolul cel mai important revine, fr ndoial, organismelor acvatice. Intre aceste organisme bacteriile au rolul principal n procesul de autoepurare a apelor, restul organismelor, cu puine excepii, continund transformrile ncepute de bacterii, eventual stimulnd unele dintre ele. In regiunile impurificate se ntlnesc bacterii care se dezvolt n mod normal n ap sau n sol i bacterii venite din tubul digestiv al omului i animalelor.Din punct de vedere al nutriiei, bacteriile se mpart n autotrofe i heterotrofe.Bacteriile autotrofe utilizeaz pentru hran substane minerale. Carbonul necesar pentru sinteza glucidelor, lipidelor i proteinelor l iau din bioxidul de carbon, carbonai i bicarbonati. Cele care i iau energia necesar din oxidarea unor substane minerale se numesc chemosintetice, iar cele care folosesc lumina soarelui ca surs de energic se numesc fotosintetice. Acestea din non posed n celula lor pigmeni verzi sau purpurii, asemntori cu clorofila.Bacteriile heterotrofe au nevoie de materii organice ca surs de carbon i energie. In acest scop, ele utilizeaz iuiri de carbon i aminoacizi, care mpreun cu srurile minerale servesc la sinteza materiilor celulare. Aceste bacterii se mpart in: saprofite, care utilizeaz materii organice moarte i care joac rolul principal n procesul de autoepurare i parazite, care se dezvolt n corpul organismelor animale i vegetale i care apar numai ntmpltor n apele poluate; unele sunt patogene, reprezentnd un pericol pentru sntatea omului, dar acestea, n general, nu pot supravieui mult timp n afara organismului.Unele bacterii din ap se dezvolt n prezena oxigenului, iar altele n absena acestuia. Din acest punct de vedere, se pot deosebi: aerobe, care au nevoie de oxigen liber i care joac rolul principal n autoepurarea apelor, anaerobe, care utilizeaz n procesele lor metabolice oxigenul combinat chimic (din sulfai, azotii i facultativ aerobe, care au posibilitatea s utilizeze att oxigenul molecular ct i cel combinat chimic. n procesele de autoepurare a apelor ncrcate cu materii organice, intervin toate aceste categorii de bacterii, activitatea unora fiind condiionat de activitatea altora, succedndu-se ntr-o anumit ordine, n funcie de natura substanelor organice, cantitatea lor, condiiile fizico-chimice i hidrologice ale apei.Asimilarea substanelor organice de ctre bacterii se realizeaz prin procese de degradare i de sintez, n care produii rezultati sunt utilizai la construirea materiei celulare proprii. Sinteza celular se realizeaz cu ajutorul energiei produse n procesele de degradare, procese care constau n reacii de oxidare n cadrul respiraiei celulare. Respiraia celular const dintr-o serie de dehidrogenare i din combinarea hidrogenului rezultat cu un acceptor final, care n respiraia aerob este oxigenul dizolvat, liber, iar n respiraia anaerob o substan oarecare.Bacteriile aerobe sunt, deci, organisme care au posibilitatea de a utiliza oxigenul molecular ca acceptor de hidrogen n procesul respirator, iar bacteriile anaerobe sunt capabile s utilizeze n acest sens o alt substan (ionul,sulfat, azotat etc). Bacteriile facultativ aerobe pot utiliza ambele mecanisme.Treapta anaerob a autoepurrii const din urmtoarele transformri principale: degradarea proteinelor, a hidrailor de carbon i a grsimilor n compui mai simpli; transformarea ureei n compui de amoniu; reducerea sulfailor la hidrogen sulfurat, iar a azotailor la azotii,amoniac i azot.n condiii anaerobe, proteinele se degradeaz n peptone, polipepide pn la aminoacizi, care se descompun mai departe, dnd natere la diferii produi n diferite condiii de mediu: acizi grai, amine, fenoli, crezoli, indol, scatol, mercaptani, hidrogen sulfurat, amoruac, metan, acid carbonic etc.ntre hidraii de carbon, cea mai cunoscut degradare anaerob este cea a celulozei din celula vegetal n aceast degradare se ntlnesc urmtoarele faze: hidroliza celulozei n eclobioz; descompunerea celobiosei n glucoz; transformarea glucozei n acid tartic;Formarea diferiilor produi finali care variaz dup cile de fermentare. n anumite condiii pot rezulta ca produi finali: bioxidul de carbon, hidrogenul, acidul acetic, acidul butiric i acidul formic, iar n alte condiii pot s apar: bioxidul de carbon, metanul, acidul acetic, acidul butiric sau alteori metan, hidrogen, bioxid de carbon, acid acetic etc.S-a remarcat faptul c att din descompunerea anaerob a celulozei ct i a proteinelor poate rezulta metan. Dup unii autori, toate substanele organice pot fi descompuse n aa fel nct produsul final s fie metanul i bioxidul de carbon. Toi acizii grai inferiori, alcoolii, cetonele, n condiii anaerobe, pot fi atacai de metanobacterii, cu producere de metan. In mediul organic de pe fondul unor lacuri, n toate apele poluate ai substane organice biodegradabile, n nmolul depus pe fundul bazinelor de decantare au loc procese de fermentare anaerob cu producere de inetaa.Treapta aerob a autoepurrii implic toate grupele de organisme, rolul principal revenind i n acest caz, tot bacteriilor.Descompunerea materiei organice are loc n aceast treapt aerob pn la bioxid de carbon si ap. Dac n molecula organic se afl azot, atunci acesta va fi transformat n amoniac i mai departe n azotai iar dac se afl sulf sau fosfor, vor aprea prin oxidare sulfaii i respectiv fosfaii, n acest fel, n procesele aerobe oxidarea substanelor organice este complet, fr apariia unor produi intermediari nocivi.Pe lng bacterii un rol deosebit n autoepurare l au protozoarele, macrovertebratele i plantele clorofiliene.Protozoarele nsoesc ntotdeauna bacteriile n apele impurificate cu substane organice. Dintre ele, mai importante n procesul de autoepurare sunt: ciljatclc, flagelatele. Unii autori consider c protozoarelc au un rol esenial n procesul de autoepurare, alii le acord o importan secundar.Experimental s-a dovedit c bacteriile singure, fr prezena protozoarelor, sunt n msur s duc pn la capt procesul de epurare a unei ape cu coninut de materii organice. Pe de alt parte, este dovedit c protozoarele singure nu pot realiza epurarea apei, ns mpreun cu bacteriile grbesc acest proces. Ele au un rol nsemnat n adsorbia coloizilor i n consumul unor particule organice, contribuind n acest fel la limpezirea apei.Macrovertebratele au o importan multipl. Unele, cum sunt spongieni, lameliile branhiate ndeplinesc un rol n filtrarea apei, reinnd chiar particulele solide i contribuind, astfel, la limpezirea apei i chiar la o modificare fizico-chimic a acesteia.Un alt rol important ndeplinit de macrovertebrate este acela de aerare i de irigare a mlului de pe fund. Substanele solubile n ap i cele gazoase rezultate din descompunerea anaerob a malului ies mai uor la suprafaj din stratele mai adnci, cnd acesta este populat cu larve de macrovertebrate.Plantele chrofiliene au un rol foarte important n procesul de autoepurare a apelor ca productoare de oxigen, ca ageni activi n metabohzarea substanelor organice i ndeplinesc un rol complementar n diferite procese care concur n autoepurare.Astfel, se consider, pe de o parte c toate algele, inclusiv diatomeele, sunt capabile s absoarb substane organice n stare solvit i s prelucreze anumii produi intermediari derivai din descompunerea protidelor: peptide, aminoacizi, uree, acizi grai. Pe de alt parte, folosind srurile minerale pentru hran, ndeosebi fosfai i azotai, plantele autotrofe pot concura la restabilirea echilibrului chimic din ap.innd scama de aceasta, s-a propus introducerea celei de a treia trepte de epurare a apelor uzate, reprezentat prin instalaii biologice n care, datorit activitii plantelor, s se elimine excesul de sruri nutritive de azot i fosfor care altfel, ajunse n receptor, ar produce fenomenul de nflorire a apei, cu consecine negative. Se mai cunosc i plante capabile s nmagazineze n esuturile lor unele metale grele, precum cuprul, zincul, nichelul i altele, contribuind astfel la nlturarea acestora din ap. Plantele acvatice, dezvoltate abundent n apele stttoare i n rurile cu curs domol, acioneaz ca adevrate filtre care rein particulele organice depuse pe suprafaa lor. Aici, aceste substane sunt mai uor supuse aciunii bacteriilor care pot folosi n acest scop oxigenul pus n libertate prin fotosinteza plantelor. De asemenea, plantele servesc ca hran i loc de hran i adpost pentru mulimea animalelor mrunte - crustacee, larve de insecte, molute, viermi etc. care i aduc aportul lor n procesul de autoepurare. Dar rolul cel mai important al plantelor verzi n autoepurare este acela de oxigenare a apei. Dac n apele curgtoare procesul de oxigenare se realizeaz mai ales prin difuzarea aerului atmosferic, n cele stttoare rolul principal revine plantelor clorofiliene, cu att mai mult cu cat oxigenul, fiind eliminat de plante n bule foarte mici, se dizolv uor n ap.Un rol aparte l joac n procesul de epurare nmolul de pe fundul apelor curgtoare sau stttoare.Nmolul rezult din depunerea materialelor solide inerte provenite prin eroziune, din descompunerea cadavrelor de animale i a resturilor de plante, din produi de dezasimilaie a organismelor i din materiile organice i minerale aduse de afluenii reziduali. n apele curgtoare, depunerea lui este mai activ n poriunile de es sau de curs domol i n concavitatca mcandrelor. Dup originea sa, nmolul de pe fundul apelor variaz att ca structur ct i n compozita lui fizico-chimic.Nmolul de pe fund constituie un material care ofer condiii fizico chimice caracteristice, populat cu o biocenoz deosebit de a apei. ntre biocenoza apei i a nmolului exist o legtur strns, influenndu-se reciproc. n stratul subire de nmol de la suprafa au loc procese fizico-chimice i biochimice importante. Astfel, oxigenul din ap difuznd n nmol pn la o mic adncime, determin procesele aerobe de descompunere a materiei organice, pe cnd n straiele de profunzime au loc procese anaerobe. Gazele care rezult difuzeaz treptat n masa apei n anumite condiii, de exemplu la o cretere brusc a temperaturii se produc cantiti mari de gaze, care ridic poriuni de nmol n masa apei. Consumul de oxigen n astfel de mprejurri este mare, influennd n mod negativ balana oxigenului din ap.1.2. Metode de epurare a apelor uzate

