Facultatea de Stiinta si Ingineria Materialelor

Specializarea Dezvoltare Durabila si Protectia Mediului (M 1)

-Referat 3-Tratarea apelor uzate. Statia de epurare a

Municipiului Cluj-Napoca

Masterand:

Itoafă Roxana

1

CLUJ-NAPOCA, 2011

Epurarea apelor uzate

CATEGORII DE APE UZATE

• Ape uzate orăşeneşti. Aceste ape reprezintă un amestec de ape provenite de la gospodării şi de la industriile – de obicei locale - din aglomeraţia respectivă; de aceea în aceste ape se pot găsi aproape toate tipurile de poluanţi menţionaţi anterior, producerea acestora depinzând de la caz la caz.

• Ape uzate meteorice. Aceste ape înainte de a ajunge pe sol sunt curate din toate punctele de vedere ( cu excepţia ploilor acide sau cu cenuşi vulcanice); după ajungerea lor pe sol acestea antrenează atât ape uzate de diferite tipuri, cât şi deşeuri, îngrăşăminte minerale, pesticide, astfel încât, în momentul ajungerii in receptor pot conţine un număr mare de poluanţi.

EPURAREA

Reprezintă operaţia de tratare fizico-chimico-biologică a apelor uzate cu scopul de a reduce concentraţiile poluante la limitele admise de normele igienico-sanitare şi de mediu. Aceste operaţii de curăţire a apelor uzate se execută prin STAŢII DE EPURARE amplasate în aval de aşezări, situate în afara direcţiei dominante a vânturilor.

Staţiile de epurare preiau apa uzată din reţeaua exterioară de canalizare, o neutralizează şi separă impurităţile din ea, pe urmă o revarsă în emisar.

METODE DE EPURARE

1. Epurare mecanică;

Epurarea mecanică constă în reţinerea materialelor insolubile prin procedee fizice astfel: apele uzate se trec prin grătare care reţin materiile plutitoare; apoi trec prin deznisipatoare, separatoare de găsimi, decantoare, de unde sunt evacuate la emisar; din decantare se obţin nămoluri care se transportă prin pompare în metantancuri; aici se fermentează şi vor rezulta diferite produse gazoase, printre care domină gazul metan; acesta poate fi distribuit la consumatori prin intermediul unui gazometru; nămolurile rezultate după fermentare se trimit pe platforme de uscare, după care se vor putea valorifica ca îngrăşământ, dacă nu conţin bacterii periculoase care nu au putut fi neutralizate.

2

2. Epurare mecano-chimică;

Epurarea mecano – chimică cuprinde instalaţiile utilizate la epurarea mecanică la care se adaugă o staţie de coagulare şi dezinfectare cu clor. Doza de clor se determină în funcţie de concentraţia de microoganisme din apa uzată.

3. Epurare mecano-biologică.

Epurarea mecano-biologică cuprinde instalaţiile utilizate la epurarea mecanică după care urmează procesarea bilogică care foloseşte activitatea microorganismelor pentru mineralizarea substanţelor organice aflate în apele uzate.

Epurarea biologică se poate realiza prin două tipuri de construcţii:

• pentru condiţii naturale: câmpuri de irigare, câmpuri de infiltrare, iazuri biologice;

• pentru condiţii create artificial: filtre biologice, bazine de nămol activat; decantoare pentru reţinerea nămolurilor; instalaţii pentru tratarea sau evacuarea nămolurilor.

PROCESUL TEHNOLOGIC DE EPURARE A APELOR UZATE ORASENESTI

A. Epurarea mecanică a apelor uzate orăşeneşti

A.1. Reţinerea corpurilor şi suspensiilor grosiere

A.2. Separarea nisipului şi a grăsimilor

A.3. Distribuirea apei prin pompare spre decantoarele primare

A.4. Măsurarea debitului de apă uzată intrată

A.5. Decantarea primară

B. Epurarea biologică a apelor uzate orăşeneşti

B.1. Denitrificarea, eliminarea compuşilor cu carbon şi nitrificarea

B.2. Aerarea apei

B.3. Decantarea apei aerate

B.4. Recircularea nămolului activ in bazinele de aerare

B.5. Evacuarea nămolului activ in exces din sistemul de epurare biologică

3

B.6. Masurarea debitului de apa epurata evacuata in emisar

C. Tratarea nămolurilor

C.1. Concentrarea gravitaţională a nămolului activ în exces şi a nămolului primar

