capitolul 2. apele si poluarea apelor final

Upload: bucsoiu-diana-evelina

Post on 03-Apr-2018

263 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 7/28/2019 Capitolul 2. Apele Si Poluarea Apelor FINAL

    1/24

    Note de Curs -Ingineria i Calitatea Mediului

    .L.dr.ing. George IPATE 32

    Capitolul 2. Apele i poluarea apelor

    2.1 Introducere2.2 Resursele de ap2.3 Tratarea apei2.4 Poluarea apelor2.5 Managementul apelor poluate2.6 Concluzii2.7 Aplicaii

    APA (H2O): Sursa natural, regenerabil, vulnerabil i limitat. Este un element indispensabilpentru via, este materie prim pentru activitile productive, este o surs de energie, cale detransport i factor determinant n meninerea echilibrului ecologic. Protecia, punerea n valoarea

    i dezvoltarea durabil a resurselor de ap sunt aciuni de interes general. nveli lichid alPmntului, care se gsete la suprafaa uscatului, sub form de ruri, lacuri, mri etc. sau carecade pe Pmnt sub form de precipitaii. Este unul dintre compuii de baz a i corpurilororganismelor vii. Element esenial pentru existena i ntreinerea vieii, 75% din organismuluman este ap. Apa este neuniform distribuit pe glob, att din punctul de vedere al cantitii, cti al calitii.

    EPURAREA APEI: operaiunea de ndeprtare, din apele naturale sau reziduale, a materiilororganice i anorganice, dizolvate sau n suspensie, pentru a le aduce la o calitate corespunztoarescopului urmrit. Epurarea apei se efectueaz prin procesele mecanice, chimice i biologice ncadrul staiilor de epurare.

    PROTECIA CALITII APEI: totalitatea aciunilor, msurilor, instalaiilor i a mijloacelorprin care se limiteaz efectele duntoare asupra apei n starea ei natural, n ruri, izvoare,pnze acvifere, precum i reeaua de captare, stocare, transport i distribuie ctre consumator.

    2.1 Introducere

    Apa este prezent ca element determinant i esenial pentru existena uman. Nu se poateconcepe o activitate uman, existena unei forme de via sau actualul echilibru al planetei, frap. Apa dulce (3% din total ap) rezult din: gheari i zpad (77,09%), aflate n principal la

    polurile Pmntului i pe crestele munilor nali; ape freatice (22,3%); ruri i din circuitul deconsum (0,53%. ); atmosfer (0,03%); organisme vii (0,001%).n Romnia, apele de suprafaconstituie sursa major pentrunecesitile umane, inclusiv pentru apa potabil.

    Apa srat, din mri i oceane reprezint 97% din apa de pe glob. Apa efectiv consumabil, dintotal, reprezint doar 3%, aa cum rezult din figura 2.1. Un raport al ONU relev faptul c, ncursul ultimului secol, nevoia de ap a crescut de 6 ori, iar apa contaminat ucide 2,2 milioane deoameni anual.

  • 7/28/2019 Capitolul 2. Apele Si Poluarea Apelor FINAL

    2/24

    Note de Curs -Ingineria i Calitatea Mediului

    .L.dr.ing. George IPATE 33

    Figura 2.1. Distribuia rezervelor de ap pe Pmnt

    Cali tatea apei: se stabilete n funcie de natura i de compoziia ei. Compoziia apei variaz nfuncie de zon i de terenuri, depinznd de srurile dizolvate, de apa de ploaie, de eroziuneasolului sau de ali factori, determinai de poluanii evacuai. Indicatorii urmrii n cazuldeterminrii calitii apei se mpart n indicatori fizico-chimici, biologici i bacteriologici, astfel:pH, turbiditate, conductivitate, anioni, cationi, metale grele, substane organice etc.

    Directiva Cadru 60/2000/CEE n domeniul apei constituie o abordare nou n domeniulgospodririi apelor, bazndu-se pe principiul bazinal i impunnd termene stricte pentrurealizarea programului de msuri. Obiectivul central al Directivei Cadru n domeniul Apei(DCA) este acela de a obine o stare bun pentru toate corpurile de ap, att pentru cele desuprafa ct i pentru cele subterane, cu excepia corpurilor puternic modificate i artificiale,pentru care se definete potenialul ecologic bun. Conform acestei Directive, Statele Membredin Uniunea European trebuie s asigure atingerea strii bune a tuturor apelor de suprafa pnn anul 2015.

    Bun gospodrire a apei prezint o importan deosebit n condiiile n care resursele de ap aleRomnieisunt relativ reduse, cifrndu-se doar la aproximativ 1700 m3 de ap timp de un anpentru un locuitor, n timp ce n alte ri din Europa aceste rezerve sunt, n medie, de 2.5 ori maimari.

    2.2 Resursele de ap

    Resursele de ap ale Romniei sunt constituite din apele de suprafa ruri, lacuri, fluviulDunrea i ape subterane. Resursele de ap poteniale i tehnic utilizabile pentru anul 2010(Balana apei Cerina pe anul 2010) se prezint n tabelul 2.1 (Sursa:AdministraiaNaionalApele Romne).

    Raportat la populaia actual a rii, rezult: o resurs specific utilizabil n regim natural, de cca. 2660 m3/locuitor i an, lund n

    considerare i aportul Dunrii; o resurs specific, teoretic, de cca. 1770 m3/locuitor i an, lund n considerare numai

    aportul rurilor interioare, sitund din acest punct de vedere ara noastr n categoriarilor cu resurse de ap relativ reduse n raport cu resursele altor ri.

  • 7/28/2019 Capitolul 2. Apele Si Poluarea Apelor FINAL

    3/24

    Note de Curs -Ingineria i Calitatea Mediului

    .L.dr.ing. George IPATE 34

    Tabelul 2.1. Resursele de ap poteniale i tehnic utilizabile pentru anul 2010

    Rur il e in ter ioareconstituie principala resurs de ap a Romniei. O caracteristic de baz aacestei categorii de resurs de ap o reprezint variabilitatea foarte mare n spaiu:

    zona montan, care aduce jumtate din volumul scurs; variabilitatea debitului mediu specific (1 l/s i km2n zonele joase, pn la 40 l/s i km2 n

    zonele nalte).

    O alt caracteristic o reprezint variabilitatea foarte pronunat n timp, astfel nct primvara seproduc viituri importante, ce provoac inundaii de proporii, urmate de secete prelungite.

    Dunrea, al doilea fluviu ca mrime din Europa (cu lungime de 2850 km, din care 1075 km peteritoriul Romniei) are un stoc mediu la intrarea n ar de 170x109 m3.

    Resursele de ap subteran sunt constituite din depozitele de ap existente n stratur i acvif erefreatice i stratur i de mare adncime. Repartiia scurgerii subterane variaz pe marile unititectonice de pe teritoriul rii astfel:

    - 0,5-1 l/s i km2 n Dobrogea de Nord;- 0,5-2 l/s i km2n Podiul Moldovenesc;- 0,1-3 l/s i km2n Depresiunea Transilvaniei i Depresiunea Panonic;- 0,1-5 l/s i km2n Dobrogea de Nord i Platforma Dunrean;- 5-20 l/s i km2n zona Carpailor, n special n Carpaii Meridionali i n zonele de carst

    din bazinul Jiului i Cernei.

    Prelevrile de apn anul 2010 prelevrile totale de ap brut au fost de 6,22 mld.m3 din care:

    populaie - 1,03 mld.m3.

