Simpozionul Impactul AQ-ului comunitar asupra echipamentelor i tehnologiilor de mediu 1

Dezvoltarea instalaiilor compacte de epurare a apelor uzate n contextul managementului durabil al resurselor naturale

GRIGORE VLAD, ANDREA-MELINDA SZCS, MIRCEA CRCIUN

Introducere

Strategia Romniei de aderare la Uniunea European implic necesitatea rezolvrii problemelor de protejare a mediului prin modernizarea tehnologiilor existente, prin realizarea i punerea n funciune a unor instalaii noi performante i prin oferirea unor servicii adaptate exigenelor normelor de mediu.

Rentoarcerea umanitii de la stadiul ultramecanizat i tehnicizat la o civilizaie care contientizeaz rolul vital al naturii, face ca n toate domeniile soluiile care integreaz i protejeaz mediul s fie apreciate i considerate de avangard. Una dintre materializrile acestor studii sunt i microstaiile de epurare. Prin realizarea de microstaii de epurare, sub form compact, cu funcionare autonom, se urmrete reducerea impactului asupra mediului a activitilor umane sau industriale n zone rurale i izolate unde nu exist posibilitatea colectrii apelor uzate i tratarea acestora n staii de epurare comunale.

Prin utilizarea unor tehnologii moderne de epurare (aplicarea unor metode fizico-chimice de tratare a apei, utilizarea de combinaii de filtre biologice) n construcia microstaiilor, se poate obine reducerea semnificativ a cantitii de nmol rezultate n urma epurrii, utilizarea eficient a spaiilor libere existente, creterea fiabilitii i simplificarea operaiilor de ntreinere.

Situaia epurrii apelor uzate

n Europa, s-au fcut eforturi considerabile pentru tratarea apelor reziduale i pentru reducerea apelor uzate deversate. Cu toate acestea, mai este nc de lucru pn la punerea complet n aplicare a directivei privind tratarea apelor reziduale urbane. Progresul realizat pn acum s-a datorat investiiilor de capital i unor forme avansate de tratare.

Tendinele de viitor arat c poluarea apelor urmare deversrii apelor uzate va fi n continuare redus, n special n rile din UE-10, cu sprijin din partea fondurilor structurale i de coeziune UE, ncepnd din 2007. Evoluia din ultimii 20 de ani a politicilor privind tratarea apelor uzate arat c investiiile n instalaiile de tratare, combinate cu stimulente economice reale pentru reducerea polurii la surs, ofer cea mai eficient metod de a reduce acest tip de poluare.

Grigore VLAD, Andrea-Melinda SZCS, Mircea CRCIUN - S.C. ICPE BISTRIA S.A.

3 0 . 0 8 - 3 1 . 0 8 . 2 0 0 6 ; I C P E / U P B ; A g i g e a C o n s t a n a .

2 Simpozionul Impactul AQ-ului comunitar asupra echipamentelor i tehnologiilor de mediu

Prin politici precum directiva privind nitraii, Uniunea European a ncercat s reduc poluarea din agricultur. ntre timp, investiiile fcute de furnizorii de apa continu s asigure calitatea apei potabile. Dar rurile i apele subterane ale Europei continu s fie poluate de infiltraiile de ngrminte i pesticide organice sau minerale. Dei se ateapt ca utilizarea acestor substane chimice s se reduc la nivelul UE-15, n UE-10 se preconizeaz o cretere cu 35 % a utilizrii ngrmintelor pn n 2020, pe msur ce agricultura se intensific.

Multe zone din Europa se vor confrunta n continuare cu probleme privind calitatea apelor subterane, ntruct dureaz zeci de ani pn cnd substanele poluante infiltrate n pmnt ajung n ruri, lacuri i rezervelor de ap. Prevenirea, prin schimbarea practicilor agricole, este mai eficient dect combaterea polurii, n special pe termen lung.

Analiza statistic a situaiei principalelor surse de ape uzate n Romnia, conform rezultatelor supravegherii efectuate n anul 2005, a relevat urmtoarele aspecte globale:

Fa de un volum total evacuat de 4034,808 milioane m3/an, 2626.139 milioane m3/an, deci 65.1%, constitue ape uzate care trebuie epurate.

Din volumul total de ape uzate necesitnd epurare i anume, 2626.139 milioane m3/an, 539.051 milioane m3/an, respectiv circa 20.5%, au fost suficient (corespunzator) epurate. n rest 1193.851 milioane m3/an, adic circa 45 %, reprezinta ape uzate neepurate i 893.237 milioane m3/ an, circa 34 %, ape uzate insuficient epurate. Prin urmare n anul 2005, cca. 79 % din apele uzate, provenite de la principalele surse de poluare, au ajuns n receptorii naturali, n special ruri, neepurate sau insuficient epurate.

