1

FACULTATEA DE INSTALAII

MUREAN MIRCEA-VLAD

LUCRARE DE DISERTAIE

STUDIU PRIVIND SOLUIILE DE EPURARE A APELOR UZATE PROVENITE DE LA O AEZARE

RURAL

Conductor tiinific, .l.dr.ing. Hdrean Adriana

________________________ 2012 ________________________

2

CUPRINS

CUPRINS .................................................................................................................................................................... 2 TERMINOLOGIE ...................................................................................................................................................... 4 LISTA PRINCIPALELOR ABREVIERI UTILIZATE N LUCRARE ............................................................... 6 1 INTRODUCERE ................................................................................................................................................ 7

1.1 SCOPUL LUCRRII .................................................................................................................................. 7 1.2 NECESITATEA LUCRRII ...................................................................................................................... 7

2 STADIUL CUNOATERII N DOMENIUL TEMATICII PROPUSE ....................................................... 9 2.1 SITUAIA PE PLAN MONDIAL N DOMENIUL TEMATICII PROPUSE ............................................ 9

2.1.1 Resursele mondiale de ap sub ameninare ............................................................................................ 9 2.1.2 Protecia resurselor de ap realizri i pericole ............................................................................... 10

2.2 SITUAIA PE PLAN NAIONAL I INTERNAIONAL N DOMENIUL TEMATICII PROPUSE ... 11 2.2.1 Evaluarea sistemelor centralizate de colectare a apelor uzate din rile n curs de dezvoltare ........... 11 2.2.2 Europa directiva cadru privind apa ................................................................................................... 14 2.2.3 Protecia apelor n Romnia ................................................................................................................. 18

2.3 ANALIZA CRITIC A STADIULUI ACTUAL ...................................................................................... 19 2.3.1 Stadiul actual de dezvoltare n privina colectrii i epurrii apelor din Romnia .............................. 19 2.3.2 Infrastructura sistemului de colectare i epurare ape uzate ................................................................. 20 2.3.3 Analiza staiilor de epurare a apelor uzate din Romnia ..................................................................... 21

2.4 OBIECTIVELE CERCETRII ................................................................................................................. 23 2.5 CONCLUZII PARIALE ......................................................................................................................... 24

3 MEDODICA DE CALCUL ............................................................................................................................. 25 3.1 NOIUNI GENERALE ............................................................................................................................ 25 3.2 STABILIREA GRADULUI DE EPURARE ............................................................................................. 26

3.2.1 Calculul gradului de epurare necesar .................................................................................................. 27 3.3 CALCULUL CONCENTRAIILOR REALIZATE PENTRU ETAPELE DE EPURARE PRIMAR I SECUNDAR (MTS, CBO5, CCO, N, P) .............................................................................................................. 29 3.4 CONCLUZII PARIALE ......................................................................................................................... 36

4 PROIECTAREA TEHNOLOGIC A UTILAJELOR ................................................................................ 38 4.1 INTRODUCERE ....................................................................................................................................... 38 4.2 TEHNICA SBR ......................................................................................................................................... 38

4.2.1 Linia Tehnologic ................................................................................................................................. 38 4.3 PROIECTAREA TEHNOLOGIC A UTILAJELOR .............................................................................. 41 4.4 CONCLUZII PARIALE ......................................................................................................................... 46

5 CONTRIBUII PROPRII N DOMENIUL TEMATICII PROPUSE ....................................................... 47 5.1 INTRODUCERE ....................................................................................................................................... 47 5.2 COSTURI DE OPERARE ENERGIE CONSUMAT .......................................................................... 47 5.3 SURS ALTERNATIV NECONVENIONAL DE EPURARE A APELOR UZATE ...................... 50

5.3.1 Biofiltrarea ........................................................................................................................................... 50 5.4 AVANTAJELE I DEZAVANTAJELE SISTEMULUI PROPUS .......................................................... 53

5.4.1 Avantaje i dezavantaje tehnologie de epurare SBR ............................................................................. 53 5.4.2 Avantaje i dezavantaje Biofiltru .......................................................................................................... 54

5.5 MODUL DE VALORIFICARE A REZULTATELOR ............................................................................. 58

6 CONCLUZII FINALE .................................................................................................................................... 59 6.1 NOIUNI GENERALE ............................................................................................................................ 59 6.2 CONCLUZII PE CAPITOLE .................................................................................................................... 59

6.2.1 Concluziile capitolului 2 - Stadiul cunoaterii n domeniul tematicii propuse ..................................... 59 6.2.2 Concluzii ale capitolului 3 - Medodica de calcul ................................................................................. 59 6.2.3 Concluzii ale capitolului 4 - Studiu de caz............................................................................................ 61

6.3 DOMENIU DE APLICARE A METODEI ............................................................................................... 61

3

6.4 DIRECII DE CERCETARE ULTERIOAR .......................................................................................... 61

BIBLIOGRAFIE ....................................................................................................................................................... 62 ANEXE ...................................................................................................................................................................... 63

ANEXA 1 PLAN STATIE EPURARE TEHNOLOGIE SBR ............................................................................................. 63 ANEXA 2 PLAN SECTIUNI TEHNOLOGIE SBR ......................................................................................................... 63 ANEXA 3 PLAN FLUX TEHNOLOGIC SBR ............................................................................................................... 63 ANEXA 4 PLAN FLUX TEHNOLOGIC HIBRID ........................................................................................................... 63 ANEXA 5 PLAN STATIE DE EPURARE HIBRIDA ....................................................................................................... 63 ANEXA 6 PLAN SECTIUNI BIOFILTRU ..................................................................................................................... 63

4

TERMINOLOGIE

Apa potabil Este apa care indeplinete indicatorii de potabilitate prevzui de legislaia n vigoare.

Ape uzate menajere Sunt apele rezultate din folosirea apei in gospodarii, institutii publice si servicii, care provin cu precadere din metabolismul uman si din activitati menajere si igienico-sanitare.

Aerare Expunerea la aer, adugarea oxigenului n apele reziduale; Aerob Organism care folosete oxigenul pentru degradarea substanelor

organice (pentru respiraia celular). Anaerob Proces metabolic care are loc n absena oxigenului; microorganism

care preia oxigenul necesar proceselor metabolice din subtstane oxidate.

Barbotare Procedeu de introducere forat a unui gaz n mediu apos. Biodegradare Proces de descompunere a unor substane sau materiale organice sub

aciunea organismelor vii (bacterii sau ciuperci microscopice). Biofiltru Microorganisme (bacterii) fixate pe un suport care ajut la eliminarea

unor compui organici reziduali din ape sau gaze; compuii organici sunt biodegradai la compui inofensivi. n cazul epurrii apei suportul pe care se dezvolt este nisipul.

Denitrificare Proces bacterian anaerob n care azotaii sunt redui la azit gazos i oxizi de azot. Proces prin care are loc mineralizarea compuilor cu azot din sol sub aciunea bacteriilor facultativ anaerobe, obinndu-se azotai, amoniac i chiar azot molecular.

Consumul biochimic de oxigen la 5 zile

Exprimat in mg/dm3 reprezint cantitatea de oxigen consumat de ctre bacterii i alte microorganisme pentru descompunerea biochimic,n condiii aerobe,a substanelor organice biodegradabile la temperatura i n timpul standard, de obicei la 20C i 5 zile.

Consumul chimic de oxigen

Sau oxidabilitatea apei, reprezint cantitatea de oxigen n mg/dm3, necesar pentru oxidarea tuturor substanelor organice sau minerale oxidabile, fr ajutorul bacteriilor. Oxidabilitatea reprezint cantitatea de oxigen echivalent cu consumul de oxidat.

Sistem de canalizare divizor

Este sistemul public de canalizare care asigura colectarea, transportul, epurarea si evacuarea in emisar, separata, a apelor uzate si a apelor meteorice.

Sistem de canalizare unitar

Este sistemul public de canalizare care asigura colectarea, transportul, epurarea si evacuarea in emisar, in comun, atat a apelor uzate, cat si a apelor meteorice.

Emisar Ap care colecteaz apele uzate provenite din diferite activiti industriale, casnice i care apoi ajung ntr-o ap mai mare.

Nmol activ Biomas produs prin creterea microorganismelor n bazine de aerare i care ia parte la procesul de epurare a apelor uzate cu nmol activ.

Grad de epurare necesar Reprezinta eficiena de eliminare obligatorie a unui anumit poluant, se stabilete pe baza caracteristicilor calitative ale apelor uzate la intrarea n staia de epurare i a condiiilor de descrcare a efluentului epurat n receptori, condiii determinate conform NTPA 001, NTPA 011 i a prevederilor cuprinse n avizele i autorizaiile de gospodrire a apelor i de protecie a mediului.

5

Tratabilitatea unei ape uzate

Reprezint capacitatea acesteia de a-si micora complexitatea i numrul compuilor organici, datorit aciunii microorganismelor n procesul de epurare biologic.

Azotul total Azotul sub form de amoniac liber, azotul organic, nitriii i nitraii constituie azotul total din apa uzat brut.

Nitriii Nitriii din apa uzat provin din oxidarea incomplete a amoniacului, n prezena bacteriilor nitrificatoare. Cantitile maxime de nitrii din apele uzate menajere nu depesc 0,1mg/dm3.

Nitraii Nitraii provin din mineralizarea substanelor organice poluante de natur proteic ce conin azot. Cantitile de nitrai n apa uzat menajer variaz ntre 0,1-0,4 mg/dm3.

Nitrificare Procesul de oxidare a amoniaculului rezultat din descompunerea resturilor animale i vegetale din sol cu formare de azotai sub aciunea bacteriilor nitrificatoare.

Poluant Orice substan solid, lichid, sub form gazoas sau de vapori sau form de energie care, introdus n mediu, modific echilibrul constituenilor acestuia i al organismelor vii i aduce daune bunurilor materiale.

Coagularea-flocularea Sunt metode de tratare a apelor, care faciliteaz eliminarea particulelor coloidale din apele brute, prin adugarea de ageni chimici, aglomerarea particolelor coloidale i respectiv separarea lor ulterioar prin decantare, flotaie cu aer dizolvat, filtrare. n afar de eliminarea coloizilor i reducerea urbiditii din apele de suprafa, prin coagulare se reduc parial culoarea, gustul, mirosul, respectiv coninutul de microorganisme.

Bazine cu nmol activ Reprezint construcii pentru epurarea apelor uzate care are loc n prezena unui amestec de nmol activ cu ap uzat, agitat n permanen i aerat.

6

LISTA PRINCIPALELOR ABREVIERI UTILIZATE N LUCRARE

MTS Materii solide totale CBO5 Consumul biochimic de oxigen la 5 zile CCO Consumul chimic de oxigen COT Carbon organic total AUB Ap uzat brut DP Decantor primar BNA Bazin cu nmol activat DS Decantor secundar E Efluent BNA cu nitrif Nitrificare n bazinul cu nmol activat n.a.r Nmol activ recirculat G/S grtare/site Dz deznisipator SG separator grsimi N Azot P Fosfor ci Este concentraia iniial a substanei pentru care se determin gradul de

epurare.

cf Este concentraia aceleiai substane, dup epurarea apelor uzate, stabilit n aa fel nct, dup amestecul cu apa emisarului, valoarea acesteia s rmn sub limita prevzut n NTPA.