  • 7/28/2019 Capitolul 2. Apele Si Poluarea Apelor FINAL

    4/24

    Note de Curs -Ingineria i Calitatea Mediului

    .L.dr.ing. George IPATE 35

    industrie - 4,45 mld.m3. agricultur - 0,74 mld.m3.

    Prelevrile de ap au sczut de la 10,3 mld.m3 n anul 1995, la 6,22 mld.m3 n anul 2010,datorit:

    - diminurii activitii industriale;- reducerii consumurilor de ap n procesele tehnologice;- reducerii pierderilor;- aplicrii mecanismului economic n gospodrirea apelor.

    2.3 Tratarea apei

    Apele dulci de suprafa reprezint majoritatea rezervei de ap dulce lichid. Apele de suprafase clasific n ape stttoare(mri i oceane, lacuri,bli,mlatini etc.), i ape curgtoare(izvor- pru - ru - fluviu).

    Apele dulci de suprafa difer dup foarte multe caracteristici: debitul i variaiile sale,temperatura, concentraia i natura substanelor dizolvate sau aflate n suspensie, coninutulbiologic i microbiologic etc., fiecare mas de ap lichid, cu albia ei i vieuitoarele din ea, fiindun ecosistem distinct. Apele dulci de suprafa au i numeroase caractere comune. Spredeosebire de cele subterane, ele sunt de regul mai puin mineralizate, mai bogate n elementebiologice, mai influenabile de ctre ali factori (naturali i antropici), mai uor poluabile, maipuin stabile n caracteristici, dar totodat au i capaciti mai crescute de a-i automeninecalitatea.

    Apa potabil este acea ap a crei calitate trebuie s asigure o sntate perfect a utilizatorului

    final. Provenit din mediul natural, apa trebuie s suporte o serie de tratamente care s o facpotrivit consumului uman.

    O prezentare general a diferitelor etape ale procesului de potabilizare a apei este realizat incele ce urmeaz: Tratamentul primar (treapta de grtare, treapta de site, separator de ulei de suprafa) pentrundeprtareaproduselor grosiere care pot s interfere n etapele ulterioare de tratare. Preoxidarea fizic (aerare) sau chimic (O3, Cl, Cl2O2):

    - pentru eliminarea gazelor n exces (CO2, H2S) ;- pentru oxidarea materiilor organice (cu Fe 2+ sau Mn2+).

    Coagularea, flocularea - etapa primar pentru a asigura succesul fazelor de separare solid -

    lichid. Flotaia - separare solid-lichid cu bule de aer i injecie de reactivi. Decantarea - separare solid-lichid prin sedimentare. Filtrarea - separare solid-lichid prin filtrare. Filtrarea const n trecerea unui amestec solid lichid printr-un material poros care reine solidele i permite trecerea prin el a lichidului. Tratamentele suplimentare (O3, adsorbie pe crbune activ) ndeprteaza excesul de materiiorganice.

  • 7/28/2019 Capitolul 2. Apele Si Poluarea Apelor FINAL

    5/24

    Note de Curs -Ingineria i Calitatea Mediului

    .L.dr.ing. George IPATE 36

    Dezinfecia (O3, UV, Cl, Cl2O2) nltur toate micro-organismele patogene din ap, avnd efectpersistent. Tratamentele speciale:

    - ndeprtarea fieruluioxidarea Fe 2+ prin aerare (scderea CO2);- ndeprtarea manganuluioxidarea Mn 2+ prin aerare;

    - decarbonatareascade duritatea apei (exces de calciu);- neutralizarea apelor agresive (bogate n CO2, srace n carbonai);- filtrarea prin membrane (micro-filtrare, ultra-filtrare, osmoza invers).

    O schem general a procesului de potabilizare a apei este prezentat n figurile 2.2-2.3.

    Figura 2.2. Treapta mecanic (Floerger) Figura 2.3. Treapta bio-chimic (Floerger)Calitatea apei este influenat de factori antropici i naturali. Apele meteorice aduc gazedizolvate din atmosfer, naturale sau provenite din poluarea aerului, particule de praf, pulberi iparticule radioactive, materiale antrenate n cursul iroirii pe suprafaa solului, cum sunt frunze,ierburi i alte materiale vegetale n toate fazele posibile de biodegradare, bacterii, argile,insecticide i erbicide, substane organice solubile extrasedin vegetaia n putrefacie etc.

    2.4 Poluarea apelor

    Poluarea apelor este un proces de alterare a calitii fizice, chimice sau biologice ale acesteia,produs de o activitate uman, n urma creia apele devin improprii pentru folosin. Se poate

    spune c o ap poate fi poluat nu numai atunci cnd ea este colorat sau ru mirositoare, sauatunci cnd pe ea plutete petrolul, ci i atunci cnd dei aparent bun, conine fie i ntr-ocantitate redus, substane toxice.

    Poluarea chimic rezult din deversarea n ape a unor compui chimici de tipul: nitrai, fosfai ialte substane folosite n agricultur; a unor reziduuri provenite din industria metalurgic,chimic, a lemnului, celulozei, topitorii etc.

  • 7/28/2019 Capitolul 2. Apele Si Poluarea Apelor FINAL

    6/24

    Note de Curs -Ingineria i Calitatea Mediului

    .L.dr.ing. George IPATE 37

    Poluarea accidental a apelor reprezint orice alterare a caracteristicilor fizice, chimice, biologicesau bacteriologice ale apei, produs prin accident, avarie sau alt cauz asemntoare, ca urmarea unei erori, omisiuni, neglijene ori calamitai naturale i n urma creia apa devine impropriefolosirii posibile nainte de poluare. Poluarea accidental este, de cele mai multe ori, deintensitate mare i de scurt durat. n cazul unei poluri accidentale majore pot avea loc

    produceri de mari daune att oamenilor ct i mediului prin emisii importante de substanepericuloase n cursurile de ap.

    Utilizrile casnice ale apelor aduc aport de material organic nedegradat, exemplu. gunoi menajer,grsimi etc., material organic parial degradat cum ar fi materiale fecale trecute parial sau delocprin proces de epurare, bacterii, inclusiv patogene, virusuri, ou de viermi, hrtie, plastic,detergeni etc.

    Utilizarea industrial genereaz un input de materiale organice solide, biodegradabile, ianorganice, reziduuri chimice extrem de diverse, ioni de metale.

    Folosinele agricole aduc n apele de suprafa cantiti suplimentare de sruri i ioni, resturi dengrminte chimice, insecticide i erbicide, particule de sol, resturi organice n descompunere.

    Apele de suprafa pot avea compoziie variabil i fr a fi "poluate" de om. Principalelesubstane ce se gsesc n mod natural dizolvate n ap au i influen considerabil asupracalitii ei i a posibilelor folosine umane, lucru de care trebuie inut cont nainte de a analizanivelul i impactul poluanilor de origine antropic.

    Nitraii i fosfaii n ruri i lacuri

    Nitraii i fosfaii sunt evaluai calitativ n cadrul grupei Nutrieni. Nutrienii sunt elementechimice i compui ai acestora care se gsesc n mediul nconjurtor, de care plantele ianimalele au nevoie pentru a crete sau supravieui. Prezena nutrienilor n ap, sol i subsol estenormal, poluarea reprezentnd ncrcarea cu substane nutritive a factorilor de mediu pesteconcentraiile determinate de mecanismele de funcionare a ecosistemelor. n conformitate cumetodologia, elaborat de ctre INCDPM Bucureti, pe baza cerinelor Directivei Cadru a Apei,nutrienii includ urmtoarele elemente fizico-chimice: N-NH4, N-NO2, N-NO3, P-PO4, Ptotal.Starea ecologic dat de nutrieni se obine aplicnd principiul cel mai defavorabil caz.

