8/2/2019 Curs PEE Apa-2011

1/149

UNIVERSITATEA PETRU MAIOR TG. MURE FACULTATEA DE INGINERIE

SPECIALIZAREAINGINERIA I PROTECIA MEDIULUI N INDUSTRIE

PROCEDEE I ECHIPAMENTE DE EPURARE A APELOR

Suport de cursAnul IV, specializarea IPMI

2011

8/2/2019 Curs PEE Apa-2011

2/149

8/2/2019 Curs PEE Apa-2011

3/149

3

4.3. Sistemele de canalizare ...........................................................................................................................53

4.4. Bazele teoretice ale proceselor de epurare a apelor uzate ....................................................................54

4.5. Clasificarea procedeelor de epurare .......................................................................................................56

4.6. Autoepurarea apelor ...............................................................................................................................59

4.7. Evacuarea apelor uzate n emisari ...........................................................................................................60

CAPITOLUL 5. Epurarea mecanic a apelor uzate..................................................................................... 64 5.1. Construcia i funcionarea grtarelor ....................................................................................................64

5.2. Construcia i funcionarea sitelor ..........................................................................................................72

5.3. Construcia si funcionarea separatoarelor de ulei .................................................................................75

5.4. Separarea suspensiilor fine. ....................................................................................................................85

5.4. Sedimentarea nisipului din apele uzate ..................................................................................................95

5.5. Construcia i funcionarea decantoarelor primare ..............................................................................103

Capitolul 6. Epurarea biologic a apelor uzate............................................................................................ 119 6.1.Aspecte generale ....................................................................................................................................119

6.2. Metabolismul bacterian ........................................................................................................................120

6.3. Procesele de dezasimilaie ....................................................................................................................121

6.4. Procesele de asimilaie ..........................................................................................................................121

6.5. Biodegradabilitatea i tratabilitatea ......................................................................................................121

6.6. Epurarea biologic artificial .................................................................................................................122

6.7. Epurarea biologic cu nmol activ .........................................................................................................1236.8. Construirea i funcionarea instalaiilor de epurare cu nmol activ ....................................................124

6.9. Construcia si funcionarea decantoarelor secundare ..........................................................................130

CAPITOLUL 7. Epurarea avansat (teriar) a apelor uzate................................................................... 132 7.1. Metode de eurare avansata. .................................................................................................................133

7.2. Bazine cu nmol activ i filtre biologice .................................................................................................138

7.3. Epurarea chimic avansat ....................................................................................................................140

Capitolul 8. Fiabilitatea echipamentelor i a proceselor de epurare a apelor........................................... 143 8.1. Noiuni generale privind fiabilitatea ......................................................................................................143

8.2. Noiuni generale privind mentenabilitatea ...........................................................................................144

8.3. Noiuni generale privind disponibilitatea ..............................................................................................145

8.4. Tipuri de defecte ale instalaiilor de epurare ........................................................................................147

8.5. Fiabilitatea proceselor de epurare ........................................................................................................148

Bibliografie ...................................................................................................................................................... 149

8/2/2019 Curs PEE Apa-2011

4/149

4

INTRODUCERE Este cunoscut, din vechime, c cei patru factori care stau la baza oricrei forme de via, de

activitate, pePmnt, sunt apa, aerul, solul i focul. Se cunoate, din istorie, c primele aezri umane au aprut n apropierea cursurilor de ap;

nici o activitate uman nu este posibil fr ap. n unele instituii care se ocup cu gospodrirea apelor se poate ntlni sintagma APA ESTE

VIAA, care reprezint, sintetic, importana apei ca factor esenial pentru om, ca parte a regnuluianimal i vegetal.

n actualul stagiu de dezvoltare economico-social, caracterizat printr -o dinamic frprecedent, pe de-o parte,i caracterul limitat al resurselor naturale, pe de alt parte, apa, una din celemai importante resurse naturale, trebuie bine gospodrit, pentru a preveni criza apei, termen ceapare din ce n ce mai frecvent n prognozele unor organizaii internaionale.

Avertismentul oamenilor de tiin despre o posibil criz a apei la nivel planetar, adeterminat Organizaia Naiunilor Unite s stabileasc ziua de 22 Martie drept Ziua Mondial a

Apei, scopul fiind un plan de aciune la nivel individual, naional, regional i internaional pentruutilizarea raional a apei. Grija pentru o gospodrire raional a apelor se datoreaz caracteristicilor apei, ca resurs

natural: resursele de ap au un caracter limitat; resursele de ap ale unui bazin hidrogr afic (sau ale

unui regiuni, ri) se refac periodic, dar ele nu pot crete n timp; resursele de ap au o distribuie inegal n timp i spaiu; ele sunt difereniate fa de

distribuia n timp i spaiu a cerinelor de ap; resursele de ap au posibiliti limitate (din punct de vedere tehnico-economic) de a fi

transferate ntre regiuni sau bazine hidrografice diferite; apele de suprafa sunt puternic influenate de om, att din punct de vedere cantitativ

(captri) ct i calitativ (evacuarea de ape uzate mai mult sau mai puin epurate); apa este o resurs reutilizabil; aceeai cantintitate de ap poate fi utilizat-dac din punctde vedere calitativ corespunde -de mai muli utilizatori, prin captri i restituii succesive;

apa este un important factor de mediu; buna lui gospodrire este o obligaie care deriv dincerinele decurgnd din legislaia de protecia mediului.

RESURSELE DE AP I NECESARUL DE AP LA NIVEL MONDIAL SI NAIONAL

Dei suprafaa pmntului este acoperit n proporie de peste 78 % cu ap, doar 2,5 % dinaceast ap poate fi considerat ca fiind surs pentru ap potabil. Desigur, acum exist tehnologiipentrudesalinizarea apelor din mri i oceane, dar costurile operaiilor de desalinizare sunt ridicate idoar rile foarte bogate pot apela la aceast tehnologie. Conform unui raport al Comisiei pentruDezvoltarea Durabil al Naiunilor Unite, numai 0,007% din resursele totale de ap proaspat alePmntului sunt accesibile pentru necesitile umane.

Rezervele de ap potabil ale globului sunt localizate n: gheari- 24 mln km3; lacuri i ruri cu ap dulce- 230 mln km3; atmosfer, 14 mln km3.

Din punct de vedere calitativ, din totalul hidrosferei, 97% este ap srat, iar diferena segsete n gheari, lacuri i fluvii, ruri, ape subterane i n atmosfer.

Consumul de ap d gradul de civilizaie al unei ri. El variaz ntre 3 litri/om/zi n zonele

aride ale Africii i 1054 litri/om/zi la New York.

8/2/2019 Curs PEE Apa-2011

5/149

5

Problema consumului de ap este foarte important: de exemplu dac fiecare om ar consuman medie 200 litri zilnic, n cursul unui an ar trebui ca nlimea pnzei de ap s scad cu 0,64 mm.

Din datele Organizaiei Mondiale a Sntii cantitatea minim de ap necesar organismuluiuman este de 5 litri/ 24 ore, din care aproximativ 1,5-2 litri o reprezint apa consumat ca atare. Laaceast cantitate de ap, care acoper nevoile pur fiziologice ale omului, se adaug ns, cantiti

mult mai mari de ap utilizat de om n diferite alte scopuri fie casnice, fie industr iale. Astfel pentrunevoile individuale reprezentate de apa utilizat pentru curenia corporal, omul foloseste zilnic nmedie 40 litri de ap, la care se adaug nevoile gospodresti de pregtire a alimentelor, de ntreinerea cureniei locuinei i a mbracminii, etc.

La aceste utilizri se adaug acoperirea nevoilor industriale reprezentate de apa folosit camaterie prim, ca solvent sau ca separator pentru substane cu densiti diferite, la spalarea unor produse sau purificarea altora, la splarea i ntreinerea diverselor aparate i maini- unelte, larcirea unor medii de lucru etc.

De asemenea apa estefolosit pentru alimentarea i ngrijirea animalelor, a adposturilor pentru animale, pentru irigaii, consumul fiind i n acest caz, semnificativ.

O statistic a O.N.U. arat c asistm la o cretere a consumului de ap n lume, cretere carese produce n progresie geometric i care a determinat ca n unele zone ale pmntului s se resimtacut lipsa de ap.

Romnia este considerat o ar european cu resurse de ap limitate; n regim natural, pot fiutilizate numai 5 miliarde m3 /an.

Resursele de ap posibil de a fi potabilizate in Romania, sunt constituite din: ruri interioare; lacuri naturale sau artificiale; fluviul Dunarea (apele Mrii Negre nu sunt luate n considerare datorit dificultilor

tehnice si economice ale proceselor de desalinizare); apele subterane.

Distribuia resurselor de ap n interiorul rii este inegal; n zona montan, reprezentnd21% din suprafa furnizeaz 6% din volumul mediu anual de ap, n timp ce zona de cmpie, carereprezint cca.48% din suprafa, contribuie numai cu 10% la debitul apelor de suprafa. n acest felse explic importana lacurilor de acumulare construite n zona superioar a bazinelor hidrografice, pentru o gospodrire ct mai raional a apelor.

In figura 1 sunt prezentateconsumurile de ap din Romnia n perioada 2006-2009, tocmai pentru a ne face o imagine privind aceast problem.

Figura 1.Consumurile de ap din Romnia n perioada 2006-2009n ultimul deceniu se lucreaz dup conceptul de utilizare durabil a resurselor de ap care

fac parte integrat din conceptul de dezvoltare durabil.

agricultur 14,8%

populaie 32,5%

industria 52,2%

8/2/2019 Curs PEE Apa-2011

6/149

6

Apa nu numai c trebuie s fie prezent n cantiti importante, dar ea trebuie sndeplineasc anumite criterii de calitate.

DOMENIILE DE UTILIZARE A APEI

In raport cu resursele de ap relativ limitate, cerinele de apale omenirii au cunoscut ocretere continu, de la 1,4 miliarde m3 n anul 1950 - la circa 20,40 miliarde m3 n anul 1989, dincare:

11 % ap potabil pentru populaie i domeniul public; 44 % ap potabil i industrial pentru ageni economici ; 45%ap pentru irigaii, zootehnie i piscicultur.

Creterea de peste 155 de ori a cerinelor de ap reflect n mare parte dezvoltareaeconomico-social fr precedent a omenirii, dar n acelai timp ne atrage atenia asupra menineriiunor situaii de utilizare neraional, dar i a risipei de ap.

Aceste situaii sunt generate att de perpetuarea unor tehnologii de fabricaie mariconsumatoare de ap n industrie, n raport cu cele utilizate n alte ri, respectiv folosirea unor norme exagerate de ap la irigarea culturilor, de pierderi de ap n reelele de distribuie i de risipde ap, ct i de insuficienta dotare cu sisteme de msurare a cantitilor de ap prelevate i evacuate,ca i de lipsa unui sistem de parghii economice de constrangere n vederea economisirii apei.

Creterea consumului de ap a fost nsoit de o cretere a cantitilor de ap uzat, fr caacest lucrus fie corelat cu dezvoltarea i modernizarea instalaiilor de epurare n vederea creteriicapacitilor i a calitii procesului de epurare, concomitent cu asigurarea necesarului de apdecalitate.

