Cap. 1.Tema de proiectare

Sa se elaboreze proiectul tehnologic al unei statii de epurare ape uzate urbane. Se dau urmatoarele date:

A. Debite de calcul:Qzi, med = 0,240 m3/sQzi, max = 0,265 m3/sQor, min = 0,205 m3/sQor, max = 0,270 m3/s

B. Compozitia apelor uzate care sunt introduse in statia de epurare:Solide in suspensie - Ciss = 365 mg/lSubstante organice - CBO5 = 315 mgO2/l - CCOCr = 435 mg/lAzot total - CiN = 11,0 mg/lTemperatura apei uzate : 200CpH-ul = 7Constanta de consum a oxigenului din apele uzate: K1 = 0,1 zi-1

C.Analize de laborator ale emisarului in care se deverseaza apele epurate:Oxigen dizolvat COr = 6 mgO2/l (concentratia de oxigenului dizolvat din receptor)Substante organice: CBO5 = 20 mg/l CCOCr=50mg/lSolide in suspensie : CeSS = 50 mg/lAzot total CeN = 2,5 mg/lTemperatura medie a apei este de 100CConstanta de oxigenare a apei: K2 = 0,2 zi-1

D.Studiile hidrologice ale emisarului indica:Viteza medie a apei v = 1,5 m/sDebitul emisarului Qe = 5 m3/sCoeficientul de sinuozitate al raului : = 1,2Constanta vitezei de consum a oxigenului din apele uzate: K1r= 0,1 zi-1

E.Utilaje ce urmeaza a fi proiectate

Cap. 2. Memoriu tehnic

Acest proiect tehnologic are n vedere elaborarea unei instalatii de epurare a apelor uzate municipale. Pentru acest lucru, au fost propuse mai multe variante tehnologice dintre care, varianta optima este cea de epurare mecano chimica si bilogica:Proiectul cuprinde 7 capitole structurate astfel: Capitolul 1: prezinta tema de proiectare ce se refera la proiectarea unei instalatii de epurare a apelor uzate. Capitolul 2: cuprinde memoriul tehnic. Capitolul 3: cuprinde considerentele privind epurarea apelor uzate municipale si anume: poluantii caracteristici, impactul lor asupra mediului si necesitatea epurarii apelor uzate; conditii de calitate normative pentru factorul de mediu; caracteristicile apelor uzate municipale. Capitolul 4: pune n evidenta tehnologia adoptata pentru epurarea apelor uzate. Aici se prezinta:- patru variante tehnologice de epurare a apelor uzate municipale, - factorii care influenteaza selectia operatiilor si proceselor unitare, - determinarea gradului de epurare necesar, descrierea detaliata a procesului tehnologic adoptat, - calculul concentratiilor intermediare realizate pentru etapele de epurare mecanica si biologica si verificarea realizarii gradului de epurare necesar. - tot aici este elaborata schema bloc tehnologica, - sunt puse n evidenta materiile prime si auxiliare, - utilitatile si consumul de energie, subprodusele materiale si energetice, precum si deseurile. Capitolul 5: aici are loc proiectarea tehnologica a utilajelor. S-au analizat: - debitele de calcul si de verificare utilizate n statiile de epurare municipale, - calculul utilajelor din cadrul treptei mecanice de epurare (de tipul gratare, deznisipator, separator de grasimi, decantor primar), - calculul utilajelor n cadrul treptei biologice de epurare (bazin cu namol activ, decantor secundar), - tratarea namolurilor (aspecte generale privind colectarea si tratarea namolurilor), - sunt prezentate si fisele tehnice pentru doua utilaje din cadrul procesului tehnologic se epurare. Capitolul 6: sunt prezentate constructiile si instalatiile prevazute n cadrul statiei de epurare. Capitolul 7: este desenata schema tehnologica de epurare a apelor uzate municipale.

Cap.3. Considerente privind epurarea apelor uzate municipale

Apa are o importanta covarsitoare pentru existenta vietii. Putem afirma ca pe pamant nu exista organism care sa poata supravietui fara apa. Apa este substanta minerala cea mai raspandita pe suprafata globului, volumul ei fiind estimate la 1370 milioane km. Din acest volum , intre 500.000 si un milion km reprezinta volumul de apa dulce repartizat in fluvii, lacuri, ape subterane, ghetarii si calotele glaciare reprezinta un volum de 25 milioane km. Exista aproximativ 50.000 km de apa in atmosfera sub forma de vapori si nori [M. Dima,1998].In tarile in curs de dezvoltare, consumul de apa pentru cerinte menajere, industriale si agricole reprezinta 100 m/ an/ locuitor. In tarile dezvoltate, acest consum este de 1300 1500 m/ an/ locuitor [M. Dima,1998].In tara la noi se observa o discrepanta mare intre cerintele de apa si resursele utilizabile de apa. Acest lucru a impus intensificarea cercetarilor cu privire la noi metode de recirculare a apei, a reducerii consumului prin utilizarea unor tehnologii cu consum mic de apa.Poluarea apei reprezinta orice modificare a calitatii acesteia ca urmare a activitatii omului, modificare ce o face mai putin apta sa fie folosita in diverse scopuri, asa cum se intampla cand se gaseste in stare naturala. Prin poluare se limiteaza utilizarea apei reintroduse in natura si se favorizeaza lipsa de apa a omenirii.Volumul de apauzata creste annual cu 3% si se estimeaza ca in urmatorul deceniu, acesta se va dubla. Pe langa faptul ca a crescut cantitativ volumul apelor uzate, dar s-a modificat si caracterul acestora care este un aspect mult mai grav. Pentru aceasta problema este necesara atat o gospodarire buna a apei dar si utulizarea eficienta laun randament maxim a statiilor de epurare.Daca volumul apelor uzate so gradul de impurificare ar fi mai mic, autoepurarea ar putea realize prin procese fizice, chimice si biologice, curatirea apelor. Insa, cum orasele sunt in curs de dezvoltare, industria se extinde, iar autoepurarea nu mai este suficienta.Epurarea apelor uzate reprezinta o cerinta esentiala a dezvoltarii civilizatiei umane, o necesitate cu implicatii sociale si ecologice deosebite, reglementarea unitara si asigurarea generala a infrastructurii necesare reprezentand o prioritate.La nivelul tarii, 31% din apele uzate se evacueaza fara epurare, 41% sunt insufficient epurate si doar 25% sunt epurate corespunzator.Efectul de epurare a apelor uzate neepurate sau insufficient epurate asupra apelor de suprafata se manifesta in principal prin continutul de materii in suspensie, de materii organice, in saruri nutritive, amoniu si in microorganisme patogene.3.1. A. Poluani caracteristici Staiile de epurare municipale primesc spre epurare : ape uzate menajere, ape uzate industriale i ape uzate pluviale (meteorice i de drenaj n proporii variabile). Apele uzate cu cea mai mare ncarcatur de poluani sunt apele uzate menajere i cele industriale. Acetia au o parte din poluani comuni. Apa uzat menajer, este apa de evacuare dup ce a fost folosit pentru nevoi gospodreti n locuine si uniti de folosin publice, provine din eliminarea apei folosite la operaii de igien corporal, de la pregtirea alimentelor, splarea mbrcmintei ori prin evacuri de produi fiziologi. Apele uzate industriale, sunt cele care se evacueaz dup folosirea lor n procesele tehnologice de obinere a materiilor prime sau a produselor finite. Principalele categorii de poluani care confer apelor ce i conin caracteristici de ape uzate, prin alterarea caracteristicilor fizice,chimice si biologice ale acestora sunt:1.Reziduuri organice provin din apele uzate menajere, industriale (industria organica de sinteza, fabrici de hrtie, industria alimentelor) i complexe de cretere a animalelor.Compuii organici pot fi :biodegradabili care provin din apele uzate menajere, industriale etc.Cele mai ncrcate sunt cele din industriile alimentare, cea organic de sintez i din industria productoare de hrtie i din complexe de cretere a animalelor (abatoare, zootehnie).nebiodegradabili (refractari sau poluani prioritari) rezultai din surse precum ape uzate din industria organic de sintez, cea a celulozei i hrtiei, petrochimic i metalurgic. Sunt compui organici cu toxicitate acut sau cronic i/sau cu caracter mutagen sau cancerigen.Compuii organici toxici sau nebiodegradabili pot fi : compui halogenai ai hidrocarburilor saturate si nesaturai ciclici sau aciclici; compui aromatici monociclici; compui fenolici; compui aromatici policiclici; compui ai acidului ftalic de tipul esterilor i eterilor; compui cu azot; pesticide; compui policlorurai ai fenilbenzenului.2. Nutrieni Acetia pot fi : azotul, fosforul, compuii cu azot si fosfor, siliciul si sulfatii. Acetia provin din apele uzate menajere i efluenii din industria ingrmintelor chimice. 3.Substane toxice (poluani prioritari). Acestea sunt: detergeni, metale grele, cianuri, compui organici colorai, lignina. Provin din industria chimic, celulozei si hrtiei, petrochmic. Poluanii prioritari sunt: organici i anorganici selectai pe baza toxicitii foarte mari, a efectelor cancerigene i mutagene. Aceti plouani sunt denumii si compui toxici sau refractari i se gsesc in majoritatea cazurilor in apele uzate industriale, dar uneori sunt depistai i n apele de almentare, n cantitai foarte mici, fie datorit unor infiltraii,fie datorit epurrii necorespunztoare a apelor din amonte.Dupa 1977 lista poluanilor a crescut considerabil ajungnd s conin 114 compui organici, cianuri, azbest i 13 metale, rezultnd in total 129 de poluani prioritari.4.Suspensii inerte, materii coloidale sau materiale fin divizate. Acestea sunt rezultate ca urmare a proceselor de spalare din diverse industrii.5.Apa cald. Produs de multe industrii , cum ar fi industria energetic, petrochimic i de sintez organic care utilizeaz apa ca agent de rcire. 6.Comtaminare bacteriologic. Poate fi produs de ctre industriile alimentare, cresctoriile de animale sau canalizarea apelor menajeresi industriale in sistem combinat.7.Ali compui. Cum ar fi : srurile sau ageni reductori (sulfai sau sruri feroase) acizi, baze, uleiuri care apar n efluenii rezultai din diverse industrii. n cantiti mici srurile nu au efecte negative asupra mediului nconjurtor.B. Impactul lor asupra mediuluiSubstane organice. n ceea ce privete substanele organice vegetale (de origine natural), trebuie artat c acestea consum oxigenul din ap att pentru dezvoltare, ct i dup moarte; oxigenul trebuie s nu coboare sub nivelul limit, 4 mg/l, necesar dezvoltrii organismelor din ap. n acelai timp oxigenul mai este necesar i proceselor aerobe de autoepurare, respectiv bacteriilor aerobe care oxideaz substanele organice i care, n final, conduc la autoepurarea apei. Prezena substanelor organice n ap poate reduce oxigenul din ap pn la zero, iar in apa lipsit de oxigen, substanele organice se descompun prin procese anaerobe, care au loc concomitent cu producerea hidrogenului sulfurat si a altor gaze ru mirositoare i toxice. Prezena acestor compui este indicat de CBO5 (indicator specific). Hidrogenul sulfurat i sulfurile influeneaz negativ calitatea apei receptorului, respectiv flora i fauna, prin consumul oxigenului dizolvat din apa emisarului i prin toxicitatea lui specific. Oxidabilitatea compusilor organici nebiodegradabili este mai mic dect la compuii organici biodegradabili datorit structurii chimice pe care o au.Nutrieni (azotul si fosforul) stimuleaz creterea necontrolat a algelor producnd fenomenul de eutrofizare.Substane prioritare i prioritare periculoase pun n pericol personalul de exploatare al canalizrii. Poluanii prioritari au toxicitate foarte mare i efecte cancerigene i mutagene.Substanele toxice pot distruge n cel mai scurt timp flora i fauna, chiar dac concentraiile substanelor n apa receptorului nu sunt prea mari. Unele din acestea nu pot fi reinute n instalaiile de tratare a apei dar o parte din acestea ajung pn n sistemul digestiv uman.Substanele n suspensie plutitoare, ca de exemplu ieiul, produse petroliere, uleiurile, spuma, datorat de cele mai multe ori detergenilor, produc prejudicii emisarului. Astfel, ele dau apei un gust i miros neplcut, mpiedic absorbia oxigenului la suprafaa apei, se depun pe diferite instalaii, obturndu-le, uneori chiar blocndu-le, colmateaz filtrele pentru tratarea apei, sunt toxice pentru flora i fauna acvatic, fac inutilizabil apa pentru alimentarea instalaiilor de rcire, mpiedic folosirea apei pentru irigaii, agrement, etc.Solidelor in suspensie prin depunerea se perturb viaa acvatic normal (nfundarea branhiilor petilor) n emisarul n care a fost deversat apa uzat. Substanele n suspensie organice ct i anorganice, se pot depune pe patul emisarului, formnd bancuri care pot mpiedica navigaia, dac substanele n suspensie sunt de natur organic, ele conduc la formarea de gaze ru mirositoare. Apele calde evacuate n emisar conduc la numeroase prejudicii mpiedicnd exploatarea construciilor i instalaiilor de alimentare cu ap potabil i industrial, folosirea apei pentru rcire, dezvoltarea normal a petilor, etc. Odata cu mrirea temperaturii concentraia n oxigen devine mai mic i viaa organismelor este mai dificil. Deversarea ca atare a apei calde in emisar perturb desfurarea proceselor biologice de autoepurare (temperatura maxim admis in Romania este de 30 grade C,n alte ri 25 grade C).Substanele anorganice. Srurile anorganice conduc la mrirea salinitii apei emisarului, iar unele dintre ele pot provoca creterea duritii. Apele cu duritate mare produc depuneri pe conducte, mrindu-le rugozitatea i micorndu-le capacitatea de transport; depunerile de pe conductele boilerelor micoreaz capacitatea de transfer a cldurii. Bicarbonaii i carbonaii solubili produc inconveniente n procesul de producie din fabricile de zahr.Clorurile, peste anumite limite, fac apa improprie pentru alimentarea cu ap potabil i industrial, pentru irigaii, etc.Metalele grele au aciune toxic asupra organismelor acvatice, inhibnd n acelai timp i procesele de autoepurare [curs C. Teodosiu ,Tehnologii si biotehnologii de epurare a apelor uzate].