C.2. Pomparea nămolul îngroşat în metantancuri

C.3. Fermentarea şi stabilizarea nămolului în metantancuri

C.4. Îngroşarea nămolului fermentat

C.5. Deshidratarea nămolului fermentat

C.6. Captarea gazului de fermentare

C.7. Valorificarea gazelor de fermentare

C.8. Evacuarea şi depozitarea nămolului deshidratat

Statia de epurare a Municipiului Cluj-Napoca

Este amplasata pe malul stâng al râului Someşul Mic în aval de municipiu la distanţa de 1700 m est de podul din strada Colectiviştilor. Apele uzate ajunse în Staţia de epurare trec printr-o succesiune de construcţii şi instalaţii în scopul curăţirii şi, în final, ajung în râul Someşul Mic care constituie emisarul canalizării municipiului. Staţia de Epurare a fost dimensionată pentru un debit de 2170 l/s. Scopul filtrării este de separare a materiilor solide din apă, în vederea limpezirii apei. Sunt, de fapt, bazine cu nisip pe care apa la parcurge de sus în jos, gravitaţional, ieşind limpede.

Se utilizează sisteme de filtrare lentă (englez) cu viteze de filtrare de 0,1 – 0,6 m/h şi filtrare rapidă (american), cu viteze de filtrare de 3 – 6 m/h. Colectorul de acces în Staţia de Epurare este racordat la canalizare prin intermediul unui deversor. Această construcţie permite deversarea apelor meteorice în timpul ploilor. Către staţia de epurare va pleca numai debitul egal cu 2xQmaxim orar. Subtraversarea râului Someş se realizează prin trei conducte de oţel Dn=1000 mm înglobate într-un manşon de beton. Lungimea colectorului este de 1780 m.

EPURAREA MECANICA

Are rolul de reţinere a corpurilor mari, suspensiilor grosiere, a nisipului, grăsimilor şi suspensiilor decantabile din apa uzată, prin procedee fizico-mecanice.

4

A.1. Reţinerea corpurilor şi suspensiilor grosiere

Degrosisarea se realizează pe două linii, Linia 1 fiind cea principală. Pe această linie se poate prelua un debit Qmax = 2170 l/s în condiţii normale de funcţionare (timp uscat). In cazul în care această linie nu poate prelua tot debitul, se introduce şi pe Linia 2, ambele linii putând prelua un debit Qmax = 5000 l/s.

I. Linia 1 – aici separarea materialelor grosiere se realizează cu ajutorul unui grătar rar si a două grătare dese.

Grătarul rar. Din camera de intersecţie, apele uzate intră în zona grătarului rar printr-un canal de alimentare cu adâncimea h=2,40 m şi lăţimea l=2,00 m. Grătarul are rolul de a reţine şi îndepărta impurităţile grosiere ale căror dimensiuni depăşesc lumina grătarului. Distanţa dintre axe de 3600 mm, lăţimea de 1900 mm, lumina dintre bare de 100 mm şi unghiul de înclinare la 65°.

Fig. 1. Canal de alimentare

Grătarele dese. După ieşirea din grătarul rar, fluxul de apă este distribuit în două canale, câte unul pentru fiecare grătar des. Aceste grătare separă, compactează şi spălă rejecţiile din apă mai mari decât lumina grătarului (10 mm), după care sunt transportate în remorcă, cu ajutorul căreia sunt depozitate în locuri special amenajate.

II. Linia 2 - are două compartimente cu o capacitate de preluare de cca 1000 l/s pentru fiecare.

La intrarea în linia de degrosisare, canalul este prevăzut cu un grătar rar cu curăţire manuală care reţine suspensiile grosiere. Apoi acest canal se bifurcă în două canale prevăzute cu grătare dese, cu curăţire mecanică. Suspensiile reţinute de grătarele dese se îndepărtează mecanic. Grătarele dese pot funcţiona în regim manual şi în regim automat.