    Din punctul de vedere al polurii, nutrienii care prezint interes sunt diversele forme ale azotuluii fosforului (nitraii, nitriii, amoniul, azotul organic din resturile vegetale sau ali compuiorganici i fosfaii). Excesul de nutrieni, indiferent de sursa din care provin, ajunge prin splaresau infiltraie n ape subterane, ruri, lacuri i mri. Prin fierbere,concentraia de nitrai din apcrete, iar filtrele de purificare nu absorb nitraii.

    n mod natural nitraii (NO3) i fosfaii (PO4) din ape provin din dejeciile animalelor acvatice(petilor cu precdere), din solul ce formeaz cuveta lacustr sau din descompunerea materieiorganice specifice acviferului. Surplusul de fosfai i nitrai provine din activitile antropice,respectiv din dejecii umane i din diverse surse industriale i agricole (ngrminte i dejecii

  • 7/28/2019 Capitolul 2. Apele Si Poluarea Apelor FINAL

    7/24

    Note de Curs -Ingineria i Calitatea Mediului

    .L.dr.ing. George IPATE 38

    animaliere). Agricultura i creterea animalelor antreneaz o poluare important n apelesubterane, cel mai adesea cumulativ i persistent n straturile de ap.

    Prezena n apele uzate n cantiti mari a nutrienilor, determin contaminarea rurilor ilacurilor care pot suferi procesul de eutrofizare sau de "nflorire" respectiv de epuizare a

    coninutului de oxigen din ap, prin moartea i descompunerea masiv a ntregului zooplancton.Fr oxigen apa devine locul unor procese de fermentaie i putrefacie. Deosebit de importanteste c ajuni n apa potabil nitraii, transformai n nitrii, provoac sugarilor ori fetuilorfemeilor gravide o boal a sngelui numit maladia albastr.

    Oxigenul dizolvat, materiile organice i amoniu n apele rurilor

    Oxigenul din ap provine prin dizolvare din aerul atmosferic i prin procesul de fotosintez.Cantitatea de oxigen care se dizolv ntr-un volum de ap depinde de temperatur, presiuneaatmosferic, salinitatea i numrul de plante acvatice din sistem. Pe msur ce temperatura,salinitatea sau presiunea atmosferic cresc nivelul oxigenului dizolvat scade. Plantele acvatice

    influeneaz cantitatea de oxigen din ap deoarece n timpul zilei aceste plante produc oxigenprin fotosintez, pe cnd n timpul nopii aceleai plante consum oxigen. O astfel de problemse ntlnete adesea n delte i n lacurile superficiale n timpul sezonului clduros.

    Oxigenul dizolvat este indispensabil faunei i florei acvatice dar i proceselor aerobe deautoepurare, respectiv bacteriilor aerobe care oxideaz substanele organice i care, n final,determin autoepurarea apei. Concentraia de oxigen dizolvat variaz n funcie de categ oria defolosin, coborrea sub o anumit limit avnd ca efect oprirea proceselor aerobe, cu consecinefoarte grave. De asemenea scderea cantitii de oxigen din ap duce la pierderea caracterului deprospeime al acestuia, dndu-i un gust fad i fcnd-o nepotabil i reduce capacitatea deautopurificare a apelor naturale, favoriznd persistena polurii, cu consecinele nedorite.

    Creterea cantitii de substane organice din ap este sinonim cu poluarea apei cu germeni carensoesc de obicei aceste substane. Prezena lor favorizeaz persistena timp ndelungat agermenilor, inclusiv a celor patogeni.

    Indicatorii care ne dau informaii despre substana organic din ap sunt consumul chimic iconsumul biochimic de oxigen. Consumul biochimic de oxigen (CBO5) este cantitatea de oxigenconsumat de microorganisme ntr-un interval de 5 zile, pentru descompunerea biochimic asubstanelor organice coninute n ap. Substanele oxidabile din ap, sau consumul chimic deoxigen (CCO) sunt substanele ce se pot oxida att la rece (substanele anorganice) ct i la cald(substanele organice). Cantitatea de oxigen echivalent cu consumul de oxidant se numeteoxidabilitate.

    Concentraia de oxigen dizolvat normat, variaz ntre 4-6 mg/dm3, n funcie de categoria defolosin, coborrea sub aceast limit avnd ca efect oprirea proceselor aerobe, cu urmri foartegrave.

    Indicatorul principal pentrustarea de oxigenare a corpurilor de ap este consumul biochimic deoxigen (CBO) care reprezint necesarul de oxigen al organismelor acvatice care consum materii

  • 7/28/2019 Capitolul 2. Apele Si Poluarea Apelor FINAL

    8/24

    Note de Curs -Ingineria i Calitatea Mediului

    .L.dr.ing. George IPATE 39

    organice oxidabile. Indicatorul prezint situaia actual i tendinele legate de CBO i deconcentraiile de amoniu (NH4) din ruri. Valoarea medie anual a CBO dup 5 zile de incubaie(CBO5) este exprimat n mg O2/l, iar valoarea medie anual a concentraiilor de amoniu total, nmicrograme N/l.

    Indicatorul CCO-Cr reprezint consumul chimic de oxigen prin oxidare cu K2Cr2O7 n mediuacid. Acest indicator determin n general 60-70% din substanele organice, inclusiv celenebiodegradabile. Sursele de materii organice sunt deversrile provenite din staiile de epurare aapelor uzate, efluenii industriali i scurgerile provenite din agricultur. Poluarea organicconduce la o medie mai ridicat a proceselor metabolice ce solicit oxigen. Acest fapt poate aveaca rezultat dezvoltarea unor zone acvatice fr oxigen (condiii anaerobe). Transformareaazotului n forme reduse, n condiii anaerobe, conduce la creterea concentraiilor de amoniucare este toxic pentru viaa acvatic atunci cnd depete anumite concentraii, n funcie detemperatura apei, salinitate i pH.

    Substanele organice, de origine natural sau artificial, reprezint pentru ap poluantul

    principal. Substanele organice de origine natural (vegetal i animal) consum oxigenul dinap att pentru dezvoltare, ct i dup moarte. Materiile organice consum oxigenul din ap, ntimpul descompunerii lor, ntr-o msur mai mare sau mai mic, n funcie de cantitatea desubstan organic evacuat, provocnd distrugerea fondului piscicol i n general a tuturororganismelor acvatice. Cele mai importante substane organice de origine natural sunt ieiul,taninul, lignina, hidraii de carbon, biotoxinele marine .a. Substanele organice poluaniartificiali, provin din prelucrarea diferitelor substane n cadrul rafinriilor (benzin, motorin,uleiuri, solveni organici .a), industriei chimice organice i industriei petrochimice(hidrocarburi, hidrocarburi halogenate, detergeni).

    Tabelul 2.2prezint standardele fizice i chimice ale apei n conformitate modul de utilizare.