C. Necesitatea epurarii apelor uzate municipaleViaa uman se bazeaz pe apa dulce potabil. Fr ap viaa nu este posibil pe Pmnt, iar fr ap curat nu este posibil nici viaa omului. Din resursa global de ap a Pmntului(cca. 1,6 . 109 km3), resursele de ap dulce reprezint doar cca. 2,7 %.valorificate de catre om sunt apele de suprafata(fluvii,rauri, lacuri si mlastini)care reprezinta cca 1.36 . 105 km3 si din straturile acvifere aflate la adancimi de sub 800 m (cca4 . 106 km3 )care impreuna reprezinta cca 0,3 % din volumul de apa al ecosferei. Resursele de apa ale Romaniei sunt constituite din ape de suprafata(rauri interioare, lacuri naturale si fluviul Dunarea) si din ape subterane. Resursa specifica de apa, calculata pe baza valorilor medii multianuale este de cca 2000 m3/loc.an, tara noastra situandu-se intre tarile relativ sarace in apa. In Romnia, calitatea apelor este urmrit conform structurii i principiilor metodologice ale Sistemului Naional de Supraveghere a Calitii Apelor. [Benonia Cososchi, 1996]Conform datelor guvernamentale, n Romnia 98 % din populaia urban i doar 33 % din populaia rural este racordat la sistemele centrale publice de alimentare cu ap. Conform acelora i date, 90 % din populaia urban i doar 10 % din populaia rural este racordat la reelele publice de canalizare. La nivelul rii, 31 % din apele uzate se evacueaz fr epurare, 41 % sunt insuficient epurate i doar 25 % sunt epurate corespunztor. [www.focuseco.ro]O importan aparte la evacuare trebuie acordat unor categorii distincte de substane i anume substanelor prioritare i prioritare periculoase (de exemplu: pesticide de diferite tipuri, benzipiren, benzantracenul, alchilmercur, substane radioactive, etc). Acest lucru este menionat explicit n Ordinul ministrului mediului nr.35/2003 de aprobare a metodelor de analiz folosite la determinarea substanelor prioritare/prioritare periculoase din apele uzate evacuate i apele de suprafa. Coninutul acestor substane prioritare/prioritare periculoase la evacuarea n mediul acvatic trebuie s nu depeasc limitele maxime impuse prin normele tehnice aflate n vigoare i anume NTPA 001 i 002/2005, stabilite prin Hotrrea Guvernului Romniei nr.352/2005, sau lund n considerare cerinele de tratare, diluie i eliminare impuse de Inspectoratele locale de Mediu.In prezent, prin Hotrrea Guvernului Romniei nr.351/2005 s-a aprobat un program de eliminare treptat a evacurilor, emisiilor i pierderilor de substane prioritare periculoase n mediu, ca o evideniere a importanei prevenirii, reducerii i controlului polurii mediului fie el mediu acvatic, sol i subsol, mediu atmosferic [C. Zaharia, 2005]. Efectul de poluare a apelor uzate neepurate sau insuficient epurate asupra apelor de suprafa se manifest, asa cum sa prezentat mai sus la impactul poluantilor, n principal prin coninutul de materii n suspensie, de materii organice, n sruri nutritive, amoniu i n microorganisme patogene. De exemplu, srurile nutritive de azot i fosfor provoac eutrofizarea apelor de suprafa, cu efect de consumare a oxigenului dizolvat necesar pentru susinerea vieii acvatice. Amoniul este deosebit de toxic pentru vietile acvatice. Apele uzate neepurate sau insuficient epurate polueaz apele subterane printre altele cu nitrai, amoniu i bacteriologic. Din cele prezentate rezult c, epurarea apelor uzate oreneti este o cerin esenial a dezvoltrii civilizaiei umane. Fiind o necesitate cu implicaii sociale i ecologice deosebite, reglementarea unitar i asigurarea general a infrastructurii necesare reprezint o prioritate.Epurarea apelor uzate este necesara si pentru valorificarea unor substante din apele uzate.Substane valorificabile din apele uzate Apele uzate menajere contin o importanta cantitate de azot, fosfor si potasiu., care reprezinta ingrasaminte pretioase pentru culturile agricole. Dupa continutul de azot, care constituie element de baza in metabolismul plantelor, fiecare 1000 m3 ape uzate menajere este echivalent cu 10 tone gunoi de grajd. Asemenea ape dupa epurarea mecanica pot fi valorificate la irigarea culturilor, insa este necesar sa se respecte regulile sanitare impuse de caracteristicile bacteriologice. Din procesele de epurare a apelor uzate rezulta namolul care in urma fermentarii lui rezulta gaze de fermentatie(biogaz) cu un continut de peste 70% in metan, ce pot fi valorificate drept gaze combustibile. Namolurile fermentate pot fi utilizate ca ingrasamant agricol in urma avizului sanitarin ceea ce priveste existenta sau nu a bacteriilor patogene. Din namolurile active se produce vitamina B12, cat si furaj proteinat pentru hrana animalelor. Din apele uzate industriale si din namolurile retinute in statiile de epurare se pot valorifica importante cantitati de materii prime existente in compozitia acestora. Astfel, din industria metalurgica, electronica, electrocasnica, electrotehnica, tabacarii etc. Se obtin saruri metalice de crom, zinc, nichel, cupru etc. Care pot si trebuie reintroduse in circuitul economic. Tot din apele industriale se pot recupera uleiuri, grasimi, produse petroliere iar din diferite amestecuri de namoluri, zguri, cenusi, steril in amestec cu materialele clasice si/sau alti lianti se obtin materiale de constructii(caramizi , mortare, materiale de umplutura si impermeabilizare).In conceptia actuala, industria apei, pentru ca se poate aprecia ca este o adevarata industrie, trebuie sa se ocupe in egala masura atat de: produsele dorite apa in cantitate suficienta si de calitate corespunzatoare cat si produsele nedorite apa uzata si namoluri rezultate din epurarea acestor ape.Necesitatea epurrii corespunztoare a apelor uzate se impune deci din motive ecologice, dar este i o obligaie asumat de ara noastr prin procesul de aderare la UE [Mihai Dima, 1998].

3.2. Calitatea factorilor de mediu i normativeara noastr dispune de o legislaie acoperitoare i n perfect concordan cu legislaia european. Pe site-ul Ministerului Mediului i Gospodririi Apelor, exist 88 de legi, ordonane, hotrri de guvern, ordine, normative, instruciuni, care fac referire la obinerea i gospodrirea apei.Condiiile pe care trebuie s le ndeplineasc apa potabil sunt stabilite prin Legea 458/2002 privind calitatea apei potabile, modificat i completat prin Legea nr. 311/2004.Problemele cu referire la prevenirea polurii apei i la gospodrirea apelor sunt soluionate prin Ordonana de Urgen a Guvernului nr. 195/2005 privind protecia mediului (aprobat prin Legea nr. 265/2006) i prin Legea apelor nr. 107/1996, modificat i completat prin Legea 310/2004 apoi prin legea 112/2006.Alte aspecte concrete cu privire la gestionarea i exploatarea surselor de ap sunt prevzute n urmtoarele alte acte normative:Hotrrea de Guvern nr. 974/2004 pentru aprobarea Normelor de supraveghere, inspecie sanitar i monitorizarea calitii apei potabile i a Procedurii de autorizare sanitar a produciei i distribuiei apei potabile.Ordonana de Urgen a Guvernului nr. 107/2002 privind nfiinarea Administraiei Naionale "Apele Romane", aprobat prin Legea nr. 404/2003.Hotrrea de Guvern nr. 964/2000 privind aprobarea Planului de aciune pentru protecia apelor mpotriva polurii cu nitrai provenii din surse agricole, modificat i completat prin Hotrrea de Guvern nr. 1 1360/2005. Ordinul Ministerului Mediului i Gospodrii Apelor nr. 1141/2002 pentru aprobarea Procedurii i a competenelor de emitere a avizelor i autorizaiilor de gospodrire a apelor actualizata prin legea 161/2006Ordinul Ministerului Mediului i Gospodrii Apelor nr. 798/2005 privind aprobarea abonamentului-cadru de utilizare/exploatare a apei.Cea mai important hotrre este Hotrrea de Guvern nr. 188/2002 pentru aprobarea unor Norme privind condiiile de descrcare n mediul acvatic a apelor uzate, modificat i completat prin Hotrrea de Guvern nr. 352/2005. Si actualizat prin HG 210/2007 [http://www.revista-ferma.ro].Pe plan naional, in urma eforturilor susinute, depuse pentru o mai bun protecie a calitii apelor, au fost impuse o serie de condiii restrictive cu privire la evacuarea apelor uzate n emisari. Aceste condiii sunt stipulate prin Normativul privind stabilirea limitelor de ncrcare cu poluani a apelor uzate evacuate n sursele de ap, NTPA 001 i prin Normativul privind condiiile de evacuare a apelor uzate n reelele de canalizare ale localitilor, NTPA 002. Aceste normative au ca scop stabilirea att a condiiilor de calitate a apelor uzate nainte de evacuarea lor n resursele de ap sau n reelele de canalizare ale localitilor, ct i a valorilor limit admisibile ale principalilor indicatori de calitate.Directiva Consiliului CCE 91/271 se refer la colectarea, tratarea i deversarea apelor uzate oreneti i la tratarea i descrcarea apelor uzate din anumite sectoare industriale. Directiva Consiliului CCE 91/676 vizeaz reducerea polurii apelor provocat sau indus de nitrai, plecnd de la surse agricole, precum i prevenirea unei noi poluri de acest tip.n tabelul 1 sunt prezentate limitele maxime admisibile ale indicatorilor de calitate ai apelor uzate. Se observ c limitele maxime admisibile pe plan naional, cu privire la calitatea apelor uzate la deversarea n resurse de ap sau canalizrile localitilor, corespund in general directivelor elaboratoare de ctre Comisia Comunitii Economice Europene.