7

1 INTRODUCERE Pmntul conine imense cantiti de ap ale crei proprieti sunt indispensabile vieii. Fr

culoare, fr miros, fr gust, fr calorii, i cu toate acestea, apa este un element vital pentru toate formele de via de pe pmnt. Niciun om, niciun animal i nicio plant nu pot tri fr ea. De la balena la microb, apa este esenial pentru toi; i nimic altceva nu o poate nlocui, aceasta avnd un rol vital i pentru sntatea uman. Fr ap, nu ar exista via. n plus, apa este crucial pentru dezvoltarea durabil la nivel socio-economic.

1.1 SCOPUL LUCRRII

Obiectivul principal al epurrii apelor uzate l constituie ndeprtarea substanelor n suspensie, coloidale i n soluie, a substanelor toxice, a microorganismelor, etc., din apele uzate, n scopul proteciei mediului nconjurtor.

Evacuarea apelor uzate neepurate sau epurate necorespunztor poate prejudicia direct sntatea public i a mediului nconjurtor.

Staiile de epurare reprezint ansamblul de construcii i instalaii, n care apele de canalizare sunt supuse proceselor tehnologice de epurare, care le modific n aa fel calitile, nct s ndeplineasc condiiile prescrise, de primire n emisar i de ndeprtare a substanelor reinute din aceste ape.

Sntatea public i protecia mediului nconjurtor, mpreun cu reducerea consumului de energie convenional sunt principalele interese i probleme majore de interes mondial. Scopul lucrrii este de a menine sntatea public i de a proteja mediul nconjurtor prin gsirea unei metode de epurare a apelor uzate menajere provenite de la o aezare rural, soluie practic din punct de vedere tehnic i adaptat ncrcriilor reale cu poluani evacuai de la aglomerrile umane n receptorii naturali, care n acelai timp s reduc la minim costurile de exploatare.

1.2 NECESITATEA LUCRRII

n perioada actual, pe fondul dezvoltrii zonelor de locuit, prin atenia acordat calitii mediului i avnd n vedere noile cerine din ce n ce mai restrictive, att cu privire la emisiile de substane poluante, ct i la controlul acestora, staiile de epurare a apelor uzate trebuie s realizeze parametrii impui pentru evacuarea acestora n mediul natural, n conformitate cu limitele impuse de legislaia n vigoare.

Avnd n vedere necesitatea tot mai acut a prevenirii problemelor rezultate din tratarea necorespunztoare a apei i a protejrii calitii acesteia, s-a propus elaborarea unei Directive Cadru privind Apa, la nivel european. Dup un proces decizional care a durat aproape 10 ani, n 1997 a fost publicat prima versiune a actului legislativ, fiind supus dezbaterii Parlamentului European de dou ori: n februarie 1999 i n februarie 2000. Textul final a fost adoptat n octombrie 2000 i a intrat n vigoare odat cu publicarea n Jurnalul Oficial OJ L327 din decembrie 2000 sub numele Directiva Parlamentului i a Consiliului European 60/2000/EC privind stabilirea unui cadru de aciune comunitar n domeniul politicii apei, reprezentnd piatra de temelie n istoria politicilor de ap din Europa.

n procesul de aderare la Uniunea European, conform capitolului III din Acordul de Aderare, Romnia trebuie s i asume obligativitatea aproximrii cadrului legislativ naional cu legislaia Uniunii Europene 18 Directive (17 Directive plus Directiva Cadru) n domeniul apelor.

Termenul de tranziie final pentru implementarea Directivei a fost stabilit la 31 decembrie 2018, cu termene intermediare pentru colectarea i epurarea apelor uzate urbane.

8

Avnd n vedere att poziionarea Romniei n bazinul hidrografic al fluviului Dunrea i bazinul Mrii Negre, ct i necesitatea proteciei mediului n aceste zone, Romnia a declarat ntregul su teritoriu ca zon sensibil. n ceea ce privete gradul de epurare, epurarea secundar (treapt biologic) este o regul general pentru aglomerrile mai mici de 10.000 locuitori echivaleni, ns uneori se poate impune inclusiv treapta teriar de tratare.

Au fost stabilite standarde privitoare la apele uzate urbane care intr n reelele de canalizare ale localitilor i care, nainte de a fi evacuate n receptorii naturali, trebuie s fie supuse unei epurri corespunztoare.

Calitatea apelor de suprafa este influenat de evacurile de ape uzate, cnd acestea nu sunt preepurate sau insuficient epurate nainte de a fi descrcate n emisar. Statisticile anuale pe principalele surse de ap n Romnia, respectiv Sinteza calitii apelor din Romnia, elaborat anual de Administraia Naional Apele Romne, n perioda 2007-2009, a publicat c n 2005, erau racordai la staia de epurare 34,9% locuitori (fa de 48,7% racordai la reeaua de canalizare). Din cele 61 de staii de epurare analizate, doar 8% ndeplinesc condiiile de performan i indicatorii de descrcare conform NTPA 011/2002.

n anul 2009 au fost identificate 371 staii de epurare , numai 14 staii de epurare sunt conforme cu cerinele Directivei 91/271/CEE, pentru treapta secundar de epurare.

n urmtorii 10 ani vor fi construite sute de staii de epurare: pentru aglomerri > 10.000 l.e. pn n anii 2013 - 2015 i pentru aglomerri < 10000 l.e. pn n anul 2018.

Analiznd aceste date se observ necesitatea lucrrii de fa, prin gsirea unei metode de epurare practic din punct de vedere tehnic i adaptat ncrcriilor reale cu poluani evacuai de la aglomerrile umane n receptorii naturali, care s erspecte cerinele Directivelor n vigoare, i care n acelai timp s reduc la minim costurile de exploatare.

9

2 STADIUL CUNOATERII N DOMENIUL TEMATICII PROPUSE

2.1 SITUAIA PE PLAN MONDIAL N DOMENIUL TEMATICII PROPUSE

2.1.1 Resursele mondiale de ap sub ameninare

n prezent , resursele de ap ale lumii sunt n pericol. n ultimii 250 de ani, lumea a cunoscut o dezvoltare extraordinar, att din punct de vedere demografic, ct i economic. Acest proces a favorizat transformri sociale importante i o cerere mereu crescnd de mai multe resurse naturale. Urbanizarea, dezvoltarea industrial, dar i extinderea produciei agricole au un impact semnificativ asupra cantitii i calitii resurselor de ap. Din aceast cauz, supraexploatarea bazinelor de ap i deteriorarea calitii acesteia au devenit o tendin global.

Astzi, n pofida abundenei de ap dulce de pe pmnt, o treime din populaia lumii triete n zone afectate de lipsa de ap. Lipsa apei apare cnd cererea de ap depete oferta valabil ntr-o anumit perioad de timp sau cnd apa nu poate fi utilizat datorit calitii slabe a acesteia. Datorit acestui fapt, cantitatea resurselor de ap dulce este redus (prin supraexploatarea stratului acvifer, secarea rurilor etc.), dar i calitatea acestora (prin eutrofizare, poluarea materialelor organice, salinitate excesiv etc.).

nc de la mijlocul anilor 1990, 80 de ri, cu o populaie reprezentnd circa 40% din totalul populaiei la nivel mondial, au trecut printr-o criz serioas de ap, att n zone urbane, ct i rurale, ca urmare a dezvoltrii socio-economice din ultimele decenii.

Datorit polurii solului i a apelor de suprafa se nregistreaz o cerere crescnd pentru surse de ap potabil i se pot remarca schimbri rapide i din ce n ce mai complexe n ceea ce privete producia i consumul de resurse naturale. Mai mult de jumtate din fluviile mari ale lumii sunt grav secate i poluate, degradnd i otrvind ecosistemele din apropierea lor, ameninnd sntatea i existena celor ce depind de ele.

Pericolul polurii resurselor de ap nu este un fenomen ntlnit numai n rile n curs de dezvoltare, dar se poate observa c rile afectate de acest fenomen sunt, cu precdere, cele cu un nivel de trai extrem de sczut: la nivel mondial, 0,9 miliarde de oameni nu au acces la surse de ap potabil i 2,5 miliarde sunt afectati de lipsa unor sisteme de canalizare adecvate. Dei n prezent se nregistreaz progrese n ce privete accesul la surse de ap potabil, provocarea de a soluiona problema sistemelor de canalizare eficiente este mai mare dect se preconiza a fi. Estimrile indic faptul c aproximativ jumtate din populaia aparinnd rilor n curs de dezvoltare este expus la surse de ap poluate, care cresc incidena epidemiilor; majoritatea acestor oameni triesc n Africa sau Asia.

Provocrile cu care se va confrunta omenirea n viitor sunt evidente: se preconizeaz c populaia urban a lumii subdezvoltate se va dubla ntre anii 2000 i 2030 de la 2 miliarde la 4 miliarde de oameni, cea mai mare cretere nregistrndu-se n Asia. Pn la acea dat, 58% din populaia lumii va locui n zone urbane i semi-urbane. Scenarii pesimiste prognozeaz c pn n 2050, aproape 7 miliarde de oameni din 60 ri vor tri n condiii de pneurie de ap. Pe de alt parte, exist i prognoze mai optimiste care estimeaz c doar 2 miliarde de oameni din 48 de ri vor fi afectai de acest fenomen.

n ultimii 30 de ani, n cadrul a nenumrate iniiative naionale i internaionale s-a vorbit deschis despre criza apei la nivel mondial. n anul 1980, a fost lansat proiectul Deceniul Internaional al Resurselor de Ap i a Sistemului de Canalizare (IWSSD). La aa numita conferin Rio din 1992, apa a fost identificat ca fiind unul dintre elementele cheie ale dezvoltrii durabile.

10

Obiectivul general este acela de a ne asigura c sursele de ap existente sunt potabile i corespund normelor de calitate avnd n vedere necesitile tuturor locuitorilor Pmntului, n timp ce se urmrete prezervarea funciilor hidrologice, biologice i chimice ale ecosistemelor, adaptnd activitile umane la capacitile naturii i lund msuri pentru a prentmpina epidemiile. n septembrie 2000, 189 de state membre ONU au adoptat aa-numitele Obiective de

dezvoltare Millenium, stabilind inte bine definite pentru chestiunile cele mai presante de dezvoltare ale lumii. Cel de-al aptelea obiectiv este acela de a susine mediul nconjurtor. inta a zecea este asociat cu resursele de ap i cu sistemul de canalizare. Accesul la un sistem de canalizare a fost adugat la Summit-ul de Dezvoltare Durabil de la Johannsburg.

Obiectivul numrul 10 este: Pn n 2015, se va reduce la jumtate procentul populaiei care nu are acces la ap potabil i la un sistem de canalizare adecvat.

Pentru a satisface acest obiectiv, pn n 2015, 1 miliard de locuitori din zonele urbane i aproape 900 milioane de persoane din comunitile rurale mai trebuie s fie legate la un sistem de colectare centralizat a apelor uzate; acest lucru echivaleaz cu deservirea aproximativ a jumtate de milion de oameni n plus n fiecare zi.