    Tabelul 2.2. Standarde fizice i chimice ale apei (Gaur, 2008)

  • 7/28/2019 Capitolul 2. Apele Si Poluarea Apelor FINAL

    9/24

    Note de Curs -Ingineria i Calitatea Mediului

    .L.dr.ing. George IPATE 40

    Substane poluante i indicatori de poluare n apele uzate

    n raport cu proveniena lor, apele uzate se clasific astfel: ap uzat menajer, este apa de evacuare dup ce a fost folosit pentru nevoi gospodreti n

    locuine i uniti de folosin public i provine din descrcri de la operaii de igien

    corporal, de la pregtirea alimentelor, de la splarea mbrcmintei ori prin evacuri deprodui fiziologici (closete cu apa). ape uzate industriale, sunt cele care se evacueaz n mod concentrat dup folosirea lor n

    procesele tehnologice de obinere a materiilor prime sau a produselor finite.

    Apele uzate industriale sunt nsoite aproape ntotdeauna de apele uzate menajere.

    Dup proveniena lor, apele uzate industriale pot fi:- ape de splare, ocupa locul doi ca volum; apar ntr-o mare varietate de industrii i rezult dinfolosirea apei de alimentare pentru antrenarea i ndeprtarea unor materiale nedorite;- ape de rcire, care formeaz proporia principal (volum) a apelor uzate industriale; principalulpoluant e cldura;

    - ape de proces sunt cele ce au servit ca solvent sau ca mediu de reacie n procesul de prelucrarea materiilor prime; au un volum relativ redus, dar sunt foarte concentrate;- ape uzate oreneti (urbane) sunt sunt definite ca ape uzate menajere sau amestec de ape uzatemenajere cu ape uzate industriale i/sau scurgerile apei de ploaie colectate lor ntr-un sistemcomun de canalizare.

    Se evideniaz urmtoarele domenii de activitate incluznd folosinele cu cel mai mare aport depoluare: ncrcare cu substane organice, exprimate prin CBO5 i CCO-Cr: Captare i prelucrare ap

    pentru alimentare populaie 77%, respectiv 66%; Energie electric i termic 6,3%,respectiv 20%; valori apropiate ale cantitii de CBO5 se nregistreaza i n domeniulPrelucrri chimice cca 6%, iar la CCO-Cr peste 5% , Zootehnie5,3%, respectiv peste 2%;Industrie metalurgic i construcii de maini n jur de 2% pentru ambii indicatori.

    ncrcare cu materii n suspensie: Captare i prelucrare ap pentru alimentare populaie -peste 38%; Industria extractiv - peste 24%; Energie electric i termic - 21%; Prelucrrichimice - 6,5%. Industrie metalurgic i construcii de maini - apox.6%.

    ncrcarea cu substane minerale exprimat prin reziduu fix: Energie electric i termic40%; Captare i prelucrare ap pentru alimentare populaie - 37,5%; Prelucrri chimice - cca14%; Industrie extrtactiv i Industrie metalurgic i construcii de maini - fiecare cu aportn jur de 3%. ncrcarea total de 415159,14 tone cloruri este dat de aportul evacurilor dela Prelucrri Chimice, cca 61%, Energie electric i termic - 18% i Captare i prelucrareap pentru alimentare populaie - 17%.

    ncrcarea cu nutrieni, exprimat prin compui ai azotului (NO2, NO3, NH4), azot total ifosfor total are un aport semnificativ pentru urmtoarele domenii: Captare i prelucrare appentru alimentare populaie: Ntot - 76,4%, Ptot - 83,8%, NO3 - 31%, NO2 - 65%, NH4 - 80,4%i Energie electric i termic: Ntot - 16,3%, Ptot - 11,5%, NO3 - 57%, NO2 - 22,3%, NH4 -2,2%.

    ncrcarea cu grsimi exprimat prin indicatorul substane extractibile a avut ponderea ceamai mare n activitile ncadrate la Captare i prelucrare ap pentru alimentare populaie -69% i Energie electric i termic - aprox. 20%.

  • 7/28/2019 Capitolul 2. Apele Si Poluarea Apelor FINAL

    10/24

    Note de Curs -Ingineria i Calitatea Mediului

    .L.dr.ing. George IPATE 41

    ncrcarea cu cianuri: reprezint cantitatea evacuat din activitile de Prelucrri chimice -cca. 42% i Captare i prelucrare ap pentru alimentare populaie - cca. 38,5%;

    ncrcarea cu fenoli: Captare i prelucrare ap pentru alimentare populaie - cca. 81%; ncrcareacu detergeni sintetici: Captare i prelucrare ap pentru alimentare populaie - cca.

    79%;

    ncrcarea cu produse petroliere: Energie electric i termic cca. 95,6%; ncrcarea cu metale grele: Captare i prelucrare ap pentru alimentare populaie: Cd - 72%,Hg - cca 74%, Ni - 87,5%, Pb - 81,87%, Zn - cca 48%, Crtotal - cca 85%; Energie electric itermic: As - cca 80%; Industria extractiv: Cu - 76,4%; Zn - 39%.

    Situaia prezentat arat c domeniile din activitatea economic care au o contribuie nsemnatla constituirea potenialului de poluare sunt Captare i prelucrare ap pentru alimentarepopulaie, Energie electric i termic, Prelucrri chimice i Industria extractiv.

    Pentru protecia resurselor de ap se interzice evacuarea n receptorii naturali a apelor uzate, asubstanelor poluante ce depesc concentraiile stabilite n normativ, a apelor uzate careprovoac, depuneri de materii i suspensii sedimentabile, creterea turbiditii, schimbarea

    culorii, gustului i mirosului apei receptorului faa de starea natural, a apelor uzate care coninpesticide, a apelor uzate coninnd ageni patogeni sau virui, provenind de la spitale, unitizootehnice, abatoare i a afluenilor staiilor de epurare oreneti.

    Staiile de evacuare a apelor uzate n receptorii naturali, sunt prevzute cu mijloace de msurarea debitelor i volumelor de ape uzate evacuate i amenajate pentru prelevarea de probe de appentru analiz, sau dotate cu sisteme automate de determinare a calitii apelor uzate evacuate.Unele staii de epurare,ns, evacueaz ape uzate cu valori ale indicatorilor de calitate ridicate,care schimb sau chiar degradeaz, pe anumite tronsoane, rul - receptor n aval. La toate acestestaii sunt n derulare programe de modernizare sau extindere.

    2.5 Managementul apelor poluate

    n conformitate cu prevederile Legii Apelor nr.107/1996, modificat i completat de Legea310/2004, autoritatea naional pentru gospodrirea apelor este Ministerul Mediului iSchimbrilor Climatice, care are responsabilitatea s elaboreze strategia naional i politica ndomeniul gospodririi apelor, s stabileasc regimul de utilizare a resurselor de ap, sorganizeze i s dezvolte n mod unitar, raional i complex, la nivel de bazine hidrografice,activiti pentru managementul resurselor de ap, precum i s asigure coordonarea i respectareareglementrilor legale n domeniu.

  • 7/28/2019 Capitolul 2. Apele Si Poluarea Apelor FINAL

    11/24

    Note de Curs -Ingineria i Calitatea Mediului

    .L.dr.ing. George IPATE 42

    Calitatea apelor din Romnia este urmarit conform structurii i principiilor metodologice aleSistemului de Monitoring Integrat al Apelor din Romnia (S.M.I.A.R.), restructurat nconformitate cu cerinele Directivelor Europene.

    Sistemul naional de monitorizare a apelor cuprinde dou tipuri de monitoring, conform

    cerinelor prevzute n Legea 310/2004 de modificare i completare a Legii Apelor 107/1996care a preluat prevederile Directivei Cadru 60/2000/CEE (figura 2.4) n domeniul apei icelelalte Directive UE. Astfel se realizeaz un monitoring de supraveghere avnd rolul de aevalua starea tuturor corpurilor de ap din cadrul bazinelor hidrografice i un monitoringoperaional (integrat monitoringului de supraveghere) pentru corpurile de ap ce au riscul sa nuindeplineasc obiectivele de protecie a apelor.

    Figura 2.4. Directiva Cadru a Apei 2000/60/CE

    Avnd n vedere att poziionarea Romniei n bazinul hidrografic al fluviului Dunrea i bazinulMrii Negre, ct i necesitatea proteciei mediului n aceste zone, Romnia a declarat ntregulsu teritoriu ca zon sensibil. Acest decizie se concretizeaz n faptul c aglomerrile cu maimult de 10.000 locuitori echivaleni trebuie s asigure o infrastructur pentru epurarea apeloruzate urbane care s permit epurarea avansat, mai ales n ceea ce privete nutrienii azot ifosfor. nceea ce privete gradul de epurare, epurarea secundar (treapt biologic) este o regulgeneral pentru aglomerarile mai mici de 10.000 locuitori echivaleni.

    Locuitorul echivalent (l.e.)reprezint unitatea de msurpentru poluarea biodegradabili stabilete dimensiunea polurii provenit de la o aglomerare uman.Se exprim ca media

    acelei poluri produs de o persoan ntr-o zi n directiv s-a fixat valoarea de 60 grameconsum biochimic de oxigen la 5 zile (CBO5) pe zi. Modul de calcul al locuitorilor echivalenipentru o aglomerare uman este dat de raportul dintre ncrcarea total n CBO5 aapelor uzate ivaloarea de 60 g CBO5/zi corespunztoare unui locuitor echivalent.

    n vederea utilizrii resurselor de ap i proteciei mpotriva epuizrii i polurii acestora, pebaza principiilor de dezvoltare durabil i de management al apelor, Legea apelor a introdusobligaia pentru utilizatorii de ap s solicite i s obin avizul i autorizaia de

  • 7/28/2019 Capitolul 2. Apele Si Poluarea Apelor FINAL

    12/24

    Note de Curs -Ingineria i Calitatea Mediului

    .L.dr.ing. George IPATE 43

    gospodrirea apelor. Administraia Naional Apele Romne (ANAR), mpreun cu cele11 Direcii de Ap subodonate, reprezint autoritatea competent pentru emiterea avizelor iautorizaiilor de gospodrirea apelor.

    Operatorii de servicii publice de ap i ap uzat realizeaz automonitoringul apelor uzate

    evacuate i raporteaz catre Direciile de Ap/Sisteme de Gospodrirea Apelor judeeneconcentraia i ncrcarea de poluani, cantitaile de ap uzat evacuate i informaii d espreperformana tehnologiei de epurare. Aceste obligaii sunt menionate n H.G. nr. 352/2005, caremodific i completeaz H.G. 188/2002pentru aprobarea unor norme privind condiiile dedescrcare n mediul acvatic a apelor uzate. De asemenea, Direciile de Ap i Sistemele deGospodrirea Apelor judeene verific semestrial i trimestrial n laboratoarele proprii calitateaefluentului evacuat de la staiile de epurare urbane n resursele naturale de ap.

    Reprezentanii Administraiei Naionale Apele Romne controleaz periodic stadiulimplementrii i realizrii msurilor din programul de etapizare, care este anex la autorizaia degospodrire a apelor. n cazul nerespectrii prevederilor legislaiei n domeniul apelor, se aplic

    penaliti.Nmol - nmol rezidual, tratat sau netratat, care provine din staia de epurare a apelor uzate . nconformitate cu prevederile art. 14 al Directivei, managementul nmoluluieste inclus n avizelei autorizaiile emise de Administraia Naional Apele Romne. Sunt stipulate condiiile dedepozitare i utilizare a acestuia, n vederea reducerii la minimum a impactului asupra mediului.Evacuarea nmolului direct n resursele de ap este interzis, aa cum se menioneaz n LegeaApelor nr. 107/1996, modificat i completat de Legea nr. 310/2004.

    Pentru utilizarea n agricultur se poate folosi doar nmolul provenit de la staiile de epurareurbane, tratat corespunztor, iar fermierii sunt ncurajai s utilizeze corect acest nmol. La nivellocal, Ageniile de Protecia Mediului au responsabiliti referitoare la: emiterea autorizaiilor demprtiere pe terenuri a nmolului, actualizarea bazei de date pentru caracteristicile nmolului icantitile aplicate, controlul i supravegherea aciunilor productorilor i utilizatorilor de nmolcu referire la respectarea legislaiei n vigoare. Ageniile de Protecia Mediului locale furnizeazinformaii ctre Garda de Mediu local care, la randul su, aplic sanciuni n caz deneconformare cu legea. Nmolul trebuie sa aib o compoziie adecvat pentru utilizare nagricultur, menionat n autorizaia de utilizare eliberat fermierilor.

    n Romnia, Administraia Naional Apele Romne este autoritatea responsabilpentru Sistemul de Monitorizare Integrat a Apelor n Romnia (SMIAR) i pentru bazade date specifice. n cadrul SMIAR, subsistemul apelor uzate a fost luat n considerare pentruselectarea seciunilor care s asigure caracterizarea strii corpurilor de ap, pe baza impactuluievacurilor punctuale semnificative de ape uzate urbane, ape uzate industriale i ape pluvialeepurate sau neepurate.

    n vederea perfecionrii capacitii sistemului reelei, ncepnd cu octombrie 2004, s-a derulat,pe o perioad de 12 luni, proiectul PHARE 2002 RO 586.04.12.04. Stabilirea unui sisteminformaional i a bazei de date n domeniul gospodririi apelor, n conformitate cu cerineleDirectivei Cadru privind Apa. Principalele rezultate ale proiectului au constat n realizarea unui

  • 7/28/2019 Capitolul 2. Apele Si Poluarea Apelor FINAL

    13/24

    Note de Curs -Ingineria i Calitatea Mediului

    .L.dr.ing. George IPATE 44

    Sistem Informaional de Management al Apei (WIMS) i a unei strategii de diseminare ainformaiei i participrii publicului privind implementarea Directivei Cadru privind Apa2000/60/CE, n care sunt incluse de asemenea informaii despre apele uzate. La finalizareaacestui proiect s-au asigurat condiiile pentru raportarea datelor la Uniunea European, nconformitate cu prevederile art. 15 al Directivei.

    Dezvoltri viitoare i aciuni preconizaten cadrul periodei de programare financiar 2007-2013, direciile de finanare, n ceea ce privetefondurile de pre-aderare, sunt continuate prin intermediul Programului Operaional pentruMediu (POS Mediu) finanat prin Fonduri de Coeziune i Programului Naional deDezvoltare Rural finanat de Fondul European de Dezvoltare Regional pentruAgricultur. n cadrul POS Mediu, finalizat n iulie 2007, prin Axa prioritar 1 Extinderea imodernizarea sistemelor de ap i ap uzat, s-a alocat, pentru perioada 2007-2013, suma de3.266.508.423 euro, din care 85% finanare provenit de la Comisia European.

    Valoarea total a investiiilor necesare pentru conformarea cu cerinele directivelor europene

    privind apa si apa uzat pn n anul 2018 a fost estimat la 19 miliarde euro, din care fondurilealocate prin POS Mediu (finanare din fonduri de Coeziune si co-finanare naional) reprezintcirca 17% din necesar.

    Ministerul Mediului a organizat propria structura pentru asigurarea finanrii proiectelorintegrate de ap/ap uzat, n cadrul Direciei Generale pentru Managementul InstrumentelorStructurale(www.mmediu.ro/beta/programe/finantate-din-fonduri-externe-nerambursabile).

    O aciune deosebit de important n absorbia fondurilor comunitare este reprezentat deelaborarea proiectelor ntr-o form care s corespund exigenelor Comisiei Europene saudiferitelor organisme finanatoare. n cursul anului 2007, prin fonduri ISPA pentru asistentehnic, au fost pregatite 44 aplicaii pentru 15 judee, n valoare de 25 milioane euro (din carefonduri nerambursabile ISPA 50%, precum i cofinanare 50% de la bugetul de stat i prinBanca german KFW). Contractele de lucrri au fostprevzute pentru perioada 2008-2012.

    Au nceput s se constituie, pe criterii geografice i tehnico-economice, asociaii de orae icomune reprezentate de un operator regional. n prezent, aceti operatori unici sunt n curs deliceniere. Pe baza acestei asocieri, se are n vedere furnizarea de servicii ap-canal mai eficientei la tarife acceptabile. Totodat, va crete atractivitatea acestui tip de servicii pentru potenialiiinvestitori interesai de crearea de parteneriate public-private.

    Pe baza Planului de implementare trebuie finanate proiecte pentru aglomerri umane cu maimult de 10.000 l.e. (jumatate din proiecte s-au finaat deja n anul 2006) i pentru aglomerri cu200010.000 l.e., pentru perioada 2010-2015 (vezi tabelele 2.3-2.4).

    Tabelul 2.3. Lista proiectelor pentru colectarea i epurarea apelor uzate n aglomerri cu mai mult de 10.000 l.e.Perioada 2007-2010 Perioada 2010-2015

    Nr.proiectelor definanat

    Nr.proiectelor cusuportfinanciar

    Nr.proiectelorfr suportfinanciar

    Nr.proiectelorde finanat

    Nr.proiectelorcu suportfinanciar

    Nr.proiectelorfr suportfinanciar

    104 51 53 160 28 132

  • 7/28/2019 Capitolul 2. Apele Si Poluarea Apelor FINAL

    14/24

    Note de Curs -Ingineria i Calitatea Mediului

    .L.dr.ing. George IPATE 45

    Tabelul 2.4. Lista proiectelor pentru colectarea i epurarea apelor uzate n aglomerri cu 2000-10.000 l.e.Perioada 2007-2010 Perioada 2010-2015

    Nr.proiectelor definanat

    Nr.proiectelor cusuportfinanciar

    Nr.proiectelorfr suportfinanciar

    Nr.proiectelor definanat

    Nr.proiectelor cusuportfinanciar

    Nr.proiectelorfr suportfinanciar

    170 98 72 2184 28 2156

    Dei n perioada scurs de la aderarea rii noastre la UE s-a acumulat o experiensemnificativ, sunt necesare eforturi viitoare pentru mbuntirea eficienei administrative iasigurarea unei absorbii bune a Fondurilor de Coeziune n perioada 2014-2021, prin:

    Eforturi continue pentru ntrirea capacitii administrative, cu referire la managementulFondurilor de Coeziune i implementarea la nivel central, regional i local;

    ntrirea rolului de coordonare la nivel naional i regional, inclusiv corelarea operaiilorFondurilor de Coeziune cu strategiile i programele naionale;

    Dezvoltarea de proiecte consistente i de nalt calitate, care s raspund prioritilor; Pregtirea atent a proiectelor majore care necesit decizii importante, studii extinse,

    analize de cost-beneficiu i proceduri complexe; Asigurarea continu a sprijinului pentru potenialii beneficiari n pregtirea i

    implementarea proiectelor; Aplicarea noii legislaii privind achiziiile publice n mod corect i eficient, care necesit

    instruirea intensiv a beneficiarilor;Punerea n oper a unui management financiar i a unui sistem de control eficiente pentruntreaga palet de instituii implicate n implementarea Fondurilor Structurale i de Coeziune.

    2.6 Concluzii

    Calitatea apei este o problem de maxim importan ce ar trebui s ne preocupe pe toi.Sntatea noastr este dependent direct de sursa de ap. Principala presiune asupra strii decalitate a apelor de suprafa, i nu numai, este exercitat de ctre om prin deversarea n emisaria apelor uzate neepurate sau insuficient epurate. Pentru protecia resurselor de ap, aceastpractic, interzis prin lege, trebuie stopat, n sensul c apele epurate trebuie s corespundprescripiilor calitative n vigoare.

    Starea de calitate a apeloreste supus unor permanente presiuni, dintre care amintim: activitile umane conexe, care determin implicit creterea consumului de ap (direct i

    indirect); poluarea difuz; restituiile de ap care, fr o gestionare corect, permanent i cu acoperire spaio-

    temporar corespunztoare, pot deveni sursa principal de poluare a apelor; degradarea i disfuncionolitatea colectoarelor de canalizare menajer i pluvial; insuficiena reelei de canalizare n zonele cu sisteme existente; realizarea reelelor stradale de canalizare fr realizarea concomitent a racordurilor

    individuale, ceea ce conduce la ntrzierea punerilor n funciune a sistemelor noi decanalizare.

  • 7/28/2019 Capitolul 2. Apele Si Poluarea Apelor FINAL

    15/24

    Note de Curs -Ingineria i Calitatea Mediului

    .L.dr.ing. George IPATE 46

    schimbrile climatice, care amenin pescuitul i acvacultura, creterea temperaturii apeideterminnd apariia procesului de eutrofizare, apa fiind sufocat din cauza alegelorcare sunt n descompunere i care epuizeaz oxigenul din ea. Acest proces numiteutrofizare cauzeaz moartea petilor i a altor forme de via acvatice.

    modificarea calitii apelor prin construcia de stvilare i rezervoare, prin exploatriincorecte i/sau necontrolate ale albiilor de ape;

    presiunile hidromorfologice care afecteaz o mare parte din cursurile de ap, cele maiimportante fiind cauzate de: lacurile de acumulare, de ndiguiri i regularizri, dedeviaiile de ap, inclusiv canale i prizele de ap care preiau debite importante de ap;

    polurile accidentale, care pot introduce n corpurile de ap cantiti foarte mari i foartevariate de poluani, n timp foarte scurt, distrugnd uneori iremediabil sau pentru perioadelungi de timp, viaa i fauna acvatic;

    infiltraiile din sol datorate gestionrii incorecte a deeurilor, a apelor uzate provenite dinactiviti industriale, cum ar fi apele de min;

    poluarea cu ngrmintele chimice utilizate n agricultur, pesticidele utilizate pentrucombaterea duntorilor;

    deeurile n special cele menajere (PET-uri, ambalaje plastic, etc.) la nivelul tuturorlocalitilor, care afecteaz apele de suprafa prin antrenarea acestora; tehnologiile de epurare nvechite; pre-epurarea necorespunztoare a apelor uzate

    industriale. n cazul unor deversri n reeaua de canalizare a unor ape industriale cuncrcri mari exist riscul perturbrii i chiar al compromiterii procesului de epurare nstaiile de epurare, ntruct acestea au fost proiectate i executate pentru epurarea apeloruzate menajere.