Tabelul 1Nr. Crt.Indicator de calitateU.M.Limite maxime admisibileMetoda de analiza

NTPA001NTPA002

1.TemperaturaC3540

2.pHUnit. pH6,5-8,56,5-8,5ISO 10523 97

3.pH pentru fl. Dunareamg/l6,5-9,0

4.Materii totale n suspensiemg /l35 (60)350STAS 6953 81

5.CBO5mg O2/l25300SR EN 1899 2 /2002

6.CCO Crmg O2/l125500SR ISO 6060/96

7.Azot amoniacal NH4+mg/l2,0 (3,0)30SR ISO 7150 1 /2001SR ISO 5664 : 2001

8.Azot total Nmg/l10,0 (15,0) SR EN ISO 13395 : 2002

9.Azotai NO3 mg/l25,0 (37,0) SR ISO 7890 2 : 2000SR ISO 7890 3 : 2000

10.Azotii NO2 mg/l1,0 (2,0) SR EN 26777 : 2002

11.Sulfuri si hidrogen sulfuratmg/l0,51,0SR ISO 10530 97

12.Sulfii SO32mg/l1,02STAS 7661 89

13.Sulfai SO42mg/l600600STAS 8601 70

14.Fenoli antrenabili cu vapori de ap C6H5OHmg/l0,330SR ISO 6439 : 2001SR ISO 8165/1/00

15.Substane extractibile cu solveni organicimg/l2030SR 7587 96

16.Produse petrolieremg/l5,0 SR ISO 7877/1 95SR ISO 7877/2 95

17.Fosfor total Pmg/l1,0 (2,0)5,0SR EN 1189 2000

18.Detergeni sinteticimg/l0,525SR EN 903 : 2003SR ISO 7875 : 1996

19.Arsen As+mg/l0,1 SR ISO 10566 : 2001

20.Aluminiu Al3+mg/l5,0 STAS 9411 83

21.Calciu Ca2+mg/l300 STAS 3662 90SR ISO 7980 97

22.Plumb Pb2+mg/l0,20,5STAS 8637 78SR ISO 8288 : 2001

23.Cadmiu Cd2+mg/l0,20,3SR ISO 8288 : 2002SR EN ISO 5961 :2002

24.Crom total Cr3+ + Cr6+mg/l1,01,5SR EN 1233 : 2003SR ISO 9174 89

25.Crom hexavalent Cr6+mg/l0,10,2SR EN 1233 : 2003SR ISO 11083 98

26.Fier total ionicmg/l5,0 SR ISO 6332 96

27.Cianuri totale CNmg/l0,11,0SR ISO 6703/1/2 98/00

28.Clor rezidual liber Cl2mg/l0,20,5SR EN ISO 7393/1/2/3 2002

29.Cloruri Cl mg/l500 STAS 8663 70

30.Fluoruri F mg/l5,0 SR ISO 10359 - 1/2 : 2001

31.Cupru Cu2+mg/l0,10,2STAS 7795 80SR ISO 8288 : 2001

32.Mercur Hg2+mg/l0,05 SR EN 1483 : 2003SR EN 12338 : 2003

33.Argintmg/l0,1 STAS 8190 68

34.Molibden Mo2+mg/l0,1 STAS 11422 84

35.Nichel Ni2+mg/l0,51,0STAS 7987 67SR ISO 8288 : 2001

36.Seleniu Se2+mg/l0,1 STAS 12663 88

37.Mangan Mnmg/l1,02,0STAS 8662/1 96SR ISO 6333 96

38.Magneziu Mg2+mg/l100 STAS 6674 77SR ISO 7980 97

39.Cobalt Co2+mg/l1,0 SR ISO 8288 : 2001

40.Zinc Zn2+mg/l0,51,0STAS 8314 87SR ISO 8288 : 2001

[O. Ianculescu, s.a., 2001].n legea 188/2002 actualizata de HG 210/2007 se stabilesc Prescripiil referitoare la evacurile provenite din staiile de epurare a apelor uzate urbane prin tabelul urmtor :Tabelul 2Indicatori/ parametri de calitateConcentraie [mg/l]Procentul minim de reducere *1) [%]Metode de determinare de referinta

Consum biochimic de oxigen [CBO(5) la 20 grade C], fara nitrificare25 mg/l O2 70-90

Proba omogena, nefiltrata, nedecantata. Oxigenul dizolvat se determin nainte si dup 5 zile de incubaie, la 20 grade C, n ntuneric complet. Se adaug un inhibitor de nitrificare.

Consum chimic de oxigen (CCO)125 mg/l O2 75Proba omogen, nefiltrat, nedecantat. Se utilizeaz metoda cu dicromat de potasiu.

Materii in suspensie35 mg/dmc ( peste 10.000 l.e) 60 mg/dmc(2.000-10.000 l.e)90 (peste 10.000 l.e)70 (2.000-10.000 l.e)Filtrarea unei probe representative pe o membran de 0,45 aem. Uscarea la 105 grade C i cntrire. Centrifugarea unei probe reprezentative [timp de cel putin 5 minute, cu acceleraie medie 2.800-3.200 g]

l.e locuitor echivalent1*) reducerea fa de ncrcarea influientului [O. Ianculescu, s.a., 2001].Categorii de calitate a apei emisarilor sau a unor tronsoane de pe acetia sunt n funcie de folosina apei n aval de seciunea de evacuare a apelor uzate. n conformitate cu STAS 4706 exista trei categorii de calitate:Categoria I se folosete la :alimentarea centralizat cu ap potabil alimentarea fermelor de cretere a animalelor alimentarea unitailor din industria chimic, medicamentelor, buturilor rcoritoare sau a altor industrii alimentarea cu ap a culturilor de legume alimentarea cu ap a amenajarilor piscicole salmonicole zone natural amenajate pentru not bazine nautice amenajate.

Caregoria II se folosete la : scopuri urbanistice i de agrement alimentarea cu ap a unor procese industriale sau a altor activitai alimentarea cu apa a amenajarilor piscicole.Categoria III se folosete la : alimentarea cu ap a sistemelor de irigare a culturilor agricole alimentarea cu ap a hidrocentralelor alimentarea cu ap a instalaiilor de rcire alimentarea cu ap de splareCondiiile de calitate, se stabilesc n scopul satisfacerii diverselor folosine nscrise n STAS 4706, pe care trebuie s le ndeplineasc apa emisarului dup evacuarea apelor uzate se refera la caracteristicile fizice, chimice, organoleptice i bacteriologiceale apei.Dintre valorilelimit trebuie mentionate cele legate de fenomenele biologice care au loc de+a lungul unui curs de ap, fenomene care contribuien cea mai mare msur la autoepurarea apei. Astfel condiiile de calitate privind consumul biochimic de oxigen la 5 zlile (t = 20 C), CBO5 i oxigenul dizolvat, O2 , sunt prezentate in tabelul 3.

Tabelul 3Caracteristicile apeiCategorii de folosin

IIIIII

O2 , mg/dm3 , minim654

CBO5 , mg/dm3 , maxim5712

O alta caracteristic important a apelor uzate este cantitatea de suspensii evacuate n emisar, acestea trebuie s se ncadreze ntre anumite limite stabilite n funcie de gradul de diluie asa cum este prezentat in tabelul 4.Tabelul 4Categorii de folosinGrad de diluie

IIIIII

Cantitatea maxima de suspensii mg/dm3

20 4025 6030 1000 20

40 10060 150100 25020 50

100 300150 450250 75050 150

300 1000450 1500750 2500150 500

Dup amestecul cu apele uzate, apele emisarului trebuie s aib pH+ul cuprins ntre valorile 6,5 9,0 [O. Ianculescu, s.a., 2001].

3.3. Caracteristicile apelor uzate municipaleCunoaterea naturii apelor uzate este absolut necesar pentru proiectarea i operarea sistemelor de colectare i epurare. Compoziia apelor de suprafa i a apelor uzate se determin prin analize de laborator : gravimetrice, volumetrice sau fizico chimice, conform standardelor n vigoare la nivel naional. Caracteristicile fizice, chimice, biologice i bacteriologice reflect compoziia i respectiv gradul de poluare al apei uzate.

A. Caracteristici fizice i organoleptice1.Turbiditatea apelor uzate i a emisarilor indic numai n linii mari coninutul de materii n suspensie ale acestora, deoarece nu exist un raport bine definit ntre turbiditate i coninutul n suspensii. Noiunea de turbiditate realizeaz o corelare cu proprietile optice ale apelor, exprimnd reducerea transparenei acestora datorit att materiilor n suspensie ct i materiilor coloidale foarte fine care nu sedimenteaz n timp. Turbiditatea se poate exprima n grade de turbiditate n scara silicei (denumit i drad SiO2) i reprezint turbiditatea realizat de 1 gram caolin sau pmnt de infuzori ntr-un litru de ap (1 grad T = 1 mg/l SiO2).Turbiditatea se mai poate exprima n uniti de formazin (FTU) sau n uniti nephelometrice (NTU) n funcie de metoda de determinare. Formazina este un polimer utilizat ca suspensie cu turbiditate standard. Pentru determinarea turbiditaii se poate folosi turbidimetru de tip HANNA.2.Culoarea apelor uzate proaspete este cenuiu deschis. Prin fermentarea materiilor organice din ap culoarea apelor uzate devine mai nchis. Patrunderea n reeaua de canalizare a unor ape industriale puternic uzate, colorate, conduce la schimbarea total a culorii apelor uzate. Culoarea apelor uzate industriale poate fi :- ape verzi : din industria de prelucrare a legumelor- ape galbene : din industria prelucrtoare de clor- ape roii : din uzine metalurgice3.Mirosul apelor uzate proaspete este aproape inexistent. Apele n curs de fermentare au miros mai mult sau mai puin pronunat, de ou clocite, n funcie de stadiul de fermentare n care se gasesc. Procesul de descompunere a apelor uzate este nsoit de mirosul de hidrogen sulfurat. Funcie de contribuia i natura apelor uzate industriale la formarea apelor uzate municipale, acestea pot avea mirosuri foarte diferite. Cantiti importante de ape uzate industriale pot produce mirosuri neplcute.4.Temperatura apelor uzate oreneti este cu 2 4 C mai ridicat dect cea a apelor de alimentare. Unele ape uzate industriale precum i apele subterane, pot influiena ntr-un sens sau altul temperatura apelor uzate care constituie un factor hotrtor n epurarea apelor uzate. Temperatura influieneaz coagularea substanelor n suspensie, procesele biologice, cantitatea de gaze dizolvate n apa i reaciile chimice.5.Conductivitatea aduce informaii asupra cantitii de sruri dizolvate.