Referitor la aportul de ape uzate repartizat pe activiti din economia naional cel mai mare volum de ape uzate, inclusiv cele convenional curate, a fost evacuat de uniti din domeniile: Energie electric i termic: 2060.442 milioane m3/an - peste 51 % din total; Gospodrie comunal: 1482.236 milioane m3/an - peste 36 %; Prelucrri chimice: 194.199 milioane m3- cca. 5 %, Industrie metalurgic i construcii de maini: 124.807 milioane m3/an, cca. 3%.

Din punct de vedere al apelor uzate necesitnd epurare, cele mai mari volume au fost evacuate n cadrul activitatilor: Gospodrie comunal: 1482.058 milioane m3/an - peste 56 %; Prelucrri chimice: 189.077 milioane m3- peste7 %, Industrie metalurgic i construcii de maini: 123.593 milioane m3/an, peste 4%.

Cele mai mari volume de ape uzate neepurate, provin de la uniti din domeniile: Gospodrie comunal: 585.638 milioane m3/an - cca. 49.05%. Cu o contribuie mult mai redus, se nscriu unitile din cadrul activitii Prelucrri chimice: 23.723 milioane m3/an; - circa 2%.

Referitor la apele uzate insuficient epurate, activitile cu cea mai mare pondere se ordoneaz astfel: Gospodrie comunal: 554.328 milioane m3/an - circa 62%;

3 0 . 0 8 - 3 1 . 0 8 . 2 0 0 6 ; I C P E / U P B ; A g i g e a C o n s t a n a .

Simpozionul Impactul AQ-ului comunitar asupra echipamentelor i tehnologiilor de mediu 3

Prelucrri chimice: 103.875 milioane m3/an cca. 11 %; Industrie extractiv: 23.547 milioane m3/an - peste 2,6 %, Industrie metalurgic i construcii de maini: 21.832 milioane m3/an cca. 2.4 %; Industria de prelucrare a lemnului: 20.678 milioane m3/an - peste 2,3 %.

Impactul surselor de poluare asupra receptorilor naturali depinde n afar de debitul efluent i de ncrcarea cu substane poluante. Sub acest aspect, se evideniaz urmtoarea repartizare, pe activiti economice:

din punct de vedere al ncrcrii cu substane organice, suspensii, sruri minerale i ioni de amoniu: 1. Gospodrie comunal; 2. Prelucrri chimice; 3. Industria extractiv (suspensii, sruri minerale); 4. Zootehnie (substane organice, amoniu);

relativ la poluarea cu micropoluani: cianuri, fenoli, detergeni: 1. Gospodrie comunal; 2. Prelucrri chimice; 3. Industrie metalurgic + construcii de maini; 4. Industria extractiv;

relativ la ncarcare cu metale grele: 1. Industria extractiv, 2. Prelucrri chimice, 3. Industrie metalurgic + construcii de maini, Gospodrie comunal.

n concluzie, cota parte cea mai mare din potenialul de poluare aparine unitilor din domeniile gospodriei comunale, industriei chimice, dup care urmeaz agenii economici din industriile extractiv, metalurgic etc.

Fa de numrul total de 1310 de staii i instalaii de epurare i stocare investigate n anul 2005, 492 de staii, reprezentnd 37.6 %, au funcionat corespunztor, iar restul de 818 staii, adic 63.4%, necorespunztor.

Una dintre cauzele situaiei actuale n domeniul tratrii apelor o constituie lipsa banilor. Implementarea directivelor din domeniul alimentrii cu ap i epurrii apelor uzate implic eforturi financiare considerabile. Costurile asociate implementrii standardelor n materie de calitatea apei au fost estimate la circa 15 miliarde euro i vor fi suportate parial de Uniunea European (circa 500 milioane euro anual), bugetul statului i din imprumuturi de la instituiile financiare internaionale. Guvernul Romniei va contracta de la Banca European de Investiii (BEI) un mprumut n valoare de 41,5 milioane euro pentru reabilitarea reelelor de alimentare cu ap n mediul urban. Creditul va fi restituit ntr-un interval de 25 ani, dup o perioad de graie de ase ani. Proiectul vizeaz reabilitarea i modernizarea sistemelor de alimentare cu ap i tratare a apelor uzate n municipiile Baia Mare, Bistria, Drobeta-Turnu Severin, Piteti i Rmnicu Vlcea. Costul total net al lucrrilor este de 181,1 mil. lei.