5

Fig. 2. Gratar rar la intrarea in linia de degrosisare

A.2. Separarea nisipului şi a grăsimilor

Separarea nisipului se realizează pe două linii în desnisipatoare cuplate cu separatoare de grăsimi.

Desnisipatoare

I. Linia 1.

Înainte de a ajunge la bazinele de desnisipare, canalul de alimentare se împarte în două canale, câte unul pentru fiecare bazin. Rolul acestor bazine este de a decanta nisipul de-a lungul fundului bazinelor şi de a separa prin flotaţie grăsimile din apele reziduale printr-o barbotare puternică cu aer. Bazinele de desnisipare funcţionează în strânsă legătură cu bazinele de separare a grăsimilor deoarece acestea comunică între ele prin grilajele metalice existente între bazine sub nivelul apei. Pe câte un bazin de desnisipare cuplat cu separator de grăsimi se deplasează un pod raclor pe care este amplasat un braţ prevăzut cu un plug pentru a împinge nisipul în başă, de unde este pompat în utilajul de deshidratare a nisipului, şi cu o lamă racloare care colectează grăsimile şi le împinge într-o cuvă, de unde sunt pompate în faţa grătarului rar. Podurile racloare pot funcţiona atât în regim manual, cât şi în regim automat.

6

Fig. 3. Bazin de deznisipare cuplat cu separator de grasimi

II. Linia 2 - este formată din trei compartimente.

Timpul de trecere al apei este de t=60 s la L=19 m , l=2,55 m şi o h=1,5 m (adancimea apei). Nisipul se evacuează cu trei pompe de nisip montate pe podul raclor, în canalul colector de unde este pompat spre linia nouă de degrosisare prin intermediul unei alte pompe de nisip în faţa grătarului rar.

A.3. Distribuţia apei prin pompare spre decantoarele primare

Staţia de pompare ape uzate.

Apele uzate sunt pompate din bazinul de aspiraţie în bazinul de distribuţie. Pompele sunt 4 la număr: trei în funcţiune şi una de rezervă. Adâncimea de pompare este hp=- 4,95 m. Pompele intră în funcţiune pe rând, câte una odată cu atingerea fiecărui senzor de nivel, montaţi pe unul din pereţii bazinului la o anumită distanţă unul de altul. La intrarea în bazinul de distribuţie sunt prevăzute clapete de sens cu contragreutăţi situate pe fiecare conductă de refulare. Ulterior, una din pompe a fost prevăzută cu convertizor de frecvenţă în scopul menţinerii constante a debitului, evitându-se astfel opriri şi porniri repetate ale pompelor.

A.4. Măsurarea debitului de apă uzată intrată se realizează prin intermediul a două debitmetre electromagnetice amplasate pe conductele prin care sunt alimentate liniile de decantoare primare. Debitmetrele inregistrează debitul momentan şi contorizează volumul de apă intrat.

A.5. Decantarea primară este faza procesului de epurare în care se îndepărtează substanţele insolubile din apa uzată, care, în marea lor majoritate, se prezintă sub formă de particule floculente, precum şi îndepărtarea substanţelor uşoare care plutesc la suprafaţa apei. Prin curgerea apei uzate cu o viteză mică în bazine deschise, numite decantoare, are loc sedimentarea suspensiilor din apa uzată, pe radierul decantoarelor. Prin raclare, substanţele

7

sedimentate sunt dirijate în başa de colectare a nămolului. Nămolul este o suspensie concentrată formată din substanţe insolubile şi apă. Substanţele uşoare, care se ridică la suprafaţa apei sunt colectate cu ajutorul unei lame racloare, printr-un colector de grăsimi amplasat în partea din aval a decantoarelor.

Decantoarele primare sunt de tip orizontal longitudinal şi sunt grupate pe două linii.