B. Caracteristici chimiceSe mpart in trei categorii principale :I.Organice : carbohidrai, grsimi i uleiuri, proteine, fenoli, pesticide, poluani prioritari, ageni de suprafa, compui organici volatili (COV). Provin din dejecii umane i animale, resturi e alimente, legume i fruscte sau ali compui organici provenii din apele uzate industriale. Prezena materiilor organice n ap poate reduce oxigenul dizolvat pn la zero favoriznd procesele anaerobe.II.Anorganice : alcalinitate, aciditate, cloruri, metale grele, azot, fosfor, sulf, pH, poluani prioritari.III.Gaze : oxigen, hidrogen sulfurat, metan.Analiza coninutului de compui organici prezint o deosebit importan pentru funcionarea instalaiilor de epurare ale apelor uzate, testele putnd fi grupate n dou categorii :a) teste care msoar concentraii mari de compui organici (> 1 mg/l) cum sunt : consumul biochimic de oxigen (CBO5) consumul chimic de oxigen (CCO) consumul teoretic de oxigen (CTO) coninutul total de carbon organic (CTCO)b) teste care determin urme de compui organici (10 12 10 3 mg/l) folosind metode instrumentale de analiz cum ar fi : cromatografia in faz lichid sau gazoas, spectrometria de mas, spectrofotometria.Oxigenul dizolvat este un indicator global care ofer indicaii asupra gradului de poluare al apei uzate. Cantitatea de oxigen care se poate dizolva n ap curat limita de saturaie, depinde de temperatur i variaz de la 7,63 mg/l la 30 C pn la 9,17 mg/l la 20 C i 14,23 mg/l la 0 C. Limita minim de oxigen dizolvat necesar existenei vieii acvatice este de 4 mg/l. Solubilitatea oxigenului in ap depinde de : tirbulena la suprafaa apei, presiunea atmosferic, mrimea suprafeei de contact i de cantitatea de oxigen din ap sau atmosfer. Deficitul de oxigen este cantitatea de oxigen care lipsete unei ape pentru a atinge limita de saturaie i indic o impurificare anterioar cu substane organice care a condus la consumarea total sau parial a oxigenului dizolvat.1. Consumul biochimic de oxigen (CBO5) este o masur a coninutului de oxigen necesat pentru descompunerea aerob de catre bacterii a materiei organice la o temperatur standard de 20C.CBO5 este folosit pentru a determina :

Cantitatea aproximativ de oxigen necesar n procesele de epurare biologic Capacitatea instalaiilor de epurare Eficiena diferitelor metode de epurareTermenul de biodegradabilitate se refer la calitatea unui compus organic de a fi oxidat biologic. Testul CBO5 este o masur a biodegradabilitii compuilor organici coninui n apa uzat analizat. Apele uzate menajere conin suficiente substane ce pot constitui hrana microorganismelor (glucide, proteine, lipide), sruri minerale, pentru a constitui mediul adecvat dezvoltrii i multiplicrii microorganismelor nmolului activ i filmelor biologice n epurarea biologic. Apele uzate industriale au un coninut mare de compui organici de sintez care, nu numai c nu sunt biodegradabili dar sunt toxici pentru cultura de microorganisme fcnd imposibil epurarea biologic. Aceti compui se numesc nebiodegradabili (refractari sau toxici).CBO5 este determinat atat pentru apele uzate brute ct i pentru cele epurate mecanic deoarece o parte din materia organic nedizolvat este reinut n decantoare (1/3 din totalul solidelor organice).Pentru apele uzate oreneti CBO5 = 100 400 mg/ln tabelul 5 se prezint compoziia medie a apelor uzate menajereTabelul 5Materii solideTotaleMineraleOrganiceCBO5

Totale25010514554

Dizolvate160808012

n suspensie- Sedimentabile-Nesedimentabile90256542

54153919

36102623

Biodegradarea (descompunerea biochimic) are loc n dou faze : Faza primar (a carbonului) oxigenul este consumat pentru oxidarea compuilor ce conin carbon cu formare de CO2 , faza ncepe imediat i dureaz ~ 20 de zile la 20 C Faza secundar (a azotului) implic consumul oxigenului pentru transformarea compuilor cu azot, respectiv a NH3 in azotii i azotai. Aceasta faz ncepe dup 10 zile de la deversarea apei uzate i dureaz 100 de zile sau mai mult.

2. Consumul chimic de oxigen (CCO) reprezint o masur a oxidabilitaii compuilor organici i minerali din apele uzate. Substanele organice sunt oxidate la cald, iar cele anorganice la rece. Oxigenul echivalent cu compuii organici ce pot fi oxidai se determin utiliznd un agent oxidant puternic (KMnO4 , K2Cr2O7) n mediu acid. Dup modelul de determinare urmrim CCOCr sau CCOMn . deoarece se urmrete oxidarea total a compuilor organici la CO2 i H2O , testul se realizeaz la temperatur ridicat n prezen de H2SO4 i KMnO4 sau la temperatur sczut cu adaos de catalizator AgSO4 n prezen de H2SO4 si K2Cr2O7 . Transformarea total a compuilor organici se realizeaz n prezen de K2Cr2O7 i se folosete acest test pentru determinarea CCO(5). Aceast metod s-a introdus deoarece timpul de realizare este mult mai scurt n comparaie cu CBO5 (3 ore fa de 5 zile), i d informaii asupra coninutului total de compui organici. ntotdeauna valoarea CCO va fi mai mare decat CBO5.Pentru ape uzate municipale CCO = 200 500 mg/l . Pentru ape industriale CBO5 = 100 600 mg/l , CCO = 800 1800 mg/l.Testele CBO5 i CCO sunt cele mai folosite pentru caracterizarea apelor uzate din punct de vedere al ncrcrii organice.

3. Consumul teoretic de oxigen (CTO) se poate calcula n cazul n care se cunoate formula chimic a compusului organic care este, o combinaie de carbon , hidrogen, oxigen i azot, considernd c n prima etap carbonul i azotul se transform n CO2 i NH3 i n a II-a i a III-a etap NH3 este oxidat succesiv la acid azotos i acid azotic. CTO este suma oxigenului necesar celor 3 etape.

4. Coninutul total de carbon organic (CTCO sau COT) este aplicat in general pentru concentraii mici de compui organici. Testul este realizat prin introducerea unei cantiti cunoscte de prob ntr-un depozit de oxidare chimic sau un cuptor cu temperatur nalt. Carbonul organic este oxidat la dioxid de carbon n prezena unui catalizator, dioxidul de carbon fiind apoi msurat cantitativ ntr-un analizor IR. naintea analizei se realizeaz acidifierea i aerarea probei pentru a elimina erorile datorate carbonului anorganic. Dac sunt prezeni compui organici volatili, aerarea nu mai are loc, pentru a nu se produce striparea acestora. Testul se realizeaz foarte rapid (8 10 minute). Rezultatele sunt nregistrate continuu i de aceea a devenit din ce n ce mai folosit n caracterizarea apelor uzate.Tratabilitatea unei ape uzate reprezint capacitatea acesteia de a-i micora complexitatea i numrul compuilor organici, datorit aciunii microorganismelor n procesul de epurare biologic. Pot fi considerate tratabile biologic apele uzate care la trecerea prin instalaia de epurare biologic permit ndeprtarea compuilor organici biodegradabili n proporie de 80 98 % (prin testul CBO5) i a compuilor organici totali n proporie de 60 90 % (prin testul CCO).Rezistena compuilor organici la degradarea biochimic poate fi descris de raportul CCOCr/CCOMn , valoarea acestuia influiennd parametrii importani care caracterizeaz cinetica procesului de biodegradare, temperatura i coeficientul de consum al oxigenului. Valoarea raportului descrie concentraiile de compui organici biodegradabili, refractari i a compuilor cu azot, relaiile matematice stabilite ntre concentraiile acestor poluani i raportul CCOCr/CCOMn drescriind nivelul polurii apelor uzate i al biodegradabilitii poluanilor organici.Valoarea raportului CCOCr/CCOMn este o condiie a deversrii apelor uzate n sistemul de canalizare (NTPA002/2005)i ofer informaii asupra necesitii aplicrii unor procese de eprare avansat.Analiza coninutului de compui organici este important pentru completarea caracterizrii apelor uzate oferind informaii asupra : Nutrienilor (compui ai azotului i fosforului) Aciditatea, alcalinitatea i pH-ul d informaii asupra posibilitilor de a epura biologic apa uzat, sau asupra necesitii de aplicare a proceselor de neutralizare. Compuii organici ai carbonului Coninutul de saruri : cloruri, sulfuri, sulfai este important pentru desfurarea proceselor de epurare biologic sau avansat. Potenialul de oxido-reducere (redox) este logaritmul cu semn schimbat al presiunii oxigenului (n atmosfer)n echilibru cu oxigenul molecular din soluie. rH-ul d informaii asupra capacitii de oxidare sau reducere a apei uzate i are valori de la 0 la 42. Astfel pentru un rH 25 proba se afl n stare de oxidare aeob. Substane toxice : cianuri, compui ai cromului, fierului, manganului, cadmiului, plumbului, zincului, mercur, cobalt. Analiza coninutului de gaze dizolvate (oxigen, hidrogen sulfurat). Analiza coninutului de substane radoactive.

C. Caracteristici bacteriologice Caracteristicile bacteriologice au drept scop determinarea numrului, genului si codiiilor de dezvoltare ale bacteriilor n emisar sau in efluenii staiilor de epurare. Apele uzate conin foarte multe specii bacteriene, care s-au adaptat unor condiii specifice de poluare. Tipurile de microorganisme specifice apelor uzate municipale se vor studia n cadrul procesului de epurare biologic. Pentr determinarea gradului de impurificare a apei cu bacterii se utilizeaz titrul coli , care punr n eviden existena bacteriilor din grupa coli-bacterii. Bacteria intestinal Coli nu este patogen dar constituie un indicator al prezenei n apa uzat a dejeciilor de animale i umane i deci existena de bacterii patogene [curs C. Teodosiu ,Tehnologii si biotehnologii de epurare a apelor uzate].D. Caracteristici biologice Prin epurarea biologica se intelege complexul de operatiuni si faze tehnologice prin care materiile organice existente in apele uzate provenind din cele mai diverse activitati antropice sunt transformate cu ajutorul unor culturi de microorganisme, in produsi de degradare fara nocivitate, (CO2, H2O, CH4, si altele) si o masa celulara noua (biomasa), inofensiva.Procesul tehnologic de epurare biologica se poate organiza in doua modalitati:1 Prin cultura microorganismelor noi dispersate in intregul volum al reactorului de epurare.2- Prin cultura noilor microorganisme pe un suport.Prin sistemul de cultura in intreaga masa de apa poluanti si in tot volumul reactorului se inmulteste generic "namol activ" iar epurarea biologica ca modalitate tehnologica ii poarta numele.Al doilea sistem presupune dezvoltarea culturii in film (pelicula) biologic, iar procesul se desfasoara in constructii cu filtre biologice speciale.Namolul activ este un sistem dispers in care materialul aflat in suspensie trebuie sa fie separat de efluentul epurat biologic. In procesul de epurare biologica a apelor uzate cu incarcatura de materii organice, rol principal ii revine grupului de bacterii organofage, (mancatoare de substante organice). Aceste bacterii, in functie de predispozitia lor de a trai in prezenta sau absenta oxigenului se clasifica in trei grupuri:a) Bacterii obligat aerobe;b) Bacterii facultativ aerobe;c) Bacterii anaerobe.Bacteriile, grup heterogen de organisme microscopice, microcelulare sau grupate in colonii cu nucleu simplu, majoritatea fara clorofila, heterotrofe (care sunt obligate sa-si preia singure hrana sub forma de substante organice din mediu) indeplinesc rolul esential in acest tip de epurare a apelor cu incarcatura de materii organice.Bacteriile aerobe sunt microorganisme care intr-o proportie insemnata se pot dezvolta si reproduce numai in mediile care contin oxigen.Bacteriile obligat aerobe ca cele saprofite, nitrificatoare, o parte din sulfobacterii si microbii patogeni traiesc numai in prezenta oxigenului molecular.Bacteriile facultativ aerobe, grupeaza la un loc unele drojdii, bacterii denitrificatoare s.a.Bacteriile anaerobe sunt organisme capabile sa traiasca fara prezenta oxigenului liber.Dintre acestea remarcam infuzoriile, clostridium pasteurianum si clostridium sporogenius.Ca urmare, in legatura cu necesarul de oxigen pentru dezvoltarea culturilor de bacterii organo-fagiste vom intalni doua tipuri de procese tehnologice pentru epurare biologica:-Proces aerob, utilizat cu prioritate la indepartarea poluantilor din apele uzate;-Proces anaerob aplicat la prelucrarea namolurilor fermentate si la epurarea apelor uzate foarte concentrate in poluanti.Cercetarile au evidentiat faptul caci in stransa asociere cu bacteriile, in procese aerobe cohabiteaza protozoare (cele mai primitive forme de animale din clasele Flagellata, Sarcodia, Sporazoa, Ameobosporidia, Ciliophora), metazoare (rotifere si nematode) si ciuperci sau chiar fungi, alcatuind biocenoze.La fiecare proces tehnologic de epurare biologica vom intalni biocenoze selectate specific procesului ales.Procese de transformare bacterianaBacteriile folosite in procesul de epurare biologica preiau din mediul inconjurator in care sunt cultivate, energia si materia nutritiva folosindu-le pentru:- biosinteza si dezvoltare;- activitati fiziologice secundare ca spre exemplu mobilitatea, luminescenta, si altele.Totalitatea proceselor prin care combinatiile bacteriene sunt implicate in activitatea biologica de eliminare a materiilor organice din apele poluante prin consumul acestora si hausformarea lor in constituentii celulari, energie si produse de uzura alcatuiesc metabolismul bacterian organofag.Procesele metabolice se clasifica astfel:- Consumatoare de energie;- Producatoare de energie.Procesele de catabolism, de dezasimilatie, de degradare a substantelor din mediu sunt exogene.Procesele in care se sintetizeaza componentii celulari corespund anabolismului si sunt consumatori de energie.Ambele tipuri de procese metabolice se produc in acelasi timp astfel incat diversele reactii biochimice care alcatuiesc metabolismul realizeaza urmatoarele functii esentiale pentru viata celulei:- asimilarea substantelor nutritive si producerea substantelor folosite la constructia edificiilor celulei;- eliberarea de energie si stocarea acesteia;- ansmiterea energiei stocate catre substantele de constitutie a edificiilor celulare;- constituirea de nou material celular, prin care folosirea materiei organice poluante.

Pentru a cuantifica posibilitatile metabolice ale bacteriilor in procesul de epurare s-au facut experimente pe diverse specii de astfel de organisme si s-a aratat ca un gram de substanta uscata bacteriana, are o activitate respiratorie de cateva sute de ori mai intensa in comparatie cu cea a omului.De asemenea s-a observat ca potentialul metabolic al microorganismelor dintr-un hectar de teren arabil, analizat pe o lungime de 25cm este echivalent cu al catorva zeci de mii de oameni. Se utilizeaza prin aceste date capacitatea deosebit de mare a bacteriilor de a efectua operatiuni biologice in folosul omului. Dar ceea ce este si mai important este faptul ca aceste microfiinte dispun de o capacitate cu totul deosebit de a supravietui in cele mai deosebite conditii.Organismul uman pentru a atinge un asemenea nivel metabolic ar avea nevoie de multe mii de tone de alimente pe care sa le consume orar.Superioritatea aptitudinilor de aparare si a capacitatii de metabolizare a lumii bacteriene in raport cu restul lumii vii se datoreaza in primul rand suprafetelor foarte mari a celulelor in raport cu greutatea lor. Datorita acestei mari suprafete de contact cu mediul exterior, intensitatea schimbului de substante este de asemenea mare.La toate acestea constatari se adauga si regula din natura potrivit careia viteza metabolismului de care depinde cresterea speciei este invers proportionala cu marimea vietuitoarei.Aceasta regula ar confirma faptul ca daca un organism viu are corpul mic, metabolismul sau este mai intens si cresterea sa este mai rapida in comparatie cu fiintele mari.Viteza mare de crestere a bacteriilor avantajeaza deosebit de mult supravietuirea populatiilor bacteriene in natura, dar in acelasi timp explica si dimensiunile extrem de mici ale reprezentantilor acestor specii.Metabolismul bacterian are la baza utilizarea celor mai diverse substante nutritive din mediul in care acestea se dezvolta si anume:- azot molecular;- dioxid de carbon;- sulf si combinatiile sale;- substante organice simple;- substante organice complexe;- hidrocarburile titeiului brut;- substante organice naturale;- asfalt (bitum);- substante anorganice;- acid oxalic si sulfuric;- fenoli;- chitina;- piele;- cauciuc, polimeri, lemn, mase plastice;- substante antibiotice.Conditia esentiala pentru producerea reactiilor biochimice metabolice este ca in mediul natural sau cultura artificiala sa existe toate materiile necesare formarii constituentilor celulari si produceri de energie.In aceste instalatii pentru epurare biologica in mediile de cultura trebuie sa existe in primul rand materiale care sa contina: C, H, O, N, P, S, si in cantitati mai mici sursa de: K, Mg, Mn, Na, Ca, Fe, Cl-, PO43-, SO42-, si in concentratii foarte reduse ligoelementele: Zn, Ca, Mo. Dezasimilatia, procesele catabolice, determina transformarea oxido-reducatoare a substantelor organice complexe preluate din mediu, in substante simple, cu eliberarea de energie.La organismele procariote cat si la cele eucariote, in protoplasma apar in decursul dezasimilatiei substante diverse si energie care sunt apoi folosite pentru obtinerea constituentilor celulari proprii.In procesele metabolice bacteriene de dezasimilatie, eliberarea energiei se produce in trei etape:a) In etapa I-a de degradare a moleculelor de origine biologica are un proces de descompunere a acestora in constituenti astfel:- proteinele se descompun in aminoacizi;- grasimile se transforma in glicerina si acizi grasi;- glucidele devin hexoze, pentoze, etc.Energia eliberata in aceasta faza este de numai 1% din totalul energiei produse si se pierde partial sub forma de caldura.b) Moleculele care provin din degradarea efectuat] in etapa I-a, sunt transformate in continuare de alti produsi cu formare de CO2 si H2O. In aceasta a II-a etapa se elibereaza circa o treime din intreaga energie continuta in substantele nutritive cu care s-au alimentat bacteriile.c) In cea de a III-a etapa de dezasimilatie, bacteriile elibereaza energia prin doua procese:- descompunerea totala a substantelor nutritive pana la CO2 si H2O ;- descompunerea numai partial a substantelor nutritive, cu formare de numerosi produsi intermediari numiti produsi de fermentatie.

Cap.4. Tehnologia adoptata pentru epurarea apelor uzate municipale

4.1. Variante tehnologice de epurare a apelor uzate municipaleProcedeele de epurare au la baz procese fizice, chimice i biologice. Identificm mai multe procedee de epurare a apei cum ar fi [Mihai Dima, Canalizari Vol.II,1998]: epurare mecanic; epurare mecano-biologic; epurare mecano-chimic; epurare mecano-chimic-biologic; epurare avansat a apelor uzate.Procedeele de epurare mecanic asigur reinerea prin procese fizice a substanelor poluante sedimentabile din apele uzate folosind n acest scop construcii i instalaii a cror alctuire difer dup dimensiunea particolelor sau suspensiilor reinute. Pentru reinerea corpurilor sau suspensiilor mari se folosesc grtare i site (n unele situaii aceast operaie se numete preepurare preliminar). Pentru separarea prin flotare gravitaional a grsimilor si a emulsiilor care plutesc n masa apei uzate se folosesc separatoare de grsimi, iar sedimentarea sau decantarea materialelor solide n suspensie separabile are loc n deznisipatoare, decantoare i fose septice. Acest procedeu de epurare este folosit frecvent n epurarea apelor uzate menajere constituind o etap intermediar de realizare total a epurrii apelor, ndeosebi pentru localiti n care se construiete simultan cu canalizarea localitii. n cazul cnd n canalizarea oreneasc sunt deversate mai mari cantiti de apr uzate industriale pentru a proteja desfurarea normal a proceselor de epurare n treapta mecanic, se prevede o epurare preliminar alcatuite din bazine de egalizare a debitelor i de uniformizare a concentraiilor sau n bazine de neutralizare pentru apele puternic acide sau alcaline.Procesul de epurare mecano-chimic se aplica apelor uzate n compoziia crora predomin materialele solide n suspensie coloizi i suspensii dizolvate care nu pot fi reinute dect prin tratarea acestor ape cu reactivi chimici de coagulare. Pentru a creste eficiena proceselor chimice apele uzate vor fi supuse in prealabil unei epurri mecanice, de aceea acest procedeu poarte denumirea de epurare mecano-chimic. Acest procedeu este frecvent ntlnit la epurarea apelor uzate industriale.Procesul de epurare mecano-biologic se bazeaz pe aciunea comun a proceselor mecanice, chimice si biologice i pot avea loc n condiii naturale (cmpuri de irigare si de infiltrare, iazuri biologice, lagune aerate)sau in condiii artificiale prin filtrare biologic (filtre biologice de mic sau de mare ncrcare, filtre biologice scufundate, filtre turn, aerofiltre, etc., pentru apele uzate) sau n bazine de aerare cu nmol activ de mic sau de mare ncrcare, cu aerare normal sau prelungit, cu distribuia n trepte a materiei organice.Epurarea avansat a apelor uzate urmrete eliminarea substanelor refractare aa nct calitatea apelor epurate s nu afecteze sntatea oamenilor.n mod tradiional, ciclul apei a fost ntotdeauna utilizat pentru a reprezenta transportul continuu i transformrile suferite de ap n mediu, cuprinznd toate sursele naturale: ape de suprafa (ruri, fluvii, mari, oceane), apa subteran, apa din atmosfer. Dup utilizarea apei efluenii n cantitai i grade de poluare diferite pot fi recirculai sau reutilizai. Recircularea se refer la utilizarea apei provenite din procese industriale, dup o epurare corespunzatoare, pentru a satisface necesitatile privind consumul de apa in aceleasi uniti economice (apa de splare, apa de process, apa utilizat ca agent termic: racier, nclzire ). Reutilizarea apei rezult din staiile de epurare municipale sau de pe platformele industriale poate avea ca beneficiari agricultura, sistemele de irigaii, sistemele duale de alimentare a locuinelor, piscicultur, imbogirea acviferelor. Stabilirea structurii procesului tehnologic de epurare combinat (convenional i avansat) a apelor uzate industriale si luarea deciziei privind necesitatea utilizrii unei combinaii de procese convenionale i avansate se realizeaz ca urmare a unei analize minuioase, care are la baz evaluarea unui numr mare de factori de selecie, dintre care o importan major au:1. scopul n care se realizeaz epurarea - pentru deversare n emisari sau recirculare/reutilizare;1. caracteristicile apei uzate influente si efluente, respectiv gradul de epurare impus;1. debitul de ape uzate influente si efluente, respectiv gradul de epurare impus;1. debitul de ape uzate i eventualele variaii de debit i compoziie;1. compatibilitatea diferitelor operaii i procese unitare;1. posibilitile de a depozita sau evacua poluanii rezultai eventual dup epurare;1. aspectele economice ale procesului de epuarare n ansamblul su.

Dintre procedeele de epurare avansat se citeaz:6. procedee care au la baz procese fizice: filtrarea, flotaia cu aer, evaporarea, striparea cu aer sau abur, extracia lichid-lichid, adsorbia, procedeele de membran (microfiltrarea, ultrafiltrarea, osmoza invers, electrodializa), distilarea;6. procedee care au la baz procese chimice: oxidarea cu aer umed, oxidarea cu ap n condiii supercritice, ozonizarea, procese catalitice (n sisteme omogene i eterogene), precipitarea chimic, schimbul ionic, procese electrochimice;6. procedee care au la baz procese fizico-chimice: ndeprtarea azotului prin stripare cu aer, clorinare, schimb ionic;6. procedee care au la baz procese biologice: ndeprtarea azotului prin procese de nitrificare/denitrificare sau oxidarea amoniacului prin nitrificare biologic [Axinte S.,Teodosiu C,.s.a, 2003].

