|tehnologii si biotehnologii de epurare a apelor uzate

- 1 - Capitolul I. Tema de proiectare S se proiecteze proiectul tehnologic al unei staii de epurare a apei uzate urbane. Se dau urmtoarele date: A. Debite de calcul Qzi, med = 0,260 m3/s; Qzi, max = 0,320 m3/s; Qorar, min = 0,225m3/s; Qorar, max = 0,320 m3/s. B. Compoziia apelor uzate care sunt introduse n staia de epurare Solide n suspensie: Ciss = 315 mg /l; Substane organice: - CBO5 = 305 mg /l; - CCOCr = 325 mg /l; Azot total : CiN = 12 mg /l; Temperatura apei uzate: 200C; pH = 7; Constanta de consum a oxigenului din apele uzate: K1 = 0,1 zi-1 C. Analize de laborator ale receptorului natural n care se deverseaz apele epurate: Oxigen dizolvat : COr = 6 mg O2/l (concentraia oxigenului dizolvat din receptor); Substane organice: CBO5 = 20 mg /l; CCOCr = 50 mg /l; Solide n suspensie: Cess = 50 mg /l ; Azot total: CeN = 2,5 mg/l; Temperatura medie a apei este de 100C; Constanta de oxigenare a apei: K2 = 0,2 zi-1 D. Studiile hidrologice ale emisarului indic: Viteza medie a apei: v = 1,5 m/s; Debitul emisarului : Qe = 5 m3/s; Coeficientul de sinuozitate al rului: = 1,2; Constanta vitezei de consum a oxigenului din apele uzate:Kr1= 0,1 zi-1 - 2 - E. Utilaje ce urmeaz a fi proiectate: Deznisipatorul Decantorul primar Bazinul de namol activ Decantorul secundar - 3 - Capitolul II. Memoriu tehnic Epurarea apelor uzate municipale si industriale reprezinta o necesitate a societatii contemporane in permanenta dezvoltare.Odata cu cresterea complexitatii structurii societatii, calitatea apei furnizate, diversitatea poluantilor, procesele de gospodarire ale apei si impactul asupra mediului inconjurator au devenit tot mai dificile ca subtilitate si complesitate. Cresterea populatiei si industrializarea continua necesara modernizarii societatii au condus la cresterea necesarului de apa si implicit a volumului de ape uzate deversate in rauri si mari. Daca apele uzate ar fi acumultate fara a fi epurate, descompunerea materialului organic continut ar conduce la producerea gazelor cu miros neplacut, iar microorganismele existente in apele uzate ar cauza imbolnaviri grave oamenilor. (Macoveanu, s.a., 1997). Lucrarea urmrete proiectarea unei staii de epurare a apelor uzate urbane, ct mai eficent din punct de vedere economic i ecologic, care asigur eliminarea unei categorii de poluani denumii refractari sau prioritari, care produc efecte economice i ecologice negative i care trec neschimbai prin treptele de epurare mecano-chimic i biologic (epurarea avansat). n primul capitol se pezint datele de proiectare a proiectului tehnologic al unei staii de epurare a apei uzate urbane. n al doilea capitol este prezentat memoriul tehnic. n al treilea capitol, se face o introducere asupra problemelor generale legate de epurarea apelor uzate industriale, cu referiri directe la epurarea mecanic, epurarea chimic i epurarea biologic a apelor uzate, la clasificarea i prezentarea principalelor compui organici nebiodegradabili (poluani refractari sau prioritari). n al patrulea capitol, se prezint principalele variante tehnologice de epurare a apelor uzate pentru eliminarea compuilor nebiodegradabili din apele uzate, grupate dup tipul procesului care st la baza metodei. Pentru fiecare din metode se prezint informaii legate de desfurarea procesului, utilajele specifice care se folosesc, factorii i condiiile care influeneaz efieciena procesului, mecanismele de reacie. Se prezint avantajele i dezavantajele aplicrii acestor procese, mai ales prin prisma epurrii unor cantiti mari de ape uzate, avnd n vedere i aspectele economice ale fiecrui proces. n urma analizrii avantajelor i dezavantajelor a fiecrei variante tehnologice de epurare, din punct de vedere ecologic i economic, se alege varianta optima pentru proiectarea staiei de epurare mecano-chimico-biologic. - 4 - n capitolul cinci, se prezint posibilitile de integrare a epurrii avansate n procesul tehnologic de epurare a apelor uzate urbane, pentru a realiza gradul de epurare dorit i dimensionarea utilajelor din cadrul staiei de epurare a apelor uzate urbane. In capitolul sase se prezint construciile i instalaiile direct legate de procesul tehnologic de epurare a apelor uzate si constructiile si instalatiile anexe statiei. n capitolul sapte este prezentat schema tehnologica a staiei de epurare a apelor uzate urbane. n capitolul opt este prezentat bibliografia utilizata pentru realizarea proiectului. - 5 - Capitolul III Aspecte generale privind epurarea apelor uzate Epurarea apelor uzate municipale si industriale reprezinta o necesitate a societatii contemporane in permanenta dezvoltare.Odata cu cresterea complexitatii structurii societatii, calitatea apei furnizate, diversitatea poluantilor, procesele de gospodarire ale apei si impactul asupra mediului inconjurator au devenit tot mai dificile ca subtilitate si complesitate. Cresterea populatiei si industrializarea continua necesara modernizarii societatii au condus la cresterea necesarului de apa si implicit a volumului de ape uzate deversate in rauri si mari. Daca apele uzate ar fi acumultate fara a fi epurate, descompunerea materialului organic continut ar conduce la producerea gazelor cu miros neplacut, iar microorganismele existente in apele uzate ar cauza imbolnaviri grave oamenilor. Societatea moderna dezvoltata in orasele industrializate produce un volum mare de ape uzate ce contin o diersitate de poluanti, dintre care mai ales cei generati de industrii sunt toxici pentru toate organismele vii si fac imposibila autoepurarea cursurilor de apa in care apele uzate au fost deversate. (Macoveanu, s.a., 1997). III.1.Poluanti caracteristici Principalele categorii de poluanti ce caracterizeaza apele uzate sunt: - reziduuri organice provenind din apele uzate menajere, industriale (industria organica de sinteza,fabrici de hartie ) si complexe de crestere a animalelor.Compusii organici instabili aflati in solutie pot fi cu usurinta oxidati prin consumarea oxigenului dizolvat in apa (receptor natural), micsorand astfel capacitatea de autoepurare a receptorului natural. - nutrientii includ azot, fosfor, compusi cu azot si fosfor, siliciu si sulfati. Principalele surse de regenerare le constituie apele uzate menajere si efluentii din industria ingrasamintelor chimice. Azotul si fosforul stimuleaza cresterea algelor provocand fenomenul de eutrofizare. - substante toxice, respectiv acizi, alcali, uleiuri,metale grele, cianuri, compusi organici proveniti din industri chimica, petrochimica sau ca urmare a folosirii insecticidelor. - suspensii inerte sau materiale fin divizate rezultate ca urmare a proceselor de spalare din diferite industrii ca, de exemplu, industria miniera. Prin depunerea solidelor in suspensii se perturba viata acvatica normala in receptorii naturali in care a fost deversata apa uzata. - 6 - - alti compusi oragnici cum ar fi sarurile sau agentii reducatori ( sulfiti sau saruri feroase), care apar in efluentii rezultati din diverse industrii. In cantitati mici, sarurile nu au efecte negative asupra mediului inconjurator, dar compusii reducatori, prin consumarea oxigenului dizolvat micsoreaza capacitatea de autoepurare a receptorului natural. - apa calda produsa de multe industrii care utilizeaza apa ca agent de racire. Deversarea ca atare a apei in receptorul natural perturba desfasurarea proceselor biologice de autoepuare. - contaminarea bacteriologica poate fi produsa de catre industriile alimentare, crescatoriile de animale sau canalizarea apelor menajere. (Macoveanu M., s.a., 1997) Necesitatea epurarii si evacuarii treptate a apelor uzate Pentru asigurarea cantitativa si calitativa a apei necesare tuturor folosintelor (industrii, irigatii, orase, etc.) este necesara, ca pe langa alte lucrari si masuri de gospodarire a apelor, sa se asigure utilizarea cu randament maxim a instaltiilor de epurare existente si sa se dezvolte noi tehnologii de epurare capabile sa asigure, din apa epurata o noua resursa de apa pentru alimentarea sistemelor de irigatii sau pentru industrii. Procesul de epurare constant in indepartarea din apele uzate a substantelor poluante in scopul protectiei calitatii apelor si in general a mediului inconjurator. Epurarea constituie unul din aspectele poluarii apei. Stabilirea comportarii multiplelor substante care polueaza apele de suprafata, precum si efectele lor asupra organismelor vii fac obiectul epurarii apelor. Epuarea apelor uzate se efectueaza in constructii si instalatii grupate intr-o anumita succesiune tehnologica in cadru unei statii de epurare. Marimea statiei de epurare va depinde de calitatea si cantitatea apelor uzate si ale receptorului si de conditiile tehnice care trebuie sa le indeplineasca amestecul dintre apa uzata si receptorul in aval de punctual de deversare a apelor uzate, astfel incat folosintele din aval sa nu fie afectate. Metodele si schele tehnologice de epurare difera dupa provenienta apelor uzate, respective dupa calitatea lor care exprima concentratia lor in diferita substante poluante. In aceasta directie se poate afirma cu certitudine ca exista o mare diferentiere intre apele uzate menajere si apele uzate imdustriale. Din acest motiv, in literatura tehnica de specialitate, sunt expuse metodele si caracteristicile instalatiilor din statia de epurare pentru ape uzate menajere si separate pentru ape uzate industriale. In practica curenta, canalizarea localitatilor prevede evacuarea in comun a apelor uzate menajere si a celor industriale, amestecul lor conducand la formarea apelor uzate orasenesti si la epurarea lor intr-o - 7 - statie de epurare comuna dimensionata la indicatori de calitate aferenti apelor uzate menajere. Daca apele uzate industriale nu indeplinesc acesti indicatori, ele vor fi supuse unui process preliminar de epurare partiala locala (preepurare) in cazul in care urmeaza a fi evacuate intr-o canalizare de ape uzate menajere, sau vor fi total epurate, can dele sunt varsate direct in receptor. Statiile de epurare se realizeaza cu costuri de investitii mari si cu cheltuieli de exploatare ridicate care, numai partial, pot fi recuperate. Din acest motiv, inca de la faza de proiectare si mai tarziu in timpul exploatarii, se impugn studii tehnico economice aprofundate in vederea gasirii solutiilor care sa contribuie la reducerea diferitelor costuri. In acest scop, se are in vedere aplicarea unor masuri preliminare de prevenire a poluarii apelor, respectiv usurarea epuarii apelor uzate. (Dima M.,1998 ) Apele uzate industriale constituie o parte, uneori destul de importanta a apelor uzate orasenesti, sunt admise in reteua de canalizare respective in statia de epurare numai in anumite condtii. Epurarea in comun a apelor menajere cu cele industriale este recomandata de literature de specialitate ori de cate ori amestecul de ape nu degradeaza sau impiedica functionarea retelei de canalizare si nu prejudiciaza buna functionare a statiei de epurare. Evacuarea apelor uzate industriale in reteau de canalizare oraseneasca si epurarea in comun cu apele orasenesti ofera urmatoarele avantaje : - asigura o cooperare eficienta intre industrie si oras, ambele urmarind reducerea de cost de pret al epurarii apelor uzate ; - apele industriale contin uneori materii nutritive necesare dezvoltarii in conditii optime a procesului de epurare, care in cazul epurarii separate ar trebui adaugate artificial ; - in cazul existentei unei singure statii de epurare comune, costul epurarii apelor uzate este mai redus ; - un singur responsabil cu epurarea apelor uzate pe intreg