I. Linia 1

Componenţă: un grup de patru decantoare primare L=70 m, l = 8,9 m, h = 2,9 m, volumul =1806,7 m3/bazin, respectiv 7226,8 m3/4 bazine. Aceste decantoare pot prelua un debit de ape uzate menajere de cca. 1200 l/s. Timpul de decantare este 1,7 ore. Bazinele decantoare sunt alimentate din bazinul de distribuţie al pompelor de ape uzate, amplasat în amonte de decantoare, printr-o conductă din oţel cu diametrul Dn 1400 mm. Apa intră într-un bazin de distribuţie, apoi în câte un jgheab aferent fiecărui bazin prin câte două guri de alimentare, cu diametrul de 500 mm fiecare.

Nămolul decantat este raclat cu ajutorul unei lame racloare antrenate de un pod raclor şi transportat în başa decantorului amplasată în partea din amonte a acestuia. Podul este o construcţie metalică susţinută pe roţi metalice care rulează pe şine. Pe construcţia metalică a podului sunt montate o lamă racloare, un culegător de spumă, mecanismul de antrenare, mecanismul de coborâre-ridicare a lamei racloare şi aparatajul electric aferent. Nămolul din başa decantorului este evacuat în conducta de nămol de unde este pompat în îngroşătoarele de nămol primar. Fiecare decantor este prevăzut cu două conducte de aspiraţie. Evacuarea nămolului din cele patru decantoare se face prin intermediul a două pompe de nămol amplasate în sala de pompare nămol primar Linia 1.

Fig. 4. Decantor rpimar longitudinal

8

II. Linia 2

Are în componenţă un grup de 4 decantoare primare cu dimensiunile: L=66,7 m, l=7,8 m, h=3,5 m. Volumul=1820,9 m3/bazin respectiv 7283,6 m3/patru bazine. Aceste decantoare pot prelua un debit de ape uzate menajere de cca. 1200 l/s. Timpul de decantare este de cca. 1,7 ore. Bazinele decantoare sunt alimentate din bazinul de distribuţie al pompelor de ape uzate, amplasat în amonte de decantoare, printr-o conductă de distribuţie din oţel Dn 1400 mm care se reduce la Dn 1200 mm înainte de debitmetrul electromagnetic, apoi la un diametru Dn 1000 mm. Conductele de alimentare ale fiecărui bazin au diametru Dn 800 mm, iar la intrarea în bazine diametrul este redus la 600 mm.

Apa decantată se colectează în rigole existente în partea din aval a decantoarelor. Din rigolă apa decantată este colectată în câte două conducte Dn 600 mm. Ca şi la intrarea apei în decantor, aceste două goluri sunt prevăzute cu vane care permit separarea fiecărui decantor pentru reparaţii şi revizii. Nămolul decantat este raclat cu ajutorul unei lame racloare antrenate de un pod raclor şi transportat în başa decantorului amplasată în partea din amonte a acestuia.

EPURAREA BIOLOGICA

Epurarea biologică este procesul tehnologic prin care impurităţile organice dizolvate şi suspensiile coloidale din apele uzate sunt transformate de către microorganisme biologice în produşi de degradare inofensivi (bioxid de carbon, apă, alte produse) şi în masă celulară nouă (biomasă). Epurarea biologică este constituită din:

- faza anaerobă a procesului, în care are loc reducerea azotaţilor şi azotiţilor, sub acţiunea microorganismelor anaerobe;

- faza aerobă a procesului, in care are loc oxidarea compuşilor organici şi a compuşilor cu azot, sub acţiunea microorganismelor aerobe.

În urma acestui proces rezultă o suspensie de masă celulară în apa epurată. Masa celulară se separă de apa epurată prin decantare.

B.1. Denitrificarea, eliminarea compuşilor cu carbon şi nitrificarea se realizează în bazinele de aerare dispuse pe două linii.

Bazinele de aerare - fiecare bazin este compus din două compartimente, primul, neaerat, în care are loc denitrificarea compuşilor de azot respectiv azotaţi şi azotiţi şi al doilea compartiment în care are loc aerarea nămolului activ şi unde se realizează eliminarea compuşilor cu carbon şi nitrificarea. Aerarea este pneumatică prin membrane de tip saltea cu pori fini.

Agitarea este asigurată în primul compartiment de curentul de apă uzată, curentul de nămol recirculat şi mai ales de un mixer, iar în al doilea compartiment de către curenţii ascendenţi produşi de ridicarea bulelor de aer.