n procesul de epurare a apelor se utilieaza urmatoarele categorii de metode de epurare [4]: Metode mecanice Metode chimice Metode biologiceMetodele mecanice constau in: reinerea corpurilor i suspensiilor grosiere n apele uzate; sedimentarea (decantarea) materialelor solide n suspensii; flotarea impuritilor cu densitate mai mica dect cea a apei sau care sunt aduse prin agregare la aceast situaie filtrarea i centrifugarea, metode folosite n general la prelucrarea nmolului dezinfecia cu raze ultravioleteMetodele chimice constau n: coagularea a flocularea suspensiilor nedecantabile din apele uzate dezinfectarea chimic a apelor uzate prin clorinare, ozonizare, etc. oxidarea chimic a asubstantelor minerale sau greu biodegradabile din apele uzate tratamente cu schimb ionic Metodele biologice constau n: epurarea biologic n condiii apropiate de cele naturale a apelor uzate (iazuri, lagune, cmpuri de infiltrare etc.) i a nmolurilor (bazine naturale de fermentare) epurarea biologic n condiii artificiale (n bazine de aerare cu nmol activ a n filtre biologice, aerofiltre, biodiscuri, etc.) i a nmolurilor (instalaii de fermentare anaerob a nmolurilor).Alegerea metodei sau procedeului de epurare se face lund n considerare compoziia i caracteristicile apelor uzate precum i cerinele asupra calitii efluentului care se evacueaz n emisar (receptor). Astfel, apele uzate cu ncrcare preponderent anorganic se trateaz de regul prin metode fizico-chimice. Apele uzate cu ncrctur preponderent organic se trateaz att prin procedee fizico-chimice ct i prin procedee biologice. Gradele de epurare, practic realizabile n staiile de epurare variaz n jurul valorilor de 40- 60- 90% n funcie de structura staiei i metodele utilizate. Variante tehnologice de epurare a apelor uzate municipale Epurarea apelor uzate se poate realiza prin metode ce se bazeaz pe procese fizice, chimice i biologice, care difer funcie de tipul poluanilor i concentraia lor n apa uzat. Se poate face o clasificare a acestor metode lund n considerare tipul procesului care st la baza metodei de epurare:1. Epurare mecanic1. Epurare chimic1. Epurare biologic1. Epurare avansatsau considernd operaiile i procesele unitare necesare pentru a realiza ndeprtarea poluanilor, ntr-un anumit stadiu al sistemului de epurare n:1. Epurare primar1. Epurare secundar1. Epurare teriar (avansat)Schia care reprezint succesiunea i amplasarea obiectelor principale din staia de epurare cu artarea poziiilor relative ntre ele precum i indicaii asupra fluxului tehnologic al apei, nmolului, energiei electrice, al aburului i al altor ageni necesari epurrii constituie schema de epurare.1.2.1. Procedeele de epurare mecanic

Asigur reinerea, prin procese fizice, a substanelor poluante sedimentabile din apele uzate, folosind n acest scop, construcii i instalaii n a cror alctuire difer mrimea suspensiilor reinute. Astfel, pentru reinerea corpurilor i suspensiilor mari se folosesc grtare i site; n unele situaii de scheme de epurare, aceast operaie se numete epurare preliminar. Pentru separarea, prin flotare sau gravitaional, a grsimilor i emulsiilor care plutesc n masa apei uzate, se folosesc separatoare de grsimi, iar sedimentarea sau decantarea materiilor solide, n suspensie separabile prin decantare, are loc n deznisipatoare, decantoare, fose septice etc. Acest procedeu de epurare este folosit frecvent n epurarea apelor uzate menajere, constituind o etap intermediar de realizare total a epurrii apelor, ndeosebi pentru localitile n care staia de epurare se construiete simultan cu canalizarea localitii. n cazul cnd n canalizarea oreneasc sunt deversate mari cantiti de ape uzate industriale, pentru a proteja desfurarea normal a proceselor de epurare n treapta mecanic, se prevede o epurare preliminar alctuit din bazine de egalizare a debitelor de uniformizare a concentraiilor (n cazul apelor uzate industriale evacuate n arje tehnologice), sau n bazine de neutralizare pentru apele puternic acide sau alcaline. Fig. 1.4. Schema general de epurare mecanic [5]G/S grtare/site; DZ deznisipator; D.P. decantor primar

Epurarea mecanic const n reinerea prin procedee fizice a substanelor insolubile care se afl n apele uzate. Metoda este larg folosit in epurarea apelor uzate menajere ca epurare prealabil sau ca epurare unic n funcie de gradul de epurare necesar impus de condiiile sanitare locale, adic dup cum ea trebuie s fie urmat sau nu de alte trepte de epurare. Se obinuiete ns ca la toate staiile de epurare indiferent de gradul de epurare necesar s se prevad epurare mecanic, deoarece prin aceasta se poate realiza o simitoare reducere a substanelor n suspensie i creterea productivitii instalaiilor de epurare. Reinerea substanelor din apele uzate se realizeaz prin construcii i instalaii, a cror alctuire difer dup mrimea suspensiilor i procedeelor utilizate i anume: grtare, site, deznisipatoare, separatoare de grsimi, decantoare. Prelucrarea suspensiilor reinute din apele uzate, adic nmolurile, care alctuiesc o mas vscoas, se realizeaz n funcie de condiiile sanitare locale: ele pot fi ndeprtate i depozitate n stare proaspt n care se obin, sau trebuie n prealabil supuse unor operaii care le modific o parte din caliti i anume: gradul de nocivitate, vscozitatea, mirosul, aspectul i umiditatea. Modificarea acestor caliti se obine prin fermentare i reducerea umiditii nmolurilor.Fermentarea are drept efect principal mineralizarea substanelor organice reinute i transformarea acestora n elemente mai simple cum ar fi: bioxidul de carbon, metan, azot, etc. Reducerea umiditii are drept scop crearea condiiilor pentru o mai uoar manipulare a nmolurilor care se depoziteaz sau se utilizeaz cu folos. Aceste operaii au loc att n spaiile prevzute la decantoarele in care au fost reinute nmolurile, rezervoare sau bazine de fermentare a nmolurilor, ct i pe platformele de uscare, n instalaii de deshidratare sub vacuum, instalaii de uscare termic, instalaii de incinerare, etc. Realizarea acestor procese tehnologice impune existena unor construcii i instalaii de deservire i anume: conducte i canale de legtur ntre elementele tehnologice de baz; dispozitive i aparate de reglri automate sau comandate, msur, control i semnalizri; rezervoare de nmagazinare a gazelor produse la fermentarea nmolurilor; central termic pentru producerea energiei calorice necesare prelucrrii nmolurilor; staii de pompare pentru ape uzate i pentru nmol; construcii pentru vrsarea n emisar a apelor epurate; platforme pentru depozitarea nmolului fermentat; reeaua de alimentare cu ap potabil i industrial; drum de acces i de exploatare; cldiri administrative; instalaii electrice exterioare i interioare de for i lumin; laborator (n funcie de mrimea staiei) plantaii, mprejurimi.

Schema de epurare mecanic Aceast schem cuprinde n mod obinuit grtare, dezintegratoare de deeuri, deznisipatoare, separatoare de grsimi, decantoare, vrsarea apei n emisar i rezervoare sau bazine de fermentare a nmolurilor, instalaii de deshidratare a nmolurilor.

Fig. 1.5. Schema de epurare mecanic [5] 1.2.3. Procedeele de epurare mecano-chimic

Epurarea mecano chimic const n reinerea substanelor n suspensie, coloidale i dizolvate prin tratarea apelor uzate cu substane chimice (reactivi). Procedeele folosite sunt: neutralizarea, diluarea, coagularea i altele care reduc concentraia substanelor coninute n apele uzate. Epurarea chimic este nsoit este de obicei i de o epurare mecanic, aceasta fiind alctuit din grtare, decantoare, centrifuge i de aceea metoda poart denumirea de epurare mecano chimic. La apele uzate menajere epurarea chimic se aplic la dezinfectarea apelor epurate parial prin alte metode, la coagularea nmolurilor, la dezinfectarea instalaiilor, etc. Tot printre aceste metode de epurare mecano chimice trebuie incluse i metodele electrolitice. Metoda const n trecerea unui curent electric prin apa uzat. Ionii de electrolit care se formeaz se colecteaz n mod corespunztor spre electrozi, care se fac din oel, i cu care intr n combinaie; se formeaz oxizi de fier care acioneaz ca un coagulant. Epurarea chimic se face cu clor gazos sau hipoclorit de calciu, ceea ce va duce la instalaii diferite. Amestecul clorului cu apa uzat se poate realiza n canalul de vrsare a apei epurate n emisar, sau ntr-un bazin de contact. Nmolurile reinute n bazinul de contact sunt conduse n decantoarele primare iar de aici, la instalaiile fermentare. Se aplica la apele uzate in compozitia carora predomina materii solide in suspensie, coloidale si dizolvate care nu pot fi retinute decat numai prin tratarea acestor ape cu reactivi chimici de coagulare. Pentru a creste eficienta procesului chimic, apele vor fi supuse, in prealabil, epurarii mecanice, de aceea acest procedeu poarta denumirea de epurare mecano chimica. La apele uzate menajere, acest procedeu se aplica la dezinfectarea apelor uzate, procedeul fiind aplicat frecvent in epurarea apelor uzate industriale. In mod obisnuit epurarea mecanica si epurarea mecano chimica constituie epurarea primara a apelor uzate, iar constructiile si instalatiile aferente alcatuiesc trepta mecanica a unei statii de epurare.

Epurare mecano-chimic Fig. 1.6. Schema general [5] G/S grtare/site; Dz deznisipator; C-F separator grsimi; D.P. decantor primar

Aceast schem cuprinde obiectele pentru epurarea mecanic, la care se adaug obiectele corespunztoare tratrii cu coagulani sau staia de dezinfectare. Fig. 1.7. Schema de epurare mecano-chimic [5]

1.2.3. Procedeee de epurare mecanico biologic

Epurarea mecano biologic folosete activitatea unor microorganisme pentru oxidarea i mineralizarea substanelor organice aflate n apa uzat. Epurarea biologic este precedat n mod obinuit de epurare mecanic, necesitatea acesteia nefiind impus de fenomenele biologice, ci de faptul c mrete productivitatea ntregii instalaii de epurare. Bacteriile folosite n epurarea biologic difer n funcie de tipul apei uzate. Astfel, pentru apele uzate menajere, epurarea biologic se bazeaz pe bacterii aerobe care preiau din aer sau din ap oxigenul de care au nevoie, ceea ce implic o bun aerare, capabil s furnizeze oxigenul necesar. Mineralizarea substanelor organice din apele uzate se poate realiza de asemenea n condiii anaerobe prin procese de reducere, ns necesit mai mult timp, se produc mirosuri neplcute i de aceea acest procedeu poate fi utilizat n locuri izolate care s nu creeze folosinelor vecine nociviti necorespunztoare.Epurarea biologic poate fi realizat prin dou grupe mari de construcii i anume: Construcii n care epurarea se petrece n condiii apropiate de cele naturale; ntre acestea se ncadreaz cmpurile de irigaii, iazurile biologice i cmpurile de infiltraii. Construcii n care epurarea biologic se realizeaz n condiii create artificial sub aciunea bacteriilor aerobe puternic alimentate cu oxigen i anume: filtre biologice numite biofiltre i bazine cu nmol activ numite i aerotancuri; la apele uzate menajere, aceast epurare se face ntr-una sau cel mult dou trepte. n construciile din prima treapt se realizeaz o epurare foarte naintat 99-99,5[%] astfel nct apele pot fi vrsate direct n emisari.n construciile de epurare din cea de-a doua treapt, apele rezultate conin cantiti importante de nmol activ, adic bogat populat n bacterii oxidante i care nu pot fi evacuate n emisar pentru c ar provoca acolo aproximativ aceleai pagube ca i apele uzate netrecute prin staia de epurare. Aceste nmoluri trebuie reinute n staia de epurare ntocmai ca i depunerile i nmolurile separate prin epurarea mecanic, operaie ce se realizeaz n decantoare, asemntoare decantoarelor folosite la epurarea primar. Pentru difereniere, decantoarele poart denumirea treptei de epurare din care fac parte. Astfel, la epurarea mecanic se numesc decantoare primare, la epurarea biologic cu o singur treapt decantoare secundare, iar cele de la epurarea biologic cu dou trepte decantoare teriare. Dup decantarea secundar apele uzate mai conin nc bacterii banale i patogene, ntruct construciile pentru epurarea mecanic i biologic nu asigur distrugerea total a acestora. Pentru distrugerea bacteriilor se folosete dezinfectarea apelor prin clorinare sau prin alte mijloace. n asemenea cazuri, epurarea mecano biologic se completeaz deci cu o epurare chimic. Nmolul reinut dup epurarea biologic este supus prelucrrii odat cu acela provenit de la epurarea mecanic. Cum ns el conine o mare cantitate mare de ap 98-99[%], nainte de a fi trimis la fermentare este uneori trecut prin bazine de concentrare a nmolului; se obine astfel o oarecare reducere a cheltuielilor pentru fermentare.Epurarea biologic cu nmol activat necesit pe lng construciile de baz indicate anterior i construcii i instalaii de deservire suplimentare celor indicate la epurarea mecanic i anume: instalaii pentru producerea sau introducerea artificial a aerului; staii de pompare i conducte pentru transportul i distribuia nmolului activ, a aburului; recipiente i dispozitive pentru condiionarea nmolului.Epurarea biologic asigur un grad inalt de epurare, adeseori fiind practic complet. Se bazeaz pe aciunea comun a proceselor mecanice, chimice i biologice i pot avea loc n condiii naturale (cmpuri de irigare i de infiltrare, iazuri biologice etc), sau n bazine de aerare cu nmol activ de mic sau de mare ncrcare, cu aerare normal sau prelungit. Pentru apele uzate industriale n compoziia crora lipsesc substanele nutritive (azot i fosfor) necesare bacteriilor aerobe, se prevd bazine speciale pentru introducerea acestor substane chimice (este mai economic soluia de epurare n comun a acestor ape industriale cu apele uzate menajere, deoarece deeurile orenesti conin suficiente cantiti de azot i fosfor). Construciile i instalaiile n care se realizeaz procesele biochimice de epurare biologic, alctuiesc treapta secundar a staiei de epurare, avnd drept scop final, reinerea materiilor solide n soluii i n special a celor organice. Nmolul produs n treapta biologic este reinut prin decantare, n decantoarele secundare, numite i bazine clarificatoare. n aceast treapt de epurare sunt necesare, dat fiind complexitatea proceselor, unele construcii i instalaii de deservire (instalaii pentru producerea i introducerea artificial a aerului, staii de pompare i conducte pentru transportul i distribuia nmolului activ etc). n condiiile funcionrii normale a treptei de epurare primare i secundare, eficiena acestora exprimat prin gradul de epurare realizat n ceea ce privete materiile organice i a materiilor n suspensie, separabile prin decantare, poate fi apreciat la 75-92 %. De exemplu, apele uzate menajere epurate complet ( primar i secundar), vor conine 15-20 mg CBO5 / dm i 20-30 mg suspensii / dm la deversare n receptor. Apele uzate orenesti vor avea valori superioare acestora, mrimea lor depinznd de ncrcarea n poluani a apelor uzate industriale. n acest caz obinerea de valori mai mici presupune suplimentarea schemei clasice a staiei de epurare (de exemplu, introducerea de mai multe trepte de epurare biologic).

Epurare mecano-biologic

Fig. 1.8. Schema general de epurare mecano-biologic [5]G/S grtare/site; Dz deznisipator; D.P. decantor primar; B.N.A. bazin cu nmol activ; D.S. decantor secundar

Aceast schem de epurare mecano biologic cuprinde o treapt de epurare mecanic i una de epurare biologic. Treapta de epurare mecanic este asemntoare celei precedente; ea poate fi completat cu biocoagulatoare, n cazul n care n staie exist nmol activ, sau n lipsa acestuia cu bazine de preaerare. O parte din instalaiile de epurare mecanic pot fi folosite i pentru recircularea i prelucrarea nmolurilor care fac parte din epurarea biologic. Epurarea biologic prin filtre biologice poate fi fcut n una sau dou trepte. Decantoarele secundare se prevd dup fiecare treapt de filtre sau numai dup ultima treapt. Pentru obinerea unui grad de epurare mai ridicat apa poate fi recirculat n cadrul fiecrei trepte de epurare. Epurarea biologic prin bazine cu nmol activ (bazine de aerare) se realizeaz prin construcii de diferite tipuri i poate fi: complet sau parial. Dup bazinele de aerare se prevd decantoare secundare, nmolul reinut n aceste decantoare fiind trimis n concentratoare de nmol i apoi prin pompare ca nmol de recirculare n bazinele cu nmol activ, ceea ce prisosete (nmol n exces) fiind trimis n biocoagulatoare i decantoare primare. Pentru dezinfectarea apelor la care se folosete clorinarea, ca bazine de contact la filtrele biologice pot folosi decantoarele secundare; la bazinele cu nmol activ trebuie construite bazine de contact speciale deoarece n cazul utilizrii decantoarelor secundare speciale, bacteriile aerobe ar fi distruse prin clor pierzndu-se calitile nmolului activ.

Fig. 1.9. Schema de epurare mecano biologic [5]

1.3. Tipuri de staii de epurare

1.3.1. Staia de epurare a oraului Oradea

Staia de epurare este amplasat pe malul drept al rului Criul Repede, la sud de drumul naional E60 i este delimitat de ferma 8 SCCP, canal de evacuare CET I, rul Criul Repede si halda de lam a Interprinderii chimice Sinteza. Apele uzate din zonele joase ale municipiului sunt canalizate n 6 staii de pompare, de unde sunt pompate n colectoarele gravitaionale.Staia este racordat la cele dou colectoare principale: ovoid 70/105 cm i clopot de 165/260 cm ce colecteaz apele uzate menajere i industriale din municipiul Oradea i comunele nvecinate. Rolul staiei este de a epura mecano-biologic apele uzate precum i stabilizarea nmolurilor rezultate n urma proceselor de epurare.Amonte de staia de epurare exist un bazin de compensare a debitelor n perioada de ploi toreniale, debite ce revin n colectorul principal i sunt preluate n staia de epurare. Pentru compensarea lipsei de capacitate (Q > 2200 l/s) i prevenirea polurilor accidentale, aval de staia de epurare exist iazuri biologice ~ 50 Ha, de unde apele se evacueaz n rul Criul Repede n mod controlat i cu aprobarea Inspectoratului de mediu i direcia Apelor Criuri.Staia de epurare are rolul de a prelua i epura apa uzat menajer i industrial din Municipiul Oradea i unele zone limitrofe. Staia de epurare este de tip mecano-biologic iar efluentul staiei este deversat n rul Criul Repede.Staia de epurare cuprinde urmtoarele: bazin compensare debite, treapt mecanic, treapt biologic, iazuri biologice.

Fig. 1.10. Statia de epurare a orasului Oradea [6]

1. Bazin compensare debite - are rolul de a uniformiza variaiile orare de debit i de preluare a unor debite suplimentare n cazul ploilor abundente sau avarii in staia de epurare. Bazinul cuprinde: camera de intrare (intrare i iesire ap), grtar plan cu curire manual prevzut cu stvilare n amonte i aval, cmin de evacuare prevzut cu deversor i van de fund; apa, n caz de necesitate se descarc direct n Criul Repede.2. Treapta mecanic are rolul de a epura mecanic apa uzat intrat n staie.a. Camera de intrare - preia apele uzate din canalizarea tip clopot 260/165 i ovoid 70/110. Este prevzut cu dou stvilare, unul pentru intrarea apei pe treapta mecanic i unul pentru traseul de ocolire al staiei spre iazurile biologice n caz de debite suplimentare sau avarii n staia de epurare. b. Grtare rare - au rolul de a reine materiile grosiere din apa uzat intrat n staie. Sunt dou grtare plane, inclinaie 60O, distana ntre bare 20 mm, cu curare mecanic. Deeurile colectate sunt depuse mecanizat cu ajutorul a dou greble pe o band transportoare de unde se descarc n containere i sunt transportate la halda municipal de deeuri a oraului.c. Grtare dese - au rolul de a reine corpurile grosiere din apa uzat. Sunt patru grtare curbe, distana dintre bare de 16 mm, curire mecanic. Deeurile colectate sunt depuse mecanizat cu ajutorul a dou greble pe o band transportoare de unde se descarc n containere ce sunt transportate la halda municipal de deeuri a oraului.d. Deznisipator - are rolul de a reine materiile minerale din apa uzat (nisip, pietri). Este compus din ase compartimente n care are loc procesul de sedimentare, curirea compartimentelor efectundu-se cu ajutorul a dou poduri prevzute cu sistem de pompare aer-lift. Deeul rezultat este depus n dou bazine laterale betonate, unde are loc decantarea iar deeul este transportat la halda municipal de deeuri a oraului.e. Separator de grsimi - are rolul de a reine grsimile i uleiurile din apa uzat. Cuprinde trei compartimente, unde apa este aerat pentru ajutarea separrii. Prin ridicarea nivelului de ap, grsimile se dirijeaz manual ntr-un jgheab care deverseaz ntr-un bazin betonat de unde apa este reintrodus n flux iar grsimile sunt reinute n vederea eliminrii. Grsimile stocate constituie deeu periculos i actualmente nu avem soluii de depozitare definitiv sau distrugere.f. Decantoare primare - au rolul de a reine suspensiile fine din apa uzat. Fiecare din cele patru decantoare este prevzut cu un pod radial ce racleaz nmolul primar de pe radier. Nmolul primar rezultat este pompat n fermentatoare. Apa uzat epurat mecanic este pompat spre treapta biologic. g. Staie pompare nmol primar - are rolul de a pompa nmolul primar n fermentatoare. Staiile (dou) sunt dotate cu electropompe submersibile. h. Staie pompare ap epurat mecanic - are rolul de a prelua apa uzat epurat mecanic i de a o pompa spre treapta biologic de epurare. Staia funcioneaz n regim automatizat funcie de variaia de debite.3. Treapta biologic are rolul de a epura biologic apa uzat. Se compune din:a. Bazin de aerare - dou buci de 18000 mc fiecare, unde are loc procesul de epurare biologic cu nmol activ, sub aerare continu cu bule fine (3+1 turbosuflante cu funcionare automat, comandate de nivelul oxigenului din bazinele de aerare, 9.280 buci elemeni de aerare, 16 buci senzori oxigen dizolvat).

Fig. 1.11. Bazine de aerare i turbosuflante din staia de epurare Oradea [6]

b. Decantor secundar - are rolul de a separa apa epurat biologic de nmolul activ. Apa epurat biologic este deversat n rul Criul Repede iar nmolul activ este recirculat n bazinele de aerare, iar o parte (nmolul n exces) este evacuat spre fermentatoare.

Fig. 1.12. Decantorul secundar al staiei de epurare Oradea [6]

c. Staie de pompare nmol activ - are rolul de recirculare a nmolului activ n bazinele de aerare i de eliminare a excesului spre fermentatoare. Cele dou staii sunt dotate cu pompe submersibile de recirculare i exces.d. ngrotor de nmol - are rolul de a ngroa nmolul activ exces nainte de a fi introdus n fermentatoare. Din ngrotorul de nmol, nmolul ngroat este descrcat gravitaional n staiile de pompare nmol primar n vederea introducerii n fermentatoare.e. Stabilizare nmoluri - stabilizarea are loc n fermentatoare n urma unui proces anaerob. Fermentatoarele (2 buci a 3000 mc fiecare i 6 buci a 4000 mc fiecare) sunt cuplate dou cate dou la o camera de manevr prevzut cu pompe, toctoare, schimbtoare de cldur necesare recirculrii nmolului i meninerii unei temperaturi constante n masa de nmol. n urma fermentrii se obine biogaz i nmol fermentat care se descarc pe paturi de nmol. f. Paturile de nmol au rolul de a deshidrata nmolul prin drenarea apei de nmol iprin evaporare. Paturile sunt compartimentate, fiecare compartiment este prevzut cu dou drenuri (conducte azbociment acoperite cu diferite sorturi de pietri). Apa de nmol este condus prin sistemul de drenuri la staia de pompare ap epurat mecanic, de unde este pompat spre bazinele de aerare. Biogazul este colectat n trei buci gazometre care au rolul de nmagazinare biogaz i meninerea unei presiuni de220 mm col ap necesar alimentrii arztoarelor din centrala termic.

Fig. 1.13. Paturi de nmol din staia de epurare Oradea [6]

Centrala termic cuprinde 4 cazane de nclzire din care unul este pe combustibil lichid (celelalte sunt cu funcionare pe biogaz) i are rolul de a prepara agentul termic necesar nclzirii nmolurilor din fermentatoare i asigurarea nclzirii spaiilor de producie i asigurarea apei calde pentru personal.Alimentarea cazanelor cu combustibil lichid se efectueaz dintr-un rezervor subteran amplasat la o distan de cca 15 m de central (capacitate 14 000 litri).4. Iazuri biologice - au rolul de a epura biologic natural apa uzat descrcat n ele n urma ocolirii treptelor mecanic i/sau biologic n cazul unor debite suplimentare sau avarii n staia de epurare.Se ntind pe o suprafa de cca 57 ha i au un volum util de cca 1 mil mc. Apa epurat parial n caz de necesitate (lucrri sau atingere cote de atenie) este descrcat n rul Criul Repede prin intermediul a dou cmine betonate prevzute cu vane de golire.

1.3.2. Staie de epurare a apelor uzate urbane propus de firma Sawater, Australia.

Staia de epurare prezentat este o staie mixt realiznd tratarea apei att pe cale artificial ct i pe cale natural. Epurarea pe cale artificial este realizat ntr-o treapt mecanic compus dintr-o instalaie de sitare pentru separarea impuritilor mari i un decantor primar, o treapt biologic format dintr-o baterie de filtre biologice i un decantor secundar. Efluentul rezultat din treapta biologic este apoi tratat pe cale natural ntr-o lagun, rezultnd ape cu grad nalt de epurare. Nmolul rezultat n decantorul primar este fermentat anaerob rezultnd gaz de fermentaie care poate fi valorificat prin producerea de energie i nmol fermentat care este deshidratat n lagune de nmol.

Fig 1.14. Staie de epurare a apelor uzate urbane propus de firma Sawater, Australia

1.3.3. Staie de epurare a apei uzate urbane a oraului San Mateo, California, U.S.A.

Treapta mecanic este compus dintr-un decantor primar. Treapta biologic este format dintr-un bazin aerat cu nmol activ i un decantor secundar. Instalaia de dezinfecie clorineaz apa uzat la ieirea din treapta teriar i apoi o trateaz cu bioxid de sulf. Nmolul primar este amestecat cu nmolul secundar n exces, trecut printr-un ngrotor de nmol, condiionat chimic prin oxidare la presiune joas, iar apoi decantat. Nmolul decantat este deshidratat cu un filtru de vacuum i evacuat pe cale auto, iar faza lichid separat este fermentat anaerob ntr-o instalaie de fermentare metanic.Staiile de epurare n doua trepte de epurare, mecano-biologic, sunt staii de epurare complexe, destinate epurrii apelor uzate ncrcate cu substane organice care pot fi degradate sub aciunea microorganismelor din pmnt i ap.