orasul poate raspunde mai eficient de epurarea apelor uzate. Uneori tratarea in comun a apelor orasenesti cu cele industriale este impiedicata, deoarece industria evacueaza o serie de substante care inhiba procesele de epurare. De aceea, de multe ori este mai indicata construirea de statii de preepurare, pentru apele uzate industriale. Conditiile evacuarii apelor uzate industriale in reteua de canalizare oraseneasca sunt prezentate in Normativul privind conditiile de descarcare a apelor uzate in retelele de canalizare a centrelor populate . (Negulescu M. , 1978) - 8 - III.2. Conditii de calitate pentru factorul de mediu apa. Normative Epurarea apelor uzate este o disciplina tehnica, n care se ntlnesc tiinele inginereti, fizica, chimia i biologia. Exista o bogata literatura de specialitate legata de operarea staiilor de epurare. Sunt nsa i reglementari legale i tehnice detaliate. Principalul act normativ specific este Hotarrea Guvernului nr. 188 din 28 februarie 2002 pentru aprobarea unor norme privind condiiile de descarcare n mediul acvatic a apelor uzate, publicata n Monitorul Oficial, Partea I nr. 187 din 20 martie 2002 si reactualizata in 2007. (http://www.greenagenda.org/eco-aqua/epurare.htm) n tabelul 3.1. sunt prezentate valorile limita a principalelor substane poluante din apa uzata, corespunzatoare gradelor de diluie cu valori 1-50-100. Tabelul 3.1. Domeniul de utilizare a apelor de suprafaa i valorile limita pentru unele caracteristici de calitate a apei Categoria Domenii de utilizare Caracteristici de calitate I -alimentarea centralizata cu apa potabila; O26mg/dm3 -alimentarea centralizata cu apa a unitailor de cretere a animalelor; CBO55mg/dm3 -alimentarea centralizata cu apa a intreprinderilor din industria alimentara i din alte ramuri de activitate (care necesita apa de calitatea celei potabile) CCO-Mg=10mg/dm3 -reproducerea i dezvoltarea salmonidelor n amenajari piscicole; CCO-Cr=10mg/dm3 -standuri organizate,piscine. Bacilli coli=105/dm3 II -alimentarea cu apa a amenajarilor piscicole cu excepia altor salmo-nicole; O25 mg/dm3 -alimentarea cu apa a unor procese tehnologice industriale; CBO57 mg/dm3 -scopuri urbanistice i de agrement CCO-Mn=15 mg/dm3 - 9 - III -alimentarea cu apa a sistemelor de irigaii CBO512 mg/dm3 O24 mg/dm3 -alimentarea cu apa a industriilor pentru scopuri tehnologice CCO-Mn=25 mg/dm3 CCO-Cr=30 mg/dm3 Se recomanda ca evacuarea n receptorul natural a apelor uzate ale caror grade de diluie sunt cuprinse ntre 50-100 sa se realizeze prin guri de varsare speciale de difuzie n vederea obinerii de valori limita admise (Dima M. - 1981). In normativul privind stabilirea de incarcare cu poluanti a apelor uzate industriale si urbane la evacuarea in receptori naturali, NTPA-001/002, sunt prezentate valorile limita admise. Acest normativ se aplica tuturor categoriilor de efluenti proveniti sau nu din statiile de epurare. Tabelul 3.2 Valori limita de ncarcare cu poluani a apelor uzate industriale i urbane evacuate n receptori naturali Nr. Ctr. Indicatorul de calitate U.M Valorile limite admisibile NTPA 001/2002 NTPA 002/2002 A Indicatori fizici 1 Temperatura C 35 40 B Indicatori chimici 2 Ph Umiditati pH 6.5 8.5 6.5 8.5 Pentru fluviul Dunarea 6.5 9.0 3 Materii in suspensie mg/dmc 35.0 (60.0) 350 4 Consum biochimic de oxigen la cinci zile mg0(2)/dmc 25.0 300 5 Consum chimic de oxigen - metoda cu dicromat de potasiu mg0(2)/dmc 125.0 500 6 Azot amoniacal mg/dmc 2.0(3.0) 30 7 Azot total mg/dmc 10.0(15.0) 8 Azotati[NO(3)] mg/dmc 25.0(37.0) - 10 - 9 Azotati[NO(2)] mg/dmc 1(2.0) 10 Sulfuri si hidrogen sulfurat mg/dmc 0.5 1.0 11 Sulfiti[SO(3)] mg/dmc 1.0 2 12 Sulfati [SO(4)] mg/dmc 600.0 600 13 Fenoli antrenabili cu vapori de apa mg/dmc 0.3 30 14 Substante extractibile cu solventi organici mg/dmc 20.0 30 15 Produse petroliere mg/dmc 5.0 16 Fosfor total mg/dmc 1.0(2.0) 17 Detergenti sintetici mg/dmc 0.5 25 18 Cianuri totale mg/dmc 0.1 1.0 19 Clor rezidual liber mg/dmc 0.2 0.5 20 Cloruri mg/dmc 500.0 21 Floruri mg/dmc 5.0 22 Reziduu filtrat la 105C mg/dmc 2000.0 23 Arsen mg/dmc 0.1 24 Aluminiu mg/dmc 5.0 25 Calciu mg/dmc 300.0 26 Plumb mg/dmc 0.2 0.5 27 Cadmiu mg/dmc 0.2 0.3 28 Crom total mg/dmc 1.0 1.5 29 Crom hexavalent mg/dmc 0.1 0.2 30 Fier total ionic mg/dmc 5.0 31 Cupru mg/dmc 0.1 0.2 32 Nichel mg/dmc 0.5 1.0 33 Zinc mg/dmc 0.5 1.0 34 Mercur mg/dmc 0.05 35 Argint mg/dmc 0.1 36 Molibden mg/dmc 0.1 37 Seleniu mg/dmc 0.1 38 Mangan total mg/dmc 1.0 2.0 39 Magneziu mg/dmc 100.0 - 11 - 40 Cobalt mg/dmc 1.0 (Normativele privind stabilirea limitelor de incarcare cu poluanti a apelor uzate industriale si urbane la evacuarea in receptorii naturali, NTPA 001/002) III.3. Caracterizarea apelor uzate municipale Actiunea pe care apele uzate o exercita asupra receptorilor depinde de compozitia si de concentratia lor in substante poluante. Pentru a putea proteja o statie de epuare capabila de a elimina poluarea receptorilor este necesar ca, in prealabil, sa fie cunoscute toate aspectele privind compozitia si caracteristicile apelor de canalizare deversate in receptori. Totusi, avand in vedere ca deversarea apelor industriale in reteua de canalizare publica a centrelor populate se desfasoara in conformitate cu normativul NTPA002/1997 care impune anumite restrictii calitative, la proiectarea statiilor de epurare orasenesti se poate admite ca parametric privind compozitia apelor uzate orasenesti sunt apropiati valorilor ce caracterizeaza apele uzate menajere. Din punt de vedere a starii fizice, materiile si substantele poluante din aple uzate se impart in: - materii insolubile aflate in apa sub forma unor suspensii grosiere, decantabile cu diametrul particulelor de ordinul zecilor de mm si sub forma de suspensii, emulsii si spuma; - particule coloidale, cu diametrul de la 0.1 pana la 0.01, fiind formate din suspensii care au sarcina electrica negative; - substante dizolvate care se afla in apa sub forma particulelor molecular dispersate care nu formeaza o faza distincta, sistemul devenind monofazic, adica solutie reala; Din punct de vedere al naturii lor, substantele poluante pot fi minerale, organice, bacteriologice si biologice. Poluantii minerali provin din solutiile sarurilor minerale, solutii de acizi si baze, particule argiloase, particule de minereu, de zgura, nisip, etc.. Poluantii organici pot fi de provenienta vegetala si animala. Cei de natura vegetala au ca element chimic principal carbonul si se refera la : resturi de plante, fructe, legume, hartie, uleiuri vegetale, etc. Cei de natura animala, caracterizati chimic printr-un continut ridicat de azot, sunt specifici apelor fecaloid-menajere, precum si in resturile tesuturilor musculare si adipoase a animalelor, substante din indutria piscicola, etc. - 12 - Poluantii de natura bacteriologica si biologica reprezinta microorganisme de diferite specii : ciuperci de mucegai si drojdie, alge marunte si bacterii, inclusiv bacteriile patogene (agenti ai tifosului intestina, ai dezinteriei, etc. ). Acest gen de impurificare este caracteristica apelor menajere si anumitor categorii de ape uzate industriale. Din punct de vedere chimic, acesti poluanti pot fi inclusi in categoria celor organici, dar, datorita interactiunilor cu celelate categorii de poluanti, pot fi categorisiti intr-o grupa speciala. Majoritatea determinarilor se efectueaza in laboratoare de profil, rezultatele obtinute fin evidentiate in fisele de analiza care cuprind toate caracteristicile fizice, chimice, bacteoriologice si biologice ale probelor de apa analizate. Caracteristicile fizice Temperatura apelor uzate infleienteaza majoritatea reactiilor fizice si biologice care au loc in procesul de epurare. Apele uzate uzate menajere au o temperatura cu 2 - 3C mai ridicata decat temperatura apelor de alimentare, cu exceptia cazului de deversari de ape calde tehnologice sau cand in retea se infiltreaza ape subterane. Determinarea temperaturii se efectueaza numai la locul de recoltare prin introducerea termometrului in apa de cercetat, iar citirea temperaturii se face dupa 10 minute de la introducerea termometrului fara a-l scoate din apa. Turbiditatea apelor uzate este data de particulele foarte fine aflate in suspensie, care nu sedimenteaza in timp. Turbiditatea nu constituie o determinare curenta a apelor uzate, deoarece nu exista o proportionalitate directa intre turbiditate si continutul lor in suspensii. Analizele de laborator se exprima in grade de turbiditate, 1 grad de turbiditate corespunzand la 1 mg SiO2/dm3 de apa. Orientativ, apele uzate menajere prezinta valori ale gradului de turbiditate in limitele de 400 500 o in scara silicei. Culoare apelor uzate menajere proaspete este gri deschis, iar culoarea gri inchis indica inceputul procesului de fermentare a materiilor organice existente in aceste ape. Pentru apele uzate care prezinta alte nuante de culori, rezulta ca amestecul acestora cu alte ape uzate industriale care patrund in reteaua de canalizare este dominat de aceasta din urma (ape verzi de la industriile de legume, ape galbene de la industriile prelucratoare de Cl, ape rosii de la uzine metalurgice etc.) Mirosul apelor uzate menajere proaspete este aproape imperceptibil; intrarea in fermentatie a materiilor organice este indicata de mirosul de H2S, de putregai sau de alte - 13 - mirosuri, de produse de descompunere. Apele uzate orasenesti pot avea mirosuri diferite imprimate de natura si provenienta apelor uzate industriale. Materiile solide totale care se gasesc in apa uzata pot si fi in stare de suspensie si materii solide dizolvate. Materiile solide in suspensie, la randul lor pot fi separabile prin decantare si materii coloidala. In functie de dimensiunile diferitelor particule si de greutatea specifica a acestor particule, materiile solide in suspensie se pot depune sub forma de sediment, pot pluti la suprafata apei sau pot pluti in masa apei. Caracteristicile chimice Compozitia chimica a apelor uzate menajere este foarte mult influentata de continutul de proteine, grasimi si hidrocarbonati din produsele alimentare, precum si de compozitia apei din reteaua de alimentare, care contine in anumite limite, carbonati, sulfati, cloruri, fier etc. Proteinele din organismul viu, in procesul schimbului de substante, conduc la formarea ureei, care sub influenta bacteriilor fermentative se transforma in azot amoniacal, forma frecventa in care azotul se afla in apele uzate. In afara de azot, substantele organice care intra in compozitia apelor uzate menajere, mai contin carbon, sulf, fosfor, potasiu, sodiu si clor sub forma de saruri. Determinarile de laborator ale caracteristicilor chimice se pot clasifica in analiza anorganice si analize organice. Caracteristici chimice anorganice Aciditatea apelor uzate este determinata de prezenta dioxidului de carbon liber, a acizilor minerali si a sarurilor acizilor tari cu baze slabe. Ea se exprima in ml substanta alcalina normala pentru neutralizarea unui dm3 de apa. Acest parametru este indicat a fi determinat pentru apele uzate industriale care ajung in statia de epurare urbana. Alcalinitatea apelor uzate este data de prezenta bicarbonatilor, carbonatilor alcalini si a hidroxizilor. Apele uzate menajere sunt usor alcaline, caracterizate prin valoarea pH-ului in limitele de 7,2 7,6. In laborator, aceasta caracteristica chimica se determina prin neutralizarea unui dm3 de apa de analizat cu o solutie de acid clorhidric diluat la 0,1 N exprimat in ml. pH-ul apelor uzate poate fi acid sau alcalin si constituie o cauza importanta perturbatoare a proceselor biologice