2.1.2 Protecia resurselor de ap realizri i pericole

n ncercarea de a prentmpina situaiile existe n prezent i prognozele pesimiste din viitor, nc din anii 1980, au fost lansate diverse iniiative pe diferite direcii, n urma crora s-au obinut rezultate ncurajatoare. n timp ce pe parcursul anilor 1990, numai 77% din populaia lumii a putut folosi surse mai sigure de ap potabil, n 2002 s-a reuit atingerea unui procent de 83%. Deteriorarea infrastructurii alimentrilor cu ap din multe ri n curs de dezvoltare a fost oprit n majoritatea locurilor.

n ultimii civa ani, guvernele au dezvoltat abordri mai eficiente pentru a opri extinderea crizei de ap, cum ar fi:

au fost dezvoltate cadre legale mai eficiente, i n multe locuri, aplicarea legii a fost mbuntit

politica apei a fost recunoscut ca fiind un element important i vital pentru dezvoltarea socio-economic durabil

resursele de ap pot fi evaluate mai eficient prin intermediul aplicrii unor noi metode de proiectare i prin dezvoltarea unor tehnologii inovative

s-a accentuat conservarea i folosirea raional a apei pentru producia de alimente i alte activiti economice

pentru a fi monitorizate i evaluate resursele de ap, s-a format personal specializat i capacitate instituional adecvat

n ciuda progreselor nregistrate, lund n considerare numrul mare de oameni care nc nu au acces la o alimentare corespunztoare de ap, sarcina de a realiza Obiectivele de Dezvoltare Millenium este de o importan colosal.

n domeniul sistemului de canalizare i a tratrii apei uzate menajere, provocrile sunt i mai mari. Dei acoperirea cu sisteme de colectare centralizat a apei la nivel global a crescut de la 54% n 1990 la 62% n 2006, 2,5 miliarde de oameni triesc nc fr acces la un astfel de sistem. Doar n India i China, aproape 1,3 miliarde de oameni triesc fr sisteme de alimentare cu ap potabil i de colectare a apei uzate; n Africa sub-saharian, este acoperit un procent de 31% din populaie care au astfel de faciliti, iar n America Latin i Caraibe, aproximativ 121 de milioane de oameni nu au acces la asemenea dotri o situaie critic.

Impactul unui sistem de canalizare inadecvat i a polurii apelor este evident: 1,5 milioane de copii mor anual de boli ce pot fi prevenite, precum diareea bolile diareice sunt rspunztoare n proporie de 44% de reducerea duratei de via), iar

acestea sunt cauzate de surse de ap nepotabile, sisteme de canalizare improprii i o

11

igien necorespunztoare. Cu alte cuvinte, n fiecare an, sunt pierdui mai bine de 52 de milioane de ani sntoi.

Populaia mai srac din aceste regiuni este cea mai afectat de maladiile transmise prin ap. Muli triesc ntr-un cerc vicios caracterizat prin condiii de trai nesntoase, boli transmise prin dejecii, maladii i srcie.

Statisticile efectuate n prezent privind bolile transmise prin ap, scot n eviden gradul ridicat al pericolelor pe care le va ntmpina omenirea n viitor:

443 de milioane de zile petrecute la coal sunt pierdute n fiecare an din cauza bolilor asociate apei

o treime din populaia lumii (aproximativ 2 miliarde de persoane) este afectat de viermii parazii intestinali

6 milioane orbesc din cauza conjunctivitei granuloase 200 de milioane de oameni sunt infestai de schistosomiasis sau febra melcului, aa cum

mai este cunoscut aceast boal

2.2 SITUAIA PE PLAN NAIONAL I INTERNAIONAL N DOMENIUL TEMATICII PROPUSE

2.2.1 Evaluarea sistemelor centralizate de colectare a apelor uzate din rile n curs de dezvoltare

Sistemele de canalizare necorespunztoare trebuie percepute ca fiind elemente ale unui fenomen global de ntrebuinare inadecvat a apei. Tratarea insuficient a a apei uzate are efecte negative asupra sntii publice. Mai mult, apele uzate menajere cresc necesitatea existenei de oxigen n ap, acest fapt cauznd degradarea ecosistemelor prin eutrofizare. Eutrofizarea este un proces natural sau artificial de mbogire cu materii organice i cu substane nutritive (nitrai, fosfai etc.) a apelor lacurilor i a blilor. Prin aciunea sa pe termen lung, acest fenomen face ca apele s fie din ce n ce mai srace n oxigen, distrugnd, n final, fauna acvatica. De asemenea, substanele toxice ajung i la sursele de ape subterane, de care depind aproape 2 miliarde de oameni n vederea alimentrii cu ap.

Cele trei surse mari de poluare ale apei din rile n curs de dezvoltare sunt activitile menajere, industriale i agricole. Volumul i caracteristicile fiecrui tip de ap uzat difer n funcie de surs i locaie (rural, urban). n general, apa uzat provenit din gospodrii este cea mai bogat n ce privete ncrcarea cu materii organice. n Filipine, de exemplu, apa uzat municipal (menajer) genereaz 48% din cererea la nivel naional de oxigen bio-chimic (CBO) (industria 15%, agricultura 37%); n Thailanda, apa uzat municipal genereaz aproape 54% din cererea total de oxigen bio-chimic.

Apa poluat provenit din activiti menajere, agricole i industriale duce la pierderi economice imense att n domeniul public, ct i n cel privat. Calculele realizate cu privire la costurile externe indic o scdere a produsului intern brut (PIB) de 2,6% n China, 3,3% n Mexic, 4,53% n India, pn la 5% n Europa Oriental i 2% n rile industriale, din cauza polurii apelor. Banca Mondial estimeaz c, n Filipine, se nregistreaz pierderi economice anuale de 67 de miliarde de PhP peso filipinezi (1,3 miliarde dolari americani); aceste pierderi se mpart n 3 miliarde de PhP n sectorul sntii, 17 miliarde PhP n producia de pescuit i 47 de miliarde PhP n turism. n Indonezia, pierderile economice sunt estimate la 4,7 miliarde de dolari pe an, ceea ce duce la echivalentul a 12 $ per gospodrie pe lun.

Prin urmare, strategiile pentru sistemele de colectare a apelor uzate trebuie s in cont de protejarea sntii publice i a mediului nconjurtor; acestea ar trebui s includ colectarea,

12

tratarea, evacuarea, refolosirea i, n mod special, evitarea pierderilor inutile de ap. Strategiile de tratare a apei uzate trebuie s se adreseze unor serii de deeuri diferite:

excrementele umane (urina + fecale = apa neagr) apa uzat din gospodrii (du + apa din splare = apa gri) apa de ploaie deeuri din fabrici industriale deeuri inflamabile, cum ar fi cele din spitale deeuri solide Pentru o perioad lung de timp, sistemele de tratare a apei uzate din lumea dezvoltat au

fost considerate ca fiind soluia ideal n rezolvarea acestei probleme, iar aceast msur se dorea a fi implementat i pentru lumea n curs de dezvoltare. Tratarea apei uzate a fost perceput ca o sarcin extrem de tehnic i inginereasc; au fost folosite toaletele cu jet de ap pentru transportul excrementelor umane prin sisteme mari de canalizare, mai degrab dect staii de tratare i epurare sofisticate din punct de vedere tehnic.

Cu toate acestea, un studiu realizat n 116 orae din toat lumea, a indicat c, n ri precum Africa, Asia, America Latin, Caraibe i Oceania, foarte puine gospodrii sunt legate la reelele de canalizare. Cercetrile au indicat o eficien relativ sczut a sistemelor centralizate de tratare a apei uzate. In figura 2.2.1.1 este reprezentat diferena ntre gospodriile conectare la o sursa de apa potabila, si cele care sunt conectare la sistemul de canalizare a acestora. Se poate observa usor diferenta de apa uzata menajera care se deverseaza direct in natura fara o epurare adecvata.

Figura 2.2.1.1 Raport ntre gospodarii conectare la o sursa de apa potabila si canalizare

O privire mai atent la performana sistemelor de tratare a apei uzate existente n prezent, dezvluie mai muli factori datorit crora apele litorale se degradeaz att de rapid i motivul pentru care, n diverse ri, apar tot mai multe acumulri de ap ce nu pot fi folosite. Problemele de natur tehnic i de mentenan a acestor sisteme au ca rezultat o eficien extrem de sczut

13

n tratarea apelor i deversarea unei cantiti destul de mari de ap care nu e epurat corespunztor.

Principalele cauze ale eecurilor acestor sisteme sunt exploatarea necorespunztoare i ntreinerea insuficient, lipsa pieselor de schimb i frecvena decuplrilor de la sursele de energie. O cercetare, realizat n anul 1999, a indicat c o treime din sistemele centralizate de tratare a apei uzate din Thailanda funcionau defectuos sau nu funcionau deloc. Majoritatea echipamentelor erau n stare de avarie, iar personalul nu era competent i calificat pentru ndeplinirea sarcinilor de lucru. Rezultatele cercetrii au artat c din cauza unei ntreineri necorespunztoare sistemele de colectare funcionau doar la o capacitate de 55% din capacitatea total cu care au fost proiectate acestea.

Extinderea reelelor de canalizare pe o suprafa ct mai mare a fost extrem de lent deoarece dezvoltarea sistemelor centralizate de tratare a apelor colectate din mai multe surse presupune un proces mult mai complex dect cel anticipat. n China, de exemplu, unde accentul se pune pe tratarea volumelor mari de ap aflate ntr-o continu cretere, rapoartele oficiale constat c aproximativ 700 dintre construcii sau jumtate din proiectele majore de tratare a apei uzate planificate de ctre guvernul central n perioada 2001-2005 - nu erau nc lansate pn la sfritul anului 2004.

Dorina de a implementa un sistem de canalizare la standarde ridicate este rezultatul unui proces de dezvoltare complex la nivel local, regional i naional. Acest proces include elemente precum:

implicarea societii civile i a grupurilor de interes pentru acest domeniu dezvoltarea unui personal specializat i a unor instituii acreditate n domeniul ingineriei,

companiilor private, tiin i servicii publice utilizarea unor tehnici i standarde relevante dezvoltarea unor cadre legale adecvate i constrngeri legale eficiente disponibilitatea i eficiena alocrii resurselor financiare Datorit cerinelor tehnologice, instituionale i organizaionale, astfel de proiecte

complexe de tratare a apei uzate sunt imposibil de realizat n multe pri ale lumii. Nu exist fonduri suficiente n acest sens , fapt dovedit n figura 2.2.1.2, unde se prezint proportia fondurilor lipsa necesare investiilor planificate.

14

Figura 2.2.1.2 Proportia fondurilor lipsa necesare investiilor planificate

Mai mult dect att, toaletele cu jet de ap presupun folosirea unor cantiti din ce n ce mai mari de lichid (30-50% din consumul apei menajere), factor care duce la lipsa de ap, n special n regiunile aride i semi-aride.

Nevoia urgent de a stabili i implementa programe eficiente pentru sistemele de canalizare devine din ce n ce mai evident, innd cont de progresul lent nregistrat ntre anii 1990 i 2006.

Programele privind sistemul sanitar ar trebui considerate ca fiind o parte integrant a strategiilor multilaterale i viceversa. Conectnd instalaiile sanitare la canalizare sau numai la rezervoare septice, nu asigur o tratare adecvat a apei domestice uzate. Pentru a respecta standardele legale cu privire la apa uzat, trebuie gsite soluii pentru tratarea secundar i teriar.

2.2.2 Europa directiva cadru privind apa

Avnd n vedere necesitatea tot mai acut a prevenirii problemelor rezultate din tratarea necorespunztoare a apei i a protejrii calitii acesteia, s-a propus elaborarea unei Directive Cadru privind Apa, la nivel european. Dup un proces decizional care a durat aproape 10 ani, n 1997 a fost publicat prima versiune a actului legislativ, fiind supus dezbaterii Parlamentului European de dou ori: n februarie 1999 i n februarie 2000. Textul final a fost adoptat n octombrie 2000 i a intrat n vigoare odat cu publicarea n Jurnalul Oficial OJ L327 din decembrie 2000 sub numele Directiva Parlamentului i a Consiliului European 60/2000/EC privind stabilirea unui cadru de aciune comunitar n domeniul politicii apei, reprezentnd piatra de temelie n istoria politicilor de ap din Europa.

Aa cum s-a putut remarca pn acum pe parcursul acestei lucrri, apa este o resurs care, nu numai c servete nevoilor primare ale populaiilor umane, dar este i cheia pentru

15

dezvoltarea i, n particular, pentru generarea i meninerea sntii prin agricultur, pescuit, generarea de electricitate, industrie, transport, turism etc. n acelai timp, apa este vital i pentru toate ecosistemele de pe glob. Cu toate acestea, faptele arat c, n prezent, lumea se confrunt cu o criz mondial a apei, resimit i la nivel european. Urmtoarele date statistice confirm aceast trist siuaie:

20% din apele de suprafa ale Europei sunt ameninate foarte serios de poluare resursele de ap subterane reprezint aproximativ 65% din resursele de ap potabil ale

Europei 60% din oraele europene i supraexploateaz resursele de ap subterane 50% dintre zonele umede au statut de zon ameninat datorit supraexploatrii

resurselor subterane suprafaa zonelor din sudul Europei care sunt irigate a crescut cu 20% din anul 1985 innd cont de numeroasele presiuni exercitate asupra propriilor resurse de ap, este

necesar ca instrumentele legislative s fie adresate rezolvrii eficace a problemelor i s contribuie la meninerea respectivelor resurse pentru generaiile viitoare.

Directiva Cadru a Apei a Uniunii Europene (DCA) stabilete un cadru comun pentru managementul durabil i integrat al tuturor corpurilor de ap (apa subteran, apele de suprafa interioare, apele tranzitorii i apele costiere) i cere ca toi factorii de impact, ct i implicaiile economice, s fie luate n considerare. Principalele surse de poluare, precum apele reziduale urbane i poluarea cu nitrai cauzat de activiti agricole, fac obiectul unor directive specifice ale UE care ncearc s controleze poluarea la surs. n acest sens, Directiva necesit stabilirea unui program de msuri cu scopul mbuntirii strii calitii apei.

Pentru a se atinge acest deziderat i a se decide care sunt direciile de aciune comune n privina resurselor de ap, este necesar stabilirea unei baze comune de cunotine, tocmai din acest motiv, Directiva prezint cteva definiii importante ale termenilor cheie care apar n cadrul acesteia, i anume:

apele urbane reziduale nseamn apele menajere uzate sau amestecul de ape menajere uzate cu ape industriale uzate i/sau ape de scurgere;

apele menajere uzate nseamn apele uzate care provin de la aezri i servicii rezideniale i care sunt generate, n special, de metabolismul uman i de activitile menajere;

apele industriale uzate nseamn toate apele uzate care provin din spaiile utilizate n scopuri comerciale sau industriale, altele dect apele menajere uzate sau apele de scurgere;

echivalent-locuitor (EL) nseamn ncrcarea organic biodegradabil cu o cerere biochimic de oxigen n cinci zile (CBO5) de 60 de grame de oxigen pe zi (60 g O2/zi per locuitor)

tratarea primar nseamn tratarea apelor urbane reziduale printr-un procedeu fizic i/sau chimic care cuprinde decantarea materiilor solide n suspensie sau prin alte procedee prin care CBO5 a apelor reziduale care intr se reduce cu cel puin 20 % naintea evacurii, i totalul materiilor solide n suspensie al apelor reziduale care intr, cu cel puin 50 %;

tratarea secundar nseamn tratarea apelor urbane reziduale printr-un procedeu care conine, n general, o tratare biologic cu decantare secundar sau printr-un procedeu care permite respectarea condiiilor din tabelul 2.2.2.1.

16

Tabelul 2.2.2.1 Condiii impuse pentru treapta de epurare secundar

Parametri Concentraie Procent minim

de reducere (1)

Metod de msurare de referin

Cerere biochimic de oxigen (CBO5 la 20C) fr nitrificare (2)

25 mg/l O2 70-90 40 conform art. 4 alin. (2)

Prob omogenizat, nefiltrat, nedecantat. Determinarea oxigenului dizolvat nainte i dup o incubare de 5 zile la 20 C 1 C, n ntuneric complet. Adaos de inhibator de nitrificare.

Cerere chimic de oxigen (CCO)

125 mg/l O2 75 Prob omogenizat, nefiltrat, nedecantat. Bicromat de potasiu.

Totalul materiilor solide n suspensie

35 mg/l (3) 35 conform art 4 alin. (2) (peste 10 000 EL) 60 conform art 4 alin. (2) (de la 2000 la 10 000 EL)

90 (3) 90 conform art 4 alin.(2) (>10 000 EL) 70 conform art 4 alin. (2) (de la 2000 la 10 000 EL)

- Filtrarea unei probe reprezentative pe o membran de 0,45 m, uscare la 105 C i cntrire. - Centrifugarea unei probe reprezentative (timp de cel puin 5 minute, cu accelerare medie de 2 800 3 200 g), uscare la 105 C, cntrire

(1) Reducere n raport cu valorile la intrare. (2) Acest parametru se poate nlocui cu un altul: carbon organic total (COT) sau cerere total

de oxigen (CTO), dac se poate stabili o relaie ntre CBO5 i parametrul nlocuitor. (3) Aceast cerin este facultativ.

tratare corespunztoare nseamn tratarea apelor urbane reziduale prin orice procedeu i/sau sistem de evacuare care s permit, pentru apele receptoare de deeuri, respectarea obiectivelor de calitate reinute, precum i conformarea la dispoziiile corespunztoare ale prezentei directive i ale altor directive comunitare.

Obiectivul fundamental al Directivei este atingerea unei stri bune a tuturor corpurilor de ap de suprafa i subterane din Statele Membre ale Uniunii Europene i rile asociate pn n 2015. Definirea strii bune se bazeaz pe un nou concept de calitate ecologic care ia n considerare caracteristicile biologice, chimice i fizice. Pentru apele subterane, include starea cantitativ. Factorul cheie al Directivei Cadru a Apei este integrarea, care ia n considerare toi factorii naturali i umani care pot influena cantitatea i calitatea resurselor de ap. Noua strategie de monitorizare i caracterizare a calitii apelor se bazeaz pe un nou concept de monitorizare integrat al apelor, ce presupune o tripl integrare:

a ariilor de investigare : ape de suprafa n regim natural (ruri, lacuri, ape de tranziie/ape salmastre, ape marine litorale), ape de suprafa artificiale sau ape cu regim puternic modificat antropic, ape subterane, arii protejate, eflueni;

a mediilor de investigare: apa, sedimente crora le sunt integrate componentele biologice (biota);

a elementelor/componentelor monitorizate: biologice, hidromorfologice i fizico-chimice (calitativ i cantitativ).

Directiva are ca scop meninerea i mbuntirea mediului acvatic i contribuie la reducerea progresiv a emisiilor de substane periculoase n ap; buna calitate a apei va contribui la asigurarea alimentrii cu ap pentru populaie.

17

n scopul proteciei mediului, este necesar o mai bun integrare a aspectelor cantitative i calitative, att pentru apele de suprafa, ct i pentru apele subterane, innd seama de condiiile naturale de curgere a apelor n cadrul ciclului hidrologic.

n conformitate cu DCA, utilizarea de ctre Statele Membre ale Comunitii a instrumentelor economice poate fi considerat ca fiind parte a programului de msuri. Principiul recuperrii costurilor serviciilor de ap, inclusiv cheltuielile de mediu i resurse, asociate cu daunele sau cu impactul negativ asupra mediului acvatic, trebuie luat n considerare, n conformitate cu principiul Poluatorul pltete!. n acest scop, este necesar analiza economic a serviciilor de ap bazat pe o prognoz pe termen lung a alimentrilor cu ap i a cerinei de ap n cadrul bazinelor hidrografice. n plus, atunci cnd instalarea unui sistem de colectare nu se justific, fie pentru c nu ar prezenta interes pentru mediu, fie pentru c instalarea sa presupune un cost excesiv, se utilizeaz sisteme individuale sau alte sisteme corespunztoare care s asigure un nivel identic de protecie a mediului.

Statele membre au vegheat ca, pn la 31 decembrie 2005, apele urbane reziduale s fie tratate, nainte de a fi evacuate, n mod corespunztor, n urmtoarele cazuri:

- evacuri n ape dulci i estuare, care provin din aglomerri cu l.e. mai mic de 2 000; - evacuri n ape litorale, care provin din aglomerri cu l.e. mai mic de 10 000. Se impune necesitatea ca apele urbane reziduale care intr n sistemele de colectare, nainte

de a fi evacuate, s fac obiectul unei tratri secundare sau echivalente, n urmtoarele mprejurri:

pn la 31 decembrie 2000, pentru toate evacurile care provin de la aglomerri cu l.e. mai mare de 15 000;

pn la 31 decembrie 2005, pentru toate evacurile care provin de la aglomerri cu l.e. cuprins ntre 10 000 i 15 000;

pn la 31 decembrie 2005, pentru evacurile n apele dulci i n estuare, care provin de la aglomerri cu l.e. cuprins ntre 2 000 i 10 000.

Cu toate acestea, apele urbane reziduale care intr n sistemele de colectare, nu trebuie s fac obiectul unei tratri mai riguroase dect cea descris mai sus nainte de a fi evacuate n zonele sensibile, dac se poate dovedi c procentul minim de reducere a ncrcrii globale care intr n toate staiile de epurare a apelor reziduale urbane din aceast zon atinge cel puin 75 % pentru cantitatea total de fosfor i cel puin 75 % pentru cantitatea total de azot.

De asemenea, evacurile de ape urbane reziduale care provin din aglomerri cu l.e. cuprins ntre 10 000 i 150 000 n apele litorale, i ntre 2 000 i 10 000 n estuarele situate n zonele mai puin sensibile, pot face obiectul unei tratri mai puin riguroase dect tratarea secundar, cu condiia ca:

- aceste evacuri s fi fcut obiectul cel puin a unei tratri primare, conform procedurilor de control stabilite prin Directiva 91/271/CEE la anexa I punctul D;

- s se demonstreze, pe baza unor studii aprofundate, c aceste evacuri nu vor deteriora mediul.

Directiva Cadru privind Apa urmrete: s previn deteriorarea ulterioar, s protejeze i s mbunteasc starea ecosistemelor

acvatice i, n ceea ce privete cerinele de ap, a ecosistemelor terestre i a zonelor umede direct dependente de ecosistemele acvatice;

s promoveze utilizarea durabil a apelor pe baza unei protecii pe termen lung a resurselor disponibile de ap;

obiectivul este protecia avansat i, printre altele, mbuntirea mediului acvatic prin msuri specifice pentru reducerea i ncetarea sau oprirea progresiv a evacurilor, emisiilor sau a pierderilor de substane prioritare periculoase;

reducerea progresiv a polurii apelor subterane i prevenirea polurii ulterioare.

18

2.2.3 Protecia apelor n Romnia

n perioada actual, pe fondul dezvoltrii zonelor de locuit, prin atenia acordat calitii mediului i avnd n vedere noile cerine din ce n ce mai restrictive, att cu privire la emisiile de substane poluante, ct i la controlul acestora, staiile de epurare a apelor uzate trebuie s realizeze parametrii impui pentru evacuarea acestora n mediul natural, n conformitate cu limitele impuse de legislaia n vigoare.

n procesul de aderare la Uniunea European, conform capitolului III din Acordul de Aderare, Romnia trebuie s i asume obligativitatea aproximrii cadrului legislativ naional cu legislaia Uniunii Europene 18 Directive (17 Directive plus Directiva Cadru) n domeniul apelor.

Aceste legi transpun prevederile Directivei Cadru privind Apa nr. 2000/60/CEE. Hotrrea de Guvern nr. 352/2005 cuprinde: anexa 2 - NTPA 002 Normativ privind condiiile de evacuare a apelor uzate n reelele de canalizare ale localitilor i direct n staiile de epurare i anexa 3 - NTPA 001 Normativ privind stabilirea limitelor de ncrcare cu poluani a apelor uzate industriale i oreneti la evacuarea n receptori naturali.

n Romnia, legislaia european din domeniul epurrii apelor uzate i evacurii n mediul acvatic a fost transpus n perioada 2002-2005, autoritatea competent n acest domeniu fiind Administraia Naional Apele Romne - S.A., ns, sunt necesare n continuare etape de implementare pentru conformarea integral la cerinele Directivei. Termenele de implementare ale Directivei variaz i depind de dimensiunea aglomerrii i de impactul acesteia asupra apelor receptoare.

Termenul de tranziie final pentru implementarea Directivei a fost stabilit la 31 decembrie 2018, cu termene intermediare pentru colectarea i epurarea apelor uzate urbane.

Avnd n vedere att poziionarea Romniei n bazinul hidrografic al fluviului Dunrea i bazinul Mrii Negre, ct i necesitatea proteciei mediului n aceste zone, Romnia a declarat ntregul su teritoriu ca zon sensibil. n ceea ce privete gradul de epurare, epurarea secundar (treapt biologic) este o regul general pentru aglomerrile mai mici de 10.000 locuitori echivaleni (ncrcarea organic biodegradabil avnd un consum biochimic de oxigen la 5 zile - CBO5 - de 60 g O2/zi), ns uneori se poate impune inclusiv treapta teriar de tratare.

Epurarea primar implic epurarea apelor uzate printr-un proces fizic i/sau chimic, care implic decantarea materiilor n suspensie sau prin alte procedee n care CBO5 al apelor uzate influente este redus cu cel puin 20%, iar materiile n suspensie, cu cel puin 50%. n plus fa de epurarea primar, epurarea secundar se refer la epurarea apelor uzate printr-un proces biologic cu decantare secundar sau printr-un alt procedeu care permite respectarea condiiilor prevzute n normele tehnice NTPA-002/2002 i NTPA-001/2002. Aceste trepte de tratare sunt necesare pentru a se asigura o epurare corespunztoare, adic epurarea apelor uzate prin orice proces i/sau sistem care, dup evacuarea apelor uzate, permite receptorilor s ntruneasc obiectivele relevante de calitate prevzute n normele tehnice, n avizele i autorizaiile de gospodrire a apelor n vigoare.

Au fost stabilite standarde privitoare la apele uzate urbane care intr n reelele de canalizare ale localitilor i care, nainte de a fi evacuate n receptorii naturali, trebuie s fie supuse unei epurri corespunztoare, iar acest lucru presupune:

epurare teriar, pentru toate evacurile ce provin din aglomerri umane cu peste 10.000 l.e.

epurare biologic, pentru toate evacurile ce provin din aglomerri umane cuprinse ntre 2.000 i 10.000 l.e. n prezent, n Romnia, se deruleaz mai multe programe cu finanare din partea Uniunii

Europene, prin care se realizeaz investiii n domeniul apei, cum ar fi: Instrumentul financiar ISPA mediu, care se adreseaz aglomerrilor urbane mari, Instrumentul financiar SAPARD, msura 2.1, care se adreseaz comunitilor rurale, Programul Phare2001 i 2002 - Investiii n coeziunea economic i social Componenta de infrastructur regional i Componenta de

19

Infrastructur mic.. Alte programe au obiective complementare: Programul PDR cu finanare de la Banca Mondial, program de dezvoltare rural ce include finanarea proiectelor locale de alimentare cu ap n 20 comune pilot din 5 judee ale rii.

2.3 ANALIZA CRITIC A STADIULUI ACTUAL

2.3.1 Stadiul actual de dezvoltare n privina colectrii i epurrii apelor din Romnia

Calitatea apelor de suprafa este influenat de evacurile de ape uzate, cnd acestea nu sunt preepurate sau insuficient epurate nainte de a fi descrcate n emisar. Statisticile anuale pe principalele surse de ap n Romnia, respectiv Sinteza calitii apelor din Romnia, elaborat anual de Administraia Naional Apele Romne, n perioda 2007-2009, au estimat c volumul total al apelor uzate descrcate n receptorii naturali (tabelul 2.3.1.1) a crescut cu circa 221,158 milioane m3/an (4,25%). n aceeai perioad, volumul total de ap uzat provenit de la aglomerrile umane care a fost evacuat n receptorii naturali suficient epurat (tabelul 2.3.1.2) a crescut cu 43,925 milioane m3/an (14,6%).

Prin urmare, n perioada 2007 - 2009, procentul de ape uzate provenite de la principalele surse de poluare care au ajuns n receptorii naturali, n special ruri, neepurate sau insuficient epurate, a sczut de la 77,8% n anul 2007, la 76% n anul 2009.

n tabelul 2.3.1.1 sunt prezentate valorile volumului total de ape uzate evacuate n receptorii naturali n perioada 2007-2009.

Tabelul 2.3.1.1

Volumul total de ape uzate evacuate n receptorii naturali n perioada 2007-2009

Anul

Volumul total de ape uzate evacuate n receptorii naturali (milioane m3/an)

Total Nu necesit epurare

Suficient epurate

Insuficient epurat (doar

colectat) Neepurate

2007 4985,049 2774,778 499,868 920,083 790,320 2008 5254,565 3385,733 560,623 689,145 619,064 2009 5206,207 3147,308 485,438 909,019 664,442

n tabelul 2.3.1.2 sunt prezentate valorile volumului total de ape uzate urbane evacuate n receptorii naturali n perioada 2007-2009.

Tabelul 2.3.1.2

Volumul total de ape uzate urbane evacuate n receptorii naturali n perioada 2007-2009

Anul

Volumul total de ape uzate evacuate n receptorii naturali (milioane m3/an)

Total Nu necesit epurare

Suficient epurate

Insuficient epurat (doar

colectat) Neepurate

2007 1361,351 7,348 257,066 564,250 532,687 2008 1319,290 12,698 293,780 487,756 525,054 2009 1296,890 8,609 300,991 458,340 528,950

20

Impactul surselor de poluare asupra receptorilor naturali depinde de debitul apei i de ncrcarea cu substane poluante. ncrcarea cu poluani a apelor uzate de la aglomerrile urbane (tabelul 2.3.1.3) au cel mai mare impact referitor la ncrcarea cu substane organice, materii n suspensie, nutrieni, detergeni i substane extractibile.

n tabelul 2.3.1.3 este prezentat ponderea ncrcrii cu poluani evacuai de la aglomerrile umane n receptorii naturali.

Tabelul 2.3.1.3

Ponderea ncrcrii cu poluani (%) evacuai de la aglomerrile umane n receptorii naturali

Anul

ncrcarea cu poluani evacuai de la aglomerrile umane n receptorii naturali (%)

CBO5 CCO-Cr Ntotal Ptotal Materii

n suspensie

Detergeni Substane extractibile

2007 75 64 66 87 50 83 83 2008 76 65 65 87 50 83 80 2009 79 67 64 87 50 83 70

Cele 22 de aglomerri umane mari din Romnia, cu o populaie de peste 150.000 locuitori echivaleni, au impactul cel mai mare asupra apelor de suprafa, n special n ceea ce privete poluarea cu substane organice i nutrieni (azot i fosfor).

2.3.2 Infrastructura sistemului de colectare i epurare ape uzate

n ceea ce privete infrastructura sistemului de colectare i epurare n Romnia, situaia n anul 2009, arat c 777 localiti (308 municipii i orae i 469 localiti rurale) aveau sisteme publice de canalizare. Lungimea total a reelei de canalizare era de 20.953 km, din care 18.367 km (87,66%) n zona urban (tabelul 2.3.2.1). Fa de anii precedeni, s-a constatat o cretere a lungimii reelei de canalizare construit, n special n localitile din zona rural.

n anul 2008, un numr de 9.237.821 locuitori aveau locuinele conectate la sistemele de canalizare, acetia reprezentnd 43,0% din populaia Romniei, cu 41.921 persoane mai mult dect n anul 2007. n ceea ce privete epurarea apelor uzate, populaia cu locuinele conectate la sistemele de canalizare prevzute cu staii de epurare, n anul 2008, a fost de 6.215.164 persoane, acestea reprezentnd 28,9% din populaia rii, cu 84.765 persoane mai mult dect n anul 2007.

n anul 2009, un numr de 9.251.827 locuitori aveau locuinele conectate la sistemele de canalizare, acetia reprezentnd 43,1% din populaia Romniei, cu 14.006 persoane mai mult dect n anul 2008. n ceea ce privete epurarea apelor uzate, populaia cu locuinele conectate la sistemele de canalizare prevzute cu staii de epurare, n anul 2009, a fost de 6.236.525 persoane, acestea reprezentnd 29,0% din populaia rii.

n tabelul 2.3.2.1 este prezentat evoluia numrului de localiti dotate cu sisteme de colectare a apelor uzate i lungimea reelei de canalizare.

21

Tabelul 2.3.2.1 Evoluia numrului de localiti dotate cu sisteme de colectare a apelor uzate i lungimea

reelei de canalizare

An

Total Urban Rural

Nr. localiti

Lungime reea

canalizare (km)

Nr. localiti % Nr. localiti %

2000 639 16348 264 41,3 375 58,7 2001 647 16590 264 40,8 383 59,2 2002 649 16812 266 40,9 383 59,1 2003 664 17183 276 41,6 388 58,4 2004 675 17514 287 42,5 388 57,5 2005 694 18381 306 44,1 388 55,9 2006 708 18602 308 43,5 400 56,5 2007 735 19356 309 42,1 426 57,9 2008 760 20364 309 4,7 451 59,3 2009 777 20953 308 39,6 469 60,4

2.3.3 Analiza staiilor de epurare a apelor uzate din Romnia

Dup datele publicate n 2005, erau racordai la staia de epurare 34,9% locuitori (fa de 48,7% racordai la reeaua de canalizare). Datele colectate n Chestionarul ARA sunt neuniforme, dar se pot trage unele concluzii.

Din cele 61 de staii de epurare analizate pe baza rspunsurilor la Chestionarul ARA, doar 8% ndeplinesc condiiile de performan i indicatorii de descrcare conform NTPA 011/2002.

