1

Universitatea Transilvania din Braov

Facultatea Design de Produs i Mediu

Secia Ingineria Valorificrii Deeurilor

-Ingineria proceselor de depoluare-

Epurarea apelor uzate cu coninut de Cd2+ utiliznd deeuri de salcie

energetic Salix.

Student: Neagu Anamaria-Andreea Grupa: 17711, an IV

ndrumtor lucrare licen: ef lucrri Dr. Manciulea Ileana

2

Cuprins

1. Introducere .......................................................................................................................................... 3

2. Proiectarea unei instalaii de depoluare a apelor uzate cu coninut de Cd2+ provenite din

industria minier. ........................................................................................................................................ 5

Datele de proiectare: ................................................................................................................................ 5

2.1.1. Parametrii de intrare a apei uzate provenit din industria minier: .............................................. 5

2.1.2. Parametrii de ieire a apei epurate: ............................................................................................... 5

3. Identificarea proceselor de depoluare ............................................................................................... 6

4. Bilanul global de mas pentru procesul de epurare a apelor uzate provenite din industria minier

cu coninut de Cd2+ ....................................................................................................................................... 7

4.1. Date iniiale: ...................................................................................................................................... 7

4.2. Date de intrare: .................................................................................................................................. 7

Bilanul de mas pentru etapa de colectare:................................................................................. 8

Bilanul de mas pentru etapa de decantare: ............................................................................... 9

Bilanul de mas pentru etapa de filtrare: .................................................................................. 10

Bilanul de mas pentru etapa de epurare cu rumegu: ........................................................... 10

Bilanul de mas pentru a-2-a etap de filtrare: ........................................................................ 12

Bilanul total de mas ................................................................................................................... 12

Bilanul de energie ........................................................................................................................ 12

Bibliografie: ................................................................................................................................................ 14

3

1. Introducere

Scopul epurrii apelor uzate provenite din industria minier este nlturarea factorilor care duc la

diferite probleme de sntate n rndul populaiei. Coninutul ridicat de metale grele din apele

miniere, amplific necesitatea tratrii si purificrii dup regulile normative impuse, astfel nct s

nu exite pericol ridicat de intoxicaie i de mbolnvire nu numai a populaiei, ci i a mediului

nconjurtor.

Epurarea apelor este un proces complex de neutralizare i de rezervare a substanelor duntoare

dizolvate sub form de suspensii sau de coloizi, care sunt prezente n apele uzate menajere sau

industriale.

Coninutul ridicat de ioni de metale grele din apele uzate miniere, poate avea ca generator de

poluare prepararea minereurilor metalifere si nemetalifere, flotaia i muli ali factori care indic

spre condiia de a fi nlturai cu premeditare.

Cadmiul nu are o funcie biologic substanial, iar deaceea este extrem de toxic pentru om. n

cazul intoxicaiei cronice, cel mai frecvent se acumuleaz n plmni i ficat. Fiind etichetat ca

cel mai rspndit metal toxic, nivelul zilnic de ingerare i inhalare este de 20-40 mg, corpul

reinnd o cantitate cuprins intre 5-10 %.

Nefrotoxicitatea produs de Cd2+ se manifest prin distrugerea esuturilor renale. Acest metal

toxic rmne n organism pe toat perioada vieii, njumtindu-se odat la 30 de ani, astfel

chiar dac nu se ingereaz noi cantiti de Cd, pot exista simptome de intoxicaie. n afar de

aciunile prezentate mai sus, expunerea la sursele poluate cu Cd, poate provoca complicaii

renale asociate diabetului, riscul de apariie a celulelor canceroase, osteoporoza, etc. Cele mai

marcante surse de Cd provin de la anumite alimente i de la fumul de igar.[1]

Adsorbia este procedeul de reinere a unor compui toxici pe suprafeele agenilor adsorbani.

Folosind ca material adsorbant deeuri de salcie energetic Salix, se reine coninutul de Cd2+

astfel respectndu-se ncadrarea n normativul privind apele uzate NTPA-002/2002. Sursa de

provenien a deeurilor de salcie energetic Salix este de pe urma extraciei de salicin,

substan care este folosit pentru prepararea aspirinei.

4

Metoda folosit nu este costisitoare, deoarece nu implic folosirea unor substane scumpe sau

greu de procurat. Rumeguul este transportat n incinta staiei de epurare, apoi este introdus n

bazinul de epurare unde urmeaz s ntrein procesul de adsorbie. Dup timpul alocat

adsorbiei, apa i rumeguul sunt filtrate. Resturile de material adsorbant sunt trimise la a doua

valorificare, urmnd s fie uscate i arse. Cenua rezultat este folosit pentru fabricarea

materialelor compozite, care sunt aplicate n domeniul construciilor.