9

Fig. 5. Bazin de aerare

I. Linia 1

Din decantoarele primare apa ajunge în două aerotancuri prin intermediul unui canal dreptunghiular. Pe acest canal se află deversorul pentru evacuarea apelor meteorice, care are o lungime de 5 m. Deversorul este construit din elemente prefabricate demontabile, care permit înalţarea sau coborârea treptei deversorului, în funcţie de necesităţile tehnologice. Epurarea în treapta biologică se face în bazinele de aerare cu nămol activ.

II. Linia 2

Este formată dintr-un grup de trei aerotancuri. Apa epurată mecanic în decantoarele primare intră în aerotancuri printr-un canal deschis pe care este amplasat un deversor pentru evacuarea apelor în cazul în care se depăşeşte debitul ce poate fi preluat de acestea. Alimentarea aeratoarelor se face dintr-un canal de distribuţie din care porneşte câte o conductă cu diametrul Dn 500 mm ce intră în fiecare aerotanc.

B.2. Aerarea apei este realizată prin intermediul a 6 suflante, repartizate pe cele două linii de aerare.

I. Linia 1

Aerarea apei este asigurată de un grup de 3 suflante, două active şi una de rezervă:

Suflanta B 1.1: v = 3000 r/min; Q = 3550 m3/h; P = 75 kW

Suflanta B 1.2: v = 3000/1500 r/min; Q = 3550/1600 m3/h; P = 67/46 kW

Suflanta B 3.0 (rezervă): vmax = 2400 r/min; Q = 7770/3500 m3/h; Pmax = 180/90 kWII.

10

II. Linia 2

Aerarea nămolului activ este realizată cu un grup de 3 suflante, care în plus aerează şi bazinul 2 din linia 1:

Suflanta B 2.1: v = 2550 r/min; Q = 5755 m3/h; P = 132 kW

Suflanta B 2.2: v = 3356 r/min; Q = 5270 m3/h; P = 115/78 kW

Suflanta B 2.3: v = 2550 r/min; Q = 5755 m3/h; P = 132 kW

B.3. Decantarea apei aerate

Separarea nămolului activ de apa epurată are loc în treapta de decantare secundară. În decantoarele secundare are loc sedimentarea particulelor floculente (masa celulară legată de substanţele minerale sau organice nedegradate insolubile).

Decantoarele secundare

I. Linia 1

Din aerotancuri apa ajunge la decantoarele secundare pe două canale dreptunghiulare. Pe aceste canale este montat câte un stăvilar tip Sibiu B x H = 0,56 x 0,75 m, care sunt destinate închiderii canalului. Din canalul dreptunghiular apa ajunge în canalul de distribuţie de unde apa intră în cele patru decantoare secundare de dimensiuni L=59,3 m, l=9,9 m, H=3,9 m, prin câte un gol cu Ø700 mm lăsat în peretele fiecărui decantor. Volum total =9158,4 m3/patru bazine. Aceste goluri s-au prevăzut cu vane de perete astfel încât să permită întreruperea accesului apei în oricare din cele patru decantoare. Apa decantată se colectează în rigole montate în părţile laterale şi în aval ale fiecărui decantor. Intrarea apei decantate în rigole se face prin trecerea apei peste pereţii deversori prevăzuţi cu lame deversante metalice. Lama deversantă are rolul de a asigura orizontalitatea peretelui deversor şi o încărcare uniformă a rigolei pe toată lungimea ei. Din rigolă apa este colectată într-un canal prevăzut cu câte un gol de ieşire a apei la fiecare decantor cu diametrul Ø 700 mm ca şi la intrarea apei în decantor.

II. Linia 2

Este compusă din două decantoare secundare, fiecare fiind compartimentat în câte două bazine. Din aerotancuri, apa epurată biologic iese pe două conducte Dn 1000 mm şi intră într-o conductă Dn 1200 mm, alimentarea bazinelor facându-se prin patru conducte Dn 800 mm câte una pentru fiecare bazin. Din conductele Dn 800 mm apa epurată biologic intră într-un canal de distribuţie, iar din acesta ajunge în bazine prin câte 20 de deflectoare cu diametrul Dn 250 mm (20 bucăţi pe fiecare bazin). Pe fiecare decantor secundar este amplasat un pod raclor care funcţionează longitudinal paralel cu bazinul pe trei şine şi este actionat de un lanţ prin două

11

dispozitive. Funcţionarea podurilor secundare se poate face atât în regim manual cât şi în regim automat.