Principiul constructiv al unei staii compacte de epurare a apelor uzate

Dei difer prin dimensiuni i tehnologii folosite, cea mai mare parte a staiilor de epurare a apelor uzate menajere au o schem constructiv apropiat. Exist i unele realizate pe vertical, tip turn, dar majoritatea sunt pe orizontal. Ocup relativ mult teren, dar o parte din instalaii se pot realiza n subteran, cu spaii verzi deasupra.

3 0 . 0 8 - 3 1 . 0 8 . 2 0 0 6 ; I C P E / U P B ; A g i g e a C o n s t a n a .

4 Simpozionul Impactul AQ-ului comunitar asupra echipamentelor i tehnologiilor de mediu

Fig. 1. Schema unei staii compacte de epurare.

ncrcat cu materii biodegradabile, apa rezidual necesit un tratament biologic, unde bacteriile consum materia organic n prezena oxigenului introdus de aeratoare. n momentul n care apa uzat ntlnete o suprafa de contact, la interferena dintre aceasta i apa uzat se dezvolt bacterii i alte numeroase microorganisme. Acestea dau natere imediat la membrane sau pojghie (la filtrele biologice, la cmpurile de irigare i filtrare etc.) i la flocoane biologice (n bazinele cu nmol activ), care abund n organisme unicelulare sau complexe, constituind aa-numita biomas. Biomasa are mare putere de transformare a materiilor solide din apa uzat aflate sub diferite forme - suspensie, coloidale, dizolvate.

Deoarece epurarea biologic este un fenomen de suprafa, realizarea acesteia este n funcie de suprafaa de contact. Suprafaa flocoanelor care se formeaz n bazinele cu nmol activ este evaluat la 1600 m2 / m3 de volum de bazin de aerare. n cazul filtrelor biologice, mrimea peliculei poate atinge 40080.000 m2/m3 (800-1100 m2/m3 la filtrele imersate cu suport mobil, 200-80.000m2/m3 la filtrele imersate cu suport fix i 150-700 la filtrele umede). Formarea i meninerea flocoanelor i peliculelor biologice se realizeaz prin oxigenarea (aerarea) apei sau ventilaie n treptele biologice aerobe i fr oxigenare n treptele anoxice sau anaerobe.

Dac pentru apele menajere este suficient o singur treapt de epurare biologic, apele industriale, cu ncrcri de 3 pn la 7 ori mai mari, necesit dou sau mai multe trepte biologice. Acestea pot fi realizate prin utilizarea combinat a filtrelor biologice, care pot trata debite mari de ap fr a se colmata, producnd cantiti mici de nmol (de pn la 10 ori mai reduse dect n tehnologia cu nmol activ).

Microstaiile de epurare a apelor pe piaa din Romnia

Apariia i dezvoltarea firmelor private mici i mijlocii, industriale i de turism, construite n zone rurale, fr canalizare i unde nu exist staii de epurare comunale a crescut cererea de instalaii i staii compacte de epurare a apelor uzate, cu autonomie mare de

3 0 . 0 8 - 3 1 . 0 8 . 2 0 0 6 ; I C P E / U P B ; A g i g e a C o n s t a n a .

Simpozionul Impactul AQ-ului comunitar asupra echipamentelor i tehnologiilor de mediu 5

fucionare. Acestea nu se fabric n ar i sunt importate de la firme productoare din Belgia, Cehia, Elvetia, Germania, Italia, Ungaria etc.

S-a constatat c n staiile de epurare care funcioneaz pe baza tehnologiilor de epurare convenionale cu nmol activ, n treptele de epurare biologic, rezult cantiti mari de nmol n exces care trebuie vidanjat des sau care necesit linii tehnologice de ngroare, condiionare, deshidratare i mineralizare. Acestea mresc costurile echipamentelor, a apei epurate, mresc volumele staiilor, micoreaza fiabilitatea i mentenabilitatea i presupun personal specializat, dublnd sau triplnd costurile staiilor mici i ale microstaiilor. Din aceste considerente, apare ca necesar realizarea n ar de tehnici de epurare performante, prin folosirea tehnologiilor de vrf n procesul de epurare biologic a apei, care s duc la reducerea suprafetelor active, la reducerea dimensiunilor staiilor de epurare i a cantitii nmolului format i la micorarea consumurilor energetice.