    Aceste presiuni pot fi diminuate prin supravegherea i monitorizarea periodic a surselor de apde suprafa i subterane, precum i prin stabilirea unor distane tampon ce au n vedere evitareaimpactului amplasrii unor faciliti pentru depozitarea deeurilorasupra aezrilor umane.

    n vederea eliminrii presiunilor asupra strii de calitate a apelor dat de depirea indicatorilorde calitate reglementai, companiile de ap deruleaz investiii, pentru reabilitarea i extindereasistemelor de canalizare n toate oraele i realizarea de staii de epurare noi.

    Utilizatorii de ap sunt obligai s economiseasc apa prin folosire judicioas, s asigurentreinerea i repararea instalaiilor proprii i, dup caz, a celor din sistemele de alimentare cuap i canalizare, s utilizeze cele mai bune tehnologii disponibile, care permit utilizarea unorcantiti reduse de ap, precum i un consum mic de ap prin recircularea i/sau refolosirea apei.

    2.7 Aplicaii

    Apli catia 1. Modelul Streeter-Phelps pentru purificarea rurilor

    Un model relativ simplu n ceea ce privete descreterea concentraiei de oxigen n avalul unuipunct de descrcare a apelor poluante i recuperarea la nivelul natural de baz a fost propus deStreeter i Phelps n 1925. Dei modelul se bazeaz pe mai multe ipoteze simplificatoare, acestaeste utilizat ca parte a reglementrilor pentru instalaiile de canalizare. Bacteriile degradeaz

  • 7/28/2019 Capitolul 2. Apele Si Poluarea Apelor FINAL

    16/24

    Note de Curs -Ingineria i Calitatea Mediului

    .L.dr.ing. George IPATE 47

    treptat materia organic coninut n descrcare de-a lungul cursului rului. Bacteriile cele mairelevante prefer condiiile aerobe, adic ele se bazeaz pe oxigenul din ap (DO = oxigendizolvat). n cele ce urmeaz,este simulatvariaia de-a lungul cursului de curgere a apei a celordou componente (materia organic BOD i oxigenul dizolvat DO) n cazul descarcrii apelorpoluante ntr-un ru .

    n model, concentraia de poluant organic este msurat cu indicatorul denumit necesarul deoxigen biodegradabil (BOD). Doi parametri sunt legati de comportamentul BOD-ului: fluxul deintrare fBOD (kg/m3/zi) i rata de degradare k1 (1/zi). Degradarea privete att BOD ct i DO,i este exprimat de sistemul de dou ecuaii difereniale ordinare:

    = (2.1)

    = ,

    Concentraia de oxigen cDOdin ap este determinat de procesul de reaerare. Reaerarea aduceoxigenul napoi n ap, i pentru diferite procese, ea poate fi relevant. Unul dintre cele maiimportante este la contactul apei cu aerul atmosferic. Dac timpul de contact este suficient delung, se stabilete echilibrul dintre presiunea parial a oxigenului din aer pO2i cDO. Conformlegii lui Henry, astfel de echilibre sunt caracterizate printr-o component specific, raportuldintre concentraia oxigenului dizolvat i presiuneaparial. Cum n atmosfera pmntului pO2este fixat la aproximativ 0.21 atm, cDO poate ajunge la o valoare de 12.9 mg/L, care este limitade saturaie a oxigenului n ap.

    Cu toate acestea, limita de saturaie a oxigenului ntr-un ru natural poate fi ceva mai mic, caurmare a altor procese care influeneaz echilibrul de oxigen. Plantele acvatice produc oxigen,

    fauna acvatic consum oxigen. Mai mult dect att, oxigenul este necesar bacteriilor pentrudegradarea materiei organice naturale aflate la partea de jos a apei i n compartimentulsedimentelor. Astfel, limita de saturaie a oxigenului cDO,satdepinde de circumstanele locale inu este o constant universal.

    Cu toate acestea, concentraia de oxigen converge la limit datorit procesului de reaerare. Prinurmare, n afar de parametrul cinetic k2,n abordarea cea mai simpl, diferena dintre limita desaturaie a oxigenului i concentraia oxigenului (cDO,sat- cDO), determin viteza de variaie aoxigenului dizolvat - DO.

    Sistemul (2.1) de dou ecuaii difereniale este destul de simplu de rezolvat. Prima ecuaie

    conine doar o singur variabil dependent (cBOD) i are o funcie exponenial ca soluieanalitic. Cu aceast soluie se poate considera a doua ecuaie ca o ecuaie diferenial cuvariabila cDO. Cele dou ecuaii formeaz un sistem liniar.

    Codul complet al programului "ModelulStreeterPhelps.m" realizat n mediul MATLAB esteprezentat n cele ce urmeaz:

  • 7/28/2019 Capitolul 2. Apele Si Poluarea Apelor FINAL

    17/24

    Note de Curs -Ingineria i Calitatea Mediului

    .L.dr.ing. George IPATE 48

    function StreeterPhelps% Modelul Streeter Phelps - Modelarea purificarii raurilor

    % MATLAB utilizarea ecuatiilor diferentiale ordinare ODE

    %% Environmental Modeling by Ekkehard Holzbecher% Introduction to Modelling and Simulation for Environmental Problems%------------------------------------------------------------------------ T = 25; % valoarea maxima a timpului [zi]k1 = 0.3; % coeficientul de dezoxigenare [1/zi]k2 = 0.4; % coeficientul de reaerare (oxigenare) [1/zi]DOsat = 11; % concentratia de saturatie DO [mg/L]

    BODin = 7.33; % concentratia initiala (intrare) BOD [mg/L]DOin = 8.5; % concentratia initiala a oxigenului DO [mg/L]fBOD = 1; % fluxul natural de intrare BOD [mg/L/zi]

    N = 60; % discretizarea timpului

    %---------------------- Executia programului ----------------------------% BOD = y(1), DO = y(2)options = odeset('AbsTol',1e-20);[t,y] = ode15s(@SP,[0 T],[BODin; DOin],options,k1,k2,DOsat,fBOD);

    %---------------------- Sistemul de ecuatii diferentiale -----------------

    function dydt = SP(t,y,k1,k2,DOsat,fBOD)dydt = zeros(2,1);k3 = k1*(1 + 0.005*sin(t*(pi+pi)));dydt(1) = fBOD-k3*y(1);dydt(2) = k2*(DOsat-y(2))-k3*y(1);

    %---------------------- Reprezentarea grafica ---------------------------

    plot (t,y);legend ('BOD','DO');xlabel ('Timp [zile]'); ylabel ('Concentratie [mg/L]');grid;

    Valorile de intrare pentru exemplul prezentat sunt adoptate din Holzbecher (2006). Coeficieniide dezoxigenare i reaerare sunt dai n 1/zi. Debitul de BOD este n mg/(L/zi). Toateconcentraiile sunt n mg /L. Starea de echilibru este dat de:

    cBOD = fBOD/k1 = 3.33 mg/L icDO = cDO,sat - fBOD/k2 = 8.5mg / l.