B.4. Recircularea nămolului activ in bazinele de aerare

I. Linia 1

Aspirarea nămolului activ decantat se face cu ajutorul a câte două pompe amplasate pe fiecare pod: P=22 Kw; n=970 rot/min; Q=870 m3/h; H=7 m H2O.

II. Linia 2

Aspirarea nămolului activ decantat se face cu ajutorul a câte patru pompe amplasate pe fiecare pod: P=15 kW; n=970 rot/min; Q=540 m3/h.

Nămolul este refulat în jgheaburi amplasate în paralel cu lungimea bazinelor de unde este colectat într-o conductă de transport din oţel, cu diametre cuprinse între 600 mm şi 1000 mm, de unde ajunge în aerotancuri. Pe conductele de nămol recirculat sunt montate câte un debitmetru electromagnetic pentru fiecare linie.

B.5. Evacuarea nămolului activ in exces din sistemul de epurare biologică

Pentru menţinerea unei concentraţii corespunzătoare de nămol activ în bazinul de aerare, nămolul activ format în exces se evacuează din sistemul de aerare. Nămolul în exces de pe linia 1 este trimis gravitaţional în îngroşătoarele de nămol primar, iar nămolul în exces de pe linia 2 este deversat în îngroşătoarele de nămol primar prin intermediul staţiei de pompare a nămolului în exces, amplasată în amonte de aerotancuri.

B.6. Măsurarea debitului de apa epurată evacuată în emisar

Apa epurată este evacuată în emisar printr-o conductă, pe care este montat un debitmetru electromagnetic. Debitmetrul înregistrează debitul momentan şi contorizează volumul de apă evacuat.

TRATAREA NAMOLURILOR

C.1. Concentrarea gravitaţională a nămolului activ în exces şi a nămolului primar

Nămolul biologic în exces provenit din decantoarele secundare cât si cel primar provenit din decantoarele primare, înainte de introducere în procesul de fermentare, este trecut prin două concentaratoare de nămol care au rolul de a reduce umiditatea acestuia de la 99,2% la 98 - 96,5%.

Îngroşătoarele de nămol

12

Pentru îngroşarea nămolului primar şi a nămolului activ în exces s-au prevăzut două decantoare radiale cu pod raclor care au următoarele dimensiuni: D=20 m, Hperiferic=3,4 m, Hcentru=4,2 m.

Fig. 6. Ingrosator de namol

Raclorul pentru îngroşătorul de nămol are rolul de a transporta nămolul depus pe radierul bazinului, de la periferie către başa inelară. În acest sens, nămolul de la decantoarele primare cât şi nămolul în exces de la decantoarele secundare se introduce în bazin pe o conductă şi se distribuie în bazin în zona centrală prin intermediul ecranului la corpul central. Nămolul îngroşat depus pe fundul bazinului datorită rotirii raclorului este transportat de pe o lamă pe alta până la başa inelară, iar de aici este evacuat prin pompare spre metantancuri. Concomitent are loc şi raclarea spumei de la suprafaţa bazinului, de la centru spre periferie, la o rotaţie completă, cu ajutorul unui braţ articulat în jgheabul colector de spumă, iar de aici este condusă în fluxul tehnologic al staţiei.

C.2. Pomparea nămolul îngroşat în metantancuri

Pomparea nămolului în metantancuri se face cu două pompe, din care una de rezervă, amplasate în sala de pompare nămol proaspăt îngroşat situată între cele două îngroşătoare. Funcţionarea pompelor staţiei de pompare nămol primar şi a podului raclor se poate face atât în regim automat cât şi manual. Pompele de nămol au următoarele caracteristici: P=30 kW, N=1455 rot/min, Q=146 m3/h, H=34 m H2O.