din cadrul unei statii de epurare. Spre deosebire de aciditatea sau alcalinitatea unei ape, acest parametru exprima numai intensitatea aciditatii sau alcalinitatii, - 14 - adica nu exista o legatura directa intre pH-ul unei ape si cantitatea de acizi sau alcali care este in compozitia apei respective.Pentru determinarea pH-ului apei se folosesc metode colorimetrice si electrocolorimetrice. Pentru rapiditatea operatiei se folosesc discuri colorate cu hartie de turnesol sau aparate digitale electronice. Clorurile si sulfurile din apele uzate pot influenta procesele biologice de epurare daca cantitatile lor depasesc anumite limite. Clorurile sub forma de ioni de clor din apa uzata menajera provin in special, din urina de origine animala sau umana, ca urmare a consumului in alimentatie a clorurii de sodiu. Sulfurile din apele uzate menajere pot fi determinate si puse in evidenta sub forma de sulfuri totale, sulfuri de carbon si hidrogen sulfurat. Metalele grele existente, in special, in apele uzate industriale sunt toxice pentru microorganismele care participa la epurarea biologica a apelorsi la fermentarea anaeroba anamolurilor. Limitele admisibile pentru Cu, Zn, Cd, Pb, Hg, Co, sunt evidentiate in STAS 4706-88. Determinarea in laborator prin analize standard necesita durate mari de timp si echipament complex derivat din necesitatea utilizarii unei game largi de reactivi.In ultimul timp se practica metoda spectrofotometrieicu absorbtie atomica al carui aparat este capabil sa determine un numar de 27 elemente minerale, intre care si metalele grele mentionate. Substante radioacitve folosite din ce in ce mai mult medicina, tehnica etc, precum si la centralele atomice creaza noi probleme celor care se ocupa cu protectia calitatii apelor. Aceste substante care emit radiatii influenteaza procesele de epurare si pot fi periculoase pentru personalul de exploatare. Detergentii din apele uzate sunt substante tensioactive a caror structura molecualara este formata din doua grupari, o grupare hidrofoba si alta hidrofila. Dupa felul cum disociaza in apa, detregentii pot fi: Detergenti anionici a caror grupare hidrofila are un caracter acid si disociaza in ionul pozitiv (cationul) si ionul negativ (anionul) care este radicalul tensioactiv al moleculei. Detergentii anionici evacuati din gospodarii si din industrii sunt cei mai daunatori procesului de epurare. Detergentii cationici care au grupare hidrofila cu caracter bazic; Detergenti neionici a caror gupare hidrofila nu disociaza in apa. Detergentii sintetici mentionati, datorita modificarii tensiunii superficiale, pot favoriza actiunea nociva a unor toxice, usurand absorbtia acestora. Nitritii si nitratii sunt continuti in apa uzata proaspata in concentratii mai reduse. Concentratii mai mari se inregistreaza in statiile de epurare.nitritii din apa uzata provin din - 15 - oxidarea incompleta a amoniacului in prezenta bacteriilor nitrificatoare, deci prezenta nitritilor indica o apa proaspata in curs de transformare. Cantitatile maxime de nitriti din apele uzate menajere nu depasesc 0,1 mg NO2/dm3. Uneori nitritii pot proveni si din reducerea nitratilor in prezenta unei flore reducatoare si a unei temperaturi mai ridicate a mediului. Determinarea nitritilor se efectueaza imeditat dupa recoltare, pentru a preveni unele schimbari in echilibrul azotului prin activitate biologica. Nitratii din apa provin din mineralizarea substantelor organice poluante de natura proteica sau din fertilizatori si pesticide ce contin azot. Prezenta nitratilor indica o apa stabila din punct de vedere al transformarii. Nitratii pot constitui un factor de dezvoltare a algelor sau a altor vegetale acvatice, fiind recomandata prezenta lor, in anumite limite, in apa raurilor. In apele uzate menajere cantitatile de nitrati variaza intre 0,1 si 0,4 mg NO3 dm3. In statiile de epurare, prezenta nitratilor in apa epurata biologic indica o epurare buna si completa a apelor uzate brute, in schimb pentru a atenua procesul de eutrofizare a apelor, se impune reducerea lor in compusi simpli prin tehnologii de denitrificare. Produsele petroliere, grasimi si uleiuri formeaza o pelicula plutitoare care impiedica oxigenarea apei. Prezenta acestor substante in statia de epurare este daunatoare deoarece pot colmata filtrele biologice, sau pot impiedica dezvoltarea proceselor biochimice in bazinele de aerare cu namol activ si in procesele de fermentare a namolurilor. In apele menajere prezenta acestor substante este nesemnificativa, cantitati mai mari se gasesc in unele ape uzate industriale. De exemplu, prezenta in apa industriala a unor hidrocarburi de origine petroliera in concentratii mai mari de 5 mg/dm3 se simte prin miros, situatie frecvent intalnita la apele evacuate din combinatele petrochimice. In laborator, produsele petroliere se extrag cu eter de petrol si dupa evaporarea solventului se cantaresc. Caracteristici chimice organice Oxigenul dizolvat este un indicator care arata in mod global gradul de poluare al apelor cu substante organice. Cantitatea de oxigen care se poate dizolva in apa curata -asa numita limita de saturatie- depinde de temperatura si variaza de la 7,63 mg/dm3 la 200C si la 14,23 mg/dm3 la 00C. Solubilitatea oxigenului in apa mai depinde si de turbulenta la suprafata apei, de presiunea atomsferica, marimea suprafetei de contact, cantitatea de oxigen din apa sau sin atmosfera. Cantitatea de oxigen care lipseste unei ape pentru a atinge limita de saturare se numeste deficit de oxigen si indica o impurificare anterioara cu substante organice, care a condus la consumarea totala sau partiala a oxigenului dizolvat. - 16 - Continutul de oxigen din apa uzata indica gradul de prospetime al apei brute, precum si stadiul descompunerii substantelor organice in instalatiile biologice si in apele naturale. Fiind un indicator global care pune in evidenta starea de impurificare organica a apelor uzate, se recomanda ca acest indicator privind oxigenul dizolvat, sa fie analizat in asociatie cu consumul biochimic de oxigen, consumul chimic de oxigen, si stabilitatea relativa a apelor uzate. Consumul biochimic de oxigen (CBO) exprimat in mg/dm3 reprezinta cantitatea de oxigen consumata de catre bacterii si alte microorganisme pentru descompunerea biochimica, in conditii aerobe, a substantelor organice biodegradabile la temperatura si in timpul standard, de obicei la 200C si 5 zile, in care se noteaza cu CBO5. Determinarea marimii CBO5 se face in functie de destinatia analizei probei, atat pentru apele uzate brute cat si pentru apele epurate. Rezulta ca CBO5 va indica cantitatea de oxigen necesara pentru oxidarea materiilor organice coloidale si dizolvate, precum si a acelei parti de materie organica nedizolvata care a fost retinuta in decantoare. Consumul chimic de oxigen (CCO) sau oxidabilitatea apei, reprezinta cantitatea de oxigen, in mg/dm3, necesara pentru oxidarea tuturor substantelor organice sau minerale oxidabile fara ajutorul bacteriilor. Oxidabilitatea reprezinta cantitatea de oxigen echivalenta cu consumul de oxidant. Substantele organice sunt oxidate la cald, iar cele minerale la rece. Oxigenul chimic necesar se consuma destul de repede, motiv ce recomanda efectuarea acestei determinari la apele uzate, in special la cele in amestec cu apele uzate industriale, pentru a elimina unele neajunsuri specifice determinarii CBO-ului legate de timpul mare necesar efectuarii analizei, incertitudinea stablirii vitezei consumului de oxigen si a consumului total de oxigen in faza primara. Pentru apele uzate industriale care contin substante toxice ce distrug microorganismele din apa si deci nu se poate determina CBO, aceasta determinare va constitui singurul indicator asupra prezentei substantelor organice; in schimb nu ofera posibilitatea de a diferentia materia organica stabila si nestabila din apa uzata. Carbonul organic total (COT) constituie o metoda de determinare a nivelului de poluare organica a apelor uzate, care, spre deosebire de determinarile prin CBO si CCO rezultatele sunt mai exacte datorita eliminarii variabelelor care intervin in analizele CBO si CCO. In esnta, metoda consta in oxidarea materiilor organice si conversia lor in bioxid de carbon si apa; gazul generat se capteaza printr-o solutie caustica de concentratie standard si cu ajutorul unui analizor de carbon se determina, masurand titrimetric bioxidul de carbon, concentratia materiilor organice din apa. Principiul metodei consta in oxidarea completa a unei - 17 - probe de apa uzata, iar bioxidul de carbon rezultat este injectat intr-o coloana cu suport ce formeaza faza stationara si care se incalzeste la o anumita temperatura. Consumul total de oxigen (CTO) determinat pe principiul cromatografiei in faza gazoasa evidentiaza toate substantele organice si anorganice existente in proba de ape uzate care intra in reactii chimice pana la nivelul de oxizi stabili. Gazul purtator -faza mobila- il constituie azotul. Eficienta acestei determinari, in special pentru apele uzate indusrtiale poate fi apreciata sensibil apropiata cu realitatea privind compozitia organica a acestor ape, intrucat in acest mod sunt oxidate si substante greu oxidabile. Azotul sub forma de amoniac liber, azotul organic, nitritii si nitratii constituie azotul total din apa uzata bruta. Amoniacul liber constituie rezultatul descompunerii bacteriene a materiilor organice. In apele uzate menajere amoniacul liber poate varia in limitele 15-50 mg/dm3. Azotul organic si amoniacul liber reprezinta indicatori de baza care pun in evidenta gradul de poluare organica azotoasa ale apelor uzate. In general apele uzate menajere proaspete au un continut ridicat de azot organic si scazut de amoniac liber; situatia este in raport invers pentru apele uzate mai putin proaspete care au intrat deja in fermentatie. Caracteristici bacteriologice si biologice Apele uzate in compozitia carora se afla materii organice, sunt populate si cu specii de organisme care valorifica resursele de hrana respective si care, in decursul dezvoltarii lor, s-au adaptat unor conditii unilaterale de mediu. Aceste organisme constituie indicatorul biologic ce caracterizeaza pozitiv gradul de incarcare a apei cu substante organice sau gradul sau de sprobitate. Organismele respective sunt formate din bacterii, protozoare, alge, etc. Din punct de vedere al nutritiei, bacteriile se impart in autotrofe si heterotrofe. Bacteriile autotrofe utilizeaza pentru hrana substante minerale. Carbonul necesar pentru sinteza glucidelor, lipidelor si protidelor il iau din bioxidul de carbon, carbonati si bicarbonati. Bacteriile heterotrofe au nevoie de materii organice ca sursa de carbon si energie. Pentru determinarea gradului de infectare a apei cu bacterii patogene se efectueaza o anliza a apelor pentru a pune in evidenta existenta bacteriilor din grupa Coli-bacterii care prezinta un component tipic al microflorei intestinale. Bacteria coli nu constituie o bacterie patogena, dar constituie un indicator al existentei in apa uzata a dejectiilor de animale si umane si deci existenta de bacterii patogene. Pentru a aprecia gradul de poluare bacteriana a apei uzate se determina titrul Coli care reprezinta volumul cel mai mic de apa uzata in care exista o singura bacterie Coli. Determinarea organismelor existente in apele uzate dupa sistemul saprobiilor care cuprinde speciile de organisme caracteristice apelor impurificate cu substante organice isi - 18 - gaseste o aplicare din ce in ce mai larga. Astfel, prezenta sau absenta unor organisme poate oferi indicatii asupra desfasurarii procesului de epurare biologica din cadrul unei statii de epurare. Aceeasi observatie este valabila si in cazul proceselor de fermentare a namolurilor. Varietatea organismelor in procesele tehnologice mentionate este mai mare fata de cea existenta in apele uzate brute unde speciile de organisme sunt foarte reduse, ceea ce impune efectuarea de analize biologice, in mod sistematic, in statiile de epurare.