Cauzele situaiei menionate pot fi: dotarea staiilor de epurare este diferit, explicabil prin vechimea execuiei, dezvoltarea

n timp i lipsa lucrrilor de reabilitare pentru majoritatea dintre ele; calitatea apei uzate supuse epurrii este foarte diferit; acest lucru se poate explica prin

cantitile de ap de infiltraie mari (dup unele date, sporul de debit este de 30-40%), alctuirea mixt a reelelor, amestecul necontrolat al apelor uzate cu cele meteorice; de exemplu: la Operatorul regional Constana, calitatea apei brute este: MTS 214-583 mg/l, CBO5 126 - 286 mg/l, NH4 15,4 - 33,7 mg/l; la Operatorul regional Prahova, calitatea apei uzate brute este MTS 170-270 mg/l, CBO5 65-160 mg/l, NH4 3-19 mg/l;

lipsesc datele legate de calitatea apei brute provenite de la localiti din zona rural; din datele transmise de Operatorul regional Iai pentru cele cteva staii de epurare din zona rural, cu o populaie de 600 - 1200 locuitori, rezult diferene mari fa de calitatea apelor uzate rezultate din zonele urbane: MTS 110-300 mg/l, CBO5 150 - 220 mg/l, Nt 22 - 39 mg/l;

n multe staii de epurare, debitul de ap epurat este cu mult sub cel proiectat; de aici rezult dificulti n funcionare;

sunt puine staiile de epurare reabilitate; chiar i cele reabilitate nainte de 2002 trebuie s intre n reabilitare n vederea realizrii treptei de epurare avansat (eliminare N i P);

nmolul rezultat din tratare nu are o soluie definitiv; cu mici excepii (Constana - depozit controlat, Baia Mare - iaz, Piteti - depozit tip lagun), celelalte au probleme; depozitarea mpreun cu deeurile menajere este una din soluiile luate n calcul;

deshidratarea nmolurilor se face mecanic la staiile de epurare reabilitate; toate celelalte au sisteme de deshidratare pe platforme de uscare;

22

n multe staii de epurare nu funcioneaz fermentarea nmolului, deci i prelucrarea ulterioar este dificil;

folosirea nmolului n agricultur se realizeaz cu dificulti; la Piteti au fost fcute studii importante mpreun cu Staiunea de Cercetri Agricole Albota;

controlul calitii apei se face incomplet, pentru c laboratoarele au o dotare slab; foarte puine sunt acreditate;

sistemele de automatizare funcioneaz doar n staiile de epurare reabilitate; cteva staii de epurare au bazine de retenie pentru apele meteorice (Oradea, Tg. Mure,

Piteti, Buzu); rezervoarele de biogaz au vechime mare i multe funcioneaz parial, unele nu au

biogaz, altele au defeciuni tehnice; fa de dificultile tehnice ale soluiei de rezervor cu clopot ar trebui extins soluia cu rezervor tip membrane;

puine staii au sisteme de recuperare complet a energiei din biogaz, motoare termice pentru producerea de energie electric i cldur (Buzu, Tg. Mure, Constana, Bistria, Oradea).

Referitor la calitatea apelor uzate restituite n mediul natural se afirm c: situaia funcionrii staiilor de epurare i pre-epurare nu a cunoscut o mbuntire semnificativ, cu exceptia unor localiti care au beneficiat de investiii din finanri externe; de exemplu Tg. Mure, Cluj-Napoca, Iai, Constana, Braov.

Se consider c tarifele subdimensionate practicate pentru colectarea i epurarea apelor uzate n contextul unei legislaii de mediu permisive nu sunt de natur s ncurajeze rezolvarea problemelor de colectare i epurare a apelor uzate.

n anul 2009 au fost identificate 371 staii de epurare (figura 2.3.3.1). Numai 14 staii de epurare sunt conforme cu cerinele Directivei 91/271/CEE, pentru treapta secundar de epurare.

n urmtorii 10 ani vor fi construite sute de staii de epurare: pentru aglomerri > 10.000 l.e. pn n anii 2013 - 2015 i pentru aglomerri < 10000 l.e. pn n anul 2018.

Elementele filierelor tehnologice luate n consideraie n proiectele SE a apelor uzate cuprind:

asigurarea reinerilor grosiere i neutralizarea acestora: grtare, site, deznisipatoare - separatoare de grsimi;

epurarea mecanic i biologic (sau numai biologic) cu procese de nitrificare - denitrificare i reinere biologic/chimic a P.

Pentru c lucrrile din staiile de epurare se bazeaz pe licitaii deschise sunt asigurate: tehnologii de vrf n realizarea proceselor tehnologice; se prevd reactoare biologice: n

cascad cu recircularea intern i extern a nmolului, reactoare cu zone anaerobe - anoxice i aerate, n zona aerat asigurndu-se creterea ncrcrii prin utilizarea corpurilor mobile, sisteme tip SBR;

reinerea P se face, n principal, prin precipitare chimic (folosind FeCl3); acolo unde se consider necesar (descrcarea n lacuri, mare) se asigur dezinfecia

apelor uzate epurate;

23

Fig. 2.3.3.1 Aglomerri umane i gradul de racordare la sistemele de colectare n anul 2009

2.4 OBIECTIVELE CERCETRII Articolul 3.1 al Directivei mentioneaz c Atunci cnd instalarea unui sistem de

colectare a apelor uzate nu se justific, fie pentru c nu produce beneficii pentru mediu, fie pentru c necesit costuri ridicate, se utilizeaz sisteme individuale sau alte sisteme adecvate care s asigure acelai nivel de protecie al mediului. Aceast prevedere a fost transpus integral n legislaia romneasc n H.G. 188/2002, Art. 4(2), cu meniunea c, la elaborarea Planurilor de urbanism, trebuie s se in seama de aceste cerinte de colectare i epurare corespunztoare, iar n H.G. 352/2005, Art. 5 (12), se completeaz noiunea de epurare corespunztoare ca fiind epurarea apelor uzate prin orice proces i/sau sistem care, dup evacuarea apelor uzate, permite receptorilor s ntruneasc obiectivele relevante de calitate prevzute n normele tehnice i n avizele i autorizaiile de gospodrire a apelor n vigoare, aa cum a fost cerut n art. 2(9) al Directivei.

Exist dou abordri posibile pentru conformarea cu cerinele art.3, rspectiv aceea referitoare la dotarea cu sisteme individuale de epurare unde, pe lng sisteme de colectare centralizate, se accept i siteme individuale de epurare, acolo unde condiiile tehnico-economice i geografice nu permit colectarea centralizat a apelor uzate.

Sistemele individuale de colectare a apelor uzate recomandate de ghidurile Comisiei Europene sunt n principal bazine de colectare sau alte tipuri de containere, care sunt impermeabile, iar apele uzate sunt colectate i transportate n mod regulat la o staie de epurare. n acest sens, n Romnia sunt acceptate, conform H.G. 352/2005 Art. 6, Anexa 1, aliniatul (2), doar bazinele etan vidanjabile i nu fosele septice.

24

De asemenea, referitor la sistemele individuale de epurare a apelor uzate sunt acceptate acele procese de epurare care s asigure eflueni a cror calitate s nu aib efecte adverse asupra mediului, cum ar fi: lagune de stabilizare, staii de epurare mecano-biologice monobloc (ce pot include i procedeul de dezinfecie), etc.

2.5 CONCLUZII PARIALE Entitile publice i private au de-a face cu urmtoarele situaii : Planurile naionale i regionale necesit o legtur ntre apa uzat i aezrilor peri-,

semi-urbane i rurale, i instalaiile de tratare, care ndeplinesc standardele de evacuare; Noile construcii i progresul imobiliar nu va fi autorizat fr aprobarea sistemelor de

tratare a apei uzate; colile, spitalele, hotelurile i instituiile publice au de-a face cu presiuni publice,

datorit polurii apelor de la suprafa ntreprinderile mici i mijlocii care nu sunt capabile s trateze apa uzat adecvat, li se

oprete activitatea de ctre autoritile publice Numai o parte dintre gospodrii precum entiti publice i private, ce necesit tratare a apei

uzate, pot fi deservite prin canalizare convenional i sisteme de tratare a apei uzate. Cererea din ce n ce mai mare poate fi satisfcut prin intermediul asistenei altor soluii tehnice, ce ar trebui s ndeplineasc n mod ideal urmtoarele criterii :

Adaptabile la diversele conditii specifice locale i aplicabilitate flexibil S furnizeze tratare de ncredere i eficien a apei uzate domestice procesate S necesite o planificare i faze de implementare scurte Costuri de investire moderate Cerine limitate pentru operare i ntreinere Este evident ca soluiile descentralizate sau individuale de tratare a apei uzate, care

ndeplinesc aceste criterii, trebuie s devin parte integrant a strategiilor multilaterale n ceea ce privete apa uzat, completnd celelalte abordri.

25

3 MEDODICA DE CALCUL

3.1 NOIUNI GENERALE

Epurarea apelor uzate se poate face prin metode: mecanice (primare), biologice (secundare) i avansate (teriare). La fiecare metod se asigur reinerea diferitelor substane din apele de scurgere folosind mijloace fizice (la epurarea mecanic), chimice (la epurarea chimic) si biologice (la epurarea secundar i cea teriarp).

Metodele mecanice sau primare constau n reinerea substanelor insolubile din apele uzate. Dup mrime i greutate, aceste substane se rein n urmtoarele construcii i instalaii grtare, site, deznisipatoare, separatoare de grsimi i decantoare.

Dup trecerea prin lucrrile de epurare mecanic, materiile n suspensie din apele de scurgere se reduc cu 40-64%, iar CBO5 scade cu 25 40%.

Apele uzate trebuie epurate mecanic n orice sistem de canalizare i pentru orice emisar. Dac gradul de epurare n funcie de materiile n suspensie rezult din calcule mai mare de 65%, se prevd lucrri de epurare chimic sau biologic dup cele mencanice, iar dac gradul de epurare n funcie de CBO5 sau de oxigenul dizolvat rezult mai mic de 25% nu se vor mai prevedea lucrri de epurare biologic.

Metodele biologice sau secundare constau din reinerea substanelor coloidale i dizolvate din apele de scurgere i n mineralizarea aerob a substanelor organice reinute. Substanele solubile care au trecut de lucrrile de epurare mecanic sunt reinute de lucrrile de epurare biologic. O parte din substanele transformate se dizolv n ap i rmn ca substane inofensive antrenate de curentul de ap, iar alt parte se depun sau se degaj n stare gazoas.

Epurarea biologic poate avea loc n condiii apropiate de cele naturale sau n condiii create artificial.

Epurarea biologic n condiii create artificial se realizeaz n filtre biologice de mic ncrcare, filtre biologice de mare ncrcare i bazine de aerare. Filtrele biologice de mic ncrcare funcioneaz cu epurare complet, iar filtrele biologice de mare ncrcare i bazinele de aerare funcioneaz cu epurare complet sau incomplet. La epurarea complet, CBO5 se micoreaz cu 75-90%, iar la cea incomplet cu 40-50%. De asemenea, la epurarae complet bacteriile se reduc cu pn la 90-95%.

Dupa lucrrile de epurare biologic artificial se prevd decantoare secundare cu scopul de a reine nmolul activat adus de apele de scurgere. Din decantoarele secundare nmolul activat se trimite ca nmol de recirculare la bazinele de aerare, la biocoagulatoare, la decantoarele primare sau la construciile i instalaiile de prelucrare. n bazinele de aerare nmolul activat este folosit n procesul de oxidare biochimic a substanelor organice, deoarece conin bacterii mineralizatoare, iar la biocoagulatoare acest nmol intensific procesul de sedimentare a substanelor insolubile din apele uzate.

n cazul n care nu se dispune de date asupra caracteristicilor apelor emisarului, se va considera suficient epurarea mecanic atunci cnd la 1 l/s debit mediu lunar cu asigurarea de 95% corespunde o ncrcare maxim de 7-10 locuitori, conform normativelor actuale pentru proiectarea staiilor de epurare mecanic a apelor uzate.

Metodele chimice sau secundare se bazeaz pe aciunea substanelor chimice asupra apelor uzate i au ca scop coagularea suspensiilor din ap, realizat n camerele de preparare i dozare a reactivilor, de amestec i de reaciesi dezinfectarea apelor uzate prin clorare cu clor gazos sau hipoclorit.Pentru asigurarea contactului ntre apele uzate i soluia de clor de amenajeaz bazine de contact (decantoare de contact). Decantoarele secundare folosite dup filtrele biologice pot fi folosite i ca bazine de contact atunci cnd se impune dezinfectarea apelor uzate epurate.

Metodele teriare sau avansate de epurare cuprind toate acele mijloace i procese prin care se pot obine grade de epurare mai ridicate dect cele asigurate prin procedeele clasice de

26

epurare primar i secundar, precum i ndepartarea unor poluani care trec neschimbai prin treptele primar i secundar: compui organici toxici sau rezisteni la aciunea microorganismelor, sruri minerale incluznd i combinaii care stimuleaz creterea excesiv a algelor n ruri i lacuri.

Epurarea teriar cuprinde acele procese de finisare care se aplic dup epurarea primar sau secundar, avnd drept scop completarea i perfecionarea epurrii pentru desvrirea ndeprtrii substanelor organice i a suspensiilor, eliminarea fosforului i a azotului sau a altor pluani din efluentul secundar.

Exist procese de epurare avansat care pot modifica sau nlocui una sau mai multe (eventual toate) faze ale tehnologiei clasice de epurare. Principalele procese luate n considerare pentru atingerea obiectivelor epurrii avansate sunt urmtoarele: filtrarea prin microsite i paturi granulare, coagularea i precipitarea chimic, adsorbia, spumarea, electrodializa, osmoza invers, distilarea, nghearea, schimbul ionic, extracia, irigarea cu ape uzate, iazurile de stabilizare, filtrele biologice, bazinele cu nmol activ, nitrificarea i denitrificarea biologic.

3.2 STABILIREA GRADULUI DE EPURARE

n vederea proteciei apelor ca factor natural al mediului nconjurtor, ca element de baz pentru via i desfurarea activitilor social economice, evacuarea apelor uzate n apele de suprafa, care trebuie s ndeplineasc condiiile din NTPA 001 (Legea 188/2002).

n tabelul 3.2.1 sunt prezentai indicatorii de calitate cu valorile limit admisibil conform NTPA 001 din Legea 188/2002, privind evacuarea apelor uzate n apele de suprafa.

Tabelul 3.2.1

Indicatorii de calitate cu valorile limit admisibil conform NTPA 001 din Legea 188/2002, privind evacuarea apelor uzate n apele de suprafa.

Nr. crt.

Indicatori de calitate UM Valorile limite admisibile

1 Materii n suspensii 3/mg dm 35 2 CB05 3

2 /mgO dm 25 3 CC0-Cr 3

2 /mgO dm 125 4 Azot total 3/mg dm 10 5 Fosfor total 3/mg dm

1

Determinarea schemei de principiu, a capacitii staiei de epurare, presupune i eficienta sa, constituie faza premergtoare a proiectrii acesteia. Acestea sunt calculate i stabilite n funcie de valorile gradului de epurare necesare pentru principalii indicatori de calitate ai apelor uzate, n baza unor date sau parametrii specificai n tema de proiectare.

Gradul de epurare necesar, eficiena pe care trebuie s o realizeze staia de epurare sau obiectele acesteia, reprezint procentul de reducere a unei pri dintr-o anumit substan, ca urmare a epurrii, astfel nct, dup evacuarea apelor uzate n emisar i amestecul cu apele acestuia, apa emisarului s respecte condiiile de calitate impuse de STAS 4706.

Gradul de epurare se stabilete cu relaia:

100

= i

fi

c

ccGE [%]

(3.2.1)

27

n care: - ci este concentraia iniial a substanei pentru care se determin gradul de epurare; - cf este concentraia aceleiai substane, dup epurarea apelor uzate, stabilit n aa fel

nct, dup amestecul cu apa emisarului, valoarea acesteia s rmn sub limita prevzut n NTPA.

De obicei, cnd trebuie s se determine gradul de epurare necesar, substanele sau caracteristicile apelor emisarilor, care se iau n considerare sunt:

- Suspensiile solide (MTS); - CBO5 ; - CCOcr ; - Substanele toxice (N i P). Flosind datele din tabelul 2.3.1.3 Ponderea ncrcrii cu poluani evacuai de la

aglomerrile umane n receptorii naturali, aferente anului 2009, ncrcrile influentului cu principalii poluani sunt:

- MTS: 70 mg/l; - CBO5: 119 mg/l; - CCOcr: 379 mg/l; - N: 28 mg/l; - P: 77 mg/l.

3.2.1 Calculul gradului de epurare necesar

I. Calculul gradului de epurare necesar dupa materii in suspensie (MTS)

Se calculeaza gradul de epurare al MTS cu ajutorul relatiei:

100= iMTS

fMTS

iMTS

c

ccGE [%]

(3.2.1.1)

unde: iMTSc - cantitatea de materii in suspensie din apa uzata care intra in statia de epurare; din tema de proiectare iMTSc = 70 mg/l;

fMTSc - cantitatea de materii in suspensie din apa uzata care poate fi evacuata in

emisar (din NTPA 001/2005); fMTSc = 35 mg/l.

%00.5010070

3570=

=GE .

II. Calculul gradului de epurare necesar pentru substane organice dupa CBO5

Se calculeaza gradul de epurare al CBO5 cu ajutorul relatiei:

1005

55

= iCBO

fCBO

iCBO

c

ccGE [%]

(3.2.1.2)

unde: iCBOc 5 - cantitatea de substan organic, exprimat prin CBO5 , din apa uzata care intra in statia de epurare; din tema de proiectare iCBOc 5 = 119 mg/l;

28

fCBOc 5 - - cantitatea de substan organic, exprimat prin CBO5 , din apa uzata

care poate fi evacuata in emisar (din NTPA 001/2005); fCBOc 5 = 25 mg/l.

%00.79100119

25119=

=GE .

III. Calculul gradului de epurare necesar dupa consumul chimic de oxigen CCOcr

Se calculeaza gradul de epurare al CCOcr cu ajutorul relatiei:

100CCOcr

CCOcrCCOcr

= i

fi

c

ccGE [%]

(3.2.1.3)

unde: icCCOcr - cantitatea de materii in suspensie din apa uzata care intra in statia de epurare; din tema de proiectare icCCOcr = 379 mg/l;

fcCCOcr - cantitatea de materii in suspensie din apa uzata care poate fi evacuata in

emisar (din NTPA 001/2005); fcCCOcr = 125 mg/l.

%00.67100379

125379=

=GE .

IV. Calculul gradului de epurare necesar dupa azotul total N

Se calculeaza gradul de epurare al N cu ajutorul relatiei:

100N

NN

= i

fi

c

ccGE [%]

(3.2.1.4)

unde: icN - cantitatea de materii in suspensie din apa uzata care intra in statia de epurare; din tema de proiectare icN = 28 mg/l;

fcN - cantitatea de materii in suspensie din apa uzata care poate fi evacuata in

emisar (din NTPA 001/2005); fcN = 10 mg/l.

%00.6410028

1028=

=GE .

V. Calculul gradului de epurare necesar dupa fosfai

Se calculeaza gradul de epurare al P cu ajutorul relatiei: 100

P

PP

= i

fi

c

ccGE [%]

(3.2.1.5)

unde: icP - cantitatea de materii in suspensie din apa uzata care intra in statia de epurare; din tema de proiectare icP = 77 mg/l;

29

fcP - cantitatea de materii in suspensie din apa uzata care poate fi evacuata in emisar (din NTPA 001/2005); fcP = 10 mg/l.

%00.8710077

1077=

=GE .

3.3 CALCULUL CONCENTRAIILOR REALIZATE PENTRU ETAPELE DE EPURARE PRIMAR I SECUNDAR (MTS, CBO5, CCO, N, P)

n funcie de valoare obinut a gradului de epurare determinat se compar cu datele din tabelul 3.2.1 (date preluate din NP107-2004 tab.6.1) , care exprim eficiena construciilor i staiilor de epurare stabilindu-se n final mrimea staiei de epurare din punct de vedere a metodelor i procedeelor de epurare ce trebuiesc adoptate.

n tabelul 3.3.1 este prezentat eficiena de ndeprtare a plounailor existeni n apa uzat dup fiecare treapta de epurare.

Tabelul 3.3.1

Eficiena de ndeprtare (reinere) a plouanilor existeni n apa uzat [%]

Componeni

Eficiena de ndeprtare (reinere) a plouanilor existeni n apa uzat [%]

Dup treapta primar Dup treapta secundar

Dup treapta teriar

MTS 40 55 4 CBO5 19 74 5 COT 21 64 8

Azot total (NTK) 3 53 0 Fosfati 16 28 54

Pentru o alegere optim a staiei de epurare, se vor calcula eficienele de ndeprtare, pentru fiecare treapt de epurare, pentru principalii indicatori de calitate a apelor uzate, i se va verifica realizarea gradului de epurare necesar.

Schema 1. Dup treapta primar sau mecanic

G/S grtare/site; Dz deznisipator; SG separator grsimi; D.P. decantor primar;

SG G/S Dz

Influent

Efluent DP

30

a) pentru MTS:

Gratare/site/deznisipatoare/decantoare: GE = 40%; ciMTS = 70mg/l;

lmgc fMTS /42100407010070

=

= ;

Comparand cu valoarea din NTPA 001/2005, conform careia cMTSf = 35 mg/l, se constata ca valoarea obtinuta prin calcul este mai mare decat valoarea admis.

b) pentru CBO5:

Gratare/site/deznisipatoare/decantoare: GE = 19%; ciCBO5 = 119 mg/l;

lmgc fCBO /39,9610019119100119

5=

= ;

Comparand cu valoarea din NTPA 001/2005 conform careia fCBOc 5 =25 mg/l, se constata ca valoare obtinuta prin calcul este mai mare.

c) pentru CCO Cr:

Gratare/site/deznisipatoare/decantoare: GE = 21%; = 379 mg/l;

Comparand cu valoarea din NTPA 001/2005 conform careia CrCCOc =125 mg/l, se constata ca valoare obtinuta prin calcul este mai mare.

d) pentru N2:

Gratare/site/deznisipatoare/decantoare: GE = 3%; ciN2 = 28 mg/l;

lmgc fN /16.2710032110028

2=

= ;

Comparnd cu valoarea din NTPA 001/2005, conform careia cN=10 mg/l se constat c valoarea obtinuta prin calcul este mai mare decat cea admisibil.

e) pentru P: Gratare/site/deznisipatoare/decantoare: GE = 16%; ciP = 77 mg/l;

lmgc fP /68.64100167710077

=

= ;

Comparnd cu valoarea din NTPA 001/2005, conform careia cP=1 mg/l se constat c valoarea obtinuta prin calcul este mai mare decat cea admisibil.

31

Schema 2 Dup treapta mecano-biologic sau secundar

G/S grtare/site; Dz deznisipator; C-F Bazin cu nmol activ; D.P. decantor primar;

a) pentru MTS:

Gratare/site/deznisipatoare/decantoare/bazin nmol activ: GE = 55%; ciMTS = 42mg/l;

lmgc fMTS /9.18100554210042

=

= ;

Comparand cu valoarea din NTPA 001/2005, conform careia cMTSf = 35 mg/l, se constata ca valoarea obtinuta prin calcul este mai mic decat valoarea admis.

b) pentru CBO5:

Gratare/site/deznisipatoare/decantoare/bazin nmol activ: GE = 74%; ciCBO5 = 96.39 mg/l;

lmgc fCBO /06.251007439.9610039.96

5=

= ;

Comparand cu valoarea din NTPA 001/2005 conform careia fCBOc 5 =25 mg/l, se constata ca valoare obtinuta prin calcul egal cu valoarea admis.

c) pentru CCO Cr:

Gratare/site/deznisipatoare/decantoare/bazin nmol activ: GE = 64%; = 299.41 mg/l;

Comparand cu valoarea din NTPA 001/2005 conform careia CrCCOc =125 mg/l, se constata ca valoare obtinuta prin calcul este mai mic dect cea admis.

d) pentru N2: Gratare/site/deznisipatoare/decantoare/bazin nmol activ: GE = 53%; ciN2 = 27.16 mg/l;

lmgc fN /77.121005316.2710016.27

2=

= ;

Comparnd cu valoarea din NTPA 001/2005, conform careia cN=10 mg/l se constat c valoarea obtinuta prin calcul este mai mare decat cea admisibil.

B.N.A G/S Dz

Influent

Efluent DP

32

e) pentru P: Gratare/site/deznisipatoare/decantoare/bazin nmol activ: GE = 28%; ciP = 64.68 mg/l;

lmgc fP /57.461002868.6410068.64

=

= ;

Comparnd cu valoarea din NTPA 001/2005, conform careia cP=1 mg/l se constat c valoarea obtinuta prin calcul este mai mare decat cea admisibil.

Schema 3 Dup treapta avansat

G/S grtare/site; Dz deznisipator; D.P. decantor primar;

Obiectivele tradiionale legate de epurarea apelor reziduale au fost iniial legate de ndeprtarea materiilor n suspensie (sedimentabile sau flotabile), realizat prin ceea ce numim epurare primar sau mecanic, apoi de reducerea substanelor organice n treapta biologic sau secundar. Problema a devenit mai complex, datorit substanelor reziduale existente n apele uzate care, extrem de puin ndeprtate sau practic neschimbate prin treptele de epurare clasic mecano-biologic (detergeni, fosfai, compui pe baz de azot, etc..), creeaz probleme deosebit de grave mediului nconjurtor.

n scopul reinerii acestor substane rezistente, a fost nevoie de introducerea unei tehnologii de epurare care s completeze epurarea clasic n scopul proteciei mediului i al oamenilor, obinnd o ap care s poat fi utilizat n diverse alte scopuri. Aceast tehnologie se numete teriar sau avansat.

Analiznd calculul gradelor de epurare rezultate n urma epurrii mecanice i biologice, observm c dintre principalii poluani ai apelor uzate, doar concentraia de azot i fosfor este mai mare dect limita admisibil impus de NTPA 001, restul nutrienilor fiind suficient ndeprtai de ctre treapta mecanic i biologic. Astfel, este necesar o epurare avansat a acestor nutrieni.

Deversrile de ape uzate epurate coninnd N i P pot accelera eutrofizarea lacurilor i a acumulrilor i pot stimula dezvoltarea algelor i a plantelor acvatice. n afara faptului c dau aspecte estetice neplcute, prezena algelor i a vegetaiei acvatice poate afecta utilizarea benefic a resurselor de ap, mai ales n situaiile cnd ele sunt folosite ca resurse de ap de alimentare, de nmulire a petilor i agrement. Controlul nutrienilor a devenit un obiectiv important n ceea ce privete managementul calitii apei i n proiectarea staiilor de epurare.

Iniial, diverse variante de epurare au utilizat sisteme chimice, fizice i biologice pentru limitarea sau controlul cantitilor sau formelor de nutrieni din efluentul staiilor de epurare. Cele mai utilizate procedee au fost:

- nitrificarea n treapta biologic pentru oxidarea amoniacului; - denitrificarea biologic folosind metanol pentru reinerea N; - precipitare chimic a P. n ultimii ani, au fost dezvoltate o serie de procedee biologice, axate fie pe reinerea

individual a azotului sau a fosforului, fie pe reinerea simultan a N i P. Aceste procedee s-au bucurat de o atenie deosebit din partea specialitilor n domeniu, dat fiind faptul c utilizarea masiv a reactivilor chimici a fost eliminat sau redus substanial, cu toate consecinele economice care ducurg din aceasta.

Treapta avansat G/S Dz

Influent

Efluent DP

33

n fig. 3.3.1 sunt prezentate exemple de scheme de epurare avansat a apelor uzate.

a) Schema cu nmol activat i filtrare

b) Schema cu nmol activat, filtrare i crbune activ

c) Schema cu nitrificare n BNA (o singur treapt)

d) Schema cu nitrificare n BNA i denitrificare folosind metanol

34

e) Schema cu adiie de sruri pentru reducerea fosforului

f) Schema cu nitrificare i adiie de sruri n BNA pentru reducerea fosforului i denitrificare folosind metanol

g) Schema cu ndeprtarea biologic a fosforului pe linia apei

h) Schema de reducere biologic a azotului i fosforului i filtrare

Fig. 3.3.1 Exemple de scheme de epurare avansat a apelor uzate

AUB ap uzat brut; DP decantor primar; BNA bazin cu nmol activat; DS decantor secundar; E efluent; BNA cu nitrif. nitrificare n bazinul cu nmol activat; D interm.

bazin cu decantare intermediar; DS final bazin cu decantare final; n.a.r nmol activ recirculat; Bazin denitrif. bazin n care se realizeaz etapa de denitrificare.

Funcie de procedeul ales sau de combinaia de procedee alese, se pot obine diverse performane n ceea ce privete reinerea poluanilor reziduali n treapta de epurare avansat.

Tabelul 3.3.2 prezint nivelurile de epurare (exprimate prin concentraiile diverilor poluani reziduali n efluentul teriar), atinde cu diverse combinaii de procedee i operaii utilizate pentru epurarea avansat a apei uzate.

35

Tabelul 3.3.2

Niveluri de epurare atinse cu diverse combinaii de procedee i operaii individuale utilizate pentru epurarea avansat a apelor uzate

Nr. Crt.

COMBINAIE CALITATEA EFLUENTULUI

Susp. (mg/l)

CBO5 (mg/l)

CCO (mg/l)

N total (mg/l)

N-NH3 (mg/l)

P (mg/l)

a Nmol activat i filtrare pe mediu granular 4-6

36

3.4 CONCLUZII PARIALE

Analiznd normativul privind stabilirea limitelor de ncrcare cu poluani a apelor uzate industriale i oreneti la evacuarea n receptorii naturali (indicativ NTPA 001 2002), precum si normativul privind condiiile de evacuare a apelor uzate n reelele de canalizare ale localitilor i direct n staiile de epurare (indicativ NTPA 002 2002), mpreun cu Broura pentru public Situaia n Romania a apelor uzate urbane i a nmolului provenit din staiile de epurare (editat de Administraia Naional Apele Romne) putem ntocmi tabelul de mai jos n ceea ce privete indicatorii de calitate ai apelor uzate.

Tabelul 3.4.1

Indicatori de calitate ai apelor uzate Indicatori calitate

NTPA 001

NTPA 002

Real 2009

MTS [mg/dm3] 35 350 70 CBO5 [mg/dm3] 25 300 119 CCOcr [mg/dm3] 125 500 379 N [mg/dm3] 2 30 28 P [mg/dm3] 1 5 77

Se poate observa c n mare msur se respect condiiile de evacuare a apelor uzate n reeaua de canalizare, ns dac n cazul concentraiei de azot, n apele uzate evacuate, aceasta este aproape de limita admisibil (28 < 30) , n cazul concentraiei de fosfor, aceasta este mai mare cu 93% dect valoarea limit admisibil.

Fig. 3.4.1 Valorile indicatorilor de calitate ai apelor uzate

37

Datorit faptului c n canalizarea public se evacueaz ape uzate cu un coninut ridicat de azot i fosfor, staiile de epurare trebuie s fie dimensionate astfel nct s poat elimina aceti poluani. Acest fapt este evident i din compararea gradului de epurare necesar cu gradele de epurare rezultate n urma epurrii mecanice i biologice prin metode clasice, prezentat n tabelul 3.3.4.

Tabelul 3.4.2

Compararea gradului de epurare necesar n urma epurrii mecanice i biologice

MTS CBO5 CCOcr N P Grad epurare necesar % 50 79 67 64 87 Grad epurare treapta mecanica % 40 19 21 3 16

Grad epurare treapta biologica % 95 93 85 56 44

Datele din tabelul 3.4.2 sunt prezentate sub forma grafic n figura 3.4.2

Fig. 3.4.2 Compararea gradului de epurare necesar dup treapta mecanic i biologic

38

4 PROIECTAREA TEHNOLOGIC A UTILAJELOR

4.1 INTRODUCERE

n urma concluziilor capitolului 3, pentru a se respecta valorile admisibile ale azotului si fosforului din apelor uzate ce se vor deversa in receptorii naturali, este necesar o trept suplimentar i avansat de epurare.

Deoarece reducerea biologic a azotului i a fosforului pe linia apei asigur o valoare mai mic de 2 mg/dm3 pentru azot i 1 mg/dm3 pentru fosfor, se va alege aceast metod pentru dimensionarea tehnologic a utilajelor din cadrul staiei de epurare. O tehnic de reducere biologic a azotului i a fosforului pe linia apei este tehnica SBR (Sequencing Batch Reactor) sau tratarea apelor n arje.

4.2 TEHNICA SBR

Instalatia lucreaza dupa principiul namolului activ si tratarea apelor n arje (SBR, Sequencing Batch Reactor). Tratarea biologica n condiii aerobe i anoxice, separarea nmolului i evacuarea apelor epurate are loc n i din acelai bazin. Apa este tratata n arje (ciclic), fiecare etapa de tratare urmnd cronologic i nu n diferite bazine.

Staia const din urmtoarele blocuri tehnologice: staie de pompare, sit mecanic cilindric, bazin de separare grsimi i desnisipare, bazin de activare (SBR), bazin intermediar stocare apa epurata, instalaie dezinfecie UV, bazin de stocare namol n exces, instalaie de deshidratare nmol. Staia e capabil s i adapteze automat funcionarea ntr-o plaj larg ntre 10 i 150 % din capacitatea nominal. Aceasta nseamn c statia proiectat pentru un debit, spre exemplu, de 240 m3/zi va funciona n condiii de siguran n marja de 20 360 m3/zi. Singura diferen este c atunci cnd staia opereaz la debite mici, consumul specific de energie electric la 1 m3 de ap tratat va fi mai mare. Pe de alt parte, dac apare o suprasolicitare hidraulic a sistemului, timpul de retenie a apei n reactor se reduce i astfel scade eficiena nitrificrii i denitrificrii.

4.2.1 Linia Tehnologic

Apa rezidual este transferat prin pompare n instalatie. Dupa trecerea prin sita mecanica automata aceasta ajunge gravitational n bazinul de separare grsimi i desnisipare, iar apoi n bazinul