4.2. Factori care influeneaz selecia operaiilor i proceselor unitare din shema tehnologic de epurare n general alegerea factorilor care influeneaz selecia utilajelor i proceselor unitare dintr-o staie de epurare ape uzate au n vedere urmtoarele : Posibiliti de aplicare a procesului de epurare propus. Aceste posibiliti sunt evaluate pe baza experienei anterioare i a datelor din literatur din instalaii pilot sau staii de epurare n funciune. Debitul de ape uzate. Procesele alese trebuie s corespund debitului de ape uzate estimat, de exemplu, iazurile de stabilizare nu sunt corespunztoare pentru debite mari. Variaii de debit i compoziie a apelor uzate. Cele mai multe procese de epurare au rezultate mai bune n condiii relativ constante de debit i compoziie ale apei uzate. De cele mai multe ori se practic uniformizarea debitelor i compozitiei apei uzate, nainte de a se trece efectiv la epurarea acestora. Poluani care inhib sau se menin neschim-bai n cursul epurrii apelor uzate. Este necesar s se identifice aceti poluani n apele uzate, pentru a alege n mod corespunztor schema de operare; compuii organici nebiodegradabili inhib desfurarea procesului de epurare biologic, deci, trebuie eliminai ntr-o etapa anterioar printr-o metod de epurare avansat. Condiii climatice. Temperatura influeneaz viteza de reacie a multor procese chimice i biologice. Condiii de reacie i alegerea reactorului. Alegerea i proiectarea reactorului se bazeaz pe consideraii cinetice i termodinamice, fiind importante, de asemenea tipul de reacie prin care se realizeaz eliminarea poluanilor, folosirea eventual a catalizatorilor, posibilitai de intensificare a transferului de mas sau cldur. Performanele realizate. Sunt de obicei, exprimate prin prisma calitii efuentului, valorile concentraiei poluanilor n efluent trebuind s fie conforme cu valorile admisibile din standardele naionale. Reziduurile rezultate. Tipurile i calitile de reziduuri solide, lichide sau gazoase, obinute din procesul de epurare trebuie s fie cunoscute sau estimate din studii de laborator sau la scar de pilot. Factorii de mediu. Direcia vntului, zgomotului, circulaia, distana fa de zona rezidenial, caracteristicile emisarului, influeneaz sau condiioneaaz respectiv unele procese sau amplasarea staiei de epurare Prelucrarea nmolurilor rezultate din procesul de epurare. Selecia sistemului de prelucrare a nmolurilor trebuie s corespund cu sistemul de epurare ales, innd cont i de nmolul n care ar putea afecta prelucrarea nmolurilor procesele de epurare ale apelor uzate. Necesarul de substane chimice. Trebuie cunoscute cantitile, efectul chimicalelor i modul n care acesta afecteaz costul procesului de epurare pe ansamblul su i de tratare a deeurilor rezultate. Necesarul de energie i alte surse. Trebuie cunosut necesarul energetic: energie electric, combustibil, ap de rcire a apelor rezultate. Necesarul de personal. Este important s se cunoasc numrul de oameni i nivelul lor de calificare, precum i timpul n care se poate realiza calificarea lor. Condiii de exploatare i fiabilitate. Este necesar s se cunoasc condiiile deosebite de exploatare, lucrul la temperaturi i presiuni mari, cu substane toxice, necesarul i costul temperaturii suplimentare. Procese auxiliare. Utilaje auxiliare: depozitare, pompare, transfer termic, trebuie s fie cunoscute, la fel ca i efectele nefuncionrii acestora asupra calitii efluentului Perforrmanele proce-sului de epurare. Sunt importante performanele pe termen lung ale operaiilor i proceselor unitare, influena concentraiilor oc ale poluanilor asupra acestora. Complexitatea procesului. Sunt foarte utile informaiile asupra comploatrii instalaiilor de epurare n condiii obinuite sau de urgen precum i niveluul necesar de pragtire a operatorilor. Compabilitatea cu instalaiile deja existente. Operaiile sau procesele unitare pot fi compatibile cu instalaiile existente, expansiunea staiei de epurare fcndu-se astfel rapid Spaul necesar. Se prefer staii de epurare compacte, deoarece terenurile sunt foarte scumpe. Se recomand att necesarul pentru instlaiile existente ct i pentru dezvoltrile ulterioare [M.Dima,1998].

4.3 Determinarea gradului de epurare necesar Determinarea capacitatii statiei de epurare precum si eficienta sa sunt calculate functie de valorile gradului de epurare necesare pentru principalii indicatori de calitate ai apelor uzate. Prin grad de epurare se intelege procentul de reducere ca urmare a epurarii a unei parti din elementele poluante de natura fizica, chimica, i biologica din apele uzate astfel ncat procentele ramase sa satisfaca cerintele legislative impuse apei uzate epurate avand in vedere dilutia si amestecarea acesteia cu apa emisarului considerat (relatia 1)

GE = (Ci-Cf)/ Ci*100 [%](1)

in care : Ci-reprezint valoarea concentratiei initiale a indicatorului fizic, chimic din apele uzate pentru care se determina gradul de epurare ; (mg/l)Cf-reprezinta valoarea concentratiei finale a aceluiasi indicator dupa epurarea apei uzate; (mg/l)Un parametru care intervine n calculele de proiectare a unei statii de epurare ape uzate urbane care deverseaza in emisar apa de suprafata este gradul sau raportul de dilutie notat cu d si care este dat de relatia (2):

(2)

in care : Q-este debitul emisarului (m3/s)q- debitul maxim zilnic ape uzate (m3/s).

Intr-o sectiune intermediara de la gura de varsare pana la sectiunea de amestecare completa raportul de dilutie real va fi exprimat prin relatia si anume:

(3), in care:a - coeficientul de amestecare corespunzator sectiunii considerate a carei valori poate varia ntre 0,7-0,9.Se adopta a= 0,8

In cazul in care amestecarea ar fi perfecta valoarea lui va fi a= 1 si corespunde formulei de calcul (2).In unele calcule si studii hidraulice valoarea coeficientului de amestecare este data de relatia lui I.D. Rodziler: a =

in care:a-coeficient de amestec;

-coeficient exprimat prin relatia lui V.A. Frolov

= = coeficient ce tine cont de locul si tipul evacuarii apei uzate in emisar.Se adopta = 1,5 corespunztor evacuarii la talveg. = coeficient de sinuozitate al receptorului; = 1,2.

a = = = = 0,98 = 1,5

Dt = m2/s = m2/sin care:v-viteza medie a receptorului, m/s (din tema de proiectare);H-adancimea medie a receptorului, H= 1,8 m (se adopta);qdebitul maxim zilnic al apei uzate, m3/s.L distanta reala dupa talveg de la puctul de varsare al apei uzate pana la sectiunea examinata privind calitatea emisarului, m(n calcule sectiunea examinata se considera situata la 1 km amonte de sectiunea de folosinta).L=Ltema-1km, m =15000-1000=14000Se adopta Ltema=15 km.Se calculeaza lungimea de amestecare indicata cu ajutorul relatiei (se calculeaza utilizand ambele valori ale lui a):Lam= pentru a= 0,8 avem: Lam = 164,45 m

pentru a= 0,98 avem:Lam = m

Dupa determinarea gradului de dilutie real se calculeaza gradul de epurare necesar pentru poluantii importanti considerati in tema de proiectare, asa incat, dupa epurare si amestecare cu apele emisarului sa se incadreze n conditiile de calitate, categoria a doua de ape de suprafata.

1.Determinarea GE dupa materii n suspensii.Se va aplica formula generala de determinare a GE particularizata pentru materiale n suspensii: GE =[(Ci - Cf) / Ci] [%]Ci = valoarea final a concentratiei materiei solide n suspensie, conform NTPA 001/2005GE =

2.Determinarea GE necesar dupa substante organice(CBO5)Acest calcul se defineste in urmatoarele situatii:Cand in afara de dilutii si amestecare intervine si procesul natural de autoepurare a apei prin oxigenare la suprafaa.Cand in ecuatia de bilant calculele se bazeaz numai pe dilutie si amestecare si nu iau in considerare procesul de autoepurare.Functie de conditiile impuse prin NTPA 001/2005

Se ia n considerare diluia, amestecarea si procesul de autoepurare prin oxigenarea apei.CBO5a.u.q10-k1t + a QeCBO5 r 10-k1rt = (aQe +q) CBO5 a.m.unde:CBO5 a.m reprezinta cantitatea de CBO5 admisibila a fi evacuata in emisar pentru amestec, n sectiunea de calcul ( 7 mg/l). k1=0,1 zi-1-coeficient de oxigenare sau constanta de consum a oxigenului in ape uzate k1r=0,1 zi-1-constanta de consum a oxigenului din apele emisarului in amonte de gura de varsareq=debitul zilnic maxim, m3/s.Q=debitul emisarului, m3/s.a=0,8. t-timpul de curgere a apei intre sectiunea de evacuare si sectiunea de calcul. t=L/v, zile.CBO5r reprezinta cantitatea de substanta organica, exprimata prin CBO5, al apelor emisarului in amonte de gura de varsare, (2 mg/l).t = = 0,108 zilePentru a= 0,8 avem:CBO5au =

CBO5au = (0,8 ) 84,32 + 0,8 = 29,8529,43 = 29,85 CBO5au = = 84, 32 mg O2/l GE = b. Se ia n consideratie numai amestecarea si dilutia, ecuatia de bilant fiind: CBO5 auq+aQCBO5r=(q+aQ) CBO5am

CBO5 au=(CBO5am - CBO5r)+ CBO5amPentru a= 0,8 avem:CBO5 au = 82,47 GE = c. Se ia n calcul valoarea impus de NTPA 001/2005. CBO5NTPA=25 mg/l

GE =

Se constata ca valorile gradelor de epurare in ceea ce priveste CBO5-ul variaza intre 83,92107,24, functie de modul de dilutie si raportare.

3. Determinarea GE necesar dup oxigenul dizolvatIn general, GE privind oxigenul dizolvat se va calcula functie de CBO5 la amestecare folosind relatia:CBO5am=FDmax =23,2=6,4mg/l F-factor cu valori ntre 1,5-2,5, se adopt F= 2.Dmax-deficit maxim de oxigen in aval de sectiunea de evacuare si rezulta din diferentele intre concentratia oxigenului dizolvat la saturatie (COsat20 = 9,2 mg/l) si concentratia oxigenului dizolvat ce trebuie sa existe in orice moment in apa receptorului (COr). Dmax=COsat20-COr=9,2-6=3,2mg/lConcentratia CBO5, intr-o apa uzata, se determina folosind urmatoarea relatie de calcul care ia n consideratie bilantul in ceea ce priveste CBO5.CBO5am = = Se calculeaza in continuare CBO20 pentru ape uzate:

CBO20au= 1,46CBO5au mg/l=1,4689,39=130,50 mg/lCBO20r= 1,46CBO5r mg/l=1,462=2,92mg/lPentru a= 0,8 avem: = == 10,84 mg/lSe calculeaza deficitul de oxigen ca fiind:DO=COs-COr=11,35-6=5,35COs(la 100C)=11,35 mgO2/lSe determina timpul critic la care se realizeaza deficitul maxim de oxigen (dup gura de varsare) din apa raului: Pentru CBO20am=10,85 avem:Tcr = = 1,48 zileCalculul deficitului critic (maxim de oxigen)Pentru CBO20am=10,84 avem:Dcr = + DO = 10,48 mg/l

Se compara concentratia oxigenului necesar vietii acvatice intr-o apa de suprafata ( >4mg/l) cu concetratia minima de oxigen. COmin=COs-Dcr mg/lCOs=11,35 mgO2/l ( la 10 0C ).Pentru Dcr= 4,87 avem:COmin=COs-Dcr mg/l=11,35-4,87=6,48 mg/lCOmin > 4mg/l si amestecul emisarului cu apa uzata epurata indeplineste conditia pentru viata ecosistemului.