(Dima M., 1998) - 19 - Capitolul IV Tehnologia adoptata pentru epurarea apelor uzate IV.1. Variante tehnologice de epurare a apelor uzate municipale Stadiul actual al epurarii apelor uzate industriale in Romania se limiteaza la procesele conventionale de epurare care au loc in statiile de epurare industriale si municipale, de tip endofpipe treatment in multe cazuri, unitatile industriale realizeaza o preepurare dupa care deverseaza efluentii industriali in sistemele de canalizare pentu a fi epurate ulterior in statia municipala de epurare. In functie de incarcarea apelor uzate cu poluanti si modalitatea de deversare, se pot utiliza variante de epurare conventionale care sa includa una sau mai multe procese dupa cum urmeaza : Procedeele de epurare mecanica asigura retinerea prin procese fizice a substantelor solide din apele uzate. Pentru retinerea crpurilor solide de dimensiuni mari se folosesc gratare si site ; pentru separarea, prin flotatie sau gravitationala, a uleiurilor si grasimilor care plutesc in masa apei uzate, se folosesc separatoarele de grasimi, iar sedimentarea materiilor solide are loc in deznisipatoare, decantoare sauf ose septice. In epuearea mecanica se retine si o parte din materia organica biodegradabila, datorita asocierii acesteia cu solidele in suspensie. Procedeele de epurare mecano-chimica se aplica la apele uzate in compozitia carora predomina materii solide in suspensie, materii coloidale si dizolvare, care nu pot fi retinute decat numai prin epurarea cu reactivi chimici. Acest procedeu este aplicat frecvent in epurarea apelor uzate ndustriale, pentru industriile miniera, extractiva, alimentara, petrochimica. Epurarea mecanica si epurarea mecano-chimica constituie epurarea primara a apelor uzate. Procedeele de epurare mecano-biologica se bazeaza pe actiunea comuna a proceselor mecanice, chimice si biologice si pot avea loc in conditii natural sau in conditii artificial prin filtrare biologica sau in bazine de aerare cu namol activ. Constructiile si instalatiile in care se realizeaza procedeele biochimice de epurare, avand drept scop final, retinerea materiilor solide dizolvate si in special a celor organice. Namolul produs in treapta biologica este retinut, prin decantare, in decantoarele secundare. In aceasta treapta de epurare sunt necesare unele constructiisi instalatii de deservire. Epurarea fizico-chimica precede etapa de epurare biologica si realizeaza eliminarea unor poluanti care, in conditii normale pot incetini sau chiar inhiba acest process. In functie de caracteristicile apei uzate, se pot aplica in etapa de epurare fizico-chimica urmatoarele operatii : - Coagularea-flocularea si precipitarea chimica au ca scop eliminarea coloizilor, a materiilor grele, solidelor in suspensie. - 20 - Aceste procese se bazeaza pe transformarea poluantilor din apele uzate in produsi insolubili si usor sedimentabili, in urma unor reactii chimice, dar pot avea loc si in urma schimbarii unei conditii fizice. Eficienta procesului depinde de natura agentului coagulant, de pH, taria ionica si de natura si concentratia apelor uzate. - Sedimentarea sau flotatia cu aer dizolvat sau filtrarea se pot utiliza pentru separarea flocoanelor si precipitatelor rezultate anterior. Introducerea flotatiei su aer dizolvat in locul sedimentarii clasice a permis imbunatatirea eficientei procesului de epurare fizico-chimica si respectiv scaderea costurilor de investitiesi operare. Epurarea biologica este procesul prin care substantele poluante sunt transformate de catre cultura de microorganisme in produsi de degradare inofensivi si masa celulara noua. Rolul principal in epurarea biologica o au microorgansmele care se pot dezvolta in prezenta oxigenului sau in absenta acestui. Epurarea se realizeaza cu ajutorul metabolismului bacterian. Epurarea biologica este influentata de o serie de factori cum ar fi temperatura. pH-ul, concentratia poluantilor in apa ce urmeaza a fi epurata, aportul de oxigen, incarcarea organica si hidraulica. Epurarea biologica poate fi naturala si se realizeaza in campuri de irigare si filtrare, filtre de nisip si iazuri de stabilizare sau artificiala care care a fost conceputa pentru a depasi problemele asociate epurarii naturale. Epurarea biologica cu namol activ este un proces aerob, in care aerul necesar dezvoltarii microorganismelor poate fi furnizat prin aerare pneumatic, prin aerare mecanica sau prin aerare combinata. In epurarea in instalatii cu film biologic cultura de microorganism se dezvolta pe un support inert din punct de vedere biologic, care asigura o suprafata de contact mare, si are de asemenea o permeabilitate mare la trecerea apei uzate. Epurarea biologica in conditii anaerobe reprezinta in multe cazuri o alternative importanta in epurarea apelor uzate din industria celulozei si a hartiei. Industria organic de sinteza, industria alimentara si industria textila. Procesele de epurare avansata sunt capabile sa elimine poluantii prioritari care de obicei nu pot fi eliminate prin aplicarea tehnologiilor conventionale si care permit recirlularea sau chiar rreutilizarea efluentilor industriali. - 21 - Implementarea unor tehnologii de epurare avansata pentru recircularea apelor uzate industrial se bazeaza, printer altele, pe functionarea eficienta a proceselor de epurare existente.(Teodosiu, 2007) IV.2 Factori care influenteaza selectia operatiilor si proceselor unitare in alcatuirea schemei tehnologice de epurare Schema tehnologica de epurare este reprezentarea grafica a combinatiilor de operatii si procese unitare folosite pentru a se realiza scopul dorit si anume - epurarea apelor uzate cu un anumit nivel de epurare. Cei mai importanti factori care intervin in evaluarea si selectia operatiilor si proceselor unitare sunt: - Posibilitatile de aplicare a procesului de epurare - sunt evaluate pe baza experientei anterioare, a datelor din literatura, din instalatii pilot si instalatii in functiune. - Debitul de ape uzate - procesele alese trebuie sa corespunda debitului de ape uzate estimat, de exemplu, iazurile de stabilizare nu sunt corespunzatoare pentru debite mari. - Variatiile de debit si compozitie ale apei uzate - cele mai multe procese de epurare au rezultate mai bune in conditii relativ constante de debit si compozitie ale apei uzate. De cele mai multe ori se practica uniformizarea debitelor si compozitiei apelor uzate inainte de a se trece efectiv la epurarea acestora. - Caracteristicile apei uzate - influenteaza in mod direct tipul proceselor folosite fizice, chimice, biologice, epurare avansata. - Poluantii care inhiba sau mentin neschimbati in cursul epurarii apelor uzate. Este necesar sa se identifice acesti poluanti in ape uzate pentru a alege in mod corespunzator schema de epurare; compusii organici nebiodegradabili inhiba desfasurarea procesului de epurare biologica, deci trebuie eliminati intr-o etapa anterioara printr-o metoda de epurare avansata. - Conditii climaterice - temperatura influenteaza viteza de reactie a multor procese chimice si biologice. - Conditii de reactie si alegere a reactorului alegerea si proiectarea reactorului se bazeaza pe considerente cinetice si termodinamice, fiind importante de asemenea, tipul de reactie prin care se realizeaza eliminarea poluantilor, folosirea eventuala a catalizatorilor, posibilitatile de intensificare a transferului de masa sau caldura. - 22 - - Performantele realizate sunt de obicei exprimate prin prisma calitatii efluentului, valoarea concentratiei poluantilor in efluent trebuie sa fie conform cu valoarea admisibila din standardele nationale. - Reziduurile rezultate tipurile si cantitatile de reziduuri solide, lichide sau gazoase, obtinute din procesul de epurare trebuie sa fie cunoscute sau estimate din studii de laborator sau la scara de pilot. - Prelucrarea namolurilor rezultate din procesul de epurare selectia sistemelor de prelucrare a namolurilor trebuie sa corespunda cu sistemul de epurare ales tinand cont si de modul in care ar putea afecta prelucrarea namolurilor procesul de epurare al apelor uzate. - Factorii de mediu directia vantului, zgomotul, circulatia, distanta fata de zona rezidentiala, caracteristicile emisarului, influenteaza sau conditioneaza restrictiv unele procese sau amplasarea statiei de epurare. - Necesarul de substante chimice trebuie cunoscute cantitatile, efectul chimicalelor si modul in care acestea afecteaza costul procesului de epurare pe ansamblul sau si de tratare a deseurilor rezultate. - Necesarul de energie si alte resurse trebuie cunoscut necesarul energetic: energie electrica, combustibil, apa de racire al proceselor selectate. - Necesarul de personal este important sa se cunoasca numarul de oameni si nivelul lor de calificare, precum si timpul in care se poate realiza calificarea lor. - Conditii de exploatare si fiabilitate este necesar sa se cunoasca conditiile deosebite de exploatare, lucrul la temperaturi si presiuni mari cu substante toxice, necesarul si costul aparaturii suplimentare. - Procese auxiliare utilaje auxiliare, depozitare, pompare, transfer termic, trebuie sa fie cunoscute la fel ca si efectul nefunctionarii acestora asupra calitatii efluentului. - Performantele procesului de epurare sunt importante performantele pe termen lung ale operatiilor si proceselor unitare, influenta concentratiilor soc ale poluantilor asupra acestora. - Complexitatea procesului sunt foarte utile informatiile asupra complexitatii exploatarii instalatiei de epurare in conditii obisnuite sau de urgenta precum si nivelul necesar de pregatire a operatorilor. - Compatibilitatea cu instalatiile deja existente operatiile sau procesele unitare pot fi compatibile cu instalatiile existente, expansiunea statiei de epurare facandu-se astfel rapid. - 23 - - Spatiul necesar se considera atat necesarul pentru instalatiile existente cat si pentru dezvoltarile ulterioare. (Matei Macoveanu si altii, 1997) IV.3 Determinarea gradului de epurare necesar Determinarea capacitii staiei de epurare, precum i eficienta sa, sunt calculate funcie de valorile gradului de epurare necesare pentru principalii indicatori de calitate ai apelor uzate. Prin grad de epurare necesar se nelege procentul de reducere, ca urmare a epurrii, aunei pri din elementele poluante de natur fizic chimice si biologic din apele uzate, astfel nct, procentele rmase n apa epurat s satisfaca cerintele legislative impuse apei uzate epurate avand in vedere diluatia si amestecarea acesteia cu apa emisarului considerat. (relatia 1) 100Ci CfGECi= [%], n care: Ci reprezint valoarea concentraiei iniiale a indicatorului fizic, chimic din apele uzate, pentru care se determin gradul de epurare, (mg/L) ; Cf - reprezint valoarea concentraiei finale a aceluiai indicator dup epurarea apei uzate, (mg/L); Un parametru care intervine n calculele de proiectare a unei staii de epurare de ape uzate urbane, care deverseaz n emisar, apa de suprafa este gradul sau raportul de diluie notat cu d i care este dat de relaia 2: Qdq= , n care: Q-este debitul emisarului, (m3/s), Q=5 m3/s; q- reprezint debitul maxim zilnic ape uzate, (m3/s), q=0,270m3/s.