5

2. Proiectarea unei instalaii de depoluare a apelor uzate cu coninut de Cd2+

provenite din industria minier.

Datele de proiectare:

Pentru a proiecta o staie de epurare a apelor uzate industriale cu coninut de Cd2+

provenite dintr-o mina de exploatare, sunt necesari urmtorii parametri:

2.1.1. Parametrii de intrare a apei uzate provenit din industria minier:

Debit = 11,62 L/s;

Vapa epurata/zi = 1755 m3/zi;

CiCd2+

= 1,7 mg/L;

Cdecantabile = 87 g/L;

Ci suspensii = 1,53 g/L;

2.1.2. Parametrii de ieire a apei epurate:

CfCd2+

= 0,3 mg/L ( valoare conform NTPA 002/2005).

Fluxului tehnologic pentru epurarea apelor uzate cu coninut de Cd2+, provenite din industria

minier:

Fig.1. Flux tehnologic pentru epurarea apelor.

6

Schema utilajului pentru epurarea apelor uzate provenite din industria minier:

Fig.2. Schema utilajului de epurare.

3. Identificarea proceselor de depoluare

Fluxul tehnologic indic epurarea apelor uzate din industria minier, cu un volum de 1755 m3/zi

avnd o concentraie de 1,7 mg/L de Cd2+ i cuprinde urmtoarele etape:

- etapa de colectare: este prima etap din fluxul tehnologic, colectarea obinndu-se ntr-un

bazin de colectare n care intr apa cu coninut de decantabile, suspensii si Cd2+.

- etapa de decantare: reprezint faza procesului de epurare n care se ndeprteaz

substanele insolubile din apa uzat, care n marea lor majoritate se prezint sub form de

particule floculente, precum i ndeprtarea substanelor uoare care plutesc la suprafaa

apei. In aceast etapa are loc decantarea substanelor solide cu ajutorul decantorului.

Substanele solide si metalele grele rezultate n urma acestui proces le valorificm sub

form de nmol. Se elimin decantabilele cu un randament de 97%, iar 4% din

7

decantabile vor rmne n ap . Decantabilele rmase n ap vor fi eliminate n totalitate

n etapa de filtrare.

- etapa de filtrare: se filtreaz suspensiile (particulele de dimensiuni mici). n urma acestei

etape sunt eliminate i decantabilele. Se elimin suspensiile cu un randament de 100%,

mpreun cu decantabilele rmase din etapa de decantare.

- etapa de adsorbie cu salcia energetic Salix: n aceast etap este eliminat coninutul de

Cd2+, cu ajutorul deeurilor de salcie energetic Salix, n urma creia rmne apa epurat

cu un coninut final de 0,205 mg/L. Astfel se ncadreaz n normativele NTPA-002/2002.

- etapa de filtrare: este cea de-a doua etap de filtrare prin care se elimin deeurile de

salcie mpreun cu un coninut de 1,501 mg/L.

4. Bilanul global de mas pentru procesul de epurare a apelor uzate provenite din

industria minier cu coninut de Cd2+

4.1. Date iniiale:

Debit = 11,62 L/s = 1.003.968 L/zi;

Suspensii = 1,53 g/L = 0,00153 kg/L;

Decantabile = 87 g/L = 0,087 kg/L;

Cd2+ = 1,7 mg/L = 0,0000017 kg/L.

4.2. Date de intrare:

Debit = 1.003.968 L/zi;

ap = 1 g/m3;

Vap = 1.003,968 m3 = 1.003.968.000 cm

3.

Se calculeaz masa de ap uzat, conform relaiei de calcul: =

.

map uzat = V * = 1.003.968.000 cm3

* 1 g/cm3 = 1.003.968.000 g =

= 1.003.968 kg.

8

Bilanul de mas pentru etapa de colectare:

mintrare = mieite ;

mintrare = map + mpoluant ;

Se calculeaz masa real de ap la intrare:

map = map intrare + mpoluant ;

map = map ieire mpoluant ;

mpoluant ieire = mdecantabile + msuspensii + mCd2+ ;

mdecantabile = Cdecantabile * Debit = 0,087 * 1.003.968 = 87.345,21 kg/zi decantabile ;

msuspensii = Csuspensii * Debit = 0,00153 * 1.003.968 = 1.536,07 kg/ si suspensii ;

m Cd2+ = C Cd2+ * Debit = 0,0000017 * 1.003.968 = 1,700 kg/zi Cd2+ ;

mpoluant = mdecantabile + msuspensii + m Cd2+ = 87.345,21 + 1.536,07 + 1,700 =

= 88.882,98 kg/zi poluant ;

map ieit = map - mpoluant = 1.003.968 - 88.882,98 = 915.085,02 kg/zi

Bilanul de mas

9

Bilanul de mas pentru etapa de decantare:

1L ap...............................0,087 kg decantabile

1.003.968 L ap................x kg decantabile

x = 1.003.968 * 0,087 = 87.345,21 kg decantabile.