    Figura 2.6 prezint rezultatul obinut pentru valori de intrare ale concentraiei de poluaniorganici cBOD = 7.5 mg/l, respectiv, ale concentraiei de oxigen dizolvat cDO = 8.5 mg/l.Concentraia BOD scade ntr-o perioad de timp de 15 zile. Coninutul de oxigen scade nprimele trei zile, dacdegradarea depete reaerarea. Dup aceea, urmeaz o perioad de timpn care reaerarea ocup o poziie dominant i conduce la o recuperare treptat a nivelului de DOpnla starea natural.

  • 7/28/2019 Capitolul 2. Apele Si Poluarea Apelor FINAL

    18/24

    Note de Curs -Ingineria i Calitatea Mediului

    .L.dr.ing. George IPATE 49

    Figura 2.5. Reprezentarea grafic a variatiei n timp a concentraiei BOD i DO [mg/L]

    Modelul Streeter-Phelps se bazeaz pe cateva ipoteze simplificatoare:- Procesele de difuzie i dispersie sunt neglijate;- Nu exist nicio referire la concentraia din seciunea transversal a rului;- Sistemul de ecuaii diferentiale (2.1) se bazeaz pe o descriere Lagrangian, care este oformulare pentru concentraia de oxigen de-a lungul cursului de curgere;- n descrierea Lagrangiantermenii adveciei dispar.

    De asemenea, n ceea ce privete bio-geochimia, modelul Streeter-Phelps trebuie s fie extinspentru a surprinde mult mai detaliat procesul de purificare. Vanrolleghem i alii (2000) auprezentat i discutat mai multe generalizri ale modelului simplu Streeter-Phelps.

    n scopul de a lua n considerare i fotosinteza-respiraia, modelul conine nc patru variabile:amoniul, azotatul, fosforul i algele. Descrierea matematic ia n considerare faptul c fosforul initraii sunt produse de degradare a materiei organice. Creterea algelor pe de alt parte, consumsubstane nutritive, azotati i fosfor, i produc oxigen.

    Aplicaia 2. Dimensionarea unui bazin de egalizare

    Sursa de referi n: Davis and Cornwell, Introduction to Environmental Engineering, 3rd edition,Problem 5-7 and 5-9.

    Proiectul unei instalaii de epurare a apelor urbane necesit un bazin de egalizare (figura 2.6)pentru a uniformiza debitele i variaiile incarcarii cu poluanti organici (BOD5). Debitul mediu

  • 7/28/2019 Capitolul 2. Apele Si Poluarea Apelor FINAL

    19/24

    Note de Curs -Ingineria i Calitatea Mediului

    .L.dr.ing. George IPATE 50

    zilnic este de 0.091 m3/sec. Valorile debitelor i concentraiilor BOD5 din tabelul de date de maijos au fost determinate ca fiind tipice unei variaii zilnice.1) Ce volum, n m3, trebuie sa aib bazinul de egalizare astfel nct s se prevad un debit deevacuare uniform i egal cu debitul mediu zilnic de alimentare.2) Calculai i reprezentai grafic variaia ncrcarii BOD c tre instalaia de epurare, cu i fr un

    bazin de egalizare.

    Figura 2.6. Schema bazinului de egalizare

    REZOLVARE: Datele primare sunt prezentate n matricea de mai jos - Se ia in considerarefaptul c datele au fost rearanjate de la momentul cnd bazinul de egalizare este gol.

  • 7/28/2019 Capitolul 2. Apele Si Poluarea Apelor FINAL

    20/24

    Note de Curs -Ingineria i Calitatea Mediului

    .L.dr.ing. George IPATE 51

    Redefinim fiecare coloan a matricei pentru o identificare mai uoar.

    Reprezentarea grafica a variatiei debitelor in bazin

    Figura 2.7. Variaia volumului de intrare i evacuare a apei

  • 7/28/2019 Capitolul 2. Apele Si Poluarea Apelor FINAL

    21/24

    Note de Curs -Ingineria i Calitatea Mediului

    .L.dr.ing. George IPATE 52

    Figura 2.8. Acumularea apei n bazinul de egalizare

    Acesta este dimensiunea minim necesar a bazinului de egalizare n cazul n care se presupunec apa este evacuata continuu la debitul mediu zilnic de alimentare. Bazinul se va goli la fiecareperioad de 24 de ore.

    Influenta BAZINULUI privind ncrcarea BOD ctre instalaia de epurare a apelor

    Acum vom calcula ncrcarea BOD neuniformizata in bazin , precum i media de ncrcare BOD

    a bazinului:

  • 7/28/2019 Capitolul 2. Apele Si Poluarea Apelor FINAL

    22/24

    Note de Curs -Ingineria i Calitatea Mediului

    .L.dr.ing. George IPATE 53

    Figura 2.9. Variaia ncrcrii neuniforme a BOD

    Calculul concentraieiBOD n bazin la sfritul fiecrei ore:

    Figura 2.10. Variaia concentraiei BOD n bazin

  • 7/28/2019 Capitolul 2. Apele Si Poluarea Apelor FINAL

    23/24

    Note de Curs -Ingineria i Calitatea Mediului

    .L.dr.ing. George IPATE 54

    Figura 2.11. Influena bazinului de egalizare asupra ncrcrii BOD ctre instalaia de epurare

    Analiza influenei bazinului de egalizare asupra ncrcrii BOD:

    Concluzii:

    Conceptul de bazin de egalizare naintea unei instalaii de epurare a apelor este unul bun nsaceasta nu funcioneaz ntotdeauna att de bine n practic. Principalul motiv este c acestanecesit stocarea unor volume destul de mari de ap uzat. n cazul n care bazinul nu este aerat,deeuldevine rapid anaerob i rezult mirosuri puternice. De asemenea, n cazul n care bazinulnu este bine amestecat solidele organice i anorganice vor sedimenta n partea de jos, sedezintegreaz i provoac din nou mirosuri, n special atunci cnd bazinul este gol.

  • 7/28/2019 Capitolul 2. Apele Si Poluarea Apelor FINAL

    24/24

    Note de Curs -Ingineria i Calitatea Mediului

    Reinei faptul c n analiza de mai sus am asumat ipoteza c bazinul este "complet amestecat".n timp ce amestecarea poate fi realizat i prin aerare, majoritatea bazinelor nu sunt de faptaerate sau nu au amestecare mecanic. Exist mai multe motive pentru acest fapt:

    1. Costuri mai mari;

    2. Bazinul poate fi gol sau aproape gol o mare parte din TIMP, ceea ce face aerarea mecanic dificil.3. Chiar dac bazinul este amestecat, deeurile solide mai mari sau mai grele vor sedimenta ncontinuare, cauznd diferite probleme.

    Bibliografie1. Environmental Modeling Using MATLAB, Ekkehard Holzbecher, Springer-Verlag

    Berlin Heidelberg, 2007.

    2.Basic Enviromental Engineer ing, Gaur R.C., New Age International Ltd., 2008.3. Handbook of Environmental Analysis - Chemical Pollutants in Ai r, Water, Soil, andSolid Wastes, Pradyot Patnaik, CRC Press, Inc., 2000.

    4. Water and Wastewater Engineer ing - Design pri nciples and practice, Mackenzie L.Davis, The McGraw-Hill, 2010.

    5. Introduction to environmental engineering, 3trh ed., Volume 1, Mackenzie L.Davis, David A. Cornwell, The McGraw-Hill, 1998

    6. *** Raport anual - Starea factor i lor de mediu n Romnia, 2010;Cap.3.Apa (dulce).7. *** Broura SNF F loergerPotabilizarea apei.