m3/s ntr-o seciune intermediar de la gura de vrsare pn la seciunea de amestecare complet raportul de diluie real va fi exprimat prin relaia 3 i anume : ' Qd aq= , n care: - 24 - a-coeficientul de amestecare corespunztor seciunii considerate a crei valori poate varia ntre 0,7-0,9; se adopt a=0,87 a=0,99 d=a

m3/s d=a

m3/s n cazul n care amestecarea ar fi perfect valoarea lui va fi a = 1 i corespunde formulei de calcul. n unele calcule i studii hidraulice valoarea coeficientului de amestecare este dat de relaia lui I.D. Rodziler: 3 3 1 1 L L e a Q e q o o = + =

n care: a-reprezint coeficientul de amestec ; o -reprezint coeficientul exprimat prin relaia lui V.A. Frolov ; 2Dto | = , n care : = coeficient ce ine cont de locul i tipul evacurii apei uzate n emisar; Se adopt = 1,5 corespunztor evacurii la talveg; = coeficient de sinuozitate al receptorului; = 1,2. Dt = 200v H m2/s ; n care: v- viteza medie a receptorului, v=1,5 m/s H- adncimea medie a receptorului, H= 1,8 m (se adopt); q debitul maxim zilnic al apei uzate, q=0,270m3/s; 1, 5 1,80, 0135200Dt Dt= = 2[ / ] m s ; - 25 - L distana total dup talveg de la puctul de vrsare al apei uzate pn la seciunea examinat privind calitatea emisarului, m (n calcule seciunea examinat se consider situat la 1 km amonte de seciunea de folosin). L = Ltem- 1km=15-1= 14 km = 14000 m Se adopta L tem = 15 km . 2Dto | = ,

Se calculeaz lungimea de amestecare indicat cu ajutorul relaiei (se calculeaz utiliznd ambele valori ale lui a [Dima M.-1981]. 1. Lam=[

()()]3 [

()()]3Lam=153,839m Lam=[

()()]3 [

()()]3 am=572,877m Dup determinarea gradului de diluie real se calculeaz gradul de epurare necesar pentru poluanii importani considerai n tema de proiectare, aa nct, dup epurare i amestecare cu apele emisarului s se ncadreze n condiiile de calitate, categoria a doua de ape de suprafa. IV.3.1. Determinarea gradului de epurare pentru materii n suspensii Se va aplica formula general de determinare a GE particularizat pentru materiale n suspensii: 100ss ssssCi CfGECi= | | % n care: ssCi -reprezint cantitatea de materii n suspensii din apele uzate brute, ce intr n staia de epurare, ssCi =4103/ mg dm ( ; ssCf - valoarea finala a concentratiei materiei solide in suspensie, conform NTPA 001/2005. - 26 - GE=

IV.3.2 Determinarea gradului de epurare necesar pentru substane organice (CBO5) Acest calcul se definete n urmtoarele situaii: a. cnd n afar de diluii i amestecare intervine i procesul natural de autoepurare a apei prin oxigenare la suprafa; b. cnd n ecuaia de bilan calculele se bazeaz numai pe diluie i amestecare i nu iau n considerare procesul de autoepurare; c. funcie de condiiile impuse prin NTPA 001/2002. a. Se ia n considerare diluia, amestecarea i procesul de autoepurare prin oxigenarea apei. CBO5a.u.q10-k1t + a QeCBO5 r 10-k1rt = (aQe +q) CBO5 a.m. unde: CBO5 a.m reprezint cantitatea de CBO5 admisibil a fi evacuat n emisar pentru amestec, n seciunea de calcul (7 mg/L); k1 = 0,1 zi-1 - coeficient de oxigenare sau constanta de consum a oxigenului n ape uzate; k1r = 0,1 zi-1 - constanta de consum a oxigenului din apele emisarului n amonte de gura de vrsare; q debitul zilnic maxim, q=0,270 m3/; Q debitul emisarului, Q=5 m3/s; a = 0,8; t timpul de curgere a apei ntre seciunea de evacuare i seciunea de calcul;

CBO5 r-reprezint cantitatea de substan organic, exprimat prin CBO5, al apelor emisarului n amonte de gura de vrsare, (2 mg/l); ( )11 155 5 511010 10r amk t au am rk t k tCBO a QCBO CBO CBOq = + =

(

)

83,979mgO2/L GE=

- 27 - b)Se ia n consideraie numai amestecarea i diluia, ecuaia de bilan fiind: CBO5 auq+aQCBO5r=(q+aQ) CBO5am CBO5 au= aQq(CBO5am CBO5r)+ CBO5am=

( ) mgO2/L GE=

c)Se ia n calcul valoarea impus de NTPA 001/2005. CBO5 NTPA=25 mg/l GE=

Se constat c valorile gradelor de epurare n ceea ce privete CBO5-ul variaz intre 79,21-93,58 funcie de modul de diluie i raportare. IV.3.3 Determinarea gradului de epurare necesar dupa oxigenul dizolvat n general, GE privind oxigenul dizolvat se va calcula funcie de CBO5 la amestecare folosind relaia: CBO5am=FDmax n care : F- factor cu valori ntre 1,5-2,5, se adopt F= 2 Dmax- deficit maxim de oxigen n aval de seciunea de avacuare i rezult din diferentele intre concentraia oxigenului dizolvat la saturaie (20satCO = 9,2 mg/l) i concentraia oxigenului dizolvat ce trebuie s existe n orice moment n apa receptorului (COr). 20max max max25 5 29, 2 6 3, 26 /2 3, 2 6, 4 /sat rram amD CO CO D DCO mgO LCBO CBO mgO L= = === = Concentraia CBO5 , intr-o ap uzat, se determin folosind urmtoarea relaie de calcul care ia n consideraie bilanul n ceea ce privete CBO5. CBO5au= Se calculeaz n continuare CBO20 pentru ape uzate: CBO20au= 1,46CBO5au mg/L = 1,46 99,59=145,401mgO2/L - 28 - 20 2020au ram q CBO a Q CBOCBOq a Q + =+

CBO20r= 1,46CBO5r mg/L = 1,46 2=2,92 mgO2/L Se calculeaz deficitul de oxigen ca fiind : DO=COs- COr COs(la 100C)= 11,35 mgO2/L DO=11,35- 6=5,35 mgO2/L Se determin timpul critic la care se realizeaz deficitul maxim de oxigen (dup gura de vrsare) din apa rului: tcr=

*()

+

*()

+

Calculul deficitului critic (maxim de oxigen) Dcr=

(

)

=

(

)

mg/lO2 Se compar concentraia oxigenului necesar vieii acvatice ntr-o ap de suprafa (>4mg/l) cu concetraia minim de oxigen. Comin=COs-Dcrmg/l=11,35-5,06=6,29m/l COs=11,35mgO2/l la

Daca COmin>4mg/l atunci amestecul emisarului cu apa uzata epurata indeplineste conditia pentru viata ecosistemului. IV.3.4 Calculul gradului de epurare necesar pentru azot total Se va aplic formula general a GE privind Ntotal considernd valoarea maxim admis a concentraiei Ntotal conform NTPA 001/2005. CNtotal(conform NTPA 001/2005)= 10 mgN/l

n care: - 29 - -reprezint cantitatea de azot total, care intr n staia de epurare, n / mgN L; -reprezint cantitatea de azot total, la evacuarea din staia de epurare, n / mgN L. IV.4 Calculul concentratiilor intermediare relizate pentru etapele de epurare mecanica si biologica (solid in suspensie, CBO5, CCO-cr, N) Exemple de variante tehnologice: Varianta I Varianta II Varianta III Varianta I Solide in suspensie Grtare, Site GE=4%, G/S DZ C/F DP BNA DS G/S DZ SG C/F DP BNA DS G/S DZ BE DP BNA DS G/S DZ C/F DP BNA DS - 30 - ( )

( )

Deznisipare, GE=7%, ( )

( )

Decantor primar + coagulare floculare , GE=50%, ( )

( )

Bazin cu nmol activ+ Decantor secundar,GE=85%, ( )

( )

CBO5 Grtare, GE=0%, ( )

( )


( )

- 31 - Coagulare/Floculare, GE=50% ( )

( )

Decantor primar, GE=35%, ( )

( )

Bazin cu nmol active+Decantor secundar,GE=85%, ( )

( )

CCO-Cr Grtare,GE=0%, ( )

( )

Deznisipare,GE=8%, ( )

( )

Coagulare/Floculare, GE=50% ( )

( )

Decantor primar, GE=35%, - 32 - ( )

( )

Bazin cu nmol active+ Decantor secundar,GE=80%, ( )

( )

Azot Grtare,GE=0%, ( )

( )

Deznisipare,GE=0%, Deznisipare


( )

Decantor primar, GE=25% ( )

( )

Bazin cu nmol active+Decantor secundar,GE=60% ( )

( )

Varianta II G/S DZ SG C/F DP BNA DS - 33 - Solide in suspensie Grtare, Site GE=5%, ( )

( )


( )

Separator de grasimi, GE=80% ( )

( )


( )


( )

Bazin cu nmol activ+ Decantor secundar,GE=80%, ( )

( )

- 34 - CBO5 Grtare, GE=0%, ( )

( )


( )


( )


( )


( )

Bazin cu nmol active+Decantor secundar,GE=80%, ( )

( )

- 35 - CCO-Cr Grtare,GE=0%, ( )

( )


( )


( )


( )


( )

Bazin cu nmol active+ Decantor secundar,GE=80%, - 36 - ( )

( )


( )



( )


( )

Decantor primar, GE=25% ( )

( )

Bazin cu nmol activ+Decantor secundar,GE=60% ( )

( )

- 37 - Varianta III Solide in suspensie Grtare, Site GE=5%, ( )

( )


( )

Bazin de egalizare + Decantor primar, GE=60% ( )

( )

Bazin cu nmol activ + Decantor secundar,GE=85%, ( )

( )

G/S DZ BE DP BNA DS - 38 - CBO5 Grtare, GE=0%, ( )

( )


( )


( )


( )

CCO-Cr Grtare,GE=0%, ( )

( )


( )

- 39 - Bazin de egalizare + Decantor primar, GE=30% ( )

( )


( )


( )



( )

Bazin cu nmol activ +Decantor secundar,GE=65% ( )

( )

IV.5. Alegerea variantei tehnologice optime i descrierea detaliat a procesului adoptat - 40 - VARIANTA INDICATOR,Cf I II III NTPA 001/2002 Materii in suspensie mg/l 10,96 3,58 21,49 35 CBO5, mgO2/l 23,32 3,75 46,54 25 CCOCr, mgO2/l 33,73 5,63 54,57 125 Azot, mgN/l 1,94 0,58 3,41 10 Dintre variantele tehnologice I, II, III analizate, constatm c doua dintre acestea se ncadreraz din punct de vedere ecologic, deoarece concentraiile calculate sunt n conformitate cu Legea 188/2002, NTPA 001/2002. Analizand varintele tehnologice de epurare din punct de vedere economic, observm c cea mai economic, este varianta tehnologic de epurare I, deoarece, aceasta are un cost de intreinere mai sczut, iar procesele i utilajele nu sunt att de pretenioase. Apa uzata bruta intrata in statia de epurare, trece prin gratare si site, unde are loc retinerea corpurilor si a suspensiilor de dimensiuni mari. Ulterior, se realizeaza separarea materiilor solide in suspensie si a solidelor cu dimensiuni mai mari (nisip, pietris) prin sedimentare in deznisipatoare. Procesul de coagulare floculare se aplica cu scopul unei eliminari mai bune a coloizilor si a materialelor coloidale in suspensie, de asemenea, prin acest proces pot fi eliminate si microorganisme deoarece acestea poseda sarcina electrica negativa. In decantorul primar se realizeaza sedimentarea primara, a carei scop este reducerea continutului de mmaterii in suspensii si patial a materiei organice exprimata prin consumul chimic de oxigen si prin consumul biochimic de oxigen. La partea inferioara a decantorului primar, se depoziteaza namolul rezultat din sedimentare. Acesta este colectat si trimis la bazinul de fermentare, dupa care are loc deshidratarea acestuia cu ajutorul unor filtre rotative. In bazinul cu namol activ, apa uzata continand compusi organici biodegradabili dizolvati sau dispersii coloidale, este pusa in contact cu cultura bacteriana mixta de microorganisme, care consuma impuritatile biodegradabile drept substrat. In decantorul secundar, se afla namolul in exces, care trimis catre bazinul de frementare. In final, din decantorul secundar este evacuata apa epurata. IV.6 Schema bloc a procesului de epurare mecano-chimico-biologica - 41 - Apa uzata bruta Agent de coagulare Apa epurata 1 - Namol de recirculare 2 - Namol in exces IV.7. Materii prime si utilitati Materia prim reprezint un ansamblu de material destinat prelucrrii, ntr-o statie de epurare, n vederea obinerii de ap epurat de caliate corespunztoare. n cadrul staiei de G/S DZ BNA Deshidratare namol Bazin de fermentare 1 2 DP DS - 42 - epurare materia prim utilizat este apa uzat urban. Apa, aburul, aerul comprimat, gazele inerte i energia electric sunt uzual nglobate n denumirea de utiliti. Toate utilitile sunt considerate ca fcnd parte din sfera problemelor energetice ale unei ntreprinderi. Apa. Funcie de utilizarea care se d apei se deosebesc mai multe categorii: apa tehnologic, apa de rcire, apa potabil, apa de incendiu, apa de nclzire. Apa ca agent de nclzire poate fi: -ap cald cu temperatura pn la 90C; -ap fierbinte, sub presiune pn la temperatura de 130-150C. Apa este un agent termic cu capacitate caloric mare, uor de procurat. Pentru nclzire se prefer apa dedurizat cu scopul evitrii depunerilor de piatr. Aburul. Este cel mai utilizat agent de nclzire i poate fi: abur umed, abur saturat, abur supranclzit. Aburul umed conine picturi de ap i rezult de la turbinele cu contrapresiune sau din operaiile de evaporare, ca produs secundar. Este cunoscut sub denumirea de abur mort. Aburul saturat este frecvent cunoscut ca agent de nclzire avnd cldura latent de condensare mare i coeficieni individuali de transfer de cldur mari. Temperatura aburului saturat poate fi reglat uor prin modificarea presiunii. nclzirea cu abur se poate realiza direct, prin barbotare, sau indirect, prin intermediul unei suprafee ce separ cele dou fluide. Aburul supranclzit cedeaz, n prima faz, cldur sensibil de rcire, pn la atingerea temperaturii de saturaie, cnd coeficientul individual de transfer de cldur este mic i apoi cldura latent prin condensare. Aburul ca agent de nclzire este, n general scump. Aerul comprimat. n industria chimic, aerul comprimat poate fi utilizat n urmtoarele scopuri: -ca purttor de energie (pentru acionarea aparatelor de msur i de reglare, n atelierul mecanic); -pentru amestecare pneumatic; -ca materie prim tehnologic; -ca fluid inert pentru manipulri de produse, suflri; -pentru diferite scopuri (curirea utilajelor, uscare). Energia electric. Aceasta reprezint una din formele de energie cele mai folosite datorit uurinei de transport la distane mari i la punctele de consum i randamentelor mari cu - 43 - care poate fi transformat n energie mecanic, termic sau luminoas. Energia electric transformat n energia mecanic este utilizat la acionarea electromotoarelor cu care sunt dotate diversele utilaje (pompe, ventilatoare, reactoare cu agitare mecanic). Energia electric este folosit i la nclzire prin transformare n cldur, folosind mai multe tehnici: -trecerea curentului prin rezistene electrice; -transformarea energiei electrice n radiaii infraroii; -folosirea curenilor de nalt frecven, medie i mic; -folosirea pierderilor dielectrice; -nclzirea n arc electric. Avantajul nclzirii electrice const n reglarea uoar a temperaturii, posibilitatea generrii nclzirii ntr-un punct, introducerea unei cantiti mari de cldur ntr-un volum mic, realizarea unei nclziri directe, fr impurificarea mediului i la orice presiune. Dezavantajul utilizrii energiei electrice l constituie costul ridicat i impunerea unor masuri speciale de protecia muncii.(Tudose s.a, 1990) IV.8 Subproduse materiale si energetice, deseuri Nmolul activ n exces. Reprezint cantitatea de nmol activ care nu mai este necesar procesului de epurare, fiind exprimat n kg evacuate zilnic din instalaia de epurare; poate fi exprimate i n volume de nmol cnd se ia n considerare i umiditatea acestuia de 98,5-99,5%. Cantitatea de nmol n exces depinde de mai muli factori, dintre care ponderea cea mai mare o reprezint cantitatea de CBO5 din apa uzat la care se adaug factorul privind meninerea concentraiei constante a nmolului activ n bazinul de aerare. - 44 - Este tiut c nmolul activ de recirculare i mrete nencetat volumul, prin proliferarea microorganismelor datorit hranei asigurat de apa uzat nou sosit n bazin. Nmolul activ n exces poate fi trimis, spre tratare, n rezervoarele de fermentare metanic, dup ce n prealabil a fost supus unui proces de reducere a umiditii n bazine speciale numite ngrotoare de nmol. Daca schema tehnologic a staiei de epurare prezint un amplasament corespunztor, se recomanda ca acest nmol s fie pompat ntr-un cmin din faa decantoarelor primare, prezentnd urmtoarele avantaje: - creterea eficienei decantoarelor primare, deoarece flocoanele de nmol activ au efectul unui coagulant; - amestecul celor dou feluri de nmoluri conine mai puin ap i n consecin volume reduse de nmol vor fi dirijate spre rezervoarele de fermentare, eliminnd necesitatea obligatorie a ngrotorului de nmol.(Dima, 1995) Deeuri menajere rezultate din staiile de epurare sunt ambalaje, hrtie, recipientele de la reactivi etc. V. Proiectarea tehnologic a utilajelor V.1.Debite de calcul i de verificare utilizate n staiile de epurare municipale Aceste debite de calcul i verificare sunt specifice fiecrei trepte din procesul de epurare a apei uzate. Valorile acestora sunt prezentate sintetic n urmtorul tabel: - 45 - Utilaj Debite de calcul (Qc) Debite de verificare (Qv) Grtare, Site

