Universitatea Tehnica de Constructii BucurestiFacultatea de Inginerie a Instalatiilor

Epurarea biologica anaeroba

Student: Ghita Petrica Anul IV Gr I IC SeralProf. Coordonator: Daniela Teodorescu

Aspecte generale ale activitii biologice:Omul plateste un pret mare mediului odata cu dezvoltarea tehnologiilor care i-au adus beneficii imense. Poluarea poate fi vazuta sau simtita peste tot. Un rol major in imbunatatirea calitatii apei, aerului si solului il au stiinta si cercetarea, pornind de la alternativele pe care natura le ofera pentru indepartarea poluantilor, prin utilizarea microorganismelor si a plantelor.Daca in trecut canalizarea si epurarea aveau ca scop doar sanatatea populatiei, odata cu cresterea ingrijorarii privind calitatea mediului au fost impuse restrictii severe pentru evacuarea apelor uzate astfel incat apele receptoare sa fie protejate.Epurarea biologica, reclasificata in ultimii ani ca biotehnologie, este una dintre metodele cele mai eficiente de indepartare a poluantior organici biodegradabili din apele uzate si de stabilizare namolurilor rezultate. Procedeele biologice de epurare utilizeaza activitatea metabolica a unor grupe de microorganisme capabile sa degradeze substantele organice pana la dioxid de carbon si apa. Degradarea materiei organice se realizeaza prin utilizarea ei ca hrana pentru microorganisme, iar diversitatea microorganismelor care au capacitatea de a descompune poluantii este foarte mare.Au fost realizate numeroase cercetari in domeniul microbiologiei proceselor biologice in scopul cunoasterii si intelegerii mecanismelor acestora, a microorganismelor implicate si a rolului acestora in proces. Astfel, sunt cunoscute in prezent o multitudine de microorganisme care determina functionarea necorespunzatoare a bioreactoarelor. Au fost descoperite insa si microorganisme care au condus la realizarea de noi tehnologii de epurare, precum si microorganisme care pot indeparta poluantii xenobiotici.Biotehnologii utilizate in epurarea apelorPoluantii principali din apele uzate sunt suspensii solide, compusi organici biodegradabili, compusi organici volatili, compusi xenobiotici recalcitranti, metale toxice, nutrienti, agenti patogeni si paraziti.Epurarea clasica a apelor uzate are ca obiectiv indepartarea suspensiilor solide si materiilor organice, precum si agenti patogeni si paraziti. In ultimul timp insa, datorita restrictiilor impuse pentru protejarea mediului, se fac eforturi si pentru indepartarea nutrientilor, mirosurilor, compusilor organici volatili, metalelor si substantelor toxice. Comunitatea microbiologica din epurarea apelor uzate este complexa. Principalele responsabile de epurarea biologica sunt bacteriile, dar un rol important il au si fungii, algele, protozoarele si organisme superioare. Pentru a fi active microorganismele au nevoie de sursa de carbon si energie. Factorii care influenteaza procesul biologic sunt: timpul de contact sau timpul de traversare a obiectului tehnologic in care se desfasoara procesul biologic, temperatura, pH-ul, oxigenul, incarcarea obiectului tehnologic cu ape uzate (dilutie), cu namol, nutrienti, prezenta inhibitorilor de proces, conditiile hidrodinamice ale procesului - omogenizare si amestecare. Procedeele biologice de epurare se desfasoara in conditii naturale (lagune, iazuri biologice, fermentare aeroba), conditii naturale fortate (lagune aerate) sau in regim artificial. Pe de alta parte, daca apa uzata se caracterizeaza printr-o incarcare mare de substante organice si o concentratie mica de particule solide in suspensie, de grasimi, uleiuri si nutrienti, este indicata epurarea anaeroba, care se bazeaza pe tehnologia cu namol granular. Acest tip de epurare reprezinta un proces microbiologic care consta in degradarea materiei organice, fiind caracterizat de producerea de biogaz, o combinatie dintre metan (in proportie de 6090 %) si bioxid de carbon (1040 %). Epurarea biologica cu utilizarea culturilor bacteriene dirijate consta in adaugarea in apa uzata a unor bacterii selectionate in functie de capacitatea acestora de a degrada rapid materii solide, grasimi, proteine, detergenti si alti compusi organici, pentru a eficientiza procesul de biodegradare. Bacteriile se fixeaza pe biofiltre cu pat mobil, care asigura o suprafata mare pentru fixarea filmului biologic. Dezvoltarea acestuia este sustinuta de enzime si micronutrienti exogeni. Microorganismele care descompun componentele organice din apa de epurat alcatuiesc un biofilm sub forma unei perdele, in acest fel evitandu-se emanarea de gaze urat mirositoare. Namolul si alte componente rezultate in urma procesului de epurare din compartimentul biologic ajung in compartimentul de epurare finala, unde apa este trecuta printr-un separator lamelar functionand asemenea unui compartiment de sedimentare. De aici, apa rezultata este deversata, iar namolul este recirculat in compartimentul pentru sedimentare. Prin vidanjare, namolul poate fi folosit ca ingrasamant in agricultura. Pentru reducerea semnificativa a cantitatii de namol activ, se pot folosi proceduri care implica combinarea epurarii biologice anaerobe cu epurarea biologica aeroba.