Randamentul este de 97% i putem calcula cantitatea de decantabile din ap:

87.345,21 kg decantabile..100%

y kg decantabile..97%

y = 87.345,2197

100 = 84.724,85 kg decantabile eliminate din ap;

87.345,21 84.724,85 = 2.620,36 kg decantabile rmase n 915.085,02 kg ap.

Bilanul de mas

10

Bilanul de mas pentru etapa de filtrare:

1L ap...............................0,00153 kg suspensii

1.003.968 L ap................x kg suspensii

x = 1.003.968 * 0,00153 = 1.536,07 kg suspensii ieite din apa uzat.

Conform randamentului de 100%, nu mai exista suspensii n apa uzat.

Bilanul de mas

n aceast etap de filtrare au fost eliminate suspensiile si decantabilele cu un randament

de 100%.

Bilanul de mas pentru etapa de epurare cu rumegu:

o Cantitatea iniial de Cd2+: 1,7 mg/L;

o Valoarea admis conform NTPA 002-2005: 0,3 mg/L;

o Materialul adsorbant ales este compus din rumegu de lemn, provenit de la salcie Salix.

Se calculeaz cantitatea de material adsorbant, utiliznd datele:

Ci Cd2+ = 1,7 mg/L;

11

Cf Cd2+ = 0,3 mg/L.

Initial:

1,7 mg Cd2+..1L(1000 mL)

x .100 mL

x = 0,17 mg Cd2+

/100 mL.

Final:

0,3 mg Cd2+..1000 mL

y100mL

y = 0,03 mg Cd2+

/100 mL.

Cantitatea de Cd2+

: 1,706 kg / 915.085,02;

Cantitatea de Cd2+

rmas n ap : 0,205 kg dup adsorbie.

1,706 0,205 = 1,506 kg = 1.506.000 mg cantitatea de Cd2+ care trebuie adsorbit de

rumegu.

1,4 mg Cd2+...................1000 mL ap................4 g rumegu

1.501.000 mg Cd2+

........w

w = 1.501.0004

1,4= 4.288.571 g = 4.288 kg rumegu/zi.

Necesarul de rumegu / sptmn = 30.016 kg/sptmn.

Apa mpreun cu rumeguul se introduc ntr-un agitator timp de 10 minute, proces n

urma cruia se reine aproximativ 1,501 mg/L.

n urma etapei de adsorbie, apa uzat cu coninut de Cd2+ se ncadreaz n valorile limit

admisibile, conform NTPA -002/2005.

12

Bilanul de mas pentru a-2-a etap de filtrare:

n etapa a-2-a de filtrare, se filtreaz apa rezultat din etapa de adsorbie, pentru ndepartarea

rumeguului cu un randament de 100%. Rumeguul trece prin procesul de ardere, urmnd ca din

cenua rezultat s se obin material compozite pentru asfalt.

Bilanul total de mas

Bilanul de energie

Pentru deplasarea apei n intalaii, se folosesc pompe care au intervalul debitului cuprins ntre 15

i 25 m3/h. Puterea pompelor este cuprins ntre 5-10 kW. Pentru debitul de ap care trece prin

instalaie, avem nevoie de pompe care au puterea motorului de 10 kW. Pompele se folosesc n

etapele fluxului: etapa de decantare, etapele de filtrare i etapa de adsorbie prin intermediul

deeurilor de salcie energetic Salix , fiind funcionale 12 h/zi.

13

Pentru funcionarea instalaiei propuse este nevoie de o putere total de 480 kW/h.

14

Bibliografie:

1. Satarug S, Baker JR, Reilly PE, Esumi H Evidence for a synergistic interaction between cadmium and endotoxin toxicity and for nitric oxide and cadmium displacement of metals in the kidney.,

Moore MR Nitric Oxide. 2000 Aug; 4(4):431-40.

1. Introducere2. Proiectarea unei instalaii de depoluare a apelor uzate cu coninut de Cd2+ provenite din industria minier.Datele de proiectare:2.1.1. Parametrii de intrare a apei uzate provenit din industria minier:2.1.2. Parametrii de ieire a apei epurate:

3. Identificarea proceselor de depoluare4. Bilanul global de mas pentru procesul de epurare a apelor uzate provenite din industria minier cu coninut de Cd2+4.1. Date iniiale:4.2. Date de intrare: Bilanul de mas pentru etapa de colectare: Bilanul de mas pentru etapa de decantare: Bilanul de mas pentru etapa de filtrare: Bilanul de mas pentru etapa de epurare cu rumegu: Bilanul de mas pentru a-2-a etap de filtrare: Bilanul total de mas Bilanul de energie

Bibliografie: