Aspecte Generale Cu Privire La Epurarea Apelor

8/16/2019 Aspecte Generale Cu Privire La Epurarea Apelor

1/15

8

CAPI TOLUL 2

ASPECTE GENERALE CU PRIVI RE LA EPURAREA APELOR

2.1. Epurarea apelor uzate

Apa reprezintă unul dintre elementele esenţiale suportului vieţii pe Terra, existenţa

ecosistemelor se datorează prezenţei apei. Apele de suprafaţă şi subterane au destinaţii importante în industrie, agricultură, transport şi

reprezintă sursa de apă potabilă pentru om şi vieţuitoare. Dezvoltarea economiei a determinatmodificări importante ale sistemelor acvatice. Apele de suprafaţă au suferit modificări morfologicedatorită activităţii umane în care au fost implicate(cursurile râurilor au fost modificate astfel încât să permită transportul în aval, zonele învecinătate râurilor cu umiditate ridicată în perioadele deinundaţii sunt de cele mai multe ori supuse tehnologiilor de desecare).

Multitudinea de destinaţie a apei afectează profund calitatea ciclului natural al acesteia. Înlipsa monitorizării succesive a apei în diferite activităţi nu se poate oferi complet tabloulconsecinţelor afectării calităţii apei, de multe ori efectele sunt dezastruoase.

În general apele utilizate de om, indiferent în care din scopuri, se încarcă cu diferite elemente

fizice, chimice, biologice schimbându-le compoziţia, rezultând fenomenul de POLUARE. Calităţile organoleptice ale apei potabile sunt imprimate de prezenţa în apă a unor elemente

naturale sau poluante (substanţe organice, anorganice, microorganisme). În apă se desfăşoară o serie de reacţii chimice datorită compuşilor care pot reacţiona.

Reacţiile din mediul acvatic sunt de trei tipuri: - oxidare şi reducere - acid şi bază - complecşi între compuşi organici şi anorganici

În funcţie de prezenţa compuşilor organici şi anorganici în apă, apa poate fi clasificată în: - apă foarte bună rezultând apă potabilă printr -o tratare simplă; - apă de categoria a doua rezultând apă puţin contaminată, dar care poate fi prelucrată în vederea

obţinerii apei potabile printr -un proces mai complex;- apă inadecvată pentru obţinerea apei potabile.

2.2. Importa nţa şi domenii de utilizare

Trebuie, chiar de la început precizat că prin ape uzate orăşeneşti se înţelege amestecul de apemenajere, industriale, de drenaj şi de suprafaţă; apele uzate menajere care conţin uneori şi cantităţimici de impurităţi caracteristice apelor uzate industriale, provenite din gospodării sunt asemănătoarecelor orăşeneşti. Pe lângă apele uzate menajere şi subterane provenite din infiltraţii în canale încanalizarea localităţilor se colectează şi alte ape cum ar fi: - ape uzate publice;

- ape uzate industriale;- ape uzate de la unităţile agricole; - ape colectate din bălţi, mlaştini, lacuri; - ape provenite de la transporturi, construcţii; - ape meteorice, provenite din precipitaţii; - ape de suprafaţă;- ape subterane din desecări naturale sau artificiale.


2/15


3/15

10

gheaţă se găseşte un strat de apă, densitatea gheţi este de 0,917 g/cm 3. Omologi apei , H2S, H2Se,H2Te, sunt substanţe gazoase în condiţii obişnuite. Apa reprezintă o serie de proprietăţi fizice careo deosebesc de celelalte hidruri din perioadă a 2-a. Aceste proprietăţi sunt cunoscute sub numele de,,anomaliile proprietăţilor fizice ale apei”.

Anomaliile observate în proprietăţile fizice ale apei pot fi explicate pe baza asocierimoleculelor ei (v. asociaţia moleculară).

Hidrură CH

4 NH

3 H

2O HF

p.t. [oC] -184 -78 0 -83 p. f. [oC] -164 -33 100 19,5

Puncte de topire şi de fierbere ale hidrurilor elementelor din perioadă a 2-a.Hidrură p.t. [oC] p.f. [oC]H2O 0 100H2S -85,5 -60,3H2Se -65,7 -41,5H2Te -51 -4

Punctele de topire şi de fierbere ale hidrurilor elementelor din grupa 16 (VI A). Din analiza vaporilor punctele de topire şi de fierbere ale hidrurilor prezentate se constată că

apa are constante fizice anormale de ridicare. Anomaliile proprietăţilor fizice ale apei se explică prinfaptul că apa lichidă nu este formată din molecule independente, ci din molecule asociate prinlegături de hidrogen (H2O)n.

Studiile cu raze X asupra gheţii au evidenţia o structură afânată. Fiecare moleculă de apă esteînconjurată tetraedic de alte 4 molecule. Prin trecerea gheţii în apă lichidă masa nu variază, darvolumul se micşorează.

Proprietăţile fizico – chimicePrincipalele proprietăţi fizico – chimice care caracterizează apă sunt:

Culoarea, care depinde de prezenţa în apă a următoarelor substanţe: Oxizi ferici, acizi humici, compuşi de mangan, clorofilă etc.Culoarea se determină prin

comparaţia probei cu o soluţie etalon de clorură de platină şi potasiu şi clorură de cobalt. Se exprimăîn grade de culoare (un grad de culoare corespunde la 1 mg de clorură de platină pe litru). Culoareavariază de la o sursă de apă la alta, de la un anotimp la altul, etc.

Temperatura, se măsoară în grade Celsius şi variază în funcţie de sursă şi anotimp. La apelede adâncime temperatura variază între 6 şi 12 grade, pe când la cele de suprafaţă aceasta variazăîntre 0 şi 26 grade Celsius.

Radioactivitatea reprezintă proprietatea apei de a emite radiaţii permanent (α, β, γ). Acumularea emanaţiilor radioactive în apă depinde de tipul sursei(de adâncime, freatică), de natura straturilor de roci pe care le străbate, de natura gazelor care sedegajă din straturile subterane, etc.

Turbiditatea reprezintă raportul dintre cantitatea de material solid aflat în suspensie într -o probă luată şi cantitatea de apă a probei respective. Se exprimă în grade de tulbureală (un grad detulbureală corespunde la 1 mg de silice fin pulverizată şi împrăştiată într -un litru de apă distilată – probă etalon).

Reziduul fix reprezintă totalitatea substanţelor minerale şi organice din apă. Determinarea acestei proprietăţi se face prin evaporarea la 105 º C a apei dintr-o probă şi secântăreşte reziduul. Se exprimă în mg/l.

Reacţia apei este dată de raportul cantitativ dintre ionii de hidrogen (H) şi axidril (OH¯)aflaţi în apă la un moment dat. Pentru apa pură concentraţiile celor două grupe de ioni sunt egale.Predominarea ionilor de hidrogen determină caracterul acid al apei, iar predominarea ionilor deoxidril determină caracterul bazic al apei.


4/15


5/15


6/15

13

Gustul apei este dat de conţinutul în substanţe chimice şi în primul rând de sărurile minerale

şi de gazele dizolvate (cele mai importante fiind oxigenul şi bioxidul de carbon). Excesul sau

carenţa unora din aceste componente poate imprima apei un gust neplăcut (fad, sălciu, amar,

metalic, dulceag etc.).

Mirosul apei este legat de asemenea de prezenţa în exces a unor elemente naturale sau

provenite prin impurificarea apei, ca şi din unele transformări la care sunt supuse în apă anumitesubstanţe chimice mai ales poluante.

b. Determinarea proprietăţilor fizice

Proprietăţile fizice ale apei sunt reprezentate în primul rând de acele caracteristici care au la

baza metode obiective de determinare. Ele includ şi caracteristici care acţionează evident asupra

organelor de simţ, dar care nu se determină exclusiv cu ajutorul acestor organe.

Proprietăţile fizice au o valoare ridicată în cea ce priveşte evidenţierea procesului de poluare

a apei. Astfel, culoarea apei poate evidenţia prezenţa în cantitate crescută a unor poluanţi solubili în

apă, în timp ce turbiditatea arată prezenţa unor substanţe insolubile. Chiar şi temperatura apei poatefi un indicator indirect de poluare, mai ales pentru apele subterane, unde se ştie că temperatura este

constantă. Variaţii ale acestei temperaturi însă, paralel cu variaţiile temperaturii aerului, indică

existenţa unei comunicări cu exteriorul şi deci posibilitatea de pătrundere în sursa de apă a

poluanţilor din afară. Mai mult chiar, în ultimul timp datorită pătrunderii în apele naturale ale unor

ape reziduale calde, se vorbeşte din ce în ce mai mult de poluarea termică a apelor, iar temperatura

este, în acest caz, un indice direct de poluare a apei, mai ales a celei de suprafaţă. Temperatura însă

poate exercita şi efecte nocive asupra omului. Astfel, apa rece (sub 5°) produce scăderea rezistenţei

locale cu favorizarea faringitelor, traheitelor, bronşitelor etc., iar apa caldă (peste 17°) are gust

neplăcut, nu satisface setea, iar uneori prezintă chiar senzaţia de greaţă şi vomă.În cadrul proprietăţilor fizice ale apei este cuprinsă şi radioactivitatea.

1) Determinarea temperaturii apei -temperatura apelor de suprafaţă variază în funcţie de

temperatura aerului, în timp ce temperatura apelor de profunzime este constantă.

Principiul metodei: citirea indicatorilor unui termometru gradat în zecimi de grad după

introducerea lui în apa de analizat.

Material necesar : termometru gradat în zecimi de grad; un vas izoterm de 5 - 10 litri.

Modul de lucru: se introduce termometrul în apa de cercetat şi citirea temperaturii se face

după 10 min fără a-l scoate din apă. Dacă condiţiile nu permit introducerea directă a termometruluila punctul de luare a probei de apă, se recoltează un volum de 5 - 10 litri din apa de analizat într-un

vas care trebuie protejat de razele solare şi în care se introduce direct termometrul, iar după 10 min

se face citirea temperaturii apei.

Determinarea temperaturii se efectuează numai în locul de recoltare şi dacă este posibil direct

în sursa de apă.

Paralel cu determinarea temperaturii apei se determina şi temperatur a aerului.


7/15

14

2) Determinarea culorii apei- culoarea naturală a apei este dată de acizii humici, lignina, tanin,

compuşi flavonici şi unele săruri minerale dizolvate. O apă colorată intens indică o poluare

cu substanţe toxice. Determinarea culorii se poate face calitativ şi cantitativ.

3) Determinarea turbidităţii apei - turbiditatea apei este dată de particule foarte fine aflate în

suspensie, care nu sedimentează în timp. O apă tulbure este refuzată de consumator şi

totodată prezintă şi un pericol epidemiologic, deoarece particulele în suspensii pot constituiun suport nutritiv pentru germeni. Determinarea turbidităţii se poate face calitativ,

semicantitativ şi cantitativ.

4) Determinarea suspensiilor totale - orice substanţă insolubilă în apă poate persista mai mult

sau mai puţin timp în suspensie în funcţie de greutatea particulei; particulele foarte uşoare

sau substanţele în stare coloidală se menţin practic indefinit în suspensie, găsindu-se într-o

continuă mişcare în apă. Suspensiile au importanţă în procesul de tratare a apei în vederea

potabilizării.

5) Determinarea sedimentului -cantitatea se suspensii sedimentabile timp de 2 ore se numeşte

sediment. Cantitatea de sediment foloseşte proiectantului pentru calcularea bazinelor dedecantare şi a instalaţiilor necesare pentru tratarea apei.

c. Determinarea proprietăţilor fizico-chimice

Proprietăţile fizico-chimice fac trecerea între caracteristicile fizice arătate anterior şi cele

chimice care vor fi prezentate ulterior.

Deşi mai puţin bine conturate, aceste proprietăţi includ o serie de caracteristici care se

bazează atât pe determinări fizice, cât şi chimice şi sunt reprezentate de pH-ul apei, reacţia titrată,

respectiv alcalinitatea şi aciditatea apei, potenţialul oxido-reducător şi reziduu (fix şi calcinat),

determinări care în tratatele clasice sunt incluse parţial în proprietăţile fizice şi parţial în celechimice sau numai în acestea din urmă.

1) Determinarea alcalinităţii apei - alcalinitatea apei este dată de prezenţa bicarbonaţilor,

carbonaţilor alcalini, alcalino-teroşi şi a hidroxizilor.

2) Determinarea acidităţii apei - aciditatea apei este determinată de prezenţa bioxidului de

carbon liber, a acizilor minerali şi a sărurilor acizilor tari cu bazele slabe. Aciditate a surselor

naturale de apă este foarte puţin posibilă, prezenţa ei indicând o poluare cu ape reziduale.

2.5. Var iante tehnologice de epurare a apelor uzate municipal

Epurarea apelor uzate se poate realiza prin metode ce se bazează pe procese fizice, chimiceşi biologice, care diferă funcţie de tipul poluanţilor şi concentraţia lor în apa uzată. Se poate face oclasificare a acestor metode luând în considerare tipul procesului care stă la baza metodei deepurare:

Epurare mecanică Epurare chimică Epurare biologică


8/15

15

Epurare avansată sau considerând operaţiile şi procesele unitare necesare pentru a realiza îndepărtarea poluanţilor,într-un anumit stadiu al sistemului de epurare în:

Epurare primară Epurare secundară Epurare terţiară (avansată)

Schiţa care reprezintă succesiunea şi amplasarea obiectelor principale din staţia de epurarecu arătarea poziţiilor relative între ele precum şi indicaţii asupra fluxului tehnologic al apei,nămolului, energiei electrice, al aburului şi al altor agenţi necesari epurării constituie schema deepurare.

2.5.1. Procedeele de epurare mecano – chimică

Epurarea mecano – chimică(fig 2.1.) constă în reţinerea substanţelor în suspensie, coloidaleşi dizolvate prin tratarea apelor uzate cu substanţe chimice (reactivi). Procedeele folosite sunt:neutralizarea, diluarea, coagularea şi altele care reduc concentraţia substanţelor conţinute în ape leuzate. Epurarea chimică este însoţită este de obicei şi de o epurare mecanică, aceasta fiind alcătuitădin grătare, decantoare, centrifuge şi de aceea metoda poartă denumirea de epurare mecano –

chimică. La apele uzate menajere epurarea chimică se aplică la dezinfectarea apelor epurate parţial prin alte metode, la coagularea nămolurilor, la dezinfectarea instalaţiilor, etc. Tot printre acestemetode de epurare mecano – chimice trebuie incluse şi metodele electrolitice. Metoda constă întrecerea unui cur ent electric prin apa uzată. Ionii de electrolit care se formează se colectează în modcorespunzător spre electrozi, care se fac din oţel, şi cu care intră în combinaţie; se formează oxizi defier care acţionează ca un coagulant. Epurarea chimică se face cu clor gazos sau hipoclorit de calciu,ceea ce va duce la instalaţii diferite. Amestecul clorului cu apa uzată se poate realiza în canalul devărsare a apei epurate în emisar, sau într -un bazin de contact. Nămolurile reţinute în bazinul decontact sunt conduse în decantoarele primare iar de aici, la instalaţiile fermentare. Se aplică la apeleuzate în compoziţia cărora predomina materii solide în suspensie, coloidale şi dizolvate care nu potfi reţinute decât numai prin tratarea acestor ape cu reactivi chimici de coagulare.Pentru a creşte

eficienţa procesului chimic, apele vor fi supuse, în prealabil, epurării mecanice, de aceea acest procedeu poartă denumirea de epurare mecano – chimică. La apele uzate menajere, acest procedeuse aplică la dezinfectarea apelor uzate, procedeul fiind aplicat frecvent în epurarea apelor uzateindustriale. În mod obişnuit epurarea mecanică şi epurarea mecano – chimică constituie epurarea primară a apelor uzate, iar construcţiile şi instalaţiile aferente alcătuiesc trepta mecan ică a unei staţiide epurare

Fig 2.1.Proces tehnologic epurare mecano-chimica

G/S – grătare/site; Dz – deznisipator;

C-F – separator grăsimi; D.P. – decantor primar;


9/15


10/15


11/15

18

Fig.2.3. Proces tehnologic de epurare mecano-biologica

G/S – grătare/site; Dz – deznisipator;

D.P. – decantor primar;B.N.A. – bazin cu nămol activ;

D.S. – decantor secundar.

Această schemă de epurare mecano – biologica (fig 2.4.) cuprinde o treaptă de epuraremecanică şi una de epurare biologică.

Treapta de epurare mecanică este asemănătoare celei precedente; ea poate fi completată cu biocoagulatoare, în cazul în care în staţie există nămol activ, sau în lipsa acestuia – cu bazine de preaerare.

O parte din instalaţiile de epurare mecanică pot fi folosite şi pentru recircularea şi prelucrarea nămolurilor care fac parte din epurarea biologică.

Epurarea biologică prin filtre biologice poate fi făcută în una sau două trepte.Deca ntoarelesecundare se prevăd după fiecare treaptă de filtre sau numai după ultima treaptă.

Pentru obţinerea unui grad de epurare mai ridicat apa poate fi recirculată în cadrul fiecărei

trepte de epurare.Epurarea biologică prin bazine cu nămol activ (bazine de aerare) se realizează princonstrucţii de diferite tipuri şi poate fi: completă sau parţială.

După bazinele de aerare se prevăd decantoare secundare, nămolul reţinut în acestedecantoare fiind trimis în concentratoare de nămol şi apoi prin pompare ca nămol de recirculare în bazinele cu nămol activ, ceea ce prisoseşte (nămol în exces) fiind trimis în biocoagulatoare şidecantoare primare.

Pentru dezinfectarea apelor la care se foloseşte clorinarea, ca bazine de contact la filtrele biologice pot f olosi decantoarele secundare; la bazinele cu nămol activ trebuie construite bazine decontact speciale deoarece în cazul utilizării decantoarelor secundare speciale, bacteriile aerobe ar fidistruse prin clor pierzându-se calităţile nămolului activ.


12/15

19

Fig. 2.4. Schema de epurare mecano – biologică

2.6. Aparatura si instrumente de control uti li zate in domeniu

Debitmetrele AMERICAN SIGMA ( fig.2.5.) se pretează la montare în orice fel de canalsau în conducta subterană cu curgere gravitațională.

Printre cele mai frecvente utilizări se situează contorizarea cantităților de ape uzate, atât ladeversarea în receptori naturali, cât și la decontările efectuate între utilizatorii industriali și stațiile deepurare. Monitorizarea și gestionarea sistemelor de canalizare comunale își găsește un instrumentutil în debitmetrul AMERICAN SIGMA, cu precădere în cazurile în care apele uzate menajere,industriale și pluviale sunt colectate în canale comune. Supravegherea cantităților de apă în unitățilehidroenergetice, sau în irigații sunt alte utilizări de mare importanță, mai ales în condiții degestionare stricte, impuse de exemplu de secetă.

Fig. 2.5. Debitmetrele AMERICAN SIGMA


13/15

20

Pentru măsurarea nivelului apei debitmetrul folosește un senzor cu insuflare de aer.Măsurarea vitezei se face cu un senzor Doppler care “scanează” întreaga secțiune udată a canalului,calculându-se o viteză medie de curgere. Prin măsurarea vitezei de curgere se elimină necesitateatraductorului primar care se folosea la sistemele tradiționale sub forma unei rezistențe hidraulice(prag deversor, canal Parshall sau Venturi, etc.).

Contorizarea debitului cumulat se face automat și este afișat de un totalizator mecanic cu 6cifre, neresetabil.Memoria internă a aparatului permite stocarea unei cantități impresionante de date, a căror

afișare se poate face atât sub formă de tabel cât și grafic. Transferul datelor de la debitmetru la PCeste posibil prin interfața serială RS 232, dar poate fi echipat cu un modem pentru comunicare bidirecțională la mare distanță.

Debitmetrele AMERICAN SIGMA pot fi livrate opțional cu intrări pentru semnale provenind de la traductoare de pH, conductivitate, potențial redox, temperatură, oxigen dizolvat,cantitate de precipitații, transformându-l într-o stație complexă de monitorizare cantitativă șicalitativă.

Prelevatoarele automate de probe de apă AMERICAN SIGMA și POL-EKO ( fig2.6.)sunt create pentru asigurarea nevoilor de prelevare a laboratoarelor de analiză și a organelor decontrol în domeniul calității apei și a mediului.

Construcția prelevatoarelor are în vedere câteva aspecte foarte importante: - asigurarea unei probe reprezentative depinde printre altele de frecvența de eșantionare aleasă

astfel încât să se asigure posibilitatea obținerii unei imagini cât mai fidele asupra evoluției întimp a calității apei;

- extrem de importante sunt de asemenea locul și adâncimea alese pentru prelevare.

Fig.2.6. Prelevatoarele automate de probe de apă AMERICAN SIGMA și POL-EKO

Aceste aparate sunt controlate de microprocesor și funcționează pe baza programelor de prelevare. Se pot colecta probe medii pe un interval de timp dat, sau probe momentane cu cantități șiintervale de prelevare reglabile.

De asemenea se poate realiza prelevarea proporțională cu debitul având debitmetre integratesau prin conectare cu un debitmetru extern. Pe lângă prelevarea de probe, opțional pot fi echipate cusonde pentru determinarea pH, conductivității, temperaturii, ORP, oxigenului dizolvat, nivelului și acantităților de ape pluviale.

Sunt posibile diferite configurații de recipienți cu volume diferite, de la un singur rezervor până la 24 flacoane.

Prelevatoarele fixe AMERICAN SIGMA ca și cele portabile pot fi amplasate oriundedatorită materialelor de construcție performante care rezistă în domeniul de temperatură -40...120


14/15

21

°C, dar prezintă avantajul că în camera interioară izolată mențin tot timpul temperatura de 4 °C printr-un sistem de termoreglare controlat de microprocesor.

Analizoarele de proces HACH-LANGE și GRUNDFOS-ALLDOS ( fig.2.7.) înglobeazăsenzori de mare precizie în variante pentru imersie în bazine sau inserție pe conducte.Controlul proceselor în domenii ca tratarea apelor, monitorizarea parametrilor de mediu, producția de băuturi,epurarea apelor uzate se poate asigur

a în bune condiții prin intermediul monitorizării cu senzori on-

line.Construcția acestora permite o exploatare de lungă durată cu o mentenanță minimă. Lista parametrilor vizați cuprinde: turbiditate, suspensii solide, dezinfectanți (Cl2, ClO2, O3,

I2, Br 2, PAA), conductivitate, oxigen dizolvat, temperatură, duritate, alcalinitate, aciditate, silice,clorură, salinitate, fosfat, amoniu, nitrat, nitrit, fier, hidrazină, pH, potențial redox (ORP), conținutde substanțe organice, CCO-Cr, carbon organic total (TOC), presiune, nivel, debit, etc.

Controllerele sistemelor de măsurare sunt astfel concepute încât pot fi conectate la ele unulsau mai mulți senzori.În afara funcției de monitorizare analizoarele on-line funcționează ca buclelocale de automatizare folosind setările la valori limită, reglaj proporțional, PID său controlcontinuu.Acestea asigură prin intermediul semnalului analog sau a releelor de limită și de alarmăcomanda directă pentru diverse elemente de execuție (pompe, electroventile, etc.).De asemenea prinintermediul interfeței digitale analizoarele on-line permit integrarea lor în sisteme mai complexe deautomatizare.

Fig. 2.7. Analizoarele de proces HACH- LANGE și GRUNDFOS -ALLDOS

Pentru aplicații speciale de teren există posibilitatea accesării analizoarelor prin intermediulmodemului GSM, atât pentru descăracarea datelor cât și pentru diagnosticare și setări de la distanță.

Fotometrele și turbidimetrele de proces "in-line" marca OPTEK ( fig.2.8.) folosescinteracțiunea dintre lumină și lichide, chiar în conducta în care este vehiculat lichidul, obținândastfel continuu rezultatele de măsurare.

Pe baza valorilor luminii absorbite sau dispersate, aparatele măsoară în domeniul UV-VIS- NIR culoare, concentrație sau turbiditate, realizând:

- supravegherea concentrației, turbidității sau culorii lichidelor în conducte - identificarea produsului vehiculat prin conductă - controlul dozării floculanților - monitorizarea conținutului de cromați, fier, nichel etc. - detectarea urmelor de ulei în condens sau apă - urmărirea contaminării apelor uzate (încărcare organică) - detectarea compușilor aromatici sau a solvenților organici


15/15

22

Avantajul acestor sisteme față de cele cu sonde imersate sau inserate pe conductă este că numodifică regimul de curgere al lichidelor, și cu atât mai puțin caracteristicile fizico-chimice.

Fig.2.8. Fotometrele și turbidimetrele de proces "in-line" marca OPTEK

Aspecte Generale Cu Privire La Epurarea Apelor

Documents

Transcript of Aspecte Generale Cu Privire La Epurarea Apelor