Procesele biologice aerobepentru indepartarea incarcarii organice necesita un timp suficient de contact intre apa uzata si microorganisme, precum si existenta unei cantitati suficiente de nutrienti si oxigen.

Epurarea anaeroba se foloseste pentru tratarea namolului rezultat din statia de epurare, mai putin cunoscuta fiind aplicarea procedeului in epurarea apei. Epurarea anaeroba a apelor uzate nu inseamna acelasi lucru cu tratarea anaeroba a namolurilor, deoarece cea mai mare parte a materiilor organice din apa uzata sunt dizolvate. Pentru a fi indepartate din apa uzata trebuie sa se asigure un timp suficient de contact intre substantele organice si microorganismele anaerobe, astfel ca in epurarea anaeroba a apelor uzate exista o mare diferenta intre timpul hidraulic de retentie si varsta namolului.Domenii de activitateEpurarea anaeroba este utilizata pe cale larga la indepartarea materiilor organice din apele uzate rezultate din anumite industrii (alimentara: producerea bauturilor alcoolice, a berii, a uleiului etc.; industria celulozei si hartiei, petrochimica). REACTOARE ANAEROBE AS-PEKAMAUtilizare Noul tip de reactor anaerob de inalta eficienta este utilizat pentru pre-epurarea apelor uzate cu incarcatura organica ridicata, provenite de la abatoare, fabrici de mezeluri, fabrici de prelucrare a laptelui, fabrici de conserve, distilerii, fabrici de bere si alte ramuri ale in dustriei alimentaresau din zootehnie.Descriere AS-PEKAMA apartine reactoarelor anaerobe de inalta eficienta, ce sunt capabilesa concentreze o cantitate suficienta de biomasa totala pentru atingerea cerintelor fizice si biochimice, respectiv a cerintelor privind decantarea materialului organic. AS-PEKAMA este produs din polipropilena si polietilena, materiale ce sunt folosite pentru peretii exteriori al reactorului, elementele interioare si tevi.Schema recatorului anaerob AS-PEKAMA1)Sistem de distributie a apei asigura o curgere bineproportionata aapei uzate la baza reactorului. 2)Separator asigura distributia flocoanelor plutitoarede biomasa,biogaz si apa purificata, respectivdepunerea namolului.3)Sedimentare la baza reactorului4)Strat de filtrare asigura o concentratie minima desubstantesolide nedizolvate la evacuarea din reactor.5)Jgheab de colectare a apei purificate este echipatcu preaplin,cu echipament pentru retinereasubstantelor plutitoare.6)Capac etans inchide ermetic orificiul utilizat pentruevacuarea periodicaa scoartei de namol.7)Spatiu pentru biogaz8)Recircularea apei curateAvantajele tehnologiei AS - PEKAMA-posibilitatea de reducere a incarcarilor organice foarteridicate(pna la 25 kg CBO5/m3.zi)-volumul redus al reactorului-productia de biogaz-structura simpla a reactorului si intretinerea usoara a echipamentelor mecanice-productie redusa de namol in exces cca. 1/10 in comparatie cu sistemul aerob-investitie redusa si cerinte energetice reduse = costuri de exploatare reduse-indicat fabricilor de conserve functioneaza corespunzator chiar si dupa mai multe luni de intrerupere a activitatii-namolul in exces este stabilizat, fara miros si poate fi folosit ca ingrasamant in agriculturaAS-PEKAMA ca si componenta a unei statii de epurare anaerob - aerobe