Staiile de epurare compacte sunt echipamente pentru epurarea apelor uzate menajere provenite de la comuniti de 5-500 LE (locuitori echivaleni). Sistemele i gsesc aplicabilitatea oriunde nu exist reea de canalizare sau costurile de racordare la canalizare sunt prea ridicate. Epureaz mecano-biologic apa uzat provenit de la: case, vile sau cartiere de vile, hoteluri, restaurante, campinguri, coli, uniti militare, cldiri administrative ale unitilor comerciale, industriale i ale fermelor.

Apele epurate de sistem pot fi deversate n orice emisar (pru, ru, lac etc.) deoarece se ncadreaz n normele europene i n normele naionale NTPA 001-2002. Ele reprezint cea mai modern i eficient soluie de protecie a apelor freatice i de suprafa. Prin epurarea imediat i nu doar stocarea lor ntr-un bazin prin care se pot infiltra n sol (este cazul foselor septice), se nltur pericolul contaminrii pnzei freatice ct i a mediului ambiant n general.

Fig. 2. Microstaie modular de 150 LE realizat de firma ORM (Omnia Resina Mazzotti).

3 0 . 0 8 - 3 1 . 0 8 . 2 0 0 6 ; I C P E / U P B ; A g i g e a C o n s t a n a .

6 Simpozionul Impactul AQ-ului comunitar asupra echipamentelor i tehnologiilor de mediu

Prin eliminarea necesitii de a vidanja sptmnal sau lunar (este cazul foselor septice, n funcie de ncrcare), microstaiile de epurare aduc beneficiarilor economii importante. Ele sunt construcii compacte din materiale rezistente, cu deosebite proprieti fizico-chimice.

Fig. 3. Microstaie AS-NIKKOL de 28-55 LE.

Se utilizeaz materiale compozite, materiale plastice armate, care prezinta o foarte bun rezistent fizico-chimic n timp i nu i modific proprietile la variaiile de temperatur. Materialele compozite reprezint o alternativ solid la materialele tradiionale precum oelul, betonul sau polietilena. Acestea din urm pot rugini, fisura, sparge sau dezlipi i faciliteaz apariia de depuneri pe pereii interiori ai bazinelor care in timp duc la dereglarea proceselor de epurare ct i la colmatarea conductelor.

Fig. 4. Microstaie de epurare biologic din materiale plastice BIO CLEANERcu capacitatea de 30-45 LE.

Materialele compozite i materialele plastice n schimb, sunt cu mult mai stabile i rezistente, nu faciliteaz depunerile pe interior, nu sunt corodate de sol i nu necesit

3 0 . 0 8 - 3 1 . 0 8 . 2 0 0 6 ; I C P E / U P B ; A g i g e a C o n s t a n a .

Simpozionul Impactul AQ-ului comunitar asupra echipamentelor i tehnologiilor de mediu 7

ntreinere special. Se elimin pericolul contaminrii pnzei freatice prin infiltrarea dejeciilor prin pereii sau radierul foselor septice. Rezervorul se instaleaz direct n sol, fr a mai necesita construcii suplimentare. Suprafaa ocupat este minim i este n funcie de spaiul disponibil. Costurile de exploatare sunt minime i se compun din costul energiei electrice consumate i cel al vidanjrii anuale. Consumurile de electricitate variaz ntre 0,3 kW/h pentru staia de 5 LE i 8 kW/h pentru cea de 500 LE comparativ cu fosele septice la care operaia de vidanjare trebuie efectuat sptmnal, microstaiile de epurare, prin procesul biologic de epurare utilizat, necesit doar vidanjare anual.

Motivul const n faptul c tehnologia de epurare este mecano-biologic i nu necesit adaos de substane chimice; microorganismele care se dezvolt n staie hrnindu-se cu materiile organice prezente n apa uzat menajer.

Apa care iese din staie este perfect clar i inodor, fr depuneri sau suspensii. Nu degaj mirosuri neplcute. Funcionarea staiei nu necesit supraveghere ci doar o inspecie periodic de rutin. Pot fi instalate fr restricii n curi, n vecintatea cldirilor sau chiar n subsolul acestora.

Folosirea de tehnologii avansate i echipamente performante n instalaiile de tratare i epurare a apelor duce la protecia bazinelor hidrografice, un domeniu tot mai important n asigurarea cantitativ i calitativ a hranei populaiei, o prioritate n plan naional i internaional. n acest sens se nscriu i preocuprile noastre de a realiza echipamente ct mai eficiente pentru epurarea apei uzate, pentru pstrarea nealterat a rurilor sursa de baz a apei potabile din aglomerrile urbane.

3 0 . 0 8 - 3 1 . 0 8 . 2 0 0 6 ; I C P E / U P B ; A g i g e a C o n s t a n a .