4. Calculul GE pentru azot total Se va aplica formula generala a GE privind Ntotal considerand valoarea maxima admisa a concentratiei Ntotal conform NTPA 001/2005. GE = = CNtotal(conform NTPA)=10 mg/l

4.4. Alegerea variantei tehnologice optime (cu justificarea acesteia din punct de vedere tehnic si ecologic) si descrierea detaliata a procesului tehnologic adoptat

Se propun 4 variante tehnologice de epurare a apelor uzate studiate. Varianta tehnologica optima se alege in urma evaluarii criteriului economic, ecologic si in urma calculului concentratiilor intermediare realizate pentru variantele tehnologice propuse (solide in suspensie, CBO5, CCOCr si azot) si verificarea realizarii gradului de epurare necesar. Grade de epurare obtinute pentru diferite procese/operatii unitare sau combinatii ale acestora sunt prezentate n tabelul 7 de mai jos:Tabelul 7:Nr. Crt.Procese /operaii sau combinaii ale acestoraProcese /operaii implicateEficiena epurrii (GE, %)

CBO5CCO-CrMaterii solide n suspensieFosfor totalAzot organicAzot amoniacal

1Epurare preliminar (preepurare)Reinerea pe site, grtareMicMicMicMicMicMic

2Sedimentare primarSepararea grsimilor, deznisipare i sedimentarea particulelor n suspensie.30-4530-4050-6510-2020-400

3Epurare biologic cu nmol activ (BNA)Procese aerobe in care microorganismele din apa uzat consum substanele organice i o parte din compuii cu N i P.80-9080-8580-9010-3560-858-15

4Epurare biologic cu filtru biologic cu efluent mareBiooxidarea impuritilor din apa uzat de ctre cultura de microorganisme depus pe filtrele biologice.60-8060-8060-858-1260-808-15

5Epurare biologic discontinu (secvenial)Procese aerobe sau anaerobe85-9585-9580-9560-9070-9590-95

6Epurare biologic combinat (anaerobic, anoxic, aerobic)Metabolism bacterian90-9585-9080-9570-9070-9590-95

7Coagulare i sedimentare (dup preepurare sau epurare biologic)Coagulare pericinetic floculare separarea flocoanelor prin sedimentare.40-7040-7050-8070-9050-900

8Precipitare chimic (o treapt) dup preepurare sau epurare biologicCoagulare pericinetic floculare separarea flocoanelor prin sedimentare.50-7050-7060-8070-9060-900

9Adiia Ca(OH)2 n procesul de epurare biologicProces chimic; adjuvat n coagulare-floculare nmol activ80-9080-9070-9075-8560-900

10Adsorbie pe crbune activAdsorbia compuilor organici50-8550-8550-8510-3030-500

11Schimb ionic pentru eliminarea azotului amoniacalOxidareMicMicMicMicMic90-95

Exemple de variante tehnologice:1)

DPDSBNADZG/S

2)

DSFBDPDZG/S3)

Coagulare/FloculareDSBNADPDZG/S

Coagulare/FloculareFBDPDZG/S4)

Unde:G gratare, siteDZ deznisipatorBE bazin de egalizareDP decantor primarDS decantor secundarBNA bazin cu namol activFB filtru biologicC/F coagulare floculare

4.5. Calculul concentratiei intermediare realizate pentru etapele de epurare mecanica si biologica (solide in suspensie, CBO5, CCOCr, N total) si verificarea gradului de epurare necesar

Varianta optima se alege in urma evaluarii criteriului economic, ecologic si in urma calculului concentratiilor intermediare realizate pentru schemele prezentate la punctul anterior si verificarea realizarii gradului de epurare necesar.

Varianta 1

DSBNADPDZG/S

Solide in suspensie: Gratare, GE=3%, = = 354,05 mg/lDeznisipare, GE=10%, = 318,64 mg/lDecantor primar, GE=45%, mg/lBazin namol activ + decantor secundar, GE=90%, mg/lCSS(NTPA)=35 mg/l

200 cm3/g in cazul in care namolul activ se considera ca este bolnav. Indicele de incarcare organica: Variaza in functie de caracteristicile namolului activ Continutul in materii totale solide (MTS)

7. Se calculeaza volumul bazinului de aerare:

8. Se calculeaza debitul de namol activ recirculat (QR):

Unde:r = coeficient de recirculare.

CR = concentratia namolului activ recirculatCR = 10 kg/m3

9. Timpul de aerarea) Cand se considera ca recircularea namolului poate fi neglijata

b) Luand in considerare namolul recirculat

Se considera ca valoarea maxima ce poate fi recirculata este asigurata de o valoare rmax = 0,7. Pentru aceasta valoare se calculeaza:

10. Se calculeaza debitul de namol in exces

Unde:LSB = cantitatea de CBO5 pentru apa uzat ce urmeaz a fi prelucrat biologic, exprimat n kg/zi

11.Se calculeaz necesarul de oxigen (CO) necesar respiraiei endogene i n procesul de nitrificare.Co reprezint necesarul de oxigen pentru respiraia substratului i a respiraiei endogene a microorganismelor, iar n cazul n care sunt luate n considerare procesele de nitrificare, se adaug i necesarul de oxigen n nitrificare.

a. Calculul necesarului de oxigen se face pentru un proces de epurare fr nitrificare:

Unde:a = coeficient corespunztor utilizrii substratului de ctre microorganisme pentru apele uzate oreneti. a = 0,5 kg O2 / kg CBO5c = coeficient care definete cantitatea total de materie organic adus de apa uzat influent.

b = reprezint oxigenul consumat de ctre microorganismele din nmolul activ aflate n BNA, n timp de o zi.b = 0,15 0,17 kg O2/kg CBO5zi. Se adopt valoare de 0,15 kg O2/kg CBO5CN tot = cantitatea total de nmol activ din BNA, exprimat prin fraciunea volatil

12.Capacitatea de oxigenare (CO). Reprezint cantitatea de O2 ce trebuie introdus prin diferite sisteme de aerare.

CO = necesarul de oxigen pentru consumarea materiei organice de ctre microorganisme; = raportul de eficien al transferului de oxigen n apa epurat a unui sistem de oxigenare; = 0,9Cos = concentraia oxigenului la saturaie n condiii standard funcie de temperatur; 11,35 mg O/lCSA = concentraia la saturaie a oxigenului n amestec de ap uzat i nmol la temperatura de lucru;CSA = 7,4 mg O2/l;CB = concentraia efectiv a oxigenului n amestecul de ap uzat i nmol activ;CB = 1,5 2 mg O2/l; se adopt valoarea 1,75 mg O2/lK10 i KT = coeficieni de transfer ai oxigenului n ap pentru t = 10 C i respectiv t = 20 C;Radicalul raportului este 0,83.p = presiunea barometric calculat ca o medie a valorilor zilnice n oraul n care se efectueaz epurarea apelor uzate; variaz ntre 780 i 785 mm Hgp = 783 mmHg.

13.Sisteme de aerare pneumaticSe folosesc dispozitive pneumatice de dispersie a aerului generat de compresoare sau turbosuflante. Dispersarea se poate face cu: bule fine (d < 0,3 mm), cu bule mijlocii (d = 0,3 3 mm) i cu bule mari (d > 3 mm). Se alege aerarea fin. Se utilizeaz sisteme de distribuie cu plci poroase. Se calculeaz capacitatea de oxigenare orar:

Se calculeaz debitul de aer necesar:

Unde:H imersie = adncimea de imersie a sistemului de distribuie a aerului; H imersie = 4 m.COsp = capacitatea specific de oxigenare a sistemului de insuflare a aerului.COsp = 8 10 g O2/m3 aerm. Se alege valoarea de 9 O2/m3 aerm Se calculeaz suprafaa plcilor poroase (Ap)Poziionarea distribuitorului de aer se realizeaz la nlimea de imersie pe toat suprafaa bazinului de aerare.

Unde:iaer = intensitatea aerrii; iaer = 1 m3/m2min = 60 m3/m2h. Se calculeaz energia brut a sistemului de aerare:

Unde:ES = consumul specific de energie; se adopt; ES = 5,5 Wh/m3.

Dimensionarea bazinului cu nmol activSe recomand H bazin = 3 5 m., H bazin = 3m nlimea total a bazinului va fi:

Unde: Hs = 0,5 0,8 m Limea bazinului:

Lungimea bazinului:

Determinarea numrului de compartimente necesar:

V = n B Htot L

5.3.2 Decantorul secundarn decantoarele secundare se reine membrana biologic sau flocoanele de nmol activ evacuate odat cu efluentul din filtrele biologice, respectiv din bazinele de aerare. Rezult c decantorul secundar constituie o parte component de baz a treptei de epurare biologic.Din punct de vedere constructiv, decantoarele secundare frecvent folosite sunt de tip longitudinal i radial, echipate cu dispozitive adecvate pentru colectarea i evacuarea nmolului n mod continuu sau cu intermiten. Intervalul de timp ntre dou evacuri de nmol s nu fie mai mare de 4 h. Avnd n vedere ca acest nmol prezint un coninut mare de ap, evacuarea lui se face prin sifonare sau prin pompare; podul raclor este echipat cu conducte de suciune care dirijeaz nmolul spre o rigol pentru evacuarea lui n exterior.Alegerea tipului de decantor, a numrului i mrimea decantoarelor se face pe considerente tehnico economice, cu respectarea prevederilor din STAS 4162-2/89. [M. Dima - 1998]Nmolul din decantoarele secundare are urmtoarele caracteristici:- este puternic floculat;- are un coninut mare de ap;- este uor;- intr repede n descompunere.Dac nmolul rmne un timp mai ndelungat n decantoarele secundare, bulele mici de azot care se formeaz prin procesul chimic de reducere, l aduc la suprafa i astfel, nu mai poate fi evacuat.Decantorul secundar radialParticularitatea regimului de funcionare a decantoarelor radiale const n aceea c viteza de circulaie a apelor variaz de la o valoare maxim n centrul decantorului pn la o valoare minim n dreptul jgheabului periferic colector.Din punct de vedere constructiv, decantoarele radiale se prezint sub forma unor bazine de beton armat avnd forma circular n plan, n care apa uzat intr prin conducte (intrarea pe la partea inferioar) sau prin canale (intrarea pe la partea superioar).1. Debit de calcul i de verificare

2. Stabilirea ncrcrii superficiale n bazinul de decantare secundar.

Au = suprafaa util a decantorului radial din care s-a sczut suprafaa de sub jgheabul apei decantate.n general, datele din literatur stabilite pentru ncrcarea superficial n decantorul secundar au o valoare mai mic sau egal cu 1,9 m3/m2h pentru valori ale IVN < 100 ml/g.n general v`sc = 1,2

3. Se calculeaz ncrcarea superficial a decantorului secundar cu materii solide.

4. Se determina timpul de decantaretd = 3,5 4 h;td = 4 h.5. Se calculeaza inaltimea utila si volumul decantorului

Se alege conform STAS 4162/2-89, urmatorul decantor:

D (m)D1(m)D2(m)Au(m2)d1(m)d2(m)d3(m)hs(m)hu(m)hd(m)H(m)b(m)Vu(m3)da(mm)dc(mm)dn(mm)

5050,1447,717793,0--0,43,5-3,91,062271000..1200700...1000500...700

6.Se calculeaz volumul de nmol=2033,2 m3/zi

GEDS= gradul de epurarea a decantorului secundar, GEDS= 85%n = densitatea nmolului, 1100 1200 kg/ m3p= umiditatea nmolului, p = 95%CSSi = concentraia la intrarea n treapta biologic a materiilor solide

7. Reinerea solidelor n decantorul secundarCSSi = 43,80 mg/lCSSf = 4,38mg/lQDSc=0,354 mg/lReinerea = QDSc (CSSi CSSf )/1000 = 0,354 (43,804,38)/1000= 0,0139 Kg/s