=2

=0.59m3/s

=

=0.23m3/s Deznisipator

=2

=0.59m3/s

=

=0.23m3/s Decantor primar

=

=0.27m3/s

=2

=0.59m3/s Bazin cu nmol activ

=

=0.27m3/s

=

=0.295m3/s Decantor secundar

=

=0.27m3/s

=

0.295m3/s V.2. Calculul utilajelor din cadrul treptei mecanice de epurare V.2.1. Grtare Grtarele , conform STAS 12431-86, se prevd la toate staiile de epurare, indiferent de sistemul de canalizare adoptat i independent de procentul de intrare a apei n staia de epurare-prin curgere gravitaional sau sub presiune. n acest caz grtarele se prevd naintea staiei de pompare. Scopul grtarelor este de a reine corpurile plutitoare i suspensiile mari din apele uzate (crengi i alte buci din material plastic, de lemn, animale moarte, legume, crpe i diferite corpuri aduse prin plutire, etc.), pentru a proteja mecanismele i utilajele din staia de epurare i pentrua reduce pericolul de colmatare ale canalelor de legtur dintre obiectele staiei de epurare [Dima M.-1998]. Grtarele se confecioneaz sub forma unor panouri metalice, plante sau curbe, n interiorul creia se sudeaz bare de oel paralele prin care sunt trecute apele uzate. n funcie de distana dintre aceste bare, se deosebesc grtare rare i grtare dese. Grtarele rare ndeplinesc de obicei rolul de protecie a grtarelor dese mpotriva corpurilor mari plutitoare. Distana ntre barele acestui grtar variaz n limetele 50-100mm. Grtarele dese prezint deschiderile dintre bare de 16-20mm, cnd curirea lor este manual i de 25-60 mm, la curirea lor mecanic. Cele din faa stailor de pompare a apelor uzate brute au interspaiile de 50-150 mm. - 46 - Grtarele sunt alctuite din bare metalice. Distana dintre bare, grtarele pot fi: -cu deschidere mare (2,5-5 cm.); -cu deschidere mai mic (1,5-2,5 cm.). Pentru grtarele plasate naintea staiei de pompare, distana dintre bare se recomand a fi ntre 5-15 cm. nclinarea grtarelor fa de orizontal, depinde de modul lor de curire (mecanic sau manual). Se recomand pentru grtare cu curare manual nclinarea de 30-75, iar pentru cele mecanice, nclinarea va fi mai mare de 45-90. nclinrile mai mici favorizeaz curirea grtarelor mai repede i descresc cderea de presiune pe grtar. Viteza de curgere a apei prin grtare se recomand a fi ntre 60-100 cm/s pentru a se evita depunerile. Curirea manual a grtarelor se realizeaz pentru instalaii mai mici, cu cantiti mai reduse de reinere i se efectueaz cu o grebl de pe o patform situat deasupra nivelului maxim al apei [Teodosiu C.-suport curs TBE, 2011-2012]. Grtarele cu curire manual se utilizeaz numai la staiile de epurare mici cu debite pan la 0,13/ m s , care deservesc maximum 15000 locuitori. Curirea se face cu greble, cngi, lopei, etc., iar pentru uurarea exploatrii se vor prevedea platforme de lucru la nivelul prii superioare a grtarului, limea minim a acestora fiind de 0,8 m. avend n vedere variaiile mari de debite ce se nregistreaz n perioadele ploioase sau uscate de-a lungul unui an, exploatarea va fi mult uurat dac se prevd dou panouri grtare aferente debitelor respective. Grtarul de curire mecanic constituie soluia aplicat la staiile de epurare ce deservesc peste 15000 locuitori, deoarece, n afar de faptul c elimin necesitatea unui personal de deservire contin asigur condiii bune de curgere a apei prin interspaiile grtarului fr a exista riscul apariiei mirosurilor neplcute n zon [Dima M./1998]. Curirea mecanic, se realizeaz atunci cnd cantitatea de materii obinute sunt mari, astfel nct, este necesar curarea continu i frecvent. Se pot utiliza grtaare cu curare rotativ, la canale cu adncimi mai mici de 1m., i greble de curare cu micri de translaie pentru bazinele drepte cu adncimi mari [Teodosiu C.-suport curs TBE, 2011-2012]. Dimensionarea grtarelor a) Debite de calcul:

= 0,59 m3/s

= 0,23 m3/s - 47 - Se specific gradul de reinere a solidelor: GE = 5%; Viteza apei uzate prin interspaiile grtarului variaz ntre 0,7 1 m/s. Se adopt: vg = 0,8 m/s. Caracteristicile grtarelor din tehnologia de epurare: o Limea barelor: s = 10 mm; o Coeficientul de form a barelor: = 1,83; o Distana dintre bare: b = 20 mm; o Unghiul de nclinare: = 75 Viteza n amonte de grtar trebuie s varieze ntre 0,4 0,6 m/s i n condiii de precipitaii abundente poate varia ntre 0,4 0,9 m/s. Aceast vitez se poate calcula cu relaia:

unde: Qc = debit de calcul; Bc = nlimea grtarului, Bc = 2 m; hmax = nlimea lichidului n amonte de grtar. Acesta variaz ntre 0,25 0,65 m. Vom adopta hmax = 0,4 m. b) Se calculeaz suma limilor interspaiilor dintre bare:

c) Se calculeaz numrul de bare:

unde : c = limea pieselor de prindere a barelor grtarului. Se adopt 0,3 m. - 48 - d) Se verific viteza apei n amonte de grtar: 2 1 3 274 j R va = [m/s] = 74

= 22.58m/s unde: R = raza hidraulic

= panta grtarului; j = 0,5 mm e) Se calculeaz pierderea de sarcin pe grtar

(

)

(

)

= coeficient de form al barelor; B* = 1,83 m. V.2.2.Deznisipatoare Deznisiparea este operaia unitar prin care se elimin pietri i alte materii solide cu dimensiuni 0,2 mm., care au densitatea mult mai mare dect a apei sau a componenilor organici din apele uzate. n general materialul eliminat prin deznisipare este considerat inert i destul de uscat. Compoziia materialului care se elimin prin deznisipatoare urmrete: -umidatatea, cuprins ntre 13-65%; -substane volatile, cuprins ntre 1-56%; -densitatea specific, cuprins ntre 1300-2700 kg/m. Pentru proiectare se va folosi densitatea de 1600 kg/m. Bazinele de deznisipare sunt realizate cu scopul de a proteja echipamentul mecanic n micare de abraziune, de a reduce depunerile cu densitate mare n canale, n conducte i de a reduce frecvena curirii decantoarelor i instalaia de epurare biologic. Este absolut necesar plasarea acestor bazine naitea centrifugelor, schimbtoarelor de cldur, a pompelor de presiuni mari. Localizarea deznisipatoarelor se face de obicei dup - 49 - grtare i site i instalaia de flotaie i naintea decantoarelor primare. Se recomand folosirea acestor utilaje atunci cnd curba de sedimentare indic faptul c ntr-un timp scurt, aproximativ 120-180 secunde, se depun 25-30% din totalul suspensiilor coninute n ap. Prin deznisipatoare se mbuntete procesul tehnologic n celelalte trepte de epurare, cu implicaii directe asupra funcionrii decantoarelor. Viteza de trecere a apei prin deznisipatoare este de obicei cuprins ntre 0,1-0,5 m/s, iar timpul de deznisipare este de 30-120 s [Teodosiu C.-suport curs TBE,2011-2012]. Necesitatea tehnologic a desnisipatoarelor n cadrul unei staii de epurare este justificat de protecia instalaiilor mecanice n micare mpotriva aciunii abrazive a nisipului, de reducerea volumelor utile a rezervoarelor de fermentare a nmolului organic ocupate cu acest material inert, preum i pentru a evita formarea de depuneri pe conductele sau canalele de legtur care pot modifica regimul hidraulic a influentului. Amplasamentul deznisipatoarelor, din considerentele menionate, se va prevedea la nceputul liniei zehnologice de epurare mecanic a apelor uzate, imediat dup grtare. Normativul 2884 P prevede constrierea de deznisipatoare la toate staiile de epurare indiferent de sistemul de canalizare adoptat cu meniunea c pentru apele uzate din sistemul separativ de canalizare opotunitatea lor este justificata pentru debite care depesc 30003/ m zi . n deznisipatoare sunt reinute particule de nisip cu diameetrul mai mare de 0,2-0,3mm i pn la maximum 1mm. Dup direcia de micare a apei n aceste bazine se deosebesc deznisipatoare orizontale cu micarea apei n lungul bazinului i deznisipatoare verticale , unde micarea apei se face pe vertical. n funcie de modul de curire a depunerilor, se deosebesc deznisipatoare cu curire manual, desnisipatoare cu curire mecanic i hidraulic. Alegerea soluiei constructive de deznisipator i a procedeului lui de curire depinde de mrimea debitului, de cantitatea i calitatea nisipului, de tipul de echipament mecanic ce poate fi uor procurat, spaiul disponibil pe amplasamentul staiei de epurare, etc. Se va avea n vedere c n deznisipatoare dunt reinute i cantiti mici de materii organice antrenate de particule minerale sau depuse mpreun cu acetea, mai ales la viteze mici [Dima M./1998]. - 50 - Gradele de epurare pentru solide n deznisipator sunt cuprinse ntre 25 45%. Vom alege 30%. a) Debite de calcul: Qc =0.59 m3/s Debite de verificare: Qv = 0,23 m3/s Pentru dimensionarea deznisipatorului, sunt importante ariile urmtoare: Aria orizontal a deznisipatorului: 56 . 223 . 059 . 0= = = =scovQL B Am2 o L = lungimea deznisipatorului; o B = limea deznisipatorului; o vs = viteza de sedimentare. Aria transversal a deznisipatorului: 93 . 315 . 059 . 0= = = =actrvQH B A o H = nlimea deznisipatorului; o va = viteza apei n deznisipator; b) Se calculeaz volumul util al deznisipatorului: 35 . 29 50 59 , 0 m t Q V dez c dez = = = o tdez = timpul de deznisipate care variaz ntre 30 50 s. Se adopt 50 s. c) Calculul suprafeei orizontale: - 51 - 22478 . 38 5 , 110 3 . 259 , 0mvQL B Asco = = = = o o = coeficient ce ine seama de regimul de curgere, = 1,5. o vs se adopt 2,3 cm/s. ncrcarea superficial:

d) Calculul ariei transversale:

va = 0,05 0,3 m/s, funcie de diametrul particulei de nisip. Se adopt va = 0,15 m/s. e) Se calculeaz lungimea i limea deznisipatorului: L=