C.3. Fermentarea şi stabilizarea nămolului în metantancuri

Prin fermentarea anaerobă are loc degradarea biologică a substanţelor organice insolubile, sub acţiunea unor ansamblu de populaţii bacteriene. Astfel se descompun materiile

13

organice complexe din nămol, prin procese de oxido-reducere biochimică în substanţe minerale şi un amestec de gaze, numit biogaz, format din: CH4; CO; CO2, H2.

Metantancurile

Pentru fermentarea nămolului evacuat din îngroşătoarele de nămol primar s-au prevăzut două metantancuri (un al treilea metantanc este în construcţie) cu o capacitate de 4000 m3 fiecare, executate din beton armat.

Fig. 7. Metantancurile

Nămolul este pompat înspre camera de manevră a metantancurilor prin intermediul a două pompe de nămol existente în camera de pompare nămol primar, una în funcţiune şi una de rezervă. Nămolul care intră în metantancuri se amestecă cu nămolul recirculat din metantancuri, după care trece prin schimbătoarele de căldură. Temperatura optimă de fermentare a nămolului este cuprinsă între 32-37°C. Timpul de fermentare 15-20 zile. Instalaţia din camera de manevră este astfel proiectată încât să permită introducerea nămolului în metantancuri, recircularea lui şi evacuarea nămolului fermentat spre îngroşătoarele de nămol fermentat. Recircularea nămolului se face pentru uniformizarea temperaturii şi omogenizarea nămolului cu ajutorul a trei pompe. Pe măsură ce se introduce nămol proaspăt, prin intermediul conductei de preaplin a fiecărui metantanc se evacuează aceeaşi cantitate de nămol fermentat. Nămolul curge gravitaţional spre îngroşătoarele de nămol fermentat sau direct spre paturile de uscare a nămolului. Formarea crustei la partea superioară a metantancurilor este împiedicată şi prin utilizarea a două mixere amplasate la partea superioară a fiecărui metantanc. Pentru încălzirea nămolului s-au prevăzut trei schimbătoare de căldură în contracurent cu o putere de 500 kW.

Biogazul rezultat din procesul de fermentare a nămolului se va utiliza în centrala termică şi în staţia de conversie a biogazului, pentru producerea de energie termică, respectiv de energie electrică.

14

C.4. Îngroşarea nămolului fermentat

Pentru îngroşarea nămolului fermentat evacuat din metantancuri s-au prevăzut două decantoare radiale cu raclor care au următoarele dimensiuni: D=20 m, Hperiferic=3,4 m, Hcentru=4,2 m.

Staţia de pompare nămol fermentat îngroşat este prevăzută cu un macerator şi două pompe volumetrice care pompează nămolul în conducta de polietilenă Dn 150 mm spre staţia de deshidratare. În caz de defecţiune a centrifugelor nămolul se poate trimite şi spre paturile de nămol. Funcţionarea pompelor din staţia de pompare nămol îngroşat fermentat se poate face atât în regim automat cât şi manual.

C.5. Deshidratarea nămolului fermentat

C.5.1. Deshidratarea mecanică a nămolului fermentat

Staţia de Epurare este dotată cu două centrifuge decantoare Flottweg pentru deshidratarea nămolului: tip 53-4/454, principală, cu o capacitate de prelucrare de 40 m3/h şi viteza maximă de rotaţie de 3250 rotaţii/min si tip Z 4 E-4/454, de rezervă, cu o capacitate de prelucrare de 20 m3/h şi viteza maximă de rotaţie de 4200 rotaţii/min.

Fig.8. Centrifuge pentru deshidratarea namolului

Deshidratarea nămolului se face prin adaos de polielectrolit cationic sub formă de soluţie la nămolul ce urmează să fie deshidratat, înainte de intrarea acestuia în centrifugă. Pornirea centrifugelor se face cu un debit de nămol redus la jumătate din capacitatea maximă de prelucrare a centrifugei şi cu un debit corespunzător de polielectrolit, după care se măreşte alimentarea până la atingerea debitului maxim într-un interval de 10-20 minute. În timpul funcţionării se urmăreşte umiditatea nămolului deshidratat şi nivelul de încărcare cu particule solide a apei de rejecţie.