Astfel, conform datelor dela Compania Naional Apele Romne referitor la anul 1990, dintotalul apelor uzate evacuate, s-a apreciat c numai 22% din aceste ape uzate au fost epuratcorespunztor, conform legislaie de atunci, cca. 50% s-au epurat ineficient, iar aproximativ 28% s-

au evacuat n receptori naturali fr epurare, influennd negativ calitatea mediului, ndeosebi a celuiacvatic.Tendinele actuale n ceea ce privete consumul de ap, vor conduce la o solicitarea exagerat

a resurselor de ap, perturband echilibrul acestor resurse, ceea ce ar avea efecte nefavorabile petermen lung asupra nsi a dezvoltrii economico-sociale a rii.

Elaborarea i implementarea eficient a unei politici naionale pentru utilizarea rational aresurselor de ap impune urmatoarele prioriti:

reducerea ritmului de cretere a consumului de ap n toate ramurile economieinaionale;

raionalizareai economisirea apei la minimum necesar; scderea cerinelor de ap proaspat din surse naturale i reducerea consumului ap ce

nu poate fi recuperat; reciclareai reutilizarea apei de ctre agenii economici; protecia apei impotriva polurii; ntocmirea i aplicarea unei legislaii adecvate; educareai participarea activ a publicului pentru protejarea resurselor de ap.

Pentru a putea cunoaste resursele de ap i a modalitile de a le proteja se impunecunoasterea circuituluiapei in natur. Circuitul apei n natur este de fapt un proces foarte complex.Din punctul de vedere al evalurii si al protejrii apei trebuiesc urmrii cel puin trei factoriimportani:

localizarea dif eritelor forme sub care se gsete apa (gheari, ape de suprafa, apesubterane, ape meteorice, etc.)

procesul de trecere a apei n diverse stri de agregare; sectoarele mari utilizatatoarei consumatoare de ap;

8/2/2019 Curs PEE Apa-2011

7/149

7

natura activitilor ce pot polua apele. Pentru a putea nelege circuitul apei n natur trebuie s cunoatem mai ntai fenomenele ce

influeneaz acest circuit. Spre exemplu:

calculele efectuate au artat, c pe timp de un an, 1m2 de suprafa terestr primeteatta energie solar, nct poate s vaporizeze un strat de ap cu grosimea de 1-1,30 m; vntul este acela care dup evaporarea apei asigur circulaia i repartiia vaporilor deap n atmosfer;

n funcie de temperatur i gradul de saturaie al aerului, apa poate condensa n particule foarte fine, cum ar fi ceaa, sau n particule mai grosiere, lichide sau solide, de tipul norilor;

n condiii prielnice, norii dau natere la precipitaii, care cad pe suprafaa pmantuluisub form de ploaie, grindin sau zpad;

o parte din apa de precipitaii, cade n fluvii, mri i oceane, de unde rencepe circuitulde evaporare, ns o alt parte din apa condensat, sosit pe uscat, urmeaz i alte destinaii, cum ar fi ptrunderea n sol, formarea unoruvoaie, toreni, care se scurg n praie, ruri, fluvii, apoi n mri ioceane.

n afara de apa care prin infiltraie ptrunde in sol, apele subterane pot s provin din apefosile, bine conservate n timp, ndiverse straturi geologice etane sau pot s fie aa numiteleape

juvenile (apele care se manifest prin emisia de vapori ce provine din erupiile vulcanice,gheizere,mofete, izvoare termale), sintetizate n profunzimea scoarei terestre, innd cont de toi factoriiimplicai i care pot influena circuitul apei n natur, dar i n mediile saturate (figurile 2 i 3).

Figura 2.Circuitul apei n natur

8/2/2019 Curs PEE Apa-2011

8/149

8

Figura 3. Mediul sol-ap i circulaia apei n mediile saturate

8/2/2019 Curs PEE Apa-2011

9/149

9

CAPITOLUL1. EPURAREA APELOR UZATEORENETI Satisfacerea nevoilor tot mai crescnde de ap n scopuri casnice, industriale, energetice,

pentru agricultur, astzi este tot mai greu de realizat, ca urmare a faptului c astzi apele, att celesubterane, ct i cele de suprafa sunt tot mai poluate. Poluarea apelor se datoreaz n cea mai mare parte dezvoltrii industriale, creterii populaie urbane i legat de aceast situaie deversarea n rurii lacuri a apelor uzate mai mult sau mai puin epurate.

Prin ape uzate oreneti se nelege amestecul de ape uzate menajere, industriale, meteorice,de drenaj cu cele de suprafa. Sunt dese cazurile cnd apele uzate menajere conin cantiti mici deimpuriti caracteristice apelor uzate industriale, dar aceste ape setrateaz, de obicei, ca i ape uzateoreneti.

n cele mai multe cazuri este dificil de a aprecia dac o ap uzat din punct de vedere calitativface parte din categoria apelor uzate menajere sau oreneti. Acest lucru se poate stabili doar nurma analizei compoziiei apei uzate, cnd proiectantul(unei staii de epurare) trebuie s ia o hotrreprivind tehnologia de tratare a acestei ape uzate.

Directiva Consiliului Europei 91/271/2002transpus prin H.G. 188/2002 definete procesulde epurare, ca fiindndeprtarea din apele uzate a substanelor toxice, a microorganismelor, etc., n

scopul proteciei mediului nconjurtor, a emisarului n primul rnd, dar i a solului i aerului. Un proces corect de epurare trebuie s asigure condiii favorabile posibilitii utilizrii n

continuare a apei respective pentru nevoile casnice, industriale sau agricole.Evacuarea apelor uzate i neepurate sau epurate necorespunztor n emisari, fie c sunt ruri

sau lacuri duce la degradarea grav a mediului i pune n pericol sntatea oamenilor. Trebuieremarcat faptul c nc n STAS 1481-76 se prevede n mod explicit caapele uzate s fie evacuatentotdeauna n amonte de punctul de captare a apei . n acest mod ntreprinderile ar fi obligate s-irealizeze o epurare decalitate, n caz contrar i-ar introduce n reeaua de ap industrial o ap poluat, improprie procesului tehnologic. Dar majoritatea ntreprinderilor nu respect dispoziiile

acestui standard.Epurarea apelor uzate se realizeaz n staii de epurare, care fac parte integrant din sistemulde canalizare a oraului sau a platformei industriale, iar mrimea staiei de epurare depinde de debitulapelor uzate i de gradul de poluare a acestei apei.

1.1. EVACUAREA APELOR UZATE INDUSTRIALE N REEAUA DE CANALIZAREORENEASC

Apele uzate industriale, care constituie o parte, uneori destul de important a apelor uzateoreneti sunt admise n reeaua de canalizare oreneasc, respectiv n staia de epurare a orauluinumai n condiii speciale. Epurarea n comun a apelor uzate menajere cu cele industriale esteadmis, conform literaturii de specialitate, numai n cazul n care apele uzate industriale nu coninsubstane care ar putea coroda reelele de canalizare i care nu pun n pericol buna funcionare astaiei de epurare.

Exist i excepii, cnd tratarea n comun a apelor uzate oreneti i industriale nu este posibil, deoarece unele industrii evacueaz n urma proceselor tehnologice o serie de substane careinhib procesele de epurare. n aceast privin exist normative care reglementeaz modalitatea deevacuare, respectiv interzice evacuarea de substane n suspensie, a cror cantitate, mrime i naturconstituie factori agresivi ce pot coroda canalele colectoare, care pot provoca depuneri i colmatareacanalelor sau frneaz curgerea normal a apelor prin canale. Dintre aceste substane, care nu ar trebui s fie deversate n sistemul de canalizare amintim :

suspensii i alte materiale care se depun n canalele colectoare; corpuri solide plutitoare mai mari de 20 mm; corpuri solide, dure care ar putea coroda canalele colectoare;

8/2/2019 Curs PEE Apa-2011

10/149

10

pcur, ulei, grsimi, care pot provoca depuneri sau aderene pe pereii conductelor; substane care pot provoca fenomene de coagulare i depuneri n canale; substane care pot produce amestecuri detonante, sau care se pot aprinde, cum ar fi

benzin, eter, cloroform, acetilen, sulfur de carbon, nmoluri de la staiile de acetilen, etc. substane nocive, care pot pune n pericol viaa personalului de exploatare a staiilor

de epurare; substane inhibitoare ale procesului de epurare (de exemplu: Cu, Cr, Zn, Pb etc.); ape fierbini, cu temperaturi mai mari de500C.

Exist anumite precizri privind compoziia apelor uzate industriale care limiteaz accesulacestor categorii de a pe, n reeaua de canalizare oreneasc. Astfel este necesar s se respectelimitele urmtoarelor substanele i caracteristici principale ale apelor uzate industriale :

temperatura maxim 50 grade; pH ul cuprins ntre 6,6 i 11,0; cianuri maxim 1,0 mg / l ; clor liber maxim 1,0 mg / l ; hidrogen sulfurat i alte sulfuri, laun pH de 6,5 este admis maxim 1,0 mg / l ; produse petroliere (ex: pcur, motorin, uleiuri grele, etc.) maxim 150mg / l .

n cazul n care nu se pot respecta aceste limite este necesar o tratare a apelor respective, n prealabil, n instalaii numite staii de preepurare , din cadrul ntreprinderii, n vederea reineriiacestor substane i folosirea lor n procesul de fabricaie, dup care, aceste ape uzate i tratate parialpot f i deversate n reeaua de canalizare .

Comunitatea European recomand ca fiecare utilizator de ap s fac o tratare prealabil aapei uzate, pentru reinerea substanelor ce pot colmata sau nfunda reeaua de canalizare i doar dup aceast operaie, apa uzat s fie deversat n reeaua de canalizare a oraului.

1.2. CARACTERISTICILE APELOR UZATE

n vederea stabilirii tehnologiei i proiectrii instalaiei de epurare a apelor uzate este necesar s se cunoasc caracteristicile acestor ape. Ca atare, trebuie s se determine urmtoarelecaracteristici:

caracteristici fizice; caracteristici chimice; caracteristici bacteriologice; caracteristici biologice.

1.2.1. Caracteristici fizice ale apelor uzate

Caracteristicile fizice ale apelor uzate i de suprafa sunt : turbiditatea, culoarea, mirosul itemperatura, care influeneaz n mare msur procesele de epurare, mai ales procesele biologice.

Turbiditatea. Turbiditatea apelor uzate i a emisarilor indic numai n mod grosier coninutul de materii n suspensii al acesteia, deoarece nu exist o proporionalitate nemijlocit ntreturbiditate i coninutul de substane n suspensie. Turbiditatea se exprim n grade n scarasilicei(respectiv 1 grad de turbiditate este echivalent cu prezena n ap a 1mgSiO2 / l de ap).Turbiditatea apelor uzate oreneti nencrcate puternic cu reziduuri industriale poate varia ntre 400i 500 grade n scara silicei. n general, determinarea turbiditii este aplicat apelor potabile i mai puin apelor uzate.

Culoarea. Culoarea apelor uzate proaspete este gri deschis, apele uzate n care fermentareamateriilor organice a nceput au culoarea gri nchis. n cazul n care, n apele uzate oreneti au fostdeversate ape industriale, atunci apa poate avea diferite culori, funcie de natura compuilor

8/2/2019 Curs PEE Apa-2011

11/149

11

deversai. De exemplu, dac apa are o culoare galben, nseamn c au fost deversate ape ce coninclor, dac apa are o culoare verzuie, atunci au fost deversate ape de la fabricile de conserve,etc.

Mirosul.Apele uzate proaspete au un miros specific aproape insesizabil. Dac apa a intrat ndescompunere atunci se va simi mirosul hidrogenului sulfurat (H2S). Mirosul specific al apei ne poate da indicii asupra compuilor organici din ap i atunci putem deduce sursade poluare.Culoarea i mai ales mirosurile specifice unor substane chimice ne poate indica prezena acestor substane, care de regul provin din deversrile agenilor economici.

Temperatura. Temperatura influeneaz modul de desfurare a multor reaciichimice, precum i procesul de sedimentare. De regul temperatura apelor uzate este mai ridicat cu cel puin2 30C dect temperatura apei la intrare la agenii economici sau la consumatorii casnici. Esteindicat s se msoare periodic temperaturaapelor uzate, preferabil chiar permanent. Urmrindtemperatura apei uzate din reea putem obine o serie de informaii utile. De exemplu: dac seconstat o cretere continu a temperaturii a apei din reea fa de valorile anterioare ne duce laconcluzia c avem o defeciune care conduce la ptrunderea apei fierbini n reeaua de canalizare, producnd astfel pierderi ale apei calde din reeaua de nclzire central sau din conductele de apcald menajer. Dac asistm la o scdere accentuat a temperaturii apei uzate, atunci este posibil savem o infiltrare de ap din pnzele freatice sau din apele de suprafa.

Temperatura apei are o importan deosebit asupra vitezei de descompunere a substanelor organice. La temperaturi mai ridicate vom avea o vitez mare de descompunere a substanelor organice, n timp ce la temperaturi sczute viteza de descompunere este mult mai redus. Pe de alt parte la temperaturi mai ridicate solubilitatea oxigenului n ap este mai redus i faptul c viteza dedescompunere a substanelor organice este mult mai mare, impune un consum mare de oxigen i decise impune un aport substanial de oxigen pentru desfurarea n bune condiii a proceselor de oxidarea compuilor organici, n caz contrar procesul de descompunere a substanelor organice se vadesfura foarte lent i nu se va putea asigura debitul de ap tratat.

Pe de alt parte o temperatur mai ridicat a apei uzate asigur o scdere a solubilitiigazelor n ap, i ca urmare la finalul perioadei de epurare concentraia gazelor n apa epurat va fimult mai redus.

Din acest punct de vedere procesele de epurare a apelor variaz n funcie de anotimp, fiindmai lente pe timp de iarn.

1.2.2. Caracteristici chimice ale apelor uzate.

Caracteristicile chimice ale apelor uzatesunt elemente de baz n caracterizarea apelor uzate.Compoziia chimic a apelor uzate este influenat de consumul specific de ap pe cap de locuitor. Cu ct consumul de ap pe cap de locuitor este mai mare cu att apa uzat este mai diluat, pentru c, n general, cantitatea de materii deversate n apele uzate este relativ constant.

Important pentru proiectarea staiilor de epurare este valoarea i starea materiilor coninute nape, respectiv cantitatea materiilor organice solide aflate n suspensie i separabile prin decantare,materiale organice solide i dizolvate n ap, precum i alte materiale specifice apelor uzate, cum ar fi : azotul sub toate formele de combinaii chimice, cloruri, sulfuri, hidrogen sulfurat, etc. Acestecaracteristici trebuiesc determinate prin analize de detaliu. Trebuie menionat faptul c trebuie s sefac i analize privind starea apelor industriale deversate n reeaua de canalizare a oraului.

Materii solide.Materiile solide totale se clasific n dou categorii : Materii solide n suspensie; Materii solide dizolvate ( mai mici dect un micron ).

La rndul lor materiile solide n suspensie se clasific dup dimensiune n: separabile prin decantare, dac au dimensiunea peste 100 microni, i separabile prin tratamente speciale, dac au dimensiunea cuprins ntre 1 i 100 de

microni.Materiile solide n suspensie i separabile prin decantare vor constitui nmolurile obinute n

8/2/2019 Curs PEE Apa-2011

12/149

12

staiile de epurare, respectivbazinele de decantare n timp ce materiile organice dizolvate n apeleuzate sunt tratate prin oxidare n instalaiile de epurare biologic.

Oxigenul dizolvat.Oxigenul este un element foarte important i de aceea el trebuie permanent monitorizat. De regul apele uzate conin foarte puin oxigen i de multe ori nu conindeloc oxigen dizolvat, dar dup epurarea biologic apa poate conineoxigen ntre 1 2mg / l .Comparativ cu acest nivel al concentraiei de oxigen, o ap curat de suprafa poate conine lasaturaie oxigen dizolvat pn la nivelul de 14 mg / lla otemperatur de 00C, i 7,63mg / l la 300C.

Solubilitatea oxigenului n ap este dependent de temperatur, de presiunea atmosferic, demrimea suprafeei de contact aer - ap i de turbulena ei. Cantitatea de oxigen care lipsete apeipentru a atingevaloarea de saturaie se numete deficit de oxigen.

Nivelul coninutului de oxigen din ap caracterizeaz cel mai bine starea de murdrie a uneiape uzate, precum i stadiul de descompunere al substanelor organice din ap, n instalaiile deepurare biologic .

Consumul biochimic de oxigen (CBO ) este un indicator ce se definete ca fiind cantitatea deoxigen consumat pentru descompunerea biochimic n condiii aerobe a materiilor solide organicetotale cu respectarea condiiilor din standarde. Rezultatul determinrii este influenat de temperatur aapei i de durata determinrii. Cea mai frecvent determinare este cea efectuat la 20 grade0C pedurate a5 zile i se noteaz,CBO 5 .

Un alt indicator de apreciere a strii apei este aa numitulconsum chimic sau consumulimediat de oxigen , care reprezint cantitatea de oxigen care se consum n combinaiile de reducere asubstanelor organice, dar fr intervenia microorganismelor. De regul, aceast determinaredureaz o or.

Un consum mare de oxigen chimic se constat la apele uzate care au un coninut ridicat dehidrogen sulfurat, precum i la nmolurile de pe fundul apelor stttoare, puin agitate.

Consumul biochimic de oxigen apreciaz indirect cantitatea de materii organice care se potdescompune i direct consumul de oxigen cerut de microorganismele care produc descompunerea. Inapele uzate oreneti indicatorulconsum biochimic de oxigen, CBO5 variaz ntre 100 i 400mg /dm3, n timp ce pentru apele uzate industriale indicatorul CBO5 nu depete valoarea de 50 mg /dm3, excepie fcnd apele industriale uzate de la societile comerciale cu profil alimentar, undevalorile pot depi chiar i de 50 de ori valorile obinuite.

Determinarea consumul biochimic de oxigen, respectiv pentru descompunerea biochimic, serealizeaz n dou faze i anume :

a) Faza preliminar (numit i faza carbonului). n aceast faz oxigenul se consum numai pentru oxidarea substanelor organice. Faza preliminar poate ncepe imediat i pentru apelemenajere are o durat de aproximativ de 20 de zile la o temperaturde 200C. n urma descompuneriimateriilor organice, n aceast prim faz se formeaz dioxid de carbon, care fie c se degaj natmosfer, fie rmne dizolvat n ap.

b) Faza secundar (numit i faza azotului). n aceast faz oxigenul se consum n moddeosebit pentru transformarea amoniacului n nitrii (N2O3) i apoi nitrai (N2O5), reacie care, deregul ncepe dup circa 10 zile i se desfoar pe o durat foarte mare (peste 100 zile).

Determinarea consumului, respectiv a vitezei consumului de oxigen, se poate face practic pe baza unor determinri zilnice sau n anumite perioade de timp a consumului biochimic de oxigen.

Consumul chimic de oxigen (CCO) Este o determinare relativ nou introdus cu scopul de aclarifica unele aspecte legate de consumul biochimic de oxigen. Consumul chimic de oxigen msoarindirect coninutul de carbon din compuii organici aflai n ap prin stabilirea cantitii de oxigenconsumat din bicromatul de potasiu n soluie acid sau din permanganatul de potasiu. Aceastdeterminare ns nu ofer posibilitatea de a diferenia materia organic stabil i cea instabil, ndescompunere din apa uzat.

Determinarea este de mare importan pentru apele industriale, care conin substane toxice ila care nu se poate determina consumul biochimic de oxigen, deoarece substanele toxice distrug

8/2/2019 Curs PEE Apa-2011

13/149

13

organismele microscopice din ap care susin activitatea biochimic. n general consumul chimic de oxigen este cuprins ntre 500 i 1500 mg / l pentru apele uzate

industriale.Azotul.Azotulse ntlnete n apele uzate sub forma unor compui dintre care se remarc

amoniacul, azotul legat n substane organice, nitrii i nitrai, ntr -o cantitate n jur de 25 85 mg / l.Azotul organici amoniacul liber sunt considerai indicatori de baz al materiilor organiceazotoase prezente n apa uzat, iar amoniacul albuminoidal drept indicator al azotului din substanele

organice ce se descompune.Amoniacul liber este rezultatul descompunerii bacteriene a materiilor organice. Cantitatea de

amoniac liber mai mare de 0,2 mg / l,gsit ntr -o ap oarecare indic cu siguran existena uneiimpurificri cu ape uzate a acesteia. n apele brute uzate se gsesc cantiti de 15 50 mg / l deamoniac liber.

Apele uzate proaspete au un coninut relativ mare de azot organic i sczut de amoniac proaspt, n schimb apele uzate mai vechi au un coninut mare n amoniac liber i sczut n azotorganic. Concentraia total a acestor dou elemente constituie un indicator de baz al gradului deimpurificare a apei i reprezint un element principal pentru alegerea tipului instalaiei de tratare aapelor uzate.

n cazul tratrii biologice a apelor uzate este important s se cunoasc coninutul de azotorganic i amoniac liber, pentru c azotul este un element de baz pentru procesul de epurare biologic. Dac se constat c procentul de azot din ap este sczut se poate aduga azot suplimentar.

n general se recomand s se asigure un anumit raport ntre cantitatea de materii organice iconinutul de azot :

CBO 5 / N = 100 / 5

Nitriii ( RNO2 ) i nitraii ( RNO3 ) , n care R reprezint: K , Na , etc., sunt coninui n apauzat proaspt n cantiti extremi de mici. Nitrii sunt nestabili i pot fie s fie redui la amoniac,fie pot fi oxidai pn la nitrai. Deci prezena nitriilor indic o ap uzat proaspt n curs detransformare. Nitriii pot aprea i nmod natural n apele de ploaie sau n cele provenite din topireazpezilor. Cantitile maxime de nitrii din apele uzate nu depesc 0,1 mg / l .

Nitraii reprezint cea mai stabil form a materiilor organice azotoase i n general indic oap stabil din punct de vedere al transformrii. Prezena nitrailor n ruri, ntre anumite limite estede dorit, deoarece reprezint o surs de oxigen, n sensul c acetia stimuleaz creterea algelor i plantelor verzi ce conin clorofil i prin fotosintez mbogesc apa n oxigen.

n cazul staiilor de epurare, respectiv n bazinele de nmol activ, prezena nitrailor indic ocantitate mare de nmol i un timp mare al procesului de tratament al apei.

Filtrele biologice ale unei staii de epurare care funcioneaz bine sunt caracterizate printr -un

flux de curgere ce conine nitrai, iar nitrii n cantitate foarte mic sau de loc. n apele uzate brute,cantitile de nitrai variaz ntre 0,1 0,4 mg / l .Clorurile i sulfurile. Clorurile sunt substane organice provenite din urin. Sulfurile rezult

din descompunerea materiilor organice, precum i din deversrile apelor industriale uzate. Cu toatec un om elimin pe zi ntre 8 15 g clorur de sodiu, aceasta nu constituie un bun indicator alimpurificrii apei, deoarece clorurile pot proveni din multe alte surse. Sulfurile dau natere lamirosuri neplcute. Trebuie s precizm faptul c, n general, cantitateade cloruri sau sulfuri din apa brut nu se schimb dup trecerea apei uzate prin staia de epurare.

Acizi volatili.Gradul de fermentare anaerob a materiilor organice poate fi stabilit indirectprin nivelul acizilor volatili (acid acetic, acid propionic,etc.). Din aceti acizi, rezultai princombinarea apei cu materia organic solid, iau natere prin descompunerea bioxidul de carbon i

gazul metan. n cazul unei bune desfurri a fermentaiei n staiile de epurare a apelor menajereuzate, acizi volatili, n principal acidul acetic trebuie s rmn n apropierea valorii de 500 mg /l.

8/2/2019 Curs PEE Apa-2011

14/149

14

Grsimi i uleiuri.Grsimile, uleiurile vegetale sau minerale sau substanele asemntoaren cantiti mari, formnd o pelicul la suprafaa apei sunt duntoare n staiile de epurare, pentru c,ele pot colmata filtrele biologice, mpiedecnd dezvoltarea proceselor biochimice n bazinele cunmol activ sau de fermentare al nmolurilor. Determinarea grsimilor este important n cazul unor ape uzate industriale. n apeleuzate brute se gsesc cantiti de grsimi cuprinse ntre 0,0 i 40 mg / lsau chiar mai mult.Gazele. n tehnica epurrii apelor uzate intervin trei tipuri de gaze: hidrogenul sulfurat,dioxidul de carbon i metanul.

Hidrogenul sulfurat se poate determina chiar i la cantiti mici, ca urmare a mirosului suspecific. Prezena acestui gaz indic c apa este uzat i a staionat timp ndelungat n condiiianaerobe. n concentraii mari, ns este toxic. Metanul i dioxidul de carbon sunt indicatori aifermentrii anaerobe. De menionat c, metanul este exploziv n amestec cu aerul, n raport de 1:5-1:15.

Aciditate, alcalinitate, concentraia n ioni de hidrogen (pH). Aciditatea sau alcalinitateaapelor uzate reprezint capacitatea acestora de a neutraliza baze respectiv acizi. n general apeleuzate menajere sunt slab alcaline, n timp ce apele uzate industriale au un pronunat caracter acid saubazic.

Pentru desfurarea n condiii optime a procesului de epurare a apelor uzate este de dorit caacestea s fie slab alcaline, mai ales pentru buna desfurare a epurrii biologice. Alcalinitatea iaciditatea se exprim n miliechivaleni la litru de ap ( mval / l ) .

Activitatea ionilor de hidrogen este determinat de valoareapH-ului. Trebuie menionatfaptul c pH-ul apei exprim numai intensitatea aciditii sau alcalinitii i c nu exist o legturdirect ntre pH-ul unei ape i cantitatea de acizi sau de alcali din aceasta. Astfel de exemplu, dousoluii apoase de acizi care au pH-uri diferite potavea aceeai concentraie ( cantitate ) de acizi.

Controlul pH-ului se face n toate punctele importante ale staiei de epurare, deoarece deaceasta depinde :

activitatea organismelor care acioneaz n cadrul proceselor aerobe i anaerobe; condiiile n care se produc precipitaii chimice; activitatea unor compui ai clorului cu care se face dezinfectarea apei uzate, etc.

n staiile de epurare pH-ul apelor uzate trebuie s fie cuprins ntre 6,5 i 8,5. Apele naturaleau pH-ul 7, dar dac apa trece peste un strat calcaros, atunci pH-ul poate ajunge pn la valoarea 10,sau alteori impurificarea unei ape naturale cu diverse substane poate duce la o scdere a pH-ului.

Potenialul de oxidoreducere.( potenialulredox , rH ) Potenialul de oxidoreducerefurnizeaz informaii asupra puterii de oxidare sau de reducere a apei sau a nmolului din staiile deepurare. n scara Redox, notaia rH exprim inversul logaritmului presiunii de oxigen, avnd valorintre 0 i 42. Valori sub 15 nseamn c acea ap se gsete n faz de reducere, corespunztor fermentrii anaerobe, iar valori peste 25 caracterizeaz o prob n faz de oxidare aerob.

Putrescibilitatea, stabilitatea, stabilitatea relativ. Putrescibilitatea este o caracteristic aapelor uzate care indic posibilitatea ca o ap s se descompun, mai repede sau mai ncet.Stabilitatea este inversul putrescibilitii. Stabilitatea relativ este definit de raportul n procente, ntre oxigenul disponibil n proba de analizat(sub form dizolvat sau de nitrii i nitrai) i cerereade oxigen pentru a satisface faza primar de consum a oxigenului. Stabilitatea relativ este rar folosit, deoarece unele substane coloidale i dizolvate n ap precipit culoarea dat de substanautilizat la determinare, respectiv albastru de metilen, iar pe de alt parte, valorile sunt nesigure.

Detergeni sintetici. Dintre cele trei categorii de detergeni sintetici: anionici, cationici, ineionici, detergeni anionici evacuai din gospodrii i din industrie sunt cei mai duntori proceselor de epurare. Efectele detergenilor pentru apele uzate sunt negative i pot fi grupate astfel :

coboar tensiunea superficial a apei, astfel c apa va umecta particulele din ap i

astfel sunt mai greu de sedimentat; emulsioneaz grsimile i uleiurile, ngreunnd ndeprtarea acestora;

8/2/2019 Curs PEE Apa-2011

15/149

15

disperseaz materiile coloidale; spumeaz i plutesc la suprafa ; distrug bacteriile i microorganismele care realizeaz epurarea biologic; scad randamentul staiilor de epurare; scade producia de biogaz din staiile de fermentare a nmolurilor.

Efectele detergenilor variaz de la caz la caz, funcie de tipul detergentului, dar provocnd ospum groas la suprafaa apei mpiedic aerarea, respectiv oxigenarea apei i deci prezenadetergenilor este foarte duntoare procesului de epurare.

1.2.3. Caracteristicile bacteriologice.

Stabilirea caracteristicilor bacteriologice ale apei au drept scop determinarea numrului,genului i condiiilor de dezvoltare a bacteriilor n apele din staiile de epurare, precum i n emisari. Numrul de bacterii este mai mare vara i mai mic iarna.

Caracteristicile bacteriologice ale apei ne dau informaii numeroase n ceea ce priveteevitarea propagrii, precum i controlul bolilor contagioase i de aceea acest control al compoziiei

bacteriologice este de mare importan pentru sntatea populaiei. Se determin n mod specialicolibacilii care triesc n intestinul uman. Numrul decolibacili la 100 m3 de ap reprezint un etalon de msur pentru poluarea

emisarilor ncare se deverseaz apele uzate. Se determin, n general, aa numitultitrul coli , carereprezint volumul cel mai mic de ap uzat n care se mai pot cultiva colibacili. Dac spre exemplu,acest volum a fost de 0,1 cm3 , se spune c titrul coli n colibacili este de 0,1, ceea ce corespunde laaproximativ 10 colibacili / 1 cm3 ap.

Cele mai importante categorii de bacterii sunt : banale, care nu sunt duntoare organismului omenesc; coliforme, care n numr redus sunt inofensive; bacterii saprofite, prezente n apele uzate din reziduuri umane sau animale, relativ

periculoase pentru om i animale; bacterii patogene, sunt foarte periculoase pentru om deoarece produc boli grave , cumsunt: febra tifoid, holera, dezinteria, etc.;

bacteriofagi, ce pot fi prezeni n apele uzate.

1.2.4. Caracteristici biologice.

n apele uzate, dar i n emisari se ntlnesc diferite organisme, de la cele mai mici, dar vizibile cu ochiul liber i pn la cele microscopice.

Cele mai mici sunt virusurile i fagii, urmate debacterii. Identificarea acestora este foarteimportant i se face pe baza observaiei directe sau cu ajutorul microscopului, dar i prin studiulcomportrii acestora n diferite culturi. Organismele care se pot observa cu ochiul liber sau cuajutorul microscopului sunt ciupercile, algele, protozoarele, rotiferii, larvele de insecte, viermii,melcii, etc.

Sub aspectul periculozitii asupra omului i a mediului nconjurtor, organismele pot fivtmtoare, nevtmtoare sau chiar folositoare. Trebuie remarcat faptul c lipsa acestor organismeindic faptul c apa conine substane toxice.

Din considerentele precizate mai sus este de mare importan cunoaterea existenei acestor organisme n apele uzate, pentru c prezena sau absena lor impune un anumit mers al procesului deepurare. De regul varietatea organismelor din apele uzate brute este mai redus dect n apa aflat nfaza de epurare biologic, unde prezena unor microorganisme este favorabil procesului deautoepurare biologic.

Dintre organismele care triesc n apele uzate, categoriasaprobiilor, respectiv amicroorganismelor care se hrnesc prin descompunerea substanelor organice sunt cele mai

8/2/2019 Curs PEE Apa-2011

16/149

16

importante pentru c se pot utiliza n procesul de epurare biologic. Speciile animale i vegetale dinsistemul saprobiilor sunt grupate n 4 categorii :

specii polisaprobii, care sunt caracteristice apelor cu impurificare puternic cu substaneorganice (de regul sunt n numr foarte mic);

specii - mezosaprobii, care sunt caracteristice de asemenea apelor cu impurificare cusubstane organice (de regul n numr foarte mic); specii -mezoprobii, care sunt caracteristici cu impurificare mic n substane organice (sunt de regul n cantitate mare );

specii oligosaprobii, care sunt caracteristice apelor curate, neimpurificate(sunt n cantitatemare ).

Tratamentul apelor uzate n staiile de epurare biologic au la baz n principal aceast grupde microorganisme, care sunt utilizate pentru descompunerea substanelor organice dizolvate n ap.In prezent se fac cercetri intense pentru gsirea de microorganisme care au afinitate pentru metale, produse petroliere sau alte substane chimice i care pot s fie utilizate la epurarea apelor i n acelaitimp i la recuperarea substanelor utile din apele uzate oreneti sau industriale.

1.3. DETERMINRI SPECIFICEAPELOR UZATEAsupra apelor uzate fie c sunt oreneti, fie c sunt industriale sau menajere se fac analize

specifice, dintre cele mai importante sunt : materii solide totale; consumul biochimic de oxigen; consumul chimic de oxigen; oxigenul dizolvat; pH-ul, concentraia n ioni de hidrogen; putrescibilitatea, stabilitatea i stabilitatea relativ.

Aceste determinri sunt necesare att pentru faza de proiectare a instalaiei de epurare, ct ipentru buna funcionare a instalaiei existente.

1.3.1. Recoltarea probelor de ap

Recoltarea probelor de ap este o problem foarte important pentru c, de modul de recoltaredepind, n mare msur, corectitudinea rezultatelor. Recoltarea probelor de ap ncepe doar dupidentificarea clar a sursei de ap i innd seama de faptul c avem o variaie pronunat acaracteristicilor acestor ape pe ore i zile, dar i pe zone, funcie de infiltraii, diluii, ploi, etc.Trebuie s se ia n considerare faptul c apele la suprafa conin particule plutitoare, c la adncimeconin n mod deosebit substane decantabile, relativ mai grele i c dac apa nu este recoltat cugrij se poate introduce n probe aer care modific substanial rezultatele probelor.

Dinconsiderentele de mai sus se recomand ca prelevarea apei s se fac timp de 24 de ore,din or n or, cantitatea minim este de 0,250 l. Apa luat de la diferite adncimi i zone este omogenizat ntr -un vas mare, din care se vor preleva probele pentru toate analizele. Se recomandca pe msur ce se preleveaz apa, aceasta s fie pstrat la temperaturi sczute, pentru a mpiedicanceperea descompunerii substanelor organice. Dac apa nu poate fi meninut la temperaturisczute trebuie introdui inhibitori pentru a stopa descompunerea substanelor organice. Ca i inhibitori se utilizeaz cloroformul i formaldehida, dar trebuie s se ine seama de aceti inhibitor la efectuarea analizelor. Numrul recoltrilor difer funcie de scop i de importana determinrii.

Pentru apele de suprafa cele mai indicate zone pentru prelevarea apei este din apropiereastaiilor hidrologice, ntruct aici se poate determina i debitul rului. Se recomand ca apa s fie

prelevat de la o adncime de 10 15 cm de suprafaa apei, unde datorit vitezei apei, ea este maiomogen.

8/2/2019 Curs PEE Apa-2011

17/149

17

n cazul staiilor de epurare este obligatoriu s se fac prelevri permanente la intrarea apei nstaie, precum i la ieirea din staie. Se recomand corelarea analizei de la intrarea apeicu cea de laieire, innd seama de durata procesului de epurare din staie i n acest mod se poate aprecia ieficacitatea staiei de epurare.

Majoritatea analizelor se fac n laborator, dar la locul de prelevare a probelor de ap se fac

urmtoarele determinri : temperatura apei; temperatura aerului; transparena apei; culoarea apei; mirosul apei; pH-ul apei; prezena dioxidului de carbon liber; oxigenul dizolvat; prezena hidrogenului sulfurat.

n prezent sunt aparate automate de prelevare a apei, dari aparate automate de analiz aapelor cu transmitere la distan a rezultatelor. Se impune stocarea tuturor rezultatelor pentru a se putea monitoriza evoluia n timp a calitii apei i de a se lua msurile ce se impun n timp util.

1.3.2. Materii solide totale

n apele uzate, ct i n cele de suprafa se gsesc materii solide n suspensie, de naturorganic i anorganic, precum i materii solide dizolvate, suma acestora constituind materii solidetotale.

La rndul lor materiile solide n suspensiese pot mpri n treicategorii: separabile prin site; separabile prin decantare; neseparabile.

Determinarea cantitii de substane solide separabile prin sitare se face prin trecerea unuivolum fix de ap uzat, de regul 50 l, printr -o sit cu mrimea ochiului sitei egal cu mrimeaochiului sitei de la instalaia de epurare.

Pentru determinarea materiilor solide n suspensie, separabile prin decantare se utilizeaz otrus de eprubete tip Imhoff . Aceste sunt de form conic cu o nlime de 40 cm,avnd ocapacitate de 1 litru i gradaii la partea inferioar . Un astfel de set de eprubete este prezentat nfigura 1.1.

Figura 1.1. Trus de eprubete pentru determinarea substanelor decantabile

Dup umplerea eprubetelor cu ap uzat se las un timpsuficient ( circa 2 ore ) pentru casubstanele s se decanteze, apoi se poate aprecia cantitatea de substane decantate cu ajutorul

8/2/2019 Curs PEE Apa-2011

18/149

18

gradaiilor de pe eprubet. De asemenea se poate trasa curba de sedimentare, funcie de timp, asubstanelor decantabile.

Datele astfel obinute se pot utiliza i pentru determinarea eficienei instalaiei de decantaredin cadrul staiei de epurare a apelor uzate, utiliznd urmtoarea formul :

abar 100

n care: a -reprezint cantitatea de suspensie decantat n eprubeta tip Imhoff; b reprezint cantitatea de suspensie decantat n staia de epurare.

n general ntr-un litru de ap uzat se gsesc ntre 3 i 9 ml de depuneri sedimentabile(nmol). Sub acest aspect, al eficacitii operaiei de decantare n staiile de epurare se consider c procesul de decantare este eficient, dac dup decantare n staia de epurare, apa uzat mai coninemaxim 0,2 ml depuneri determinate cu ajutorul eprubetelor tip Imhoff timp de 2 ore.

Pentru determinarea materialelor solide n suspensie, dar neseparabile prin decantare se procedeaz n felul urmtor: se filtreaz 1 litru de ap uzat prin utilizarea unui filtru special din pnz de azbest i se cntrete nmolul obinut, n paralel se procedeaz la determinareadepunerilor prin sedimentare utiliznd eprubetele tip Imhoff . Din cantitatea de nmol obinut prin filtrare sescade cantitatea de nmol obinut prin decantare, obinndu-se astfel materialele solide care nu sedecanteaz. Dup cntrire nmolul filtrat mpreun cu filtrul de azbest se arde ntr -un cuptor electrici cenua rezultat este cntrit. Aceasta reprezint totalul materialelor minerale din apele uzatentruct substanele organice au ars i cele volatile s-au evaporat.

Determinarea substanelor solide dizolvate, semidizolvate sau coloidale din apele uzate serealizeaz cu ajutorul unui creuzet special de platin. Apa uzat, dup ce a fost filtrat pe filtrul deazbest este introdus n creuzetul de platin i nclzit la 1050C, ntr-o etuv . Dup evaporarea apeisubstanele uscate sunt cntrite, ele reprezentnd totalul materiile solide dizolvate. Dac aceste

depuneri sunt nclzite la temperaturi ridicate n cuptoare electrice, substanele organice ard,rmnnd doar substanele minerale dizolvate. Prin aceste modaliti se pot determina toatesubstanele solide dizolvate sau nedizolvate din apele uzate. De regul materiile totale, cele nsuspensie, cele dizolvate, etc., se exprim n grame / cm3 de ap uzat.

1.3.3. Consumul biochimic de oxigen

Determinarea consumului biochimic de oxigen se face de regul prin metoda diluiei .Apauzat este diluat cu ap curat ce conine suficient oxigen pentru a satisface cerinele de oxigen amicroorganismelor. De regul se utilizeaz ap distilat la care s-a adugat fier, calciu, magneziu saufosfai. Trebuie ca pH-ul apei s fie neutru, pentru a nu mpiedica descompunerea substanelor organicede ctre microorganismele din ap. Se pot aduga unele substane care s ajute dezvoltareamicroorganismelor. Probele astfel realizate se nchid n vase speciale, ermetic.

Diluiile se stabilesc n funcie de gradul de impurificare al apelor, dup cum urmeaz : ape uzate puternic impurificate :0,1 pn la 1,0 % ; ape uzate obinuite: 1,0 pn la 5,0 % ; ape uzate tratate biologic : 5,0 25% ; ape de ru normale : 25 100% .

Se determin la nceput coninutul n oxigen al probei, apa este meninut la o temperatur de20 0C, iar dup 5 zile se determin din nou coninutul de oxigen i innd cont de gradulde diluie sepoate determina CBO5. De asemenea se fac determinri ale coninutului de oxigen dup o zi, dupdou, etc.Din rezultatele obinute se scade CBO5 al apei de diluie i consumul imediat (chimic) de

oxigen stabilit dup 15 minute de la diluie i astfel se obine consumul biochimic deoxigen al apeiuzate.

8/2/2019 Curs PEE Apa-2011

19/149

19

Exist i aparate speciale de laborator care utiliznd oxigenul n stare gazoas pot faceaceast determinare. Aceste aparate suntde tipul Warburg sau Hach.

1.3.4. Consumul chimic de oxigen , oxigenul dizolvat i pH -ul

Pentru determinarea consumului chimic de oxigen se folosete permanganatul de potasiu imai nou bicromatul de potasiu n soluie acid. Pentru realizarea acestei determinri se introduce napa uzat o cantitate mai mare sau mai mic de permanganat de potasiu, funcie de gradul demurdrie a apei, apoi soluia se fierbe timp de 10 minute i apoi se determin consumul de permanganat de potasiu. Se tie c permanganatul de potasiu este un element oxidant i n raport cuconsumul de permanganat de potasiu se poate aprecia consumul de oxigen echivalent.

n ceea ce privete oxigenul dizolvat, acesta se poate determina prin procedeul Winkler, prinutilizarea unui compus manganos ce absoarbe oxigenul din ap. Important de reinut estemodul derecoltare a probei de ap, n sensul c trebuie evitat ca apa s absoarb oxigen din atmosfer. n prezent sunt oximetre electronice, care determin rapid oxigenul din ap.

Referitor la pH-ul apei, se poate determina cu ajutorul hrtiilor indicatoare, dar, la ora actual

sunt aparate performante de mare precizie pentru aceast determinare. 1.3.5. Putrescibilitatea, stabilitatea i stabilitatea relativ

Putrescibilitatea apei este o caracteristic ce se refer la prezena materiilor organice ndescompunere sau potenial n descompunere. Exist dou metode clasice pentru acestei determinri:

cu acetat de plumb; cu albastru de metilen.

n primul caz ntr-o sticl umplut circa cu ap uzat se introduce o hrtie impregnat cuacetat de plumb i se pune dopul, apoi sticla este pus la ntuneric. Hidrogenul sulfurat degajat prindescompunerea substanelor organice nnegrete hrtia mbibat cu acetat de plumb. Numrul de zile pn la nnegrirea hrtiei ne d informaii aproximative asupra putrescibilitii substanelor organice.

Metoda ce utilizeaz albastru de metilen este mai precis i mai rapid. Se realizeaz o soluiede permanganat de potasiu cu o concentraie de 0,05%. n sticle mici se introduce apa ce trebuieanalizat. Se suspend hrtia mbibat cu soluia de albastru de metilen n sticl i se pune dopul.Decolorarea hrtiei i mirosul hidrogenului sulfurat ne indic prezena procesului de descompunere asubstanelor organice. Dac dup 5 zile de meninere la o temperatur de 20 0C nu apare decolorareahrtieise poate afirma c apa nu este poluat.

Stabilitatea, se meniona anterior se definete ca fiind inversul putrescibilitii. Aceastdeterminare este foarte simpl; astfel apa este introduse n vase de circa 250 ml i meninut la200Cmai multe zile. Numrul de zile pn la apariia mirosului hidrogenului sulfurat indic gradul destabilitate a apei. Se poate utiliza pentru aceast determinare i albastru de metilen.

Stabilitatea relativ se refer la numrul de zile necesar pentru ca oxigenul din ap s fieconsumat de substanele organice n descompunere la o temperatur de20 0C. Metoda cea maiutilizat este cea cu albastru de metilen.

8/2/2019 Curs PEE Apa-2011

20/149

20

CAPITOLUL2. CALITATEA APEI n condiiile de existen a vieii, n general, i de desfurare a activitilor umane, n special,

apa coninut n diferite formaiuni hidrologice prezint o dubl importan, prima de factor de mediunconjurtor i respectiv, de generatoare de sisteme ecologice i a doua, de materie prim pentruanumite folosine, ca: ap potabil, ap industrial, piscicultur, agrement, etc.

Calitatea apei reprezint ansamblul caracteristicilor fizice, chimice, biologice ibacteriologice exprimate cuantificat, care permit ncadrarea probei ntr-o categorie cptnd astfelnsuirea de a servi unui anumit scop.

Cunoaterea calitii apelor este activitatea specific ce se desfoar sistematic i periodic, lascar zonal i naional, n scopul obinerii elementelor fundamentale pentru aprecierea evoluieicalitii apelor i pentru elaborarea deciziilor n domeniul gospodririi apelor.