[m]=1,50,1550=11,25m B=

[m]=

=3,42m f) Se calculeaz nlimea deznisipatorului: H=

[m]=

=0.766 m g) Se mparte deznisipatorul ntr-un numr de canale de deznisipare separate, iar limea unui compartiment canal b1 trebuie s fie cuprins ntre 0,6 2 m iar n cazuri extreme poate fi cuprins ntre 3-6 m. Se adopt b1 = 1,4 m. Numrul de compartimente utilizate va fi: n=

=

=2,44 V.2.3.Decantoare primare Sunt bazine deschise n care se separ substanele insolubile mai mici de 0,2 mm. Care se - 52 - prezint sub form de particule floculente, precum i substane uoare care plutesc la suprafaa apei. n funcie de gradul necesar de epurare a apelor uzate, procesul de decantoare poate fi folosit, fie n scopul prelucrrii preliminare a acestora naintea epurrii lor n treapta biologic, fie ca procedeu de epurare final. Dup direcia de deplasare a apei uzate n decantoare, acestea se mpart n dou grupe: -decantoare orizontale; n decantoarele orizontale apele uzate circul aproape orizontal; -decantoare verticale; n decantoarele verticale apa circul de jos n sus. Randamentul sedimentrii particoleleor floculente depinde de numeroi factori, dintre acetia cei mai importanti, pot fi considerai, timpul de decantare, ncrcarea suprficial sau viteza de sedimentare i accesul sau evacuarea ct mai uniform a apei din decantor. La decantoare o deosebit semnificaie este timpul de decantare. Durata de decantare, conform STAS 4162/1-89 Canalizri. Decantoare primare, se recomand de minimum 1,5 ore corespunztor debitului de calcul. n ceea ce privete viteza de sedimentare sau de ridicare la suprafa a materiilor n suspensie , exprimat global, prin ncrcarea superficial sau hidraulic, n 3m /2m h. Conform STAS 4162/1-89, mrimea acestei ncrcri de suprafa, variaz n funcie de concentraia iniial meteriilor n suspensie din apa uzat i de eficiena decantoarelor n ceea ce privete eliminarea suspensiilor conform tabelului 5.1. Tabelul 5.1 ncrcarea superfcial (viteza de sedimentare) la decantoarele primare. Eficiena reducerii suspensiilor n decantor (%) ncrcarea superficial, n 3m /2m h, pentru concentraiile: 3200 / mg dm s 3200 300 / mg dm 3300 / mg dm > 40-45 2,3 2,7 3 45-50 1,8 2,3 2,6 50-55 1,2 1,5 1,9 55-60 0,7 1,1 1,5 n scopul mririi eficienei de reducere a suspensiilor n decantorul primar, n afar de decantorul primar, n afar de creterea duratei de decantare se mai folosesc urmtoarele soluii tehnologice: - 53 - -adugarea unor substane n suspensie care sedimenteaz uor, n spe nmolul activ din deantorul secundar, care ndeplinete rolul de adjuvant i de biocoagulator; -aerarea preliminar a apelor uzate care contribuie la formarea flocoanelor, separatorul de grsimi care funcioneaz prin flotare contribuie la preaerarea apelor; -pentru apele uzate industriale se recomand tratarea preliminar cu coagulani chimici care contribuie la creterea dimensiunilor aglomerrilor. Eficiena decantrii primare asupra reducerii materiilor organice exprimat n CBO5 , este de 20-25%. Pentru proiectarea decantoarelor sunt necesare studii privitoare la viteza de sedimentare sau de ridicare la suprafa a materiilor n suspensie, exprimat global, prin ncrcarea superficial sau hidraulic. Conform STAS 4162-1/89, mrimea acestei ncrcri de suprafa, variaz n funcie de concentraia iniial a materiilor n suspensie din apa uzat i de eficiena decantoarelor n ceea ce privete eliminarea suspensiilor. ncrcarea superficial (m3/m2h) Adncimi medii ale decantorului (m) 2 2,5 3 1 2 2,5 3 1,4 1,6 1,8 2,25 1,7 1,25 1,4 1,75 Dimensionarea tehnologic const n stabilirea numrului i dimensiunilor geometrice ale decantoarelor n conformitate cu prevederile STAS 4162/89. a) Debit de calcul: Qc = 0,27m3/s Qv = 0,59 m3/s; Se adopt un grad de epurare pentru solide n suspensie de 20% i pentru CBO5 de 20%. b) Determinarea vitezei de sedimentare (vs), se face n funcie de eficiena sedimentrii, care se urmrete i de concentraia iniial a suspensiilor. n cazul acesta se adopt vs: vs = 1,5 m/h=0,0004166 m/s c) Se calculeaz ncrcarea hidraulic: - 54 - vs=

[m/s]=

1,5=0,00062m/s unde = coeficient ce ine seama de regimul de curgere i GE. = 1,5. a) Viteza de circulaie a apei prin decantor: va = 10 mm/s = 0,01 m/s b) Timpul de staionare n decantor: ts = 1,52,5 h. Se adopt ts = 2 h = 7200 s. c) Se calculeaz volumul spaiului de decantare: Vs=Qc ts [m3]=0,277200=1944m3 d) Se calculeaz ariile transversale i orizontale: Atr=

[m2]=

=27m2 Ao=

[m2]=

=648.1m2 e) Se calculeaz lungimea decantorului: L=v

ts[m]=0,017200=72m f) Se calculeaz nlimea total a decantorului: d u s H H H H + + = H=0,4+2,99+0,45=3.84m Hs =nlimea de siguran a decantorului primar, 0,2 0,6 m; se adopt Hs = 0,4 m. Hd =nlimea depunerilor n decantorul primar, 0,2 0,6 m; se adopt 0,45 Hu=vsts[m]=0,000416 7200=2,99m g) Se calculeaz limea decantorului: B=

[m]=

=9m - 55 - Dac limea decantorului primar este mai mare dect valorile standardizate (3-5) m se recurge la compartimentarea bazinelor de sedimentare. Se adopt limea unui compartiment b1= 3,5 m i se calculeaz n=

=

=2.57 h) Se calculeaz volumul total de nmol depus: Vt namol=

0,27410

=8.8m3/s unde: n = densitatea nmolului; n = 1100 1200 kg/m3; Se adopt n = 1150 kg/m3. P = umiditatea nmolului. P = 95 %. v.3. Calculul utilajelor din cadrul treptei biologice de epurare Epurarea biologica constituie un proces prin care se elimina prin fenomene biochimice continutul de substante organice dizolvate i uneori a unor suspensii coloidale de natura organica. n cadrul procesului ce are loc n epurarea biologica sunt folosite microorganisme care participa la procese ce pot fi grupate n aerobe i anaerobe. Microorganismele aerobe sunt folosite n mod curent la epurarea majoritaii apelor uzate cu caracter preponderent organic i n ultima vreme i la fermentarea aeroba a namolului. Dei procedeele aerobe de epurare biologica n biofiltre, n bazine cu nmol activ, pe campuri de irigatii i n iazuri difer ntre ele cu privire la timpul de contact ntre microorganisme i apa uzata, necesarul de oxigen, modul de utilizare a namolurilor biologic, etc., fenomenele biochimice esentiale sunt identice. Procesele de epurare biologica nu pot avea loc decat n cazul n care apele uzate supuse epurarii au valoare biologica, respectiv contin, pe de o parte suficiente substante nutritive, iar pe iss cmssnamol t C QGEV =, - 56 - de alta parte, dispun de substantele necesare sintezei organice. Apele uzate menajere, prin natura lor, avand un coninut complex de substante organice biodegradabile, intrunesc conditiile unei epurari biologice. Componenta organica a apelor uzate industriale variaz n funcie de specificul industriei i a materiilor prime prelucrate. Unele substante organice existente n apele uzate industriale sunt degradate cu uurint de ctre microorganisme, alte substante solicita, pentru ndepartarea lor, o flor selectionata adecvat, iar alte substante sunt rezistente la atacul microorganismelor sau sunt degradate n timp indelungat. n momentul n care apa uzat ntlnete o suprafata de contact, pe interfata dintre apa uzata i suprafata de contact se dezvolta colonii de bacterii i alte numeroase microorganisme. Aceste populaii mixte de bacterii, ciuperci i alte microorganisme (n special protozoarele i unele metazoare inferioare) poarta denumirea de biomasa sistemului respectiv de epurare. Astfel, la filtrele biologice i la campurile de irigare i de infiltrare, biomasa se prezint sub forma unei pojghite (membrane) fixate pe suprafata materialului filtrant. La bazinele cu namol activ, biomasa se prezint sub forma unor flocoane care plutesc n masa apei, fiind definita, calitativ i cantitativ, de namolul activat existent n bazin. Indepartarea substantelor organice se face prin metabolism de ctre o cultur mixta de microorganisme iar eficienta va fi maxima atunci cand sunt asigurate toate condiiile realizarii unei suprafete de contact cat mai mari (epurarea biologic este un fenomen de suprafata) i a meninerii parametrilor favorabili desfurrii procesului (temperatura, alimentarea cu oxigen, incarcarea organica sau hidraulica, etc.). Transferul de substante organice din apa uzat spre biomasa prin contact interfacial i prin fenomenul imediat urmator, de sorbtie (adsorbtie i absorbtie) va fi deci condiionat de marimea principalului parametru care este interfata apa uzata biomasa (este foarte important a se urmri ca s nu se formeze pelicule de apa pe aceasta interfata care va impiedica transferul de substante in si din celulele microorganismelor, sau sa se acumuleze substante toxice). In filtrele biologice mrime suprafetelor pe unitatea de volum variaza in functie de marimea granulelor si a formei acestora care alcatuiesc materialul filtrant. In bazinele cu namol activ suprafaa flocoanelor nu este fixa ca in cazul filtrelor biologice, ci variaza n functie de mai multi factori. Marimea acestei suprafete este mult mai mare decat cea a peliculei biologice, situatie ce exprima eficienta de epurare ridicata a bazinelor cu namol activ. Schematic, procesul de epurare biologica se desfasoar astfel: substantele organice din apele uzate sunt adsorbite si concentrate la suprafata biomasei; aici prin activitatea enzimelor - 57 - eliberate de celula substantele sunt descompuse in unitti mici care patrund in celula microorganismelor unde sunt metabolizate; o parte a reaciilor de oxidare care au loc, furnizeaza energie reactiilor prin care se formeaza masa celulara noua, iar produsii finali ai descompunerilor sunt eliberati in mediu. Rezulta, ca prin epurarea biologica a apelor uzate, concomitent cu eliminarea substantei organice impurificatoare, se obtine cresterea biomasei sub forma materialului celular insolubil, sedimentabil, precum i produsi reziduali, unii uor de indeprtat, altii care raman dispersati in mediul lichid. Dezvoltarea biomasei, respectiv grosimea membranei biologice i volumul de flocoane, trebuie sa ramana intre anumite limite. Mentinerea biomasei n limitele normale se realizeaza prin evacuarea ei din sistem. La bazi

|tehnologii si biotehnologii de epurare a apelor uzate

Documents