15

Ajustarea calităţii nămolului deshidratat şi a apei de rejecţie se face prin realizrea unui dozaj optim de polielectrolit în raport cu cantitatea de nămol prelucrată. Ajustarea umidităţii nămolului se poate face şi prin modificarea vitezei diferenţiale a bolului şi anume cu cât se doreşte o umiditate mai redusă a nămolului cu atât trebuie micşorată viteza diferenţială. Cu cât este mai mare cantitatea de solide în nămolul de alimentare cu atât este necesară o viteză diferenţială mai mare. Modificarea vitezei diferenţiale se face prin operarea controlului analog al pompei hidraulice şi a supapei de reglare a debitului în melc.

C.5.2. Deshidratarea naturală a nămolurilor fermentate pe platforme de uscare

Se realizeaza pe 13 platforme de uscare a nămolului: L=100 m, l=20 m. Ele sunt folosite în caz de scoatere din funcţiune a instalaţiei de centrifugare a nămolului. Pentru a ajunge pe platforme nămolul circulă pe o conductă de by-pass cu Dn de 200 mm care ocoleşte instalaţia de deshidratare. Alimentarea se face prin partea frontală a paturilor pe câte două conducte de Ø 150 mm. Grosimea stratului de nămol nu trebuie să depăşească 0,5 m pentru a se putea face eliminarea naturală a apei de nămol. Apa de nămol colectată prin drenuri ajunge într-un canal colector care se varsă în staţia de pompare a apelor de nămol.

Fig. 9. Platforma de uscare naturala a namolului

C.6. Captarea gazului de fermentare

Excesul de biogaz rezultat din fermentarea nămolului este stocat în două gazometre cu o capacitate de 1000 m3. Cuva gazometrului este executată din beton armat. Clopotul a fost executat din profile metalice U şi tablă de 8 mm în cazul gazometrului nr. 2 şi de 4 mm în cazul gazometrului 1. Clopotele sunt izolate anticoroziv atât la interior cât şi la exterior. Gazometrele sunt prevăzute cu supape de siguranţă pentru prevenirea ridicării clopotului peste cota maximă admisă. În caz de blocare a clopotului sau a obturării conductei de biogaz, gazul este evacuat în atmosferă prin supapa hidraulică aflată pe metantancuri.

16

Pentru ca excesul de biogaz să nu fie evacuat direct în atmosferă, instalaţia de biogaz este prevăzută cu o torţă de gaz. La ieşirea din metantancuri, pe conductele de biogaz sunt amplasate separatoare de spumă şi de materiale grosiere, separatoare de condens şi odorizoare. Conducta de biogaz are un diametru Ø 200 mm şi o pantă i=0,5% spre căminul gazometrului. Cuva gazometrului se umple cu apa potabilă printr-o conductă de oţel Ø 50 mm. În caz de avarii, apa este golită la staţia de pompare ape de nămol printr-o conductă de oţel Dn=150mm.

Fig. 10. Gazometru pentru stocarea biogazului

C.7. Valorificarea gazelor de fermentare

Producţia de biogaz se transformă în curent electric cu ajutorul unui motor de tip Diesel, adaptat pentru a funcţiona pe biogaz cu o concentraţie minimă de 40% metan, de tipul DITOM TBG 616 V16K GA-15. Motorul cu biogaz este de tip cu aprindere prin scânteie. Aşezarea cilindrilor este de tip 16 în V, la o înclinaţie de 60°. Pentru admisie şi evacuare producătorul a ales soluţia utilizării a câte patru supape pe cilindru, două pentru admisie şi două pentru evacuare. Acestea sunt acţionate prin intermediul unui singur ax cu came. Alimentarea cu combustibil a motorului este de tip turbo, o parte din presiunea dată de gazele arse fiind utilizată la antrenarea turbinei. Consumul maxim de biogaz este de 5 m3/min.

C.8. Evacuarea şi depozitarea nămolului deshidratat

Nămolul deshidratat de la platformele de deshidratare si de la instalatia de deshidratare mecanica este transportat cu ajutorul autobasculantelor, la depozitul de deşeuri menajere al municipiului Cluj-Napoca.

17

Anexa

18