5.4. Tratarea nmoluluiEpurarea apelor uzate, in vederea evacuarii in receptori naturali sau recircularii lor, conduce la retinerea si formarea unor cantitati importante de namoluri ce inglobeaza atat materiile poluante din apele brute, cat si cele formate in procesele de epurare. O statie de epurare poate fi considerata eficienta nu numai daca efluentul se incadreaza in limitele impuse de calitatea receptului, ci si daca namolurile rezultate au fost tratate suficient de bine in vederea valorificarii lor finale, fara a afecta calitatea factorilor de mediu din zona respectiva.Procedeele de tratare a nmolurilor sunt multiple i variate, cu mult mai multe fa de cele folosite n tehnica epurrii apelor uzate. Nu se pot stabili reele i tehnologii universal valabile, ci fiecare obiectiv trebuie studiat n condiiile sale specifice, pe baza cunoaterii aprofundate a caracteristicilor nmolurilor supuse prelucrrii i a performanelor obinute n procesele unitare. La baza tuturor procedeelor de tratare a nmolurilor stau dou procese tehnologice i anume stabilizarea prin fermentare (anaerob sau aerob) i eliminarea apei din nmol (deshidratare). ntre aceste dou procedee de baz exist diverse combinaii de procedee a cror aplicare se face difereniat n funcie de condiiile locale definite de calitatea i cantitatea nmolurilor, de posibilitatea asigurrii terenurilor pentru amplasarea instalaiilor i construciilor respective, de disponibilitatea de energie etc.Clasificarea procedeelor de tratare a nmolurilor se poate face dup criteriul reducerii umiditii, dup criteriul diminurii componentei organice, dup criteriul preului de cost etc. Procedeele de prelucrare conduc la obinerea urmtoarelor tipuri de nmoluri: nmol stabilizat (aerob sau anaerob); nmol deshidratat (natural sau artificial); nmol igienizat (prin pasteurizare, tratare chimic sau compostare); nmol fixat, rezultat prin solidificare n scopul imobilizrii compuilor toxici; cenu, rezultat din incinerarea nmolurilor.Principalele tipuri de nmol ce se formeaz n procesele de epurare a apelor uzate sunt: nmol primar, rezultat din treapta mecanic de epurare; nmol secundar, rezultat din treapta de epurare biologic; nmol amestecat (mixt), rezultat din amestecul de nmol primar cu nmol activ n exces; nmol de precipitare, rezultat din epurarea fizico-chimic a apei uzate prin adaos de ageni de neutralizare, precipitare, coagulare-flocularen funcie de compoziia chimic, nmolurile pot fi: nmoluri cu compoziie predominant anorganic, care conin peste 50 % substane minerale; nmoluri cu compoziie predominant organic, care conin peste 50 % substane volatile.innd seama de stadiul de prelucrare n cadrul staiei de epurare, deosebim: nmol primar brut; nmol activ n exces proaspt (nmol secundar); amestec de nmol proaspt; nmol stabilizat (aerob sau anaerob).Fermentarea nmolurilorDe regula fermentarea nmolurilor proaspete din statiile de epurare urbane, sunt prelucrate prin fermentare anaeroba sau aeroba,dupa care urmeaza procesele de deshidratare naturala sau artificiala si in final valorificarea lui.Prin fermentarea anaerob se nelege procesul de degradare biologic a substanelor organice, avnd la baz activitatea bacteriilor metanice. n urma acestui proces are loc o reducere de volum a nmolurilor, ca urmare a bioconversiei substanelor organice n gaze i ap. Fermentarea anaerob poate fi socotit ca un procedeu de condiionare, avnd n vedere modificarea structurii i a filtrabilitii. n acelai timp, prin fermentare sunt distruse bacteriile patogene, oule de helmini, motiv pentru care acest procedeu de tratare a nmolurilor a cunoscut o larga aplicabilitate.Cinetica fermentarii anaerobe se desfasoara sub influenta a doua grupe principale de bacterii care traiesc in simbioza in acelas mediu fizic si chimic: facultativ anaerobe, acido-producatoare care transforma substantele organice complexe in substante organice mai simple abligat anaerobe, metano-producatoare care utilizeaza ca hrana substante organice simple si le transforma in compusi simpli (apa, dioxid de carbon si metan)Fermentarea anaerob este un proces ce se desfoar n dou faze:a) faza de lichefiere a substanelor organice i de formare a acizilor volatili (faza acid, nemetanogen);b) faza de gazeificare, n care se continu conversia produilor din prima faz n gaze (CH4 i CO2);Procesul de fermentare anaroba este influientat de foarte multi factori care pot fi grupati in 2 mari categorii:1. Caracteristicile fizico-chimice ale namolului : concentratia substantelor solide, raportul M/V, raportul dintre componenta organica si elementele nutritive (azot, fosfor) prezenta unor substante toxice sau inhibitoare (metale grele) etc2. Conceptia si conditiile de exploatare ale instalatiilor de fermentare: temperatura, sistemul de alimentare-evacuare, sistemul de incalzire, de omogenizare, timpul de fermentare, incarcarea organica etc.Procedeul de fermentare aerob a nmolurilor, cunoscut i sub denumirea "procedeului nmolului stabilizat, are la baz procedeele biochimice cunoscute de la epurarea biologic a apelor uzate cu nmol activ. n acest scop, stabilizarea aerob a nmolului poate avea loc n bazine separate sau n bazine comune cu apa uzat ce urmeaz a fi epurat biologic. Fermentarea aerob n bazine independente este frecvent aplicat n prezent deoarece se suport mai bine ocurile biologice, ntruct masa de nmol activ n contact cu efluentul este mai mare i CBO5 este mai mic. Necesitatea de oxigen este mai mic deoarece nmolul provenit dintr-un bazin de aerare va solicita numai oxigenul necesar respiraiei endogene a nmolului. Gradul de stabilizare aerob a nmolului, fa de cea anaerob care se poate aprecia prin producia de gaz, este dificil de apreciat, motiv pentru care sunt necesare analize repetate de laborator. Comparativ cu fermentarea anaerob, procesul de stabilizare aerob este mai puin influenat de substanele toxice, este lipsit de miros i necesit o exploatare simpl. Dintre dezavantaje se semnaleaz, consumul mare de energie pentru utilajele de aerare proprii, comparativ cu fermentarea anaerob care produce i gaz de fermentare. Comparnd cele dou sisteme de stabilizare biologic a nmolului, pentru staiile mari de epurare, apare net avantajos procedeul de stabilizare anaerob, mai ales sub aspectul energetic.ngroarea nmolului Aceasta metoda constituie cea mai simpl i larg rspndit metod de concentrare a nmolului, avnd drept rezultat reducerea volumului i ameliorarea rezistenei specifice la filtrare. Gradul de ngroare depinde de mai multe variabile, dintre care cele mai importante sunt: tipul de nmol, concentraia iniial a solidelor, temperatura, utilizarea agenilor chimici, durata de ngroare, etc. prin ingrosare, volumul namolului, pe seama apei eliminate, se reduce cu circa 20 de ori fata de volumul initial, in schimb ingrosarea este eficienta pana la o concentratie de solide de 8 10 %.Ingrosarea se poate realiza prin : decantare (ingrosare gravitationala), flotare sau centrifugare.Tratarea preliminar a nmolurilor Aducerea namolurilor primare, secundare, brute sau stabilizate in categoria namolurilor usor filtrabile, deci cu rezistente specifice de circa 10 1010 cm/g se realizeaza printr-o tratare preliminara a acestor namoluri utilizand urmatoarele procedee : tratrea chimica, tratarea termica, elutrierea etc. Tratarea preliminar a nmolurilor const n crearea condiiilor favorabile necesare prelucrrii ulterioare (deshidratarea natural, artificial i avansat). Condiionarea chimic (coagularea) nmolului cu reactivi chimici este o metod de modificare a structurii sale, cu consecine asupra caracteristicilor de filtrare. Faza solid a nmolului este format, n principal din particule fine dispersate i coloizi care sedimenteaz greu.Agenii de condiionare chimic a nmolului se pot grupa n trei categorii:- minerali: sulfat de aluminiu, clorhidrat de aluminiu, clorur feric, sulfat feros, oxid de calciu;- organici: polimeri sintetici, produi de policondensare, polimeri naturali;- micti: amestec de polimeri sintetici cu sruri minerale sau amestec de coagulai minerali.Cei mai des utilizati sunt : clorura ferica si varul, fiecare avand un camp de actiune propriu. Doza optima de cogulant se defineste ca doza cea mai mica care in conditii de laborator produce un namol cu rezistenta specifica la filtrare de 10 1010 cm/g.Condiionarea termic are n vedere modificarea structurii nmolului cu ajutorul temperaturii i presiunii ridicate, astfel c nmolul poate fi deshidratat mecanic fr a apela la condiionarea chimic. Condiionarea termic se realizeaz la temperatura de 100 200 C, presiunea de 1 2,5 bar i durate de nclzire pn la 60 minute, depinznd de tipul i caracteristicile nmolului i de procedeul utilizat. Cu toate neajunsurile de ordin energetic, conditionarea termica se recomanda a fi aplicata deoarece elimina mirosurile neplacute, asigurand sterilizarea namolului prin distrugerea bacteriilor, reducerea continutului de substanta organica, elimina necesitatea de reactivi chimici etc.Elutrierea (splarea nmolurilor), mpreun cu condiionarea chimic ocup un loc important n cadrul tratrii importante a nmolurilor. Elutrierea nmolului este un proces fizic de condiionare care asigur scderea rezistenei specifice la filtrare prin eliminarea din nmolul fermentat sau brut mineral a coloizilor i a particulelor fin dispersate. Pe de alt parte, elutrierea reduce i alcalinitatea nmolului, necesar n special, cnd se prevede folosirea de reactivi pentru condiionarea nmolului (cazul vacuumfiltrelor). Ca agent de elutriere se utilizeaza apa de rau , de retea din statia de epurare, iar din punct de vedere tehnologic aceasta operatie se desfasoara in bazin deschis care functioneaza intr-o treapta, in doua trepte sau in contra curent.Alte procedee de condiionare se refer la procedeul prin nghearea nmolului care este similar cu condiionarea termic. La temperaturi sczute, structura nmolului se modific, iar la dezgheare cedeaz cu uurin apa. Condiionarea cu material inert trebuie analizat pentru anumite tipuri de nmol i surse de materiale inerte locale, fie pentru creterea puterii calorice a nmolului, fie pentru valorificarea nmolului n agricultur.Deshidratarea nmoluluin mod obinuit, nmolurile trebuie transportate cu vehicule la locul de valorificare sau de depozitare final. Aceast operaie nu este posibil deoarece nmolurile fermentate conin mari cantiti de ap, umiditatea lor ajungnd la 95 97%. Aceast situaie impune aplicarea unui proces de deshidratare chiar n staia de epurare; prin aceasta volumul lor se reduce considerabil i devin transportabile la uscat. Deshidratarea se poate realiza prin urmtoarele procedee:- naturale, de evaporare i drenare;- artificiale care pot fi mecanice i termice.n funcie de gradul de reducere a umiditii, deosebim urmtoarele metode de prelucrare a nmolurilor:- deshidratarea natural cu reducerea de umiditate la 75 80%;- deshidratarea mecanic, pn la 50 75%;- deshidratarea termic, pn la 20 30%.Deshidratarea avansataDeshidratarea avansata a namolurilor, cu reducerea componentei organice, se realizeaza prin procedee termice de prelucrare. In acest mod in marile statii de epurare unde volumele de namol sunt importante se asigura conditii de a manevra usor namolurile deshidratate, independent de conditiile atmosferice. Metodele frecvente aplicate la deshidratarea avansata a namolurilor : - uscarea termica; - incinerarea.Valorificarea i evacuarea finalValorificarea nmolurilor nu constituie un scop n epurarea apelor uzate urbane, ea trebuie considerat numai ca fiind un mijloc de ndeprtare raional a substanelor nocive din apele uzate.Nmolul din staiile de epurare urbane conin, n afar de gazele de fermentare, unele substane care pot fi valorificate. Unele dintre acestea, cum sunt substanele hrnitoare pentru sol i plante i-au gsit o larg utilizare. n schimb, recuperarea de metale i de alte substane utile se aplic n special la nmolurile provenite din apele uzate industriale.Folosirea nmolului n agricultur se face sub form de nmol lichid proaspt, nmol lichid stabilizat aerob, nmol lichid pasteurizat, nmol deshidratat, nmol compostat, nmol uscat, n toate cazurile fiind obligatoriu a respecta normele i restriciile ecologice recomandate de ageniile de protecia mediului.Pentru nmoluri ce nu se preteaz la valorificare sau pentru cele care nu au nc create condiii de valorificare, se pune problema unei depozitri finale, n condiii corespunztoare de protecie a mediului nconjurtor. n acest scop, se pot folosi iazurile de nmol, halde speciale de depozitare, n subteran, evacuarea n mare la distane convenabile fa de rm i la o anumit adncime.Valorificarea fertilizatoare a namolului variaza in functie de procesul de tratare al acestuia, desi valoarea lui ca ingrasamant este destul de redusa.Utilizarea n agricultur a nmolurilor de epurare reprezint una dintre metodele de degajare a acestora i o form de punere n valoare a coninutului lor n materie organic i elemente nutritive. n urma cercetrilor privind utilizarea nmolurilor de la staiile de epurare n agricultur se pot face aprecieri diferite de comportare a solurilor i a produciei de plante: Influena fertilizrii cu nmol asupra produciei pajitilor temporare; S-a constatat c nmolul rezultat de la epurarea apelor uzate oreneti determin creterea produciei de substan uscat pe pajitile temporare, numai cnd se administreaz sub artur la nfiinare i repetat n fiecare an, toamna, la suprafaa pajitii, fr aport de ngrminte chimice.Inf