Fig. 1.15. Schema staiei de epurare a apelor uzate urbane a oraului San Mateo, CA, U.S.A [7]

Procedeul de epurare biologic cu nmol activ, este un procedeu de epurare biologic aerob, i se aplic n staiile care trebuie s epureze volume mari de ape uzate. Este unul din cele mai eficiente procedee utilizate i implic costuri destul de sczute. Epurarea biologic cu nmol activ poate fi utilizat n mai multe variante: n sistem complet amestecat, aerare n trepte, contact-stabilizare, aerare prelungit, nitrificare cu aerare prelungit. Factorii cei mai importani n cazul epurrii biologice s-au dovedit a fi temperatura, ncrcarea organic i oxigenul dizolvat, care de fapt sunt ntr-o oarecare dependen. De aceea n exploatarea instalaiilor de epurare biologic trebuie s se in seama permanent de aceti trei factori.Prelucrarea nmolului separat n instalaiile de epurare este caracterizat de o mare instabilitate fiind descompus foarte uor anaerob, de aceea evacuarea sa direct pe platformele de uscare nu este recomandat. Stabilizarea nmolului se face prin fermentare anaeroba n bazine de fermentare nchise, mpreun cu alte deeuri rezultate n diferite procese, sau n amestec cu nmolul primar obinut n decantoarele primare, timpul de fermentare variind ntre 5 i 20 de zile. Gazul metan degajat poate fi captat n rezervoare i utilizat la nclzirea instalaiilor i a staiei de epurare. Nmolul deshidratat pe platformele de uscare nu prezint miros neplcut, poate fi uor loptat i transportat, fiind utilizat n agricultur ca ngrasmnt sau pentru hrana animalelor. Pentru dezinfectarea apelor la care se folosete clorizarea, ca bazine de contact la filtrele biologice pot folosi decantoarele secundare; la bazinele cu nmol activat trebuie construite bazine de contact speciale deoarece n cazul utilizrii decantoarelor secundare speciale, bacteriile aerobe ar fi distruse prin clor pierzndu-se calitile nmolului activat.

1.3.4.Statie de epurare a localitatii Geiselbullach (Munchen)

Staia de epurare a localitii Geiselbullach (Munchen) deservete 250.000 locuitori. Aceast staie utilizeaz un sistem inovator pentru tratarea apelor uzate, ce garanteaz creterea coninutului de substan uscat fr a crete ncrcarea n decantorul secundar, eliminarea excelent a azotului, reducerea nmolului n exces i controlul facil al aerrii, prin utilizarea biotextilelor Cleartec.

Fig. 1.16. Vedere de ansamblu i fluxul tehnologic al staiei de epurare Geiselbullach (Munchen) [8]

1 influent de la staia de pompare; 2 treapta mecanic de epurare; 3 deznisipator separator de grsimi; 4 debitmetru; 5 bazin cu nmol activ, pentru nitrificare i denitrificare; 6 decantor secundar; 7 monitorizare efluent; 8 staie de pompare nmol n exces i de recirculare a nmolului.1.4. Echipamente i utilaje folosite n treapta biologic a staiilor de epurare a apelor uzate urbaneGeneraliti Epurarea biologic, necesar cnd condiiile de evacuare n emisar impun un grad de epurare mai mare de 65% n privina suspensiilor i 35% n privina materiilor organice, se realizeaz pe cale artificial sau natural.Epurarea biologic artificial se face prin filtre biologice (biofiltre) sau n bazine de aerare cu nmol activ. Att filtrele biologice ct i bazinele de aerare cu nmol active au ca scop oxidarea substanelor organice dizolvate sau fragmentate fin (dispersie coloidala) i transformarea lor n substane mai stabile.Fenomenul de oxidare are loc prin intermediul microorganismelor aerobe aflate n membrane biologic la biofiltre sau n flocoanele de nmol active la bazinele de aerare. O serie de cercetri au indicat condiiile de realizare a epurrii biologice artificial n funcie de raportul CBO5/CC (consumul biochimic de oxygen la cinci zile fa de consumul chimic de oxygen) astfel : - pentru CBO5/CCO = 0,6 - apa este uor tratabil biologic; - pentru CBO5/CCO = 0,4 - apa este tratabil biologic; - pentru CBO5/CCO = 0,2 - apa este tratabil biologic numai n mediu aclimatizat; - pentru CBO5/CCO = 0,1 - apa nu este tratabil biologic; Aspura epurrii biologice au o influena inhibatoare i o serie ntreab de substane chimice. n fenomenul de epurare biologic elemental principal l constituie bacteriile aerobe. Bacteriile formeaz n general grupuri mari sau colonii care ajung chiar s fie vizibile cu ochiul liber. n cursul fenomenului de epurare a apeloz uzate, ele pot fi observate , de exemplu, sub form de flacoane plutitoare n bazinele cu nmol active sau sub form de membrane mucilaginoase pe materialul filtrant din biofiltre. n asociaie cu bacteriile, n fenomenul de epurare biologic acioneaz i protozoarele, precum i alte animale inferioare ca viermi , larve de insecte, etc. Bacteriile sunt foarte sensibile la acizi i baze. De aceea pH-ul apei care se epureaz trebuie s se menin n limitele neutre.Acest fapt prezint mare important n cazul epurrii apelor reziduale industriale care necesit epurare biologic, situaii n care este necesar corectarea corespunztoare a ph-ului (distilerii, tbcarii, etc.). n fenomenul de oxidare din epurarea biologic schimbul de substane se produce prin intermediul membrane bacteriilor, care nu las s treac prin ea dect apa, gazele i materiile dizolvate. Materiile solide i coloidale trebuie n prealabil trecute n stare de soluie, operaie care se efectueaz ctre enzime, substane active, secretate de membrane celulelor.n tot acest process specific aerob, bacteriile au dup cum se vede un rol preponderent.Dispariia reziduurilor organice este rezultatul fenomenului de adsorbie i al aciunii de suprafa la contactul cu membranele i cu flocoanele mucilaginoase n care triesc bacteriile.Materiile adsorbite de bacterii sunt apoi distruse de acestea, care i pstreaz n acest fel capacitatea de a reduce n continuare alte materii organice;acest lucru bacteriile l realizeaz prin consum de oxygen , fenomenul de reducere a materiilor organice fiind n esen deci o veritabil ardere n mediu umed. Produsele de oxidare sunt, n final, anhidridele carbonic, azotic i sulfuric, care, n prezena materiilor alcaline din apele uzate, se transform apoi n sruri solubile precum sunt carbonaii, nitraii i sulfatii, cu excepia unei pri din bioxidul de carbon care, dat fiind natur sa gazoas , rmne n soluie i se degaj ca atare.1.4.1. Filtre biologice (Biofiltre)

Biofiltrele constrituie o instalaie de epurare biologic artificial frecvent n practica actual a epurrii apelor reziduale.Filtrele biologice (biofiltrele) sunt obiecte tehnologice ale staiilor de epurare n care impuritile organice din apele uzate sunt eliminate de ctre o cultur de microorganisme aerobe care se gsete sub form de pelicul biologic fixat pe suprafaa unui material granular de umplutur inert din punct de vedere biologic.Pe scurt, procesul de epurare biologic ntr-un biofiltru are loc astfel: apa uzat cu coninut de impuriti organice este introdus pe la partea superioar a biofiltrului, strbate materialul granular la suprafaa cruia se dezvolt pelicula biologic i prsete instalaia pe la partea inferioar. Ca urmare a activitii microorganismelor, pelicula biologic se ngroae i la anumite intervale de timp se desprinde de pe umplutura (fenomen de nprlire) i este antrenat de ctre efluent. Bucile desprinse de pelicul biologic se ndeprteaz din efluent n cadrul unui decantor secundar cu care filtrul biologic lucrez n agregat. De menionat c rolul principal n procesul de epurare l au bacteriile aerobe, dar pe mai lng acestea, n filtrele biologice mai triesc i numr mare de alte microorganisme i organisme cum ar fi: protozoare, viermi, crustacee, larve de insecte, etc. n general o singur parcurgere a materialului de umplutur nu este suficient pentru obinerea unei eficiene corespunztoare de epurare a efluentului i din aceast cauz n cele mai multe cazuri efluentul se recircul dup decantare.Schema de principiu a unei instalaii de epurare cu biofiltru este prezentat n fig. 1.19.

Fig. 1.17. Schema de principiu a unei instalaii de epurare bilogic cu biofiltru [9]

Constructiv filtrele biologice sunt ansambluri de construcii supraterane i instalaii compuse, n principiu, din urmtoarele subansambluri principale (vezi figura 1.18.):

Fig. 1.18. Schema de principiu a unui biofiltru [9]

Pereii laterali ai fitrului biologic se construiesc n general din beton armat i au grosimi de 0,2 -0,3 m. Forma n plan transversal orizontal a filtrelor biologice (vezi figura 1.19.) poate fi dreptunghiular sau circular (la nceput biofiltrele au avut mai ales form dreptunghiular, dar n prezent majoritatea biofiltrelor au form circular).

Fig. 1.19. Forma biofiltrelor: Biofiltru circular cu distribuitor rotativ; Biofiltru rectangular cu distribuitoare pe pod rulant [9]

Radierul drenant este elementul de susinere a materialului drenant de umplutur i este executat de regul din semifabricate (de exemplu: plci din beton cu dimensiuni de 1m 0,5m 0,08m dispuse astfel nct s formeze ntre ele fante de 0,03m) aezate pe grinzi de susinere fixate pe radierul compact.Radierul compact se execut din beton sau beton armat i este asezat pe o fundaie de nisip i pietri. Radierul compact este construit cu o pant de 1 - 5% pentru a dirija scurgerea efluentului ntr-o rigol periferic.Materialul granular de umplutur trebuie ndeplineasc o serie de condiii i anume: s aib rezisten mecanic, s reziste la variaiile de temperatur i de compoziie ale apelor uzate, s aib o suprafa ct mai poroas i ct mai rugoas pentru a oferi peliculei biologice suprafee de contact ct mai mari, s nu conin substane inhibitoare pentru procesul de epurare biologic, s aib o constituie uniform i s nu conin pri fine care ar putea duce la colmatare i s fie curat. Iniial s-au utilizat materiale de umplutur cum ar fi: zgura provenit de la cazane, cocsul, roca spart de diferite origini, crmida, pietri, materiale ceramice, etc (vezi figura 1.20.). Dimensiunile ale particulelor constitutive ale umpluturii sunt n gama 30 100 mm, uzual 30 60 mm.

Fig. 1.20. Biofiltre cu materiale de umplutur clasice [9]

n prezent au fost concepute si se utilizeaz pe o scar din ce n ce mai larg materiale de umplutur din mase plastice cu diferite forme i structuri care ofer peliculei biologice suprafee de contact i condiii de dezvoltare mult superioare materialelor de umplutur clasice. n figura 1.21. este prezentat un filtru bilogic cu umplutur din material plastic, iar n figura 1.22. sunt prezentate diferite tipuri de materiale de umplutur din mase plastice cu diverse forme i structuri.

Fig. 1.21. Biofiltru cu umplutur din material plastic [9]

Fig. 1.22. Diferite tipuri de umpluturi din material plastic[9]

nlimea uzual stratului granular de umplutur variaz ntre 1 4 m depinznd de muli factori cum ar fi: concentraia impuritilor organice n influentul de ap uzat, tratabilitatea biologig a apei uzate, dimensiunile granulelor materialului de umplutur, modul de aerare a biofiltrului, gradul de epurare urmrit, etc. n general la biofiltrele obinuite nlimea stratului granular este de cca. 1,8 2 m.Sistemul de distribuie a influentului pe suprafaa filtrului biologic are rolul de a repartiza ct mai uniform influentul de ap uzat pe suprafaa materialului de umplutur. La modul cel mai general, distribuia apei uzate n biofiltru se poate face continuu sau intermitent. n ambele cazuri pentru distribuia apei sunt necesare distribuitoare, iar n cazul distribuiei intermitente, pe lng distribuitoare mai sunt necesare i rezervoare de dozare. Distribuitoarele pot fi fixe sau mobile, iar la rndul lor cele mobile pot fi rotative (utiliza