Calitatea apei necesar fiecrui tip de folosin este o problem de mare actualitate i se poatespune c, la ora actual, este factorul care decide orientarea alimentrilor cu ap. n afara faptului caceast calitate trebuie s corespund perfect cerinelor consumatorilor, ea este cea care stabilete i

categoria de surs de ap care poate fi folosit, precum i tehnologia de tratare, necesar atingeriiindicatorilor de calitate solicitai, factori determinani n alctuirea unui sistem de alimentare cu ap. Condiiile de calitate impuse diferitelor categorii de ap folosit n industrie acoper un

domeniu foarte larg, mergnd de la apa natural, folosit n transportul hidraulid, nunele industrii(prelucrarea minier, carbonifer, extracii, etc.), la apa de nalt puritate, solicitat n industriaelectronic.

Existena unor norme, standarde sau instruciuni, care s stabileasc condiiile calitative aleapei, pe diferitele linii sau fluxuri tehnologice, este deosebit de important n politica de gospodrire juridicioas a resurselor de ap.

Aceasta a fcut ca, n ultimul timp, problemele de calitate a surselor de ap i a apei livrat consumatorilor s capteze atenia specialitilor din domeniu, n vederea soluionrii tuturor

aspectelor care se ridic. Planul mondial de supraveghere a mediului ncojurtor GEMS al Naiunilor Unite, prevedeurmrirea calitii apelor prin 3 categorii de parametrii:

Parametrii de baz: temperatura, pH-ul, conductivitatea, oxigenul dizolvat, coninut decolibacili;

Parametrii indicatori ai polurii persistente: cadmiu, mercur, compui organo-halogeni iuleiuri minerale;

Parametrii opionali: carbon organic total, consum biologic de oxigen, detergenianionici,metale grele, arsenic, clor, sodiu, cianuri, uleiuri totale, streptococi.

2.1. NECESITATEA PROTECIEI CALITII APELOR

Protecia calitii apei reprezint pstrarea, respectiv mbuntirea caracteristicilor fizico-chimice ale apelor pentru gospodrirea ct mai eficient a acestora.

Calitatea este principala dimensiune a apei. Protecia calitii apelor a aprut ca o necesitate adezvoltriieconomico-sociale n special n ultimele decade, datorit dificultilor aprute n procesulde ndeprtare a reziduurilor solide i lichide.

Dezvoltarea intensiv a industriei a mrit cantitile de ape uzate evacuate ca i tipurile de poluani.

Creterea nivelului de cunoatere i a severitii n domeniul igienei au demonstrat c poluarea apelor este un pericol pentru sntatea public.

8/2/2019 Curs PEE Apa-2011

21/149

21

Cu timpul, mai multe ri i-au mbuntit legislaia prin prevederea interdiciei de a poluaapele. n acest sens exist obligaia construirii unor de staii de epurare care au rolul de reinere a poluanilor, nainte de evacuarea apelor uzate n apele de suprafa.

n tabelul 2.1. sunt prezentate cerinele pentru evacuarea apelor uzate oreneti. Tabelulinclude dou seturi de valori limit (zone sensibile i ne-sensibile), aa cum se menioneaz nDirectiva 91/271/EC.

Tabelul 2.1.Standardele de eflueni pentru staii de epurare cu echivalent de populaie mai mare de

100.000Indicator CBO5 CCO MTS Ntot Ptotmg/l % mg/l % mg/l % mg/l % mg/l %

Zone nesensibile 25 70-90 125 75 35* - - - - -Zone sensibile 25 70-90 125 75 35* - 10 75 1 75

Prin zone sensibile se neleg lacurile din zonele costiere, care sunt eutrofe (sau pot devenieutrofe dac nu se iau msurile necesare). De regul, n cazul evacurilor de ape uzate n aceste zone,se va urmri ndeprtarea azotului i fosforului pentru mpiedicarea apariiei fenomenului deeutrofizare.

Din categoria zone sensibile fac parte i apele de suprafa care conin nitrai peste limitele prevzute n reglementrile referitoare la calitatea apelor de suprafa care sunt utilizare la obinereaapei potabile.

Zonele ne-sensibile sunt caracterizate de lipsa pericolului apariiei fenomenului deeutrofizare. Acestea sunt influenate de eventualele evacuri de ape uzate.

n Romnia s-a construit un numr important de staii de epurare a apelor uzate din orae,industrii i ferme agrozootehnice. Din totalul staiilor de epurare, numai cca. 45% realizeaz, parial,

parametrii, iar cca. 30% nu au deloc eficien, din motive de depire a capacitii sau din lips deinstruire a personalului de exploatare.Este necesar sa dam o definiie a polurii apei.Conform definiiei ONU, poluarea apelor reprezint modificarea direct sau indirect a

compoziiei naturale datorit activitilor umane, n aa fel nct este afectat utilizarea apei pentrudiverse folosine. Aceast definiie poate fi completat, dar reprezint, n general, ideea polurii.

2.2. CLASIFICAREA POLURIIAPEI

Poluarea apei poate fi clasificat dup mai multe criterii: Dup perioada de timp ct acioneaz agentul impurificator, poluarea poate fi: permanant

sau sistematic, periodic, accidental . Dup concentraia i compoziia apei, poluarea poate fi:impurificare (reducerea capacitiide utilizare),murdrire (modificarea compoziei i aspectului fizic al apei),degradarea (poluaregrav care face imposibil utiizarea apei),otrvire (poluarea grav cu substane toxice)

Dup modul de producere al polurii: poluarea poate finatural i artificial (poluareaurban, industrial, agricol, radioactiv i termic)

Dup natura substanelor impurificatoare, poluarea poate fi: fizic (datorat apelor termice),chimic (cu reziduuri petroliere, fenoli, detergeni, pesticide, substane cancerigene, substanechimice specifice diverselor industrii),biologic (cu bacterii patogene, drojdii patogene, protozoare patogene, viermi, parazii, enterovirusuri, organime coliforme, bacterii saprofite, fungii, alge,crustecei, etc),radioactiv.

Fenomenele de poluare a apei pot avea loc la suprafa (poluare cu produse petroliere) i nvolum (apare la agenii poluani miscibili sau n suspensie).

8/2/2019 Curs PEE Apa-2011

22/149

8/2/2019 Curs PEE Apa-2011

23/149

23

2.5. URMRILE POLURII APEI

Ca urmare a polurii apei pot fi perturbate urmtoarele procese: alimentarea cu ap potabil a centrelor urbane (impurificarea apei cu reziduuri menajere i

industriale, cu germeni patogeni, substane toxice etc.); alimentarea cu ap a unitilor industriale (apa tehnologic poate fi impurificat cu anumii

poluani indezirabili n anumite procese tehnologice); alimentarea cu ap a cresctorilor de animale (concepii mici de substane toxice pot afecta

sntatea animalelor; concentraii de sare peste 1,5 % s-au dovedit mortale pentru animalele deferm);

irigaiile (plantele pot fi afectate de prezena n apa de irigat a metalelor grele, borului,sodiului);

piscicultura (deversarea n emisar a unor ape reziduale cu substane toxice: cianura desodiu, cuprul, zincul, fenolul, amoniacul, etc);

entralele hidroelectrice (creterea corozivitii apei rurilor i fluviilor aferente centralelor pot avea un impact negativ asupra funcionrii normale a utilajelor centralei);

sportul de agrement i turismul (poluarea lacurilor i rurilor de agrement cu alge, deexemplu, poate conduce la mirosuri ofensive i aspecte inestetice care scad interesul turistic);

navigaia (poluarea apelor fluviale i marine conduce la creterea aciditii i corozivitiiacestor ape, cu efecte negative asupra prii metalice a navelor; depozitarea cantitativ a unor substane n suspensie poate perturba circulaia navelor).

Prevenirea i combaterea polurii apei

Problema purificrii apelor reziduale are att un aspect economic (recuperarea produselor petroliere antrenate i refolosirea apei recirculate), ct i un aspect sanitar, pentru a evita oimpurificare a apelor primitoare (emisar).

Asigurarea calitii apei ce urmeaz a fi utilizat intr -un anumit scop se realizeaz i se menine prin: a. reducerea cantitii i concentraiei poluanilor prin folosirea unor tehnologii de fabricaie

care s reduc cantitatea de ap implicat, reutilizarea apei n circuitul nchis dup epurri parialesau totale, renunarea la fabricarea unor produse toxice (DDT, detergeni nebiodegradabili, etc),majorarea suprafeelor irigate cu ap uzat etc;

b. mrirea capacitii de autoepurare a cursurilor naturale prin mrirea diluiei la deversareaefluenilor n cursurile naturale, mrirea capacitii de oxigenare natural a rurilor prin crearea de praguri, cascade etc., reaerarea artificial a cursurilor naturale cu echipamente mecanice plutitoare,amenajarea complex a cursurilor naturale cu acumulri, derivri, turbinri, etc;

c. epurarea apelor uzate realizat prin procedee avansate n staii specializate care folosesctehnologii i echipamente moderne, fiabile, eficiente, etc.

2.6. OBIECTIVELEDIRECTIVEICADRU PRIVINDAPA (2000/60/EC)

Legislaia european privind apele pornete de la conceptul c: Apa nu este un bun comercialoarecare, ci un patrimoniu care trebuie protejat, aprat i tratat ca atare.

Romnia s-a angajat s implementeze Directiva Cadru privind Apa (2000/60/EC), adoptatde ctre Parlamentul European i Consiliul Uniunii Europene la 23 octombrie 2000, n acelai timpcu celelalte state membre ale Uniunii Europene i deine astzi o poziie avansat n ceea ce priveteetapele care trebuiesc parcurse n cadrul acestui proces.

Directiva Cadru privind Apa a fost transpus n legislaia naional prin Legea nr. 310/2004 pentru modificarea i completarea Legii apelor nr. 107/1996. Acest directiv ofer Comisiei

8/2/2019 Curs PEE Apa-2011

24/149

24

Europene, statelor membre i candidateposibilitatea de a coopera n cadrul unui nou parteneriat, bazat pe participarea tuturor prilor interesate, pentru protecia apelor interioare, a apelor detranziie, de coast i a apelor subterane, prin prevenirea polurii la surs i stabilirea unuimecanismunitar de control al surselor de poluare.

Pentru a pune bazele unui control eficient al polurii apelor, Directiva prevede un obiectiv

comun pentru toate statele care o implementeaz i anume atingerea "calitii ecologice i chimicebune" a apelor pn n anul 2015. Aadar, Directiva Cadru privind Apa stabilete clar termenul limit pn la care apele

trebuie s ating un prag minim al calitii, prin reducerea emisiilor provenite din activitatea uman,industrial i agricol.

La planificarea i punerea n aplicare a msurilor care asigur protecia i utilizarea viabil,din punct de vedere ecologic a apelor, n cadrul bazinului hidrografic, trebuie s se in seama si deaceast diversitate. Deciziile trebuie s fieluate ct mai aproape posibil de locul n care apa esteutilizat sau deteriorat. Prin elaborarea de programe de aciune adaptate condiiilor locale iregionale, trebuie s se acorde prioritate aciunilor care in de responsabilitatea statelor membre.

Succesul acestei Directive se bazeaz pe o cooperare strns i pe aciuni coerente la nivelulComunitii, al statelor membre i al autoritilor locale, precum i pe informarea, consultarea iparticiparea publicului, inclusiv a utilizatorilor.

Obiectivele Directivei Cadru privind Apa (2000/60/EC) au n vedere stabilirea unui cadru pentru protecia apelor interioare de suprafa, a apelor de tranziie, a apelor costiere i a apelor subterane, urmrind:

prevenirea deteriorrilor ulterioare, conservarea i mbuntirea striiecosistemeloracvatice;

promovarea utilizrii durabile a apei pe baza unei protecii pe termen lung a resurselor de apa disponibile;

asigurarea unei protecii sporite i a mbuntirii mediului acvatic, n special prinmsuri specifice de reducere progresiv a evacuarilor, emisiilor i pierderilor de substane prioritarei prin stoparea sau eliminarea treptat a evacurilor, emisiilor i pierderilor de substane periculoasei prioritar periculoase;

asigurarea reducerii treptate a polurii apelor subterane i prevenirea polurii ulterioarea acesteia;

atenuarea efectelor inundaiilor i ale perioadelor de secet; asigurarea unei aprovizionri suficiente cu ap de suprafa i ap subteran de bun

calitate, aceasta fiind necesar pentru o utilizare durabil, echilibrat i echitabil a apei; protecia apelor marine i teritoriale; realizarea obiectivelor stabilite n acordurile internaionale corespunztoare, inclusiv n

acordurile care urmaresc prevenirea i eliminarea polurii mediului marin; stoparea saueliminarea treptat a evacurilor, emisiilor i pierderilor de substane periculoase i prioritar periculoase, care prezent un risc inacceptabil pentru mediului acvatic.

Directiva Consiliului 91/271/CEE privind epurarea apelor uzate oreneti a fost transpus ntotalitate n legislaia romneasca prin HG 188/2002 pentru aprobarea unor norme privind condiiilede descrcare n mediul acvatic a apelor uzate (MO 187/20.03.2002).

HG nr. 188/2002 cuprinde: Anexa 1 NTPA 011/2002Norme tehnice privindcolectarea si evacuarea apelor

uzate oreneti prin care se transpun cerinele Directivei; Anexa la normele tehnice NTPA 011/2002 Planul de aciune privind colectarea,

epurarea i evacuarea apelor uzate oreneti n care sunt stabilite la modul general, aciuni, termenei responsabiliti pentru activitile de implementare a Directivei;

Anexa 2 NTPA 002/2002Normativ privind condiiile de evacuare a apelor uzate nreelele de canalizare ale localitilor i direct n staiile de epurare;

8/2/2019 Curs PEE Apa-2011

25/149

25

Anexa 3 NTPA 001/2002Normativ privind stabilirea limitelor de ncrcare cu poluani a apelor uzate industriale i oreneti la evacuarea n receptori naturali.

2.7. ELEMENTE DE MONITORING A CALITII APELOR

In activitatea complex de protecie a calitii apelor elementul principal l constituiecunoasterea calitii acesteia n fiecare moment i pe baza datelor obinute i analizate se poate face o prognozare a tendinei de evoluie a calitii apelor pe bazine hidrografice sau pe arii mai restranse.

Activitile principale ce concur la realizarea acestor obiective sunt urmtoarele: activiti de urmrire i de efectuare de msurtori, pe o durat limitat de timp, pentru

un anumit scop, cum ar fi infiinarea de uniti piscicole; supravegherea continu prin msurtori i observaii a calitii apelor, pe anumite

tronsoane sau aflueni pentru cazul cnd apele au anumite utilizri importante, cum ar fi surs de ap potabil;

activitate de monitoring de lung durat, bazat pe msurtori standardizate pentrustudiul calitii resurselor de ap i evoluia calitii apei n timp i spaiu.

Activitatea de monitoring n general i a apei n special are urmtoarele scopuri principale: alarmare pentru cazul cnd sunt detectate creteri de valori ale polurii ce pot deveni

periculoase; verificarea valabilitii strategiilor pentru protecia calitii apelor; evaluarea i prognozarea tendinei de evoluie a calitii apelor; instrument de determinarea a poluatorilor apelor n cazul unor investigaii pentru

accidente ecologice.Din punct de vedere al domeniilor n care acioneaz monitoringul menionam pe cele mai

importante: Monitoringul chimic; Monitoringul biologic; Monitoringul ecotoxicologic.

Trebuie ns s se fac precizare privind diferena dintreimisii i emisii, pentru c sunt probleme diferite care necesit strategii diferite de interpretare a rezultatelor.

In cazul monitoringuluiemisiilor, se pornete de la premisa c limitele compuilor poluatoridin apele evacuate n emisari nu depind de modificarea nivelului de calitate a rului i c elementulde baz este acela de a preveni poluarea emisarului. Cerinele privind reducerea cantitii desubstane poluante din apele evacuate n emisari depind de toxicitatea acestor substane i de persistena i tendina de acumulare i bioacumulare a acestora n mediul acvatic.

Referitor la monitoringulimisiilor acesta trebuie s asigure o imagine de ansamblu antregului bazin cu toi afluenii ce introduc ape cu diverse grade de poluare, s urmreasc efectele

asupra mediului acvatic, precum i asupra scopului n care sunt folosite apele, dar i s studiezeefectul cumulat al poluanilor i a produselor de descompunere i s evidenieze sursele de poluaredifuz.

Dac se dorete proiectarea unui sistem demonitoring pentru un anumit bazin hidrografic sauafluent trebuie n mod obligatoriu s se parcurg cel puin dou etape:

1- Inventarierea tuturor emisiilor posibile, din punct de vedere al caracteristicilor:componeni, concentraii, frecven, amplitudini de variaie;

2- Detectarea i evaluarea sistematic a gradului de complexitate a compoziiei chimicei a probelor ce trebuiesc efectuate n laborator.

Odat stabilite aceste faze preliminare, se vor stabili variabilele de monitorizare, se stabilesczonele deamplasare a staiilor de monitorizare, frecvena de prelevare a probelor, modul n care seface analiza n laborator a probelor i interpretarea rezultatelor.

8/2/2019 Curs PEE Apa-2011

26/149

26

n practic se urmresc o multitudine de indicatori de calitate, peste 200 de indicatori, carepot fi grupai n 12 clase, dup cum urmeaz:

1. Regimul oxigenului;2. Indicatori de agresivitate a apei ( pH, etc);3. Indicatori de salinitate;4. Prezena nutrienilor; 5. Poluani anorganici generali; 6. Poluani organici generali; 7. Micropoluani metale grele;8. Micropoluani pesticide.9. Radioactivitatea;10. Microbiologie;11. Biologie;12. Debite.

Valoarile admise pentru indicatorii de baz, ce apreciaz gradul de poluare a apei, sunt prevzui in Normativele Tehnice pentru Protecia Apelor ( NTPA).

Staiile de monitorizare a calitii apelor fac parte integrant din Sistemul Naional deSupraveghere a Calitii Apelor din Romnia (SNSCA), aflat n rspunderea Regiei Naionale aApelor Romne i se integreaz n Sistemul Integrat de Monitoring al Calitii Mediului din Romnia(SMIR). Romania, n prezent face eforturi pentru compatibilizarea sistemelor i valorile prevzute nnormative cu cele din normativele Comunitii Europene, mai ales c n cazul apelor avem de a facecu transport transfrontalier al poluanilor o data cu apele rurilor ce prsesc teritoriul Romaniei.

8/2/2019 Curs PEE Apa-2011

27/149

27

CAPITOLUL3. METODE DE EPURARE A APELOR INDUSTRIALEUZATE

Epurarea apelor- proces complex de reinere i neutralizare a substanelor nocive dizolvate,n stare coloidal sau de suspensii, prezente n apele uzate industriale i oreneti, care nu sunt acceptate n mediul acvatic n care se face deversarea apelor tratate i care permit refacerea

proprietilor fizico -chimice ale apei nainte de utilizare.Epurarea apelor uzate cuprinde dou mari categorii de operaii succesive i anume:

reinerea sau neutralizarea substanelor nocive sau valorificabile prezente n apele uzate prelucrarea materialului rezultat din prima operaie.

Astfel, epurarea are ca rezultate finale ape epurate, n diferite grade, vrsate n emisar saucare pot fi valorificate n irigaii sau alte scopuri i nmoluri, care sunt prelucrate, depozitate,descompuse sau valorificate.

Metodele principale de epuarare a apelor reziduale difer n funcie de poluanii prezeni. Sepot clasifica, n primul rnd, n funcie de mecanismul care conduce la reducerea poluantului prinmetode convenionale fizico-mecanice, fizico-chimice, biochimice sau biologice.

Combinarea acestor metode permite o purificare avansat, efluenii epurai putnd fireintrodui n circuitul economic.

Adoptarea unui anumit procedeu depinde de cantitatea efluentului, coninutul n poluani,condiiile de calitate impuse la evacuarea apei epurate n emisar i de mijloacele financiare aleagentului economic respectiv.

Ca eficien i cost, cele mai bune rezultate s-au obinut n procedeele de epurare cuadsorbie, cu schimbtori de ioni i procedeele de oxidare chimic.

Procedeele de epurare cuadsorbie permit eliminarea cantitilor mici de substane organicermase dup etapa biologic de epurare i se aplic n special pentru ndeprtarea avansat afenolilor, detergenilor i a altor substane ce pot da un miros sau gust neplcut apei de but. Uzual,ca material adsorbant se folosete crbunele activ obinut prin condiionarea special a crbuneluivegetal sau fosil.

Procedeele de epurare cu schimbtori de ioni se utilizeaz frecvent pentru eliminarea poluanilor minerali care se gsesc n ap sub form ionic: calciu, magneziu, sodiu, sulfai, nitrai,fosfai, amoniu, metale grele, etc. Anumite tipuri de schimbtori de ioni, sintetizate, pot epura icompui organici de tipul fenolilor, detergenilor, coloranilor, etc.

Procedeele deoxidare chimic se aplic eficient la eliminarea substanelor poluanteanorganice (cianuri, sulfuri, anumite metale grele etc) i organice (fenoli, colorani, anumite pesticideetc). Ca reactivi sunt utilizate substane chimice cu proprieti oxidante: ozonul, apa oxigenat, clorulcu produii si derivai (hipoclorit, bioxidul de clor).

Ca tehnici de epurare aplicabile n viitor se menioneaz eliminarea poluanilor la temperaturimari n reactoare cu plasm i tratarea cu radiaii ultraviolete. n continuare vom descrie metodele de epurare specifice apelor industriale uzate

(sedimentarea particulelor greu solubile, neutralizarea, flotaia, adsorbia, extracia, evaporarea, ,spumarea, electrodializa, osmoza invers, nghearea, schimbul ionic, oxidarea si reducerea,centrifugarea, filtrarea, etc), care, metode se completeaz cu cele clasice (deznisiparea, decantarea,separarea uleiurilor, epurare biologica, etc).

8/2/2019 Curs PEE Apa-2011

28/149

28

3.1. SEDIMENTAREA PARTICULELOR GREU SOLUBILE DIN APELE INDUSTRIALEUZATE

Sedimentarea este prima operaie la care este supus apa industrial uzat i are drept scopreinerea particulelor greu solubile din apele uzate.Sedimentarea particulelor se face n bazine deform rectangular. n figura 3.1 este prezentat schema sedimentrii particulelor din apele uzate.