A)Pretratare mecanica:inainte de intrareain reactorul anaerob AS PEKAMA, din apa uzata trebuie retinute corpurile suspensiile solide, ce ar putea crea probleme in procesul de functionare. Treapta de pretratare mecanica consta din: gratare, site cu curatare rotativa, separatoare de grasimi, unitati de flotatie, etc.B)Compensarea cantitatii si calitatii apei uzate:nainte de reactor trebuie amplasat un bazin de compensatie echipat cu mixer mecanic, cu masurarea si reglarea pH-lui, dozarea nutrientilor necesari sau/si alte echipamente.C)Incalzirea reactorului:in functie de conditiile locale si marimea reactorului, este necesara mentinerea temperaturii de process in zona mezofila (33-38C). Incalzirea se face prin incalzirea apei uzate la intrarea in reactor prin schimbatoare de caldura sau prin incalzirea electrica al intregului volum al reactorului. In unele cazuri nu este nevoie de incalzirea apei, epurarea se desfasoara in temperaturi comparabile cu temperatura apei uzate la intrarea in reactor.D)Apa uzata pre-epurata anaerob + E) re-epurare:Sunt furnizate echipamente pentru o completa treapta deepurare aeroba, ce asigura epurarea apei uzate la nivelul cerut pentru evacuarea acestuia intr-un emisar. Este posibila evacuarea apei uzate pre-epurate anaerob in reteaua publica de canalizare, iar epurarea finala sa se faca la o statie de epurare municipala.F)Biogaz:Biogazul rezultat in urma proceselor anaerobe poate fi ars intr-un boiler cu comanda automata, pentru generare de energie electrica (in functie de cantitatea de biogaz)G)Namolul in exces:namolul anaerob este stabilizat, fara miros, poate fi folosit ca si ingrasamant in agricultura. Tehnologia statiei de epurare poate include si echipamente pentru stocarea sideshidratarea namoluluiin exces.H)Reglarea si controlul poluarii apei:AS-PEKAMA include in varianta standard echipamente pentru controlul rapid si comfortabil al procesului de epurare senzori de temperatura si pH la intrare si iesire din statie, evacuare biogaz. Suplimentar se pot livra debitmetru pentru canale deschise-jgheab Parshall-pentru masurarea debitului apei epurate, trusa de analiza pentru biogaz, calculator(PC) cu programe de evaluare, etc.AvantajeEpurarea anaeroba are costuri de operare reduse si are avantajul producerii de biogaz., dar necesita un timp lung de amorsare, poate necesita corectia alcalinitatii, vitezele de reactie sunt mult mai sensibile la temperaturi joase si poate produce miroauri sau gaze corozive. Ea este recomandata pentru incarcari organice peste 2000 - 3000 mgCBO5/l, la care epurarea aeroba ar duce la costuri energetice foarte ridicate. Prin epurare anaeroba se indeparteaza o mare parte din substantele organice (8090% eficienta pentru indepartarea CBO5), dar aproape deloc nutrientii. De aceea, daca apa epurata este deversata intr-un curs natural, ea trebuie epurata intr-o treapta secundara aeroba. Dezavantaje necesita un timp lung de amorsare poate necesita corectia alcalinitatii vitezele de reactie sunt mult mai sensibile la temperaturi joase poate produce mirosuri sau gaze corozive

Concluzii

Procesele biologice sunt cele mai eficiente in indepartarea poluantilor organici biodegradabili. Cercetarile din biotehnologie au permis insa identificarea cailor de indepartare a multor poluanti periculosi care nu pot fi indepartati prin procedee clasice. De asemenea, exista in prezent o serie de metode, cu microorganisme cultivate independent, modificate genetic sau mutante, utilizate pentru imbunatatirea functionarii proceselor biologice sau indepartarea unor poluanti specifici. Probabil ca in viitor, cum procesele biologice se bazeaza pe microorganisme, vor fi create noi tehnologii bazate pe descoperirile revolutionare din microbiologie si genetica.Page 2 of 12