Bazinul de sedimentare poate fi mprit n patru zone distincte: - Zona de admisie n care apa industrial uzat coninnd particule n suspensie este

distribuit pe toata seciunea transversal a bazinului; - Zona de sedimentare n care particulele se depun pe fundul bazinului ca urmare a

diferenei de densitate i n condiiile reducerii vitezei de curgere a apei; - Zona de acumulare a nmolului unde se concentreaz nmolul, fiind periodic evacuat; - Zona de evacuare este zona de evacuare a apei limpezite de sedimente.

Figura 3.1. Schema sedimentrii particulelor din apele uzate

Traiectoriile particulelor discrete n apa uzat din bazin rezult prin nsumarea vectoriala avitezei de sedimentare vs i a vitezei de deplasare a apei n bazin vd . La dimensionarea lungimii bazinului de sedimentare se pornete de la ideea ca viteza minim de sedimentare v0 a particulelor dela suprafaa apei i pn pe fundul bazinului se calculeaz ca raport ntre nlimea bazinului h0 itimpul de parcurgere a lungimii bazinului t0 de ctre o particul. Deci cu ct viteza de curgere aapein bazin este mai mare, cu att lungimea bazinului trebuie s fie mai mare pentru ca particula s aibtimp s se sedimenteze. Particulele care au o viteza de sedimentare mai mic dect v0 nu sesedimenteaz n bazin i ca urmare aceste particule vor fi antrenate de ap n zona de evacuare. Inacest caz este nevoie de filtrarea a pei uzate pentru a reine aceste particule.

8/2/2019 Curs PEE Apa-2011

29/149

29

3.2. NEUTRALIZAREA APELOR INDUSTRIALE UZATE

Neutralizarea apelor industriale uzate este un procedeu des utilizat i are drept scopcorectarea pH-ului apei, atunci cnd acesta difer mult de valoarea considerat normal, respectivap neutr cu valoarea pH-ului 7.

Legea apelor permite mici variaii ale pH-ului n jurul valorii 7 ce indic neutralitatea. Dacapa industrial este mult diferit de valoarea 7 se impunecorectarea pH-ului, cel puin din douamotive:

corodeaz conductele i, n general, toate instalaiile staiei de epurare i prezint riscuride accidente;

afecteaz grav fauna i flora n cazul evacurii ulterioare a apei n emisar. n figura 3.2 este prezentat principiul de funcionare a unei instalaii de neutralizare aapelor

industriale uzate.

Figura 3.2. Instalaie de neutralizare a apei uzate 1 agent neutralizant, 2 intrare ap uzat, 3 evacuare ap neutralizat, 4 i 5 regulatoare pH.

Neutralizarea apelor uzate acide.

Apele acide deregul provin de la fabricile de acizi, din industria metalurgic, din seciile deacoperiri galvanice, rafinrii de petrol, fabrici de ngrminte chimice etc.

Dac n ntreprinderea respectiv n urma proceselor de fabricaie rezult att ap cu caracteracid, ct i ap cu caracter bazic, acestea se pot neutraliza reciproc, fapt ce duce la scdereacosturilor de tratare a apelor.

Pentru apele cu caracter acid cea mai bun substan pentru neutralizare este hidroxidul desodiu, dar are un cost mai ridicat i de aceea n general se utilizeaz carbonatul de calciu ( piatra devar) sau dolomita (care este un carbonat de calciu i de magneziu) sau varul, respectiv oxidul decalciu.

Cantitile necesare de substane pentru neutralizare se stabilesc pe baza determinrii pH-uluii a volumului de apa uzat. Durata procesului de neutralizare depinde de viteza de amestecare asubstanelor i de gradul de omogenizare, dar de regul este de circa 15 minute. In cazul utilizrii,pentru neutralizare, a carbonatului decalciu i aciditii apei uzate datorate acidului sulfuric, reacia decurge astfel:

H2SO4 +CaCO3 = CaSO4 + CO2 + H2O

Produsul rezultat CaSO4 este greu solubil n ap i se depune pe fundul bazinului de

neutralizare.

8/2/2019 Curs PEE Apa-2011

30/149

30

n practic se procedeaz i la realizarea unui filtru granular, ce conine granule de CaCO3 .Apa trece prin acest filtru i are loc reacia de mai sus. Avantajul acestei metode const n faptul c,nu mai trebuie determinat permanent pH-ul apei i calculat necesarul de carbonat de calciu, precumi faptul ca procesul de neutralizare a apei este continuu. Singura problem este de a controla vitezade consum a carbonatului de calciu i de a completa periodic filtru cu material granular.

Procesul de corectare a aciditii apei uzate poatefi accelerat prin introducerea de materialece reacioneaz mai rapid cu acidul din apa uzat. Dintre aceste materiale amintim: varul stins,respectiv hidroxidul de calciu Ca (OH)2 sau oxidul de calciu (CaO), numit i praf de var.

Neutralizarea apelor uzate alcaline

In general apele uzate industriale au un caracter acid, adic au pH-ul sub valoarea 7, dar sunti cazuri, rare, cnd apele industriale uzate au caracter bazic.

Neutralizarea acestor tipuri de ape uzate din motive economice se face cu acizi industrialireziduali provenii din diverse procese industriale sau prin insuflare n apa uzat, de CO2 care provinedin instalaiile de ardere a combustibililor. CO2 insuflat n apa uzat alcalin reacioneaz cu

hidroxizi alcalini dnd natere la carbonai i bicarbonai, conform reaciilor urmtoare: CO2 + 2NaOH = Na2 CO3 + H2 O

CO2 + Na2 CO3 +H2 O = 2NaHCO3

3.3. SEPARAREA PARTICULELOR SOLIDE PRIN CENTRIFUGAREA APEI UZATE

Unele ape industriale uzate conin particule solide aflate n suspensie n cantiti mari. Dacaceste particule au o densitate, comparativ cu apa, mult mai mare ,un procedeu economic i rapid deseparare a acestor particule este utilizarea forei centrifuge.

Dac debitul de ap este mare atunci se poate utiliza instalaia tip ciclon, n care apa intrtangenial cu mare vitez i apoi are un traseu ascendent axial. Particulele cu densitate mare subaciunea forei centrifuge se deplaseaz spre pereii exteriori i apoi cad n partea de jos ahidrociclonului de unde sunt evacuate. Avantajul acestor hidrocicloane este i faptul c n parteasuperioara axial se concentreaz grsimile i uleiurile, care au densitate mai mic. In figura 3.3 esteprezentat un astfel de hidrociclon.

Figura 3.3.Forma constructiv a unui hidrociclon

Acest tip de instalaie nu realizeaz o separare perfect a particulelor i uleiurilor, doar oseparare relativ grosier, dar prezint avantajul simplitii n construcie i funcionare. Pentru debite

8/2/2019 Curs PEE Apa-2011

31/149

31

mici ale apelor uzate i performane ridicate de separare a particulelor solide, se pot utilizaseparatoarele centrifugale de mare turaie, ce pot fi cu ax vertical de rotaie sau cu ax orizontal.n zona axei de rotaie se concentreaz particulele mai uoare, iar n zona pereilor exteriori fa deaxa de rotaie se concentreaz particulele mai grele. i aceste instalaii pot funciona n regimcontinuu sau intermitent.

Datorate costurilor energetice relativ ridicate de funcionare a acestor instalaii, ele seutilizeaz frecvent doar n cazul apelor uzate cu o mare concentraie de suspensii sau pentruconcentrarea nmolurilor.

3.4. FILTRAREA APELOR INDUSTRIALE UZATE

Filtrarea este procedeul de trecere a apelor printr-un mediu poros, unde particulele de micidimensiuni aflate n suspensie suntreinute.

Funcie de dimensiunea porilor filtrului acesta poate retine particule cu dimensiuni mai marisau mai mici. n consecin exist filtre grosiere i filtre foarte fine. La filtrele grosiere reinerea particulelor se face simplu, n sensul c particulele cu dimensiuni mai mari dect porii vor fi reinute.n cazul unor filtre foarte fine reinerea particulelor n filtru este un proces mult mai complex aprndo serie de fenomene fizico chimice ce depind de caracteristicile materialului filtrant ide naturaparticulelor aflate n suspensie n apele uzate.

Curgerea prin medii filtrante poroase se desfoar n condiii de curgere laminar, att ncondiiile iniiale cnd filtrul este curat, ct i dup ce filtru a fost parial colmatat de ctresus pensiile reinute de ctre filtru. Deci curgerea are loc n condiiile legii lui Darcy.

Din categoria filtrelor grosiere menionam grtarele i sitele . Acestea servesc la reinerea particulelor grosiere i care dac ar ajunge n fazele superioare ale epurrii ar deranja bunafuncionare antregului proces de epurare.

Grtarele servesc la reinerea din ap a impuritilor de mari dimensiuni care ar putea duce la

blocarea pompelor sau a vanelor.Grtarele sunt de fapt o reea de bare cu grosimi cuprinse ntre 0,8 1,2 cm aezate la odistana ntre ele de 1,2 6 cm i poziionate nclinat la 30 900 grade faa de orizontal. Viteza deintrare a apei pe grtare este de 0,3 1 m / sec. Datorit faptului c materialele plutitoare rmndepuse pe grtare, acestea trebuie periodic curate, pentru a nu obtura grtarul.

Sitele sunt utilizate pentru reinerea suspensiilor de dimensiuni mijlocii i se caracterizeaz prin mrimea ochiului sitei ce depinde de dimensiunea suspensiilor ce doresc a fi reinute. De regulsunt realizate din plase de srm din oel inoxidabil sau cupru, dar pot fi i site din tabl gurit. iaceste site trebuiesc curite periodic pentru c altfel depunerile obtureaz orificiile i scade debitulapei spre staia de epurare.

Cele mai fine particule aflate n suspensie n apele uzate sunt reinute de ctre filtre. Cele mai

utilizate sunt filtrele care au ca si materiale de filtrare granule de diverse materiale i dimensiuni.Cele mai simple filtre sunt cele ce au ca i material filtrant nisipul cuaros, se pot utiliza i altemateriale atunci cnd se dorete reinerea doar a unor anumite substane n suspensie.

Din punct de vedere al vitezei de trecere al apei prin filtru exist: Filtre lente cu viteze de filtrarecuprinse ntre 0,1 i 0,6 m/h; Filtre rapide cu viteza de trecere a apei prin filtru cuprins ntre 3 i 6 m/h.

Din punct de vedere al presiunii fluidului, filtrele pot fi de dou categorii i anume: Filtre cu presiune; Filtre cu presiune atmosferic.

Avnd n vedere c filtrele dup o anumit perioad de funcionare se colmateaz, respectiv porii din filtru sunt obturai de ctre suspensiile depuse este necesar, atunci cnd pierderea de sarcina pe filtru este prea mare, s se procedeze la curirea filtrului.

8/2/2019 Curs PEE Apa-2011

32/149

32

3.5. SEPARAREA PARTICULELOR N SUSPENSIE PRIN FLOTAIE

Flotaia este procedeul tehnic de eliminare a particulelor fine aflate n suspensie, ntr -unlichid, cu ajutorul bulelor de aer introduse forat n lichid. n general, n cazul apelor uzate menajere,aplicarea acestui procedeu fr adaosuri de coagulani nu a dat rezultate semnificative, n schimb ncazul apelor ce conin grsimi, cum sunt apele uzate de la fabricile de ulei, de la procesarea crnii,laptelui, fabrici de spun, de conserve etc, rezultatele au fostremarcabile, reducndu-se mult volumulnmolurilor n decantoare.

De asemenea, aceast tehnologie se poate aplica la ndeprtarea uleiurilor din apele uza